[发明专利]增压空气冷却器

说明书

一种增压空气冷却器，其包括在第一集管板和第二集管板之间延伸的一组圆管，第一集管板和第二集管板分别布置在增压空气冷却器的第一端和第二端处。通过在集管板的一部分上具有减小的厚度或者通过将一部分冷却剂引导通过侧板或者通过上述两种方式，减小了由于增压空气冷却器的管和侧板之间的差异热膨胀而引起的拐角管中的应力。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年3月22日提交的美国临时专利申请62/822,561号的优先权，其全部内容由此通过引用被并入本文中。

背景技术

能够通过在升高的压力下操作发动机来提高内燃机的功率密度，从而能够在给定扫气量的燃烧缸中存在更大质量的空气和燃料。为了维持升高的操作压力，必须将进入的燃烧空气(被称为“增压空气”)的压力从环境压力提高。这通常通过从涡轮机中的升高压力的废气中提取压力能量并利用该能量来压缩进入的增压空气来完成，这一过程被称为涡轮增压。由于压缩过程中的热力学低效以及由于将热量从高温废气传递到较冷的增压空气，所以这也趋于明显增加了增压空气的温度。

由于多种原因，可能期望降低压缩增压空气的温度。首先，通过高温增压空气操作发动机可能会导致增加了发动机排气中不良污染物的形成。其次，升高温度下的较低空气密度会导致在进气冲程中能够输送到发动机的空气和燃料的质量减小，由此抵消了通过在较高温度下操作而寻求的一些益处。因此，已经变得司空见惯的是，使压缩增压空气经过增压空气冷却器，以在将该压缩增压空气输送到发动机之前对该压缩增强空气进行冷却。

增压空气冷却器是如下热交换器：压缩增压空气经过该热交换器，而较低温度的冷却流体(通常是环境空气或液体冷却剂)也经过该热交换器，以从增压空气中提取热量，由此降低增压空气的温度。由于增压空气已经被压缩到高压，因此增压空气冷却器须能够承受该增压空气冷却器所暴露于的增压空气的升高温度下的该高压。对于大的重型发动机来说，需要特别坚固的结构。

当发动机以高压缩比操作时，由于压缩而导致的增压空气的温度升高可能会相当大，大约为数百摄氏度。当热的增压空气经过增压空气冷却器时，其会使增压空气冷却器的各部分经历明显的热膨胀。当增压空气冷却器的结构特别坚固且刚硬时，增压空气冷却器的其它部分可能会抵抗这种热膨胀，从而在一些区域中导致较高的机械应力。这些高机械应力可能会缩短增压空气冷却器的使用寿命。

发明内容

增压空气冷却器可以包括圆管组，该圆管组在第一集管板和第二集管板之间延伸，该第一集管板和第二集管板分别被布置在增压空气冷却器的第一端和第二端处。所述两个集管板中的至少一个集管板(即，第一集管板或者第二集管板或者第一集管板和第二集管板)可以在集管板的大部分上具有一个厚度，而在该集管板的一部分上具有另一个厚度。

集管板在该集管板的大部分上的所述一个厚度可以被认为是该集管板的第一厚度，并且在集管板的一部分上的所述另一个厚度可以被认为是该集管板的第二厚度。第二厚度可以小于第一厚度。例如，第二厚度可以在第一厚度的四分之一至二分之一之间，或者可以在大于或等于第一厚度的二分之一但仍小于第一厚度之间。

增压空气冷却器可以包括布置在第一端处的储箱，并且该储箱被接合到第一集管板。可替代地或附加地，增压空气冷却器可以包括布置在第二端处的储箱，并且该储箱被接合到该第二集管板。在增压空气冷却器的端部处的储箱可以用于容纳或包含液体冷却剂，该液体冷却剂在增压空气冷却器的操作期间循环通过该增压空气冷却器，以从被引导通过该增压空气冷却器的压缩增压空气中提取热量，由此在将增压空气输送到内燃机之前将该增压空气冷却到期望的温度。