用於冷卻具有排氣再循環和增壓空氣冷卻的內燃機的方法

2023-12-11 06:51:22 1

專利名稱：用於冷卻具有排氣再循環和增壓空氣冷卻的內燃機的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於用在卡車和其它機動車中的內燃機的冷卻系 統，尤其涉及一種利用與散熱器組合的增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器 的冷卻系統。
背景技術：
更嚴格的排放物要求已經迫使使用部分的排氣再循環作為得到 更完全燃燒的手段，並在引入發動機進氣歧管之前需要將再循環的排
氣冷卻。圖1示出了具有液體冷卻排氣再循環(EGR)冷卻器的典型 重型卡車冷卻系統。該發動機冷卻系統包括利用傳統液體發動機冷卻 劑的內燃機20。被該發動機的操作加熱的液體冷卻劑通過管道或軟管 61流出發動機並通過恆溫器30。如果所述冷卻劑溫度低於恆溫器設定 溫度，該冷卻劑通過管道63到冷卻劑泵32並通過管道65回到發動機。 如果所述冷卻劑溫度高於恆溫器設定溫度，該冷卻劑經過管道62被送 到另外的傳統的空氣冷卻的散熱器22，所述傳統空氣散熱器22周圍 空氣流60、 60a和60b藉助風扇(未示出)也藉助在其中安裝該發動 機的車輛的運動通過該散熱器。冷卻的液體冷卻劑然後通過管道57 和59在回到發動機之前回到冷卻劑泵。
為了與燃料混合，發動機利用通過過濾器(未示出)並被渦輪增 壓器或增壓器壓縮的進氣40。在這裡描述的發動機系統利用了發動機 排氣，所述發動機排氣通過管道50和54流出，進入在其中渦輪26 驅動壓縮機28的渦輪增壓器。通過渦輪葉片以後，所述排氣通過管道 55流出到排氣系統(未示出)。壓縮以後，增壓空氣通過管道42到被 安裝在散熱器22的上遊的空氣對空氣(air-to-air)的增壓空氣冷卻器 (CAC) 24。冷卻的增壓空氣然後通過管道44流出CAC24。
通過管道50流出的一部分排氣通過管道52和通過EGR閥48。 該排氣然後通過管道56到EGR冷卻器34，所述EGR冷卻器34是液 體對空氣(liquid-to-air)熱交換器，使用通過管道57進入的冷卻的 液體發動機冷卻劑冷卻熱排氣。因為釺焊的鋁熱交換器結構不能夠抵 抗高排氣溫度，典型地，這種EGR冷卻器必須是高溫熱交換器結構； 即，由能比釺焊鋁抵抗更高的溫度的材料製成，例如釺焊不鏽鋼、釺 焊銅鎳合金、釺焊銅和類似物。冷卻的再循環排氣然後通過管道58 流出EGR冷卻器，與來自管道44的冷卻的增壓空氣在所述管道58 處混合。冷卻的再循環排氣和增壓空氣的混合物然後通過管道46進入 發動機20的進氣歧管21與燃料混合，並隨後進入發動機燃燒室。
本系統具有兩個缺點1)不鏽鋼或其它高溫EGR冷卻器結構的 高成本，和2)在近似180下下使用發動機冷卻劑的冷卻限制。
圖2示出另一個現有技術的重型卡車冷卻系統，在該重型卡車冷 卻系統中將要被再循環的排氣和來自渦輪增壓器的熱增壓空氣混合用 於在空氣冷卻的熱交換器中冷卻。因為液體發動機冷卻劑不需要冷卻 排氣，該液體發動機冷卻劑從散熱器22通過管道57並回到冷卻劑泵 32以便回到發動機中。EGR閥48流出的熱排氣通過管道56，在所述 管道56處與在管道41中的從壓縮機28流出的被壓縮的、被加熱的壓 縮空氣組合和混合。該組合加熱的排氣和增壓空氣然後通過管道43 到散熱器22的上遊的釺焊不鏽鋼組合排氣再循環和增壓空氣冷卻器 24'。或者，該組合排氣再循環和增壓空氣冷卻器可以用其它高溫結構 製成，例如上述的釺焊銅鎳合金或釺焊銅。在增壓空氣和排氣被通過 CAC24'的周圍空氣60冷卻之後，冷卻的組合的排氣和增壓空氣然後 通過管道45到發動機進氣歧管21。所述方法確實允許再循環的排氣 和增壓空氣，以被冷卻到接近周圍冷卻空氣溫度的溫度，所述周圍冷 卻空氣的溫度將總是比發動機冷卻劑的溫度低很多。然而，該方法確 實不能解決涉及耐高溫結構的高費用問題，事實上，增加在較大組合 EGR/CAC中應用的不鏽鋼或其它昂貴的高溫材料費用。
除了具有高材料成本，冷卻內燃機中的增壓空氣和/或再循環的排氣的現有的系統和方法已經不能夠單獨地適應節省空間的組件中的各 熱交換器單元的熱性能。

發明內容
記住的現有技術的問題和缺陷，因此本發明的目的是提供冷卻內 燃機包括增壓空氣冷卻和排氣冷卻的改進的系統和方法，所述改進的 系統和方法得到接近周圍溫度的增壓空氣的冷卻和再循環的排氣的冷 卻。
本發明的另 一個目的是提供一種冷卻內燃機包括增壓空氣冷卻和 排氣冷卻的系統和方法，所述系統和方法允許增壓空氣冷卻器和排氣 冷卻器使用低成本材料。
本發明的又一 目的是提供冷卻內燃機中的增壓空氣和再循環的排
氣的系統和方法，所述系統和方法節約組合的散熱器、CAC和EGR 增壓器組件中的空間。
本發明的又另一個目的是提供用於內燃機的組合的熱交換器組 件，所述熱交換器組件允許修整組件內部的個別地熱交換器單元的熱 性能。
本發明的還有其它的目的和優點將從具體要求中部分地明顯和顯現。
在本發明中得到將對於本領域的技術人員明顯的以上內容和其它 的目的，所述本發明涉及用於在內燃機中冷卻來自渦輪增壓器或增壓 器的增壓空氣和來自排氣再循環閥的再循環的排氣的方法和設備，所
卻的i熱器，和提供平行的增壓'i氣熱交換器單元和排氣熱交換器;
元。增壓空氣熱交換器單元具有鋁管和散熱片用於空氣冷卻增壓空氣， 排氣熱交換器具有用比鋁抵抗更高的操作溫度的材料製成的用於空氣 冷卻排氣的管和散熱片。增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元 每個都被布置成與散熱器的表面相鄰，以允許周圍空氣連續地流動通 過散熱器和增壓空氣單元和排氣熱交換器單元。所述方法然後包括，傳送來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣通過增壓空氣熱交換器單 元，以冷卻增壓空氣，傳送來自排氣再循環閥的排氣通過排氣熱交換 器單元，以冷卻排氣，組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣，以輸送到 發動機上的進氣歧管中。
優選地，排氣熱交換器單元具有用不鏽鋼製成的管和散熱片。散 熱器可以包括兩個單元，被布置成與一個散熱器單元的表面相鄰的增 壓空氣熱交換器單元和被布置成與另一個散熱器單元的表面相鄰的排 氣熱交換器單元。增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元具有不
同的核心件類型(core style),例如不同的核心件深度( core depth )、 散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數.
