CN106194397A - 水冷式中间冷却器装置 - Google Patents

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Abstract

一种水冷式中间冷却器装置，其可以包括低温散热器，冷却剂在所述低温散热器中流动以冷却供应至发动机的增压空气，其中低温散热器设置有入口、出口、本体部分、第一冷却剂槽和第二冷却剂槽，冷却剂流入所述入口，从所述出口排放冷却剂，所述本体部分由用于冷却剂在其中流动的多个连接管构成，所述第一冷却剂槽构造成将冷却剂分配至所述多个连接管，所述第二冷却剂槽构造成收集冷却剂；以及至少一个控制阀，其设置在所述第一冷却剂槽或所述第二冷却剂槽处以打开或关闭所述第一冷却剂槽或所述第二冷却剂槽的内部，以使冷却剂在所述多个连接管的一部分中流动。

Description

水冷式中间冷却器装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月9日提交的韩国专利申请第10-2014-0175840号的优先权和权益，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及水冷式中间冷却器装置，更具体地，涉及这样一种水冷式中间冷却器装置，其可以将旁路控制阀添加至水冷式中间冷却器装置的低温散热器并改变冷却剂流动路径和/或冷却剂流动路径的数目(如果需要的话)，以能够改变冷却剂流量，由此减小构造成循环冷却剂的电动水泵的功耗，并减少燃料消耗。
背景技术
车辆的发动机功率是基于空气/燃料比来控制的。
存在许多种方法将燃料注入发动机，并存在许多种方法将空气吸入发动机。
用于车辆的发动机首先发展了自然进气式发动机，为了增加发动机功率、改进燃料效率并减少废气排放而发展了改进的发动机，如涡轮增压发动机、涡轮中冷发动机等。
包含在涡轮中冷发动机中的涡轮中间冷却器或中间冷却器是通过冷却在该装置中的压缩高温空气来增加空气密度，以增加供应至发动机气缸的进气量从而增加发动机功率的装置。
设置有中间冷却器的涡轮中冷发动机产生甚至比自然进气式发动机更高的发动机功率，并具有多种优势，例如长的使用寿命，减小震动、噪音并减少废气，并且由于在低速时具有优秀的功率特性而提高燃料效率。
包含中间冷却器且应用至涡轮中冷发动机的中间冷却器装置可以具有与散热器类似的结构。中间冷却器装置分成气冷式中间冷却器装置和水冷式中间冷却器装置。气冷式中间冷却器装置在车辆运行时使用流入车辆的发动机舱的空气来冷却供应至发动机或增压至发动机的空气，而水冷式中间冷却器装置使用冷却剂来冷却供应至发动机或增压至发动机的空气。
气冷式中间冷却器装置具有与水冷式中间冷却器装置类似的结构，但具有较差的冷却效率。
水冷式中间冷却器装置具有这样的结构：其使用于发动机的散热器的冷却剂或者专用散热器的冷却剂进行循环以冷却增压的空气(高温压缩空气)。
相比于气冷式中间冷却器装置的增压空气路线，水冷式中间冷却器装置的增压空气路线可以被缩短，因此其增压空气响应性因增压空气阻力的减小而得以改进。此外，根据水冷式中间冷却器装置，燃料效率和性能可以通过使用具有大热容的冷却剂冷却增压空气而得以改进。
如本领域技术人员所公知的，冷却剂的流动越快，增压空气和冷却剂之间的温差越大，水冷式中间冷却器装置的冷却效率越好。
如图1中所示，水冷式中间冷却器装置的低温散热器可以为U型流动结构，其中冷却剂入口64和冷却剂出口65形成在相同的方向上，使得冷却剂在U型路径中流动。此外，如图2中所示，水冷式中间冷却器装置的低温散热器可以为I型流动结构，其中冷却剂入口64a和冷却剂出口65a形成在相反的方向上，使得冷却剂在I型路径中流动。
参考图1和图2，以图1中的附图标记60和图2中的附图标记60a表示的根据常规技术的水冷式中间冷却器装置的低温散热器设置有冷却剂槽(或高位槽)61和62，其形成在低温散热器的相对的两侧。一个冷却剂槽61通过薄金属连接管63连接至另一冷却剂槽62，散热片形成在薄金属连接管63处。冷却剂槽61和62的入口64和64a以及出口65和65a的每一个连接至用于循环冷却剂的电动水泵(WP)。
如图1或图2中所示，在水冷式中间冷却器装置的低温散热器60或60a中，供应至发动机的增压空气通过图1中向左流和向右流的冷却剂或通过图2中向右流的冷却剂来冷却。
