用于在内燃机中供给燃料的换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种例如板型的换热器，所述换热器被开发成允许在待喷射到正常运转的内燃机中的燃料和由润滑油和水限定的两种冷却流体之间依序地进行三重热交互，使得在用于给发动机供给不同燃料(每种燃料均具有相应的以及特定的闪点或汽化点)的热管理系统的控制下选择性地并且适当地加热燃料。
【背景技术】
[0002]如在本申请人名下的巴西专利申请BR 10 2013 004382-6中公开的那样，可以通过用于在内燃机中供给燃料的热管理系统来获得提高的能量效率、改善的工作性能以及降低的污染物排放，所述热管理系统能够在将燃料供给到发动机时将燃料保持在更加适于燃烧的温度下。热管理系统包括换热器，所述换热器使用由发动机消散的热量作为热源，而不需要产生额外能量。
[0003]用于消散热能量的构件中的一种是车辆散热器，所述车辆散热器包括换热器以冷却发动机，通过车辆散热器以及使用水作为中间流体将热量从发动机及其部件中交换到环境中来防止发动机过热。
[0004]然而，从发动机传递到散热器的水中的热量代表损耗乃至不需要的能量，因为如果该热量仍然存储在水中，则水损失了作为换热流体的效率。散热器水越凉，则它越能在更短的时间间隔内从发动机吸收更多的热量。
[0005]另一种用于从发动机消散热能量的已知构件是润滑油自身，所述润滑油除了润滑发动机的可运动部件之外还允许将由发动机产生的热量传导到发动机之外并且消散到环境中。可以仅仅由发动机的润滑油冷却发动机的一些部件，比如曲柄轴、轴承、凸轮轴、杆和活塞。当过热时，润滑油失去其粘性并且可能退化，结果损失了其期望的润滑特性以及冷却发动机的内部部件的能力，损害了发动机部件的适当运转，从而引起车辆发动机的重大损坏乃至损失。
[0006]—些车辆(特别是重型车辆)设置有油散热器，所述油散热器采用通常为板型的换热器的形式、设置在发动机缸体和必需的滤油器之间(一般位于滤油器的下游处)或者通常在重型车辆的情况中以单个缸体的形式结合至滤油器，以便在润滑油和散热器水之间操作为用于换热的增强件。然而，目前使用的油散热器不能在油和燃料之间执行换热。
[0007]因此，如在所述先前专利申请BR 10 2013 004382-6中讨论的那样，在低温环境中(在该环境中，燃料的温度降低到远低于其闪点温度的值处(“冷燃料”))，燃烧供给到发动机的燃料的难度更大或者更小，所述难度在使用包含高闪点的燃料时更大。
[0008]还应当注意到，在具有间接喷射的1.0L车辆中的燃料分配器内部的标称压力大约为4.2bar。在该条件下，燃料的汽化温度高于在环境压力下的燃料汽化温度。对于具有直接燃料喷射的车辆而言，这些值(压力和汽化温度)进一步升高。
[0009]还已知的是，燃料温度的升高有助于获得微滴的燃料喷雾，所述微滴的燃料喷雾在与来自燃烧室中的点火线圈的电火花接触时或者在它们被以特定压力压缩时(柴油机)将更容易燃烧。
[0010]尽管在由运转的发动机消散的热量和燃料之间实施的换热原则上足以充分地加热略微“冷”的燃料，但这不是具有最佳热能效率的工作条件，因为其允许由于贫燃燃烧而造成的发动机故障、震动、发动机低加速响应和污染物排放的发生。
[0011 ]在“灵活燃料车辆”中(由呈任意混合比例的乙醇和/或汽油驱动)，已知的是，发动机的产出不是最佳的。有效的加热系统可以通过使燃料(例如，乙醇或者汽油)处于更好的燃烧条件(通过将燃料加热到更接近其汽化点的温度)来提供最佳的条件并导致更好的发动机产出。
[0012]根据上文，在先前专利申请BR10 2013 004382-6中提出了一种燃料加热管理系统，以便在整个发动机运转期间保持工作，以期不仅在“灵活燃料”类型的车辆(两种或者三种燃料)中、而且还在设置有利用任何燃料(液体或者气体)运转的内燃机的车辆中实现发动机的高性能(能量优化)、在压下加速踏板时具有快速响应的更好的车辆操控、具有最佳转矩和功率、以及具有低污染物排放。
[0013]在所述先前专利申请中提出的解决方案中的一种(特别是在图3中示出的一种)包括用于供给燃料的管理系统，所述燃料能够通过普通换热器从冷却水流和发动机润滑油流中吸收期望的热能。然而，所述先前专利申请没有将发明限制于一种类型的换热器，所述换热器可以应用于热管理系统，以便在需要时使用在发动机内部被加热的润滑油和冷却水流所消散的热量并且分别将热量传导至相应的水和油散热器。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是提供一种例如具有板片的类型的换热器，所述换热器与用于在正常运转期间将燃料供给到内燃机中的热管理系统结合使用，以便在燃料和由水与润滑油限定的两种冷却流体之间提供三重且顺序的热交互，以便选择性地和充分地将燃料加热到更接近其汽化点的温度，同时通过紧凑和牢固的构造来获得冷却水和润滑油两者的期望冷却，所述构造可以容易地并且快速地应用于设置在内燃机内部的冷却水回路和润滑油循环回路。
