專利名稱：帶有剖分式散熱器和剖分式增壓空氣冷卻器的熱交換器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻在內(nèi)燃機(jī)中使用的流體的熱交換器裝置，更尤其是涉及一種熱交換器組件，其包括用于機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)、例如重型高速公路卡車或公共汽車的耦合的散熱器和增壓空氣冷卻器。
背景技術(shù)：
在長途運(yùn)輸?shù)母咚俟房ㄜ嚭凸财嚰捌渌匦蜋C(jī)動(dòng)車輛上，包括散熱器和增壓空氣冷卻器(CAC)、亦稱為中間冷卻器的熱交換器組件已經(jīng)使用了很多年。散熱器提供對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、通常為水與防凍液的50-50的溶液的冷卻。增壓空氣冷卻器從渦輪增壓器或超增壓器接收受壓縮、增壓或吸入的空氣，并在其進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)吸入總管之前降低它的溫度，由此使之密集，改善燃燒，提高功率輸出，改善燃料經(jīng)濟(jì)性，并減少污染排放物。為了在給定的熱交換器組件的尺寸下使熱傳遞達(dá)到最佳，必須平衡冷卻空氣流、熱交換器芯體節(jié)流、冷卻空氣流分流和冷卻空氣進(jìn)入及溫差的因素。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)披露了散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的許多結(jié)構(gòu)。散熱器和增壓空氣冷卻器并列或垂直放置(如在美國專利號(hào)4,736,727)，這樣每一個(gè)芯體的全部前面區(qū)域都暴露給周圍的冷卻空氣，這提供了最好的性能，但需要大的組件前面區(qū)域。作為改善車輛空氣動(dòng)力性的結(jié)果，為了容納機(jī)動(dòng)車輛的較小的前面區(qū)域，已經(jīng)設(shè)法限制散熱器和增壓空氣冷卻器熱交換器組件的前面區(qū)域。例如，在美國專利號(hào)5,046,550、5,316,079、6,619,379和6,634,418以及美國專利申請序列號(hào)10/289,513中已經(jīng)披露了帶有較小的前面區(qū)域的熱交換器組件。
在另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的散熱器和增壓空氣冷卻器熱交換器組件中，如圖1所示，增壓空氣冷卻器在上單元101和下單元103之間被剖分，上單元101和下單元103相對于冷卻空氣流127的方向分別設(shè)置在散熱器107的后面和前面。在上柜109a和下柜109b之間，散熱器107具有一個(gè)傳統(tǒng)的向下流動(dòng)類型的管道和翅片芯體117。散熱器107從發(fā)動(dòng)機(jī)接收冷卻液131至上柜109a，被冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液如133從下柜109b的下部分排出，并傳遞回發(fā)動(dòng)機(jī)。增壓空氣冷卻器單位101、103兩者都是交叉流動(dòng)類型的增壓空氣冷卻器，其中，受壓縮的增壓空氣水平流過各自的管道和翅片芯體111、113。受壓縮、被加熱的增壓空氣121首先流入上增壓空氣冷卻器101的垂直定向的柜105a，沿方向129a穿過芯體111，進(jìn)入直立柜105b。在單元101中，當(dāng)增壓空氣排出散熱器芯體117的上部時(shí)，增壓空氣被空氣127冷卻。其后，部分被冷卻的受壓縮的增壓空氣123被傳遞到下增壓空氣冷卻器103的直立柜105d中，在那里，沿水平方向129b，穿過芯體113，流入直立柜105c，然后沿125排出，并流向發(fā)動(dòng)機(jī)吸入總管。在單元103中，在增壓空氣流過散熱器芯體117的下部之前，增壓空氣被空氣127冷卻。就發(fā)明者所知，盡管其具有新穎性結(jié)構(gòu)，圖1的熱交換器組件也沒有達(dá)到良好的性能，不能成為正規(guī)的產(chǎn)品?，F(xiàn)在已經(jīng)確定的是，由于通過兩個(gè)增壓空氣冷卻器單元的過高的增壓空氣壓降，圖1的熱交換器組件的性能受到了很大的損失。
在近期的高速公路卡車中，急需更大的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻容量。一個(gè)原因是將在2007年生效的更嚴(yán)格的排放規(guī)則的條例。許多發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司計(jì)劃利用廢氣再循環(huán)(EGR)來滿足新的要求，其中，一部分發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)到吸入總管，用于再燃燒。在這個(gè)方法中，使用廢氣冷卻器來降低進(jìn)入吸入總管之前的廢氣的溫度。這些冷卻器產(chǎn)生的熱負(fù)荷增加了正常的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻熱負(fù)荷，需要從發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)增加冷卻能力。第二個(gè)原因是，在新卡車上，卡車主人和操作者需要增加輸出馬力。大功率的輸出有助于山地上的較高的平均速度，縮短行程時(shí)間，增加利潤。然而，大功率的輸出需要增加冷卻能力。
增加冷卻能力的這種需要使最近在空氣動(dòng)力式卡車上下了很大投資的卡車制造者陷入了進(jìn)退兩難的局面。今天，在高速公路上所看到的新卡車的傾斜機(jī)罩就是這個(gè)重新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，其在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻組件的尺寸方面達(dá)到了最大極限。目前，卡車制造商正在尋找在對卡車前端不進(jìn)行昂貴的重新設(shè)計(jì)的情況下提供增加的冷卻能力的問題的解決方案，卡車前端包括機(jī)罩、格柵、保險(xiǎn)杠和擋板。因而，雖然在增壓空氣壓降及散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的前面區(qū)域遵守嚴(yán)格的限制，但是存在長期的需要來實(shí)現(xiàn)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液和增壓空氣兩者的高性能。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的這些問題和缺陷，因而本發(fā)明的目的是提供一種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器，其用最小限度的前面區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了高的熱傳遞性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于冷卻不同流體的熱交換器組件，其使流體的壓力損失最小化。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種冷卻流體、例如在機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液和增壓空氣的方法，其使那些流體到周圍的冷卻空氣的熱傳遞達(dá)到最佳。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，上述及其他目的是通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明涉及一種熱交換器裝置，其包括第一熱交換器，其具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第一熱交換器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端、鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，所述第一熱交換器包括管道，第一流體被冷卻時(shí)可以穿過所述管道流動(dòng)。該熱交換器裝置還包括第二熱交換器，其具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分。每個(gè)第二熱交換器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端以及鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，所述第二熱交換器包括管道，第二流體被冷卻時(shí)可以穿過所述管道流動(dòng)。
其中一個(gè)第二熱交換器部分鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，這樣所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，以便周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分。另一個(gè)第二熱交換器部分鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，這樣另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置。以這種方式，冷卻空氣可以串聯(lián)地流過所述另一個(gè)第二熱交換器部分和所述另一個(gè)第一熱交換器部分。
第一熱交換器部分和第二熱交換器部分具有在其第一端和第二端之間的高度，并且其中，其中一個(gè)第一熱交換器部分和其中一個(gè)第二熱交換器部分的高度可以大于另一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分的高度，或者可以大體上相等。第一和第二熱交換器部分的高度也可以全部不同。
第一熱交換器部分和第二熱交換器部分具有在其側(cè)面之間的寬度，并且，第一熱交換器部分的寬度可以大于第二熱交換器部分的寬度，或者可以大體上相等。
