CN108071479A - 用于车辆的空气对空气增压空气冷却器（a-cac） - Google Patents

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Abstract

增压空气冷却器(CAC)包括具有第一内部部分的第一集管以及与第一集管间隔开的第二集管。第二集管包括第二内部部分。至少一个导管在第一集管与第二集管之间延伸。至少一个导管包括流体地连接至第一内部部分的第一端、流体地连接至第二内部部分的第二端以及在其间延伸的中间部分。加热系统以与至少一个导管成热交换关系布置。加热系统可选择性地操作以升高通过至少一个导管进入第一和第二集管中的一个的流体的温度。

Description

用于车辆的空气对空气增压空气冷却器(A-CAC)
技术领域
本发明涉及用于车辆的增压空气冷却器的领域，更具体地涉及一种用于车辆的空气对空气增压空气冷却器。
背景技术
增压空气冷却器(CAC)是用于在从涡轮增压器通过的空气进入发动机之前进行冷却的装置。在从涡轮增压器通过的空气引入汽缸之前，降低空气的温度提高了燃烧动力。空气对空气CAC采用热交换器，从涡轮增压器排出的空气以与环境空气成热交换关系通过该热交换器。当环境温度为低时，从涡轮增压器通过CAC的空气中的水分可能会冻结，导致堵塞，从而降低CAC的功效。因此，期望提供一种用于减少CAC中由于水分暴露于低环境空气温度引起的堵塞的系统。
发明内容
根据示例性实施例，增压空气冷却器(CAC)包括具有第一内部部分的第一集管和与第一集管间隔开的第二集管。第二集管包括第二内部部分。至少一个导管在第一集管与第二集管之间延伸。至少一个导管包括流体地连接至第一内部部分的第一端、流体地连接至第二内部部分的第二端以及在其间延伸的中间部分。加热系统以与至少一个导管成热交换关系布置。加热系统可选择性地操作以提高通过至少一个导管进入第一和第二集管中的一个的流体的温度。
根据示例性实施例的另一个方面，车辆包括主体和机械地连接至主体的动力系。动力系包括内燃机，其具有包括入口的进气歧管以及流体地连接至排气出口的排气歧管。涡轮增压器包括涡轮部分和压缩机部分。涡轮部分接收从排气歧管通过的废气的一部分。增压空气冷却器(CAC)流体地连接在压缩机部分与进气歧管之间。CAC包括具有第一内部部分的第一集管和与第一集管间隔开的第二集管。第二集管包括第二内部部分。至少一个导管在第一集管与第二集管之间延伸。至少一个导管包括流体地连接至第一内部部分的第一端、流体地连接至第二内部部分的第二端以及在其间延伸的中间部分。加热系统以与至少一个导管成热交换关系布置。加热系统可选择性地操作以提高通过至少一个导管进入第一和第二集管中的一个的流体的温度。
根据结合附图取得的对本发明的以下详细描述，本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点容易显而易见。
附图说明
其它特征、优点和细节仅借助于实例出现在实施例的以下详细描述中，该详细描述参考附图，其中：
图1是根据示例性实施例的包括空气对空气增压空气冷却器(A-CAC)的车辆的局部剖面示意图；
图2描绘了根据示例性实施例的方面的包括A-CAC的图1的车辆的进气系统；
图3描绘了沿着线2-2截取的图2的A-CAC的局部横截面侧视图；
图4描绘了沿着线3-3截取的图3的A-CAC的局部横截面俯视图；
图5描绘了根据示例性实施例的另一方面的A-CAC的局部横截面侧视图；
图6描绘了沿着线6-6截取的图5的A-CAC的局部横截面端视图；
图7描绘了沿着线7-7截取的图5的A-CAC的局部横截面俯视图；
图8描绘了根据示例性实施例的另一方面的A-CAC的局部横截面侧视图；
图9描绘了沿着线9-9截取的图8的A-CAC的局部横截面俯视图；
图10描绘了根据示例性实施例的又一方面的A-CAC的局部横截面端视图；
图11描绘了根据示例性实施例的再一方面的A-CAC的局部横截面侧视图；以及
图12描绘了图11的A-CAC的俯视图。
具体实施方式
以下描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。
根据示例性实施例的车辆在图1中通常被表示为10。车辆10包括由底盘(未示出)和多个车轮16至19支撑的主体12。车辆10还包括动力系24，其至少部分地包括内燃机26、进气系统30、排气系统33和涡轮增压器40。涡轮增压器40包括与进气系统30流体地连接的压缩机部分44和与排气系统33流体地连接的涡轮部分46。排气歧管54由发动机26支撑。废气导管54通过涡轮部分46流体地连接至排气导管56。废气导管56将废气排放至环境中。废气导管56可包括一个或多个后处理装置(未示出)，其减少排气噪声和/或从废气中去除各种成分。
