專利名稱：用于冷卻具有排氣再循環(huán)和增壓空氣冷卻的內(nèi)燃機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于用在卡車和其它機(jī)動(dòng)車中的內(nèi)燃機(jī)的冷卻系 統(tǒng)，尤其涉及一種利用與散熱器組合的增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器 的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
更嚴(yán)格的排放物要求已經(jīng)迫使使用部分的排氣再循環(huán)作為得到 更完全燃燒的手段，并在引入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管之前需要將再循環(huán)的排
氣冷卻。圖1示出了具有液體冷卻排氣再循環(huán)(EGR)冷卻器的典型 重型卡車?yán)鋮s系統(tǒng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)包括利用傳統(tǒng)液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻 劑的內(nèi)燃機(jī)20。被該發(fā)動(dòng)機(jī)的操作加熱的液體冷卻劑通過(guò)管道或軟管 61流出發(fā)動(dòng)機(jī)并通過(guò)恒溫器30。如果所述冷卻劑溫度低于恒溫器設(shè)定 溫度，該冷卻劑通過(guò)管道63到冷卻劑泵32并通過(guò)管道65回到發(fā)動(dòng)機(jī)。 如果所述冷卻劑溫度高于恒溫器設(shè)定溫度，該冷卻劑經(jīng)過(guò)管道62被送 到另外的傳統(tǒng)的空氣冷卻的散熱器22，所述傳統(tǒng)空氣散熱器22周圍 空氣流60、 60a和60b借助風(fēng)扇(未示出)也借助在其中安裝該發(fā)動(dòng) 機(jī)的車輛的運(yùn)動(dòng)通過(guò)該散熱器。冷卻的液體冷卻劑然后通過(guò)管道57 和59在回到發(fā)動(dòng)機(jī)之前回到冷卻劑泵。
為了與燃料混合，發(fā)動(dòng)機(jī)利用通過(guò)過(guò)濾器(未示出)并被渦輪增 壓器或增壓器壓縮的進(jìn)氣40。在這里描述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)利用了發(fā)動(dòng)機(jī) 排氣，所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過(guò)管道50和54流出，進(jìn)入在其中渦輪26 驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)28的渦輪增壓器。通過(guò)渦輪葉片以后，所述排氣通過(guò)管道 55流出到排氣系統(tǒng)(未示出)。壓縮以后，增壓空氣通過(guò)管道42到被 安裝在散熱器22的上游的空氣對(duì)空氣(air-to-air)的增壓空氣冷卻器 (CAC) 24。冷卻的增壓空氣然后通過(guò)管道44流出CAC24。
通過(guò)管道50流出的一部分排氣通過(guò)管道52和通過(guò)EGR閥48。 該排氣然后通過(guò)管道56到EGR冷卻器34，所述EGR冷卻器34是液 體對(duì)空氣(liquid-to-air)熱交換器，使用通過(guò)管道57進(jìn)入的冷卻的 液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑冷卻熱排氣。因?yàn)殁F焊的鋁熱交換器結(jié)構(gòu)不能夠抵 抗高排氣溫度，典型地，這種EGR冷卻器必須是高溫?zé)峤粨Q器結(jié)構(gòu)； 即，由能比釬焊鋁抵抗更高的溫度的材料制成，例如釬焊不銹鋼、釬 焊銅鎳合金、釬焊銅和類似物。冷卻的再循環(huán)排氣然后通過(guò)管道58 流出EGR冷卻器，與來(lái)自管道44的冷卻的增壓空氣在所述管道58 處混合。冷卻的再循環(huán)排氣和增壓空氣的混合物然后通過(guò)管道46進(jìn)入 發(fā)動(dòng)機(jī)20的進(jìn)氣歧管21與燃料混合，并隨后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。
本系統(tǒng)具有兩個(gè)缺點(diǎn)1)不銹鋼或其它高溫EGR冷卻器結(jié)構(gòu)的 高成本，和2)在近似180下下使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的冷卻限制。
圖2示出另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的重型卡車?yán)鋮s系統(tǒng)，在該重型卡車?yán)?卻系統(tǒng)中將要被再循環(huán)的排氣和來(lái)自渦輪增壓器的熱增壓空氣混合用 于在空氣冷卻的熱交換器中冷卻。因?yàn)橐后w發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑不需要冷卻 排氣，該液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑從散熱器22通過(guò)管道57并回到冷卻劑泵 32以便回到發(fā)動(dòng)機(jī)中。EGR閥48流出的熱排氣通過(guò)管道56，在所述 管道56處與在管道41中的從壓縮機(jī)28流出的被壓縮的、被加熱的壓 縮空氣組合和混合。該組合加熱的排氣和增壓空氣然后通過(guò)管道43 到散熱器22的上游的釬焊不銹鋼組合排氣再循環(huán)和增壓空氣冷卻器 24'?；蛘撸摻M合排氣再循環(huán)和增壓空氣冷卻器可以用其它高溫結(jié)構(gòu) 制成，例如上述的釬焊銅鎳合金或釬焊銅。在增壓空氣和排氣被通過(guò) CAC24'的周圍空氣60冷卻之后，冷卻的組合的排氣和增壓空氣然后 通過(guò)管道45到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管21。所述方法確實(shí)允許再循環(huán)的排氣 和增壓空氣，以被冷卻到接近周圍冷卻空氣溫度的溫度，所述周圍冷 卻空氣的溫度將總是比發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度低很多。然而，該方法確 實(shí)不能解決涉及耐高溫結(jié)構(gòu)的高費(fèi)用問(wèn)題，事實(shí)上，增加在較大組合 EGR/CAC中應(yīng)用的不銹鋼或其它昂貴的高溫材料費(fèi)用。
除了具有高材料成本，冷卻內(nèi)燃機(jī)中的增壓空氣和/或再循環(huán)的排氣的現(xiàn)有的系統(tǒng)和方法已經(jīng)不能夠單獨(dú)地適應(yīng)節(jié)省空間的組件中的各 熱交換器單元的熱性能。

發(fā)明內(nèi)容
記住的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題和缺陷，因此本發(fā)明的目的是提供冷卻內(nèi) 燃機(jī)包括增壓空氣冷卻和排氣冷卻的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，所述改進(jìn)的 系統(tǒng)和方法得到接近周圍溫度的增壓空氣的冷卻和再循環(huán)的排氣的冷 卻。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種冷卻內(nèi)燃機(jī)包括增壓空氣冷卻和 排氣冷卻的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法允許增壓空氣冷卻器和排氣 冷卻器使用低成本材料。
本發(fā)明的又一 目的是提供冷卻內(nèi)燃機(jī)中的增壓空氣和再循環(huán)的排
氣的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法節(jié)約組合的散熱器、CAC和EGR 增壓器組件中的空間。
本發(fā)明的又另一個(gè)目的是提供用于內(nèi)燃機(jī)的組合的熱交換器組 件，所述熱交換器組件允許修整組件內(nèi)部的個(gè)別地?zé)峤粨Q器單元的熱 性能。
本發(fā)明的還有其它的目的和優(yōu)點(diǎn)將從具體要求中部分地明顯和顯現(xiàn)。
在本發(fā)明中得到將對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯的以上內(nèi)容和其它 的目的，所述本發(fā)明涉及用于在內(nèi)燃機(jī)中冷卻來(lái)自渦輪增壓器或增壓 器的增壓空氣和來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的排氣的方法和設(shè)備，所
卻的i熱器，和提供平行的增壓'i氣熱交換器單元和排氣熱交換器;
元。增壓空氣熱交換器單元具有鋁管和散熱片用于空氣冷卻增壓空氣， 排氣熱交換器具有用比鋁抵抗更高的操作溫度的材料制成的用于空氣 冷卻排氣的管和散熱片。增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元 每個(gè)都被布置成與散熱器的表面相鄰，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通 過(guò)散熱器和增壓空氣單元和排氣熱交換器單元。所述方法然后包括，傳送來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣通過(guò)增壓空氣熱交換器單 元，以冷卻增壓空氣，傳送來(lái)自排氣再循環(huán)閥的排氣通過(guò)排氣熱交換 器單元，以冷卻排氣，組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣，以輸送到 發(fā)動(dòng)機(jī)上的進(jìn)氣歧管中。
優(yōu)選地，排氣熱交換器單元具有用不銹鋼制成的管和散熱片。散 熱器可以包括兩個(gè)單元，被布置成與一個(gè)散熱器單元的表面相鄰的增 壓空氣熱交換器單元和被布置成與另一個(gè)散熱器單元的表面相鄰的排 氣熱交換器單元。增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元具有不
同的核心件類型(core style),例如不同的核心件深度( core depth )、 散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù).