在涉及的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于冷卻在內(nèi)燃機(jī)中使用的流體的方法，其包括提供如上所述的熱交換器組件。該方法包括使第一流體串聯(lián)或并聯(lián)地流經(jīng)第一熱交換器部分；第二流體串聯(lián)地在一個(gè)和另一個(gè)第二熱交換器部分之間流動(dòng)。該方法還包括使周圍的冷卻空氣流過熱交換器組件，這樣，周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分，并且周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。在這里使用的術(shù)語周圍空氣包括所有的通過熱交換器組件的冷卻空氣，即使它通過散熱器單元和CAC單元的翅片被加熱。
在執(zhí)行該方法時(shí)，第一流體可以并聯(lián)地流過第一熱交換器部分，一部分第一流體流過其中一個(gè)第一熱交換器部分，另一部分第一流體流過另一個(gè)第一熱交換器部分。作為選擇，第一流體可以串聯(lián)地流過兩個(gè)第一熱交換器部分，所有的第一流體都流過兩個(gè)第一熱交換器部分。
最好是，第一熱交換器部分包括沿每一側(cè)的總管，第一熱交換器部分管道連接總管，并且，第一流體從第一熱交換器部分的一側(cè)通過管道流到第一熱交換器部分的另一側(cè)。第一熱交換器部分可以可操作地連接，這樣第一流體在其中一個(gè)第一熱交換器部分和鄰近第一熱交換器部分的至少一側(cè)的另一個(gè)第一熱交換器部分之間流動(dòng)。
第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可以在其中一個(gè)和另一個(gè)第二熱交換器部分之間串聯(lián)地流動(dòng)。第二熱交換器部分可包括在每個(gè)部分的上端和下端的各側(cè)面之間的總管，第二熱交換器部分管道連接總管，這樣第二流體通過管道在第二熱交換器部分的一端和第二熱交換器部分另一端之間流動(dòng)?？梢圆捎孟蛳铝鲃?dòng)的系統(tǒng)，其中，第二流體從其中一個(gè)第二熱交換器部分的下總管流動(dòng)到另一個(gè)第二熱交換器部分的上總管。做為選擇，也可以采用向上流動(dòng)的系統(tǒng)，其中，第二流體從另一個(gè)第二熱交換器部分的上總管流動(dòng)到其中一個(gè)第二熱交換器部分的下總管。第二熱交換器部分可以可操作地連接，這樣，第二流體通過大體上橫跨第二熱交換器部分的寬度地延伸的導(dǎo)管在其間流動(dòng)。
包括在每個(gè)部分的上端和下端的各側(cè)面之間的總管，第二熱交換器部分的管道連接總管。在第二熱交換器部分為向下流動(dòng)的單元的情況下，其中一個(gè)第二熱交換器部分的表面之間的厚度大于另一個(gè)第二熱交換器部分。做為選擇，在第二熱交換器部分為向上流動(dòng)的單元的情況下，另一個(gè)第二熱交換器部分的表面之間的厚度大于其中一個(gè)第二熱交換器部分。
最好是，其中一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在大致同一個(gè)第一平面內(nèi)，并且其中，另一個(gè)第一熱交換器部分和其中一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在大致同一個(gè)第二平面內(nèi)。周圍的冷卻空氣同時(shí)地流經(jīng)所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分，并同時(shí)地流過所述其中一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。
最好是，第一熱交換器為散熱器，第一流體是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液，并且其中，第二熱交換器為增壓空氣冷卻器，第二流體是增壓空氣，每個(gè)散熱器和增壓空氣冷卻器部分均由周圍的空氣冷卻。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，其包括用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的具有上、下部分的散熱器和用于冷卻增壓空氣的具有上、下部分的增壓空氣冷卻器。每個(gè)散熱器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的上端和下端、鄰近上端和下端之間的表面的側(cè)面，所述散熱器包括在每個(gè)散熱器部分的上端和下端的側(cè)面之間的總管和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液流經(jīng)的管道，所述管道連接散熱器總管。每個(gè)增壓空氣冷卻器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的上端和下端、鄰近上端和下端之間的表面的側(cè)面，所述增壓空氣冷卻器包括沿上端和下端的總管以及增壓空氣流經(jīng)的管道，所述管道連接增壓空氣冷卻器總管增壓空氣冷卻器上部分鄰近散熱器上部分且設(shè)置成重疊關(guān)系，其中，散熱器上部分的一個(gè)表面鄰近增壓空氣冷卻器上部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣，周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過散熱器上部分和增壓空氣冷卻器上部分。增壓空氣冷卻器下部分鄰近散熱器下部分，且設(shè)置成重疊關(guān)系，散熱器下部分的另一個(gè)表面鄰近增壓空氣冷卻器下部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣，周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過增壓空氣冷卻器下部分和散熱器下部分。散熱器上部分和增壓空氣冷卻器下部分大體上設(shè)置在一個(gè)平面內(nèi)，散熱器下部分和增壓空氣冷卻器上部分大體上設(shè)置在另一個(gè)平面內(nèi)。散熱器部分被可操作地連接，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可串聯(lián)或并聯(lián)地流過散熱器部分，并且增壓空氣冷卻器部分被可操作地連接，這樣增壓空氣可以串聯(lián)地在增壓空氣冷卻器上部分和增壓空氣冷卻器下部分之間流動(dòng)。
散熱器部分可以可操作地連接，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可以并聯(lián)地流過散熱器部分，一部分冷卻液流過散熱器上部分，另一部分冷卻液流過散熱器下部分。做為選擇，散熱器部分被可操作地連接，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可串聯(lián)地流過兩個(gè)散熱器部分，所有的冷卻液都流過兩個(gè)散熱器部分。
增壓空氣冷卻器上部分的表面之間的厚度大于或小于增壓空氣冷卻器下部分的表面之間的厚度。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種熱交換器裝置，其包括第一熱交換器，其具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分。每個(gè)第一熱交換器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端、鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面。熱交換器組件還包括具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分的第二熱交換器。每個(gè)第二熱交換器部分具有空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端以及鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，所述第二熱交換器包括在第一端和第二端的總管以及在其間大體徑直地延伸的流體輸送管道。
其中一個(gè)第二熱交換器部分鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的第一端和第二端與所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的第一端和第二端定向在同一方向。所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分。另一個(gè)第二熱交換器部分鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，另一個(gè)第二熱交換器部分的第一端和第二端與另一個(gè)第一熱交換器部分的第一端和第二端定向在同一方向。另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。
第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可在所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的第二總管和另一個(gè)第一熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)。第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可在所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管和另一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)。
最好是，其中一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分大體上設(shè)置在同一平面內(nèi)，另一個(gè)第一熱交換器部分和一個(gè)第二熱交換器部分大體上設(shè)置在同一個(gè)平面內(nèi)。
第一熱交換器部分可以可操作地連接，第一流體可以在其中一個(gè)第一熱交換器部分的第二總管和鄰近第一熱交換器部分中的至少一側(cè)或繞第二熱交換器部分中的至少一側(cè)的另一個(gè)第一熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)。第二熱交換器部分可以可操作地連接，這樣第二流體可以通過從其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管到另一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管且沿該兩個(gè)總管延伸的管道在其間流動(dòng)。