然而，因为根据常规技术的水冷式中间冷却器装置的低温散热器设计并制造成具有固定的最大容量以在甚至是最差的情况下也满足冷却性能，所以由于发动机状态而导致可能流动过多的冷却剂，由此增加了电动水泵的功耗，导致燃料消耗增加。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种水冷式中间冷却器装置，其可以将旁路控制阀添加至水冷式中间冷却器装置的低温散热器并改变冷却剂流动路径和/或在必要时改变冷却剂流动路径的数目以能够改变冷却剂流动量，由此减小构造成循环冷却剂的电动水泵的功耗，并减少燃料消耗。
本发明的示例性实施方案提供一种水冷式中间冷却器装置，其包括：低温散热器，冷却剂在所述低温散热器中流动以冷却供应至发动机的增压空气，其中低温散热器设置有入口、出口、本体部分、第一冷却剂槽和第二冷却剂槽，冷却剂流入所述入口，从所述出口排放冷却剂，所述本体部分由用于冷却剂在其中流动的多个连接管构成，所述第一冷却剂槽构造成将冷却剂分配至所述多个连接管，所述第二冷却剂槽构造成收集冷却剂；以及一个或多个控制阀，其构造成设置在所述第一冷却剂槽或所述第二冷却剂槽处以打开或关闭所述第一冷却剂槽或所述第二冷却剂槽的内部，以使冷却剂在所述多个连接管的一部分中流动。
当所述低温散热器由U型流动结构构成且所述控制阀设置在没有设置入口的所述第二冷却剂槽处时，可以在设置了入口的第一冷却剂槽中形成隔断壁。
当低温散热器由U型流动结构构成且第二冷却剂槽的内部被控制阀关闭时，第一旁路出口可以邻近地形成在控制阀处以使得冷却剂流向出口。
连接至所述第一旁路出口的第一旁路入口可以形成在所述第一冷却剂槽的出口处。
当低温散热器由I型流动结构构成时，所述第一冷却剂槽和所述第二冷却剂槽的每一个可以设置有控制阀。
当低温散热器由I型流动结构构成且所述第一冷却剂槽和所述第二冷却剂槽的内部被所述控制阀关闭时，第二旁路出口可以邻近地形成在设置在所述第二冷却剂槽处的所述控制阀处，其中所述出口设置在所述第二冷却剂槽处，所述第二旁路出口构造成使得冷却剂流向所述第二冷却剂槽的出口。
第二旁路入口可以形成在所述第二冷却剂槽的出口处以连接至所述第二旁路出口。
如上所述，根据本发明的实施方案可以提供一种水冷式中间冷却器装置，以将旁路控制阀添加至水冷式中间冷却器装置的低温散热器并改变冷却剂流动路径和/或在必要时改变冷却剂流动路径的数目以能够改变冷却剂流动量，由此减小构造成循环冷却剂的电动水泵的功耗，并减少燃料消耗。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。
附图说明
图1为显示典型的U型流动结构的水冷式中间冷却器装置的示意图。
图2为显示典型的I型流动结构的水冷式中间冷却器装置的示意图。
图3为根据本发明的示例性实施方案的水冷式中间冷却器装置的示意图，其中ACT表示控制阀。
图4和图5为用于解释根据本发明的各个示例性实施方案的水冷式中间冷却器装置的操作的示意图，其中ACT表示控制阀。
图6和图7为用于解释根据本发明的各个示例性实施方案的水冷式中间冷却器装置的操作的示意图，其中ACT表示控制阀。
应了解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。
在这些图形中，附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本发明的同样的或等同的部件。
具体实施方式
现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案结合加以描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
下文将参考所附附图对本发明进行更为全面的描述，在这些附图中显示了本发明的示例性实施方案。本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。
此外，在说明书中，除了明确地说明意思相反，否则词语“包括”以及诸如“包括”的第三人称形式或者“包括”的现在分词形式将被理解为意指包括声明的元件，但不排除任何其他的元件。
在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
