CN106246334A - 增压空气冷却器和方法 - Google Patents

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Abstract

一种冷却增压空气流的方法，其包括按先后顺序引导增压空气流通过增压空气冷却器的第一和第二级。液体冷却剂流被接收，并且被分成第一部分和第二部分。通过将热量排弃到制冷剂来降低第一部分的温度。第二部分被引导通过增压空气冷却器的第一级，以便降低增压空气的温度，并且在已经将热量排弃到制冷剂之后第一部分被引导通过增压空气冷却器的第二级，以便进一步降低增压空气的温度。

Description

增压空气冷却器和方法
技术领域
本发明涉及冷却系统和方法，尤其涉及增压空气冷却器和方法。
背景技术
增压空气冷却器与涡轮增压内燃引擎系统联合使用。在这类系统中，来自燃烧废气的剩余能量通过废气膨胀涡轮被重新捕获，并且被重新捕获的能量被用来压缩或“提升”被供应到引擎的进入空气(称为“增压空气”)的压强。这提高了引擎的操作压强，由此增加了热效率并且提供了更大的燃料经济性。
使用排出气体对增压空气进行压缩通常会导致空气温度显著增加。至少出于两个原因，这样的温度增加是不希望的。第一，空气的密度与它的温度逆相关，因此当空气温度升高时每个燃烧循环中进入燃烧汽缸的空气团的量会更少，导致引擎输出减小。第二，随着燃烧温度上升，不希望的和/或有害的排放物(例如，氮氧化物)的产量增加。内燃引擎(即，内燃机)排放水平被严格规范，通常使得有必要将进入燃烧室的空气的温度控制为相对接近环境空气温度的温度。因此，对于涡轮增压引擎来说，使用增压空气冷却器来冷却增压空气已经变得平常。
通常使用直接环境空气对增压空气换热器，或间接液体冷却增压空气换热器来完成增压空气的冷却。一般情况下，尤其是当燃烧引擎与车辆相关联时，生成的任何废热必须最终排弃到环境空气。在由环境空气直接冷却的增压空气冷却器中，增压空气更容易冷却至低温度(即，近似环境空气温度的温度)。然而，将这类增压空气冷却器封装到紧凑系统中会引发挑战，因为为了避免不希望的压强损失引导增压空气所必需的流动导管通常是大的，并且直接冷却增压空气冷却器必需定位成能够引导环境冷却空气流通过它。
为此，在一些紧凑型系统中，通过将热量排弃到液体冷却剂回路来对增压空气进行冷却已经变得平常。这类冷却系统可以被称为间接增压空气冷却，因为热量必须首先传递到液体冷却回路，然后从液体冷却回路传递到环境空气。采用这类安排可以提供某些优点。通常液体冷却剂是可行的，因为燃烧引擎本身通常是液体冷却的。而且，液体管线比增压空气管线紧凑得多，并且容易引导，并且增压空气冷却器的位置灵活得多。在一些情况下，液体冷却增压空气冷却器能够放置在引擎的进气歧管处或附近，相比于直接空气冷却系统极大地简化了增压空气的引导。
然而，使用这类间接系统要求两次传递热量(首先从增压空气到液体冷却剂，然后从液体冷却剂到环境空气)，这使得在燃烧汽缸的进口处实现需要的低的增压空气温度更加困难。
发明内容
根据本发明的实施例，冷却增压空气流的方法包括按先后顺序将增压空气流引导通过增压空气冷却器的第一和第二级。液体冷却剂流被接收，并且被分成第一部分和第二部分。通过将热量排弃到制冷剂来降低第一部分的温度。将第二部分引导通道增压空气冷却器的第一级以便降低增压空气的温度，并且在已经将热量排弃到制冷剂之后将第一部分引导通过增压空气冷却器的第二级，以便进一步降低增压空气的温度。
根据本发明的另一实施例，增压空气冷却器包括第一换热段、第二换热段和第三换热段。在第一换热段中，热量从第一液体冷却剂流传递到制冷剂以便将第一液体冷却剂流从第一温度冷却到第二温度。在第二换热段中，热量从增压空气流传递到第二液体冷却剂流，以便将增压空气流从第三温度冷却到第四温度。在第三换热段中，热量从增压空气流传递到第一液体冷却剂流，以便将增压空气流从第四温度冷却至第五温度，第五温度小于第一温度。
根据本发明的又一实施例，增压空气冷却器包括板的第一堆叠、板的第二堆叠和布置在板的第一堆叠和板的第二堆叠之间的安装板，板的第一堆叠中的板相结合以限定液体冷却剂通道和制冷剂通道的交替层，板的第二堆叠中的板相结合以限定液体冷却剂通道和空气流动通道的交替层。第一冷却剂进口歧管延伸通过板的第一堆叠并且流体耦接至第一堆叠的液体冷却剂通道的进口端部，并且第一冷却剂出口歧管延伸通过板的第一堆叠并且流体耦接至第一堆叠的液体冷却剂通道的出口端部。第二冷却剂进口歧管延伸通过板的第二堆叠并且流体耦接至第二堆叠的液体冷却剂通道的第一子集的进口端部。孔隙延伸通过安装板，并且提供第一冷却剂出口歧管和第二冷却剂出口歧管之间的流体连通流路。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的增压空气冷却器的立体图；
