本申请涉及2017年2月2日提交的美国专利申请号15/423,099。以上申请的整个内容在此引用作为参考。
引言
该部分提供的信息是一般地呈现本公开的上下文的目的。在该部分以及说明书的各方面中描述的当前署名的发明人的工作所进行的程度并不另外表明其在提交时作为现有技术，从未明示或暗示其被承认为本公开的现有技术。
本公开涉及热交换器，且更具体地涉及空气对空气增压空气冷却器(cac)。
车辆使用具有涡轮增压器的发动机来增加动力并降低燃料消耗。热交换器诸如空气对空气增压空气冷却器(“cac”)常常用于在将压缩空气供应到发动机的进气歧管之前冷却由涡轮增压器产生的压缩空气。压缩空气的冷却增加空气的密度，这增加了发动机的效率。
技术实现要素：
用于冷却供应到内燃机的空气的空气对空气增压空气冷却器包括管组件，该管组件包括沿纵向方向延伸的多个管。该多个管布置成彼此邻近。多个管中的每一个包括用以接收气流的入口和用以输出气流的出口。湍流器布置在多个管中的至少一个中。湍流器具有沿横向于穿过管的气流的方向限定的间距。间距沿管的纵向方向和横向方向中的至少一个变化。
在其他特征中，多个管中的至少一个包括具有第一间距的第一湍流器和具有不同于第一间距的第二间距的第二湍流器。第一湍流器布置成在管中沿横向方向邻近第二湍流器。
在其他特征中，第一湍流器从入口延伸到出口。第二湍流器从入口延伸到出口。第一间距为第二间距的0.5至3倍。第一间距为0.5至6，第二间距为0.5至3.5。
在其他特征中，多个管中的至少一个包括具有第一间距的第一湍流器和具有不同于第一间距的第二间距的第二湍流器。第一湍流器布置成在管中沿纵向方向邻近第二湍流器。第一间距为第二间距的0.5至3倍。第一间距为0.5至6，第二间距为0.5至3.5。
在其他特征中，多个管中的每一个包括第一纵向部分和第二纵向部分。具有第一间距的第一湍流器布置在第一纵向部分中。布置在第二纵向部分中的第二湍流器具有不同于第一间距的第二间距。
在其他特征中，第一纵向部分的第一端布置成邻近入口，第一纵向部分的第二端布置成邻近第二纵向部分的第一端，且第二纵向部分的第二端布置成邻近出口。第一间距为第二间距的0.5至3倍。第一间距为0.5至6，第二间距为0.5至3.5。
从详细说明、权利要求和附图中，本公开另外的应用领域将变得显而易见。详细说明和特定示例仅用于说明目的，且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
从详细说明和附图中，本公开将变得更加显而易见，其中：
图1a和1b是根据本公开包括具有多个管的管组件的空气对空气cac的透视图，该多个管带有具有可变间距的一个或多个湍流器；
图2是根据本公开具有湍流器的管之一的示例的横截面图，该湍流器具有沿横向方向的可变间距；
图3是根据本公开的图2的空气对空气cac的平面图；
图4是根据本公开的在第一纵向位置具有湍流器的多个管中的示意性管的横截面图，该湍流器具有第一间距；
图5是根据本公开的具有第二间距的在第二纵向位置处的图4的管的示例的横截面图；以及
图6是根据本公开的图4和5的空气对空气cac的平面图。
在附图中，参考标号可以重复使用以标识类似和/或相同的元件。
具体实施方式
cac包括管组件，该管组件包括压缩空气流动穿过其的多个管。cac通常位于当车辆被驱动时允许环境空气越过管组件的位置。一个或多个湍流器可以设置在管中的每一个的内部。在一些示例中，湍流器可具有重复结构诸如“s”形横截面、“w”形横截面，其他形横截面或者他们的组合，该结构沿横向于穿过管组件的气流的方向限定间距。
湍流器由导热材料诸如金属制成并用作散热器以帮助消散来自由涡轮增压器产生的压缩空气的热。在环境温度下低于冰点且汽车在具有来自涡轮增压器的非常低的增压的稳态条件下运行的某些负载条件下，cac可产生冰。结冰可以冻结湍流器和传感器，这可产生故障代码并且停顿或降低对发动机的动力。
