機動車傳熱系統的製作方法

2023-06-20 05:09:36

本發明涉及一種機動車傳熱系統。

背景技術：

由於內燃機效率增加的原因，冷卻水在環境溫度低時、特別是在寒冷的季節加熱很慢。由此導致用於藉助於已知的水暖對機動車內室加熱的熱量不足。基於此，主要在柴油機車輛中串聯地將電加熱器、所謂的PTC(正溫度係數)加熱器裝入空調模塊中。此類加熱器附加地對流入內室中的空氣加熱。然而，對於運行所需的電能導致並非不顯著的燃油消耗。

由現有技術已經已知不同的方案，這些方案試圖降低熱量不足，特別是通過使用廢氣熱交換器來降低熱量不足，利用這些廢氣熱交換器可將冷卻水通過廢氣熱量加速加熱。

US4087047或DE2523645A1以及DE3806418C2公開了如下建議，在這些建議中，冷卻水可藉助於熱量管(所謂的熱導管)加速加熱。在此使用常規的熱量管，其中，熱量管的汽化器區域與廢氣接觸，並且冷凝器部件與發動機的冷卻循環接觸。已知的是，熱量管在內壁上設有毛細結構件，所述毛細結構件將工作介質從冷凝器部件傳送回汽化器區中。

在DE102008007726A1的範圍內，循環型的熱量管被描述為所謂的環路熱管。該熱量管可將廢氣中的熱量引導至用空氣冷卻的冷凝器。經由冷凝器加熱流入駕駛室中的空氣。

熱量管以及環路熱管純粹無源地、自我調節地並且沒有附加泵地工作。熱傳導通過利用汽化熵來實現，從而經由蒸汽管路的顯熱損失幾乎可忽略。因此，利用熱量管可以實現最高效的熱傳導。熱量管的 一個缺點是在振動情況下受限制的傳導功率。由於(例如由發動機振動或基於行駛運行的顫動引起的)振動，對於熱量管來說，可能阻礙工作介質流動或者甚至可能導致工作介質從毛細結構件中灑出的力作用到毛細結構件之內的工作介質上。對於循環型熱量管或環路熱管來說，雖然這個問題退居次要位置，但是用於廢氣熱量利用的環路熱管-汽化器的結構和製造都比較複雜。由於必須要將廢氣以及液態和蒸汽狀的工作介質互相分離，所以需要相應的密封設計。此外，由於對毛細結構件在孔尺寸和多孔性方面的要求而導致構件比較貴。

技術實現要素：

由所述現有技術出發，本發明的目的在於，提供一種高效且低成本的機動車傳熱系統，所述機動車傳熱系統能夠在沒有附加泵的情況下實現從廢氣向機動車中的、特別是機動車內室加熱裝置中的消耗件的熱傳導。

按照本發明的機動車傳熱系統具有用於工作介質的封閉的循環。在該循環中集成有汽化器。所述汽化器與機動車的熱源相接觸。該熱源特別可以是來自機動車內燃機中的熱廢氣。在此，汽化器設置在機動車內燃機的廢氣流中並且傳熱地與廢氣接觸。然而，為了將工作介質在汽化器中汽化，也可以使用機動車的其它熱源、例如電動車輛的電器構件或電力電子器件中的廢熱。此外，機動車電動機本身就可以形成熱源，電動機的廢熱用於使機動車傳熱系統中的工作介質汽化。

工作介質在汽化器中被汽化並且從那裡流出到在機動車中設置在汽化器之上的冷凝器中。在冷凝器中進行與消耗器的熱交換，此時，蒸汽狀的工作介質被冷凝並且被液化。液態的工作介質重力驅動地回流至汽化器。

所述冷凝器特別可以是在機動車空調模塊中的用空氣冷卻的冷凝器或者機動車內室加熱裝置的冷凝器。此外，冷凝器可以是用於驅動組件(如手動變速器)的加熱單元的組成部分或者可以是發動機油本身的加熱單元的組成部分。

因為在封閉的循環中的工作介質僅基於在系統或循環中存在的密度差異、亦即通過自由的對流而傳送，所以不需要泵，從而機動車傳熱系統的複雜程度和成本都低。特別是將乙醇用作工作介質。當然，水和其它的工作介質也是可以的。

有利的是，汽化器配設有蒸汽收集腔，在蒸汽收集腔中收集從汽化器中流出的蒸汽並且將其引導至冷凝器。

原則上，汽化器可以以相同流的方式(在該相同流的情況下，廢氣和蒸汽沿相同的方向流動)或者以相對流的方式實施。在相對流配置結構時，各物質相向流動。

本發明的一個特別有利的方面規定，所述汽化器包括至少一個具有殼體的汽化器模塊。該殼體與廢氣流接觸。在殼體中裝入有熱交換器結構件。所述熱交換器結構件是用於增大熱傳遞面和/或用於提高汽化率的機構。這些機構優選是多孔的結構件。熱交換器結構件特別是可以由金屬絲網或者由金屬纖維網製成。作為用於熱交換器結構件的材料優選使用導熱良好的材料、特別是金屬。