图2是图1的增压空气冷却器的部分分解的立体图；
图3是图1的增压空气冷却器的部分的部分分解的立体图；
图4是图1的增压空气冷却器的另一部分的部分分解的立体图；
图5是图1的增压空气冷却器的又一部分的部分分解的立体图；
图6是具体表达本发明的、内燃引擎系统内的增压空气冷却器的原理图；
图7是根据本发明的另一实施例的增压空气冷却器的立体图；
图8是图7的增压空气冷却器的部分分解的立体图；
图9是根据本发明的又一实施例的增压空气冷却器的图解视图。
具体实施方式
在详细讲解本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明的应用并不限于下面的描述中所阐述的或所附附图中示出的结构细节和部件安排。本发明能够涵盖其它实施例并且能够用多种方式实践或实现。还应理解的是，文中使用的措词和术语是出于描述目的而不应该视为限制。文中使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变体意在囊括此后列出的条目及其等同物以及另外的条目。除非另有指定或限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联结”及其变体是广义使用的并且囊括直接和间接安装、连接、支撑和联结。此外，“连接”和“联结”不限于物理或机械连接或联结。
图1-2中描绘的增压空气冷却器1是本发明的一个示例性的实施例。增压空气冷却器1能够用在内燃引擎系统(例如，可在例如车辆或驻车发电系统中使用的)中，以在压缩燃烧空气流51被接收到引擎的燃烧室之前减小这类空气的气流的温度。这类压缩燃烧空气51通常被称为“增压空气”，并且能够通过涡轮增压机、超级增压机或被配置成压缩用于传送到引擎的环境空气的任何其它装置被供应到增压空气冷却器1。
为了实现压缩燃烧空气51的上述冷却，液体冷却剂流53被接收到增压空气冷却器1的冷却剂进口接口5中，并且被放置成与行进通过冷却器1的压缩空气51有换热关系。可以从用来冷却燃烧引擎和引擎内的其它产生热量的部件的引擎冷却剂封闭回路接收液体冷却剂53。在热量已经从压缩空气51传递到冷却剂之后，冷却剂作为液体冷却剂流56通过冷却剂出口接口6从增压空气冷却器1移除。
在增压空气冷却器1尤其适合的典型引擎系统类型中，由于热量必然从液体冷却剂的封闭回路本身排弃(通常排弃到环境空气)的事实，因此进入增压空气冷却器1的液体冷却剂流53的温度常常被限制为特定最小值。在很多情况下，被供应到引擎的压缩空气的理想温度低于那个最小温度，从而导致不希望的结果，例如生成的污染物增加和/或引擎效率降低。
为了解决这个缺点，增压空气冷却器1配备有由板堆叠2限定的换热段，液体冷却剂流53的部分被引导通过该换热段。至少部分处于蒸汽状态的制冷剂流52，以低于正被接收到增压空气冷却器1中的冷却剂53的温度被接收到这个第一堆叠2。通过将热量传递到穿过所述换热段的制冷剂流52，液体冷却剂流53穿过堆叠2的部分被冷却。在一些特别优选的实施例中，被接收到增压空气冷却器1中的制冷剂流52的温度小于系统的环境温度，由此使得液体冷却剂流53的那部分能够冷却至比通过将热量排弃到环境空气可能得到的温度的更低的温度。热能传递到制冷剂流引起制冷剂52蒸发，并且制冷剂52作为稍微过热的蒸汽流，或作为两相制冷剂流(蒸汽量比它被接收到增压空气冷却器1中时更高)途经制冷剂出口接口9从增压空气冷却器1移除。
增压空气冷却器1还包括由板的第二堆叠3限定的液体冷却剂对空气换热段。冷却剂流53被引导通过第一堆叠2的部分和冷却剂流53的剩余部分这两者都被导引通过第二堆叠3，以便对压缩增压空气51进行冷却，如同将具体参照图3更详细描述的。
在图1和2的示例性的实施例中，堆叠2和3位于安装板4的相对侧上。安装板4包括第一安装表面37和第二相对安装表面38，堆叠2附接至第一安装表面37，堆叠3附接至第二相对安装表面38。安装板4的占用面积延伸超过堆叠3的外边缘，并且系列的安装孔42沿着安装板4的边缘布置。这允许堆叠3被接纳在压缩增压空气流51可被引导通过其的壳体(未示出)中，其中安装板4作为密封该壳体的盖板。安装孔42的位置可以被布置成与这类壳体中的相对应安装孔的位置重合，从而机械紧固件能够被用来将安装板4固定到壳体，以便产生气密地密封。壳体可以是用于增压空气冷却器1的独立的壳体，或可以是引擎的进气岐管的一部分。