增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以被布置平行地相 鄰散熱器的相同表面，以允許周圍空氣連續地流動通過散熱器和增壓 空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元。
增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以被布置散熱器相 對於周圍空氣流的下遊允許周圍空氣連續地流動首先通過散熱器並隨 後通過增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，或反之亦然。
增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以被布置成與散熱 器的相對表面相鄰，增壓空氣熱交換器單元被布置在散熱器的上遊， 並且排氣熱交換器被布置在散熱器的下遊。這樣允許周圍空氣連續地 流動首先通過具有鋁管和散熱片的增壓空氣熱交換器單元並然後通過 散熱器，並允許周圍空氣連續地流動通過散熱器和隨後通過具有由更 高耐高溫材料製成的管和散熱片的排氣熱交換器單元。散熱器可以可 替代地包括兩個單元，增壓空氣熱交換器單元被布置在上遊相鄰一個 散熱器單元，和排氣熱交換器單元被布置在下遊相鄰另一個散熱器單 元。增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以具有不同的核心 件類型，並且每個散熱器單元都可以具有不同的核心件類型。
或者，增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元可以是第一套 增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，所述增壓空氣熱交換器 單元和排氣熱交換器單元被布置在散熱器相對於周圍空氣流的下遊，
允許周圍空氣，以連續地流動首先通過散熱器並隨後通過第一套增壓 空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元。還提供了第二套增壓空氣熱 交換器單元和排氣熱交換器單元，其中在第二套中的熱交換器單元二 者都具有鋁管和散熱片用於冷卻增壓空氣和排氣。第二套增壓空氣熱 交換器單元和排氣熱交換器單元被布置在散熱器的上遊，允許周圍空 氣連續地流動首先通過第二套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器 單元並隨後通過散熱器。來自散熱器下遊的增壓空氣熱交換器單元的 部分地冷卻的增壓空氣，被通過散熱器上遊的第二增壓空氣熱交換器 單元以進一步冷卻。在組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣輸送到發動 機的進氣歧管中之前，來自散熱器下遊的排氣熱交換器單元的部分地 冷卻的排氣，被通過散熱器上遊的第二排氣熱交換器單元以進一步冷 卻。至少增壓空氣熱交換器單元或排氣熱交換器單元中的一個具有不 同核心件類型。散熱器可以包括兩個單元，散熱器下遊的第一套增壓 空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元被布置成與一個散熱器單元相 鄰，和散熱器上遊的第二套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單 元被布置成與另一個散熱器單元相鄰。每個散熱器單元可以具有不同 的核心件類型。
在另一個方面，本發明被貫注在用於在內燃機中冷卻來自渦輪增 壓器或增壓器的增壓空氣和來自排氣再循環閥的再循環的排氣的一種
方法和設備，所述內燃機包括提供用於對來自內燃機的液體發動機冷 卻劑進行空氣冷卻的散熱器，和提供一對組合的增壓空氣冷卻器熱交 換器單元和排氣冷卻器熱交換器單元。第一熱交換器單元具有用比鋁 抵抗更高的操作溫度的材料製成的管和散熱片，並且第二熱交換器單 元具有鋁管和散熱片。熱交換器單元被布置成與散熱器相鄰，允許周 圍空氣連續地流動通過散熱器和熱交換器單元。所述方法包括，組合 來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣與來自排氣再循環閥的再循環的 排氣，傳送組合的增壓空氣和排氣通過具有用耐更高溫度的材料製成 的管和散熱片的第一熱交換器單元，以部分地冷卻組合的增壓空氣和 排氣，傳送部分地冷卻的組合的增壓空氣和排氣通過具有鋁管和散熱
片的第二熱交換器單元，以冷卻組合的增壓空氣和排氣，和傳送組合 的冷卻的增壓空氣和排氣進入發動機上的進氣歧管。
具有用更高耐溫材料製成的管和散熱片的熱交換器單元，優選不 鏽鋼，可以被布置在散熱器相對於周圍冷卻空氣流動的下遊允許周圍 空氣連續地流動首先通過散熱器和隨後通過具有耐更高溫度的材料制 成的管和散熱片的熱交換器單元。具有鋁管和散熱片的熱交換器單元 可以被布置在散熱器相對於周圍冷卻空氣流動的上遊允許周圍空氣連 續地流動首先通過具有鋁管和散熱片的熱交換器單元和隨後通過散熱 器。
散熱器可以包括兩個單元，第一熱交換器單元被布置成與一個散 熱器單元的表面相鄰，第二熱交換器單元被布置成與另一個散熱器單 元的表面相鄰。每個第一和第二熱交換器單元都可以具有不同的核心 件類型，每個散熱器單元可以具有不同的核心件類型。
在另一方面，本發明提供用於在內燃機中冷卻發動機冷卻劑和來 自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣的一種方法和設備，所述內燃機包 括，提供用於冷卻發動機冷卻劑的散熱器，所述散熱器具有周圍冷卻 空氣通過其流動的相對前和後核心件表面，和相鄰該表面的相對上端 和下端，所述內燃機並且包括，提供用於冷卻具有上單元和下單元的 增壓空氣的增壓空氣冷卻器。每個增壓空氣冷卻器單元都具有周圍冷 卻空氣通過其可以流動的相對前和後核心件表面和相鄰該表面的相對 上端和下端。上增壓空氣冷卻器單元被布置與散熱器的上端重疊關係 並相鄰散熱器的上端，其中處在散熱器的上端的一面被布置成與上增 壓空氣冷卻器單元的一面相鄰，和下增壓空氣冷卻器單元被布置與散 熱器的下端重疊關係並相鄰散熱器的下端，下增壓空氣冷卻器單元的 上端和下端與散熱器的上端和下端被定向在相同的方向上，其中處在 散熱器的下端的另一面被布置成與下增壓空氣冷卻器單元的一面相 鄰。每個增壓空氣冷卻器單元都具有不同的核心件類型，所述核心件 類型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間 距和管計數組成的組選擇。增壓空氣冷卻器單元被操作地連接，使得增壓空氣可以在所述增壓空氣冷卻器單元之間流動。所述方法包括， 流動發動機冷卻劑通過散熱器，以冷卻發動機冷卻劑，流動來自渦輪 增壓器或增壓器的增壓空氣順次通過增壓空氣冷卻器單元，以冷卻增 壓空氣，和流動冷卻空氣通過熱交換器組件使得冷卻空氣連續地流動 通過散熱器的上端和上增壓空氣冷卻器單元，並且冷卻空氣連續地流 動通過下增壓空氣冷卻器單元和散熱器的下端。其中至少一個增壓空 氣冷卻器單元可以包括用於再循環的排氣的冷卻。
又一個方面，本發明提供用於在內燃機中冷卻發動機冷卻劑和來 自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣的一種方法和設備，所述內燃機包 括，提供用於冷卻發動機冷卻劑的具有上單元和下單元的散熱器，每 個散熱器單元都具有周圍冷卻空氣通過其流動的相對前和後核心件表 面，前和後表面之間的深度，和相鄰該表面的相對上端和下端。散熱 器單元被操作地連接使得發動機冷卻劑可以在所述散熱器單元之間流 動。也提供用於冷卻增壓空氣的具有上單元和下單元的增壓空氣冷卻 器，每個增壓空氣冷卻器都具有周圍冷卻空氣可以通過其流動的相對 前和後核心件表面，和相鄰該表面的相對上端和下端。上增壓空氣冷 卻器單元被布置與上散熱器單元重疊關係並相鄰上散熱器單元於上增 壓空氣冷卻器單元的上端和下端，其中上散熱器單元的一面被布置成 與上增壓空氣冷卻器單元的一面相鄰，並且下增壓空氣冷卻器單元被 布置與下散熱器單元重疊關係並相鄰下散熱器單元，其中下散熱器單 元的另一面被布置成與下增壓空氣冷卻器單元的一面相鄰，每個增壓 空氣冷卻器都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深 度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的 組選擇。增壓空氣冷卻器單元被操作地連接，使得增壓空氣可以在所 述增壓空氣冷卻器單元之間流動。所述方法包括，流動發動機冷卻劑 順次通過散熱器單元，以冷卻發動機冷卻劑，流動來自渦輪增壓器或 增壓器的增壓空氣順次通過增壓空氣熱交換器單元，以冷卻增壓空氣， 和流動冷卻空氣通過熱交換器組件使得冷卻空氣連續地流動通過上散 熱器單元和上增壓空氣冷卻器單元，並且冷卻空氣連續地流動通過下
