用於LPI車輛的熱交換器的製作方法與工藝
2024-03-05 21:11:15 1
用於LPI車輛的熱交換器相關申請的交叉引用本申請要求2011年11月24日提交的韓國專利申請第10-2011-0123790號的優先權，該申請的全部內容結合於此用於通過該引用的所有目的。技術領域本發明涉及一種用於LPI(液化石油噴射)車輛的熱交換器。更具體地，本發明涉及這樣一種用於LPI車輛的熱交換器，其安裝在空調的製冷劑管線上並適合於LPG(液化石油汽油)燃料與循環通過空調的製冷劑進行熱交換。
背景技術：
通常，LPI(液化石油噴射：用於噴射液態LPG燃料的裝置)發動機，與取決於高壓罐壓力的LPG燃料的機械噴射類型不同，其具有安裝在高壓罐中的燃料泵。LPG燃料加壓至高壓(5至15巴)且通過燃料泵加以液化。利用噴射器將液化燃料噴射到汽缸中以驅動發動機。由於LPI發動機適於噴射液化燃料，因此不需要例如蒸發器和混合器的組件。相反，另外需要高壓噴射器、安裝在高壓罐中的燃料泵、燃料供給管線、LPI發動機的電子控制裝置(ECU)，以及用於控制燃料壓力的調節器單元。LPI發動機的電子控制裝置接收來自各個傳感器的輸入信號從而確定發動機的狀況，以及控制燃料泵、噴射器和點火線圈從而獲得最佳的空氣/燃料比並提高發動機性能。此外，電子控制裝置根據發動機需要的燃料量控制燃料泵從而向發動機供給液化燃料，LPI噴射器隨後將燃料噴射到汽缸中，以實現最佳的空氣/燃料比。由於從發動機返回的高溫燃料根據應用有常規LPI系統的車輛而返回至高壓罐，因此高壓罐中LPG燃料的溫度升高，並由此還增加了高壓罐的內部壓力。具體地，在高壓罐的內部壓力高於LPG站的充入壓力的情況下，LPG燃料不能被充入到高壓罐中。由於另外的燃料冷卻裝置應該安裝在返回管線上以降低從發動機返回的燃料溫度，因此製造和安裝成本可能增加，並且LPI發動機可能難以安裝在較小的發動機艙中。公開於該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
技術實現要素：
本發明的各個方面致力於提供一種用於LPI車輛的熱交換器，其具有的優點在於，在LPG燃料的溫度降低之後使其流動至高壓罐中，並且其還具有的優點在於，通過將熱交換器安裝在空調的製冷劑管線上並使得返回至高壓罐的LPG燃料與循環通過空調的製冷劑進行熱交換，從而防止高壓罐的內部壓力增加。根據本發明的各個方面的用於LPI車輛的熱交換器適於冷卻從使用LPG燃料的LPI車輛的發動機返回的高溫LPG燃料。熱交換器可以包括管道單元、第一連接構件和第二連接構件。管道單元安裝在製冷劑管線上，所述製冷劑管線連接空調的壓縮機與蒸發器，並適於流動製冷劑和從所述發動機返回的高溫LPG燃料，其中製冷劑基本上在所述管道單元的中心部分中流動，高溫LPG燃料基本上在所述管道單元的中心部分的外側的外部部分中流動，從而使得高溫LPG燃料能夠與製冷劑進行熱交換。第一連接構件安裝在所述管道單元的一端以連接所述管道單元與所述製冷劑管線，在這一端所述製冷劑管線連接至所述壓縮機，其中所述第一連接構件包括流入埠，LPG燃料流動進入該流入埠。第二連接構件安裝在所述管道單元的另一端以連接所述管道單元與所述製冷劑管線，在所述另一端所述製冷劑管線連接至所述蒸發器，其中所述第二連接構件包括排放埠，所述經過所述管道單元的LPG燃料從該排放埠排放。管道單元可以形成為三重管道結構，製冷劑可以在基本上形成於所述管道單元的中心部分的第一管道中流動，LPG燃料可以被分配到圍繞所述第一管道的兩個管道中並在所述兩個管道中流動。管道單元可以包括：設置有製冷劑通道的製冷劑管道，從所述蒸發器通過所述製冷劑管線供給的低溫低壓氣態製冷劑在所述製冷劑管道中流動，其中所述製冷劑管道基本上布置在所述管道單元的中心部分；設置有燃料通道的燃料管道，所述燃料通道形成在所述製冷劑管道和所述燃料管道之間，並且LPG燃料在其中流動，其中所述燃料管道圍繞所述製冷劑管道；以及設置有用於使LPG燃料進行繞過的旁路通道的旁路管道，其中所述旁路管道圍繞所述燃料管道，並且所述旁路通道形成在所述燃料管道和所述旁路管道之間。