为了最佳的说明某些方面，图3中示出了处于部分分解状态的增压空气冷却器1的堆叠3。堆叠3被构建成板对10的堆叠，每个板对包括大体上镜像的板10A、10B，板10A、10B一起限定板对内的冷却剂流动路径46、47。波纹空气翅片20在板对10之间交错并且结合至板对10。需注意的是，虽然仅在每个翅片20的每个端部处示出了波纹空气翅片的少数盘回，但是盘回旨在延续跨过空气翅片20的整个宽度以便提供通过增压空气冷却器1的空气流动渠道，以及用于从空气传递热量的延伸的表面面积。空气翅片20可选地配备有散热孔、突出部、狭缝或其它湍流特征，以便提高从空气流51的对流热传递速率。
板10A、10B和空气翅片22优选地由可钎焊金属(例如，铝)构建。这允许采用钎焊操作可靠地联结堆叠部件，由此既确保液体冷却剂和空气的无泄漏分离又提供低热阻，以促进流体之间的有效换热。
板对10限定两个分离的换热段11和12，以将热量从压缩空气51传递到液体冷却剂。段11和12被布置成引导压缩空气51顺序地通过它们，其中段11相对于增压空气51流布置在段12的上游。段11提供在冷却剂进口岐管33和冷却剂出口岐管34之间延伸的冷却剂流动路径46。相似地，段12提供在冷却剂进口岐管35和冷却剂出口岐管36之间延伸的冷却剂流动路径47。在示例性的实施例中，冷却剂流动路径46和47均包括在空气流51的横向方向上延伸的两个连续的通路，通路布置成使得第一冷却剂通路相对于空气流在第二冷却剂通路的下游(换句话说，冷却剂和空气之间布置成逆向交错流动)。在其它实施例中，流动路径的其中之一可以或者二者均可以具有更多或更少的通路，和/或可以具有布置成使得后期通路处于前期通路下游的通路。
岐管33、34、35、36由每个板10A、10B中的孔18限定，孔18的穹状边缘19从每个板对10的内部延伸出。穹状边缘19的高度大约为空气翅片20的高度的一半，从而相邻板对10的穹状边缘19彼此邻接以便流体密封岐管。细长的肋板17朝向板对10的内部形成于板10A和10B中，以便限定在每个板对10内连续的通路。还设置有凹部16，凹部16用来使冷却剂流湍动以提高热传递，并提供对板对10的结构支撑。顶板13布置在板堆叠的一个端部处，并且结合到安装板4的安装表面38。底板14布置在板堆叠的相对端部处，并且覆盖岐管33、34、35、36。底板14可以配备有垂直定向的凸缘15，以帮助将段3装配到壳体中。
为了最佳地说明某些方面，图4中示出了处于部分分解状态的增压空气冷却器1的制冷剂对液体冷却剂堆叠2。增压空气冷却器1的这个部分被构建为嵌套在一起以形成板堆叠2的板21的堆叠。由于沿着每个板21的边缘延伸的有角度的边缘凸缘22，发生嵌套行为，从而当堆叠装配好时相邻板21的凸缘22相互重叠并且邻接。与板堆叠3一样，板21优选地由可钎焊的金属(例如铝)构建，从而使得装配的堆叠2能够被钎焊以形成嵌套的板21之间的无泄漏的结合处。
单个板设计可以被用来为通过堆叠2的液体冷却剂和制冷剂这两者提供流动路径，如同图4的实施例中示出的。用于制冷剂的流动路径48和用于液体冷却剂的流动路径45设置在堆叠2的交替层上。制冷剂进口岐管29和制冷剂出口岐管30这两者都设置在堆叠2的一个端部处，其位置分别与制冷剂进口接口8和制冷剂出口接口9相对应。制冷剂接口8和9均从设置在堆叠2的顶部的制冷剂配件7延伸，这类制冷剂配件7优选地为有助于将增压空气冷却器1集成到标准制冷剂系统的标准类型。制冷剂流动路径48包括在每个制冷剂层上以U型形状延伸的两个连续的通路。类似地，液体冷却剂进口岐管31和液体冷却剂出口岐管32设置在堆叠2的相对端部处。冷却剂进口岐管31的位置与冷却剂进口接口5的位置相对应，从而使得通过冷却剂进口接口5接收到增压空气冷却器1中的至少一些冷却剂能够被引导到冷却剂流动路径45。冷却剂流动路径45还包括在每个冷却剂层上以U型形状延伸的两个连续通路。
当单独的板21被装配到堆叠2中时，有角度的边缘凸缘22接合使得板21的大体上平坦并且平整的中央表面74被间隔开以限定流动路径45、48。凹部23可以设置在表面74上面以跨接产生的间隙以便提供结构支撑和流动湍动。替代地，可以在空间内设置单独的湍流薄板。相似地，设置有中心肋板24以便限定U形流动路径并且防止冷却剂从进口岐管31直接传递到出口岐管32，或制冷剂从进口岐管29直接传递到出口岐管30。