增壓空氣冷卻器單元和下散熱器單元。至少一個增壓空氣冷卻器單元 可以包括用於再循環的排氣的冷卻。每個散熱器單元可以具有不同的 核心件類型。


被認為新穎的本發明的特徵和本發明的部件的特徵在附加權利要 求書中被特別闡明。這些圖僅用作說明目的並沒有按比例繪製。所述 發明本身，然而，理解構造和操作方法二者都最好通過參考細節描述，
所述細節描述結合附圖，在附圖中
圖1是現有技術內燃機冷卻系統的一部分示意性視圖2是另一個現有技術內燃機冷卻系統的一部分示意性視圖，在
橫向正視圖中示出了組合的排氣和增壓空氣冷卻器相對於散熱器的相
應位置；
圖3是作為單獨熱交換器核心件中的管排數量的函數的最大傳熱 百分比的圖示說明；
圖4是本發明的內燃機冷卻系統的 一個實施例的 一部分示意性視 圖，在橫向正視圖中示出了排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器相對於散熱 器的相應位置；
圖5是在本發明的內燃機冷卻系統的一些實施例中被應用的增壓 空氣冷卻器和EGR氣體冷卻器的透視圖6是本發明的內燃機冷卻系統的另一個實施例的一部分示意性 視圖，在橫向正視圖中示出了排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器相對於散 熱器的相應位置；
圖7是圖6的散熱器/增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器組件的修正的 橫向正視圖，該散熱器被分成兩個單元，並且整個組件是兩個核心件 深；
圖8是本發明的內燃機冷卻系統的另 一實施例的一部分示意性視 圖，在橫向正視圖中示出了組合的排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器相對 於散熱器的相應位置；
圖9是圖8的散熱器/增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器組件的修正的 橫向正視圖，該散熱器被分成兩個單元並且整個組件是兩個核心件深；
圖IO是圖9的上和下組合的EGR/CAC散熱器單元的核心件的部 分的截面俯視圖，示出管間距、管較小直徑和核心件深度的差異；
圖ll是圖9的上和下組合的EGR/CAC散熱器單元的核心件的部 分的截面正視圖，示出散熱片計數、散熱片厚度和散熱片百葉窗角的 差異；
圖12是本發明的內燃機冷卻系統的又另外一個實施例的一部分 示意性視圖，在橫向正視圖中示出了排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器相 對於散熱器的相應位置；以及
圖13是圖12的散熱器/增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器組件的修正 的橫向正視圖，該散熱器被分成兩個單元並且整個組件是兩個核心件 深。
具體實施例方式
在說明的本發明的優選實施例中，在這裡將做關於圖紙的圖3至 13參考，在所述圖紙中喜歡用數字涉及本發明的特徵。
通過空氣冷卻的熱交換器或組件的熱交換器組的氣流的管理對於 熱交換器單元或組件的傳熱性能重要。使溫度位勢最優化的氣流路徑 的發展在節省空間的冷卻系統的設計中至關重要，所述節省空間的冷 卻系統在重型卡車中典型的風扇/覆蓋物布置的約束中。
在考慮這裡公開的EGR/CAC/散熱器熱交換器組件中的氣流之 前，調查在單獨核心件熱交換器中的氣流是有用的。圖3描述了作為 熱交換器核心件中的管排的數量的功能的傳熱關係。最初假定車輛散 熱器僅具有一個核心件管排，在其中朝氣流的方向的深度是0.50英寸 (13mm)。如果橫過核心件表面的管間距是大約0.44英寸(llmm )和 散熱片間距是每英寸大約14個散熱片(5.5個散熱片/cm)，然後通過 核心件的氣流將是適度地高，所述通過核心件的氣流不是被風扇的動 作引起就是被作為車輛運動結果的衝壓空氣引起。如果增加的傳熱性
能是要求的，可使用具有附加的管排的核心件做成兩排深的散熱器。 冷卻氣流將輕微地減少，因為更深的核心件的額外的阻力，但是總的
傳熱將大大地增加。然而，正如圖3中說明，當核心件被製成甚至更 深，到三、四、五和六排深時，冷卻空氣流動大大地減少，直到增加 另外 一排將導致減少而不是增加的傳熱性能的點。這發生因為具有低 氣流和深核心件的冷卻空氣到達最後的管排，是已經被加熱到對產生 進一步冷卻無效的點。在這種情況下，通過減小核心件深度和通過下 面更多討論的其它方法和手段去管理，或增加該冷卻氣流，能夠得到 改進的性能。
周圍的溫度，但是允許全面的使用低成本材料。圖4示出冷卻系統的 第 一 實施例，在所述冷卻系統中從中分開用空氣冷卻的不鏽鋼或其它 耐高溫排氣冷卻器，並且關於冷卻周圍空氣流動與鋁的增壓空氣冷卻 器平行。正如這裡使用，詞語"周圍空氣"包括所有的冷卻空氣，所述 冷卻空氣通過散熱器、排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器熱交換器單元， 即使是通過熱交換器單元的散熱片被加熱的冷卻空氣。代替組合來自 EGR閥48的熱排氣與被加熱的增壓空氣，或利用液體發動機冷卻劑 單獨地冷卻加熱的排氣，被加熱的排氣通過管道56到空氣對空氣排氣 熱交換器70用於冷卻。這裡使用的詞語"管道"意在包括軟管、管、管 線和類似物，所述類似物典型地被用於在內燃機環境中運送例如這裡 說明的排氣、增壓空氣和液體冷卻劑的流體。排氣冷卻器70是被布置 在散熱器22的上遊並接收進口周圍冷卻空氣60。散熱器22是典型地 向下流動型散熱器，其中發動機冷卻劑通過基本地延伸散熱器的整個 寬度的上歧管進入該散熱器，然後在核心件中通過垂直的、向下地延 伸的管被分配，所述垂直的、向下地延伸的管被冷卻散熱片連接，以 便使周圍冷卻空氣可以從核心件的前表面23a流動通過並流出後表面 23b。在被周圍空氣冷卻以後，該冷卻劑然後聚集在附上的也延伸橫過 散熱器的寬度的下歧管中。或者，散熱器可以是冷卻劑在相對方向上 流動的向上流動型散熱器，或是冷卻劑通過核心件管流動的橫向流動
型散熱器，所述核心件管是在水平地相對歧管之間水平地延伸。
增壓空氣冷卻器熱交換器80平行於排氣冷卻器70並在排氣冷卻 器70之上，並且也在散熱器22的前表面並且關於周圍空氣流與散熱 器22相連，增壓空氣冷卻器熱交換器80接收通過管道42的被加熱、 被壓縮的增壓空氣，在所述管道42中所述被加熱、被壓縮的增壓空氣 也被周圍空氣60冷卻，所述周圍空氣60通過CAC/EGR冷卻器前表 面77a進入所述增壓空氣冷卻器熱交換器80。結果，從CAC/EGA冷 卻器後表面77b流出的周圍空氣60a在它通過散熱器22之前被排氣和 增壓空氣冷卻器二者加熱，在所述散熱器22周圍空氣60a被進一步加 熱並從散熱器流出60b。冷卻的排氣通過管道58流出排氣冷卻器70， 並且冷卻的增壓空氣通過管道44流出增壓空氣冷卻器80。該冷卻的 增壓空氣然後與冷卻的排氣組合併通過管道46到發動機進氣歧管21。 或者，EGR冷卻器70和CAC80可以被布置在散熱器22的相對側， 即，關於周圍空氣氣流動的散熱器的下遊。
在該實施例中，組合再循環的排氣和增壓空氣在增壓空氣冷卻器 之後而不是如圖2的現有技術系統中在它之前。該系統和方法避免不 得不製成完全地脫離不鏽鋼或其它耐高溫材料的組合排氣和增壓空氣 冷卻器。代替的，當排氣冷卻器仍然用不鏽鋼或類似物製成時，增壓 空氣冷卻器可以用鋁製成。
