专利名称：车辆冷却排布的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水陆两用车的冷却排布。
经过多年，陆用车的设计已经得到了很大改进，因此，多数制造厂商对于各种主要零部件的优选排布已达成共识，至少在同一类车中，例如客车、或重型货车。在这类车中，发动机通常安装在车辆的前部，并且采用水进行冷却。
水陆两用车的制造厂商发现将陆用车的汽车零部件运用到他们的产品上，将非常方便的，并且成本很低。然而，在水面使用而造成的不同限制也必须作为设计因素计入。
例如，陆用车的发动机冷却散热器的显著位置是在车辆的前部，这里容易获得冷却气流。发动机安装在前部时，将非常容易排布从发动机到散热器以及相反方向的冷却流。冷却空气还设有进气口，其区域通常一方面需考虑空气流量，另一方面需考虑空气通过上述散热器，以及通过冷却导管时产生的气动阻力。如果发动机沿着车辆的前后主轴安装时，设置的冷却风扇通常由发动机曲轴驱动；但是当发动机横向安装时，风扇通常由电力驱动。
然而对于水陆两用车而言，会有各种不同的限制。现参照
图1到图4，给出已有技术中解决该问题的三个实施例。
法国Hobbycar的设计(图1和图2)，使用一种前置散热器1，其位于冷却导管2中，该冷却导管在车辆的两侧各有一个进口3和一个出口4。该种排布可允许在路面上使用空气冷却散热器；而在水面上使用空气和水的冷却散热器。然而，应该注意，由于以下原因，该种排布仅适合于水面上的低速行驶。散热器易遭受机械损坏，不仅由于与外来物体的碰撞，而且因为散热器设计的容器和散热片仅可以使空气分别越过和穿过。考虑到水的密度比空气大，水以15节(28km/h)或以上速度通过汽车散热器时，可能将散热器结构压坏。而且，安装在Hobbycar前面的散热器需要有较长的水管或软管来连接散热器和安装在中部的发动机。
Rorabaugh和Costa(美国专利5,755,173)提出了一种排布，散热器安装在位于水陆两用车的后甲板上方的扰流板上。这种排布需要在车辆的设计中包含扰流板，而该种设计从美感上是不能被接受的；并且与Hobbycar的设计一样，也需要有较长的管道。通过这种水平安装的散热器排布冷却空气流是非常困难的。
Alvis Stormer军用水陆两用车(图3和图4)使用一种安装在向前倾斜的甲板6上的前置散热器5，在其内部隔板7上安装有风扇8。空气通过甲板6和散热器5进入，然后通过隔板7；并且通过发动机10上的甲板9排出。该种排布中，风扇远离散热器5安装，因而效率很低。还应该注意到，当驾驶员坐在发动机10旁边的位置12时，从散热器5散发的热量，连同发动机10、排气系统11产生的热量，给其带来了一个不太舒服的热的环境。如果在军用车辆中是可以接受的，但是针对个人休闲市场，该种车辆却是不能被接受的。
陆用车的排气系统通常安装在车辆底部，并具有催化转换器(如果安装)，其与排气总管尽可能接近地安装，以便能够尽快“净化(light off)”，从而最大限度减小冷起动时，有毒物质的排放。催化转换器设计成在热的温度下运行，但是排气系统的其余部分却在较低的温度下运行；因此陆用车最后部的消声器几乎总是第一个损坏，因为其很少能达到足够高的温度，将集中在其内的酸性水蒸发掉。
因为陆用车的排气系统悬挂在车辆底部，在车辆驱动时可以有效利用空气冷却，但是在交通堵塞车辆不动时，催化转换器发生过热的情况也是常见的。
对于水陆两用车而言，排气位置会有不同的限制。显然，排气口应该高于水位线，以确保水不会被吸入尾部排气管，而导致发动机损坏和车辆抛锚。由于车辆可能运用在盐水中，所以特别需要保护排气系统，以免水喷洒在排气系统的零部件上。已经发现，例如在石油探测领域，由于盐水的作用，“飞溅区域”腐蚀最严重，那里的金属零件既不总是被淹没，也不总是暴露在空气中，而是处于干湿之间的状态中。
水喷洒在排气系统上的另一个负面影响是，上述系统的零部件可能遭受极端的温度和局部骤冷，从而导致上述零件的开裂和过早失效。
Hobbycar的排气消声器(图6中的13)位于车辆后部的专用位置(图5中的出口14)。这对于低速水陆两用车来说是非常好的排布，但是对于高速水陆两用车而言却需要更多地考虑其排气冷却的效率。由于周围的车身壳体是由复合塑料材料制成，因而过热的排气可能会损坏它。
Alvis Stormer安装有侧排气口(图4)。这种排布从健康和安全的角度出发不适合当前的设计，因为废气从车辆直接排向相邻人行道的行人。Rorabaugh和Costa并没有公开排气的排布。