图3为根据本发明的示例性实施方案的水冷式中间冷却器装置的示意图，图4和图5为用于解释根据本发明的第一示例性实施方案的水冷式中间冷却器装置的操作的示意图，图6和图7为用于解释根据本发明的第二示例性实施方案的水冷式中间冷却器装置的操作的示意图。
参考图3至图7，根据本发明的示例性实施方案的水冷式中间冷却器装置包括：低温散热器100，冷却剂在低温散热器100中流动以冷却供应至发动机的增压空气，其中低温散热器100设置有入口164(164a)，冷却剂流入入口164(164a)；出口165(165a)，冷却剂从出口165(165a)排放；本体部分160，由用于冷却剂在其中流动的多个连接管163构成；第一冷却剂槽161，构造成将冷却剂分配至所述多个连接管163；第二冷却剂槽162，构造成收集冷却剂；以及一个或多个控制阀210(210a和210b)，构造成设置在所述第一冷却剂槽161或所述第二冷却剂槽162处以打开或关闭所述第一冷却剂槽161或所述第二冷却剂槽162的内部，以使冷却剂在多个连接管163的一部分中流动。
入口164和出口165与U型流动结构的水冷式中间冷却器装置相关联，而入口164a和出口165b与I型流动结构的水冷式中间冷却器装置相关联。如图1或图2中所示，入口164或164a可以对应于设置在常规低温散热器中的入口。
控制阀210(210a和210b)可以是能够打开或关闭冷却剂槽161和162的那些控制阀，其可以对应于众所周知的控制阀，如本领域技术人员所熟知的。
控制阀210(210a和210b)可以通过控制器200来控制，冷却剂槽161和162的内部可以依据控制阀210(210a和210b)的操作而通过开/合板212(212a和212b)来打开或关闭。
控制器200可以包括在控制发动机(未示出)的发动机电子控制单元(ECU)中，或可以包括在控制水冷式中间冷却器装置的控制器中。
如图4和5中所示，当低温散热器100以U型流动结构形成时，控制阀210设置在没有设置入口164的第二冷却剂槽162中，而隔断壁166形成在设置有入口164的第一冷却剂槽161中。
隔断壁166可以对应于形成在冷却剂槽处的隔断壁，所述冷却剂槽设置在常规低温散热器中。隔断壁166可以定位为与控制阀210的开/合板212一样高。
如图5中所示，当低温散热器100由U型流动结构构成，其中第二冷却剂槽162的内部通过控制阀210的开/合板212关闭时，第一旁路出口167可以邻近地形成在控制阀210处，以使得冷却剂流进第一冷却剂槽161的出口165。第一旁路出口167可以形成在控制阀210的上部。
连接至第一旁路出口167的第一旁路入口169可以形成在所述第一冷却剂槽的出口165处。如本领域技术人员所公知的，第一旁路出口167和第一旁路入口169可以通过连接构件(如软管)而相互连接。
同时，当低温散热器100由I型流动结构构成时，第一冷却剂槽161和第二冷却剂槽162的每一个可以设置有控制阀210a和210b。
控制阀210a和210b可以是如图4和图5中所示的那些控制阀。附图标记212a和212b分别指示用于打开或关闭冷却剂槽161和162的控制阀210a和210b的开/合板。
当低温散热器100由I型流动结构构成且第一冷却剂槽161和第二冷却剂槽162的内部通过控制阀210a和210b的开/合板212a和212b关闭时，第二旁路出口167a可以邻近地形成在控制阀210b处，控制阀210b设置在第二冷却剂槽162处，其中出口165a设置在第二冷却剂槽162处，而第二旁路出口167a构造成使得冷却剂流进第二冷却剂槽162的出口165a。第二旁路出口167a可以形成在控制阀210b的上部。
连接至第二旁路出口167a的第二旁路入口169a可以形成在第二冷却剂槽162的出口165a处。如本领域技术人员所公知的，第一旁路出口167和第一旁路入口169可以通过连接构件(如软管)而相互连接。
在下文中，将参考所附附图详细地描述根据本发明的示例性实施方案的水冷式中间冷却器装置。
参考图4，当需要通过全部连接管163冷却供应至发动机的增压空气时，控制器200操作控制阀210以打开开/合板212。
当打开控制阀210的开/合板212时，因为低温散热器100处于图1中所示的相同的状态，并以图1中相同的方式操作，所以将省略其描述。