在圖4 (也在下面說明的隨後實施例中)的實施例中示出的散熱 器，CAC和EGA冷卻器是優選地彼此固定，以產生組合的熱交換器 組件。被用於排氣冷卻器70和增壓空氣冷卻器80的空氣對空氣熱交 換器單元在圖5中更詳細地示出。增壓空氣冷卻器80包括分別地上和 下水平地延伸歧管81、 82，所述上和下水平地延伸歧管81、 82分配 或聚集通過連接歧管的彼此隔開的、垂直地延伸管83的增壓空氣。這 些管可以是兩(2)排深，如在圖5中示出，或任何其它結構，以得到 要求的核心件深度d,。在延伸橫過增壓空氣冷卻器80的表面的相鄰 管83之間的盤旋形冷卻散熱片排列84 (也是深度dj包括增壓空氣 冷卻器核心，所述增壓空氣冷卻器核心從管內部的增壓空氣傳遞熱到 在管83之間和在散熱器84之上傳送的周圍空氣。在盤旋形散熱器之 間的垂直間隔確定要求的散熱片計數。散熱片可以是百葉窗式 (louvered)、切開的偏置、波狀的(非百葉窗式)或其它類型，或者 平面散熱片可以被代替使用。歧管具有開口 85、 86用於傳送增壓空氣 進入或流出歧管。CAC可以被構造為向上流單元，歧管82的進口86 接收加熱的增壓空氣，在歧管82加熱的增壓空氣通過管83向上傳送， 並作為冷卻的增壓空氣從歧管81通過出口 85。或者，CAC可以被構 造為向下流單元，在進口 85中接收加熱的增壓空氣流，並且增壓空氣 流在相反方向上流動作為冷卻的增壓空氣通過出口 86離開。
與那種增壓空氣冷卻器類似的結構中，排氣冷卻器70具有上和下 歧管71和71,前者具有進口/出口 75和後者具有進口/出口 76。管73 在歧管71和72之間運送排氣，並且在相鄰管73之間的散熱片74允 許周圍冷卻空氣在它們之間通過，以冷卻在73內部傳送的熱排氣管。 核心件具有深度d2，和管73和散熱片74可以被修正如說明的與 CAC80連接。如同增壓空氣冷卻器一樣，EGR冷卻器70可以被組裝 成向下流單元，使得通過進口 75傳送熱排氣向下通過管，並且冷卻的 排氣通過出口 76向外，或者是熱排氣在相反方向上傳送的向上流單 元。
如在圖5中示出，排氣冷卻器70和增壓空氣冷卻器80二者都具 有朝歧管的方向上被測量的水平的寬度，所述水平的寬度大於在歧管 之間被測量的每個單元的垂直高度。由於減少的增壓空氣壓降的改進 的熱交換器性能，可以通過使用對於熱交換器單元的給定結構儘可能 短和儘可能多的管獲得，如該實施例中示出，排氣和增壓空氣冷卻器 二者都使用每個單元的較短的垂直高度定向的管，以便使設有更多數 量的較短的管。或者，排氣和增壓空氣冷卻器二者都可以是橫流單元， 排氣流通過水平地定向的管，所述水平地定向的管在增壓空氣冷卻器 的任一側上在垂直地定向的歧管之間延伸。
優選地，增壓空氣冷卻器80和排氣冷卻器70的尺寸設計成以便
使它們的相應寬度W!和W2和組合它們的散熱器的寬度每個相同。優
選地，CAC80和EGR70彼此連接，如箭頭指示，以產生被定位成相 鄰散熱器的單獨單元。增壓空氣冷卻器80和EGR冷卻器70的組合 高度，h,和h2分別地，可以是等於散熱器的高度。典型地，當對增壓 空氣相比再循環的排氣有更大的冷卻要求時，增壓空氣冷卻器的高度 lM大於排氣冷卻器70的高度h2。
除修改CAC和EGR冷卻器的高度和寬度之外，可以按要求更改 每個的核心件以得到用於組合的散熱器/CAC/EGR冷卻器組件的要求 的熱冷卻性質。例如，每個CAC和EGR冷卻器的核心件深度、散熱 片的類型、散熱片間距和計數、和管的間隔和計數，在組件中可以和 其它CAC和EGR冷卻器相同或不同。
增壓空氣冷卻器80的歧管、管和散熱片可以用鋁製成，或是用傳 統的充分地釺焊CAC製成，或是用釺焊管和散熱片和帶墊圏的 (g蘭meted)管對管頭接頭製成。後者在U.S.專利No. 5,894,649、 6,330,747和6，719，037中公開，其公開內容通過參考包含於此。因為 將要被冷卻的排氣比將要被增壓空氣冷卻器80冷卻的增壓空氣相當 地熱，排氣冷卻器70優選地不用鋁製成，並為了附加的耐熱性和產品 壽命，代替用不鏽鋼或其它耐高溫材料製成的歧管，管和散熱片。因 為僅被用於冷卻排氣的熱交換器組件的部分是用不鏽鋼或類似物制 成，組合的排氣冷卻器70和增壓空氣冷卻器80的成本更小，因為增 壓空氣冷卻器部分用更低成本的鋁製成。
圖6描述了本發明的冷卻系統的另一個實施例。代替組合共同的 單元相鄰散熱器的同一面的排氣冷卻器和增壓空氣冷卻器，排氣冷卻 器70被設置在相鄰散熱器的相對於增壓空氣冷卻器的面，所述增壓空 氣冷卻器被布置在靠近散熱器的上端。如同前面的實施例一樣，增壓 空氣冷卻器80被布置在散熱器22的上遊，以便使周圍空氣60通過前 表面87a和作為部分地加熱的周圍空氣60a離開後表面87b。增壓空 氣冷卻器80的高度小於散熱器22的高度，以便使散熱器22 (這裡作 為下部分示出)的部分接收沒有通過增壓空氣冷卻器的周圍空氣60。 散熱器22的剩餘部分接收通過連續通過增壓空氣冷卻器80傳送的已
經被部分地加熱的周圍空氣6a。排氣冷卻器70被布置在散熱器22的 下遊，這裡示出被布置成與接收沒有被加熱的周圍空氣60的散熱器 22的下部分相鄰。在通過散熱器22的後表面23b後被部分地加熱的 周圍空氣60b，然後連續通過排氣冷卻器70的前表面77a和散熱片和 管，並以更高的溫度從後表面77b流出60c。然而，在排氣和加熱的 冷卻空氣60b之間的溫度的差異仍然充分的允許好的傳熱。冷卻的排 氣流出冷卻器70並通過管道58與管道44中冷卻的增壓空氣組合。組 合的混合物然後通過管46進入發動機進氣歧管21。
優選地選擇增壓空氣冷卻器80的高度N和排氣冷卻器70的高度 hp以便使組合的高度N + h,是近似地等於散熱器22的高度，並且兩 個冷卻器70、 80沒有彼此重疊。該實施例中在散熱器的後面設置排氣 冷卻器，通過避免排氣冷卻器加熱散熱器，改進散熱器冷卻性能。如 同前面的實施例一樣，排氣冷卻器70是用不鏽鋼或其它耐高溫材料制 成，並且增壓空氣冷卻器80是由低成本鋁製成。
圖6的實施例的修正在圖7中示出，增壓空氣冷卻器80和排氣冷 卻器70相同，但是散熱器被分成兩個不同的部分或單元，上後單元 22a和下前單元22b,在某種意義上類似於在U.S.專利公布號 US2005-0109484-A1中示出的，其公開內容通過參考包含於此。在前 面(相對於周圍空氣流60)的增壓空氣冷卻器80在上面，並具有與 下散熱器單元22b的前和後表面基本在同一平面上的前和後表面，和 在後面的排氣冷卻器70在下面，並具有與上散熱器單元22a的前和後 表面基本上在同一平面上的前和後表面。在個別的單元中的核心件深 度中的變化可以稍微改變平面的對準。上散熱器單元22a的高度和寬 度和增壓空氣冷卻器80的高度和寬度相同，如下散熱器單元22b的高 度和寬度和排氣冷卻器70的高度和寬度相同一樣。每個散熱器單元 22a、 22b具有結構類似於以前說明的上面的完整散熱器，但是具有較 短的高度。如在圖5中說明的CAC和EGR冷卻器的情況下，每個單 元22a、 22b的核心件可以在深度、散熱片類型、散熱片間距和計數、 和管間距和計數上是多樣的，與其它相比，得到要求的組件中冷卻性
質的熱平衡。部分地冷卻的發動機冷卻劑通過附加的管道62a從上單 元22a到下單元22b。圖7中的修正在組合的散熱器/CAC/EGA冷卻 器組件中的結果是僅兩個核心件深，相對於圖6中的三個核心件深組 件。核心件深度的節省的益處在於，排出加熱的增壓空氣60d的風扇 90可以從後核心件表面間隔更遠，並因此提供用於更高氣流和更好氣 流在熱交換器組件的整個核心件表面上的分配。
在圖8中描述本發明的又一個實施例。代替在分開的熱交換器中 冷卻排氣和加熱的增壓空氣，來自管道56的加熱的排氣與在管41中 流出壓縮機的加熱的增壓空氣組合，並且加熱的排氣和增壓空氣的混 合物通過管43傳送到第一組合的排氣和增壓空氣冷卻器80a。組合的 排氣和增壓空氣冷卻器80a被布置在散熱器22的上遊，在相當於散熱 器22的下部分位置中，所述散熱器22接收通過前表面23a的新鮮周 圍冷卻空氣60。在周圍空氣60傳送通過散熱器後表面23b並作為部 分地被加熱的周圍空氣60b流出以後，它然後傳送連續地通過前表面 87a和組合的冷卻器80a的散熱片和管，並作為部分地被加熱的周圍 空氣60c從後表面87b流出。組合的冷卻器80a被構造為某種意義上 類似於圖5中示出的增壓空氣冷卻器80，除了它用不鏽鋼或其它耐高 溫材料代替鋁製成，因為它在較高溫度下要運送氣體。