cac的大小可以增加以增加冷却能力。然而，由于有限的可用空间，增加cac的大小影响发动机隔室内的周围部件。冷却剂对空气热交换器系统是增加冷却能力的另一种选择。然而，冷却剂对空气热交换器比cac型热交换器较昂贵、较重，且常常包括比空气对空气cac较多的部件。
在某些条件下，cac的内部空气部分的露点可形成水滴，该水滴可聚集在湍流器中并在某些时刻聚集或吹入进气口。流入歧管的水堵塞发动机，引起停顿或者降低功率，并可以设定诊断故障代码。减少cac中结冰和冷凝的一种方法是降低内部湍流器的密度使得露点增大至水不能冷凝的点。通过降低湍流器的密度，结冰不太可能发生，因为cac冷却能力和性能降低。
湍流器密度的降低解决两个问题，但产生了可能不满足发动机性能需求的较低功率cac。因为，仍需要使用另一种方法来获得降低cac结冰和冷凝的益处，并仍保持cac的性能。
根据本公开的cac在相同cac中使用多个密度湍流器。通过沿纵向方向和/或横向方向提供两个或多个密度可以改变密度。较小间距湍流器具有较大气流和较低压力，而较大间距湍流器具有较大压力和较小气流。改变空气对空气cac管内的间距有助于降低水和/或结冰的量。
在一些示例中，较大密度湍流器位于cac入口侧处，较低密度湍流器位于cac出口侧处。在该示例中，大多数冷却性能被实现，且大部分较热增压空气被冷却至较冷温度(但不是太低以引起结冰或者在露点之下以引起冷凝)。如果这两种现象中的任何一个发生，则较低密度湍流器允许冰和水移出空气流中的湍流器区域以在进气口中缓慢消耗而不是引起水的冲入。该示例性配置还可防止冰聚集在传感器上并在湍流器区域中累积以及阻塞管。
在其他示例中，湍流器沿横向方向分成两个或多个密度。该示例性配置产生与以上对纵向配置所述的相同的结果。在低负载条件下，大部分cac空气采用较低密度湍流器中的最小阻力路径。这转而保护cac免于结冰并达到露点。如果cac引起结冰或冷凝，则较低密度湍流器会排出冰和水以被进气口均衡地消耗。在较大速度气流期间，湍流器的两侧摄入增压空气并提供与具有仅恒定密度湍流器的cac相比改善的性能。
现参照图1a和1b，示出了根据本公开的空气对空气增压空气冷却器(cac)100。空气对空气cac100用于冷却供应到机动车辆的内燃机的进气歧管。在图1a中，cac100包括管组件102，该管组件102包括布置成彼此邻近的多个纵向管7108。入口结构104a与用于联接到外部导管或软管的管相关联，来自涡轮增压器的压缩空气通过该外部导管或软管而传递到cac。出口结构104b附接到管102，行进穿过cac100的压缩空气通过该管102而排放到发动机的进气歧管。
来自发动机的涡轮增压器的热压缩空气被引导入cac100并在排放前在cac中冷却。借助围绕cac100流动的环境气流106实现冷却。在图1b中，管108布置成彼此邻近，且每个管包括具有如以下进一步描述的可变横向和/或纵向间距的一个或多个湍流器。
现参照图2和3，湍流器的间距可以沿横向方向变化。在一些示例中，湍流器可具有重复结构诸如“s”形横截面、“w”形横截面，其他形横截面或者他们的组合，该重复结构沿横向于穿过管组件的气流的方向限定间距。
管108具有第一横向部分200，该第一横向部分带有具有间距a的第一湍流器210。管108进一步包括第二横向部分214，该第二横向部分带有具有间距b的第二湍流器218。间距a不同于间距b。在一些示例中，间距a是间距b的0.5至3倍，尽管可以使用其他间距值。在一些示例中，间距a为0.5至6，间距b为0.5至3.5，尽管可以使用其他间距值。