第一熱交換器部分典型地包括流體輸送管道，每個(gè)第一熱交換器部分的流體輸送管道與每個(gè)第二熱交換器部分的流體輸送管道一樣，在同一方向上延伸。
最好是，第二熱交換器部分的第一端和第二端之間的尺寸小于從第二熱交換器部分的一側(cè)到第二熱交換器部分的另一側(cè)的尺寸，這樣流體輸送管道橫跨第二熱交換器部分的表面的較短的尺寸延伸。另外，第一熱交換器部分的側(cè)面與第二熱交換器部分的側(cè)面對齊，其中一個(gè)第一熱交換器部分的第一端鄰近其中一個(gè)第二熱交換器部分的第一端，并且，另一個(gè)第一熱交換器部分的第二端鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的第二端。
其中一個(gè)第一熱交換器部分的第二端可以鄰近另一個(gè)第一個(gè)熱交換器部分的第一端，并且，其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二端可以鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的第一端。
第一和第二熱交換器部分的總管可水平地延伸，這樣第一和第二熱交換器部分垂直地分離，或者，第一和第二熱交換器部分的總管可以垂直地延伸，這樣，第一和第二熱交換器部分水平地分離。
在變形實(shí)施例中，其中一個(gè)第一熱交換器部分的至少一側(cè)或至少一端延伸到其中一個(gè)第二熱交換器部分的一側(cè)或一端的外部。其中一個(gè)第一熱交換器部分的第一端可以延伸到其中一個(gè)第二熱交換器部分的第一端的外部，并且另一個(gè)第一熱交換器部分的第二端可以延伸到另一個(gè)第二熱交換器部分的第二端的外部。而且，其中一個(gè)第二熱交換器部分的至少一側(cè)或至少一端延伸到其中一個(gè)第一熱交換器部分的一側(cè)或一端的外部。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于冷卻在機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的流體的方法，其包括提供如上所述的熱交換器組件。該方法包括第一流體流經(jīng)第一熱交換器部分；第二流體流過第二熱交換器部分的大體上徑直地延伸的管道，并在所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管和另一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)。該方法還包括冷卻空氣流過熱交換器組件，這樣周圍冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分，并且周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。
在執(zhí)行該方法時(shí)，最好是，第二流體依次流過其中一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管、其中一個(gè)第二熱交換器部分的大體上徑直地延伸的管道、其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管、另一個(gè)第二熱交換器的第一總管、另一個(gè)第二熱交換器部分的大體上徑直地延伸的管道以及另一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管。
作為選擇，第二流體也可以依次流過另一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管、另一個(gè)第二熱交換器部分的大體上徑直地延伸的管道、另一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管、其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管、其中一個(gè)第二熱交換器部分的大體上徑直地延伸的管道和其中一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管。
最好是，第一熱交換器為散熱器，第一流體是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液，并且，第二熱交換器為增壓空氣冷卻器，第二流體是增壓空氣，每個(gè)散熱器和增壓空氣冷卻器部分均由周圍的空氣冷卻。
在其更優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，其包括具有用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的上、下部分的散熱器。每個(gè)散熱器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的上端和下端、鄰近上端和下端之間的表面的側(cè)面。更優(yōu)選的組件還包括用于冷卻增壓空氣的上部分和下部分，每個(gè)增壓空氣冷卻器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的上端和下端、鄰近上端和下端之間的表面的側(cè)面，所述增壓空氣冷卻器包括沿上端和下端的總管和大體上徑直在其間延伸的增壓空氣輸送管道。
增壓空氣冷卻器上部分鄰近散熱器上部分且設(shè)置成重疊關(guān)系，增壓空氣冷卻器上部分的上端和下端與散熱器上部分的上端和下端定向在同一方向。散熱器上部分的一個(gè)表面鄰近增壓空氣冷卻器上部分的一個(gè)表面設(shè)置，這樣，周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過散熱器上部分和增壓空氣冷卻器上部分。增壓空氣冷卻器下部分鄰近散熱器下部分且設(shè)置成重疊關(guān)系，增壓空氣冷卻器下部分的上端和下端與散熱器下部分的上端和下端定向在同一方向。散熱器下部分的另一個(gè)表面鄰近增壓空氣冷卻器下部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣，周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過增壓空氣冷卻器下部分和散熱器下部分。
散熱器部分被可操作地連接，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可以在散熱器上部分的下總管和散熱器下部分的上總管之間流動(dòng)。增壓空氣冷卻器部分被可操作地連接，這樣，增壓空氣可以在增壓空氣冷卻器上部分的下總管和增壓空氣冷卻器下部分的上總管之間流動(dòng)。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種熱交換器裝置，其包括具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分的第一熱交換器。每個(gè)第一熱交換器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、一對總管和在其間大體上徑直地延伸的流體輸送管道。其中一個(gè)第一熱交換器部分設(shè)置在第一平面內(nèi)，另一個(gè)第一熱交換器部分設(shè)置在第二平面內(nèi)，第一平面和第二平面大體上平行。該熱交換器裝置還包括第二熱交換器，其具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分。每個(gè)第二熱交換器部分具有周圍冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、一對總管和在其間大體上徑直地延伸的流體輸送管道，其中一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在第二平面內(nèi)，并鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分且與其成重疊關(guān)系，其中，所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置。這樣，周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分。另一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在第一平面內(nèi)，并鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分且與其成重疊關(guān)系，其中，另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置。這樣，周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可在所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的總管和另一個(gè)第一熱交換器部分的總管之間流動(dòng)。第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可在所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的總管和另一個(gè)第二熱交換器部分的總管之間流動(dòng)。
第二熱交換器部分可以可操作地連接，這樣第二流體可以通過從一個(gè)第二熱交換器部分的總管到另一個(gè)第二熱交換器部分的總管且沿該兩個(gè)總管延伸的導(dǎo)管在其間流動(dòng)。導(dǎo)管可以包含至少一個(gè)加強(qiáng)構(gòu)件。
第一熱交換器部分可以可操作地連接，這樣第一流體可以在一個(gè)第一熱交換器部分的總管和鄰近第一熱交換器部分的至少一側(cè)或繞第二熱交換器部分的至少一側(cè)的另一個(gè)第一熱交換器部分的總管之間流動(dòng)。
