增压空气冷却器和包括该增压空气冷却器的进气歧管的制作方法
【专利说明】增压空气冷却器和包括该增压空气冷却器的进气歧管
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请是2014年2月12号提交的U.S.专利申请14/178，492的部分继续申请，U.S.专利申请14/178，492要求2013年2月18号提交的U.S.临时专利申请61/766，031的优先权，这两个专利的全部内容据此通过引用的方式被并入。
【背景技术】
[0003]增压空气冷却器结合涡轮增压内燃机系统一起使用。在这种系统中，通过排气膨胀涡轮重新捕获来自燃烧排气的残余能量，并且重新捕获的能量被用来压缩或“提升”正供应给引擎的进入空气(被称为“增压空气”)的压强。这使得引擎的工作压强上升，由此增加了热效率并提供了更好的燃油经济性。
[0004]使用排气气体压缩增压空气通常导致空气温度大大增加。这样的温度增加是不希望的，至少有两个原因。第一，空气密度和它的温度逆相关，因此当空气温度提高时，每个燃烧循环中进入燃烧气缸的空气量更低，导致引擎输出减少。第二，随着燃烧温度的增加，不希望的和/或有害的排放物(例如氮的氧化物)的产量增加了。内燃机的排放水平被严格管制，经常必需将进入燃烧气缸的空气的温度控制到相对接近环境空气温度的温度。因此，对于涡轮增压引擎来说，使用增压空气冷却器来冷却增压空气变得很平常。
[0005]在一些应用中，使用液体冷却剂(例如，引擎冷却剂)来冷却增压空气。使用液体冷却剂来冷却增压空气的增压空气冷却器可以直接安装到引擎上，并且在有些情况下，可以直接放在引擎的空气进气歧管内。然而，这样的布置会产生问题。为了将液体冷却剂引入和引出增压空气冷却器，在冷却器的某些部分中，增压空气流可能堵塞。虽然人们尝试最小化这样的堵塞的影响，但是已经发现这样的堵塞对将空气分配到各气缸中的每个有很大影响，导致了引擎工作低效率。因此，仍然存在改进的空间。
【发明内容】
[0006]根据本发明的实施例，用于引擎的空气进气歧管包括进气口和多个流道，进气口用来接收压缩增压空气的流，流道用来将冷却的压缩增压空气传送到引擎的对应的燃烧气缸。增压空气冷却器被布置在进气歧管内，位于进气口和流道之间，并且增压空气冷却器包括第一芯体部分、第二芯体部分、冷却剂进口歧管和冷却剂出口歧管。冷却剂进口歧管和冷却剂出口歧管被布置在第一芯体部分和第二芯体部分之间。第一芯体部分和第二芯体部分被布置成关于压缩增压空气的流流体地并联，从而增压空气被分成第一部分和第二部分，第一部分通过第一芯体部分被基本引导到流道的第一子集，第二部分通过第二芯体部分被基本引导到流道的第二子集。
[0007]在本发明的一些实施例中，冷却剂进口歧管和冷却剂出口歧管基本阻止增压空气的流通过第一芯体部分和第二芯体部分之间的增压空气冷却器的第三部分。在一些实施例中，在流出增压空气冷却器的冷却的压缩增压空气的流动方向上，第三部分和位于两个相邻流道之间的间隔对齐。在一些实施例中，流道的数量是7个，并且两个相邻的流道是最中心的两个流道。
[0008]在一些实施例中，流道的第一子集和流道的第二子集中的每个子集都由一半的流道组成。在一些实施例中，增压空气流的第一部分和第二部分基本相等。
[0009]根据本发明的另一实施例，增压空气冷却器包括冷却剂进口、冷却剂出口、第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管，第一冷却剂歧管用来接收来自冷却剂进口的冷却剂流，第二冷却剂歧管用来将冷却剂传送到冷却剂出口。第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管基本阻止增压空气的流通过增压空气冷却器的中心位置部分。第一组冷却剂回路在第一芯体部分中在第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管之间延伸，第一芯体部分和中心位置部分相邻并且位于中心位置部分的第一侧。第二组冷却剂回路在第二芯体部分中在第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管之间延伸，第二芯体部分和中心位置部分相邻并且位于中心位置部分与第一侧相对的第二侧。第一组增压空气流通路延伸通过第一芯体部分，并且和第一组冷却剂回路有热传递关系。第二组增压空气流通路延伸通过第二芯体部分，并且和第二组冷却剂回路有热传递关系。