环境空气入口59与压缩机部分44流体地连接。辅助入口61还可通过曲轴箱通风导管63将曲轴箱通风气体输送至压缩机部分44。在压缩机部分44中产生的增压气体通过增压气体出口66通向进气歧管64。空气对空气增压空气冷却器(CAC)80联接在压缩机部分44与进气歧管64之间。CAC 80降低进入进气歧管64的增压气体的温度，以改善燃烧。
根据图2中所说明的示例性实施例的方面，CAC 80包括与第一增压空气导管86流体地连接的第一或入口集管84和流体地连接至第二增压空气导管92的第二或出口集管90。第一增压空气导管86限定CAC 80的入口并且与压缩机部分44的增压气体出口66流体地连接。第二增压空气导管92限定出口并且与进气歧管64流体地连接。第一集管84包括第一内部部分94且第二集管90包括第二内部部分96。多个导管100在第一集管84与第二集管90之间延伸，从而流体地连接第一内部部分94和第二内部部分96。
在所示的示例性实施例中，多个导管100包括第一导管104、第二导管105、第三导管106、第四导管107、第五导管108、第六导管109、第七导管110、第八导管111、第九导管112和第十导管113。参考图3，第一间隙120设置在第一导管104与第二导管105之间，第二间隙121设置在第二导管105与第三导管106之间，第三间隙122设置在第三导管106与第四导管107之间，第四间隙123设置在第四导管107与第五导管108之间，第五间隙124设置在第五导管108与第六导管109之间，第六间隙125设置在第六导管109与第七导管110之间，第七间隙126设置在第七导管110与第八导管111之间，第八间隙127设置在第八导管111与第九导管112之间，且第九间隙128设置在第九导管112与第十导管113之间。在所示的实施例中，第一导管104限定第一外部导管130，且第十导管113限定第二外部导管132。
进一步根据图3和4中所说明的示例性实施例的方面，CAC 80包括具有加热元件142的加热系统140。加热元件142包括第一端部145、第二端部146和在其间延伸的中间部分147。中间部分147包括多个弯曲部分(未单独标记)和经过外部导管130并且穿过第二间隙121、第四间隙123和第六间隙125且越过外部导管132的支腿部分(也未单独标记)。加热元件142采取包括入口154和出口155的冷却剂导管152的形式。阀158布置在第一端部145处。阀158可包括恒温控制阀，其可选择性地控制以调整通过加热元件142的发动机冷却剂流。发动机冷却剂以与通过多个导管100从第一集管84通向第二集管90的增压空气成热交换关系流动。以此方式，可在增压空气经由进气歧管64进入发动机26之前升高该增压空气的温度。
现在将参考图5至图7，其中相同的附图标记表示单独视图中的对应部分，描述了根据示例性实施例的另一个方面的呈冷却剂构件165形式的加热系统162。冷却剂构件165使冷却剂以与多个导管100成热交换关系流过。根据示例性方面，冷却剂构件165包括入口168和出口170。入口168流体地联接至入口体积172，且出口170流体地联接至出口体积174。冷却剂构件165还包括具有多个冷却剂管182的加热元件180。多个冷却剂管182中的每一个包括流体地连接入口体积172的第一端部184、与出口体积174流体地连接的第二端部185，以及在其间延伸的中间部分186。
中间部分186以与多个导管100中的一个或多个成热交换关系布置。阀188布置在出口170的上游，以控制通过冷却剂构件165的冷却剂流。发动机冷却剂以与通过多个导管100从第一集管84通向第二集管90的增压空气成热交换关系流动。以此方式，可在增压空气经由进气歧管64导引至发动机26中之前升高该增压空气的温度以避免达到露点温度。
现在将参考图8至图9，其中相同的附图标记表示单独视图中的对应部分，描述了根据示例性实施例的又一方面的加热系统198。加热系统198包括可采取正温度系数(PTC)加热元件形式的加热元件204。加热元件204包括第一端部206、第二端部207和在其间延伸的中间部分208。中间部分208以与多个导管100中的一个或多个成热交换关系布置。恒温控制开关210可电连接至第一端部206，且第二端部207电连接至地面212。应当理解，开关210可采取各种形式，并且不限于恒温控制。可选择性地启动加热元件204以升高通过CAC 80的增压空气的温度，以避免增压空气温度降低下降至露点温度以下，并且由此避免和/或熔化积聚冰，防止堵塞，并通过维持选定的气流体积增强发动机26中的燃烧特性。