本發(fā)明的另一個(gè)涉及的方面提供了一種用于冷卻在機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的流體的方法，其包括提供如上所述的熱交換器組件，第一流體依次或并聯(lián)地流過其中一個(gè)和另一個(gè)第一熱交換器部分，并且第二流體依次流過其中一個(gè)和另一個(gè)第二熱交換器部分。該方法還包括使冷卻空氣流過熱交換器組件，這樣周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)其中一個(gè)第一熱交換器部分和其中一個(gè)第二熱交換器部分，并且周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。


被認(rèn)為具有新穎性的本發(fā)明的特征以及本發(fā)明的元件特征在附帶的權(quán)利要求書中進(jìn)行了詳細(xì)闡述。附圖只是作為說明的目的，不是按比例繪制的。但是，結(jié)合附圖，參考下文的詳細(xì)說明，可以很好地理解有關(guān)結(jié)構(gòu)和操作方法的發(fā)明本身，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的透視圖。
圖2是依照本發(fā)明的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的一個(gè)圖3是圖2的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的俯視圖。
圖4是圖2的熱交換器組件的不帶散熱器部分的剖分式增壓空氣冷卻器的前視圖，僅僅顯示了芯體的一部分管道的散熱片。
圖5是圖2的熱交換器組件的不帶增壓空氣冷卻器部分的剖分式散熱器部分的前視圖，僅僅顯示了芯體的一部分管道的散熱片。
圖6是圖2的散熱器/增壓空氣冷卻器組件的透視圖。
圖7是變形的熱交換器組件的透視圖。
圖8是本發(fā)明的與冷卻風(fēng)扇有關(guān)的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的平面圖或側(cè)視圖。
圖9是本發(fā)明的熱交換器組件的一部分的側(cè)視橫截面圖，顯示了兩個(gè)增壓空氣冷卻器單元之間的連接總管的實(shí)施例。
圖10描繪了兩個(gè)增壓空氣冷卻器單元之間的連接總管的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖的橫截面，所述連接總管鑄成單件。
圖11描繪了除連接總管由幾個(gè)部分焊接而成之外與圖11都相同的連接總管的透視圖的橫截面。
圖12是本發(fā)明的熱交換器組件的一部分的透視圖，顯示了兩個(gè)散熱器單元之間的連接裝置的一個(gè)實(shí)施例，增壓空氣冷卻器(CAC)單元被拆除。
圖13是散熱器單元和CAC單元之間的流體連接裝置的透視圖，CAC單元被拆除，其中，連接裝置包含在熱交換器組件中的散熱器單元和CAC單元的整個(gè)寬度范圍內(nèi)。
圖14是本發(fā)明的二芯體深(two-core-deep)的熱交換器組件的變形實(shí)施例的透視圖，其中，散熱器單元和CAC單元為并排布置的向上流動(dòng)或向下流動(dòng)的單元。
圖15是圖14的變形熱交換器組件的俯視圖，顯示了增壓空氣冷卻器單元的交叉總管結(jié)構(gòu)。
圖16是圖14的變形熱交換器組件的后側(cè)視圖。
圖17是本發(fā)明的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的CAC部分的優(yōu)選實(shí)施例的后部透視圖，其結(jié)合圖18的散熱器單元使用，其中，兩個(gè)CAC單元都是向下流動(dòng)的單元。
圖18是本發(fā)明的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的散熱器部分的優(yōu)選實(shí)施例的后部透視圖，其結(jié)合圖17的CAC單元使用，其中，兩個(gè)散熱器單元都是并聯(lián)連接的交叉流動(dòng)的單元。
圖19是組合的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的側(cè)視圖，其使用了圖17的CAC單元和圖18的散熱器單元。
圖20是圖18的散熱器單元的第一變形實(shí)施例的后部透視圖，其串聯(lián)連接。
圖21是圖18的散熱器單元的第二變形實(shí)施例的后部透視圖，其串聯(lián)連接。
圖22是部分剖開的側(cè)視圖，顯示了本發(fā)明的組合的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件，其安裝在高速公路卡車的引擎罩下面。
圖23顯示了本發(fā)明的組合的散熱器/增壓空氣冷卻器熱交換器組件的另一位置，其安裝在高速公路公共汽車的后部內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
在描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，這里將參考附圖中的圖2-23，其中，相同的標(biāo)記表示本發(fā)明的相同的特征。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是一種利用分成兩部分的散熱器和分成兩部分的增壓空氣冷卻器(CAC)的冷卻組件。增壓空氣冷卻器布置成進(jìn)入的熱增壓空氣被導(dǎo)入增壓空氣冷卻器的第一部分，所述第一部分位于來自散熱器的第一部分的冷卻空氣的氣流方向的下游。然后，從增壓空氣冷卻器的第一部分排出的部分被冷卻的增壓空氣被導(dǎo)入增壓空氣冷卻器的第二部分，所述第二部分位于來自散熱器的第二部分的冷卻空氣的氣流方向的上游。排出的增壓空氣以這種方式被最冷的冷卻空氣冷卻。為了使通過增壓空氣冷卻器部分的增壓空氣壓降最小化，與帶有較少數(shù)量的長管的交叉流動(dòng)結(jié)構(gòu)相反，增壓空氣冷卻器部分被設(shè)計(jì)成向下流動(dòng)的結(jié)構(gòu)，這樣，它們具有最大數(shù)量的短管。本發(fā)明的冷卻組件的散熱器部分連接成發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液并聯(lián)地流過兩個(gè)部分，從而形成低的冷卻液壓降，并提高散熱器的充填和除氣特性。與具有單體式散熱器和分開兩個(gè)部分的增壓空氣冷卻器的冷卻組件相反，最好是，通過使散熱器和增壓空氣冷卻器分成兩部分，而使冷卻組件只變成兩個(gè)單元深，并將一個(gè)增壓空氣冷卻器部分放置在散熱器上部分的后面，將另一個(gè)增壓空氣冷卻器部分放置在散熱器下部分的前面。進(jìn)一步，因?yàn)樽兂稍谠鰤嚎諝饫鋮s器的第一部分中被部分冷卻的增壓空氣的體積減少了，所以增壓空氣冷卻器的第二部分可以制成較薄的芯體。芯體深度的這種減少為添加到冷卻組件中的空調(diào)冷凝器提供了空間。
在傳統(tǒng)的冷卻組件中，傳熱性能通常是在散熱器和增壓空氣冷卻器之間的折衷。當(dāng)一個(gè)的性能提高時(shí)，另一個(gè)的性能一般地會(huì)受到損失。在本發(fā)明的優(yōu)選冷卻組件中，熱增壓空氣在后面的增壓空氣冷卻器的第一部分中部分地被冷卻，當(dāng)它被充分冷卻時(shí)，其只導(dǎo)入前面的增壓空氣冷卻器的第二部分，這樣，不會(huì)降低在它后面的散熱器部分的性能。這在本質(zhì)上消除了增壓空氣冷卻器的性能與散熱器的性能之間的相互影響，使兩者都被最優(yōu)化，前面的散熱器部分具有最佳的接差(approach differential)(進(jìn)入的冷卻液和周圍的空氣的溫度差)。
圖2-6中描繪了本發(fā)明的熱交換器組件的第一實(shí)施例。一個(gè)組合的整體式熱交換器組件20最好包括具有用于冷卻第一流體的至少兩個(gè)垂直剖分和分開的單元或部分21、22的第一熱交換器，最好為用于冷卻自機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)或其他內(nèi)燃機(jī)的液態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的散熱器，以及具有用于冷卻第二流體的至少兩個(gè)剖分單元或部分30、32的另一個(gè)熱交換器，最好為用于冷卻來自內(nèi)燃機(jī)的渦輪或增壓器的受壓縮的增壓空氣的增壓空氣冷卻器。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液將用來作為第一流體的例子，以及壓縮的增壓空氣將用來作為第二流體的例子，但是，可以替換為其他的任何流體。通常，兩個(gè)熱交換器都在直立、大體垂直的位置，形狀上最好為長方形，組合的熱交換器組件的寬度和長度滿足卡車或公共汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室的要求。本發(fā)明的散熱器單元21、22可以為向下流動(dòng)類型的散熱器，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液40穿過大體上在散熱器的整個(gè)寬度上延伸的上總管或上柜24a進(jìn)入第一散熱器單元21。然后冷卻液從總管24a被分配到相連的具有其他傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的芯體26a，所述芯體26a通常包括通過散熱片29(圖5)相連的向下延伸的管道23，這樣，周圍的冷卻空氣46可以從芯體的前表面28a流過，并從后表面28b流出。在被周圍的空氣冷卻之后，冷卻液集中在相連的下總管或下柜24b中，所述下總管或下柜24b也橫跨散熱器的寬度延伸。然后，冷卻液從總管24b傳遞給分開的散熱器單元22(其與單元21的構(gòu)造相同)，到達(dá)上總管24c，穿過芯體26b，進(jìn)入下總管24d，并穿過冷卻液出口沿48流出來，返回到發(fā)動(dòng)機(jī)。正如下面將解釋的，周圍的冷卻空氣在流過散熱器單元22的前表面28c、散熱器芯體26b和后表面28d之前，首先穿過一個(gè)增壓空氣冷卻器單元。
本發(fā)明的增壓空氣冷卻器(CAC)最好包括一對垂直剖分并分開的單元或部分30、32(圖2和4)。CAC上單元30與散熱器上單元21設(shè)置成重疊的方式，這樣，CAC單元30的上邊緣39a和側(cè)面33a、33b大體上與散熱器單元21的上邊緣25a和側(cè)面27a、27b相一致，并且相對于冷卻空氣46的方向，位于散熱器單元21的上邊緣25a和側(cè)面27a、27b的后面。CAC單元30的前表面35a抵接或稍微離開散熱器單元21的后表面28b。CAC單元30包括上柜或上總管34a、下柜或下總管34b和在其間連接的芯體37a，每個(gè)都大體上在增壓空氣冷卻器單元的整個(gè)寬度上延伸。CAC下單元32相對于空氣流方向46位于散熱器下單元22的前面，單元32的下端39d和側(cè)面33a、33b大體上與散熱器單元22的下端25d和下側(cè)27a、27b相一致。CAC單元32的后表面35d抵接或稍微離開散熱器單元22的前表面28c。CAC單元32包括上柜或上總管34c、下柜或下總管34d和在其間連接的芯體37b，每個(gè)都大體上在增壓空氣冷卻器單元的整個(gè)寬度上延伸。兩個(gè)CAC芯體37a、37b都是傳統(tǒng)的管道和翅片結(jié)構(gòu)。CAC單元30的下總管34b可操作地連接到CAC單元32的上總管34c上，這樣，增壓空氣可以在其間流動(dòng)。