岐管29、30、31、32均由设置在每个板21的角处的孔25限定。每个孔25由浮凸的边缘凸缘26界定，边缘凸缘26具有大约等于相邻板21之间的空间的一半的高度。在每个板21的端部处包围孔25的两个边缘凸缘26从表面74在一个方向上延伸，同时另外两个边缘凸缘从表面74在相反方向上延伸。堆叠2中的板21中的交替的板旋转180度以使板21的两个向上延伸的边缘凸缘26能够接合第一相邻板21的面向下的边缘凸缘26，并且板21的两个向下延伸的边缘凸缘26能够接合第二相邻板21的两个向上延伸边缘凸缘26。每个中央肋板24从表面74在与包围那些被肋板24分离的孔25的边缘凸缘26相反的方向上延伸，从而在每个岐管29、30、31、32内限定孔隙75以允许流体穿进和穿出流动通道45、48。
尽管使用同一块板21可以提供经济效益，但是应该理解的是在一些替代实施例中，可以以交替的方式装配两个不同板的设计以形成板堆叠2。另外，替代的板堆叠设计，例如紧箝板设计，可以用来代替示例性的实施例中示出的嵌套板设计。
顶板27覆盖在板堆叠2的一端部，顶板27由比板21更厚的材料构建，以便更好地承受制冷剂施加到它上的压力。制冷剂配件7附接至顶板27，液体冷却剂进口接口5同样附接至顶板27。底板28在相对端部覆盖板堆叠2，并且相似地由更厚的材料构建。底板28可被用来封闭制冷剂歧管29和30，并且提供将板堆叠2结合至安装板4的安装表面37的接合处。
如图5的分解视图中示出的安装板4可以由数个板部件构建。对于示例性的实施例，具体地采用三个平整的板4A、4B和4C，并且板4A、4B和4C叠砌到一起以形成安装板4。这种结构允许使用容易由片状材料形成的平整部件。应该理解的是，尽管可以使用更多或更少的板部件，但是在一些实施例中，安装板4可以形成为单个部件。
孔隙39从安装表面37到安装表面38延伸通过安装板4的整个厚度。孔隙39在安装表面37处的尺寸和位置与板堆叠2的冷却剂进口歧管31相对应。歧管31延伸通过板堆叠2的底板28，从而使得液体冷却剂被供应到冷却剂进口歧管31的部分可以被引导到孔隙39中，而不沿着堆叠2的冷却剂流动路径45前行。孔隙39在安装表面38处的尺寸和位置与板堆叠3的冷却剂进口歧管33相对应，从而使得从板堆叠2的冷却剂进口歧管31引导到孔隙39中的冷却剂能够被接收到歧管33中。
从图5容易明白，安装板4的多片式设计允许孔隙39沿着非直线路径延伸通过安装板4。这使得孔隙39在安装表面38处的位置和/或尺寸能够与在安装表面37处的位置和/或尺寸不同，并且因此允许堆叠2和3的设计更加灵活。
相似地，孔隙40从安装表面37到安装表面38延伸通过板4。孔隙40在安装表面37处的尺寸和位置与板堆叠2的冷却剂出口歧管32相对应，并且孔隙40在安装表面38处的尺寸和位置与板堆叠3的冷却剂进口歧管35相对应。歧管32也延伸通过板堆叠2的底板28，从而使得已经沿着板堆叠2的流动路径45前行的液体冷却剂从冷却剂出口歧管32途经孔隙40被引导到冷却剂进口歧管35。再次，安装板4的多片式设计使得孔隙40在安装表面38处的位置和/或尺寸与在安装表面37处的位置和/或尺寸不同。
板部件4A还具有两个额外的孔隙73，孔隙73不完全延伸通过安装板4。孔隙73与板堆叠3的冷却剂出口歧管34和36对齐，从而使得在液体冷却剂已经穿过板对10之后能够通过孔隙73接收液体冷却剂。来自那些歧管的液体冷却剂在安装板4的内部通道41中重新组合，并且冷却剂出口接口6与通道41流体连通，从而使得组合的冷却剂能够通过该接口6从增压空气冷却器1移除。
在增压空气冷却器1的替代的实施例中，仅设置了与冷却剂出口歧管34对齐的单个孔隙73。连通流路在板堆叠3内设置在冷却剂出口岐管36和冷却剂进口歧管33之间，从而已经穿过换热段12的冷却剂随后被接收到冷却剂进口歧管33中，其中它与通过孔隙39接收的冷却剂重新组合并且穿过换热器段11。
安装板4的多个部件可以由可钎焊金属(例如铝)构建，从而所述多个部件可以通过钎焊操作的方式结合以形成安装板4。在一些非常优选的实施例中，堆叠2、堆叠3和安装板4的部件全都由相似的或兼容的可钎焊材料形成，并且能够在单个钎焊操作中钎焊到一起以形成增压空气冷却器1。
