[发明专利]混合增压空气冷却器

说明书

本公开提供了“混合增压空气冷却器”。提供了用于冷却混合动力发动机中的增压空气的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括在布置于冷却剂回路中的制冷器的辅助下通过空对空和空气对冷却剂热传递的组合来冷却增压空气。所述冷却剂回路包括联接到增压空气冷却器的镶块，从而允许通过传导和对流进行热交换。

技术领域

本说明书总体上涉及用于控制车辆发动机以冷却增压空气的方法和系统。

背景技术

通过将涡轮增压器结合到车辆的发动机中，可以改善发动机的效率和功率输出。涡轮增压器可以适用于各种发动机类型，包括传统的内燃发动机、柴油发动机和混合动力发动机，从而导致涡轮增压车辆的日益普及。通过强制地将额外空气引入发动机的燃烧室，一定比例的额外燃料被点燃，从而产生的功率超过了通过环境压力下的进气所获得的功率。加压或增压空气通常在压缩期间被加热，如果直接燃烧，会增加发动机爆震的风险。因此，增压空气通常通过在进入发动机进气歧管之前使空气流过增压空气冷却器(CAC)来进行冷却，这一过程也增加了空气的密度。

为了有效地冷却增压空气，CAC通常是大而笨重的，因此与非涡轮增压汽车相比，生产出的车辆前端更大，以适应冷却系统的尺寸。此外，消费者需求优先考虑开发更省燃料、更高性能的车辆，通过具有更小尺寸和更大冷却能力的CAC可以部分地满足这种需求。解决对当前市售CAC的改善的其他尝试包括使用水冷式增压空气冷却器(WCAC)。Somhorst等人在美国专利申请第2017/0089253号中示出了一种示例性方法。其中，描述了具有集成多阶段冷却的WCAC，其包括两个流动槽道，所述两个流动槽道适于使两种不同温度的冷却剂流过WCAC。所公开的系统提供了比WCAC的先前示例更简单、更小的装置。

然而，发明人在此已经认识到上述情况以及这种系统的潜在问题。作为一个示例，WCAC需要额外的热交换器，从而增加了冷却系统的总成本。同样，WCAC在冷却能力方面与传统的空对空CAC类似地受到限制，因此在遵守所需配置的同时，性能可能不会有所提高。

发明内容

在一个示例中，可以通过以下方法来解决上述问题，所述方法包括：在第一条件期间，在混合增压空气冷却器(HCAC)处通过空对空冷却和空气对冷却剂传导冷却来冷却来自压缩机的增压空气；在第二条件期间，在所述HCAC处通过所述空对空冷却以及通过空气对冷却剂对流冷却来冷却来自所述压缩机的增压空气；以及在第三条件期间，在所述HCAC处通过所述空对空冷却以及通过制冷器辅助的空气对冷却剂对流冷却来冷却来自所述压缩机的增压空气。以这种方式，空气冷却和冷却剂冷却两者可以用于根据车辆操作期间增压空气加热的阶段来交换热量。

作为一个示例，HCAC可以包括镶块，冷却剂可以循环通过所述镶块。在所述第一条件期间冷却剂可以是停滞的，其中通过传导至流过HCAC表面的冲压空气，从增压空气中提取热量。在所述第二条件期间，允许冷却剂在环境温度下循环通过HCAC的镶块，除了通过传导进行空对空热交换之外，还通过对流引起来自增压空气的热传递。通过传导和对流进行的热传递在第三条件下继续，但是通过布置在冷却回路中的制冷器的额外冷却来辅助。因此，与传统CAC相比，HCAC的热传递能力增加，允许HCAC单元的尺寸减小，而不会损害效率或增加制造或操作成本。

应当理解，提供以上发明内容部分是为了以简化的形式介绍将在具体实施方式部分中进一步描述的一系列概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决以上或本公开中任何部分所指出的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出了包括HCAC的混合动力发动机冷却系统。

图2A示出了HCAC的第一实施例的等距透视前视图。

图2B示出了HCAC的第一实施例的等距透视后视图。

图3示出了HCAC的第二实施例的截面。