参考图5，当使用一部分的连接管163可以完全冷却供应至发动机的增压空气时，控制器200控制或操作控制阀210，使得开/合板212可以关闭冷却剂槽162的内部。为此目的，隔断壁166可以设置为与控制阀210的开/合板212一样高。
如图5中所示，当控制阀210的开/合板212关闭冷却剂槽162的内部时，冷却剂仅在位于控制阀210的上部的连接管163中流动。换言之，冷却剂像其在低温散热器的I型流动结构中流动一样地流动，因此流动的冷却剂的量变小并且流动阻力也变低，由此电动水泵(WP)的功耗和燃料效率减低。
从第一旁路出口167排放的冷却剂通过连接构件(如软管)流入第一旁路入口169，随后从出口165排放。
参考图6，当需要通过全部连接管163冷却供应至发动机的增压空气时，控制器200控制或操作控制阀210a和210b以打开开/合板212a和212b。
当打开控制阀210的开/合板212a和212b时，因为低温散热器100处于与图2中所示的相同的状态，并以图2中相同的方式操作，所以将省略其描述。
参考图7，当使用一部分的连接管163可以完全冷却供应至发动机的增压空气时，控制器200控制或操作控制阀210a和210b，使得开/合板212a和212b可以关闭冷却剂槽162的内部。为此目的，控制阀210a和210b位于相同高度。
如图7中所示，当控制阀210的开/合板212关闭冷却剂槽161和162各自的内部时，因为冷却剂仅在位于控制阀210a和210b的上部的连接管163中流动，流动的冷却剂的量变小，由此电动水泵(WP)的功耗和燃料消耗减小。
从第二旁路出口167a排放的冷却剂通过连接构件(如软管)流入第二旁路入口169a，随后从出口165a排放。
因此，根据本发明的示例性实施方案，可以将旁路控制阀添加至水冷式中间冷却器装置的低温散热器，并改变冷却剂流动路径和/或在必要时改变冷却剂流动路径的数目以能够改变冷却剂流动量，由此减小构造成循环冷却剂的电动水泵的功耗，并减少燃料消耗。
为了便于解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导及其各种改变和变体，很多修改和变化都是可能的。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (7)

1.一种水冷式中间冷却器装置，其包括：
低温散热器，冷却剂在所述低温散热器中流动以冷却供应至发动机的增压空气，其中低温散热器设置有入口、出口、本体部分、第一冷却剂槽和第二冷却剂槽，冷却剂流入所述入口，从所述出口排放冷却剂，所述本体部分由用于冷却剂在其中流动的多个连接管构成，所述第一冷却剂槽构造成将冷却剂分配至所述多个连接管，所述第二冷却剂槽构造成收集冷却剂；以及
至少一个控制阀，其设置在所述第一冷却剂槽或所述第二冷却剂槽处以打开或关闭所述第一冷却剂槽或所述第二冷却剂槽的内部，以使冷却剂在所述多个连接管的一部分中流动。
2.根据权利要求1所述的水冷式中间冷却器装置，其中
当所述低温散热器由U型流动结构构成且所述至少一个控制阀设置在没有设置入口的所述第二冷却剂槽处时，在设置了入口的第一冷却剂槽中形成隔断壁。
3.根据权利要求2所述的水冷式中间冷却器装置，其中
当低温散热器由U型流动结构构成且所述第二冷却剂槽的内部被所述至少一个控制阀关闭时，第一旁路出口邻近地形成在所述至少一个控制阀处以使得冷却剂流向出口。
4.根据权利要求3所述的水冷式中间冷却器装置，其中
第一旁路入口形成在所述第一冷却剂槽的出口处以连接至所述第一旁路出口。
5.根据权利要求1所述的水冷式中间冷却器装置，其中
当低温散热器由I型流动结构构成时，所述第一冷却剂槽和所述第二冷却剂槽的每一个设置有至少一个控制阀。
6.根据权利要求5所述的水冷式中间冷却器装置，其中
当低温散热器由I型流动结构构成且所述第一冷却剂槽和所述第二冷却剂槽的内部被所述至少一个控制阀关闭时，第二旁路出口邻近地形成在设置在所述第二冷却剂槽处的所述至少一个控制阀处，其中所述出口设置在所述第二冷却剂槽处，所述第二旁路出口构造成使得冷却剂流向所述第二冷却剂槽的出口。
7.根据权利要求6所述的水冷式中间冷却器装置，其中
第二旁路入口形成在所述第二冷却剂槽的出口处以连接至所述第二旁路出口。
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