CN101239606A - 可变流量热交换器系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换器系统，其包括第一热交换器和第二热交换器，该第一热交换器与第二热交换器每个都被构造成通过该热交换器传递空气。该第二热交换器安装在该第一热交换器的下游。该第二热交换器可在第一位置与第二位置之间选择性地移动，使得当该第二热交换器处于该第一位置时，一定量的该空气可从该第二热交换器转移到该第一热交换器。或者，该第二热交换器可与该第一热交换器间隔开，其中至少一个可选择性地操作的挡板与该第一热交换器和第二热交换器相邻安装。该至少一个挡板可在第一位置与第二位置之间移动使得当该至少一个挡板处于该第一位置时，一定量的该空气从该第二热交换器转移到该第一热交换器。

Description

可变流量热交换器系统及方法
技术领域
本发明涉及一种车辆热交换器系统及运行方法。
背景技术
水冷车辆内燃机通常需要散热器来耗散内燃机所产生的热。另外，车辆空调系统需要冷凝器，冷凝器定位于散热器的前面且可通过运行来冷却其内含有的制冷剂。内燃机可包括增压器以向内燃机提供加压空气或升压从而增加它的容积效率。中冷器(intercooler)散热器可提供于冷凝器的前面来冷却中冷器液体，中冷器液体依次在进气被传输到内燃机之前冷却进气。通过冷却进气，增加了进气密度并且使得更大的点火提前成为可能，这通常等同于改进的发动机性能和效率。
车辆设计者通常会由于通过三个热交换器(中冷器散热器、冷凝器和散热器)的气流路径的固定性质而折衷考虑中冷器散热器的大小。换言之，为了维持可接受的发动机冷却性能和空调性能，中冷器散热器的迎面区域(frontal area)的大小实质上小于冷凝器和散热器的迎面区域。这在低车速情况下，诸如当车辆在城市交通中运行时，得到到散热器和冷凝器的可接受的气流。然而，当在高性能攻击性驾驶程序中运行内燃机和配备该内燃机的车辆时，这种设置却会减小中冷器散热器的效果。举例说来，在高车速典型的高升压运行中，该中冷器散热器可以更大，可能甚至像冷凝器一样大，且并不会负面地影响空调系统的性能，这是因为，由于在高车速存在的总“撞击空气”的效果，对较大中冷器散热器的额外限制将不再重要。然而，在低车速情况下，这种配置可能是不能接受的，这是因为对较大中冷器散热器的增加的限制造成通过冷凝器和散热器的气流减小。
发明内容
本发明提供一种热交换器系统，其包括第一热交换器和第二热交换器，每个热交换器都被构造成通过该热交换器传递空气。该第二热交换器安装在第一热交换器的上游。该第二热交换器可在第一位置与第二位置之间选择性地移动，使得当该第二热交换器处于第一位置时，一定量的空气从第二热交换器转移到第一热交换器。或者，该第二热交换器可能与第一热交换器间隔开，其中至少一个可选择性地操作的挡板与第一热交换器与第二热交换器相邻安装。该至少一个挡板可在第一位置与第二位置之间移动使得当该至少一个挡板处于第一位置时一定量的空气从第二热交换器转移到第一热交换器。
本发明还提供运行车辆热交换器系统的方法，该热交换器具有散热器和中冷器散热器，该散热器可运行以冷却内燃机且该中冷器散热器可运行以冷却传输到内燃机的进气。该散热器和该中冷器散热器还被构造成通过它们传递空气。该方法包括以下步骤：A)当车辆在第一预定运行条件运行时，引导空气通过散热器和中冷器散热器中的每一个；以及B)当车辆在第二预定运行条件运行时，远离中冷器散热器转移一定量的空气且转移到散热器。
第一预定运行条件可能是车速大于或等于预定车速值和进气温度大于或等于预定进气温度值中的至少一个。第二预定运行条件可能是车速小于预定车速值，空气温度大于或等于预定空气温度值，进气压力小于预定进气压力值和空调系统压头(head pressure)大于或等于预定空调系统压头值中的至少一个。
当结合附图理解时，通过下文执行本发明的最佳方式的详述，本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势将显而易见。
附图说明
图1是车辆前部的示意性侧视图，其示出本发明的热交换器系统，示出中冷器散热器处于第一位置使得允许一定量的空气绕开该中冷器散热器；
图2是图1的车辆的示意性侧视图，示出中冷器散热器处于第二位置；
图3是图1的车辆的示意性正视图；以及
图4是图1至图3的车辆的示意性侧视图，示出本发明的热交换器系统的备选实施例。
具体实施方式
参看附图，其中在这所有若干附图中，相同的标号对应于相同或类似的部件，在图1和图2中示出车辆前部的示意侧视图，整体上在10表示。车辆10包括动力系12，该动力系12具有可操作地连接到变速器16的发动机14。该发动机14优选地是增压内燃机，其中，增压器18可操作地连接到发动机14且可运行以向发动机14提供加压进气来增加它的容积效率。另外，车辆10包括热交换器系统20，该热交换器系统20可运行以排出车辆10的各种部件所产生的热能。车身结构22用来大致封装或覆盖动力系12和热交换器系统20。车身结构22包括汽车前饰板24，其用于限定至少一个开口26(如图3所示)，所述至少一个开口26被构造成通过开口传递空气(由箭头28所表示)以随后传输到热交换器系统20。气坝27设置于汽车前饰板24下方且被构造成将空气28导向热交换器系统20。在空气28通过热交换器系统20传递时，该空气28吸收热交换器系统20所排出的热量，且因此，用作冷却介质。