一個另外有利的方面規定，用於工作介質的補償容器設置在汽化器上遊。特別是補償容器被集成到回流管路中。

從機動車內燃機中引出的廢氣作為廢氣流與汽化器接觸。原則上可足夠的是，廢氣在汽化器一側沿著該汽化器流動。一種在實踐中有利的實施方式規定，汽化器具有用於廢氣流的通路。特別是，用於廢氣流的中央通路設置在汽化器中。在本文中另外有利的是，多個汽化器模塊聯接成一個汽化器。

一個有利的方面在此規定，板狀配置的汽化器模塊互相如此設置，使得在所述汽化器模塊之間形成一個或多個用於廢氣流的通路。所述板狀的汽化器模塊在一種簡單的構造方式中由通過蓋關閉的殼體罩或者說殼體盆構成。在汽化器模塊的內部空間中裝入有熱交換器結構件並且相對於壁經由間隔件間隔開。

優選的是，廢氣流在中央被引導穿過汽化器。聯接成汽化器的汽化器模塊因此構成用於廢氣的通路、特別是中央通路。在所述通路中 可以設有用於增大傳熱面的機構、特別是肋片、板條或薄片。一種有利的實施方式規定，用於增大傳熱面的機構通過焊接的熱交換器翅片形成。廢氣在所述熱交換器翅片之間沿著殼體罩的底壁流動。由此確保非常好的熱傳遞。

相比於具有熱量管、特別是循環型的熱量管或者環路熱管的系統，優點在於，既不需要毛細結構件、也不需要密封設計來將汽化器中的蒸汽和液相分開。在毛細結構件的部位嵌入多孔的熱交換器結構件、例如金屬絲網或金屬纖維網，以用於提高汽化率。按照本發明的機動車傳熱系統複雜程度更低並且繼而製造時的成本更低。

附圖說明

接下來根據在附圖中示出的實施例補充性地闡述本發明。

圖1在技術上示意性示出按照本發明的機動車傳熱系統，以及

圖2又在技術上簡化且示意性示出按照本發明的機動車傳熱系統的熱交換器模塊的縱剖視圖。

具體實施方式

機動車傳熱系統包括用於工作介質AM的封閉的循環並且具有集成到機動車內燃機的廢氣流中的汽化器1。所述廢氣流或廢氣在圖1中通過箭頭AG表示。

汽化器1包括兩個板狀配置的汽化器模塊2、3(對此也參看圖2)。每個汽化器模塊2、3具有一個殼體4，該殼體由一個殼體罩5和一個蓋6形成。該殼體罩5具有直接與廢氣AG接觸的帶有環繞的邊緣8的底壁7。在殼體4中設有熱交換器結構件9。該熱交換器結構件9是用於增大傳熱面並且提高汽化率的機構。熱交換器結構件9特別是具有多孔的結構並且由金屬製成。特別是所述機構是燒結而成的板體10。該板體10定向地就位於殼體罩5中並且經由間隔件11相對於蓋6密封。間隔件11由密封件形成。在板體10的指向底壁7的蒸汽側DS設有蒸汽通道12。所述蒸汽通道12材料一致地一件式地構成在板 體10中。在汽化器模塊2、3的對置的液體側FS設有用於將液態的工作介質分配到板體10的液體側FS上的分配空間13。

上面的汽化器模塊2和下面的汽化器模塊3共同封閉成汽化器1並且在這兩個汽化器模塊之間構成用於廢氣流AG的通路14。廢氣經由汽化器1的廢氣進口15進入該汽化器中並且被引導穿過通路14直至廢氣排出口16。在此，將廢氣的熱量傳遞到汽化器1和工作介質AM上。熱量流在圖2中由箭頭WS表示。工作介質AM在汽化器1中被加熱直到超過工作介質AM的汽化溫度，從而工作介質在汽化器1中汽化。汽化器1以相同流的方式運行、也就是說廢氣AG和蒸汽狀的工作介質AM沿相同方向流動。在每個汽化器模塊2、3的端側，蒸汽狀的工作介質AM經由蒸汽排出口17到達蒸汽收集腔18中。蒸汽狀的工作介質AM從蒸汽收集腔18經由蒸汽管路19流到在機動車中設置在汽化器1之上的冷凝器20中。在該冷凝器20中，蒸汽狀的工作介質AM將熱量饋送給消耗器。特別是，冷凝器20是機動車內室加熱裝置的組成部分和/或被配設給空調模塊。由於放熱的原因，蒸汽狀的工作介質AM在冷凝器20中液化並且重力驅動地經由回流管路21流回汽化器1中。用於工作介質AM的補償容器22設置在汽化器1上遊，該補償容器集成到回流管路21中。液態的工作介質AM相應經由進口23又進入汽化器1的汽化器模塊2、3中。

按照本發明的機動車傳熱系統在循環中在沒有附加的泵的情況下就足夠。

附圖標記列表：

1-汽化器

2-汽化器模塊

3-汽化器模塊

4-殼體

5-殼體罩

6-蓋

7-底壁

8-殼體罩的邊緣

9-熱交換器結構件

10-板體

11-間隔件

12-蒸汽通道

13-分配空間

14-通路

15-廢氣進口

16-廢氣排出口

17-蒸汽排出口

18-蒸汽收集腔

19-蒸汽管路

20-冷凝器

21-回流管路

22-補償容器

23-進口

AG-廢氣流

AM-工作介質

DS-蒸汽側

FS-液體側