现将参照图8详细地描述根据本发明的实施例的对增压空气流进行冷却的方法。增压空气冷却系统50包括第一换热段11和第二换热段12，增压空气流51顺序地穿过第一换热段11和第二换热段12。从空气压缩装置64(例如涡轮增压机或超级增压机)接收增压空气流51。在已经在换热段11和12中冷却后，增压空气51被传送到燃烧汽缸65。换热段11和12被设置成空气对冷却剂换热器3。
从冷却剂泵59接收液体冷却剂流53，并且液体冷却剂流53被分成第一部分54和第二部分55。第一部分54沿着流动路径45被引导通过液体对制冷剂换热器2，并且通过将热量排弃到沿着流动路径48引导通过换热器2的制冷剂流降低第一部分54的温度。
液体冷却剂流的第二部分55沿着流动路径46被引导通过换热段11，并且从增压空气流51接收热量。已经通过在换热器2中将热量传递到制冷剂而被冷却的液体冷却剂流的第一部分54沿着流动路径47被引导通过换热段12，并且从已经穿过换热器段11并且已经通过将热量传递到液体冷却剂的第二部分55而被冷却的增压空气流51接收热量。液体冷却剂流的第一部分54和液体冷却剂流的第二部分55重新组合以形成组合的冷却剂流56。
尽管在系统50中使用的冷却剂流53可以是专用的冷却剂回路，但是更优选地，它是用于与增压空气冷却系统50相关联的整个引擎冷却系统的冷却剂回路的一部分。冷却剂流56从换热器3被接收并且与来自引擎冷却系统63的额外的冷却剂57结合，引擎冷却系统63在使冷却剂流循环的冷却剂泵59的吸引侧。接收到换热段3和引擎冷却系统63中的冷却剂中的热量在散热器60排弃到环境。恒温器62布置在散热器60的下游，并且能够通过使冷却剂的部分通过旁路61绕过散热器60周围来调节冷却剂流的温度。这类温度调节能够用来确保冷却剂以适宜的温度传送到引擎冷却系统63。冷却剂流的部分58被引导到引擎冷却剂系统63，而冷却剂流的剩余部分53返回到增压空气冷却系统50。
在一些实施例中，流53可以是在低温散热器中将额外的热量排弃到环境空气的低温冷却剂回路的部分。即使在这类情况下，冷却剂53的温度不低于环境温度。
沿着制冷剂流动路径48穿过换热器2的制冷剂优选地以过热蒸汽状态离开换热器2。随后制冷剂与从制冷剂系统的额外部分66接收的额外的汽相制冷剂71组合。制冷剂系统的额外部分66可以是例如用于乘客舒适冷却的仪表板下方的空调系统。组合的蒸汽制冷剂流被接收到制冷剂压缩机67中，其中制冷剂流被压缩至高压蒸汽状态。然后，高压蒸汽在冷凝器68中被冷却并且冷凝至高压液体状态。在一些实施例中，冷凝器68是空气冷却式冷凝器，而在其它实施例中，冷凝器68是引擎冷却系统63的部分并且通过将热量传递到液体冷却剂58来冷却和冷凝制冷剂。
被冷却和冷凝的液体制冷剂的部分72返回到制冷剂系统的部分66，而剩余部分52被引导回到增压空气冷却系统50。制冷剂流52在膨胀阀69中膨胀至低压两相流，并且以该状态被传送到换热器2。可选地将截止阀70布置在膨胀阀69的上游或下游。
制冷剂流52在膨胀阀69中的膨胀使得制冷剂的温度显著降低，并且使得在制冷剂52以显著低于环境温度的温度沿着流动路径48前行时蒸发是非常可行的。因此，液体冷却剂流的部分54能够被制冷剂冷却至低于环境的温度，并且随后将增压空气51冷却至低于用传统液体冷却剂回路或通过被环境温度直接冷却实现的温度更低的温度。在所描述的系统50中，增压空气能够以升高的第一温度从空气压缩装置接收到换热段11中，并且即使被增压空气冷却系统50接收的液体冷却剂流53的温度在第一温度和第二温度之间，增压空气也能够以大大降低的第二温度被传送到燃烧汽缸65。
可选的截止阀70可以被用来防止制冷剂流在某些操作条件下通过制冷剂流动路径48。作为示例，在某些操作条件中，环境空气温度可以足够低以使得压缩增压空气51被温度与它进入增压空气冷却系统50的温度相同的液体冷却剂适当地冷却。在这类操作条件下，通过使用制冷剂来进一步冷却液体冷却剂的益处很小或没有益处。实际上，这类额外的冷却会有害于引擎系统的操作效率，因为置于制冷剂压缩机67上的负载将不必要地增加。通过关闭阀70，离开冷凝器68的任何制冷剂将被引导向制冷剂系统的剩余部分66。然而，液体冷却剂流的第一部分54将仍然可用来冷却换热段12中的增压空气，因为它将在温度不会产生任何增加或减小的情况下简单地穿过换热器2。
图7-8中示出了根据本发明的增压空气冷却器的替代实施例101。这个实施例中示出的很多特征实际上与早前描述的实施例的那些特征相似，并且将不再描述。