增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以被布置平行地相 鄰散熱器的相同表面，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器和增壓 空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元。
增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以被布置散熱器相 對(duì)于周圍空氣流的下游允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)散熱器并隨 后通過(guò)增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，或反之亦然。
增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以被布置成與散熱 器的相對(duì)表面相鄰，增壓空氣熱交換器單元被布置在散熱器的上游， 并且排氣熱交換器被布置在散熱器的下游。這樣允許周圍空氣連續(xù)地 流動(dòng)首先通過(guò)具有鋁管和散熱片的增壓空氣熱交換器單元并然后通過(guò) 散熱器，并允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器和隨后通過(guò)具有由更 高耐高溫材料制成的管和散熱片的排氣熱交換器單元。散熱器可以可 替代地包括兩個(gè)單元，增壓空氣熱交換器單元被布置在上游相鄰一個(gè) 散熱器單元，和排氣熱交換器單元被布置在下游相鄰另一個(gè)散熱器單 元。增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以具有不同的核心 件類型，并且每個(gè)散熱器單元都可以具有不同的核心件類型。
或者，增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以是第一套 增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，所述增壓空氣熱交換器 單元和排氣熱交換器單元被布置在散熱器相對(duì)于周圍空氣流的下游，
允許周圍空氣，以連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)散熱器并隨后通過(guò)第一套增壓 空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元。還提供了第二套增壓空氣熱 交換器單元和排氣熱交換器單元，其中在第二套中的熱交換器單元二 者都具有鋁管和散熱片用于冷卻增壓空氣和排氣。第二套增壓空氣熱 交換器單元和排氣熱交換器單元被布置在散熱器的上游，允許周圍空 氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)第二套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器 單元并隨后通過(guò)散熱器。來(lái)自散熱器下游的增壓空氣熱交換器單元的 部分地冷卻的增壓空氣，被通過(guò)散熱器上游的第二增壓空氣熱交換器 單元以進(jìn)一步冷卻。在組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣輸送到發(fā)動(dòng) 機(jī)的進(jìn)氣歧管中之前，來(lái)自散熱器下游的排氣熱交換器單元的部分地 冷卻的排氣，被通過(guò)散熱器上游的第二排氣熱交換器單元以進(jìn)一步冷 卻。至少增壓空氣熱交換器單元或排氣熱交換器單元中的一個(gè)具有不 同核心件類型。散熱器可以包括兩個(gè)單元，散熱器下游的第一套增壓 空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元被布置成與一個(gè)散熱器單元相 鄰，和散熱器上游的第二套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單 元被布置成與另一個(gè)散熱器單元相鄰。每個(gè)散熱器單元可以具有不同 的核心件類型。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明被貫注在用于在內(nèi)燃機(jī)中冷卻來(lái)自渦輪增 壓器或增壓器的增壓空氣和來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的排氣的一種
方法和設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)包括提供用于對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷 卻劑進(jìn)行空氣冷卻的散熱器，和提供一對(duì)組合的增壓空氣冷卻器熱交 換器單元和排氣冷卻器熱交換器單元。第一熱交換器單元具有用比鋁 抵抗更高的操作溫度的材料制成的管和散熱片，并且第二熱交換器單 元具有鋁管和散熱片。熱交換器單元被布置成與散熱器相鄰，允許周 圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器和熱交換器單元。所述方法包括，組合 來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣與來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的 排氣，傳送組合的增壓空氣和排氣通過(guò)具有用耐更高溫度的材料制成 的管和散熱片的第一熱交換器單元，以部分地冷卻組合的增壓空氣和 排氣，傳送部分地冷卻的組合的增壓空氣和排氣通過(guò)具有鋁管和散熱
片的第二熱交換器單元，以冷卻組合的增壓空氣和排氣，和傳送組合 的冷卻的增壓空氣和排氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)上的進(jìn)氣歧管。
具有用更高耐溫材料制成的管和散熱片的熱交換器單元，優(yōu)選不 銹鋼，可以被布置在散熱器相對(duì)于周圍冷卻空氣流動(dòng)的下游允許周圍 空氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)散熱器和隨后通過(guò)具有耐更高溫度的材料制 成的管和散熱片的熱交換器單元。具有鋁管和散熱片的熱交換器單元 可以被布置在散熱器相對(duì)于周圍冷卻空氣流動(dòng)的上游允許周圍空氣連 續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)具有鋁管和散熱片的熱交換器單元和隨后通過(guò)散熱 器。
散熱器可以包括兩個(gè)單元，第一熱交換器單元被布置成與一個(gè)散 熱器單元的表面相鄰，第二熱交換器單元被布置成與另一個(gè)散熱器單 元的表面相鄰。每個(gè)第一和第二熱交換器單元都可以具有不同的核心 件類型，每個(gè)散熱器單元可以具有不同的核心件類型。
在另一方面，本發(fā)明提供用于在內(nèi)燃機(jī)中冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑和來(lái) 自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣的一種方法和設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)包 括，提供用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的散熱器，所述散熱器具有周圍冷卻 空氣通過(guò)其流動(dòng)的相對(duì)前和后核心件表面，和相鄰該表面的相對(duì)上端 和下端，所述內(nèi)燃機(jī)并且包括，提供用于冷卻具有上單元和下單元的 增壓空氣的增壓空氣冷卻器。每個(gè)增壓空氣冷卻器單元都具有周圍冷 卻空氣通過(guò)其可以流動(dòng)的相對(duì)前和后核心件表面和相鄰該表面的相對(duì) 上端和下端。上增壓空氣冷卻器單元被布置與散熱器的上端重疊關(guān)系 并相鄰散熱器的上端，其中處在散熱器的上端的一面被布置成與上增 壓空氣冷卻器單元的一面相鄰，和下增壓空氣冷卻器單元被布置與散 熱器的下端重疊關(guān)系并相鄰散熱器的下端，下增壓空氣冷卻器單元的 上端和下端與散熱器的上端和下端被定向在相同的方向上，其中處在 散熱器的下端的另一面被布置成與下增壓空氣冷卻器單元的一面相 鄰。每個(gè)增壓空氣冷卻器單元都具有不同的核心件類型，所述核心件 類型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間 距和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。增壓空氣冷卻器單元被操作地連接，使得增壓空氣可以在所述增壓空氣冷卻器單元之間流動(dòng)。所述方法包括， 流動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通過(guò)散熱器，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑，流動(dòng)來(lái)自渦輪 增壓器或增壓器的增壓空氣順次通過(guò)增壓空氣冷卻器單元，以冷卻增 壓空氣，和流動(dòng)冷卻空氣通過(guò)熱交換器組件使得冷卻空氣連續(xù)地流動(dòng) 通過(guò)散熱器的上端和上增壓空氣冷卻器單元，并且冷卻空氣連續(xù)地流 動(dòng)通過(guò)下增壓空氣冷卻器單元和散熱器的下端。其中至少一個(gè)增壓空 氣冷卻器單元可以包括用于再循環(huán)的排氣的冷卻。