當組合的排氣和增壓空氣流出冷卻器80a時，被部分地冷卻。組 合的排氣和增壓空氣然後通過管69傳送，然後進入被布置在散熱器 22的上遊的第二組合的排氣和增壓空氣冷卻器80b。組合的冷卻器80b 被示出相鄰前表面23a,靠近散熱器22的上部分，以便使它沒有與相 鄰後表面23b靠近散熱器22的下部分的第一組的合冷卻器80A重疊。 部分地冷卻的組合的排氣和增壓空氣然後通過周圍空氣60遭受最大 冷卻，所述周圍空氣60傳送通過前表面87a和冷卻器80b的管和散熱 片，並作為加熱的周圍空氣60a連續地流出後表面87b到冷卻散熱器 22。該分離排氣和增壓空氣冷卻器的布置類似於在U.S.專利公布號 US2005-0109484-A1中示出的那樣，其/>開內容通過參考包含於此。 冷卻的組合的排氣和增壓空氣然後通過管道45流出冷卻器80b到進氣
歧管21。因為被冷卻器80b中接收的組合的排氣和增壓空氣已經被部 分地冷卻，冷卻器80b不需要用不鏽鋼或其它耐-高溫材料製成，並能 夠用鋁製成。優選地，選擇冷卻器80a和80b的高度和位置，以便使 它們沒有彼此重疊，並且它們的組合的高度是近似地等於散熱器22 的高度。或者，核心件類型，即，核心件深度、散熱片類型、散熱片 間距和計數、和管間距和計數，可以是多樣的，並且為每個單元80a， 80b被特製，以得到要求的氣流分離和單元性能。例如，前單元80b 可以具有較低的散熱片數和/或核心件深度(通過前表面87a'的減小的 核心件深度示出後者)以限制通過散熱器的核心件的周圍空氣的加熱， 反之後單元80a可以具有較高的散熱片數和/或核心件深度(通過後表 面87b'的增加的核心件深度示出後者)以得到組合的排氣和增壓空氣 的最大冷卻。下面更多的討論核心件參數中的變化的影響。本系統和 方法提供材料成本節約超過圖2的現有技術的系統和方法的最大傳熱 性能，因為至少組合的排氣和增壓空氣冷卻器的一半能夠由較低成本 的鋁結構製成。
圖9示出圖8的實施例的修正。在某種意義上類似於圖7的修正， 散熱器被分為連接管道62a的兩個單元22a， 22b,使得組合的散熱器 /CAC/EGA冷卻器組件相對於周圍空氣流60僅兩個核心件深。再一 次，垂直匹配的單元80b、 22b的前和後表面和垂直匹配的單元22a、 80a的前和後表面，分別地，在基本相同的平面內(除了在個別的單 元中的核心件深度中的任何變化以外)並且水平地匹配的單元22a， 80b高度和寬度和水平地匹配的單元80a， 22b的高度和寬度，分別地， 基本相同。這再一次節省空間並允許更多最優的風扇90的安裝用於更 好的流動通過冷卻周圍空氣的組件。
在組件的一組熱解交換器中，如在圖4、 6、 7、 8和9中描述，為 了得到最優的傳熱性能在多樣的熱交換器之中管理氣流分離尤其重 要。在具有分離的散熱器和如圖9中示出的分離的增壓空氣冷卻器的 組件中，為了得到最優的散熱器性能，通過降低它的核心件阻力以管 理通過前增壓空氣冷卻器的冷卻氣流。這將導致在後面的散熱器核心
件上的前增壓空氣冷卻器的最小影響，並將提供最優化的冷卻氣流到 散熱器，導致最優的散熱器傳熱。
通過熱交換器核心件的冷卻空氣的流動，例如散熱器單元22a、 22b的核心件和增壓空氣冷卻器單元80a、 80b的核心件，可以以許多 不同方式被管理，所述許多不同方式每個都影響的核心件氣流阻力或 整個氣流路徑的氣流阻力。例如，增加與指定的熱交換器平行的熱交 換器的核心件阻力可以增加通過指定的熱交換器的氣流，或降低指定
的熱交換器本身的核心件阻力或降低與指定的熱交換器連接的熱交換 器的核心件阻力可以增加通過指定的熱交換器的氣流。多樣的核心件 參數可以在圖4、 6、 7、 8和9的任何的熱交換器中變化以得到具有要 求的冷卻氣流阻力的散熱片/管系統。
如上面與圖9有關的說明，並在圖10中示出上和下組合的 EGA/CAC單元的核心件被並列用於比較，上組合的排氣和增壓空氣 冷卻器單元80b (在上散熱器單元的前面)的核心件減小的深度d， 減小核心件阻力並增加冷卻氣流，而下組合的排氣和增壓空氣冷卻器 單元80c (在下散熱器單元的後面)的核心件的增加的深度D，增加 核心件阻力並減少冷卻氣流。同樣，增加的CAC管83間距S和在單 元80b上的較小的CAC管83小直徑m(二者都在橫過核心件的表面 的方向上被測量)，減小核心件的阻力並增加冷卻氣流，反之在80a 上減小的管間距S和增加的管的小直徑M增加核心件阻力並減小冷卻 氣流。核心件散熱片的變化也影響冷卻氣流阻力。例如，如在圖11 中示出，EGA/CAC單元80a和80b的核心件再一次被並列，在單元 80a上增加每單元垂直距離C散熱片73a計數、增加的散熱片天窗73a' 角A、和增加的散熱片厚度T，增加核心件阻力並減少冷卻氣流，作 為比較，在單元80b上減小的每單元垂直距離c的散熱片73b計數、 減小的散熱片天窗73b'角a、減小的散熱片厚度t。使用裝有百葉窗板 的散熱片73a'， 73b'與平面類型、漣漪類型或波狀類型的散熱片比較， 增加核心件阻力並減少冷卻氣流。
在圖9中每個散熱片單元22a，22b同樣的可以具有不同核心件類
型，例如核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間
距和管計數，與EGR/CAC單元有關的說明相同樣式。
EGR、 CAC和散熱器核心件的核心件區域對氣流管理有直接影 響，但是用比以上提及的項目更加複雜的方式。在圖9中示出的實施 例中，增壓空氣冷卻器核心件區域可以和散熱器核心件區域一樣，即， 相對於冷卻氣流是完全重疊。另一方面，增壓空氣冷卻器核心件可以 在一個或更多方向上延伸到散熱器核心件區域之外，即，相對於冷卻 氣流被懸垂或非重疊，或散熱器核心件區域可以在任何方向上延伸到 增壓空氣冷卻器的核心件區域之外。指定的核心件的氣流阻力逆向地 與其區域相稱。然而，被另一個熱交換器重疊的熱交換器的區域越大， 兩個熱交換器的氣流阻力越大。增加的重疊導致增加的氣流阻力，並 且增加的懸垂導致通過組件中的熱交換器減少的氣流阻力。
已經發現通過熱交換器組件沿著每個氣流路徑的靜水頭損失是相 等的。因此，驅動對流的表面速度增加或減少以得到該平衡。分離的 散熱器構造和具有多種不同散熱片/管系統的增壓空氣冷卻器構造為 得到最好的結果提供柔性以修改空氣速度。不但通過管理熱交換器的 核心件，而且通過在每個熱交換器單元中使用不同的散熱片/管系統， 可以得到最優化的特定應用結果。
在圖12中描述了組合一些以前的實施例的特徵的本發明的又一 實施例。在某種意義上類似於圖4的實施例，排氣和加熱的增壓空氣 沒有組合，但是被代替在被設置在相鄰散熱器的連接的平行的熱交換 器中冷卻。然而，在某種意義上類似於圖8的實施例。用於排氣和增 壓空氣的各自的熱交換器是被分離進入散熱器22的下遊的單元和上 遊的單元。來自管道56的再循環的排氣是在散熱器22的下遊的排氣 冷卻器70'中第一被冷卻，並且，分離地，來自管道42的加熱的增壓 空氣在增壓空氣冷卻器80'中第一被冷卻，所述增壓空氣冷卻器80'與 冷卻器70'平行並也在散熱器的下遊。下遊的排氣和增壓空氣冷卻器 70'和80'，分別地，被連接形成像圖5中示出的那樣的單獨單元，除 了它們是倒置的，使得排氣冷卻器部分在增壓空氣冷卻器部分的上面。
如同以前說明的圖5中的實施例，排氣冷卻器70'是用不鏽鋼或其它耐 高溫材料製成，因為它接收更熱的排氣，並且增壓空氣冷卻器單元80' 用鋁製成。排氣冷卻器70'和增壓空氣冷卻器單元80'被設置在沿著相 鄰並在散熱器22的後表面23b的下遊的下部分，相當於在其中散熱器 接收未被加熱的周圍空氣60的區域。來自散熱器22的下部分的部分 地被加熱的周圍空氣60b傳送連續地通過前表面77a和管和排氣冷卻 器70'和增壓空氣冷卻器80'二者的散熱片，並作為來自冷卻器70'/80' 的後表面77b的更進一步加熱的周圍空氣60e流出。
部分地冷卻的排氣然後通過管道69a流出排氣冷卻器70'，該部分 地冷卻的排氣進入第二、上遊排氣冷卻器70"的進口。部分地冷卻的 增壓空氣流出下遊增壓空氣冷卻器80'並通過管道69b傳送到第二、 增壓空氣冷卻器80〃的進口 。周圍空氣60傳送通過被設置在相鄰散熱 器的上部分的冷卻器70〃和80〃二者的前表面77a,以分別地冷卻排氣 和增壓空氣。部分地加熱的周圍空氣60a然後流出冷卻器70〃/80''的 後表面77b並連續地通過處在散熱器22的上部分的前表面23a。冷卻 的排氣然後通過管道58從排氣冷卻器70'，流出，並且冷卻的增壓空氣 通過管道44從增壓空氣冷卻器80〃流出，並被組合，並通過管道46 到發動機進氣歧管21。
