用于增压空气温度调节的冷却装置的制作方法

现有技术

已知用于冷却涡轮增压的内燃发动机的增压空气的冷却装置，通过水冷模块来引导该增压空气，并且冷却水流过该具有调节后的温度的水冷模块。通过对冷却水温度的调节实现对冷却的增压空气的调节，使得能够将具有尽可能恒定温度的冷却的增压空气供应给该试验台电机。

如果通过用于馈送给该水冷模块的冷却水温度来调节该增压空气温度，则产生如下缺点：调节时间可能为至多十分钟。期望值可能是明显更短的调节时间。

技术实现要素：

本实用新型的目的涉及一种用于涡轮增压的试验台电机的增压空气温度调节的冷却装置的改进方案，其中在使用水冷模块的情况下应实现尽可能短的调节时间，以便提供具有恒定温度的冷却的增压空气。此外，可以尽可能短地实现该冷却的增压空气的温度变化。本实用新型的目的尤其在于形成可以尽可能短地实现该冷却的增压空气的温度变化的一种温度动态化的冷却装置。

这个目的从根据本实用新型所述的冷却装置出发并且从根据本实用新型的借助于此类冷却装置用于涡轮增压的试验台电机的增压空气温度调节的方法出发而得以实现。本实用新型的有利的改进方案在下文中给出。

本实用新型包括如下技术教导内容：该冷却装置具有旁通管，通过该旁通管能够将加热的增压空气中的一部分略过该水冷模块引导到该增压空气出口，并且其中调节机构被适配为用于形成流过该水冷模块的增压空气与来自旁通管的增压空气的可预定的混合比率。

本实用新型的核心构思在于尽可能简单地调节该冷却的增压空气的温度，而不必改变用于馈送给该冷却水模块的冷却水的温度，以便随着水温变化来设定该冷却的增压空气的温度。由此得出该冷却装置的明显较小的热学惯性。该冷却水可以具有甚至在一定界限内可变的温度并且仅须为如此冷，使得当该调节机构例如被配置为不引导加热的增压空气通过该旁通管时，可以达到该冷却的增压空气的最低必需的增压空气温度。

由于根据本实用新型的冷却装置的较小的热学惯性，可以借助于简单地控制该调节机构来设定引导到该试验台电机处的冷却的增压空气的期望温度。对此的研究已经表明：在该增压空气具有可以引导到该试验台电机处的期望温度之前，原先需要十分钟来进行调节，而现在需要大约1.5至两分钟来进行调节。该冷却水温度可以在此例如为6℃至10℃，并且通过该水冷模块可以将冷却水温度和冷却水的流通量在此保持恒定。

优选以如下方式实施该冷却装置：能够通过该调节机构将流过该冷却水模块的增压空气与来自该旁通管的增压空气相结合以便形成冷却的增压空气。因此，通过流过该水冷模块的增压空气与在该旁通管中加热地引导的增压空气的混合而形成该冷却的增压空气。

该调节机构例如具有简单的调节阀。在此，该调节机构位于该增压空气出口的上游并且在该水冷模块的下游。该旁通管从该冷却装置的增压空气入口直到该调节机构处、尤其直到该调节阀处环绕该水冷模块。该冷却装置中的空气引导装置的最后一个区段才将来自该水冷模块的空气与来自该旁通管的空气一起引导到该增压空气出口。在此，该旁通管不必具有用于形成该冷却装置的构造单元，其中具有共用的外壳主体的构造单元仅仅形成有利的实施方式。

因此，该冷却装置例如具有外壳主体，该冷却水模块、该旁通管以及该调节机构被容纳在该外壳主体中。该旁通管例如围绕该水冷装置U形地流动，并且在该外壳主体内部的分隔壁位于流过该水冷模块的空气与该旁通管的空气之间。