又一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于在內(nèi)燃機(jī)中冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑和來(lái) 自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣的一種方法和設(shè)備，所述內(nèi)燃機(jī)包 括，提供用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的具有上單元和下單元的散熱器，每 個(gè)散熱器單元都具有周圍冷卻空氣通過(guò)其流動(dòng)的相對(duì)前和后核心件表 面，前和后表面之間的深度，和相鄰該表面的相對(duì)上端和下端。散熱 器單元被操作地連接使得發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑可以在所述散熱器單元之間流 動(dòng)。也提供用于冷卻增壓空氣的具有上單元和下單元的增壓空氣冷卻 器，每個(gè)增壓空氣冷卻器都具有周圍冷卻空氣可以通過(guò)其流動(dòng)的相對(duì) 前和后核心件表面，和相鄰該表面的相對(duì)上端和下端。上增壓空氣冷 卻器單元被布置與上散熱器單元重疊關(guān)系并相鄰上散熱器單元于上增 壓空氣冷卻器單元的上端和下端，其中上散熱器單元的一面被布置成 與上增壓空氣冷卻器單元的一面相鄰，并且下增壓空氣冷卻器單元被 布置與下散熱器單元重疊關(guān)系并相鄰下散熱器單元，其中下散熱器單 元的另一面被布置成與下增壓空氣冷卻器單元的一面相鄰，每個(gè)增壓 空氣冷卻器都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深 度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的 組選擇。增壓空氣冷卻器單元被操作地連接，使得增壓空氣可以在所 述增壓空氣冷卻器單元之間流動(dòng)。所述方法包括，流動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑 順次通過(guò)散熱器單元，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑，流動(dòng)來(lái)自渦輪增壓器或 增壓器的增壓空氣順次通過(guò)增壓空氣熱交換器單元，以冷卻增壓空氣， 和流動(dòng)冷卻空氣通過(guò)熱交換器組件使得冷卻空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)上散 熱器單元和上增壓空氣冷卻器單元，并且冷卻空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)下
增壓空氣冷卻器單元和下散熱器單元。至少一個(gè)增壓空氣冷卻器單元 可以包括用于再循環(huán)的排氣的冷卻。每個(gè)散熱器單元可以具有不同的 核心件類型。


被認(rèn)為新穎的本發(fā)明的特征和本發(fā)明的部件的特征在附加權(quán)利要 求書中被特別闡明。這些圖僅用作說(shuō)明目的并沒有按比例繪制。所述 發(fā)明本身，然而，理解構(gòu)造和操作方法二者都最好通過(guò)參考細(xì)節(jié)描述，
所述細(xì)節(jié)描述結(jié)合附圖，在附圖中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的一部分示意性視圖2是另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的一部分示意性視圖，在
橫向正視圖中示出了組合的排氣和增壓空氣冷卻器相對(duì)于散熱器的相
應(yīng)位置；
圖3是作為單獨(dú)熱交換器核心件中的管排數(shù)量的函數(shù)的最大傳熱 百分比的圖示說(shuō)明；
圖4是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的 一個(gè)實(shí)施例的 一部分示意性視 圖，在橫向正視圖中示出了排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器相對(duì)于散熱 器的相應(yīng)位置；
圖5是在本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的一些實(shí)施例中被應(yīng)用的增壓 空氣冷卻器和EGR氣體冷卻器的透視圖6是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的一部分示意性 視圖，在橫向正視圖中示出了排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器相對(duì)于散 熱器的相應(yīng)位置；
圖7是圖6的散熱器/增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器組件的修正的 橫向正視圖，該散熱器被分成兩個(gè)單元，并且整個(gè)組件是兩個(gè)核心件 深；
圖8是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的另 一實(shí)施例的一部分示意性視 圖，在橫向正視圖中示出了組合的排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器相對(duì) 于散熱器的相應(yīng)位置；
圖9是圖8的散熱器/增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器組件的修正的 橫向正視圖，該散熱器被分成兩個(gè)單元并且整個(gè)組件是兩個(gè)核心件深；
圖IO是圖9的上和下組合的EGR/CAC散熱器單元的核心件的部 分的截面俯視圖，示出管間距、管較小直徑和核心件深度的差異；
圖ll是圖9的上和下組合的EGR/CAC散熱器單元的核心件的部 分的截面正視圖，示出散熱片計(jì)數(shù)、散熱片厚度和散熱片百葉窗角的 差異；
圖12是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的又另外一個(gè)實(shí)施例的一部分 示意性視圖，在橫向正視圖中示出了排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器相 對(duì)于散熱器的相應(yīng)位置；以及
圖13是圖12的散熱器/增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器組件的修正 的橫向正視圖，該散熱器被分成兩個(gè)單元并且整個(gè)組件是兩個(gè)核心件 深。
具體實(shí)施例方式
在說(shuō)明的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在這里將做關(guān)于圖紙的圖3至 13參考，在所述圖紙中喜歡用數(shù)字涉及本發(fā)明的特征。
通過(guò)空氣冷卻的熱交換器或組件的熱交換器組的氣流的管理對(duì)于 熱交換器單元或組件的傳熱性能重要。使溫度位勢(shì)最優(yōu)化的氣流路徑 的發(fā)展在節(jié)省空間的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，所述節(jié)省空間的冷 卻系統(tǒng)在重型卡車中典型的風(fēng)扇/覆蓋物布置的約束中。
在考慮這里公開的EGR/CAC/散熱器熱交換器組件中的氣流之 前，調(diào)查在單獨(dú)核心件熱交換器中的氣流是有用的。圖3描述了作為 熱交換器核心件中的管排的數(shù)量的功能的傳熱關(guān)系。最初假定車輛散 熱器僅具有一個(gè)核心件管排，在其中朝氣流的方向的深度是0.50英寸 (13mm)。如果橫過(guò)核心件表面的管間距是大約0.44英寸(llmm )和 散熱片間距是每英寸大約14個(gè)散熱片(5.5個(gè)散熱片/cm)，然后通過(guò) 核心件的氣流將是適度地高，所述通過(guò)核心件的氣流不是被風(fēng)扇的動(dòng) 作引起就是被作為車輛運(yùn)動(dòng)結(jié)果的沖壓空氣引起。如果增加的傳熱性
能是要求的，可使用具有附加的管排的核心件做成兩排深的散熱器。 冷卻氣流將輕微地減少，因?yàn)楦畹暮诵募念~外的阻力，但是總的
傳熱將大大地增加。然而，正如圖3中說(shuō)明，當(dāng)核心件被制成甚至更 深，到三、四、五和六排深時(shí)，冷卻空氣流動(dòng)大大地減少，直到增加 另外 一排將導(dǎo)致減少而不是增加的傳熱性能的點(diǎn)。這發(fā)生因?yàn)榫哂械?氣流和深核心件的冷卻空氣到達(dá)最后的管排，是已經(jīng)被加熱到對(duì)產(chǎn)生 進(jìn)一步冷卻無(wú)效的點(diǎn)。在這種情況下，通過(guò)減小核心件深度和通過(guò)下 面更多討論的其它方法和手段去管理，或增加該冷卻氣流，能夠得到 改進(jìn)的性能。
周圍的溫度，但是允許全面的使用低成本材料。圖4示出冷卻系統(tǒng)的 第 一 實(shí)施例，在所述冷卻系統(tǒng)中從中分開用空氣冷卻的不銹鋼或其它 耐高溫排氣冷卻器，并且關(guān)于冷卻周圍空氣流動(dòng)與鋁的增壓空氣冷卻 器平行。正如這里使用，詞語(yǔ)"周圍空氣"包括所有的冷卻空氣，所述 冷卻空氣通過(guò)散熱器、排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器熱交換器單元， 即使是通過(guò)熱交換器單元的散熱片被加熱的冷卻空氣。代替組合來(lái)自 EGR閥48的熱排氣與被加熱的增壓空氣，或利用液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑 單獨(dú)地冷卻加熱的排氣，被加熱的排氣通過(guò)管道56到空氣對(duì)空氣排氣 熱交換器70用于冷卻。這里使用的詞語(yǔ)"管道"意在包括軟管、管、管 線和類似物，所述類似物典型地被用于在內(nèi)燃機(jī)環(huán)境中運(yùn)送例如這里 說(shuō)明的排氣、增壓空氣和液體冷卻劑的流體。排氣冷卻器70是被布置 在散熱器22的上游并接收進(jìn)口周圍冷卻空氣60。散熱器22是典型地 向下流動(dòng)型散熱器，其中發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通過(guò)基本地延伸散熱器的整個(gè) 寬度的上歧管進(jìn)入該散熱器，然后在核心件中通過(guò)垂直的、向下地延 伸的管被分配，所述垂直的、向下地延伸的管被冷卻散熱片連接，以 便使周圍冷卻空氣可以從核心件的前表面23a流動(dòng)通過(guò)并流出后表面 23b。在被周圍空氣冷卻以后，該冷卻劑然后聚集在附上的也延伸橫過(guò) 散熱器的寬度的下歧管中?；蛘撸崞骺梢允抢鋮s劑在相對(duì)方向上 流動(dòng)的向上流動(dòng)型散熱器，或是冷卻劑通過(guò)核心件管流動(dòng)的橫向流動(dòng)
型散熱器，所述核心件管是在水平地相對(duì)歧管之間水平地延伸。
增壓空氣冷卻器熱交換器80平行于排氣冷卻器70并在排氣冷卻 器70之上，并且也在散熱器22的前表面并且關(guān)于周圍空氣流與散熱 器22相連，增壓空氣冷卻器熱交換器80接收通過(guò)管道42的被加熱、 被壓縮的增壓空氣，在所述管道42中所述被加熱、被壓縮的增壓空氣 也被周圍空氣60冷卻，所述周圍空氣60通過(guò)CAC/EGR冷卻器前表 面77a進(jìn)入所述增壓空氣冷卻器熱交換器80。結(jié)果，從CAC/EGA冷 卻器后表面77b流出的周圍空氣60a在它通過(guò)散熱器22之前被排氣和 增壓空氣冷卻器二者加熱，在所述散熱器22周圍空氣60a被進(jìn)一步加 熱并從散熱器流出60b。冷卻的排氣通過(guò)管道58流出排氣冷卻器70， 并且冷卻的增壓空氣通過(guò)管道44流出增壓空氣冷卻器80。該冷卻的 增壓空氣然后與冷卻的排氣組合并通過(guò)管道46到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管21。 或者，EGR冷卻器70和CAC80可以被布置在散熱器22的相對(duì)側(cè)， 即，關(guān)于周圍空氣氣流動(dòng)的散熱器的下游。