上遊排氣冷卻器70〃和增壓空氣冷卻器80〃同樣被構造成連接的 平行的單元70〃/80〃類似於圖5中示出的那樣，除了倒置。然而，因 為排氣已經被部分地冷卻，它不具有過度地高溫。因此，上遊排氣冷 卻器70'不需要用不鏽鋼或其它耐高溫材料製成，並可以用鋁構造，類 似於增壓空氣冷卻器80〃那樣。選擇下遊排氣和增壓空氣冷卻器 70'/80'的位置和組合高度，和選擇上遊排氣和增壓空氣冷卻器70〃/80〃 的位置和組合高度，使得下遊和上遊連接的單元不能彼此重疊，並且 使得單元的組合高度的和近似等於散熱器的高度。如同前面說明的其 它實施例，核心件類型例如核心件深度、散熱片類型、散熱片間距和 計數、和管間距和計數，可以是多樣的，並且為每個單元70'、 70"、 80'、 80〃被特製，以得到要求的傳熱性能。
在其類似於圖7和9的修正中，圖13示出圖12的實施例的修正， 在所述圖12的實施例的修正中散熱器再一次分成被管道62a連接的兩 個單元22a， 22b，使得組合的散熱器/CAC/EGR冷卻器組件僅兩個核 心件深，以減少組件空間並通過風扇90改進周圍空氣流。垂直地匹配 單元70"、 80〃， 22b前和後表面和垂直地匹配單元22a， 70'、 80'的前 和後表面，分別地，在基本相同的平面內，除了任何核心件深度的變 化。水平地匹配的單元22a， 70"/80''的高度和寬度和水平地匹配的單 元70'/80'的高度和寬度，分別地，基本相同。
在圖12和13示出的本系統和方法中，僅第一排氣冷卻器70'需要 用不鏽鋼或其它耐高溫材料製成，而其它三個冷卻器70〃， 80'和80〃 都能用低成本鋁結構製成，因此結果達到材料成本的節約。本系統和 方法的傳熱性能將與圖8和圖9的系統和方法的傳熱性能基本相同， 並遠遠優於圖2中示出的現有4支術的系統和方法。如同圖4、 6、 7、 8 和9中示出的實施例，圖12和13中散熱器核心件參數，管參數和散 熱片參數和連接的EGR/CAC單元的核心件參數，管參數和散熱片參 數可以變化按要求通過個別的熱交換器單元修改氣流。
另外，通過散熱器單元的發動機冷卻劑的流動方向，和/或通過 EGR/CAC單元的排氣和增壓空氣的流動方向，可以按要求被反向以 得到要求的熱性能。例如，在圖9和12的實施例中，組合的EGR/CAC 氣流可以被反向，使得所有的散熱器和所有的組合EGR/CAC單元是 向下流單元。
在圖4、 6、 7、 8、 12和13中示出的通過任何熱交換器組件的冷 卻氣流可以通過使用封入在風扇90和熱交換器之間的區域的風扇覆 蓋物88 (圖13)被增加，並且通過移動風扇90遠離熱交換器的後表 面以便使風扇透入封入物，導致最優化的靜態效率。這裡，風扇沿著 冷卻系統的每個氣流路徑在覆蓋物上的孔狀態以及靜壓頭損失確定總 的氣流。這樣可以在風扇出現給氣流統一的或非統一的阻力，以產生 使冷卻氣流最優化的氣流裂口接近不同的和混合的溫度位勢，所述不 同的和混合的溫度位勢被需要以得到系統性能要求。但是在擁擠的車
輛發動機艙中得到該系統性能要求是困難的。尤其圖9和13的分離的 散熱器/分離的增壓空氣冷卻器熱交換器組件提供重要的改進，因為它 們相對於具有三個核心件深的單獨散熱器/分離的增壓空氣冷卻器布 置，僅有兩個核心件深。另外，使用多種散熱片/管系統的分離CAC 和散熱器，在產生氣流裂口中提供高度的柔性，所述氣流裂口能被定 制以滿足每個個別的應用的需要。
因此，本發明提供了一種冷卻內燃機的改進的系統和方法，包括 增壓空氣冷卻和排氣冷卻，所述冷卻內燃機的改進的系統和方法得到 冷卻增壓空氣和冷卻再循環的排氣接近周圍環境的溫度，並且允許使 用用於增壓空氣和排氣冷卻器的低成本材料。通過分離散熱器和通過 組合僅兩個核心件深的組合的散熱器、CAC和EGR冷卻器可以得到 改進的節省空間組件。另外，對於核心件的修正可以在組件中被製成 任何個別的熱交換器單元以最好特製熱性能。
當尤其已經說明與具體優選的實施例結合的本發明的時候，很顯 然，許多替代方案，修正和變化根據前述的說明對於本領域的技術人 員將明顯。因此預期，附件的權利將包含作為屬於本發明的範圍和精 神的任意這種替代方案，修正和變化。
已經說明本發明，權利要求是
權利要求
1. 一種在內燃機中冷卻來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和來自排氣再循環閥的再循環的排氣的方法，包括提供用於對來自內燃機的液體發動機冷卻劑進行空氣冷卻的散熱器；提供平行的增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，所述增壓空氣熱交換器單元具有鋁管和散熱片，用於空氣冷卻增壓空氣，並且所述排氣熱交換器單元具有由比鋁抵抗更高操作溫度的材料製成的管和散熱片，用於空氣冷卻排氣，所述增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元每個都被布置成與散熱器的表面相鄰，以允許周圍空氣連續地流動通過散熱器以及增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元；使來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣輸送通過增壓空氣熱交換器單元以冷卻增壓空氣；使來自排氣再循環閥的排氣輸送通過排氣熱交換器單元以冷卻排氣；和組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣，用於輸送到發動機上的進氣歧管中。
2. 根據權利要求l所述的方法，其中排氣熱交換器單元具有由不 鏽鋼製成的管和散熱片。
3. 根據權利要求l所述的方法，其中散熱器包括兩個單元，增壓空氣熱交換器單元被布置成與一個散熱器單元的表面相鄰，並且排氣 熱交換器單元被布置成與另一個散熱器單元的表面相鄰。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件 深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成 的組選擇。
5. 根據權利要求l所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元被平行地布置成與散熱器的相同表面相鄰，以允許周 圍空氣連續地流動通過散熱器以及增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交 換器單元。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元被布置在散熱器相對於周圍空氣流的下遊，以允許周 圍空氣連續地流動首先通過散熱器並隨後通過增壓空氣熱交換器單元 和排氣熱交換器單元。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元被布置成與散熱器的相對表面相鄰，所述增壓空氣熱 交換器單元被布置在散熱器的上遊並且所述排氣熱交換器被布置在散 熱器的下遊，以允許周圍空氣連續地流動首先通過具有鋁管和散熱片 的增壓空氣熱交換器並然後通過散熱器，並允許周圍空氣連續地流動 通過散熱器和隨後通過具有由耐更高溫度的材料製成的管和散熱片的 排氣熱交換器單元。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中散熱器包括兩個單元，所述 增壓空氣熱交換器單元被布置在上遊與一個散熱器單元相鄰，並且所 述排氣熱交換器單元被布置在下遊與另一個散熱器單元相鄰。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和排 氣熱交換器單元具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件 深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成 的組選擇。
10. 根據權利要求8所述的方法，其中每個散熱器單元都具有不 同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散 熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的組選擇。