圖2-6的增壓空氣冷卻器單元最好為向上流動(dòng)或向下流動(dòng)的單元，而非交叉流動(dòng)的單元。因而，如圖6所示，進(jìn)入的被加熱和壓縮的增壓空氣50流過總管34a并沿52向下，在由其他傳統(tǒng)的增壓空氣冷卻器的管道和散熱片組成的芯體37a內(nèi)被冷卻，并集中在下總管34b中。該壓縮的增壓空氣54然后傳遞給CAC下單元32的上總管34c，在上總管34c中，部分冷卻的增壓空氣56穿過芯體37b向下流動(dòng)，進(jìn)入下總管34d，并作為往發(fā)動(dòng)機(jī)空氣吸入總管去的冷卻的壓縮空氣58而流出。
如圖4更加詳細(xì)地示出，用于CAC單元30、32的每個(gè)芯體37a、37b包括間隔開的垂直延伸的管道36，在所述管道36之間設(shè)置有螺旋形的散熱片38，所述管道36定向?yàn)樵试S冷卻空氣流穿過單元。這樣的翅片應(yīng)當(dāng)在芯體內(nèi)的所有管道之間延伸。這些管道可以是兩(2)列深，如圖2所示，或者為其他的任何配置。最好是，增壓空氣冷卻器單元30和32具有在總管的方向上測量的水平寬度，所述水平寬度大于在總管之間測量的各單元的垂直高度。在給定的增壓空氣冷卻器單元的配置中，通過利用盡可能短和盡可能多的管道36，由于降低的增壓空氣壓降的緣故，已經(jīng)獲得了改善的熱交換器組件性能、尤其是改善的增壓空氣冷卻器單元的性能。如該實(shí)施例所示，增壓空氣冷卻器單元30和32采用定向?yàn)楦鲉卧妮^短的垂直高度的管道36，這樣，與在圖1的交叉流動(dòng)的CAC單元中使用的較少的較長管道相比，存在較多的較短管道。
在圖5中顯示了作為向下流動(dòng)單元的用于散熱器單元21、22的芯體26a、26b，該下流動(dòng)單元具有在間隔開的垂直延伸的管道33之間延伸的散熱片29，以允許冷卻空氣流穿過該單元。這樣的翅片應(yīng)當(dāng)在芯體內(nèi)的所有管道之間延伸。這些管道23可以是兩(2)列深，如圖2所示，或者為其他的任何配置。與CAC單元一樣，在圖5中描繪了作為向下流動(dòng)單元的散熱器單元21、22，帶有在單元的較短尺寸-高度的方向上延伸的管道，這樣可采用大量的管道。做為選擇，當(dāng)散熱器中的冷卻液的壓降不是很嚴(yán)重時(shí)，散熱器單元21、22可以是交叉流動(dòng)的單元，其中，管道在單元的較長的寬度尺寸的方向上延伸，可采用少量的管道。
熱交換器芯體26a、26b、37a、37b可以由典型的材料、例如鋁、黃銅或紅銅的管道和翅片構(gòu)成?？偣?4a、24b、24c、24d、34a、34b、34c、34d可以是任何傳統(tǒng)的材料，如塑料、鋁、黃銅或紅銅。
圖7示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例20′，在結(jié)構(gòu)上與前述的實(shí)施例相同，不同的是散熱器和增壓空氣冷卻單元被旋轉(zhuǎn)了90°，這樣，散熱器單元和CAC單元水平地分離。如前所述，散熱器單元21和22的總管24a、24b、24c、24d可以與CAC單元30和32的總管34a、34b、34c、34d一樣，定位在同一方向。在該實(shí)施例中，散熱器和增壓空氣冷卻器單元的所有總管都垂直地定向并水平地間隔開，因此，流過散熱器單元和增壓空氣冷卻器單元各自的芯體內(nèi)部的當(dāng)前的水平管道的流體流當(dāng)前是水平的。然而，因?yàn)榧俣ǜ髟鰤嚎諝饫鋮s器單元的水平寬度小于其垂直高度，增壓空氣冷卻器管道盡可能短并且盡可能多，所以圖7的實(shí)施例中的熱交換器組件的性能大體上與圖2-6的實(shí)施例中熱交換器組件的性能一樣。
圖8示出了涉及冷卻吸風(fēng)扇的上述實(shí)施例的熱交換器組件20、20′，所述風(fēng)扇具有由風(fēng)扇電機(jī)60驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇葉片62。熱交換器組件20、20′與風(fēng)扇葉片掃過的區(qū)域成一直線，以穿過每個(gè)CAC單元30、32和散熱器單元21、22移動(dòng)外面的周圍的冷卻空氣46。散熱器總管24b、24c和CAC總管34b、34c可以設(shè)置成與風(fēng)扇葉片62和風(fēng)扇電機(jī)60的中心成一直線，這里的氣流很少，或幾乎為零。風(fēng)扇護(hù)罩(未顯示)可以圓周地位于風(fēng)扇葉片和熱交換器組件頂部以及側(cè)邊緣的周圍，以容納和導(dǎo)入空氣流。熱交換器組件配置成一個(gè)散熱器單元21與一個(gè)CAC單元32在正交于冷卻空氣流46的方向的同一平面內(nèi)對齊，這樣冷卻空氣并聯(lián)地流過這些散熱器單元和CAC單元。另一個(gè)散熱器單元22與另一個(gè)CAC單元30也在正交于冷卻空氣流46的方向的同一個(gè)平面內(nèi)對齊，這樣，冷卻空氣并聯(lián)地流過這些散熱器單元和CAC單元。散熱器/CAC單元22、32與散熱器/CAC單元21、30呈抵接或間隔很近的關(guān)系，并與散熱器/CAC單元21、30串聯(lián)連接和對齊，以便周圍的冷卻空氣46以串聯(lián)或依次的方式通過散熱器單元21和CAC單元30、散熱器單元22和CAC單元32。如圖8所示，散熱器/CAC單元21和32的前表面和后表面以及散熱器/CAC單元22和30的前表面和后表面最好也分別在同一平面內(nèi)。
運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，引入到大約一半的熱交換器組件20或20′的周圍冷卻空氣46依次和串聯(lián)地流過散熱器單元21的自由前表面28a、芯體26a，穿過后表面28b出來，這時(shí)已經(jīng)被加熱到了高于周圍的溫度，然后立即流過鄰近的CAC單元30的前表面35a。在通過CAC芯體37a后，冷卻空氣穿過自由后表面35b流出來。在熱交換器組件20或20′的大約另一半，平行的周圍的空氣46依次和串聯(lián)地流過CAC單元32的芯體37b的自由前表面35c，并穿過CAC后表面35d出來，這時(shí)已經(jīng)被加熱到了高于周圍的溫度，然后立即流過鄰近的散熱器單元22的表面28c。在通過散熱器芯體26b后，周圍的冷卻空氣穿過散熱器單元22的自由后表面28d排出。除非另作說明，術(shù)語周圍的空氣包括所有的通過熱交換器組件的冷卻空氣，縱使它通過散熱器單元和CAC單元的翅片時(shí)被加熱。
如圖6所示，流體的工作流這樣被冷卻，最初的熱的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液40被接收在散熱器單元21的總管24a中，假定周圍的空氣46處于比進(jìn)入的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液40低的溫度下，當(dāng)冷卻劑沿42流過散熱器芯體26a時(shí)被冷卻。然后，部分被冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液沿44從總管24b傳遞給散熱器單元22的總管24c，在這里，它沿45穿過散熱器芯體26b和總管24d，并沿48流出來，以較冷的溫度返回到發(fā)動(dòng)機(jī)。進(jìn)入的受壓縮的增壓空氣50通常處于比進(jìn)入的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液高的溫度下，并且最先通過增壓空氣冷卻器上單元30。在空氣通過散熱器單元21的散熱器上芯體26a并被其加熱后，該被加熱的增壓空氣流過芯體37a，然后被空氣46冷卻。部分冷卻的受壓縮的增壓空氣54然后從下總管34b流到下CAC單元32的上總管34c。CAC單元32相對于冷卻空氣流處于散熱器下單元22的前面，當(dāng)增壓空氣56穿過芯體37b向下流動(dòng)時(shí)，在它穿過CAC單元32的總管34d流出、作為被冷卻的壓縮空氣58然后向發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣吸入總管流去之前，被新的周圍的空氣冷卻。
周圍的冷卻空氣的流動(dòng)也可以逆向用于在此所述的實(shí)施例，這樣，它沿方向46′流動(dòng)(圖6和7)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，可以代替風(fēng)扇使用一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，首先通過鼓風(fēng)機(jī)吹空氣，然后穿過熱交換器組件。另外，將要被冷卻的流體的流動(dòng)也可以逆向于上述的流動(dòng)。當(dāng)周圍的冷卻空氣逆向流動(dòng)、即其沿方向46′流動(dòng)的時(shí)候，與增壓空氣逆向流動(dòng)、即增壓空氣通過總管34d進(jìn)入并通過總管34a排出的時(shí)候的包括CAC單元的熱交換器組件的冷卻性能相同。
CAC和散熱器單元的側(cè)面和上端及下端最好對齊，這樣在散熱器的頂部、底部或側(cè)面與CAC單元的相應(yīng)的頂部、底部和側(cè)面之間不存在不重疊的區(qū)域。然而，在變形實(shí)施例中，本發(fā)明的熱交換器組件可以包括這樣的不重疊區(qū)域。例如，如圖8所示，分別鄰近總管24a、24d的散熱器端部25a′或25d′，可以分別延伸到鄰近總管34a、34d的相應(yīng)的增壓空氣冷卻器單元端部39a、39d的上方和下方。作為選擇，增壓空氣冷卻器單元的端部39a′、39d′可以延伸到散熱器單元的上端25a和25d的上方和下方。如圖3所示，沿?zé)峤粨Q器組件的側(cè)面也可能存在不重疊區(qū)域。散熱器單元的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面27a′、27b′可以延伸到熱交換器單元33a、33b的側(cè)面之外。作為選擇，增壓空氣冷卻器的任一側(cè)面33a′、33b′都可以延伸到散熱器單元27a、27b的側(cè)面之外。在這樣的情況下，散熱器單元和CAC單元可具有不同的寬度。如果采用這樣的不重疊區(qū)域，則增壓空氣冷卻器單元或散熱器中的任一個(gè)延伸至另一個(gè)之外或之后的部分都會(huì)接收新的周圍的空氣。在機(jī)動(dòng)車輛中一般采用的輔助熱交換器可以用于本發(fā)明的熱交換器組件，比如機(jī)油和變速器油冷卻器，也可以在組件的上部分或下部分的前面或后面使用空調(diào)冷凝器單元。
