專利名稱：用于卡車的空氣管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于降低車輛罩下溫度的系統(tǒng)。其特別但不排外地應(yīng)用于這 種使用在重型卡車中的系統(tǒng)，更特別地應(yīng)用于拖拉才幾拖車設(shè)備的拖拉機(jī)部 分。重型卡車典型地為重量級(jí)為4至8的長(zhǎng)途運(yùn)輸專用車輛。級(jí)別4通常被 認(rèn)為包括總車重為14,001 lb至16,000 lb ( 6350 kg至7257 kg)的車輛。本 發(fā)明特別應(yīng)用于重量級(jí)為6至8的車輛，最為特別應(yīng)用于級(jí)別為7至8的車 輛。級(jí)別6包括總車重為19,501 lb至26,000 lb ( 8846 kg至11,793 kg)的車 輛。級(jí)別7的車輛具有26,001 lb至33,000 lb ( 11,794 kg至14，969 kg)的總 車重。專用重型卡車適于各種道路外作業(yè)，例如混凝土攪拌機(jī)卡車、原木運(yùn)輸 卡車和其它承載重型負(fù)載并需要在道路外條件下的崎嶇、不平坦的地面操作的卡車。這種卡車通常也能夠在道路內(nèi)的公路上行駛。
技術(shù)背景重型卡車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量的熱。熱通過冷卻液系統(tǒng)從發(fā)動(dòng)機(jī)組帶 走，該冷卻液系統(tǒng)包括在發(fā)動(dòng)沖幾組前面的分隔的散熱器。該熱通過自然對(duì)流 而散發(fā)，主要通過由車輛運(yùn)動(dòng)引起的氣流、以及通過由軸流式風(fēng)扇吹動(dòng)經(jīng)過 散熱器和發(fā)動(dòng)機(jī)上的空氣而散發(fā)。在大多數(shù)卡車中，軸流式風(fēng)扇通過離合器 直接由發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸運(yùn)轉(zhuǎn)。在其它車輛中，該風(fēng)扇為電動(dòng)的。無論如何，風(fēng) 扇的效率相對(duì)較低，經(jīng)常在百分之四十左右。這部分地是由風(fēng)扇自身的固有效率低下造成的。風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)組之間的短距離也是一個(gè)因素；發(fā)動(dòng)機(jī)組形成對(duì)氣流的天然屏障，并產(chǎn)生在風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)才幾組之間的死區(qū)，在該死區(qū)中正壓力往往阻擋氣流。重型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)在每小時(shí)六十英里(97km/hr)的速度 下一'h時(shí)可產(chǎn)生150萬BTU(160萬千焦)，,人而產(chǎn)生少于每加侖十二英里 (5km/1)的燃料用量，并可利用名義拉力為每分鐘9,500立方英尺(270立 方米)的直徑高達(dá)三十二英寸(0.8mm)的風(fēng)扇來散發(fā)由散熱器排放的熱。 據(jù)估計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的大約三分之一被用于驅(qū)動(dòng)卡車，三分之一用于熱排放 中(作為熱和未燃燒的燃料)，并且三分之一必須由冷卻系統(tǒng)處理。除了由冷卻劑從發(fā)動(dòng)機(jī)組帶到散熱器的熱之外，發(fā)動(dòng)機(jī)組自身也發(fā)出大 量的熱，該熱量估計(jì)在公路速度下一'J、時(shí)高達(dá)大約20,000 BTU( 22,000 kJ)。近年來，大型柴油機(jī)卡車開始包括廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)。配備為 250馬力(186kW)以上的卡車因此開始遭受嚴(yán)重的罩下熱問題。EGR系統(tǒng) 使廢氣的一部分(典型地為大約15% 30%)再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣入口。 由于廢氣具有約1200。F至約1500T (約650。C至約815°C )的溫度，所以在 將廢氣引入至發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸之前，通過使該廢氣行經(jīng)EGR熱交換器，該廢 氣被冷卻到約600°F (315°C) 。 EGR系統(tǒng)向冷卻系統(tǒng)增加約百分之三十的 熱負(fù)載，即約每小時(shí)150,000 BTU ( 160,000 kJ)，其大部分必須由散熱器散 發(fā)。由于大量這種熱被引導(dǎo)回發(fā)動(dòng)機(jī)艙，因此罩下熱負(fù)載激增。EGR系統(tǒng) 自身也將熱直接散發(fā)到發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。其它輔助裝置由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并產(chǎn)生進(jìn)一步的熱。例如，空氣壓縮機(jī)被需 要用于制動(dòng)器和其它部件的操作。該空氣壓縮機(jī)可具有250°F (121°C)左 右的表面溫度。為了滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)并為了提高效率，許多其它裝置被添加到發(fā)動(dòng)機(jī)。