管道單元可以進一步包括至少一個分隔件，所述分隔件沿長度方向在所述製冷劑管道和所述旁路管道之間形成，其中所述至少一個分隔件將所述燃料管道和所述旁路管道固定於所述製冷劑管道，並將所述燃料通道和所述旁路通道分成多個區段。第一連接構件可以包括：第一內部管道，其一端連接至所述製冷劑管線，其另一端連接至所述製冷劑管道的一端；以及第一外部管道，所述流入埠形成在其外圓周處，其一端與所述第一內部管道的端部一體地形成，其另一端包圍所述旁路管道的一端的外圓周並安裝在所述旁路管道的一端的外圓周上。第二連接構件可以包括：第二內部管道，其一端連接至所述製冷劑管線，其另一端連接至所述製冷劑管道的另一端；以及第二外部管道，所述排放埠形成在其外圓周處，其一端與所述第二內部管道的端部一體地形成，其另一端包圍所述旁路管道的另一端的外圓周並安裝在所述旁路管道的另一端上。LPG燃料和製冷劑可以沿相反方向流動。本發明的各個方面提供分隔件，其包括第一分隔件和第二分隔件，所述第一分隔件連接製冷劑管道和燃料管道，所述第二分隔件連接燃料管道和旁路管道。所述第一分隔件和所述第二分隔件可以布置在相對於所述製冷劑管道的中心的相同軸線上。所述製冷劑管道、所述燃料管道和所述旁路管道可以通過擠出而一體地形成。所述製冷劑管道和所述燃料管道可以通過擠出而一體地形成，然後插入至所述旁路管道中。分隔件可以包括：第一分隔件，所述第一分隔件連接所述製冷劑管道和所述燃料管道；以及第二分隔件，所述第二分隔件從燃料管道沿徑向向外方向突出。對應於所述第二分隔件的插入凹槽可以形成在所述旁路管道的內圓周處，且所述第二分隔件可以插入所述插入凹槽中。通過納入本文的附圖以及隨後與附圖一起用於說明本發明的某些原理的具體實施方式，本發明的方法和裝置所具有的其它特徵和優點將變得清楚或更為具體地得以闡明。附圖說明圖1為示例性空調的示意圖，根據本申請的用於LPI車輛的熱交換器應用於該空調。圖2是根據本申請的用於LPI車輛的示例性熱交換器的立體圖。圖3為沿著圖2中的線A-A所獲得的橫截面圖。圖4為沿著圖2中的線B-B所獲得的橫截面圖。圖5是應用於根據本申請的用於LPI車輛的熱交換器的示例性連接構件的立體圖。圖6是顯示了根據本申請的用於LPI車輛的示例性熱交換器的操作的橫截面圖。圖7是應用於根據本申請的用於LPI車輛的熱交換器的示例性管道單元的立體分解圖。具體實施方式下面將對本發明的各個實施方式詳細地作出引用，這些實施方式的實例被顯示在附圖中並描述如下。儘管本發明將與示例性實施方式相結合進行描述，但是應當意識到，本說明書並非旨在將本發明限制為那些示例性實施方式。相反，本發明旨在不但覆蓋這些示例性實施方式，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍之內的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方式。圖1為空調的示意圖，根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器應用於該空調；圖2是根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器的立體圖；圖3為沿著圖2中的線A-A所獲得的橫截面圖；圖4為沿著圖2中的線B-B所獲得的橫截面圖；圖5是應用於根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器的連接構件的立體圖。參照附圖，根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器100安裝在空調的製冷劑管線7上，並適於使得製冷劑循環通過空調以及LPG燃料返回至高壓罐5以便彼此交換熱量，從而使得LPG燃料在其溫度降低後流入高壓罐中。