在該實(shí)施例中，組合再循環(huán)的排氣和增壓空氣在增壓空氣冷卻器 之后而不是如圖2的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中在它之前。該系統(tǒng)和方法避免不 得不制成完全地脫離不銹鋼或其它耐高溫材料的組合排氣和增壓空氣 冷卻器。代替的，當(dāng)排氣冷卻器仍然用不銹鋼或類似物制成時(shí)，增壓 空氣冷卻器可以用鋁制成。
在圖4 (也在下面說(shuō)明的隨后實(shí)施例中)的實(shí)施例中示出的散熱 器，CAC和EGA冷卻器是優(yōu)選地彼此固定，以產(chǎn)生組合的熱交換器 組件。被用于排氣冷卻器70和增壓空氣冷卻器80的空氣對(duì)空氣熱交 換器單元在圖5中更詳細(xì)地示出。增壓空氣冷卻器80包括分別地上和 下水平地延伸歧管81、 82，所述上和下水平地延伸歧管81、 82分配 或聚集通過(guò)連接歧管的彼此隔開的、垂直地延伸管83的增壓空氣。這 些管可以是兩(2)排深，如在圖5中示出，或任何其它結(jié)構(gòu)，以得到 要求的核心件深度d,。在延伸橫過(guò)增壓空氣冷卻器80的表面的相鄰 管83之間的盤旋形冷卻散熱片排列84 (也是深度dj包括增壓空氣 冷卻器核心，所述增壓空氣冷卻器核心從管內(nèi)部的增壓空氣傳遞熱到 在管83之間和在散熱器84之上傳送的周圍空氣。在盤旋形散熱器之 間的垂直間隔確定要求的散熱片計(jì)數(shù)。散熱片可以是百葉窗式 (louvered)、切開的偏置、波狀的(非百葉窗式)或其它類型，或者 平面散熱片可以被代替使用。歧管具有開口 85、 86用于傳送增壓空氣 進(jìn)入或流出歧管。CAC可以被構(gòu)造為向上流單元，歧管82的進(jìn)口86 接收加熱的增壓空氣，在歧管82加熱的增壓空氣通過(guò)管83向上傳送， 并作為冷卻的增壓空氣從歧管81通過(guò)出口 85?；蛘?，CAC可以被構(gòu) 造為向下流單元，在進(jìn)口 85中接收加熱的增壓空氣流，并且增壓空氣 流在相反方向上流動(dòng)作為冷卻的增壓空氣通過(guò)出口 86離開。
與那種增壓空氣冷卻器類似的結(jié)構(gòu)中，排氣冷卻器70具有上和下 歧管71和71,前者具有進(jìn)口/出口 75和后者具有進(jìn)口/出口 76。管73 在歧管71和72之間運(yùn)送排氣，并且在相鄰管73之間的散熱片74允 許周圍冷卻空氣在它們之間通過(guò)，以冷卻在73內(nèi)部傳送的熱排氣管。 核心件具有深度d2，和管73和散熱片74可以被修正如說(shuō)明的與 CAC80連接。如同增壓空氣冷卻器一樣，EGR冷卻器70可以被組裝 成向下流單元，使得通過(guò)進(jìn)口 75傳送熱排氣向下通過(guò)管，并且冷卻的 排氣通過(guò)出口 76向外，或者是熱排氣在相反方向上傳送的向上流單 元。
如在圖5中示出，排氣冷卻器70和增壓空氣冷卻器80二者都具 有朝歧管的方向上被測(cè)量的水平的寬度，所述水平的寬度大于在歧管 之間被測(cè)量的每個(gè)單元的垂直高度。由于減少的增壓空氣壓降的改進(jìn) 的熱交換器性能，可以通過(guò)使用對(duì)于熱交換器單元的給定結(jié)構(gòu)盡可能 短和盡可能多的管獲得，如該實(shí)施例中示出，排氣和增壓空氣冷卻器 二者都使用每個(gè)單元的較短的垂直高度定向的管，以便使設(shè)有更多數(shù) 量的較短的管?；蛘?，排氣和增壓空氣冷卻器二者都可以是橫流單元， 排氣流通過(guò)水平地定向的管，所述水平地定向的管在增壓空氣冷卻器 的任一側(cè)上在垂直地定向的歧管之間延伸。
優(yōu)選地，增壓空氣冷卻器80和排氣冷卻器70的尺寸設(shè)計(jì)成以便
使它們的相應(yīng)寬度W!和W2和組合它們的散熱器的寬度每個(gè)相同。優(yōu)
選地，CAC80和EGR70彼此連接，如箭頭指示，以產(chǎn)生被定位成相 鄰散熱器的單獨(dú)單元。增壓空氣冷卻器80和EGR冷卻器70的組合 高度，h,和h2分別地，可以是等于散熱器的高度。典型地，當(dāng)對(duì)增壓 空氣相比再循環(huán)的排氣有更大的冷卻要求時(shí)，增壓空氣冷卻器的高度 lM大于排氣冷卻器70的高度h2。
除修改CAC和EGR冷卻器的高度和寬度之外，可以按要求更改 每個(gè)的核心件以得到用于組合的散熱器/CAC/EGR冷卻器組件的要求 的熱冷卻性質(zhì)。例如，每個(gè)CAC和EGR冷卻器的核心件深度、散熱 片的類型、散熱片間距和計(jì)數(shù)、和管的間隔和計(jì)數(shù)，在組件中可以和 其它CAC和EGR冷卻器相同或不同。
增壓空氣冷卻器80的歧管、管和散熱片可以用鋁制成，或是用傳 統(tǒng)的充分地釬焊CAC制成，或是用釬焊管和散熱片和帶墊圏的 (g蘭meted)管對(duì)管頭接頭制成。后者在U.S.專利No. 5,894,649、 6,330,747和6，719，037中公開，其公開內(nèi)容通過(guò)參考包含于此。因?yàn)?將要被冷卻的排氣比將要被增壓空氣冷卻器80冷卻的增壓空氣相當(dāng) 地?zé)幔艢饫鋮s器70優(yōu)選地不用鋁制成，并為了附加的耐熱性和產(chǎn)品 壽命，代替用不銹鋼或其它耐高溫材料制成的歧管，管和散熱片。因 為僅被用于冷卻排氣的熱交換器組件的部分是用不銹鋼或類似物制 成，組合的排氣冷卻器70和增壓空氣冷卻器80的成本更小，因?yàn)樵?壓空氣冷卻器部分用更低成本的鋁制成。
圖6描述了本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。代替組合共同的 單元相鄰散熱器的同一面的排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器，排氣冷卻 器70被設(shè)置在相鄰散熱器的相對(duì)于增壓空氣冷卻器的面，所述增壓空 氣冷卻器被布置在靠近散熱器的上端。如同前面的實(shí)施例一樣，增壓 空氣冷卻器80被布置在散熱器22的上游，以便使周圍空氣60通過(guò)前 表面87a和作為部分地加熱的周圍空氣60a離開后表面87b。增壓空 氣冷卻器80的高度小于散熱器22的高度，以便使散熱器22 (這里作 為下部分示出)的部分接收沒有通過(guò)增壓空氣冷卻器的周圍空氣60。 散熱器22的剩余部分接收通過(guò)連續(xù)通過(guò)增壓空氣冷卻器80傳送的已
經(jīng)被部分地加熱的周圍空氣6a。排氣冷卻器70被布置在散熱器22的 下游，這里示出被布置成與接收沒有被加熱的周圍空氣60的散熱器 22的下部分相鄰。在通過(guò)散熱器22的后表面23b后被部分地加熱的 周圍空氣60b，然后連續(xù)通過(guò)排氣冷卻器70的前表面77a和散熱片和 管，并以更高的溫度從后表面77b流出60c。然而，在排氣和加熱的 冷卻空氣60b之間的溫度的差異仍然充分的允許好的傳熱。冷卻的排 氣流出冷卻器70并通過(guò)管道58與管道44中冷卻的增壓空氣組合。組 合的混合物然后通過(guò)管46進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管21。
優(yōu)選地選擇增壓空氣冷卻器80的高度N和排氣冷卻器70的高度 hp以便使組合的高度N + h,是近似地等于散熱器22的高度，并且兩 個(gè)冷卻器70、 80沒有彼此重疊。該實(shí)施例中在散熱器的后面設(shè)置排氣 冷卻器，通過(guò)避免排氣冷卻器加熱散熱器，改進(jìn)散熱器冷卻性能。如 同前面的實(shí)施例一樣，排氣冷卻器70是用不銹鋼或其它耐高溫材料制 成，并且增壓空氣冷卻器80是由低成本鋁制成。
圖6的實(shí)施例的修正在圖7中示出，增壓空氣冷卻器80和排氣冷 卻器70相同，但是散熱器被分成兩個(gè)不同的部分或單元，上后單元 22a和下前單元22b,在某種意義上類似于在U.S.專利公布號(hào) US2005-0109484-A1中示出的，其公開內(nèi)容通過(guò)參考包含于此。在前 面(相對(duì)于周圍空氣流60)的增壓空氣冷卻器80在上面，并具有與 下散熱器單元22b的前和后表面基本在同一平面上的前和后表面，和 在后面的排氣冷卻器70在下面，并具有與上散熱器單元22a的前和后 表面基本上在同一平面上的前和后表面。在個(gè)別的單元中的核心件深 度中的變化可以稍微改變平面的對(duì)準(zhǔn)。上散熱器單元22a的高度和寬 度和增壓空氣冷卻器80的高度和寬度相同，如下散熱器單元22b的高 度和寬度和排氣冷卻器70的高度和寬度相同一樣。每個(gè)散熱器單元 22a、 22b具有結(jié)構(gòu)類似于以前說(shuō)明的上面的完整散熱器，但是具有較 短的高度。如在圖5中說(shuō)明的CAC和EGR冷卻器的情況下，每個(gè)單 元22a、 22b的核心件可以在深度、散熱片類型、散熱片間距和計(jì)數(shù)、 和管間距和計(jì)數(shù)上是多樣的，與其它相比，得到要求的組件中冷卻性
質(zhì)的熱平衡。部分地冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通過(guò)附加的管道62a從上單 元22a到下單元22b。圖7中的修正在組合的散熱器/CAC/EGA冷卻 器組件中的結(jié)果是僅兩個(gè)核心件深，相對(duì)于圖6中的三個(gè)核心件深組 件。核心件深度的節(jié)省的益處在于，排出加熱的增壓空氣60d的風(fēng)扇 90可以從后核心件表面間隔更遠(yuǎn)，并因此提供用于更高氣流和更好氣 流在熱交換器組件的整個(gè)核心件表面上的分配。
在圖8中描述本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。代替在分開的熱交換器中 冷卻排氣和加熱的增壓空氣，來(lái)自管道56的加熱的排氣與在管41中 流出壓縮機(jī)的加熱的增壓空氣組合，并且加熱的排氣和增壓空氣的混 合物通過(guò)管43傳送到第一組合的排氣和增壓空氣冷卻器80a。組合的 排氣和增壓空氣冷卻器80a被布置在散熱器22的上游，在相當(dāng)于散熱 器22的下部分位置中，所述散熱器22接收通過(guò)前表面23a的新鮮周 圍冷卻空氣60。在周圍空氣60傳送通過(guò)散熱器后表面23b并作為部 分地被加熱的周圍空氣60b流出以后，它然后傳送連續(xù)地通過(guò)前表面 87a和組合的冷卻器80a的散熱片和管，并作為部分地被加熱的周圍 空氣60c從后表面87b流出。組合的冷卻器80a被構(gòu)造為某種意義上 類似于圖5中示出的增壓空氣冷卻器80，除了它用不銹鋼或其它耐高 溫材料代替鋁制成，因?yàn)樗谳^高溫度下要運(yùn)送氣體。