由 廢氣提供動(dòng)力的渦輪增壓器產(chǎn)生進(jìn)一步的熱，該熱量估計(jì)達(dá)每小時(shí)32,000 BTU ( 34,000 kJ)左右。該渦輪增壓器可具有約800。F至1200°F ( 425。C至 650°C )的操作表面溫度。在現(xiàn)代重型卡車的罩下產(chǎn)生的額外的熱將罩下溫度升高到不能接受的水平。該額外的熱和溫度降低發(fā)動(dòng)機(jī)艙中各部件的壽命，并降低發(fā)動(dòng)機(jī)效率。 該額外的熱和溫度有時(shí)熔化塑性部件并使發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的流體過熱。該熱還能 傳遞到車輛的操作者駕駛室中，并能使駕駛室中的空氣溫度和駕駛室的地板 和前壁的表面溫度高到令人不適。企圖通過重新放置散熱器、傾斜散熱器或 者拆分散熱器來擴(kuò)大散熱器無法滿足需要。擴(kuò)大風(fēng)扇同樣不切實(shí)際，并將增 大用于使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的功率需求?，F(xiàn)代重型卡車需要有時(shí)使罩設(shè)計(jì)較小的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)考慮。在發(fā)動(dòng)機(jī)艙 裝填更多設(shè)備進(jìn)一步使氣流更加困難。所有這些考慮針對(duì)罩下空氣管理需要 新的方法。各種嘗試致力于解決汽車和非公路車輛具有的略微相似的問題。例如，查爾斯(Charles)在美國(guó)專利4, 979, 584和5,495,909中公開一種汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用經(jīng)過橫軸發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的散熱器周圍的開口的沖壓 空氣。同樣，科溫(Corwin)等人在美國(guó)專利6，216，778中公開一種用于靜 止的或者以非常低的地速移動(dòng)的非公路車輛的冷卻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)并不易于 適用于重型卡車的要求。發(fā)明內(nèi)容簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明提供一種通過將熱與發(fā)動(dòng)機(jī)搶(在發(fā)動(dòng)機(jī)組的上方和 側(cè)部)中的散熱器隔離來移除車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的熱的系統(tǒng)。本發(fā)明提供一 種新設(shè)計(jì)，其分離熱負(fù)載并提供單獨(dú)的排放出口，但允許該系統(tǒng)根據(jù)需要一 起或單獨(dú)操作。散熱器中的熱優(yōu)選通過離心鼠籠鼓風(fēng)機(jī)被從所述散熱器后面的充氣室 帶走，并被引導(dǎo)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙外，而不是抵靠發(fā)動(dòng)機(jī)組。所述鼓風(fēng)機(jī)優(yōu)選 被恒溫地控制，以允許一些或所有鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)需要進(jìn)行操作。使用所述鼓風(fēng) 機(jī)的預(yù)測(cè)計(jì)算機(jī)控制也是可設(shè)想到的。所述發(fā)動(dòng)機(jī)組及其相關(guān)裝置(例如EGR岡和渦輪增壓器)由單獨(dú)的系 統(tǒng)冷卻，該單獨(dú)的系統(tǒng)優(yōu)選通過車頭罩吸入機(jī)構(gòu)將周圍空氣大致從所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙的后部抽吸到前部，而不使用來自散熱器附近的沖壓空氣。所述散熱器通風(fēng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)選通過所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙的接 近該發(fā)動(dòng)機(jī)艙前部的側(cè)壁引出至周圍環(huán)境。所述出口優(yōu)選被構(gòu)造成將熱空氣 排放到所述卡車的滑流中，該滑流易于抽吸來自所述系統(tǒng)的空氣。進(jìn)一步， 所述發(fā)動(dòng)機(jī)搶通風(fēng)系統(tǒng)的出口優(yōu)選位于所述散熱器通風(fēng)系統(tǒng)的出口的后面， 并被構(gòu)造成利用從所述散熱器通風(fēng)系統(tǒng)到周圍環(huán)境的空氣流動(dòng)將空氣抽吸 到所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙外。每個(gè)出口周圍的氣流優(yōu)選主要為層流。個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)散熱器、充氣室和鼓風(fēng)機(jī)組件。其還可包括尺寸也適于車輛的 特定級(jí)別或發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)車頭罩吸入系統(tǒng)。然而，針對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)的管 道系統(tǒng)可能取決于具體的車輛設(shè)計(jì)，包括諸如發(fā)動(dòng)機(jī)搶中的可用空間、發(fā)動(dòng) 機(jī)搶的內(nèi)部構(gòu)造和影響發(fā)動(dòng)機(jī)搶內(nèi)氣流的發(fā)動(dòng)機(jī)部件在發(fā)動(dòng)機(jī)搶內(nèi)的放置、 發(fā)動(dòng)機(jī)的助燃進(jìn)氣口構(gòu)造、以及發(fā)動(dòng)機(jī)艙外側(cè)周圍的氣流模式等考慮因素。 本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)及其當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例通過閱讀 以下結(jié)合附圖的描述將變得更明顯。