11. 根據權利要求5所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元和 排氣熱交換器單元是第一套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單 元，所述第一套增壓空氣熱交換器單和排氣熱交換器單元布置在散熱 器相對於周圍空氣流的下遊，以允許周圍空氣連續地流動首先通過散 熱器並隨後通過第一套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元， 並且還提供第二套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，在第 二套中的兩個熱交換器單元都具有鋁管和散熱片，用於冷卻增壓空氣 和排氣，所述第二套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元布置 在散熱器的上遊，以允許周圍空氣連續地流動首先通過第二套增壓空 氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元並隨後通過散熱器，並且其中來 自散熱器下遊的增壓空氣熱交換器單元的部分地冷卻的增壓空氣輸送 通過散熱器上遊的第二增壓空氣熱交換器單元以進一步冷卻增壓空 氣，並且在組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣以輸送到發動機的進氣 歧管中之前，來自散熱器下遊的排氣熱交換器單元的部分地冷卻的排 氣輸送通過散熱器上遊的第二排氣熱交換器單元以進一步冷卻排氣。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中增壓空氣熱交換器單元或 排氣熱交換器單元中的至少一個具有不同核心件類型，所述核心件類 型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距 和管計數組成的組選擇。
13. 根據權利要求ll所述的方法，其中散熱器包括兩個單元，散 熱器下遊的第一套增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元布置成與一個散熱器單元相鄰，並且散熱器上遊的第二套增壓空氣熱交換器 單元和排氣熱交換器單元布置成與另一個散熱器單元相鄰。
14. 根據權利要求13所述的方法，其衝增壓空氣熱交換器單元或 排氣熱交換器單元中的至少一個具有不同核心件類型，所述核心件類 型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距 和管計數組成的組選擇。
15. 根據權利要求13所述的方法，其中每個散熱器單元都具有不 同核心件類型，所迷核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散熱 片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的組選擇。
16. —種在內燃機中冷卻來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和 來自排氣再循環閥的再循環的增壓空氣的方法，包括提供用於對來自內燃機的液體發動機冷卻劑進行空氣冷卻的散熱器；提供一對組合的增壓空氣冷卻器熱交換器單元和排氣冷卻器熱交 換器單元，第一熱交換器單元具有由比鋁抵抗更高操作溫度的材料制 成的管和散熱片，第二熱交換器單元具有鋁管和散熱片，所述熱交換 器單元布置成散熱器相鄰，以允許周圍空氣連續地流動通過散熱器和熱交換器單元；組合來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和來自排氣再循環閥的 再循環的排氣；使組合的增壓空氣和排氣輸送通過具有由耐更高溫度的材料製成 的管和散熱片的第一熱交換器單元，以部分地冷卻組合的增壓空氣和 排氣；使部分地冷卻的組合的增壓空氣和排氣輸送通過具有鋁管和散熱片的第二熱交換器單元，以冷卻組合的增壓空氣和排氣；和將組合的冷卻增壓空氣和排氣輸送到發動機上的進氣歧管中。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中具有由耐更高溫度的材料 製成的管和散熱片的熱交換器單元被布置在散熱器相對於周圍冷卻氣 流的下遊，以允許周圍空氣連續地流動首先通過散熱器並隨後通過具 有由耐更高溫度的材料製成的管和散熱片的熱交換器單元。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中具有鋁管和散熱片的熱交 換器單元被布置在散熱器相對於周圍冷卻氣流的上遊，以允許周圍空 氣連續地流動首先通過具有鋁管和散熱片的熱交換器單元並隨後通過 散熱器。
19. 根據權利要求16所述的方法，其中第一和第二熱交換器單元 每個都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散 熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的組選擇。
20. 根據權利要求16所述的方法，其中所述第一熱交換器單元具 有用不鏽鋼製成的管和散熱片。
21. 根據權利要求16所述的方法，其中散熱器包括兩個單元，第 一熱交換器單元被布置成與一個散熱器單元的表面相鄰，第二熱交換 器單元被布置成與另 一個散熱器單元的表面相鄰。
22. 根據權利要求21所述的方法，其中第一和第二熱交換器單元 每個都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散 熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的組選擇。
23. 根據權利要求21所述的方法，其中每個散熱器單元都具有不 同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散 熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的組選擇。
24. —種在內燃機中冷卻發動機冷卻劑和來自渦輪增壓器或增壓 器的增壓空氣的方法，包括提供用於冷卻發動機冷卻劑的散熱器，所述散熱器具有相對的前 和後核心件表面和相鄰所述表面的相對上端和下端，周圍冷卻空氣流 動通過所述前和後核心件表面；提供用於冷卻增壓空氣的增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣冷卻器 具有上單元和下單元，每個增壓空氣冷卻器都具有相對的前和後核心 件表面以及相鄰所述表面的相對上端和下端，周圍冷卻空氣流動通過 所述前和後核心件表面，所述上增壓空氣冷卻器單元被布置成與散熱 器的上端成重疊關係並與散熱器的上端相鄰，其中處在散熱器的上端 處的一個面被設置成與上增壓空氣冷卻器單元的一個面相鄰，並且所 述下增壓空氣冷卻器單元被布置成與散熱器的下端成重疊關係並與散 熱器的下端相鄰，所述下增壓空氣冷卻器單元的上端和下端被定向在 與散熱器的上端和下端相同的方向上，其中在散熱器的下端處的另一 個面被設置成與下增壓空氣冷卻器單元的一個面相鄰，每個增壓空氣 冷卻器單元都具有不同的核心件類型，所迷核心件類型從由核心件深 度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的 組選擇，增壓空氣冷卻器單元操作地連接，使得增壓空氣可以在所述 增壓空氣冷卻器單元之間流動；使發動機冷卻劑流動通過散熱器，以冷卻發動機冷卻劑；使來自渦輪增壓器或增壓器增壓空氣順次流動通過增壓空氣冷卻 器單元，以冷卻增壓空氣；和使冷卻空氣流動通過熱交換器組件，使得冷卻空氣連續地流動通過散熱器的上端和上增壓空氣冷卻器單元，並且冷卻空氣連續地流動 通過下增壓空氣冷卻器單元和散熱器的下端。
25. 根據權利要求24所述的方法，其中增壓空氣冷卻器單元中的 至少一個包括用於再循環的排氣的冷卻。