热交换器系统20包括第一热交换器和第二热交换器，第一热交换器，诸如热交换器30，可运行以冷却发动机14，且第二热交换器，诸如中冷器散热器32，可运行以在进气进入发动机14之前冷却离开增压器18的进气充量。中冷器散热器32可能是空气与空气散热器或液体与空气散热器。有利地冷却进入发动机14的进气以增加进气密度并允许更大的点火提前(对于火花点火发动机)从而增加发动机14的性能。热交换器系统20还包括第三热交换器，诸如，冷凝器34，其可运行以冷却在车辆10的空调系统(未示出)内包括的制冷剂。
中冷器散热器32可相对于散热器30和冷凝器34绕点36移动或枢转。中冷器散热器32可经由促动器38在第一位置(在图1中示出)与第二位置(在图2中示出)之间移动。促动器38可能是本领域技术人员已知的任何类型，它被构造成在第一位置与第二位置之间选择性地且可变地移动该中冷器散热器32。参看图3，其示出了图1和图2的车辆10的示意正视图。在优选实施例中，中冷器散热器32、冷凝器34和散热器30中每一个的迎面区域(以A表示)大致是相似的。
如图1所示，在中冷器散热器32处于第一位置的情况下，允许一定量的空气28A绕开中冷器散热器32且代之以直接流到冷凝器34和散热器30从而减小对流经热交换器系统20的空气28、28A的限制量并增加可用于冷却冷凝器34和散热器30的空气28、28A的量。这种运行模式特别有利于低增压器升压、低车速驾驶程序，诸如当车辆10在城市交通中驾驶时。通过允许一定量的空气28A绕开中冷器散热器32，可以维持空调系统(未示出)的性能和发动机14的充分冷却。
如图2所示，在中冷器散热器32处于第二位置的情况下，大致所有的空气28、28A在进入冷凝器32和散热器30之前通过中冷器散热器32传递。这种运行模式特别有利于高增压器升压、高车速驾驶程序，其中通过热交换器系统20传递高速空气28、28A的“撞击空气”效果足以提供需要量的空气28、28A来实现冷凝器32和散热器30的冷却，从而确保了空调系统的正常性能与发动机14的冷却。促动器38优选地被构造成将中冷器散热器32移动到第一位置与第二位置之间的任何位置从而允许绕开中冷器散热器32的空气28A的量随着车辆10的运行条件而改变。
现参看图4，其示出了图1至图3的车辆10，该车辆10具有整体上在20A所表示的热交换器系统20的备选实施例。热交换器系统20A的中冷器散热器32与冷凝器34和散热器30间隔开形成空间42。多个条板(louver)或挡板(shutter)40设置于该空间42内且由促动器38选择性地且可变地在第一位置或打开位置(以实线示出)与第二位置或关闭位置(以虚线示出)之间进行控制。在挡板40处于第一位置的情况下，允许一定量的空气28A绕开中冷器散热器32且代之以直接流到冷凝器34和散热器30从而减小流经热交换器系统20A的空气28、28A的限制量并增加可用于冷却冷凝器34和散热器30的空气的28、28A的量。这种运行模式特别有利于低增压器升压、低车速驾驶程序，诸如当车辆10在城市交通中驾驶时。通过允许一定量的空气28A绕开中冷器散热器32，可以维持空调系统的性能和发动机14的充分冷却。
或者，在挡板40处于第二位置的情况下(以虚线示出)，大致所有空气28、28A在进入冷凝器32和散热器30之前通过中冷器散热器32传递。这种运行模式特别有利于高增压器升压、高车速驾驶程序，其中通过热交换器系统20A传递的高速空气28、28A的“撞击空气”效果足以提供需要量的空气28、28A来实现冷凝器32和散热器30的冷却，从而确保了空调系统的正常性能且发动机14的充分冷却。促动器38优选地被构造成将挡板40移动到在第一位置与第二位置之间的任何位置从而允许绕开中冷器散热器32的空气28A的量随着车辆10的运行条件而改变。
本发明还提供了运行图1至图3的热交换器系统20和图4的热交换器系统20A的方法。该方法包括以下步骤：A)当车辆10在第一预定运行条件运行时，引导空气通过散热器30和中冷器散热器32中的每一个；和B)当车辆10在第二预定运行条件运行时，使一定量的空气远离中冷器散热器32绕开且转移到散热器30。该第一预定运行条件可能是车速大于或等于预定车速值和进气温度大于或等于预定进气温度值中的至少一个。另外，该第二预定运行条件可能是车速小于预定车速值、空气温度大于或等于预定空气温度值、进气压力小于预定进气压力值和空调系统压头大于或等于预定空调系统压头(headpressure)值中的至少一个。远离中冷器散热器32转移的空气28A的量可能通过相对于散热器30移动中冷器散热器32而实现(如图1所示)或者通过选择性地打开挡板40(如图4所示)而实现。