在構(gòu)成說明書的 一 部分的附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例修改的重型卡車中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)艙的側(cè) 視示意剖視圖。圖2是以俯視圖形式顯示通過圖1的系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的一部分的氣 流的浮見圖。圖3是以后視圖形式顯示本發(fā)明的示例性散熱器冷卻系統(tǒng)組件的視圖。 圖4是圖3的組件的側(cè)視圖形式的視圖。圖5是沿圖2中線5-5截取的圖2-4的系統(tǒng)的部件的透視形式的視圖。圖6是圖2-5的系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙空氣出口的透視形式的視圖。圖7是以透視圖形式顯示根據(jù)本發(fā)明另一部分的實(shí)施例的車頭罩吸入庫斗的示意圖。圖8是包含圖1-7的實(shí)施例的長(zhǎng)途運(yùn)輸卡車的透視形式的視圖。在各個(gè)附圖中，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的部件。
具體實(shí)施方式
下文中的詳細(xì)描述通過實(shí)例而非限制方式例示本發(fā)明。該描述清楚地使 本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施和使用本發(fā)明，并描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例、適用性、 變化、替換和使用，其中包括目前被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式。如附圖所示，大型重型卡車2 (圖1和圖8)中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng) 機(jī)組3、空氣入口 5和散熱器7,該散熱器7冷卻從發(fā)動(dòng)機(jī)組3內(nèi)部循環(huán)通 過通路8的冷卻劑。發(fā)動(dòng)機(jī)的所有這些部件被容納在發(fā)動(dòng)機(jī)搶9中，該發(fā)動(dòng) 機(jī)艙9具有前部10 (通常在散熱器處或恰好在散熱器前面)、頂部11和側(cè) 部12。頂部和大部分側(cè)部通常被形成為能抬起的罩13 (圖8)，該罩13典 型地被鉸接到卡車前下端區(qū)域中的卡車主體上。在發(fā)動(dòng)機(jī)艙9的后面，隔火 墻14將發(fā)動(dòng)機(jī)艙與操作者駕駛室15隔開。渦輪增壓器16、排氣管17和空 氣壓縮機(jī)19增加發(fā)動(dòng)機(jī)艙9中的熱負(fù)載。在傳統(tǒng)的重型卡車中，由發(fā)動(dòng)機(jī) 散發(fā)的熱和由軸流式風(fēng)扇吹回到發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的熱使發(fā)動(dòng)機(jī)艙的溫度上升。近 年來，包括廢氣再循環(huán)(EGR)閥20的EGR系統(tǒng)進(jìn)一步增加散熱器上的熱 負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的溫度，這特別是因?yàn)镋GR系統(tǒng)典型地將15%左右至30% 左右的熱廢氣循環(huán)回發(fā)動(dòng)機(jī)。除了由散熱器7發(fā)出的熱負(fù)載，現(xiàn)代重型卡車 2的發(fā)動(dòng)機(jī)艙9中的總熱負(fù)載估計(jì)為約每小時(shí)60,000BTU ( 63,000 kJ)。本發(fā)明的該示例性實(shí)施例去除軸流式風(fēng)扇，并以隔離散熱器通風(fēng)系統(tǒng) 21來代替軸流式風(fēng)扇，該隔離散熱器通風(fēng)系統(tǒng)21包括安裝到散熱器7后面 的充氣室23,優(yōu)選與散熱器成密封關(guān)系。因此，當(dāng)卡車向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，到達(dá) 散熱器7的所有沖壓空氣被引導(dǎo)通過散熱器7,并聚集在充氣室23中。驅(qū) 動(dòng)充氣室23中的鼠籠(離心)風(fēng)扇27的多個(gè)馬達(dá)25被安裝在充氣室23上， 優(yōu)選安裝在充氣室的后面。鼠籠風(fēng)扇27軸向抽吸來自充氣室的加熱空氣，并將該空氣的方向改變90。，從而將該空氣向外(側(cè)向)排放到如下文所述 的空氣管道43中。如果需要，充氣室23的后側(cè)、風(fēng)扇27和空氣管道43可設(shè)置有呈涂覆 或單獨(dú)的絕緣層或屏障形式的絕緣材料。