在圖9中描繪了增壓空氣冷卻器單元之間的總管連接裝置的實(shí)施例。CAC單元30的芯體37a在其上具有下端總管34b，CAC單元32在其上具有上端總管34c，兩個(gè)總管都容納在過渡導(dǎo)管64內(nèi)。如圖所描繪的，由管壁68a、68b形成的空氣通路或?qū)Ч?6在總管34b和34c之間、大體上沿它們的全長延伸，并大體上沿它們的全寬且在它們的不同的平面內(nèi)直接地和可操作地連接CAC單元30、32，以允許空氣流過其間。圖10和11的橫截面描繪了連接總管的其他優(yōu)選實(shí)施例，其中，過渡導(dǎo)管64a鑄造成單一的一體的單元64a(圖10)，或者為由四個(gè)成形部分通過焊接點(diǎn)110連接而成的焊接構(gòu)件64b(圖11)。在兩個(gè)實(shí)施例中，管孔102a、102b在聚合孔眼(polymeric grommets)中分別從芯體37a、37b接收CAC管道，形成管道至頭部的接合。(如圖所示，這些CAC管道是穿過芯體的厚度的單一深度，例如與圖2的兩個(gè)深度的管道配置相反。)中間直立的加強(qiáng)肋106大體上沿CACs的全寬在總管導(dǎo)管內(nèi)從頂部到底部延伸，以抵抗內(nèi)部的增壓空氣壓力(通常為約50-55psig)引起的破裂，所述加強(qiáng)肋106包括用于增壓空氣通過其中的多個(gè)孔104。帶有間距或用于增壓空氣流的孔的多個(gè)加強(qiáng)肋，也可以橫穿CAC總管的寬度使用。作為選擇，可以采用一個(gè)或多個(gè)與總管的較長的尺寸成直角的內(nèi)部的橫向加強(qiáng)肋。
在圖12中顯示了散熱器單元21、22之間的可操作的冷卻液連接裝置的實(shí)施例，CAC單元被拆除。每個(gè)總管24b、24c分別具有延長部分124b、124c，所述延長部分124b、124c從散熱器單元的一側(cè)向外延伸，并利用夾具114和/或軟管112為冷卻液提供在兩者之間的流動(dòng)。最好是，繞散熱器單元的相對的一側(cè)也設(shè)置類似的延長部分和連接裝置。該散熱器單元泠卻劑連接裝置可以結(jié)合圖9、10和11的CAC單元增壓空氣連接裝置一起使用，所述連接裝置沿CAC單元的中心連接。
圖13顯示了與CAC總管過渡導(dǎo)管64結(jié)合使用的散熱器單元21、22之間的冷卻液連接裝置的另一個(gè)實(shí)施例，兩者都安裝到框架140。分別在散熱器總管24b、24c上的一對冷卻液入口/出口131和132，在相對的兩端連接到過渡冷卻液接頭134上，在散熱器單元之間傳遞冷卻液。在該實(shí)施例中，冷卻劑連接裝置鄰近散熱器單元21、22的一側(cè)、但在其寬度內(nèi)設(shè)置，沒有擴(kuò)展到熱交換器組件的總寬度，因此，縮短了導(dǎo)管64在CAC總管之間的寬度。在這種情況下，CAC單元的寬度將約等于導(dǎo)管64的寬度，這樣CAC單元將具有小于散熱器單元的寬度。
在圖14、15和16中顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。該熱交換器組件220也具有如前述實(shí)施例所示的剖分式散熱器單元和CAC單元的二芯體深的結(jié)構(gòu)。如前所述，散熱器單元221和CAC單元232并排設(shè)置在一個(gè)平面內(nèi)，CAC單元230和散熱器單元222并排設(shè)置在另一個(gè)平面內(nèi)。如圖所描繪的，一部分冷卻的周圍的空氣流246首先穿過散熱器單元221中的芯體226a的翅片229和在CAC單元232中的芯體237b的翅片238，然后，與此并行，冷卻的周圍的空氣流246的第二部分依次流過CAC單元230和散熱器單元222各自的翅片和芯體。(如前所述，冷卻的周圍的空氣流可以逆向，如方向246′所示。)與前述的實(shí)施例一樣，該實(shí)施例利用向上或向下流動(dòng)的芯體，其中，在各自的總管之間延伸的CAC管道236和散熱器管道233比總管的寬度尺寸短。在不很關(guān)注增壓空氣的壓降的情況下，CAC和散熱器管道可以制得比總管的寬度尺寸長。和前述的實(shí)施例一樣，熱交換組件220可以旋轉(zhuǎn)90°，這樣CAC和散熱器單元芯體為側(cè)向流動(dòng)。
圖14-16的這個(gè)實(shí)施例還提供一種緊湊式熱交換器組件。增壓空氣流最先進(jìn)入入口250，穿過總管234a、管道236、總管234b、總管234c、管道236、總管234d，然后從出口258出來。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液流最先進(jìn)入入口240，穿過總管224a、管道233、總管224b、總管224c、管道233、總管224d，然后從出口248出來。如圖15所示，貫穿CAC單元總管234a、234d的交叉區(qū)域280，連接到散熱器總管224b、224c上，以允許冷卻液在其間流動(dòng)。在熱交換器組件下端的同樣的交叉區(qū)域290連接到CAC總管234b、234c上，以允許增壓空氣在其間流動(dòng)。
圖17-19描繪了本發(fā)明的熱交換器組件的優(yōu)選實(shí)施例。熱交換器組件320的剖分式散熱器單元和CAC單元以圖2-6所描繪的方式布置，但有一些大的差別。除了在某些情況下它們以數(shù)字3開頭外，部件的標(biāo)識(shí)與前述標(biāo)記一致。CAC單元330和332也配置為向下流動(dòng)的熱交換器，增壓空氣50穿過入口350進(jìn)入后面的CAC上單元330，穿過水平入口總管334a被分配，并沿52流過芯體337a和過渡總管364(大體上橫跨CAC單元330和332的寬度延伸)，在這里，它進(jìn)入前面的CAC下單元332，沿56通過芯體337b、水平出口總管334d，并穿過出口358沿58出來。雖然通過兩個(gè)CAC單元的增壓空氣再次被冷空氣46冷卻，但是，CAC下單元芯體337b的厚度t2小于CAC上單元芯體337a的厚度t1，因?yàn)橥ㄟ^下單元的增壓空氣體積已經(jīng)由于被穿過CAC上單元的通道部分冷卻的緣故而減少了。因而，相對于冷卻空氣流，在CAC下單元332的前面，存在用于空調(diào)冷凝器90(圖19)的厚度的附加空間。作為選擇，CAC單元可以為向上流動(dòng)的單元，帶有逆向于圖示的尺寸(如果在圖19中熱交換器組件旋轉(zhuǎn)了180°則應(yīng)當(dāng)能看到)。
除了為具有沿各側(cè)面并沿單元的高度垂直延伸的總管的交叉流動(dòng)的單元外，圖18的散熱器單元類似于前述附圖所示的散熱器單元，芯體326a和326b內(nèi)的管道水平延伸，以傳送發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液。冷卻液并聯(lián)地流過兩個(gè)單元，而不是串聯(lián)、即依次地在散熱器上單元和下單元之間流動(dòng)。冷卻液沿40穿過散熱器進(jìn)口340進(jìn)入散熱器上單元321，流動(dòng)被分流，這樣第一部分流過垂直的總管324a，沿42流過芯體326a、垂直的總管324b，并沿48a穿過散熱器出口348a出來。第二部分冷卻液沿44穿過散熱器單元之間的軟管334或其他連接裝置流入散熱器下單元322，穿過垂直的總管324c被分配，然后沿45流過芯體326b、垂直的總管324d，沿48b穿過散熱器出口348b出來。作為選擇，進(jìn)入的熱冷卻液40可以在它進(jìn)入入口340之前分流，第二部分直接流入總管324c，在這樣情況下，連接器334不是必需的。散熱器單元321、322之間的并聯(lián)連接引起低的壓降。
在圖20和21中顯示了在熱交換器組件320中采用的散熱器單元321、322的其他的冷卻液流量布置，其中，液流串聯(lián)地通過單元，而不是如圖18中的并聯(lián)地通過單元。在圖20中，冷卻液流穿過散熱器上單元321的入口340沿40進(jìn)入，被垂直的總管324b分配，這樣它沿42流過芯體326a和垂直的總管324a，在這里，它沿44穿過接頭334向下流動(dòng)。在散熱器下單元322中，部分被冷卻的冷卻液被垂直的總管324c分配，這樣它沿45流過芯體326b和垂直的總管324d，在這里，它沿48穿過散熱器出口348排出。在圖21中，流動(dòng)是逆向的，其中，冷卻液流穿過散熱器下單元322的入口340沿40進(jìn)入，被垂直的總管324d分配，這樣它沿42流過芯體326b和垂直的總管324c，在這里，它沿44穿過接頭334向上流動(dòng)。在散熱器上單元322中，部分被冷卻的冷卻液被垂直的總管324a分配，這樣它沿45流過芯體326a和垂直的總管324b，在這里，它沿48穿過散熱器出口348排出。因?yàn)樗械睦鋮s液都流過了圖20和21中的兩個(gè)散熱器單元，所以，冷卻液流動(dòng)是快速的，盡管存在大的壓降，但是這帶來了較好的熱傳遞的可能性。
圖17-21所顯示的CAC和散熱器單元的高度大致相同；但是，根據(jù)應(yīng)用，單元的高度可以改變，甚至可以完全不同。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如下的構(gòu)造是有利的，即，CAC上單元和散熱器上單元的等高h(yuǎn)1分別大于CAC下單元和散熱器下單元的等高h(yuǎn)2(圖19)。同樣地，圖17-21所示的CAC和散熱器單元的寬度也可以相同，或者也可以不同，如圖3和13在前面所論述的。為完成組件，可以采用導(dǎo)流罩和風(fēng)扇護(hù)罩90，來保證冷卻空氣46不會(huì)繞過剖分式CAC和散熱器單元流動(dòng)。
