CN101624934A - 增压空气冷却器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于带有被分级增压的内燃机的车辆的增压空气冷却器(10)。增压空气冷却器(10)包括一空气出口(24)和两个空气入口(16、18)，其中每个空气入口配属于一个换热器模块(12、14)。所述两个换热器模块(12、14)的空气通道最终在增压空气冷却器(10)的气腔(22)中会聚到一起，该气腔与空气出口相连接。因此实现了，两个增压装置的压缩的增压空气首先在增压空气冷却器(10)的区域中会聚。为改善在仅有一个增压装置运行时的压力比，在一空气通道中设置一止回阀(32)。从而可省去一用于独立地使空气路径会聚到一起的模块，从而降低了结构空间需求。

Description

增压空气冷却器
技术领域
本发明涉及一种车用增压空气冷却器以及带有这种增压空气冷却器的车辆。
背景技术
已知的车用增压空气冷却器用于冷却经增压装置——例如压缩机或涡轮增压器——压缩的燃烧用空气，以使其空气密度进一步增大。由此能够为发动机输入较大的空气质量，从而能够喷射较大量的燃料，这增大了发动机功率。
增压空气冷却器通常具有由增压空气穿流过的换热器模块。在该换热器模块的格栅结构上增压空气将其热量传递给环境空气。在多数情况下，也为增压空气冷却器应用液体冷却的换热器模块。
如果使用排气涡轮增压器作为增压装置，则其压缩效率与车辆的相应运行状态密切相关。为改善压缩，所谓的“分级增压系统”的应用日益增多，即增压空气的压缩通过分别根据车辆不同的运行状态被最优化的两个增压装置来进行。这里通常所述增压装置中的一个连续运行，而另一个则仅在确定的运行状态下起动/接通。
如果这种多级增压系统与现有技术已知的增压空气冷却器相结合地应用，则在将增压空气输入增压空气冷却器之前必须首先使两个增压装置的压缩机出口会聚到一起，经压缩的空气从该压缩机出口排出。这不利地导致对结构空间的需求的提高。在这种实施形式中，另外还存在必须为在两个增压装置同时运行时积聚的空气量而对增压空气冷却器的换热器模块的容积进行最优化的问题。但是，这个容积对于单个增压装置的运行却显得过大，这导致功率损失和在车辆发动机的负荷改变时导致性能恶化。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种车用增压空气冷却器，该增压空气冷却器克服了上述分级增压系统中的缺点。本发明的任务特别是提供一种结构特别紧凑的增压空气冷却器。
所述目的通过具有权利要求1的特征的增压空气冷却器来实现。
根据本发明的车用增压空气冷却器包括一空气出口和两个空气入口。根据本发明，每个空气入口配属于一单独的/自己的换热器模块，所述换热器模块分别包括一空气通道。这些空气通道继而又通入增压空气冷却器的气腔中，该气腔与空气出口相连接。亦即两个增压装置的压缩机出口的会聚不从增压空气冷却器分离地进行。而是为每个增压装置配设一个单独的/自己的换热器模块。来自两个增压装置的空气流沿流动方向在换热器模块之后在增压空气冷却器的气腔中发生会聚。从而可省去用于独立地会聚两个增压装置的空气流的结构空间。
在本发明的另一实施形式中，另外还设置有一封闭件，借助该封闭件可封闭一配属于换热器模块的空气通道。对于开头所述的、将根据本发明的增压空气冷却器与两个增压装置——所述两个增压装置中的一个保持持续运行状态而另一个则有时候起动/接通——相结合的应用，增压空气冷却器这样与增压装置相连接，使得仅在有时候运行的增压装置与增压空气冷却器的可封闭的空气通道相连接。
如果仅有一个增压装置正在运行，则可封闭的空气通道被封闭。由此使增压空气冷却器的容积在仅有一个增压装置运行时明显减小。由于增压空气冷却器这样提供的较小的容积，因此能够将通过增压装置进行的压缩的变化有利地、较迅速地传达给车辆发动机。在负荷变化过程中改善了增压系统的响应性能。
另外，通过在仅有一个增压装置运行时换热器模块中的减小的横截面，在增压空气冷却器中得到较高的流速。这改善了换热器效率。同时由此提高了增压空气冷却器中的压力损失，但换热器模块较高的效率补偿了这种提高。
在本发明的另一种实施形式中，所述封闭件通过用进入空气通道中的介质的气体压力进行加载而能够从一封闭位置移动到一打开位置。因此封闭件可自行调节地工作。如果在开头所述的布置中起动/接通第二增压装置，则在起动/接通后在配属于该增压装置的空气通道中作用的气体压力足以使封闭件移动到其打开位置。该封闭件优选布置成使得在第二增压装置被关断时，亦即空气通道中的气体压力再次下降时，该封闭件能够仅在重力的作用下便再次返回其封闭的初始位置。
为了便于封闭件复位到其封闭位置，另外还可设置一复位元件，该复位元件将与封闭件从封闭位置的偏移成比例的复位力施加到所述封闭件上。这例如能通过相应布置的弹性件来实现。
为使这种封闭件能完全发挥上述的有利性能，优选在封闭件上设有一密封元件。因此特别是在仅有一个增压装置运行时避免可能由于封闭件的部分打开而形成的压力损失
在一种优选实施形式中，封闭件设计成止回阀。这是自行调节的封闭件的一种最简单、最结实的实施形式。另外，上述的复位元件在这里可特别简单地实施为布置在止回阀的回转点上的螺旋弹簧。
优选地，封闭件布置在空气通道通入气腔的区域中。从而在第二增压装置被起动/接通时为该第二增压装置提供位于相配设的空气通道中的整个容积，以满足其起动期间的要求。第二增压装置在其被起动/接通时的起动过程不是在喘振界限内，而是在稳定的运行范围中。
附图说明
下面借助附图详细说明本发明及其实施形式，其中唯一的附图示出一根据本发明的增压空气冷却器的示意图。
具体实施方式
整体上以10标记的增压空气冷却器包括两个分隔开的换热器模块12和14。换热器模块12配设有第一空气入口16。在具有分级增压系统的车辆——其中第一增压装置连续运行而第二增压装置仅在需要时被起动/接通——中，连续运行的第一增压装置与换热器模块12的空气入口16相连接。仅在需要时被起动/接通的增压装置的压缩机出口与配设给换热器模块14的第二空气入口18相连接。
在换热器模块12与14之间设置有一分隔壁20，该分隔壁使换热器模块12和14中的空气流相互分隔开。使所述空气流首先在增压空气冷却器10的气腔22中再次会聚到一起然后经空气出口24从增压空气冷却器10流出。增压空气冷却器10的空气出口24与车辆发动机的进气口相连接。在从两个增压装置的压缩机出口流出的压缩空气流已经经过换热器模块12和14之后，所述空气流才会聚到一起。
在换热器模块12和14的内腔26和28中，分别设有一所谓的换热器格栅(
Figure A20091015869100061
)。该格栅包括多个管，该管与波形肋相连接以增大换热器面积，所述管被较冷的环境空气或液态的冷却介质穿流过。穿流过换热器模块12和14的内腔26和28中的格栅的管的介质吸收穿流过所述格栅的增压空气的热并将热排出。
在换热器模块14通入增压空气冷却器10的气腔22的区域30中设有一止回阀32。该止回阀以一铰接部34可摆动地支承在换热器模块14的壁部36上。图中所示的增压空气冷却器10的布置与实际的结构是一致的。在车辆的高度方向上，换热器模块14布置在换热器模块12上方。如果无空气穿流过增压空气冷却器10，则止回阀32仅通过重力保持在其封闭位置，在该封闭位置处止回阀使换热器模块14的内腔28相对于气腔22封闭。如果仅起动第一增压装置，则空气穿流过换热器模块12。这样在增压空气冷却器10中和特别是在气腔22中形成一流动压力，该流动压力将止回阀的下棱边38更加牢固地压紧在分隔壁20的朝向气腔22的端部区域40上。亦即换热器模块14的内腔28在这种运行状态下相对于气腔22密封，因此从第一增压装置被输送经过第一换热器模块12的内腔26的空气不会流入第二换热器模块14的内腔28中。这种流入会使增压压力再次减小，使系统效率降低。为改善这种密封作用，另外还可在止回阀32上设置一环绕的密封元件42。
为进一步优化对止回阀32的支承，可使第二换热器模块14的内腔28中的换热器格栅与该阀的封闭位置在几何形状上相匹配，从而使该止回阀32可通过该格栅进一步地支承。
如果起动/接通仅短时运行的第二增压装置，则在第二换热器模块14的内腔28中可建立反压力。一旦该反压力超过气腔22中形成的压力，则止回阀沿箭头44的方向打开。在该运行状态下，由两个增压装置提供的、经冷却的增压空气经由气腔22和排出口24到达相配设的发动机的进气弯管中。如果对通过第二增压装置进行附加增压的需求结束，则第二换热器模块14的内腔28中的压力再次下降，由第一增压装置在气腔22中产生的压力以及重力使止回阀32沿着与箭头44相反的方向运动，直到该止回阀再次封闭第二换热器模块14的内腔28。为了易于这种自行调节的封闭运动，可在铰接部34——止回阀32以该铰接部34支承在增压空气冷却器10的壁部36上——的范围内设置一螺旋弹簧或其它的这种复位元件。