因此，熱交換器100適於防止高壓罐的內部壓力增加。在此，如圖1所示，根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器100用於空調，所述空調包括用於壓縮製冷劑的壓縮機10、用於接收來自壓縮機10的經壓縮的製冷劑並冷凝該製冷劑的冷凝器20、用於膨脹通過冷凝器20冷凝的液體製冷劑的膨脹閥30、以及蒸發器40，該蒸發器40通過與空氣進行熱交換而蒸發由膨脹閥30膨脹的製冷劑。在此，熱交換器100安裝在連接壓縮機10與蒸發器40的製冷劑管線7上，並適於通過與製冷劑的熱交換來冷卻從使用LPG燃料的LPI車輛的發動機3返回的高溫LPG燃料。為此目的，如圖2和3所示，根據本發明的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器100包括管道單元110以及第一連接構件和第二連接構件120和130。管道單元110安裝在連接壓縮機10與蒸發器40的製冷劑管線7上並具有三重管道結構。製冷劑基本上在管道單元110的中心部分中流動，從發動機3返回的高溫LPG燃料基本上在製冷劑外部的部分中流動並與製冷劑進行熱交換，但處於不與製冷劑混合的狀態，並且LPG燃料在高溫LPG燃料的外部處進行繞過。在此，如圖3和圖4中所示，管道單元110包括製冷劑管道111、燃料管道113、旁路管道115和分隔件117，將對每個構成元件進行詳細描述。製冷劑管道111具有在其中形成的製冷劑通道112，使得通過製冷劑管線7由蒸發器40供給的低溫低壓氣態製冷劑在製冷劑通道112中流動，並且製冷劑管道111基本上布置在管道單元110的中心部分。在各個實施方式中，燃料管道113圍繞製冷劑管道111，並且用於在其中流動LPG燃料的燃料通道114形成在燃料管道113的內圓周和製冷劑管道111的外圓周之間。此外，旁路管道115布置在燃料管道113的外部，並且使LPG燃料進行繞過的旁路通道116形成在旁路管道115的內圓周與燃料管道113的外圓周之間。在此，由於供給至管道單元110中的LPG燃料的一部分在旁路通道116中流動，因此當經過燃料通道114的LPG燃料與製冷劑進行熱交換時，由於發動機艙的熱量而導致的製冷劑溫度升高得以防止。在各個實施方式中，分隔件117布置在製冷劑管道111與旁路管道115之間，並適於將燃料管道113和旁路管道115固定至製冷劑管道111。至少一個分隔件117在管道單元110的長度方向上形成以將燃料通道114和旁路通道116分成多個區段。在此，多個分隔件117在圓周方向上彼此隔開地形成。分隔件117包括連接製冷劑管道111與燃料管道113的第一分隔件118和連接燃料管道113與旁路管道115的第二分隔件119。所述第一分隔件118和所述第二分隔件119可以布置在相對於所述製冷劑管道111的相同軸線上。在各個實施方式中，相鄰的第一分隔件118或相鄰的第二分隔件119之間的角度可以為45°，八個第一分隔件和第二分隔件118和119可以沿著圓周方向形成在製冷劑管道111處。第一分隔件和第二分隔件118和119將燃料通道114和旁路通道116分成多個區段。在此，通過第一分隔件和第二分隔件118和119分開的燃料通道114和旁路通道116由於管道111、113和115的直徑不同而具有不同的橫截面積。因此，無需另外的閥而對流動進入管道單元110的LPG燃料的流動進行分配。亦即，當從發動機3返回的LPG燃料流動進入在管道單元110中被第一分隔件和第二分隔件118和119分開的燃料通道114和旁路通道116時，由於燃料通道114和旁路通道116的橫截面積之間的差別，LPG燃料的一部分流動進入燃料通道114，而LPG燃料的另一部分流動進入具有最大橫截面積的旁路通道116。