當(dāng)組合的排氣和增壓空氣流出冷卻器80a時(shí)，被部分地冷卻。組 合的排氣和增壓空氣然后通過(guò)管69傳送，然后進(jìn)入被布置在散熱器 22的上游的第二組合的排氣和增壓空氣冷卻器80b。組合的冷卻器80b 被示出相鄰前表面23a,靠近散熱器22的上部分，以便使它沒有與相 鄰后表面23b靠近散熱器22的下部分的第一組的合冷卻器80A重疊。 部分地冷卻的組合的排氣和增壓空氣然后通過(guò)周圍空氣60遭受最大 冷卻，所述周圍空氣60傳送通過(guò)前表面87a和冷卻器80b的管和散熱 片，并作為加熱的周圍空氣60a連續(xù)地流出后表面87b到冷卻散熱器 22。該分離排氣和增壓空氣冷卻器的布置類似于在U.S.專利公布號(hào) US2005-0109484-A1中示出的那樣，其/>開內(nèi)容通過(guò)參考包含于此。 冷卻的組合的排氣和增壓空氣然后通過(guò)管道45流出冷卻器80b到進(jìn)氣
歧管21。因?yàn)楸焕鋮s器80b中接收的組合的排氣和增壓空氣已經(jīng)被部 分地冷卻，冷卻器80b不需要用不銹鋼或其它耐-高溫材料制成，并能 夠用鋁制成。優(yōu)選地，選擇冷卻器80a和80b的高度和位置，以便使 它們沒有彼此重疊，并且它們的組合的高度是近似地等于散熱器22 的高度?；蛘撸诵募愋?，即，核心件深度、散熱片類型、散熱片 間距和計(jì)數(shù)、和管間距和計(jì)數(shù)，可以是多樣的，并且為每個(gè)單元80a， 80b被特制，以得到要求的氣流分離和單元性能。例如，前單元80b 可以具有較低的散熱片數(shù)和/或核心件深度(通過(guò)前表面87a'的減小的 核心件深度示出后者)以限制通過(guò)散熱器的核心件的周圍空氣的加熱， 反之后單元80a可以具有較高的散熱片數(shù)和/或核心件深度(通過(guò)后表 面87b'的增加的核心件深度示出后者)以得到組合的排氣和增壓空氣 的最大冷卻。下面更多的討論核心件參數(shù)中的變化的影響。本系統(tǒng)和 方法提供材料成本節(jié)約超過(guò)圖2的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)和方法的最大傳熱 性能，因?yàn)橹辽俳M合的排氣和增壓空氣冷卻器的一半能夠由較低成本 的鋁結(jié)構(gòu)制成。
圖9示出圖8的實(shí)施例的修正。在某種意義上類似于圖7的修正， 散熱器被分為連接管道62a的兩個(gè)單元22a， 22b,使得組合的散熱器 /CAC/EGA冷卻器組件相對(duì)于周圍空氣流60僅兩個(gè)核心件深。再一 次，垂直匹配的單元80b、 22b的前和后表面和垂直匹配的單元22a、 80a的前和后表面，分別地，在基本相同的平面內(nèi)(除了在個(gè)別的單 元中的核心件深度中的任何變化以外)并且水平地匹配的單元22a， 80b高度和寬度和水平地匹配的單元80a， 22b的高度和寬度，分別地， 基本相同。這再一次節(jié)省空間并允許更多最優(yōu)的風(fēng)扇90的安裝用于更 好的流動(dòng)通過(guò)冷卻周圍空氣的組件。
在組件的一組熱解交換器中，如在圖4、 6、 7、 8和9中描述，為 了得到最優(yōu)的傳熱性能在多樣的熱交換器之中管理氣流分離尤其重 要。在具有分離的散熱器和如圖9中示出的分離的增壓空氣冷卻器的 組件中，為了得到最優(yōu)的散熱器性能，通過(guò)降低它的核心件阻力以管 理通過(guò)前增壓空氣冷卻器的冷卻氣流。這將導(dǎo)致在后面的散熱器核心
件上的前增壓空氣冷卻器的最小影響，并將提供最優(yōu)化的冷卻氣流到 散熱器，導(dǎo)致最優(yōu)的散熱器傳熱。
通過(guò)熱交換器核心件的冷卻空氣的流動(dòng)，例如散熱器單元22a、 22b的核心件和增壓空氣冷卻器單元80a、 80b的核心件，可以以許多 不同方式被管理，所述許多不同方式每個(gè)都影響的核心件氣流阻力或 整個(gè)氣流路徑的氣流阻力。例如，增加與指定的熱交換器平行的熱交 換器的核心件阻力可以增加通過(guò)指定的熱交換器的氣流，或降低指定
的熱交換器本身的核心件阻力或降低與指定的熱交換器連接的熱交換 器的核心件阻力可以增加通過(guò)指定的熱交換器的氣流。多樣的核心件 參數(shù)可以在圖4、 6、 7、 8和9的任何的熱交換器中變化以得到具有要 求的冷卻氣流阻力的散熱片/管系統(tǒng)。
如上面與圖9有關(guān)的說(shuō)明，并在圖10中示出上和下組合的 EGA/CAC單元的核心件被并列用于比較，上組合的排氣和增壓空氣 冷卻器單元80b (在上散熱器單元的前面)的核心件減小的深度d， 減小核心件阻力并增加冷卻氣流，而下組合的排氣和增壓空氣冷卻器 單元80c (在下散熱器單元的后面)的核心件的增加的深度D，增加 核心件阻力并減少冷卻氣流。同樣，增加的CAC管83間距S和在單 元80b上的較小的CAC管83小直徑m(二者都在橫過(guò)核心件的表面 的方向上被測(cè)量)，減小核心件的阻力并增加冷卻氣流，反之在80a 上減小的管間距S和增加的管的小直徑M增加核心件阻力并減小冷卻 氣流。核心件散熱片的變化也影響冷卻氣流阻力。例如，如在圖11 中示出，EGA/CAC單元80a和80b的核心件再一次被并列，在單元 80a上增加每單元垂直距離C散熱片73a計(jì)數(shù)、增加的散熱片天窗73a' 角A、和增加的散熱片厚度T，增加核心件阻力并減少冷卻氣流，作 為比較，在單元80b上減小的每單元垂直距離c的散熱片73b計(jì)數(shù)、 減小的散熱片天窗73b'角a、減小的散熱片厚度t。使用裝有百葉窗板 的散熱片73a'， 73b'與平面類型、漣漪類型或波狀類型的散熱片比較， 增加核心件阻力并減少冷卻氣流。
在圖9中每個(gè)散熱片單元22a，22b同樣的可以具有不同核心件類
型，例如核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間
距和管計(jì)數(shù)，與EGR/CAC單元有關(guān)的說(shuō)明相同樣式。
EGR、 CAC和散熱器核心件的核心件區(qū)域?qū)饬鞴芾碛兄苯佑?響，但是用比以上提及的項(xiàng)目更加復(fù)雜的方式。在圖9中示出的實(shí)施 例中，增壓空氣冷卻器核心件區(qū)域可以和散熱器核心件區(qū)域一樣，即， 相對(duì)于冷卻氣流是完全重疊。另一方面，增壓空氣冷卻器核心件可以 在一個(gè)或更多方向上延伸到散熱器核心件區(qū)域之外，即，相對(duì)于冷卻 氣流被懸垂或非重疊，或散熱器核心件區(qū)域可以在任何方向上延伸到 增壓空氣冷卻器的核心件區(qū)域之外。指定的核心件的氣流阻力逆向地 與其區(qū)域相稱。然而，被另一個(gè)熱交換器重疊的熱交換器的區(qū)域越大， 兩個(gè)熱交換器的氣流阻力越大。增加的重疊導(dǎo)致增加的氣流阻力，并 且增加的懸垂導(dǎo)致通過(guò)組件中的熱交換器減少的氣流阻力。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)熱交換器組件沿著每個(gè)氣流路徑的靜水頭損失是相 等的。因此，驅(qū)動(dòng)對(duì)流的表面速度增加或減少以得到該平衡。分離的 散熱器構(gòu)造和具有多種不同散熱片/管系統(tǒng)的增壓空氣冷卻器構(gòu)造為 得到最好的結(jié)果提供柔性以修改空氣速度。不但通過(guò)管理熱交換器的 核心件，而且通過(guò)在每個(gè)熱交換器單元中使用不同的散熱片/管系統(tǒng)， 可以得到最優(yōu)化的特定應(yīng)用結(jié)果。
在圖12中描述了組合一些以前的實(shí)施例的特征的本發(fā)明的又一 實(shí)施例。在某種意義上類似于圖4的實(shí)施例，排氣和加熱的增壓空氣 沒有組合，但是被代替在被設(shè)置在相鄰散熱器的連接的平行的熱交換 器中冷卻。然而，在某種意義上類似于圖8的實(shí)施例。用于排氣和增 壓空氣的各自的熱交換器是被分離進(jìn)入散熱器22的下游的單元和上 游的單元。來(lái)自管道56的再循環(huán)的排氣是在散熱器22的下游的排氣 冷卻器70'中第一被冷卻，并且，分離地，來(lái)自管道42的加熱的增壓 空氣在增壓空氣冷卻器80'中第一被冷卻，所述增壓空氣冷卻器80'與 冷卻器70'平行并也在散熱器的下游。下游的排氣和增壓空氣冷卻器 70'和80'，分別地，被連接形成像圖5中示出的那樣的單獨(dú)單元，除 了它們是倒置的，使得排氣冷卻器部分在增壓空氣冷卻器部分的上面。
如同以前說(shuō)明的圖5中的實(shí)施例，排氣冷卻器70'是用不銹鋼或其它耐 高溫材料制成，因?yàn)樗邮崭鼰岬呐艢?，并且增壓空氣冷卻器單元80' 用鋁制成。排氣冷卻器70'和增壓空氣冷卻器單元80'被設(shè)置在沿著相 鄰并在散熱器22的后表面23b的下游的下部分，相當(dāng)于在其中散熱器 接收未被加熱的周圍空氣60的區(qū)域。來(lái)自散熱器22的下部分的部分 地被加熱的周圍空氣60b傳送連續(xù)地通過(guò)前表面77a和管和排氣冷卻 器70'和增壓空氣冷卻器80'二者的散熱片，并作為來(lái)自冷卻器70'/80' 的后表面77b的更進(jìn)一步加熱的周圍空氣60e流出。
部分地冷卻的排氣然后通過(guò)管道69a流出排氣冷卻器70'，該部分 地冷卻的排氣進(jìn)入第二、上游排氣冷卻器70"的進(jìn)口。部分地冷卻的 增壓空氣流出下游增壓空氣冷卻器80'并通過(guò)管道69b傳送到第二、 增壓空氣冷卻器80〃的進(jìn)口 。周圍空氣60傳送通過(guò)被設(shè)置在相鄰散熱 器的上部分的冷卻器70〃和80〃二者的前表面77a,以分別地冷卻排氣 和增壓空氣。部分地加熱的周圍空氣60a然后流出冷卻器70〃/80''的 后表面77b并連續(xù)地通過(guò)處在散熱器22的上部分的前表面23a。冷卻 的排氣然后通過(guò)管道58從排氣冷卻器70'，流出，并且冷卻的增壓空氣 通過(guò)管道44從增壓空氣冷卻器80〃流出，并被組合，并通過(guò)管道46 到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管21。
上游排氣冷卻器70〃和增壓空氣冷卻器80〃同樣被構(gòu)造成連接的 平行的單元70〃/80〃類似于圖5中示出的那樣，除了倒置。然而，因 為排氣已經(jīng)被部分地冷卻，它不具有過(guò)度地高溫。因此，上游排氣冷 卻器70'不需要用不銹鋼或其它耐高溫材料制成，并可以用鋁構(gòu)造，類 似于增壓空氣冷卻器80〃那樣。選擇下游排氣和增壓空氣冷卻器 70'/80'的位置和組合高度，和選擇上游排氣和增壓空氣冷卻器70〃/80〃 的位置和組合高度，使得下游和上游連接的單元不能彼此重疊，并且 使得單元的組合高度的和近似等于散熱器的高度。如同前面說(shuō)明的其 它實(shí)施例，核心件類型例如核心件深度、散熱片類型、散熱片間距和 計(jì)數(shù)、和管間距和計(jì)數(shù)，可以是多樣的，并且為每個(gè)單元70'、 70"、 80'、 80〃被特制，以得到要求的傳熱性能。