[0015]本换热器应用于内燃机，所述内燃机设置有冷却水回路和润滑油回路，所述冷却水回路具有出口和连接到水散热器的出口的入口 ；所述润滑油回路设置有入口和出口。
[0016]根据本发明，换热器包括:第一平台和第二平台，每个第一平台和第二平台均具有设置有水入口和水出口的基部，第二平台的基部具有油入口和油出口，第一平台设置有燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴，燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴选择性地并联连接到发动机的燃料供给装置;连接块，所述连接块具有第一接合面和第二接合面以及安装面，第一平台的基部和第二平台的基部分别抵靠着第一接合面和第二接合面安放和固定，安装面被安放和固定到发动机，所述连接块限定:返回导管，所述返回导管使得冷却水回路的出口与第一平台中的水入口连通;互连导管，所述互连导管使得第一平台的水出口与第二平台的水入口连通；出口导管，所述出口导管使得第二平台的水出口与水散热器的入口连通;和两根油导管，所述两根油导管使得润滑油回路的入口和出口分别与第二平台的油入口和油出口连通。
[0017]因此，本发明提供了一种三重换热器，所述三重换热器可操作地与用于在运转状况下将燃料供给到内燃机的自动热管理系统相联，该换热器提供了在由润滑油、冷却水和燃料限定的三种流体之间的选择性的并且依序的热交换，所述润滑油在发动机内部循环，所述冷却水循环通过水散热器并且在发动机的内部循环，而且所述燃料在足以使其在燃烧室内部完全燃烧的温度下被喷射到发动机的内部。
[0018]利用在第一组合件或第一平台中的燃料和水之间的换热、以及之后的在第二组合件或第二平台中的润滑油和通过发动机循环的水之间的第二次换热，能够通过简单且有效的构造以及牢固和紧凑的安装获得同时冷却润滑油和散热器水的优势，其中，双重能量用于待供给到发动机的燃料。在均固定到连接块上的两个平台中的换热器的构造允许换热器以紧凑的方式安装、并通过发动机缸体中的四个气道连接到冷却水回路和润滑油回路。
[0019]这里提出的换热器在与自动热管理系统一起使用时允许加热单种或呈混合物形式的燃料(所述燃料在用于其燃烧的更好的温度条件下被传送到发动机的喷射系统)，从而降低燃料消耗、降低对环境的破坏，并且提高发动机和与所述发动机相联的车辆的效率，用于选择性地加热燃料的热能从由内燃机消散的热能获得。
【附图说明】
[0020]下面将参照附图描述本发明，所述附图以将被应用于本换热器的可能实施例的示例的方式给出，其中:
[0021]图1是用于将燃料供给到内燃机的热管理系统的简图，所述系统设置有本发明的换热器；
[0022]图2是用于本换热器的可行构造的透视图，其中，两个平台固定到连接块上；
[0023]图3是图2的换热器的透视图，其中，两个换热平台与连接块分开；
[0024]图4是与图3的透视图类似的分解透视图，但是示出了当从连接块的安装面的那一侧观察时的两个平台和连接块；
[0025]图4A是当由通过第一组腔室的两根水导管的直径的平面剖切时第一换热平台的透视图；
[0026]图4B是当由通过第三组腔室的两根水导管的直径的平面剖切时第二换热平台的透视图；
[0027]图4C是当由通过第四组腔室的两根油导管的直径的平面剖切时第二换热平台的透视图；
[0028]图5是与返回导管、互连导管和出口导管相联的两个换热平台的透视图，所述返回导管、互连导管和出口导管设置在连接块的内部并且示意性示出；
[0029]图6是图2的换热器，其中，第一平台根据通过燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴的直径的平面被剖切，第二平台根据通过润滑油入口和润滑油出口的直径的平面被剖切，并且连接块根据通过第二平台的水出口导管和油的直径的平面被截断;和
[0030]图7是当从与块的截面相对的一侧观察时的图6的换热器，并且示出了根据通过第二平台中的油入口导管的直径的平面截断时获得的块的截面。
【具体实施方式】
[0031]如已经提及并且在附图中示出的，本发明的换热器HE应用到内燃机M中，所述内燃机M使用单种燃料或者具有不同汽化温度的燃料的各种混合物(比如在“灵活燃料”发动机的情况中那样，所述“灵活燃料”发动机使用例如汽油、乙醇或者其不同比例的混合物)。
[0032]本发明的换热器HE被开发为与用于在车辆的整个运转期间供给燃料的热管理系统TMS—起操作，以便将供给到发动机M的燃料保持在