參見圖22，所示的重載高速公路卡車70包括位于卡車前部分的發(fā)動(dòng)機(jī)室76中的發(fā)動(dòng)機(jī)72。車輛包括下框架74，所述下框架74具有垂直地安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室76的前端的組合的散熱器/CAC熱交換器組件20、20′、220、320。風(fēng)扇安裝在位于熱交換器組件后的風(fēng)扇護(hù)罩78內(nèi)。散熱器單元通過為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液流出和流入發(fā)動(dòng)機(jī)而提供的入口軟管71a和出口軟管71b可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)72的冷卻系統(tǒng)上。增壓空氣冷卻器單元通過入口軟管73a和出口軟管73b可操作地連接在發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪或增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)空氣吸入總管之間。圖23描繪了本發(fā)明的安裝在公共汽車后格柵82的背面或者安裝在背面附近的側(cè)面的熱交換器組件20、20′、220、320(在虛線上)。
圖17-19的實(shí)施例中描繪的冷卻組件安裝在高速公路卡車中，高速公路卡車帶有550馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)和測力計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)設(shè)計(jì)成能夠滿足2007年的排放要求，測力計(jì)用來測試帶有安裝在前面的增壓空氣冷卻器的散熱器的已有的傳統(tǒng)冷卻組件，在下面的表1中顯示了測試參數(shù)和結(jié)果。
表1

傳統(tǒng)冷卻組件標(biāo)記為產(chǎn)品，圖17-19的冷卻組件標(biāo)記為剖分系列。測試類型C是在多種設(shè)計(jì)條件下進(jìn)行測試以便檢測增壓空氣冷卻器的性能，測試類型R是在額定功率下進(jìn)行測試以便檢測增壓空氣冷卻器和散熱器兩者的性能。發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的說明在頂部給出了三個(gè)標(biāo)記為規(guī)格的測試項(xiàng)目。在比較測試號(hào)碼1a和1b中可以看到，對于測試類型C，傳統(tǒng)冷卻組件超過了規(guī)定的最大吸入總管溫差(IMTD)，或者吸入總管溫度和周圍溫度之間的差達(dá)到了5.7(3.2℃)，而本發(fā)明的冷卻組件為6.5(3.6℃)，低于規(guī)定的最大量，提高了12.2(6.8℃)。同時(shí)，與傳統(tǒng)冷卻組件相比，本發(fā)明的冷卻組件對散熱器上柜溫度(發(fā)動(dòng)機(jī)出口冷卻液溫度)提供了32.8(18.2℃)的改善(降低)，對外界性能(上柜的最大容許溫度不能超過的最大工作環(huán)境溫度)提供了32.8(18.2℃)的改善(增加)。
在比較測試號(hào)碼2a和2b中可以看到，對于額定功率下的測試類型R，傳統(tǒng)的冷卻組件超出了規(guī)定的最大IMTD6.1(3.4℃)，而本發(fā)明的冷卻組件為4.4(2.4℃)，低于規(guī)定的最大量，有了10.5(5.8℃)的改善。同時(shí)，本發(fā)明的冷卻組件在散熱器上柜溫度方面提供了26.7(14.8℃)的改善，在外界能力方面提供了27.1(15.1℃)的改善。盡管與傳統(tǒng)冷卻組件一樣安裝在同樣的空間中，在滿足發(fā)動(dòng)機(jī)制造商對增壓空氣壓降的要求的同時(shí)，本發(fā)明的冷卻組件實(shí)現(xiàn)了性能的改善。該性能在滿足2007年的排放要求以及允許較高的發(fā)動(dòng)機(jī)馬力綽綽有余。迄今為止，人們相信，在先技術(shù)的熱交換器組件是不能具有該性能的。
因而，本發(fā)明的熱交換器組件提供了一種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器，其用最小限度的前面區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了高的熱傳遞性能，同時(shí)使流體的壓力損失最小化。它尤其是對冷卻流體，比如在重型卡車、高速公路公共汽車或其他機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液和增壓空氣有用。另外，散熱器和增壓空氣冷卻器兩者都分成兩個(gè)小的單元的事實(shí)，使得它們重量減輕，在制造和單件更換方面更容易處理。
盡管已經(jīng)結(jié)合具體的優(yōu)選的類型實(shí)施例對在本發(fā)明進(jìn)行了具體描述，但是很明顯，按照上文的描述，各種替換、改進(jìn)和變形對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是顯而易見的。根據(jù)可用空間以及基于包括對熱交換器的軟管連接裝置的路線的考慮，可以要求對優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行變形來適應(yīng)某些應(yīng)用。正如優(yōu)選實(shí)施例，盡管這些變形在熱傳遞性能和低的流體壓降方面沒有提供終極目標(biāo)，但是與現(xiàn)有技術(shù)相比，它們被認(rèn)為提供了改善的性能。一些變形可以包括散熱器和增壓空氣冷卻器部分(從向下流動(dòng)到交叉流動(dòng)，反之亦然)的定向的改變和/或散熱器和增壓空氣冷卻器部分的操作連接裝置的改變，例如，從串聯(lián)連接到并聯(lián)連接。所以，期望的是，附加的權(quán)利要求將包羅落入本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神之內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器裝置，包括第一熱交換器，其具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第一熱交換器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端、鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，所述第一熱交換器包括管道，第一流體被冷卻時(shí)可以穿過所述管道流動(dòng)，第二熱交換器，其具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第二熱交換器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端以及鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，所述第二熱交換器包括管道，第二流體被冷卻時(shí)可以穿過所述管道流動(dòng)，其中一個(gè)第二熱交換器部分鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，其中，所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分，另一個(gè)第二熱交換器部分鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，其中，另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣冷卻空氣可以串聯(lián)地流過另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可以串聯(lián)或并聯(lián)地流過第一熱交換器部分，并且第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可以在一個(gè)和另一個(gè)第二熱交換器部分之間串聯(lián)地流動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可以并聯(lián)地流過第一熱交換器部分，一部分第一流體流過一個(gè)第一熱交換器部分，另一部分第一流體流過另一個(gè)第一熱交換器部分。
3.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可以串聯(lián)地流過兩個(gè)第一熱交換器部分，所有的第一流體都流過兩個(gè)第一熱交換器部分。
4.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分為交叉流動(dòng)的單元，其包括沿每一側(cè)的總管，第一熱交換器部分管道連接總管。
5.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第二熱交換器部分為向上流動(dòng)或向下流動(dòng)的單元，其包括在每個(gè)部分的上端和下端的各側(cè)面之間的總管，第二熱交換器部分管道連接總管。
6.如權(quán)利要求5所述的熱交換器裝置，其中，第二熱交換器部分為向下流動(dòng)的單元，并且其中，其中一個(gè)第二熱交換器部分的表面之間的厚度大于另一個(gè)第二熱交換器部分的表面之間的厚度。
7.如權(quán)利要求5所述的熱交換器裝置，其中，第二熱交換器部分為向上流動(dòng)的單元，并且其中，另一個(gè)第二熱交換器部分的表面之間的厚度大于其中一個(gè)第二熱交換器部分的表面之間的厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分和第二熱交換器部分具有在其第一端和第二端之間的高度，并且其中，其中一個(gè)第一熱交換器部分和其中一個(gè)第二熱交換器部分的高度大于另一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分的高度。
9.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分和第二熱交換器部分具有在其第一端和第二端之間的高度，并且其中，其中一個(gè)第一熱交換器部分和其中一個(gè)第二熱交換器部分的高度大體上等于另一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分的高度。
10.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分和第二熱交換器部分具有在其第一端和第二端之間的高度，并且其中，第一熱交換器部分和第二熱交換器部分的高度完全不同。
11.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分和第二熱交換器部分具有在其側(cè)面之間的寬度，并且其中，第一熱交換器部分的寬度大體上等于第二熱交換器部分的寬度。