[0010]在一些实施例中，增压空气冷却器包括被布置成堆叠构造的冷却剂板对。第一组增压空气流通路和第二组增压空气流通路限定在相邻的板对之间。在一些实施例中，每个板对包括第一冷却剂歧管的一部分和第二冷却剂歧管的一部分。属于第一组冷却剂回路的一部分的第一冷却剂回路在第一冷却剂歧管的一部分和第二冷却剂歧管的一部分之间延伸。属于第二组冷却剂回路的一部分的第二冷却剂回路在第一冷却剂歧管的一部分和第二冷却剂歧管的一部分之间延伸。
[0011]在一些实施例中，第一组增压空气流通路限定了用于增压空气的第一流动区域，并且第二组增压空气流通路限定了用于增压空气的第二流动区域。在一些实施例中，第一流动区域基本等于第二流动区域。
[0012]在一些实施例中，流过第一组冷却剂回路的冷却剂和流过第一组增压空气流通路的增压空气的流动方向交错相反。流过第二组冷却剂回路的冷却剂和流过第二组增压空气流通路的增压空气的流动方向交错相反。
[0013]在一些实施例中，在第一组流通路和第二组流通路中布置了翅片结构。在一些这样的实施例中，翅片结构限定了压降和每单位面积的增压空气流的相关性，并且第一部分中的相关性和第二部分的相关性基本不同。
[0014]根据本发明的另一实施例，增压空气冷却器包括外罩以及放置在外罩内的换热器芯体。换热器芯体包括第一芯体部分、第二芯体部分和中心位置部分，中心位置部分位于第一芯体部分和第二芯体部分之间。增压空气冷却器还包括多个冷却剂回路。多个冷却剂回路中的每个延伸通过第一芯体部分和第二芯体部分中的至少一个。增压空气冷却器还包括从中心位置部分延伸的冷却剂进口。冷却剂进口被配置成将冷却剂传送到多个冷却剂回路。增压空气冷却器还包括从中心位置部分延伸的冷却剂出口。冷却剂出口被配置成从多个冷却剂回路接收冷却剂。增压空气冷却器还包括紧固件，紧固件延伸通过换热器芯体的中心位置部分，以将换热器芯体紧固到外罩。
[0015]根据本发明的又一实施例，增压空气冷却器包括外罩和放置在外罩内的换热器芯体。换热器芯体具有第一端和第二端。增压空气冷却器还包括冷却剂进口、冷却剂出口、多个冷却剂回路和多个增压空气流通路，冷却剂进口从外罩延伸并且和换热器芯体流体连通，冷却剂出口从外罩延伸并且和换热器芯体流体连通，多个冷却剂回路在换热器芯体中形成并且在冷却剂进口和冷却剂出口之间延伸，多个增压空气流通路从换热器芯体的第一端延伸到换热器芯体的第二端，并且和多个冷却剂回路有热传递关系。增压空气冷却器还包括紧固件，紧固件延伸通过换热器芯体以将换热器芯体紧固到外罩。紧固件位于换热器芯体的第一端和第二端之间的中心。
[0016]根据本发明的另一方面，用于引擎的空气进气歧管包括进气口、多个流道和增压空气冷却器，进气口用来接收压缩增压空气的流，流道用来将冷却的压缩空气传送到引擎的对应的多个燃烧气缸，增压空气冷却器被布置在空气进气歧管内，位于进气口和流道之间。增压空气冷却器包括外罩和放置在外罩内的换热器芯体，换热器芯体具有和进气口相邻近的第一端、以及和多个流道相邻近的第二端。换热器芯体包括第一芯体部分、第二芯体部分，以及放置在第一芯体部分和第二芯体部分之间的中心位置部分。增压空气冷却器还包括多个冷却剂回路。多个冷却剂回路中的每个延伸通过第一芯体部分和第二芯体部分中的至少一个。增压空气冷却器还包括从中心位置部分延伸的冷却剂进口。冷却剂进口被配置成将冷却剂传送到多个冷却剂回路。增压空气冷却器还包括从中心位置部分延伸的冷却剂出口。冷却剂出口被配置成从多个冷却剂回路接收冷却剂。增压空气冷却器还包括第一多个增压空气流通路、第二多个增压空气流通路和紧固件；第一多个增压空气流通路从换热器芯体的第一端到换热芯体的第二端延伸通过第一芯体部分，并且和多个冷却剂回路中的至少一些有热传递关系；第二多个增压空气流通路从换热器芯体的第一端到换热器芯体的第二端延伸通过第二芯体部分，并且和多个冷却剂回路中的至少一些有热传递关系；紧固件延伸通过换热器芯体的中心位置部分以将换热器芯体紧固到外罩。
【附图说明】
[0017]图1是包括本发明的实施例的引擎系统的部分的示意图；
[0018]图2是根据本发明的实施例的进气歧管的立体图；
[0019]图3是图2的进气歧管的示出了部分截面的立体图；
[0020]图4是图2和图3的进气歧管的平面图；
[0021]图5是根据本发明的实施例的增压空气冷却器的立体图；
[0022]图6是图5的增压空气冷却器在部分分解状态时的立体图；
[0023]图7是图4和图5的增压空气冷却器的某些部件的平面图；
[0024]图8是图4和图5的增压空气冷却器的某些部件的局部视图；
[0025]图9是根据本发明的另一实施例的增压空气冷却器的立体图；
[0026]图10是图9的增压空气冷却器的又一立体图；
[0027]图11是图9的增压空气冷却器的分解立体图；
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