Claims (8)

1.一种车用增压空气冷却器(10)，包括一空气出口(24)和两个空气入口(16、18)，其中每个空气入口配属于一个换热器模块(12、14)，所述换热器模块分别具有一空气通道(26、28)，其中所述这些空气通道(26、28)通入增压空气冷却器(10)的气腔(22)中，该气腔(22)与空气出口(24)相连接。
2.根据权利要求1所述的增压空气冷却器(10)，其特征在于，设置有一封闭件(32)，借助该封闭件能封闭一换热器模块(14)的空气通道(28)。
3.根据权利要求2所述的增压空气冷却器(10)，其特征在于，所述封闭件(32)通过用进入空气通道(28)中的介质的气体压力进行加载而能够从一封闭位置移动到一打开位置。
4.根据权利要求2或3所述的增压空气冷却器(10)，其特征在于，封闭件(32)配设有一复位元件，该复位元件将一复位力施加到封闭件(32)上，该复位力与封闭件(32)从封闭位置的偏移成比例。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的增压空气冷却器(10)，其特征在于，在封闭件(32)上设置有一密封元件(42)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的增压空气冷却器(10)，其特征在于，封闭件(32)布置在空气通道(28)通入气腔(22)中的区域(30)中。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的增压空气冷却器(10)，其特征在于，封闭件(32)设计成止回阀。
8.具有根据权利要求1至7中任一项所述的增压空气冷却器(10)的车辆。
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