如虛線33所示，該設(shè)置有效地保熱器7散發(fā)到周圍的約每小時(shí)650,000 BTU( 700,000 kJ )或更多熱量的影響。 以這種方式排出加熱空氣將增加至發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的恒定熱量移除。從而，發(fā)動(dòng) 機(jī)搶中的熱生成問題被降低至由渦輪增壓器16、 EGR 20、發(fā)動(dòng)機(jī)組3和其 它發(fā)動(dòng)機(jī)艙部件在罩下產(chǎn)生的每小時(shí)60,000 BTU ( 63,000 kJ)的熱量。馬達(dá)25被恒溫地搡作，獨(dú)立的馬達(dá)或馬達(dá)組只有在需要時(shí)才被操作。 用于控制冷卻風(fēng)扇27的操作的預(yù)測(cè)算法將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見。這 種算法可包括諸如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度、冷卻劑溫度的上升速率、發(fā)動(dòng)機(jī)表面 或油的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度、周圍溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)速度和卡車速度等因素。至此描述的設(shè)置具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，即，其減小用于操作葉片風(fēng)扇所需 的功率(估計(jì)為六十五馬力)。這可提供相當(dāng)可觀的燃料節(jié)省(7-9%)。該 設(shè)置還消除了已顯示為高維修項(xiàng)目的風(fēng)扇離合器。電動(dòng)鼠籠風(fēng)扇鼓風(fēng)機(jī)27 比葉片軸流式風(fēng)扇在移除散熱器7的熱時(shí)更為有效。由于優(yōu)選提供多個(gè)風(fēng)扇 鼓風(fēng)機(jī)27，氣流能被逐步增大和降低并得到更有效地控制，而通過控制氣 流鼓風(fēng)機(jī)被提供動(dòng)力。此外，風(fēng)扇鼓風(fēng)機(jī)的DC馬達(dá)在其關(guān)閉且由于沖壓空 氣而自由旋轉(zhuǎn)時(shí)能變成發(fā)電機(jī)，由此對(duì)卡車的電池充電。至此描述的隔離散熱器通風(fēng)系統(tǒng)21可實(shí)現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)組件35; —些這樣的 組件將適應(yīng)于大范圍的重型卡車。組件35可包括散熱器7、充氣室23和多 個(gè)風(fēng)扇27。這種組件可包括高度約2英尺至3英尺(0.5m至一米)、寬 度約18〃至約36" (0.4m至一米)的散熱器7，以及深約一至二英寸(2.5 cm至5 cm)、尺寸適合裝配在散熱器后面的充氣室23。組件35可與通風(fēng) 管道系統(tǒng)匹配，該通風(fēng)管道系統(tǒng)適應(yīng)于特定的卡車型式以形成散熱器通風(fēng)系 統(tǒng)21以及發(fā)動(dòng)機(jī)搶通風(fēng)系統(tǒng)的一部分。如圖2-7所示，例如，33〃 (84cm)高乘22〃 (56cm)寬的散熱器和 充氣室可被提供作為標(biāo)準(zhǔn)組件35。散熱器7示例性地為6〃 ( 15cm)深， 具有圍繞散熱器7的周界延伸的法蘭36，充氣室為1.25〃 (3cm)深，并包 括連接到散熱器法蘭36的周界法蘭37。最佳如圖3所示，六個(gè)鼠籠風(fēng)扇27A、 27B、 27C、 27A，、 27B，和27C，連接到充氣室，每個(gè)鼠籠風(fēng)扇分別包括馬達(dá) 25A、 25B、 25C、 25A，、 25B，和25C，、以及鼠籠推進(jìn)器26和具有側(cè)部出口 39的殼體38。示例性地，每個(gè)風(fēng)扇抽吸530 cfm ( 15立方米每分鐘)的空 氣，并具有無刷、直徑為3〃 (3cm) 、 3000 rpm、 24伏的DC馬達(dá)。離心 風(fēng)扇的抽吸尺寸適于特定應(yīng)用。每個(gè)風(fēng)扇27的殼體38為約9〃寬x約10〃 高x約4〃深(22.5x25.5x10cm)，且每個(gè)殼體均具有4〃 (10cm)正方形出 口 39?？梢钥闯觯笊巷L(fēng)扇27A和兩個(gè)右下風(fēng)扇27B，和27C，具有相同的螺 旋性(順時(shí)針旋轉(zhuǎn))，而右上風(fēng)扇27A，和兩個(gè)左下風(fēng)扇27B和27C具有相 反的螺旋性(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))。最下面的風(fēng)扇27C和27C，具有延伸的出口 39，， 該出口 39，在這兩個(gè)風(fēng)扇上方的兩個(gè)風(fēng)扇的出口之間引出，以4吏充氣室的每 個(gè)側(cè)部上的所有出口豎直對(duì)齊，從而在組件的每個(gè)側(cè)部上形成12〃 x4〃 (30x10 cm)的矩形出口 40。具體如圖3中所示，每個(gè)馬達(dá)25被獨(dú)立地電連接到具有輸入的控制系統(tǒng)41，所述輸入示例性地包括表示冷卻劑溫度的T1，表示發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度的T2，表示發(fā)動(dòng)機(jī)速度的RPM,表示瞬時(shí)或合成燃料消耗的MPG，以及表示車輛速度的MPH。