再次，增压空气冷却器101包括体现为堆叠板102的液体冷却剂对制冷剂换热段和体现为板堆叠103的液体冷却剂对增压空气换热段。堆叠102和堆叠103被结合到安装板104的相对侧。安装板104再次构建成多片式板，但是在这个实例中被构建成两个零件104A和104B。零件104B配备有代替堆叠102的底板的安装表面143，具有在周围凸起的凸缘部分144以提供堆叠102的希望的结构支撑。
堆叠103的冷却剂流动通道146和147与在之前关于堆叠3的实施例中描述的流动通道46和47相似，除了通道146和147均囊括奇数个(特别地，三个)通过堆叠103的流动通路之外。因此，冷却剂出口歧管134和136位于堆叠103的与冷却剂进口歧管133和135相对的端部处。进口歧管133与冷却剂出口接口105流体连通，从而与之前描述的实施例相似，通过冷却剂进口接口105接收到增压空气冷却器101的液体冷却剂的部分能够被接收到进口歧管133中，而不需穿过冷却剂对制冷剂段102。液体冷却剂的剩余部分穿过段102并且被其中的制冷剂冷却，并且随后通过进口歧管135被传送到冷却剂对增压空气换热段103。孔隙139和140延伸通过安装板104以使得液体冷却剂能够在堆叠102和堆叠103之间进行导引。
由于冷却剂出口岐管134和136布置在堆叠103的与进口岐管133和135相对的端部处，因此冷却剂出口接口106相似地位于与冷却剂进口接口105相对的端部处。内部狭槽141设置在安装板104内，以允许两个液体冷却剂流重新结合，并且组合的冷却剂流通过出口接口106从增压空气冷却器101移除，出口接口106结合至安装板104并且与狭槽141流体连通。
图9中以图解形式示出本发明的又一实施例。增压空气冷却器210基本上以与增压空气冷却器1和101相似地操作，但是还包括申请人之前已经在美国专利号9，038，609(其全部内容通过引用的方式结合与此)中描述的分流冷却剂配置。
在增压空气冷却器201中，冷却剂对制冷剂换热段203包括阻碍增压空气流的位于中央的部分249。因此，进入的压缩增压空气流51被分成两部分51A和51B，这两部分51A和51B在重新结合之前独立地穿过换热段103。采用与之前描述的实施例相似的方式，液体冷却剂对增压空气换热段103包括第一部分211和随后的第二部分212，第一部分211用于使用第一液体冷却剂流冷却进入增压空气，第二部分212用于使用第二液体冷却剂流进一步冷却剂增压空气。
两个液体冷却剂流途经液体冷却剂进口岐管231一起被接收到增压空气冷却器210中，液体冷却剂进口岐管231设置在增压空气冷却器201的液体冷却剂对制冷剂换热段202内。第一液体冷却剂流和第二液体冷却剂流在该岐管231中相互分离，其中第一流被引导到换热段203的液体进口岐管233中，而第二流穿过换热段202以被穿过换热段202的制冷剂(未示出)冷却，并且随后从换热段202的出口岐管232被引导到换热段203的液体进口岐管235中。进口岐管233和进口岐管235这两者都布置在位于中央的部分249内。
第一液体冷却剂流被分流进入布置在位于中央的部分249的相对侧上的流体并行的冷却剂流动路径246A和246B，从而沿着流动路径246A流动的冷却剂从压缩增压空气部分51A接收热量，并且沿着流动路径246B流动的冷却剂从压缩增压空气部分51B接收热量。每个冷却剂流动路径246A、B均包括定向成横向于增压空气的方向的偶数个的流动通路，并且在也布置在位于中央的部分249内的冷却剂出口岐管234处终止。
采用相似的方式，第二液体冷却剂流被分流进入布置在位于中央的部分249的相对侧上的流体并行的冷却剂流动路径247A和247B，从而沿着流动路径247A流动的冷却剂从压缩增压空气部分51A接收热量，而沿着流动路径247B流动的冷却剂从压缩增压空气部分51B接收热量。每个冷却剂流动路径247A、B同样均包括定向成横向于增压空气的方向的偶数个的流动通路，并且在也布置在位于中央的部分249内的冷却剂出口岐管236处终止。
在特别优选的实施例中，冷却剂流过换热段103所采用的多个通路布置成使得连续的通路相对于增压空气的方向位于前期通路的上游(即，流体之间逆向交错流动定向)，如图9中示出的。然而，在一些实施例中，冷却剂流动通道247A、B或冷却剂流动通道246A、B中任一个或两者替代地布置成使得连续通路相对于增压空气的方向位于前期通路的下游。
参照本发明的具体实施例描述了对本发明的某些特征和元件的各种可替代方式。除了与上述每个实施例相互排斥或者相互违背的那些特征、元件和操作方法之外，应该注意到参照一个特定实施例描述的替换特征、元件和操作方式可适用于其它实施例。