图10描述了根据示例性实施例的再一方面的加热系统217，其中相同的附图标记表示单独视图中的对应部分。加热系统217包括可采取PTC加热元件形式的加热元件219。加热元件219包括第一端部221、第二端部222和中间部分223。恒温控制开关230可电联接至第一端部221，且第二端部222电联接至地面232。应当理解，开关230可采取各种形式，并且不限于恒温控制。多个元件分支234至237可从中间部分223向外延伸。元件分支234至237可延伸至与多个导管100中的一个或多个成热交换关系的间隙120至128中的选定间隙。可选择性地启动加热元件219以升高通过CAC 80的增压空气的温度，以避免增压空气温度降低下降至露点温度以下，并且避免和/或熔化积聚冰，由此防止堵塞，并通过维持选定的气流体积增强发动机26中的燃烧特性。
现在将参图11至图12，描述了根据示例性实施例的另一个方面的空气对空气增压空气冷却器(CAC)244。CAC 244包括第一集管246和第二集管247。第一集管246可限定入口249，而第二集管247可限定出口250。多个导管260在第一集管246与第二集管247之间延伸并且流体地连接第一集管246和第二集管247。以此方式，增压空气可进入入口249、流入第一集管246、通过多个导管260并进入第二集管247。多个导管260中的第一个限定了第一外部导管262，且多个导管260中的第二个限定第二外部导管264。
CAC 244包括加热系统270，其选择性地升高通过多个导管260的增压空气的温度。加热系统270包括第一加热元件272和第二加热元件274。第一加热元件272邻近于第一外部导管262在第一集管246与第二集管247之间延伸，且第二加热元件274邻近于第二外部导管264在第一集管246与第二集管247之间延伸。第一加热元件272和第二加热元件274可采取导管形式，该导管以与导管260成热交换关系输送诸如发动机冷却剂等流体。替代地，第一加热元件272和第二加热元件274可以是电型加热元件，诸如PTC加热元件。加热元件272和274向多个导管260输送热负荷，以在从第一集管246通向第二集管247的增压空气到达进气歧管64之前升高该增压空气的温度。
虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以作出各种改变且等同物可以被其元件取代。另外，在不脱离本发明的本质范围的情况下，可以作出许多修改以使特定情形或材料适应于本发明的教导。因此，预期本发明不限于所公开的特定实施例，但是本发明将包括落在申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种增压空气冷却器(CAC)，包括：
第一集管，其包括第一内部部分；
与所述第一集管间隔开的第二集管，所述第二集管包括第二内部部分；
至少一个导管，其在所述第一集管与所述第二集管之间延伸，所述至少一个导管包括流体地连接至所述第一内部部分的第一端、流体地连接至所述第二内部部分的第二端以及在其间延伸的中间部分；以及
加热系统，其以与所述至少一个导管成热交换关系布置，所述加热系统选择性地操作以升高通过所述至少一个导管进入所述第一和第二集管中的一个的流体的温度。
2.根据权利要求1所述的CAC，其中所述第一集管限定用于从涡轮增压器接收气流的入口集管，且所述第二集管限定用于将所述气流输送至内燃机的出口集管。
3.根据权利要求2所述的CAC，其中所述加热系统邻近所述出口集管布置。
4.根据权利要求3所述的CAC，其中所述至少一个导管包括至少第一导管、与所述第一导管间隔开第一间隙的第二导管以及与所述第二导管间隔开第二间隙的第三导管。
5.根据权利要求4所述的CAC，其中所述加热系统包括延伸至所述第一和第二间隙中的一个间隙的至少一个加热元件。
6.根据权利要求5所述的CAC，其中所述至少一个加热元件包括冷却剂导管。
7.根据权利要求5所述的CAC，其中所述至少一个加热元件包括正温度系数(PTC)加热元件。
8.根据权利要求5所述的CAC，其中所述至少一个加热元件包括第一加热部分和连接至所述第一加热部分的至少两个第二加热部分，所述至少两个第二加热部分中的一个延伸至所述第一间隙中，且所述至少两个第二加热部分中的另一个延伸至所述第二间隙中。
9.根据权利要求3所述的CAC，其中所述加热系统包括：冷却剂构件，其包括布置在所述第二集管处的入口和出口；以及至少一个冷却剂导管，其包括流体地连接至所述入口部分的第一端、流体地连接至所述出口的第二端，以及以与所述至少一个导管成热交换关系布置的中间部分。
10.根据权利要求3所述的CAC，其中所述加热系统包括加热元件，所述加热元件包括第一端部、第二端部和以与所述至少一个导管成热交换关系在所述第一集管与所述第二集管之间延伸的中间部分。
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