[发明专利]增压空气冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的增压空气冷却器。

背景技术

可被供至机动车内的增压内燃机的空气量取决于空气压力以及空气的温度。向增压内燃机供应可能的最大量空气就必然要在空气进入内燃机前在增压空气冷却器内冷却压缩空气。增压空气冷却器通常位于机动车内惯用的散热器的前部。增压空气冷却器通常包括两个箱和带有多个并联的管状元件以使箱彼此连接的冷却部分。并联的管状元件彼此间隔布置以使周围的冷空气在管状元件之间流动并且冷却管状元件内的压缩空气。恰好尺寸的增压空气冷却器可将压缩空气冷却至与周围空气温度基本一致的温度。

为减少污染物排放，倾向于发展功率越来越大的增压柴油机。导入强烈增压的柴油机内的空气被压缩为具有更高压力，这也导致空气温度升高。结果就是对必须在空气导入柴油机前冷却压缩空气的增压空气冷却器提出了严格的要求。将压缩空气导入惯用的增压空气冷却器的冷却部分内的管状元件通常由铝制成。由铝制成的尺寸相对较小的增压空气冷却器可具有较高的冷却能力，因为铝是一种具有优良导热特性的材料。但是，铝的强度在高温下降低。当空气被压缩至超过250℃的压力下，通常不可能使用铝作为管状部件的材料。

一种可能就是采用在高温下具有更高强度的其它可选材料如钢来制作增压空气冷却器的管状元件。但是这种可选材料通常具有比铝更低的导热特性并且通常更重。由这种可选材料制成的增压空气冷却器因此明显地占用了更多空间并且制作成本更贵。

GB 2023797涉及一种增压内燃机，其中压缩空气在被导入内燃机前使用两个步骤进行冷却。在第一步骤中，压缩空气在第一热交换器中被也冷却内燃机的冷却剂冷却。在第二步骤中，压缩空气在第二热交换器中被周围的空气冷却。两个热交换器彼此上下叠加地安装以使压缩空气直接从第一热交换器被导入第二热交换器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增压空气冷却器，能够对高温的压缩空气进行有效冷却同时其质轻且结构紧凑。

该目的通过引言部分所述类型的增压空气冷却器来实现，其具有权利要求1的特征部分所述的特征。被压缩为高压的空气不可避免地达到较高温度。压缩空气的高温意味着具有由具有良好导热特性的材料制成的管状元件的惯用增压空气冷却器通常不能用于引导压缩空气。根据本发明，增压空气冷却器的第一箱具有设置于其内部的冷却元件，其在箱内作为第一步骤冷却热压缩空气。结果就是压缩空气离开第一箱时具有相对较低的温度并且被导入增压空气冷却器的管状元件以进行作为第二步骤的余量冷却。因此可能使用由具有良好导热特性的惯用材料制成的管状元件。第一箱不必要被制作的过大以容纳这样的一个冷却元件。根据本发明的增压空气冷却器因此与惯用的增压空气冷却器具有几乎同样的尺寸但却具有显然更大的冷却能力。这样的增压空气冷却器当然适于用于具有有限的装配空间的机动车内，在该空间内高温压缩空气在导入增压内燃机前必须被冷却。

根据本发明的一个实施例，冷却元件包括至少一个适于在箱内沿其长度导入第二冷却介质的管状元件。当热压缩空气与供第二冷却介质从中流过的管状部件的外表面接触时，压缩空气被冷却。可在箱内并联设置多个管状部件。管状部件可具有材料的凸起部分，这样冷却元件相对箱内的压缩空气具有更多的接触面。结果就是箱内的压缩空气得到更有效的冷却。管状部件可具有几乎任何所需的构形。

根据本发明的另一个优选实施例，增压空气冷却器包括设置于限定箱的一个孔的表面与冷却元件的表面之间的密封装置。为使第二冷却介质被导入箱内，箱必须具有至少一个孔。箱内的压缩空气相对周围压力来说具有更大正压。因此密封特性必须达到能够承受相对较大的压差的程度。当箱被热压缩空气加热时密封装置也必须具有能够减少箱与冷却元件之间发生的相对移动的特性。

根据本发明的一个优选实施例，被引导穿过管状部件的第二冷却介质为液体。使用液体介质的冷却元件显然比使用气体冷却介质的冷却元件的构造更为紧凑。冷却元件被制作得小而紧凑的可能性是其能够被容纳在第一箱内的前提条件。优选地，第二冷却介质是主要功能为冷却内燃机的冷却系统的液体。当这样一个冷却系统通常已存在并接近增压空气冷却器时，优选使用冷却系统现有的散热器流体。