船舶水冷排气系统是已知的；但其比较重，并且不能在陆地上工作，除非其携带附加的冷却剂；而这样将进一步增加其重量。
本发明的一个目的是克服上述缺陷。
根据本发明，提供一种水陆两用车，其具有用于驱动车辆的安装在中部或后部的内燃机，用于冷却发动机的冷却系包括一个或多个散热器，以及一个或多个并置的发动机排气消声器；其中上述散热器和排气消声器一起安装在车辆的中部或后部，在与发动机室分开的冷却室中，设置散热器和消声器，这样的排布可使通过散热器的空气直接排出，随后越过消声器。
根据本发明的排布的优点是，发动机的热量可以远离驾驶员和乘客区；并且多数的水，经常是海水，可以远离散热器和排气消声器；并且空气能有效通过散热器以冷却排气消声器；废气可排到车辆的后部。
将典型的家用小客车的横向前置传动系运用到水陆两用车的驱动前轮是非常方便的；特别是因为还可以方便使用相关的操纵机构。然而，这种借用还是有缺陷的，该缺陷从水陆两用车的使用和设计的进一步考虑来看均十分明显。
为了实现水陆两用车在潜在休闲市场的完全渗透，在水面上能够提供全速是非常必要的。水陆两用车如果可以设计成车辆在水面上行驶，而不是穿过水面；则在水面上的速度可以达到15节(28km/h)或以上。为此目的，发动机的重量应该设置在车辆的后部，以有助于实现在水面上尾部向下的姿势，其对于开始和保持设计(planing)是非常必要的。
然而，如果发动机放置在车辆的尾端，就难以将发动机附件以及船舶推进器放置在有限空间；并且难以确保发动机系统例如燃烧进气口、点火系统、和发动机操纵系统保持干燥。
前轮驱动传动系通常将主动轴放置在发动机体的后方。如果这种传动系安装在车辆后轮，则在其最初方向，驱动力必须从主动轴向前越过发动机传递到车轮。该种方法非常昂贵和复杂。
作为选择，传动系也可以倒过来，位于发动机的前面；但是需要另外的齿轮传动装置来改变半轴的旋转方向。因此传动系安装在后轴的前面是非常方便的。并具有商业优点，因为车辆作为中置发动机运动车辆在路面行驶是非常具有市场的。然而，后置发动机也是一种可行的选择。
本发明的实施例将参照附图进行详细描述，其中图1为所熟知的“Hobbycar”水陆两用车前部的立体图；图2为图1所示车辆的类似视图，但没有外部车体；图3为所熟知的“Alvis Stormer”水陆两用车的侧向剖面示意图；图4为图3所示车辆的俯视剖面示意图；图5为图1所示车辆的后视立体图；图6为图1所示车辆的后视立体图，但没有外部车体；以及图7为根据本发明的水陆两用车的侧视剖面示意图。
参照图7所示，水陆两用车100的发动机101位于发动机室102内。发动机通过安装在与发动机室分开的冷却室104中的散热器103进行冷却，发动机室与冷却室隔开。在这种情况下，车辆是中置发动机的，因此冷却室位于车辆车体的后上方。
散热器通过一个或多个风扇105冷却。风扇通过电力、液压驱动、或通过发动机或传动系的其他处的机械驱动装置驱动，因为机械驱动比较方便。冷却空气通过风扇穿过散热器103进入冷却室104，并且通过开口106从散热器尾部排出。冷却空气在其通过开口106的道路上越过排气消声器107，这有利于冷却空气在流通时冷却消声器。尽管这看起来是不合逻辑的，但应该注意，散热器的冷却温度是必须局限在压力下的沸点，约120摄氏度(华氏温度248度)。超过此点，冷却系统将变得混乱。相反，排气系统的温度并没有这种局限。因此，即使周围空气穿过散热器时被加热，其仍然可以用于冷却排气。冷却室内需设置一个以上的冷却散热器和一个以上的排气消声器，以分别提供足够的冷却和排气静音。
为了防止发动机点火系统进水，冷却软管109和排气管111分别通过孔108和110引出发动机室，并通过金属和橡胶合成密封件112和113密封。这些可从，例如Amphicar水陆两用车获得，因而并不构成本发明的一部分。由于冷却软管109的温度低于排气管111的温度，密封件112可以只用橡胶制成。
散热器103、风扇105、以及排气消声器107的安装是借助于常用的支架并且弹性安装，这在汽车工业领域也是已知的。这些安装件不特别成为本发明的部分。
发动机催化转换器(未示出)最好安装在发动机室102中。催化转换器可设计成在高温下运行；净化器本身，以及其电连接件(例如用于λ传感器的)，都需远离水。
对于陆用车而言，发动机室102对下面的路面开口，因而发动机体、传动系、催化转换器，以及其他安装在该区域的机械和电气零部件可以进行附加冷却。然而水陆两用车的发动机室必须在发动机下面密封；其不仅可以防止发动机受潮，而且还可以保持浮力。因此发动机室需要一个或多个另外的冷却系统，并与散热器和排气系统相分开；该冷却系统可以包括进一步的冷却空气导管和风扇。另一方面，如上所述，不必在发动机室和冷却室之间的开口周围提供可靠的密封。