根据用于构型该冷却装置的有利的改进方案，该冷却装置具有压差阀，该压差阀安排在该增压空气出口中或其上游并且借助该压差阀能够导致在该冷却的增压空气中的流动阻力。如果代替增压空气冷却器使用根据本实用新型的冷却装置，则尤其通过该旁通管产生明显更低的流动阻力。为了针对试验台电机以通常的、尤其常规的方式对该增压空气进行调适，可以以如下方式设定该压差阀：该压差阀在空气流动中形成流动阻力，该流动阻力尤其在该试验台电机的涡轮增压器与增压空气段(Ladelufttrakt)之间具有与由常规的增压空气冷却器引起的值相同的值。在此，基于在该压差阀之前和之后的压差测量来进行压差阀的设定。

根据该冷却装置的另一个有利的实施方式，该冷却装置具有用于测量加热的增压空气的温度的第一温度传感器以及用于测量冷却的增压空气的温度的第二温度传感器。该冷却装置尤其具有控制单元，该控制单元形成为用于接收这些温度传感器的温度测量值，并且其中在控制单元与该调节机构的调控致动器之间配置有控制管线，通过该控制管线能够借助于该控制单元来控制该调节机构。基于该加热的空气和该冷却的增压空气的所测量的温度，可以以如下方式用该控制单元来控制该调节机构(即例如该调节阀)：如下量的加热的增压空气流入该旁通管中，使得旁通管的增压空气与流过该水冷模块的增压空气的混合形成冷却的增压空气的期望温度。在此，该冷却的增压空气的温度用作用于借助于该控制单元对该调节机构进行调节的调节变量。

本实用新型还涉及一种用于借助于冷却装置对涡轮增压的试验台电机进行增压空气温度调节的方法，该冷却装置：具有增压空气入口，由涡轮增压器压缩并加热的增压空气进入该增压空气入口被引入到该冷却装置中；并且具有增压空气出口，冷却的增压空气从该增压空气出口从该冷却装置中被引出并且被供应给该试验台电机；并且具有水冷模块，加热的增压空气流过该水冷模块，并且其中根据本实用新型该方法具有以下步骤：在该冷却装置中形成旁通管，通过该旁通管将加热的增压空气中的一部分略过该水冷模块引导到该增压空气出口，以及配置调节机构，借助该调节机构形成流过该水冷模块的增压空气与来自旁通管中的增压空气的预定的混合比率，其方式为，通过该混合比率来设定该冷却的增压空气的期望温度。

为了实施根据本实用新型的方法，设置有控制单元，借助该控制单元在估算该加热的增压空气的温度值和该冷却的增压空气的温度值的情况下以如下方式控制该调节机构，使得该冷却的增压空气达到期望的温度值。在此，在该试验台电机运行期间，在查询用这些温度传感器测量的温度的情况下持续地进行增压空气温度调节，并且该控制单元通过调节环路以对应的调节频率来控制该调节阀。

本实用新型的优选实施例

下面借助于附图与本实用新型的优选实施例的说明一起对改进本实用新型的其他措施进行详细展示。在附图中：

图1示出了具有本实用新型的特征的冷却装置的示意图，以及

图2以横截面图示出了冷却装置的详细构型。

图1以呈框图形式的示意图示出了冷却装置100。示出了具有涡轮增压器12的试验台电机10。加热的增压空气13从该涡轮增压器12到达该冷却装置100中。在此，该加热的增压空气13的第一部分被引导到水冷模块16中，并且该加热的增压空气13的第二部分通过分支被引导到旁通管17中。加热的增压空气的这些部分13和17(流过该水冷模块16的加热的增压空气和流过该旁通管17的加热的增压空气)通过调节机构18再次结合，以便最终经用于引导结合后的冷却的增压空气15的管线回到该试验台电机10中。

还展示了控制单元24，该控制单元通过温度传感器22和23获得多个温度测量值。该温度传感器22安排在如下增压空气管线处，来自该涡轮增压器12的加热的增压空气13流过该增压空气管线；并且该温度传感器23安排在如下增压空气管线处，该增压空气管线引导冷却的增压空气15回到该试验台电机10中。该加热的增压空气13经增压空气入口11从该涡轮增压器12到达该冷却装置100中，并且该冷却的增压空气15经增压空气出口14回到该试验台电机10中。

