车辆冷却排布 |
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申请号 | CN02805876.3 | 申请日 | 2002-02-28 | 公开(公告)号 | CN1287999C | 公开(公告)日 | 2006-12-06 |
申请人 | 吉布斯技术有限公司; | 发明人 | 艾伦·蒂莫西·吉布斯; | ||||
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。 | ||||||
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 部的内燃发动机(101),用于冷却发动机(101)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);其特征在于,所述散热器(103)和所述排 气消声器(107)一起安装在所述车辆(100)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(103)和所述消声器(107),可使所述散热器(103)通 过新的环境空气冷却,并使通过所述散热器的空气直接穿过, 随后越过所述消声器。 |
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说明书全文 | 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。另一种冷 却排布的设计来自Le Blanc(US-A-4,607,562)。 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,这样的排布可使所述散热器 通过新的环境空气冷却,并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。 |