上面描述的和图中示出的实施例仅通过示例的方式呈现并且不旨在限制本发明的构思和原理。因此，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对各个元件及其配置和安排进行各种变形。

Claims (20)

1.一种冷却增压空气流的方法，包含：
按先后顺序引导增压空气流通过增压空气冷却器的第一级和第二级；
接收液体冷却剂流并且将所述液体冷却剂流分成第一部分和第二部分；
通过将热量排弃到制冷剂来降低所述第一部分的温度；
引导所述第二部分通过所述增压空气冷却器的第一级，以便降低增压空气的温度；
在已经将热量排弃到所述制冷剂之后引导所述第一部分通过所述增压空气冷却器的第二级，以便进一步降低增压空气的温度；
重新组合所述液体冷却剂流的第一部分和第二部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，增压空气以第一温度进入所述增压空气冷却器的第一级并且以第二温度离开所述增压空气冷却器的第二级，并且其中所述液体冷却剂流以第三温度被接收，所述第三温度小于所述第一温度并且大于所述第二温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，接收液体冷却剂流并且将所述液体冷却剂流分成第一部分和第二部分的步骤包括：
通过布置在冷却剂歧管的第一端部处的进口将所述液体冷却剂流接收到所述冷却剂歧管中；
允许定量的所述液体冷却剂流穿过所述冷却剂歧管并且通过布置在所述冷却剂歧管的第二端部处的出口离开所述冷却剂歧管，所述第二端部与所述第一端部相对，所述定量限定所述液体冷却剂流的第二部分；以及
引导所述液体冷却剂流的剩余量通过多个流动孔隙，所述多个流动孔隙与所述第一端部和所述第二端部之间的歧管流体连通，所述剩余量限定所述液体冷却剂流的第一部分。
4.根据权利要求1所述的方法，还包含在已经引导所述第一部分通过所述增压空气冷却器的第二级之后，引导所述第一部分通过所述增压空气冷却器的第一级。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，重新组合所述液体冷却剂流的第一部分和第二部分的步骤发生在引导所述第一部分或所述第二部分通过所述增压空气冷却器的第一级之前。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在已经将热量排弃到所述制冷剂之后引导所述第一部分通过所述增压空气冷却器的第二级，以便进一步降低增压空气的温度的步骤，包含：
所述第一部分沿着第一流动通路流动，所述第一流动通路沿着穿过第二段的所述增压空气流的横向方向延伸；以及
随后，所述第一部分沿着第二流动通路流动，所述第二流动通路沿着穿过所述第二段的所述增压空气流的横向方向延伸，其中所述第二流动通路相对于增压空气流动方向布置在所述第一流动通路的上游。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，引导所述第二部分通过所述增压空气冷却器的第一级，以便降低增压空气的温度的步骤包含：
所述第二部分沿着第一流动通路流动，所述第一流动通路沿着穿过第一段的所述增压空气流的横向方向延伸；以及
随后，所述第一部分沿着第二流动通路流动，所述第二流动通路沿着穿过第二段的所述增压空气流的横向方向延伸，其中所述第二流动通路相对于增压空气流动方向布置在所述第一流动通路的上游。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，按先后顺序引导增压空气流通过增压空气冷却器的第一级和第二级的步骤包括将所述增压空气流引导到多个并行布置的空气流动渠道中，所述渠道中的每一个在所述第一级的进口面和所述第二级的出口面之间连续延伸。
9.一种增压空气冷却器，包含：
第一换热段，用来将热量从第一液体冷却剂流传递到制冷剂流，以便将所述第一液体冷却剂流从第一温度冷却至第二温度；
第二换热段，用来将热量从增压空气流传递到第二液体冷却剂流，以便将所述增压空气流从第三温度冷却到第三温度；以及
第三换热段，用来将热量从所述增压空气流传递到所述第一液体冷却剂流，以便将所述增压空气流从所述第四温度冷却至第五温度，其中所述第五温度小于所述第一温度。