因此，經過製冷劑通道112的低溫低壓氣態製冷劑與經過燃料通道114的LPG燃料彼此交換熱量。此時，經過旁路通道116的LPG燃料用作熱保護器，防止製冷劑與發動機艙進行熱交換。此外，當LPG燃料(在經過燃料通道114的過程中，其溫度通過製冷劑降低)從管道單元110排出時，經過燃料通道114的LPG燃料與經過旁路通道116的LPG燃料混合。因此，防止了LPG燃料被過度冷卻。所述製冷劑管道111、所述燃料管道113和所述旁路管道115可以通過擠出而一體地和/或整體地形成。分隔件117也可以通過擠出而一體地和/或整體地形成。同時，在本說明書中示例了(但並不限於)八個第一分隔件和第二分隔件118和119。第一分隔件118和第二分隔件119的數目和位置可以變化。此外，在本說明書中示例了(但不限於)形成在相同軸線上的第一和第二分隔件118和119。第一和第二分隔件118和119可以不在相同的軸線上形成。在各個實施方式中，第一連接構件120安裝在管道單元110的一端並連接管道單元110和製冷劑管線7，在這一端製冷劑管線7連接至壓縮機10。流入埠126形成在第一連接構件120的一側，並且LPG燃料流動進入流入埠126。此外，第二連接構件130安裝在管道單元110的另一端並連接管道單元110和製冷劑管線7，在所述另一端製冷劑管線7連接至蒸發器40與管道單元110連接。排放埠136形成在第二連接構件130的一側，並且經過管道單元110的LPG燃料從排放埠136排放。在此，如圖5所示，第一連接構件120包括第一內部管道122和第一外部管道124。第一內部管道122的一端連接至製冷劑管線7，而第一內部管道122的另一端連接至製冷劑管道111的一端。此外，流入埠126形成在第一外部管道124的外圓周處，第一外部管道124的一端與第一內部管道122的一端一體地和/或整體地形成，第一外部管道124的另一端包圍旁路管道115的一端的外圓周並安裝在旁路管道115的一端的外圓周處。第一外部管道的另一端的直徑比第一內部管道122的大。在各個實施方式中，第二連接構件130包括第二內部管道132和第二外部管道134。第二內部管道132的一端連接至製冷劑管線7，而第二內部管道132的另一端連接至製冷劑管道111的另一端。此外，排放埠136形成在第二外部管道134的外圓周處，第二外部管道134的一端與第二內部管道132的一端一體地和/或整體地形成，第二外部管道134的另一端包圍旁路管道115的另一端的外圓周並安裝在旁路管道115的另一端的外圓周處。第二外部管道的另一端的直徑比第二內部管道132的大。第一連接構件120適於將從發動機3返回的LPG燃料通過流入埠126流動進入燃料通道114和旁路通道116。此外，第二連接構件130適於在第二內部管道132和第二外部管道134之間的空間中，將在經過管道單元110的燃料通道114的過程中冷卻的LPG燃料與經過旁路通道116的LPG燃料混合。此後，第二連接構件130適於將混合的LPG燃料通過排放埠136而排放至高壓罐5。在下文中，將詳細描述根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器100的操作和功能。附圖6是顯示了根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器的操作的橫截面圖。參照附圖，根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器100使得從發動機3返回的LPG燃料通過流入埠126而流動進入第一連接構件120中。接著，LPG燃料被分配至通過第一分隔件和第二分隔件118和119分開的燃料通道114和旁路通道116。此時，由於燃料通道114的橫截面積比旁路通道116的小，因此只有LPG燃料的一部分流動進入燃料通道114，而LPG燃料的另一部分流動進入旁路通道116。製冷劑由蒸發器40通過製冷劑管線7供給。