26. —種在內燃機中冷卻發動機冷卻劑和來自渦輪增壓器或增壓 器的增壓空氣的方法，包括個散熱器單元都具有相對的前和後核心件表面、前和後表面之間的深 度以及與所述表面相鄰的相對上端和下端，周圍冷卻空氣通過流動所 述前和後核心件表面，所述散熱器單元操作地連接，使得發動機冷卻 劑可以在所述散熱器單元之間流動；提供增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣冷卻器具有用於冷卻增壓空 氣的上單元和下單元，每個增壓空氣冷卻器都具有相對的前和後核心 件表面以及與所述表面相鄰的相對上端和下端，周圍冷卻空氣流動通 '過所述前和後核心件表面，所述上增壓空氣冷卻器單元被布置成以上 增壓空氣冷卻器單元的上端和下端與上散熱器單元成重疊關係並與上 散熱器單元相鄰，其中上散熱器單元的一個面被設置成與上增壓空氣 冷卻器單元的一個面相鄰，並且下增壓空氣冷卻器單元被布置成與下 散熱器單元成重疊關係並與下散熱器單元相鄰，其中下散熱器單元的 另一個面被布置成與下增壓空氣冷卻器單元的一個面相鄰，每個增壓 空氣冷卻器都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深 度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的 組選擇，增壓空氣冷卻器單元操作地連接，使得增壓空氣可以在所述 增壓空氣冷卻器單元之間流動；使發動機冷卻劑順次流動通過散熱器，以冷卻發動機冷卻劑；使來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣順次流動通過增壓空氣熱 交換器單元，以冷卻增壓空氣；和使冷卻空氣流動通過熱交換器組件，使得冷卻空氣連續地流動通 過上散熱器單元和上增壓空氣冷卻器單元，並且冷卻空氣連續地流動通過下增壓空氣冷卻器單元和下散熱器單元。
27. 根據權利要求26所述的方法，其中增壓空氣冷卻器單元中的 至少一個包括用於再循環的排氣的冷卻。
28. 根據權利要求26的所述的方法，其中每個散熱器都具有不同 核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片 間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的組選擇。
29. —種在內燃機中冷卻來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和 來自排氣再循環閥的再循環的排氣的系統，包括用於對來自內燃機的液體發動機冷卻劑進行空氣冷卻的散熱器；平行的增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，所述增壓空 氣熱交換器單元具有用於空氣冷卻增壓空氣的鋁管和散熱片，並且排 氣熱交換器單元具有用比鋁抵抗更高的操作溫度的材料製成的用於空 氣冷卻排氣的管和散熱片，增壓空氣熱交換器和排氣熱交換器單元每 個都布置成與散熱器的表面相鄰，以允許周圍空氣連續地流動通過散 熱器以及增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元；用於將來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣運送到增壓空氣冷卻 器單元以冷卻增壓空氣的管道；用於將來自排氣再循環閥的排氣運送到排氣熱交換器單元以冷卻 排氣的管道；和用於組合冷卻的增壓空氣和冷卻的排氣以輸送到發動機上的進氣 歧管中的管道。
30. —種在內燃機中冷卻來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和 來自排氣再循環閥的再循環的排氣的系統，包括用於對來自內燃機的液體發動機冷卻劑進行空氣冷卻的散熱器； 一對組合的增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器熱交換器單元，第一熱 交換器單元具有用比鋁能夠抵抗更高的操作溫度的材料製成的管和散 熱片，第二熱交換器單元具有鋁管和散熱片，熱交換器單元被布置成 與散熱器相鄰，以允許周圍空氣連續地流動通過散熱器和熱交換器單 元； 用於組合來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣與來自排氣再循環閥的再循環的排氣的管道；用於將組合的增壓空氣和排氣運送到具有用耐更高溫度的材料制 成的管和散熱片的第一熱交換器單元以部分地冷卻組合的增壓空氣和 排氣的管道；用於將部分地冷卻的組合的增壓空氣和排氣運送到具有鋁管和散 熱片的第二熱交換器單元以冷卻組合的增壓空氣和排氣的管道；和用於將組合的冷卻的增壓空氣和排氣運送到發動機上的進氣歧管中的管道。
31. —種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，包括用於冷卻發動機冷卻劑的散熱器，所述散熱器具有相對前和後核 心件表面以及與所述表面相鄰的相對上端和下端，周圍空氣流動通過 所述前和後核心件表面；和用於冷卻增壓空氣的增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣冷卻器具有 上單元和下單元，每個增壓空氣冷卻器單元都具有相對前和後核心件 表面以及與所述表面相鄰的相對上端和下端，周圍空氣流動通過所迷 前和後核心件表面；所述上增壓空氣冷卻器單元布置成與散熱器的上端成重疊關係並 與散熱器的上端相鄰，其中在散熱器的上端處的一個面設置成與上增 壓空氣冷卻器單元的一個面相鄰，使得周圍空氣可以連續地流動通過 散熱器的上端和上增壓空氣冷卻器單元，並且所述下增壓空氣冷卻器單元布置成與散熱器的下端成重疊關係並 與散熱器的下端相鄰，下增壓空氣冷卻器單元的上端和下端定向在與 散熱器的上端和下端相同的方向上，其中在散熱器的下端處的另一個 面布置成與下增壓空氣冷卻器單元的一個面相鄰，使得周圍空氣可以 連續地流動通過下增壓空氣冷卻器單元和散熱器的下端，每個增壓空 氣冷卻器單元都具有不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成 的組選擇， 增壓空氣冷卻器單元操作地連接，使得增壓空氣可以在所述增壓 空氣冷卻器單元之間流動。
32. —種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，包括散熱器，所述散熱器具有用於冷卻發動機冷卻劑的上單元和下單 元，每個散熱器單元都具有相對的前和後核心件表面、前和後表面之 間的深度和與所述表面相鄰的相對上端和下端，周圍冷卻空氣流動通 所述前和後核心件表面；和增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣具有用於冷卻增壓空氣的上單元 和下單元，每個增壓空氣冷卻器單元都具有相對的前和後核心件表面 以及與所述表面相鄰的相對上端和下端，冷卻空氣可以流動通過所述 前和後核心件表面；所述上增壓空氣冷卻器單元布置成以上增壓空氣冷卻器單元的上 端和下端與上散熱器單元端成重疊關係並與上散熱器單元相鄰，其中 上散熱器單元一個面布置成與上增壓空氣冷卻器單元的一個面相鄰， 使得周圍空氣可以連續地流動通過散熱器的上端和上增壓空氣冷卻器 單元，並且所述下增壓空氣冷卻器單元布置成與下散熱器單元重疊關係並與 下散熱器單元相鄰，其中下散熱器單元的另一個面布置成與下增壓空 氣冷卻器單元的一個面相鄰，使得周圍空氣可以連續地流動通過下增壓空氣冷卻器單元和散熱器的下端，每個增壓空氣冷卻器單元都具有 不同的核心件類型，所述核心件類型從由核心件深度、散熱片類型、 散熱片間距、散熱片計數、管間距和管計數組成的組選擇，散熱器單元操作地連接，使得發動機冷卻劑可以在所述散熱器單 元之間流動，並且增壓空氣冷卻器單元操作地連接，使得增壓空氣可以在所述增壓 空氣冷卻器單元之間流動。
全文摘要
一種用於在內燃機中冷卻來自渦輪增壓器或增壓器的增壓空氣和來自排氣再循環閥的再循環的排氣的系統。該系統包括散熱器和平行的增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元，所述增壓空氣熱交換器單元具有鋁管和散熱片，用於空氣冷卻增壓空氣，所述排氣熱交換器單元具有不鏽鋼管和散熱片。增壓空氣熱交換器單元和排氣熱交換器單元每個都被布置成在相同或相對側與散熱器相鄰。或者，提供一對組合的增壓空氣冷卻器和排氣冷卻器熱交換器單元，第一熱交換器單元具有不鏽鋼管和散熱片，第二熱交換器單元具有鋁管和散熱片。熱交換器單元布置在散熱器的相對側上。
文檔編號F02B33/44GK101395357SQ200680053674
公開日2009年3月25日 申請日期2006年11月2日 優先權日2006年3月3日
發明者J·A·科爾伯 申請人:普羅裡昂斯國際公司