通过提供通过中冷器散热器32传递的空气28A的可变流量路径，可实质上增加中冷器散热器32的迎面区域，从而改进了在高工作循环条件下发动机14的性能。虽然已详细地介绍了执行本发明的最佳模式，本发明所涉及领域的技术人员将认识到在所附权利要求书的范围内用于实践本发明的替代设计和替代实施例。

Claims (18)

1.一种用于车辆的热交换器系统，包括：
第一热交换器，其被构造成通过它传递空气；
第二热交换器，其可相对于所述第一热交换器移动并被构造成通过它传递所述空气；
其中所述第二热交换器安装于所述第一热交换器的上游；
其中所述第二热交换器在第一位置与第二位置之间选择性地可移动；
其中当所述第二热交换器在所述第一位置时，一定量的所述空气从所述第二热交换器转移到所述第一热交换器。
2.根据权利要求1所述的热交换器系统，其特征在于，所述第一热交换器与第二热交换器大致共用相同的迎面区域。
3.根据权利要求1所述的热交换器系统，其特征在于，所述第二热交换器可相对于所述第一热交换器枢转。
4.根据权利要求1所述的热交换器系统，其特征在于，所述第一热交换器是发动机散热器。
5.根据权利要求1所述的热交换器系统，其特征在于，所述第二热交换器是中冷器散热器。
6.根据权利要求1所述的热交换器系统，其特征在于，所述车辆包括汽车前饰板，其限定至少一个开口，所述开口被构造成通过其传递所述空气，且所述第一热交换器与第二热交换器相对于所述汽车前饰板设置在下游。
7.根据权利要求1所述的热交换器系统，其特征在于，所述热交换器系统还包括第三热交换器，所述第三热交换器设置于所述第一热交换器与所述第二热交换器之间，且所述第三热交换器是空调冷凝器。
8.根据权利要求1所述的热交换器系统，其特征在于，所述热交换器系统还包括促动器组件，所述促动器组件被构造成在所述第一位置与所述第二位置之间可变地移动所述第二热交换器。
9.一种用于车辆的热交换器系统，包括：
第一热交换器，其被构造成通过它传递空气；
第二热交换器，其与所述第一热交换器间隔开且被构造成通过它传递所述空气；
其中所述第二热交换器安装在所述第一热交换器的上游；
其中所述第一热交换器与所述第二热交换器合作以形成空间，且其中至少一个挡板安装于所述空间内且在第一位置与第二位置之间可移动。
其中当所述至少一个挡板处于所述第一位置时，一定量的所述空气被从所述第二热交换器转移到所述第一热交换器。
10.根据权利要求9所述的热交换器系统，其特征在于，所述第一热交换器与第二热交换器大致共用相同的迎面区域。
11.根据权利要求9所述的热交换器系统，其特征在于，所述第一热交换器是发动机散热器且所述第二热交换器是中冷器散热器。
12.根据权利要求9所述的热交换器系统，其特征在于，所述车辆包括汽车前饰板，所述汽车前饰板限定至少一个开口，所述开口被构造成通过其传递所述空气，且所述第一热交换器与第二热交换器相对于所述汽车前饰板设置于下游。
13.根据权利要求9所述的热交换器系统，其特征在于，所述热交换器系统还包括促动器组件，所述促动器组件被构造成在所述第一位置与所述第二位置之间可变地移动所述第二热交换器。
14.一种运行用于车辆的热交换器系统的方法，所述热交换器系统具有散热器和中冷器散热器，所述散热器可运行以冷却内燃机，且所述中冷器散热器可运行以冷却传输到所述内燃机的进气，其中所述散热器和所述中冷器散热器被构造成通过它们传递空气，所述方法包括：
当所述车辆在第一预定运行条件下运行时，引导空气通过所述散热器与中冷器散热器中的每一个；
当所述车辆在第二预定运行条件下运行时，使一定量的所述空气远离所述中冷器散热器绕开且传递到所述散热器。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一预定运行条件是下列中的至少一个：车速大于或等于预定车速值、和进气温度大于或等于预定进气温度值。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二预定运行条件下列中的至少一个：车速小于预定车速值、空气温度大于或等于预定空气温度值、进气压力小于预定进气压力值、和空调系统压头大于或等于预定空调系统压头值。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，远离所述中冷器散热器绕开所述一定量的所述空气通过相对于所述散热器移动所述中冷器散热器而实现。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，远离所述中冷器散热器绕开所述一定量的所述空气通过选择性地打开至少一个挡板而实现，所述挡板可操作以允许所述一定量的所述空气绕开所述中冷器散热器。
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