製冷劑在製冷劑通道112中沿與燃料方向相反的方向流動。在該過程中，經過燃料通道114的LPG燃料經由與製冷劑的熱交換而冷卻。此外，經過旁路通道116的LPG燃料防止了發動機艙的熱量被傳送給製冷劑。因此，經過旁路通道116的LPG燃料防止了製冷劑溫度升高，並且經過旁路通道116的LPG燃料與經過燃料通道114的LPG燃料進行熱交換。因此，通過熱交換而冷卻的LPG燃料流動進入第二連接構件130的第二內部管道132與第二外部管道134之間的空間，並與經過旁路通道116的LPG燃料混合。由此，LPG燃料具有所需的溫度。此後，LPG燃料通過排放埠136而排放至高壓罐5中。因此，在從發動機3返回的高溫LPG燃料通過與製冷劑的熱交換而冷卻後，LPG燃料與旁路LPG燃料混合從而具有所需的溫度。此後，熱交換器100將LPG燃料排放至高壓罐5。因此，高壓罐5中的內部壓力由於高溫LPG燃料的流入而引起的增加得以防止。因此，根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器100適於LPG燃料的溫度通過循環經過空調的製冷劑與返回至高壓罐5的LPG燃料之間的熱交換而降低之後，使得LPG燃料流動進入高壓罐5。因此，高壓罐5中的內部壓力的增加可以得以防止，並且燃料的供給可以平穩地進行，適銷性可得以改進。此外，根據本申請的各個實施方式，管道單元110的製冷劑通道112、燃料通道114和旁路通道116從內側至外側順序布置，製冷劑在製冷劑通道112中流動，燃料在燃料通道114和旁路通道116中流動。在布置在發動機艙中的製冷劑管線7中流動的製冷劑與發動機艙的直接的熱交換得以防止。因此，可以降低熱損失，並可以使空調性能的惡化最小化。此外，在通過管道單元110的燃料的一部分與製冷劑熱交換而燃料的另一部分不與製冷劑熱交換之後，所述燃料的一部分與所述燃料的另一部分混合併排放至高壓罐5中。因此，LPG燃料可以冷卻至所需的溫度。圖7是應用於根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器的管道單元的立體分解圖。參照附圖，根據本申請的各個實施方式的用於LPI車輛的熱交換器100包括管道單元220。亦即，根據本申請的各個實施方式的製冷劑管道211和燃料管道213可以通過擠出而一體地和/或整體地形成。製冷劑管道211和燃料管道213插在單獨形成的旁路管道215中。在此，分隔件217包括第一分隔件218和第二分隔件219，所述第一分隔件218連接製冷劑管道211和燃料管道113，所述第二分隔件219從燃料管道213的外圓周沿徑向向外方向突出。此外，對應於第二分隔件219的插入凹槽221形成在旁路管道215的內圓周處。第二分隔件219適於插入到插入凹槽221中。亦即，冷卻劑管道211、燃料管道213以及第一分隔件和第二分隔件218和219通過擠出而一體地和/或整體地形成，並且第二分隔件219插入到形成在旁路管道215處的插入凹槽221中。因此，製冷劑管道211和燃料管道213組裝至旁路管道215。為了便於在所附權利要求中解釋和精確定義，術語內部或外部等用於參考在圖中所示的示例性實施方式的特徵的位置來對這些特徵進行描述。前面對本發明具體示例性實施方式所呈現的描述是出於說明和描述的目的。前面的描述並不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發明限制為所公開的精確形式，顯然，根據上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方式並進行描述是為了解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現並利用本發明的各種示例性實施方式及其各種選擇形式和修改形式。本發明的範圍意在由所附權利要求書及其等效形式所限定。