根據(jù)由本領(lǐng)域技術(shù)人員易于應(yīng)用的算法，這些輸入允許控制器獨(dú)立或成組地操作風(fēng)扇27，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)溫度保持在希望的范圍。在最簡(jiǎn)單的形式中，當(dāng)由Tl表示的冷卻劑溫度超過預(yù)定值時(shí)風(fēng)扇成對(duì)打開，當(dāng)Tl降低到第二值以下時(shí)風(fēng)扇關(guān)閉。這些輸入還允許風(fēng)扇在T2超過預(yù)定值且T1相對(duì)較低時(shí)的不常見情況下的操作，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)艙9，如下所述。輸入RPM、 MPG和MPH允許一些或所有風(fēng)扇27的預(yù)測(cè)操作，/人而開始將沖壓空氣抽吸通過散熱器，以在冷卻劑溫度仍然上升時(shí)提供冷卻。該控制器還使得風(fēng)扇的再生使用成為可能，從而當(dāng)沖壓空氣流過風(fēng)扇且風(fēng)扇未被通電時(shí)對(duì)卡車的電池充電。該散熱器冷卻組件35與管道系統(tǒng)43匹配。至少管道系統(tǒng)43的后部?jī)?yōu) 選但非必要地被安裝在罩13的內(nèi)側(cè)。罩安裝式管道43與組件35之間的連 接處可按照任意已知方式密封。例如，僅如圖2和3所示，組件35的矩形 出口 40可終止在復(fù)合斜面42中，該復(fù)合斜面42在其打開(上)端面具有 襯墊，以與罩安裝式管道上的互補(bǔ)傾斜斜面密封。該設(shè)置允許罩13的開口 不受阻，并在罩13被關(guān)閉時(shí)將管道系統(tǒng)43密封到組件35?？商娲?，組 件管道或罩安裝式管道的端部可通過自動(dòng)或手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)而能縱向移動(dòng)，從 而與該管道的其它部分配合。同樣，該管道系統(tǒng)可永久地連接到散熱器通風(fēng) 系統(tǒng)組件35，并可筒單地與罩的每一側(cè)部12中的開口對(duì)齊。該示例性實(shí)施例的管道系統(tǒng)43包括與出口 40的前壁匹配的曲形外壁 44和與出口 40的后壁匹配的曲形內(nèi)壁45。外壁44終4妄在大致平坦的豎直 矩形開口 46中，該開口 46具有與卡車罩的側(cè)壁12中的類似尺寸的矩形開 口對(duì)齊的周界邊緣47。應(yīng)注意到，該開口的形狀在某種程度上由卡車的罩 的輪廓決定。在此實(shí)施例中，開口46基本上為十二英寸(30cm)高，與散 熱器通風(fēng)組件的出口 40高度相同。管道系統(tǒng)43的內(nèi)壁45沿連接到出口 40 的曲形入口部分與外壁44分隔四英寸。當(dāng)內(nèi)壁45到達(dá)與開口 46相對(duì)的位 置時(shí)，內(nèi)壁45于是略微向外彎曲到開口 46的后邊緣47中。外壁44和內(nèi)壁 45通過上、下水平壁48相互連接。可以看出，壁44、 45和48形成平滑的 打開通道，該平滑的打開通道在卡車向前運(yùn)動(dòng)時(shí)將從散熱器通風(fēng)系統(tǒng)21排 出的空氣引導(dǎo)至重型卡車的周圍滑流中。為了冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的發(fā)動(dòng)機(jī)組3及其相關(guān)的罩下部件，提供單獨(dú)的發(fā) 動(dòng)機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)51。該示例性實(shí)施例中的第二通風(fēng)系統(tǒng)51的尺寸適于移除 產(chǎn)生在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的約每小時(shí)60,000 BTU ( 63,000 kJ)的熱。簡(jiǎn)而言之，每 小時(shí)60,000 BTU( 63,000 kJ )的熱可通過在策略上位于罩的頂部上的車頭罩 空氣吸入機(jī)構(gòu)而受到有效控制，其中使用風(fēng)擋處的高壓區(qū)域來使冷的沖壓空 氣流入發(fā)動(dòng)機(jī)艙，并使發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空氣通過被設(shè)置為將空氣抽吸至與散熱器風(fēng)扇空氣的出口相鄰的低壓區(qū)域中的罩側(cè)部管道而離開進(jìn)入周圍環(huán)境。如圖1、 2和8所示，發(fā)動(dòng)機(jī)搶通風(fēng)系統(tǒng)51包括在卡車2的風(fēng)擋55前面的吸入 式車頭罩53。車頭罩吸入系統(tǒng)早已應(yīng)用于賽車，但其在重型卡車中的使用 相信是新穎的。如所知，車頭罩53的與風(fēng)擋相鄰的后部56朝向發(fā)動(dòng)機(jī)艙打 開。在操作速度下，即使是相對(duì)較低的操作速度，空氣在風(fēng)擋55的基部處 壓縮，并通過車頭罩53的后部(如附圖標(biāo)記56所示)被抽吸至發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。發(fā)動(dòng)機(jī)艙9內(nèi)的空氣通過安裝在管道43的內(nèi)壁45上的空氣引出管道 57排出，具體如圖2-6所示。具體如圖3和4所示，在此實(shí)施例中，引出管 道57在其出口 59處約九英寸高、三英寸寬(23cmx8cm)，并豎直居中地 位于管道43的內(nèi)壁45上。