该控制单元24以如下方式计算该调节机构18的设定值：形成用于从加热的增压空气13的这些部分形成冷却的增压空气15的混合比率，该混合比率生成该冷却的增压空气15的温度，该温度对应于该增压空气15的应供应给该试验台电机10的期望的温度。为此，该冷却装置100具有控制管线25，该控制单元24能够通过该控制管线来控制调控致动器26，并且该调控致动器26用于调整该调节机构18。

如果通过该温度传感器23例如得知该冷却的增压空气15的过高的温度，则以如下方式控制该调节机构18：将来自该水冷模块16的更大部分的空气供给到该冷却的增压空气15中，使得流过该旁通管17的加热的增压空气13的比例减小。如果测量到该冷却的增压空气15的温度低于期望的温度，则提高通过该旁通管17馈送到该冷却的增压空气15中的增压空气的比例。

图2以详细视图示出了该冷却装置100的实施方式。该冷却装置100具有外壳主体30，并且该外壳主体30具有增压空气入口11和增压空气出口14。加热的增压空气13流入该增压空气入口11中，并且冷却的增压空气15从该增压空气出口14流出。在此，该加热的增压空气13与该冷却的增压空气15的连接对应于试验台电机10的和在该试验台电机处的根据图1的安排。

该水冷模块16容纳在该外壳主体30的内侧，并且旁通管17围绕该水冷模块16走向。该旁通管17围绕该水冷模块16大体上U形地流动，并且示例性地实施为调节阀20的该调节机构18位于该增压空气出口14的上游。示例性地，该调节阀20位于如下位置中：该增压空气19的流过该水冷模块16的那部分被阻挡在该位置中，使得阻止了该增压空气19在朝向增压空气出口14的方向上继续流动。在所示状态下，该全部的增压空气13流过该旁通管17。如果该调节阀20从所示的位置中移出，则增压空气19与增压空气13以混合比率进行混合，该混合比率能够借助于该调节阀20的阀位置进行设定，由此该冷却的增压温度15形成为具有这两种流体流的期望的热力学的平均温度。分隔壁27(该外壳主体30的一部分)用于将该增压空气19与该加热的增压空气13分隔开。

该水冷模块16具有冷却水入口28和冷却水出口29。冷却水从该冷却水入口28经该水冷模块16直至该冷却水出口29的流动方向是根据逆流原则实施的。因此，该冷却水以与增压空气19的流动相反的方向流过该水冷模块16。

在该增压空气出口14中或其之前不远处，在用于空气流动的通道中配置有压差阀21。以如下方式控制该压差阀21，使得在已经充分混合并且形成该冷却的增压空气15的增压空气中产生流动阻力。该流动阻力以如下方式形成，使得该流动阻力模拟在常规的冷却器中产生的流动阻力，该常规的冷却器必须被来自该涡轮增压器12的所有增压空气流过。通过该旁通管17的自由的流动路径减小了该冷却装置100的流动阻力，使得该压差阀21有利地配置在该外壳主体30处的增压空气出口14的区域中并且模拟代替该冷却装置用常规的增压空气冷却器所产生的流动阻力。

本实用新型在其实施方式中不局限于以上给出的优选实施例。而是可以设想多个变体，这些变体即使在原理上不同类型的实施方式中也使用所示解决方案。从权利要求书、说明书或附图中得出的所有特征和/或优点、包括构造细节或空间安排可以自身而言并且可以在不同的组合中是对本实用新型必要的。尤其在图2中未进一步示出该试验台电机10和该涡轮增压器12的安排，其中相应地在该增压空气入口11和该增压空气出口14处以如下方式形成接口：用根据图2的冷却装置100可以实现根据图1的安排。

参考符号清单

100 冷却装置

10 试验台电机

11 增压空气入口

12 涡轮增压器

13 加热的增压空气

14 增压空气出口

15 冷却的增压空气

16 水冷模块

17 旁通管

18 调节机构

19 增压空气

20 调节阀

21 压差阀

22 温度传感器

23 温度传感器

24 控制单元

25 控制管线

26 调控致动器

27 分隔壁

28 冷却水入口

29 冷却水出口

30 外壳主体