在其類似于圖7和9的修正中，圖13示出圖12的實(shí)施例的修正， 在所述圖12的實(shí)施例的修正中散熱器再一次分成被管道62a連接的兩 個(gè)單元22a， 22b，使得組合的散熱器/CAC/EGR冷卻器組件僅兩個(gè)核 心件深，以減少組件空間并通過(guò)風(fēng)扇90改進(jìn)周圍空氣流。垂直地匹配 單元70"、 80〃， 22b前和后表面和垂直地匹配單元22a， 70'、 80'的前 和后表面，分別地，在基本相同的平面內(nèi)，除了任何核心件深度的變 化。水平地匹配的單元22a， 70"/80''的高度和寬度和水平地匹配的單 元70'/80'的高度和寬度，分別地，基本相同。
在圖12和13示出的本系統(tǒng)和方法中，僅第一排氣冷卻器70'需要 用不銹鋼或其它耐高溫材料制成，而其它三個(gè)冷卻器70〃， 80'和80〃 都能用低成本鋁結(jié)構(gòu)制成，因此結(jié)果達(dá)到材料成本的節(jié)約。本系統(tǒng)和 方法的傳熱性能將與圖8和圖9的系統(tǒng)和方法的傳熱性能基本相同， 并遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于圖2中示出的現(xiàn)有4支術(shù)的系統(tǒng)和方法。如同圖4、 6、 7、 8 和9中示出的實(shí)施例，圖12和13中散熱器核心件參數(shù)，管參數(shù)和散 熱片參數(shù)和連接的EGR/CAC單元的核心件參數(shù)，管參數(shù)和散熱片參 數(shù)可以變化按要求通過(guò)個(gè)別的熱交換器單元修改氣流。
另外，通過(guò)散熱器單元的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的流動(dòng)方向，和/或通過(guò) EGR/CAC單元的排氣和增壓空氣的流動(dòng)方向，可以按要求被反向以 得到要求的熱性能。例如，在圖9和12的實(shí)施例中，組合的EGR/CAC 氣流可以被反向，使得所有的散熱器和所有的組合EGR/CAC單元是 向下流單元。
在圖4、 6、 7、 8、 12和13中示出的通過(guò)任何熱交換器組件的冷 卻氣流可以通過(guò)使用封入在風(fēng)扇90和熱交換器之間的區(qū)域的風(fēng)扇覆 蓋物88 (圖13)被增加，并且通過(guò)移動(dòng)風(fēng)扇90遠(yuǎn)離熱交換器的后表 面以便使風(fēng)扇透入封入物，導(dǎo)致最優(yōu)化的靜態(tài)效率。這里，風(fēng)扇沿著 冷卻系統(tǒng)的每個(gè)氣流路徑在覆蓋物上的孔狀態(tài)以及靜壓頭損失確定總 的氣流。這樣可以在風(fēng)扇出現(xiàn)給氣流統(tǒng)一的或非統(tǒng)一的阻力，以產(chǎn)生 使冷卻氣流最優(yōu)化的氣流裂口接近不同的和混合的溫度位勢(shì)，所述不 同的和混合的溫度位勢(shì)被需要以得到系統(tǒng)性能要求。但是在擁擠的車
輛發(fā)動(dòng)機(jī)艙中得到該系統(tǒng)性能要求是困難的。尤其圖9和13的分離的 散熱器/分離的增壓空氣冷卻器熱交換器組件提供重要的改進(jìn)，因?yàn)樗?們相對(duì)于具有三個(gè)核心件深的單獨(dú)散熱器/分離的增壓空氣冷卻器布 置，僅有兩個(gè)核心件深。另外，使用多種散熱片/管系統(tǒng)的分離CAC 和散熱器，在產(chǎn)生氣流裂口中提供高度的柔性，所述氣流裂口能被定 制以滿足每個(gè)個(gè)別的應(yīng)用的需要。
因此，本發(fā)明提供了一種冷卻內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，包括 增壓空氣冷卻和排氣冷卻，所述冷卻內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法得到 冷卻增壓空氣和冷卻再循環(huán)的排氣接近周圍環(huán)境的溫度，并且允許使 用用于增壓空氣和排氣冷卻器的低成本材料。通過(guò)分離散熱器和通過(guò) 組合僅兩個(gè)核心件深的組合的散熱器、CAC和EGR冷卻器可以得到 改進(jìn)的節(jié)省空間組件。另外，對(duì)于核心件的修正可以在組件中被制成 任何個(gè)別的熱交換器單元以最好特制熱性能。
當(dāng)尤其已經(jīng)說(shuō)明與具體優(yōu)選的實(shí)施例結(jié)合的本發(fā)明的時(shí)候，很顯 然，許多替代方案，修正和變化根據(jù)前述的說(shuō)明對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將明顯。因此預(yù)期，附件的權(quán)利將包含作為屬于本發(fā)明的范圍和精 神的任意這種替代方案，修正和變化。
已經(jīng)說(shuō)明本發(fā)明，權(quán)利要求是
權(quán)利要求
1. 一種在內(nèi)燃機(jī)中冷卻來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的排氣的方法，包括提供用于對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑進(jìn)行空氣冷卻的散熱器；提供平行的增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，所述增壓空氣熱交換器單元具有鋁管和散熱片，用于空氣冷卻增壓空氣，并且所述排氣熱交換器單元具有由比鋁抵抗更高操作溫度的材料制成的管和散熱片，用于空氣冷卻排氣，所述增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元每個(gè)都被布置成與散熱器的表面相鄰，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器以及增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元；使來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣輸送通過(guò)增壓空氣熱交換器單元以冷卻增壓空氣；使來(lái)自排氣再循環(huán)閥的排氣輸送通過(guò)排氣熱交換器單元以冷卻排氣；和組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣，用于輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)上的進(jìn)氣歧管中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中排氣熱交換器單元具有由不 銹鋼制成的管和散熱片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中散熱器包括兩個(gè)單元，增壓空氣熱交換器單元被布置成與一個(gè)散熱器單元的表面相鄰，并且排氣 熱交換器單元被布置成與另一個(gè)散熱器單元的表面相鄰。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件 深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成 的組選擇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元被平行地布置成與散熱器的相同表面相鄰，以允許周 圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器以及增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交 換器單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元被布置在散熱器相對(duì)于周圍空氣流的下游，以允許周 圍空氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)散熱器并隨后通過(guò)增壓空氣熱交換器單元 和排氣熱交換器單元。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元被布置成與散熱器的相對(duì)表面相鄰，所述增壓空氣熱 交換器單元被布置在散熱器的上游并且所述排氣熱交換器被布置在散 熱器的下游，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)具有鋁管和散熱片 的增壓空氣熱交換器并然后通過(guò)散熱器，并允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng) 通過(guò)散熱器和隨后通過(guò)具有由耐更高溫度的材料制成的管和散熱片的 排氣熱交換器單元。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中散熱器包括兩個(gè)單元，所述 增壓空氣熱交換器單元被布置在上游與一個(gè)散熱器單元相鄰，并且所 述排氣熱交換器單元被布置在下游與另一個(gè)散熱器單元相鄰。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件 深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成 的組選擇。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中每個(gè)散熱器單元都具有不 同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散 熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和 排氣熱交換器單元是第一套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單 元，所述第一套增壓空氣熱交換器單和排氣熱交換器單元布置在散熱 器相對(duì)于周圍空氣流的下游，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)散 熱器并隨后通過(guò)第一套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元， 并且還提供第二套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，在第 二套中的兩個(gè)熱交換器單元都具有鋁管和散熱片，用于冷卻增壓空氣 和排氣，所述第二套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元布置 在散熱器的上游，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)第二套增壓空 氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元并隨后通過(guò)散熱器，并且其中來(lái) 自散熱器下游的增壓空氣熱交換器單元的部分地冷卻的增壓空氣輸送 通過(guò)散熱器上游的第二增壓空氣熱交換器單元以進(jìn)一步冷卻增壓空 氣，并且在組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣以輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣 歧管中之前，來(lái)自散熱器下游的排氣熱交換器單元的部分地冷卻的排 氣輸送通過(guò)散熱器上游的第二排氣熱交換器單元以進(jìn)一步冷卻排氣。