管道43的內(nèi)壁45包括矩形開口 61,引出管道 57連入該矩形開口中。.每個(gè)引出管道57包括彎曲以與內(nèi)壁45相交在內(nèi) 壁45后部的豎直內(nèi)壁63，以及將引出管道的內(nèi)壁63結(jié)合到散熱器通風(fēng)管 道43的內(nèi)壁45上的上、下水平壁65。盡管引出管道57朝向周圍環(huán)境完全 打開，但引出管道57還處于經(jīng)過散熱器通風(fēng)系統(tǒng)21的出口 46被驅(qū)使排出 的熱空氣的滑流中以及處于卡車的滑流中。因此，空氣通過由從充氣室經(jīng)過 出口 46的熱空氣的流動(dòng)造成的文丘里效應(yīng)而凈皮進(jìn)一步抽吸到發(fā)動(dòng)沖幾搶外。 卡車2的向前運(yùn)動(dòng)還將會(huì)產(chǎn)生滑流，該滑流易于吸入來自管道43的出口 46 和發(fā)動(dòng)機(jī)搶9的出口 57的熱空氣。在風(fēng)扇27關(guān)閉時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)搶達(dá)到不希望的 溫度時(shí)的不太可能的情況下，風(fēng)扇馬達(dá)25能被打開，以將空氣抽吸通過管 道43并將空氣抽吸到發(fā)動(dòng)機(jī)搶9外。如圖1和2所示，在重型卡車前部處由箭頭R表示的沖壓空氣被完全 引導(dǎo)通過散熱器7并進(jìn)入散熱器通風(fēng)系統(tǒng)21,同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)艙9被由箭頭C 表示的、大致從發(fā)動(dòng)機(jī)艙的后部移動(dòng)至前部的車頭罩空氣吸入機(jī)構(gòu)而冷卻。 空氣乂人發(fā)動(dòng)機(jī)艙9的后部到前部的運(yùn)動(dòng)還移除隔火墻14區(qū)域的熱并減小駕 駛室15上的熱負(fù)載。適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)裝置優(yōu)選被提供在所有可及的開口上。這種防護(hù)裝置很多眾 所周知，并且可包括例如薄的水平輪葉。13在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明的車輛罩下溫度控制系統(tǒng)的眾多變型 在前述公開內(nèi)容的啟示下將被本領(lǐng)域技術(shù)人員料想到。僅作為實(shí)例，可提供 用于冷卻散熱器的其它閉合系統(tǒng)。如前所述，排氣管道的結(jié)構(gòu)和尺寸當(dāng)然可 略微變化，以適應(yīng)不同卡車的幾何結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)搶，如圖8例示。發(fā)動(dòng)機(jī)艙 冷卻系統(tǒng)可包括在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的頂部和側(cè)部中的其它空氣入口 ，包括吸入空氣 系統(tǒng)和沖壓空氣入口。優(yōu)選地，空氣入口與卡車的前部分隔開。一4殳而言， 沖壓空氣入口除了使用在平頭設(shè)計(jì)之外目前并不是優(yōu)選的。發(fā)動(dòng)機(jī)搶冷卻系 統(tǒng)可包括其它排放端口，并可根據(jù)需要包括各種類型的動(dòng)力風(fēng)扇。例如，動(dòng) 力風(fēng)扇可設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)的出口處。許多溫控系統(tǒng)是已知的，或易 于適于控制風(fēng)扇的操作，或適于移動(dòng)擋板等。在示例性實(shí)施例中，例如包括變速馬達(dá)、較不希望的液壓馬達(dá)等其它馬達(dá)可用于操作鼠籠風(fēng)扇；風(fēng)扇的尺 寸和數(shù)量可根據(jù)應(yīng)用需要針對(duì)應(yīng)用而改變；并且，鼠籠風(fēng)扇的葉片的形狀、 數(shù)量和尺寸可被改變以滿足具體應(yīng)用的要求。電動(dòng)風(fēng)扇馬達(dá)可由不同電壓 (例如12V至42V)來驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)搶的底部可出于空氣動(dòng)力或內(nèi)部氣流的 目的而被封閉。這些變化僅為示例性的。由于各種變化在不背離本方面范圍 的情況下可應(yīng)用于上述結(jié)構(gòu)，因此包含在以上描述或顯示在附圖中的所有內(nèi) 容應(yīng)被解釋為示例性的而非限制含義。在此提及的所有專利和專利應(yīng)用通過引用合并于此。
權(quán)利要求
1、一種重型卡車，包括操作者駕駛室；發(fā)動(dòng)機(jī)艙；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的發(fā)動(dòng)機(jī)；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)前面的散熱器，該散熱器接納來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑；在所述散熱器后面的第一通風(fēng)系統(tǒng)，該第一通風(fēng)系統(tǒng)包括具有通向周圍環(huán)境的排放出口的管道，以及適于將空氣抽吸通過所述散熱器、通過所述管道、并抽吸到該第一通風(fēng)系統(tǒng)的所述排放出口外的至少一個(gè)電風(fēng)扇，該第一通風(fēng)系統(tǒng)被構(gòu