尽管在优选实施例中使用的是冷却风扇，但是如果发动机的额定功率比较低，并且散热器很大，还可以去掉风扇；通过散热器上部空气的自然流通进行冷却，也就是所谓的“冲击空气”。
除了发动机水冷系统之外，其他的用于发动机润滑油、变速器润滑油、动力输出润滑油(用于驱动水上推进装置例如喷射推动力的动力输出)的冷却系统也可以应用在水陆两用车上，而且，如果发动机具有压力感应，则需要进气中间冷却器在进气经过增压器、涡轮增压器、或其他压力感应装置后对其进行冷却，从而保持发动的效率。这些进一步的冷却系可位于发动机室，也可以位于上述单独的冷却室。这些系统的排布首先取决于组装的需求，其次是热量处理的问题。
权利要求
1.一种水陆两用车(100)，具有用于驱动车辆的安装在中部或后部的内燃机(101)，用于冷却发动机的冷却系包括一个或多个散热器(103)，以及一个或多个并置的发动机排气消声器(107)；其中所述散热器和所述排气消声器一起安装在所述车辆的中部或后部，在与发动机室(102)相独立的冷却室(104)中，排布所述散热器和所述消声器，可使通过所述散热器的空气直接穿过，随后越过所述消声器。
2.根据权利要求1所述的水陆两用车(100)，其中所述冷却室(104)与所述发动机室(102)相隔开。
3.根据权利要求1或2所述的水陆两用车，其中所述冷却室(104)位于所述车辆的尾部上方。
4.根据前述任一权利要求所述的水陆两用车，其中设置的所述冷却散热器(103)通过一个或多个电驱动的冷却风扇(105)进行冷却。
5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的水陆两用车，其中设置的所述冷却散热器(103)通过一个或多个液压驱动的冷却风扇(105)进行冷却。
6.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的水陆两用车，其中设置的所述冷却散热器(103)通过一个或多个机械驱动的冷却风扇(105)进行冷却。
7.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的水陆两用车，其中设置的所述冷却散热器(103)通过“冲击空气”进行冷却。
8.根据前述任一权利要求所述的水陆两用车，其中所述发动机安装有催化转换器或净化器，其位于所述发动机室(102)中。
9.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的水陆两用车，其中所述发动机安装有催化转换器或净化器，其位于所述冷却室(104)中。
10.根据前述任一权利要求所述的水陆两用车，其中用于发动机润滑油或变速器润滑油或动力输出润滑油或发动机进气的冷却器位于所述发动机室(102)中。
11.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的水陆两用车，其中用于发动机润滑油或变速器润滑油或动力输出润滑油或发动机进气的冷却器位于所述冷却室(104)。
12.根据前述任一权利要求所述的水陆两用车，其中除所述冷却室(104)所提供的之外，所述发动机室(102)还安装有单独的冷却系。
13.一种水陆两用车，基本上如在此参照附7所示的描述。
全文摘要
水陆两用车(100)的发动机(101)位于发动机室(102)内。发动机通过安装在与室(102)相独立的冷却室(104)中的散热器(103)进行冷却，且冷却室与发动机室隔开。冲击空气效应或风扇(105)(由电、液压、或机械驱动)用于将冷却空气通过散热器(103)带入室(104)中，并经开口(106)越过排气消声器(107)。冷却软管(109)和排气管(111)穿过孔(108)和(110)，由橡胶或金属与橡胶合成的密封件(112)和(113)密封。室(102)或室(104)中安装有催化转换器。类似地，在任一个室内还可安装用于发动机润滑油、变速器润滑油、船用推进器动力输出润滑油的冷却器；以及进气中间冷却器。在室(102)内还可安装其他的进一步冷却的冷却空气导管和风扇。
文档编号F01P3/18GK1494491SQ02805876
公开日2004年5月5日 申请日期2002年2月28日 优先权日2001年3月2日
发明者艾伦·蒂莫西·吉布斯, 艾伦 蒂莫西 吉布斯 申请人:吉布斯技术有限公司