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元或 排氣熱交換器單元中的至少一個(gè)具有不同核心件類型，所述核心件類 型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距 和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中散熱器包括兩個(gè)單元，散 熱器下游的第一套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元布置成與一個(gè)散熱器單元相鄰，并且散熱器上游的第二套增壓空氣熱交換器 單元和排氣熱交換器單元布置成與另一個(gè)散熱器單元相鄰。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其沖增壓空氣熱交換器單元或 排氣熱交換器單元中的至少一個(gè)具有不同核心件類型，所述核心件類 型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距 和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中每個(gè)散熱器單元都具有不 同核心件類型，所迷核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散熱 片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。
16. —種在內(nèi)燃機(jī)中冷卻來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和 來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的增壓空氣的方法，包括提供用于對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑進(jìn)行空氣冷卻的散熱器；提供一對(duì)組合的增壓空氣冷卻器熱交換器單元和排氣冷卻器熱交 換器單元，第一熱交換器單元具有由比鋁抵抗更高操作溫度的材料制 成的管和散熱片，第二熱交換器單元具有鋁管和散熱片，所述熱交換 器單元布置成散熱器相鄰，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器和熱交換器單元；組合來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和來(lái)自排氣再循環(huán)閥的 再循環(huán)的排氣；使組合的增壓空氣和排氣輸送通過(guò)具有由耐更高溫度的材料制成 的管和散熱片的第一熱交換器單元，以部分地冷卻組合的增壓空氣和 排氣；使部分地冷卻的組合的增壓空氣和排氣輸送通過(guò)具有鋁管和散熱片的第二熱交換器單元，以冷卻組合的增壓空氣和排氣；和將組合的冷卻增壓空氣和排氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)上的進(jìn)氣歧管中。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中具有由耐更高溫度的材料 制成的管和散熱片的熱交換器單元被布置在散熱器相對(duì)于周圍冷卻氣 流的下游，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)散熱器并隨后通過(guò)具 有由耐更高溫度的材料制成的管和散熱片的熱交換器單元。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中具有鋁管和散熱片的熱交 換器單元被布置在散熱器相對(duì)于周圍冷卻氣流的上游，以允許周圍空 氣連續(xù)地流動(dòng)首先通過(guò)具有鋁管和散熱片的熱交換器單元并隨后通過(guò) 散熱器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中第一和第二熱交換器單元 每個(gè)都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散 熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一熱交換器單元具 有用不銹鋼制成的管和散熱片。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中散熱器包括兩個(gè)單元，第 一熱交換器單元被布置成與一個(gè)散熱器單元的表面相鄰，第二熱交換 器單元被布置成與另 一個(gè)散熱器單元的表面相鄰。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中第一和第二熱交換器單元 每個(gè)都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散 熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中每個(gè)散熱器單元都具有不 同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散 熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。
24. —種在內(nèi)燃機(jī)中冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑和來(lái)自渦輪增壓器或增壓 器的增壓空氣的方法，包括提供用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的散熱器，所述散熱器具有相對(duì)的前 和后核心件表面和相鄰所述表面的相對(duì)上端和下端，周圍冷卻空氣流 動(dòng)通過(guò)所述前和后核心件表面；提供用于冷卻增壓空氣的增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣冷卻器 具有上單元和下單元，每個(gè)增壓空氣冷卻器都具有相對(duì)的前和后核心 件表面以及相鄰所述表面的相對(duì)上端和下端，周圍冷卻空氣流動(dòng)通過(guò) 所述前和后核心件表面，所述上增壓空氣冷卻器單元被布置成與散熱 器的上端成重疊關(guān)系并與散熱器的上端相鄰，其中處在散熱器的上端 處的一個(gè)面被設(shè)置成與上增壓空氣冷卻器單元的一個(gè)面相鄰，并且所 述下增壓空氣冷卻器單元被布置成與散熱器的下端成重疊關(guān)系并與散 熱器的下端相鄰，所述下增壓空氣冷卻器單元的上端和下端被定向在 與散熱器的上端和下端相同的方向上，其中在散熱器的下端處的另一 個(gè)面被設(shè)置成與下增壓空氣冷卻器單元的一個(gè)面相鄰，每個(gè)增壓空氣 冷卻器單元都具有不同的核心件類型，所迷核心件類型從由核心件深 度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的 組選擇，增壓空氣冷卻器單元操作地連接，使得增壓空氣可以在所述 增壓空氣冷卻器單元之間流動(dòng)；使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑流動(dòng)通過(guò)散熱器，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑；使來(lái)自渦輪增壓器或增壓器增壓空氣順次流動(dòng)通過(guò)增壓空氣冷卻 器單元，以冷卻增壓空氣；和使冷卻空氣流動(dòng)通過(guò)熱交換器組件，使得冷卻空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器的上端和上增壓空氣冷卻器單元，并且冷卻空氣連續(xù)地流動(dòng) 通過(guò)下增壓空氣冷卻器單元和散熱器的下端。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中增壓空氣冷卻器單元中的 至少一個(gè)包括用于再循環(huán)的排氣的冷卻。
26. —種在內(nèi)燃機(jī)中冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑和來(lái)自渦輪增壓器或增壓 器的增壓空氣的方法，包括個(gè)散熱器單元都具有相對(duì)的前和后核心件表面、前和后表面之間的深 度以及與所述表面相鄰的相對(duì)上端和下端，周圍冷卻空氣通過(guò)流動(dòng)所 述前和后核心件表面，所述散熱器單元操作地連接，使得發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻 劑可以在所述散熱器單元之間流動(dòng)；提供增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣冷卻器具有用于冷卻增壓空 氣的上單元和下單元，每個(gè)增壓空氣冷卻器都具有相對(duì)的前和后核心 件表面以及與所述表面相鄰的相對(duì)上端和下端，周圍冷卻空氣流動(dòng)通 '過(guò)所述前和后核心件表面，所述上增壓空氣冷卻器單元被布置成以上 增壓空氣冷卻器單元的上端和下端與上散熱器單元成重疊關(guān)系并與上 散熱器單元相鄰，其中上散熱器單元的一個(gè)面被設(shè)置成與上增壓空氣 冷卻器單元的一個(gè)面相鄰，并且下增壓空氣冷卻器單元被布置成與下 散熱器單元成重疊關(guān)系并與下散熱器單元相鄰，其中下散熱器單元的 另一個(gè)面被布置成與下增壓空氣冷卻器單元的一個(gè)面相鄰，每個(gè)增壓 空氣冷卻器都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深 度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的 組選擇，增壓空氣冷卻器單元操作地連接，使得增壓空氣可以在所述 增壓空氣冷卻器單元之間流動(dòng)；使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑順次流動(dòng)通過(guò)散熱器，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑；使來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣順次流動(dòng)通過(guò)增壓空氣熱 交換器單元，以冷卻增壓空氣；和使冷卻空氣流動(dòng)通過(guò)熱交換器組件，使得冷卻空氣連續(xù)地流動(dòng)通 過(guò)上散熱器單元和上增壓空氣冷卻器單元，并且冷卻空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)下增壓空氣冷卻器單元和下散熱器單元。