)造成防止抽吸通過所述散熱器的空氣進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙；以及被構(gòu)造成移除所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的熱的第二通風(fēng)系統(tǒng)，該第二通風(fēng)系統(tǒng)被構(gòu)造成將周圍空氣抽吸到所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙的后部，并將由所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙加熱的空氣排放到朝向所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙前部的排放出口外。
2、 如權(quán)利要求1所述的重型卡車，其中所述第二通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括 位于所述發(fā)動(dòng)4幾搶的頂部和側(cè)部中的至少之一 上的吸入結(jié)構(gòu)，該吸入結(jié)構(gòu)適 于在所述卡車向前運(yùn)動(dòng)時(shí)將周圍空氣抽吸到所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的重型卡車，其中所述第二通風(fēng)系統(tǒng)的所述 排放出口被設(shè)置在所述第一通風(fēng)系統(tǒng)的所述排放出口后面，所述系統(tǒng)被構(gòu)造和布置成使得來自所述第一通風(fēng)系統(tǒng)的排放空氣將空氣抽吸到所述第二通 風(fēng)系統(tǒng)的所述出口外。
4、 一種重型卡車，包括駕駛室；在所述駕駛室前面的發(fā)動(dòng)機(jī)搶；在 所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的發(fā)動(dòng)機(jī)；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)前面的散熱器，該散熱器接納來自 所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑；在所述散熱器后面形成所述散熱器后面的罩殼的第一 通風(fēng)系統(tǒng)，該第一通風(fēng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)離心風(fēng)扇、以及#1構(gòu)造成使通過 所述散熱器進(jìn)入的沖壓空氣在所述離心風(fēng)扇前面擴(kuò)散的結(jié)構(gòu)；以及包括獨(dú)立 于所述風(fēng)扇的吸入系統(tǒng)的第二通風(fēng)系統(tǒng)，所述吸入系統(tǒng)被構(gòu)造成在所述卡車 向前運(yùn)動(dòng)時(shí)將空氣抽吸到所述發(fā)動(dòng)機(jī)搶的后部。
5、 如權(quán)利要求4所述的重型卡車，其中所述卡車包括形成所述駕駛室 的前壁的一部分的風(fēng)擋，所述卡車進(jìn)一步包括與所述風(fēng)擋協(xié)作的吸入式車頭罩。
6、 一種重型卡車，包括駕駛室；形成所述駕駛室的前壁的一部分的 風(fēng)擋；在所述駕駛室前面的發(fā)動(dòng)機(jī)搶；在所述發(fā)動(dòng)沖幾搶中的發(fā)動(dòng)機(jī)；在所述 發(fā)動(dòng)機(jī)前面的散熱器，該散熱器接納來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑；連接在所述 散熱器后面并形成所述散熱器后面的罩殼的第一通風(fēng)系統(tǒng)，該第一通風(fēng)系統(tǒng) 包括至少一個(gè)鼠籠風(fēng)扇。
7、 一種重型卡車，包括駕駛室；形成所述駕駛室的前壁的一部分的 風(fēng)擋；在所述駕駛室前面的發(fā)動(dòng)機(jī)艙；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的發(fā)動(dòng)機(jī)；在所述 發(fā)動(dòng)機(jī)前面的散熱器，該散熱器接納來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑；在所述散熱 器后面的第一通風(fēng)系統(tǒng)；以及獨(dú)立于所述第一通風(fēng)系統(tǒng)的吸入系統(tǒng)，該吸入 系統(tǒng)被構(gòu)造成在所述卡車向前運(yùn)動(dòng)時(shí)將空氣抽吸到所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙的后部，所 述風(fēng)擋形成該吸入系統(tǒng)的 一部分。
8、 一種重型卡車，包括駕駛室；發(fā)動(dòng)機(jī)艙；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的發(fā) 動(dòng)機(jī)；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)前面的散熱器，該散熱器接納來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑； 形成所述散熱器后面的罩殼的第一通風(fēng)系統(tǒng)；圍繞所述散熱器、被構(gòu)造成基 本上阻止所有沖壓空氣進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)搶的前部的空氣阻擋結(jié)構(gòu)；以及被構(gòu) 造成移除所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的熱的第二通風(fēng)系統(tǒng)，該第二通風(fēng)系統(tǒng)包括位于所 述發(fā)動(dòng)機(jī)搶的頂部和側(cè)部中的至少之一上的空氣入口 ，該空氣入口被構(gòu)造成 將空氣引到所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙的后部。