10.根据权利要求9所述的增压空气冷却器，还包含多个并行布置的空气流动渠道，所述渠道中的每一个在所述第二换热段的增压空气进口面和所述第三换热段的增压空气出口面之间连续延伸。
11.根据权利要求9所述的增压空气冷却器，还包含：
与所述第一换热段相关联的第一冷却剂进口歧管和第一冷却剂出口歧管；
第一多个冷却剂流动通道，所述第一多个冷却剂流动通道在所述第一冷却剂进口歧管和所述第一冷却剂出口歧管之间延伸通过所述第一换热段；
与所述第二换热段相关联的第二冷却剂进口歧管和第二冷却剂出口歧管；
第二多个冷却剂流动通道，所述第二多个冷却剂流动通道在所述第二冷却剂进口歧管和所述第二冷却剂出口歧管之间延伸通过所述第二换热段；
与所述第三换热段相关联的第三冷却剂进口歧管和第三冷却剂出口歧管；以及
第三多个冷却剂流动通道，所述第三多个冷却剂流动通道在所述第三冷却剂进口歧管和所述第三冷却剂出口歧管之间延伸通过所述第三换热段；
其中所述第三冷却剂进口歧管与所述第一冷却剂出口歧管流体连通，以便从所述第一冷却剂出口歧管接收所述第一液体冷却剂流。
12.根据权利要求11所述的增压空气冷却器，其中，所述第二冷却剂进口歧管与所述第一冷却剂进口歧管流体连通，以便从所述第一冷却剂进口歧管接收所述第二液体冷却剂流。
13.根据权利要求9所述的增压空气冷却器，还包含：
单个冷却剂进口接口，用来将所述第一液体冷却剂流和所述第二液体冷却剂流作为组合冷却剂流接收到所述增压空气冷却器中；以及
单个冷却剂出口接口，用来传送来自所述增压空气冷却剂的作为组合冷却剂流的所述第一液体冷却剂流和所述第二液体冷却剂流。
14.一种增压空气冷却器，包含：
板的第一堆叠，所述第一堆叠中的板相结合以限定液体冷却剂通道和制冷剂通道的交替层；
板的第二堆叠，所述第二堆叠中的板相结合以限定液体冷却剂通道和空气流动通道的交替层；
安装板，所述安装板布置在所述板的第一堆叠和所述板的第二堆叠之间；
第一冷却剂进口歧管，所述第一冷却剂进口歧管延伸通过所述板的第一堆叠并且流体耦接至所述第一堆叠的液体冷却剂通道的进口端部；
第一冷却剂出口歧管，所述第一冷却剂出口歧管延伸通过所述板的第一堆叠并且流体耦接至所述第一堆叠的液体冷却剂通道的出口端部；
第二冷却剂进口歧管，所述第二冷却剂进口歧管延伸通过所述板的第二堆叠并且流体耦接至所述第二堆叠的液体冷却剂通道的第一子集的进口端部；以及
孔隙，所述孔隙延伸通过所述安装板并且提供所述第一冷却剂出口歧管和所述第二冷却剂进口歧管之间的流体连通流路。
15.根据权利要求14所述的增压空气冷却器，还包含：
第三冷却剂进口歧管，所述第三冷却剂进口歧管延伸通过所述板的第二堆叠并且流体耦接至所述第二堆叠的液体冷却剂通道的第二子集的进口端部；以及
孔隙，所述孔隙延伸通过所述安装板并且提供所述第一冷却剂进口歧管和所述第三冷却剂进口歧管之间的流体连通流路。
16.根据权利要求15所述的增压空气冷却器，还包含第二冷却剂出口歧管，所述第二冷却剂出口歧管延伸通过所述板的第二堆叠并且流体耦接至所述第二堆叠的液体冷却剂通道的第一子集的出口端部，所述第三冷却剂进口歧管与所述第二冷却剂出口歧管流体连通以从所述第二冷却剂出口歧管接收液体冷却剂。
17.根据权利要求14所述的增压空气冷却器，还包含冷却剂出口接口，所述冷却剂出口接口结合到所述安装板并且被配置成接收已经穿过所述第一堆叠的液体冷却剂通道和所述第二堆叠的液体冷却剂通道的全部液体冷却剂。
18.根据权利要求14所述的增压空气冷却器，还包含：
第二冷却剂出口歧管，所述第二冷却剂出口歧管延伸通过所述板的第二堆叠并且流体耦接至所述第二堆叠的液体冷却剂通道的第一子集的出口端部；
第三冷却剂出口歧管，所述第三冷却剂出口歧管延伸通过所述板的第二堆叠并且流体耦接至所述第二堆叠的液体冷却剂通道的第二子集的出口端部；以及
冷却剂出口接口，所述冷却剂出口接口结合至所述安装板并且流体连接至所述第二冷却剂出口歧管和所述第三冷却剂出口歧管。
19.根据权利要求14所述的增压空气冷却器，还包含冷却剂进口接口，所述冷却剂进口接口布置在所述第一冷却剂进口歧管的端部处，其中所述冷却剂进口接口向所述板的第一堆叠的液体冷却剂通道和所述板的第二堆叠的液体冷却剂通道提供冷却剂。
20.根据权利要求19所述的增压空气冷却器，其中，通过所述冷却剂进口接口供应的全部冷却剂穿过所述板的第二堆叠的液体冷却剂通道。
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