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中增壓空氣冷卻器單元中的 至少一個(gè)包括用于再循環(huán)的排氣的冷卻。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26的所述的方法，其中每個(gè)散熱器都具有不同 核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片 間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的組選擇。
29. —種在內(nèi)燃機(jī)中冷卻來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和 來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的排氣的系統(tǒng)，包括用于對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑進(jìn)行空氣冷卻的散熱器；平行的增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，所述增壓空 氣熱交換器單元具有用于空氣冷卻增壓空氣的鋁管和散熱片，并且排 氣熱交換器單元具有用比鋁抵抗更高的操作溫度的材料制成的用于空 氣冷卻排氣的管和散熱片，增壓空氣熱交換器和排氣熱交換器單元每 個(gè)都布置成與散熱器的表面相鄰，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散 熱器以及增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元；用于將來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣運(yùn)送到增壓空氣冷卻 器單元以冷卻增壓空氣的管道；用于將來(lái)自排氣再循環(huán)閥的排氣運(yùn)送到排氣熱交換器單元以冷卻 排氣的管道；和用于組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣以輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)上的進(jìn)氣 歧管中的管道。
30. —種在內(nèi)燃機(jī)中冷卻來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和 來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的排氣的系統(tǒng)，包括用于對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的液體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑進(jìn)行空氣冷卻的散熱器； 一對(duì)組合的增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器熱交換器單元，第一熱 交換器單元具有用比鋁能夠抵抗更高的操作溫度的材料制成的管和散 熱片，第二熱交換器單元具有鋁管和散熱片，熱交換器單元被布置成 與散熱器相鄰，以允許周圍空氣連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器和熱交換器單 元； 用于組合來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣與來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的排氣的管道；用于將組合的增壓空氣和排氣運(yùn)送到具有用耐更高溫度的材料制 成的管和散熱片的第一熱交換器單元以部分地冷卻組合的增壓空氣和 排氣的管道；用于將部分地冷卻的組合的增壓空氣和排氣運(yùn)送到具有鋁管和散 熱片的第二熱交換器單元以冷卻組合的增壓空氣和排氣的管道；和用于將組合的冷卻的增壓空氣和排氣運(yùn)送到發(fā)動(dòng)機(jī)上的進(jìn)氣歧管中的管道。
31. —種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，包括用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的散熱器，所述散熱器具有相對(duì)前和后核 心件表面以及與所述表面相鄰的相對(duì)上端和下端，周圍空氣流動(dòng)通過(guò) 所述前和后核心件表面；和用于冷卻增壓空氣的增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣冷卻器具有 上單元和下單元，每個(gè)增壓空氣冷卻器單元都具有相對(duì)前和后核心件 表面以及與所述表面相鄰的相對(duì)上端和下端，周圍空氣流動(dòng)通過(guò)所迷 前和后核心件表面；所述上增壓空氣冷卻器單元布置成與散熱器的上端成重疊關(guān)系并 與散熱器的上端相鄰，其中在散熱器的上端處的一個(gè)面設(shè)置成與上增 壓空氣冷卻器單元的一個(gè)面相鄰，使得周圍空氣可以連續(xù)地流動(dòng)通過(guò) 散熱器的上端和上增壓空氣冷卻器單元，并且所述下增壓空氣冷卻器單元布置成與散熱器的下端成重疊關(guān)系并 與散熱器的下端相鄰，下增壓空氣冷卻器單元的上端和下端定向在與 散熱器的上端和下端相同的方向上，其中在散熱器的下端處的另一個(gè) 面布置成與下增壓空氣冷卻器單元的一個(gè)面相鄰，使得周圍空氣可以 連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)下增壓空氣冷卻器單元和散熱器的下端，每個(gè)增壓空 氣冷卻器單元都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成 的組選擇， 增壓空氣冷卻器單元操作地連接，使得增壓空氣可以在所述增壓 空氣冷卻器單元之間流動(dòng)。
32. —種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，包括散熱器，所述散熱器具有用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的上單元和下單 元，每個(gè)散熱器單元都具有相對(duì)的前和后核心件表面、前和后表面之 間的深度和與所述表面相鄰的相對(duì)上端和下端，周圍冷卻空氣流動(dòng)通 所述前和后核心件表面；和增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣具有用于冷卻增壓空氣的上單元 和下單元，每個(gè)增壓空氣冷卻器單元都具有相對(duì)的前和后核心件表面 以及與所述表面相鄰的相對(duì)上端和下端，冷卻空氣可以流動(dòng)通過(guò)所述 前和后核心件表面；所述上增壓空氣冷卻器單元布置成以上增壓空氣冷卻器單元的上 端和下端與上散熱器單元端成重疊關(guān)系并與上散熱器單元相鄰，其中 上散熱器單元一個(gè)面布置成與上增壓空氣冷卻器單元的一個(gè)面相鄰， 使得周圍空氣可以連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)散熱器的上端和上增壓空氣冷卻器 單元，并且所述下增壓空氣冷卻器單元布置成與下散熱器單元重疊關(guān)系并與 下散熱器單元相鄰，其中下散熱器單元的另一個(gè)面布置成與下增壓空 氣冷卻器單元的一個(gè)面相鄰，使得周圍空氣可以連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)下增壓空氣冷卻器單元和散熱器的下端，每個(gè)增壓空氣冷卻器單元都具有 不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、 散熱片間距、散熱片計(jì)數(shù)、管間距和管計(jì)數(shù)組成的組選擇，散熱器單元操作地連接，使得發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑可以在所述散熱器單 元之間流動(dòng)，并且增壓空氣冷卻器單元操作地連接，使得增壓空氣可以在所述增壓 空氣冷卻器單元之間流動(dòng)。
全文摘要
一種用于在內(nèi)燃機(jī)中冷卻來(lái)自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和來(lái)自排氣再循環(huán)閥的再循環(huán)的排氣的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括散熱器和平行的增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，所述增壓空氣熱交換器單元具有鋁管和散熱片，用于空氣冷卻增壓空氣，所述排氣熱交換器單元具有不銹鋼管和散熱片。增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元每個(gè)都被布置成在相同或相對(duì)側(cè)與散熱器相鄰。或者，提供一對(duì)組合的增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器熱交換器單元，第一熱交換器單元具有不銹鋼管和散熱片，第二熱交換器單元具有鋁管和散熱片。熱交換器單元布置在散熱器的相對(duì)側(cè)上。
文檔編號(hào)F02B33/44GK101395357SQ200680053674
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者J·A·科爾伯 申請(qǐng)人:普羅里昂斯國(guó)際公司