9、 如權(quán)利要求8所述的卡車，其中所述空氣入口包括吸入結(jié)構(gòu)，該吸 入結(jié)構(gòu)包括風(fēng)擋和與該風(fēng)擋協(xié)作的吸入式車頭罩。
10、 如權(quán)利要求9所述的卡車，其中所述第二通風(fēng)系統(tǒng)包括在所述發(fā)動(dòng) 機(jī)艙的側(cè)壁中的空氣出口。
11、 如權(quán)利要求10所述的卡車，其中所述空氣出口在所述第一通風(fēng)系 統(tǒng)的出口的滑流中。
12、 如權(quán)利要求11所述的卡車，其中所述第一通風(fēng)系統(tǒng)的所述出口包 括沿所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙的側(cè)壁外側(cè)延伸的通道。
13、 如權(quán)利要求12所述的卡車，其中所述第二通風(fēng)系統(tǒng)的所述空氣出 口通至所述通道中。
14、 一種車輛，包括操作者室；發(fā)動(dòng)機(jī)搶；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)搶中的發(fā)動(dòng) 機(jī)；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)前面的散熱器，該散熱器接納來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑； 在所述散熱器后面的第一通風(fēng)系統(tǒng)，該第一通風(fēng)系統(tǒng)包括具有當(dāng)所述車輛 向前運(yùn)動(dòng)時(shí)通至所述車輛的周圍滑流中的排放出口的管道，以及適于將空氣 抽吸通過所述散熱器、通過所述管道、并抽吸到所述第一通風(fēng)系統(tǒng)的所述排 放出口外而至所述滑流中的至少一個(gè)電風(fēng)扇；以及被構(gòu)造成移除所述發(fā)動(dòng)機(jī) 艙中的熱的第二通風(fēng)系統(tǒng)，該第二通風(fēng)系統(tǒng)被構(gòu)造成將周圍空氣抽吸到所述 發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，并將由所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙加熱的空氣排放到在所述第一通風(fēng)系統(tǒng)的 所述出口后面的排;^文出口之外而至所述滑流中。
15、 如權(quán)利要求14所述的車輛，其中所述第二通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括位于所述發(fā)動(dòng)才幾搶的頂部和側(cè)部中的至少之一上的吸入結(jié)構(gòu)，該吸入結(jié)構(gòu)適于 在所述卡車向前運(yùn)動(dòng)時(shí)將空氣抽吸到所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。
16、 如權(quán)利要求14或15所述的車輛，其中所述第二通風(fēng)系統(tǒng)的所述排 放出口被構(gòu)造和布置成使得來自所述第 一通風(fēng)系統(tǒng)中的排放空氣將空氣抽 吸到所述第二通風(fēng)系統(tǒng)的所述出口外。
17、 如權(quán)利要求14至16任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的車輛，其中至少所述第 一通風(fēng)系統(tǒng)的所述排放出口包括沿所述發(fā)動(dòng)才幾搶的側(cè)壁外側(cè)延伸的通道。
全文摘要
一種用于移除重型卡車(2)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙(9)中的熱的系統(tǒng)。第一通風(fēng)系統(tǒng)(21)移除散熱器(7)中的熱。該第一通風(fēng)系統(tǒng)與移除發(fā)動(dòng)機(jī)艙(9)中的熱的第二通風(fēng)系統(tǒng)(51)隔開。所述第一系統(tǒng)通過離心鼠籠鼓風(fēng)機(jī)(27)將散熱器中的熱經(jīng)過充氣室(23)帶走，并通過通風(fēng)管道將熱引出至周圍環(huán)境。所述第二系統(tǒng)優(yōu)選通過車頭罩吸入機(jī)構(gòu)(53)將周圍空氣大致從發(fā)動(dòng)機(jī)艙的后部抽吸到前部，而不使用來自散熱器附近的沖壓空氣。所述兩個(gè)系統(tǒng)的出口通至重型卡車的滑流中，并且所述第二通風(fēng)系統(tǒng)的出口通至所述第一系統(tǒng)的滑流中，以將空氣排出到發(fā)動(dòng)機(jī)艙外。
文檔編號(hào)B60K11/00GK101547809SQ200780040809
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者喬治·R·斯特蒙, 愛德華·M·默里 申請(qǐng)人:環(huán)境冷卻技術(shù)股份有限公司