在图2中，分别地，第一横向部分200延伸管108的宽度的25％至70％的距离d1，且第二横向部分214延伸管108的宽度的约70％至25％的距离d2。在一些示例中，分别地，第一横向部分200延伸管108的宽度的约50％的距离d1，且第二横向部分214延伸管108的宽度的约50％的距离d2。
现参照图4-6，湍流器的间距可以沿纵向方向变化。在图4中，管108的第一纵向部分300包括具有间距b的第一湍流器304。在图5中，管108的第二纵向部分310包括具有间距b的第二湍流器314。间距a不同于间距b。在一些示例中，间距a是间距b的0.5至3倍，尽管可以使用其他间距值。在一些示例中，间距a为0.5至6，间距b为0.5至3.5，尽管可以使用其他间距值。
在图6中，第一纵向部分300的第一长度d1可以相对于第二纵向部分310的第二长度d2变化。可以理解，可以使用附加的纵向部分。在一些示例中，附加的纵向部分具有分别与第一和第二纵向部分300和310不同的间距。在其他示例中，附加的纵向部分可具有分别与第一或第二纵向部分300或310中的不相邻纵向部分相同的间距。换言之，可以使用交替的间距模式。
在一些示例中，湍流器和管由导热材料制成。例如，湍流器和管由金属诸如铝、钢或不锈钢制成，尽管可以使用其他材料。在一些示例中，具有相同密度的管和湍流器的纵向部分可以制作为单件诸如图3中所示的，或者图4中所示的多件(换言之，湍流器被插入管)。
前面的描述在本质上仅仅是说明性的并且不旨在以任何方式限制公开内容、其应用或用途。本公开的宽泛教导可以以各种形式来实施。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应被限制于此，因为在研读了附图、说明书和以下权利要求之后，其它修改将变得显而易见。应当理解，方法内的一个或多个步骤可以以不同顺序(或同时)执行而不改变本公开的原理。进一步地，尽管实施例中的每一个在以上描述为具有某些特征，但相对于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任意一个或多个可以在其他实施例中的任意一个的特征中实现和/或与其他实施方式中的任意一个的特征组合，即使没有明确描述该组合。换言之，所描述实施例并不相互排斥，一个或多个实施例彼此的置换仍在本公开的范围内。
使用各种术语描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，这些术语包括“连接”、“接合”、“联接”、“邻近”、“接近”、“在...顶部”、“上方”、“下方”，以及“设置”。除非明确地描述为“直接”，当在以上公开内容中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是其中没有其他中介元件存在于第一和第二元件之间的直接关系，但也可以是其中一个或多个中介元件存在于(空间地或功能地)第一和第二元件之间的间接关系。如本文中所使用，短语“a、b和c中的至少一个”应该被理解为使用非排他性逻辑or表示逻辑(a或b或c)，并且不应被理解为表示“a中的至少一个、b中的至少一个和c中的至少一个”。
在图中，如箭头指示，箭头的方向通常表示所关注图示的信息(诸如数据或指令)流。例如，当元件a和元件b交换各种信息，但从元件a传送到元件b的信息与图示相关时，箭头可从元件a指向元件b。该单向箭头不会暗示没有其他信息从元件b传送到元件a。进一步地，对于从元件a传送到元件b的信息，元件b可向元件a发送信息的请求或者信息的收到确认。
权利要求中所列举的元素都不是要作为35u.s.c.§112(f)的含义内的装置加功能元素，除非使用短语“用于...的装置”明确地列举了元素，或者在使用短语“用于...的操作”或“用于...的步骤”的方法权利要求的情况下。