12.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分和第二熱交換器部分具有在其側(cè)面之間的寬度，并且其中，第一熱交換器部分的寬度大于第二熱交換器部分的寬度。
13.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，其中一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在大致同一個(gè)第一平面內(nèi)，并且其中，另一個(gè)第一熱交換器部分和其中一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在大致同一個(gè)第二平面內(nèi)。
14.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可以在其中一個(gè)第一熱交換器部分和鄰近第一熱交換器部分的至少一個(gè)側(cè)面的另一個(gè)第一熱交換器部分之間流動(dòng)。
15.如權(quán)利要求1所述的熱交換器裝置，其中，第一熱交換器部分和第二熱交換器部分具有在其側(cè)面之間的寬度，并且其中，第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可以通過大體上橫跨第二熱交換器部分的寬度延伸的導(dǎo)管在其間流動(dòng)。
16.一種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，包括散熱器，其具有用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的上部分和下部分，每個(gè)散熱器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的上端和下端、鄰近上端和下端之間的表面的側(cè)面，所述散熱器包括在每個(gè)散熱器部分的上端和下端的側(cè)面之間的總管和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可流經(jīng)的管道，所述管道連接散熱器總管；增壓空氣冷卻器，其具有用于冷卻增壓空氣的上部分和下部分，每個(gè)增壓空氣冷卻器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的上端和下端、鄰近上端和下端之間的表面的側(cè)面，所述增壓空氣冷卻器包括沿上端和下端的總管以及增壓空氣可流經(jīng)的管道，所述管道連接增壓空氣冷卻器總管，增壓空氣冷卻器上部分鄰近散熱器上部分且設(shè)置成重疊關(guān)系，其中，散熱器上部分的一個(gè)表面鄰近增壓空氣冷卻器上部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣，周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過散熱器上部分和增壓空氣冷卻器上部分，增壓空氣冷卻器下部分鄰近散熱器下部分，且設(shè)置成重疊關(guān)系，其中，散熱器下部分的另一個(gè)表面鄰近增壓空氣冷卻器下部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣，周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過增壓空氣冷卻器下部分和散熱器下部分，散熱器上部分和增壓空氣冷卻器下部分大體上設(shè)置在一個(gè)平面內(nèi)，散熱器下部分和增壓空氣冷卻器上部分大體上設(shè)置在另一個(gè)平面內(nèi)，散熱器部分被可操作地連接，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可串聯(lián)或并聯(lián)地流過散熱器部分，并且增壓空氣冷卻器部分被可操作地連接，這樣增壓空氣可以串聯(lián)地在增壓空氣冷卻器上部分和增壓空氣冷卻器下部分之間流動(dòng)。
17.如權(quán)利要求16所述的組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，其中，散熱器部分被可操作地連接，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可以并聯(lián)地流過散熱器部分，一部分冷卻液流過散熱器上部分，另一部分冷卻液流過散熱器下部分。
18.如權(quán)利要求16所述的組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，其中，散熱器部分被可操作地連接，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可串聯(lián)地流過兩個(gè)散熱器部分，所有的冷卻液都流過兩個(gè)散熱器部分。
19.如權(quán)利要求16所述的熱交換器裝置，其中，增壓空氣冷卻器上部分的表面之間的厚度大于增壓空氣冷卻器下部分的表面之間的厚度。
20.如權(quán)利要求16所述的熱交換器裝置，其中，增壓空氣冷卻器下部分的表面之間的厚度大于增壓空氣冷卻器上部分的表面之間的厚度。
21.一種用于冷卻在內(nèi)燃機(jī)中使用的流體的方法，包括提供熱交換器組件，所述熱交換器組件包括第一熱交換器，其具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第一熱交換器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端、鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，所述第一熱交換器包括管道，第一流體在被冷卻時(shí)可以穿過所述管道流動(dòng)；第二熱交換器，其具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第二熱交換器部分具有冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端、以及鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，所述第二熱交換器包括管道，第二流體被冷卻時(shí)可以穿過所述管道流動(dòng)，其中一個(gè)第二熱交換器部分鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，其中，所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，另一個(gè)第二熱交換器部分鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，其中，另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，第一流體串聯(lián)或并聯(lián)地流經(jīng)第一熱交換器部分；第二流體串聯(lián)地在一個(gè)和另一個(gè)第二熱交換器部分之間流動(dòng)；并且周圍的冷卻空氣流過熱交換器組件，這樣，周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分，并且周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第一流體并聯(lián)地流過第一熱交換器部分，一部分第一流體流過其中一個(gè)第一熱交換器部分，另一部分第一流體流過另一個(gè)第一熱交換器部分。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第一流體串聯(lián)地流過兩個(gè)第一熱交換器部分，所有的第一流體都流過兩個(gè)第一熱交換器部分。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第一熱交換器部分包括沿每一側(cè)的總管，第一熱交換器部分管道連接總管，并且其中，第一流體從第一熱交換器部分的一側(cè)通過管道流到第一熱交換器部分的另一側(cè)。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第二熱交換器部分包括在每個(gè)部分的上端和下端的各側(cè)面之間的總管，第二熱交換器部分管道連接總管，并且其中，第二流體通過管道在第二熱交換器部分的一端和第二熱交換器部分另一端之間流動(dòng)。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第二熱交換器部分包括在每個(gè)部分的上端和下端的各側(cè)面之間的總管，第二熱交換器部分管道連接總管，并且其中，第二流體從所述一個(gè)第二熱交換器部分的下總管流動(dòng)到另一個(gè)第二熱交換器部分的上總管。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第二熱交換器部分包括在每個(gè)部分的上端和下端的各側(cè)面之間的總管，第二熱交換器部分管道連接總管，并且其中，第二流體從另一個(gè)第二熱交換器部分的上總管流動(dòng)到其中一個(gè)第二熱交換器部分的下總管。
28.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，其中一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在大致同一個(gè)第一平面內(nèi)，并且其中，另一個(gè)第一熱交換器部分和其中一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在大致同一個(gè)第二平面內(nèi)，這樣，周圍的冷卻空氣同時(shí)地流經(jīng)所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和另一個(gè)第二熱交換器部分，并同時(shí)地流過所述其中一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第一流體在其中一個(gè)第一熱交換器部分和鄰近第一熱交換器部分的至少一側(cè)的另一個(gè)第一熱交換器部分之間流動(dòng)。
30.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第一和第二熱交換器部分具有在其側(cè)面之間的寬度，并且其中，第二流體通過大體上橫跨第二熱交換器部分的寬度延伸的導(dǎo)管在第二熱交換器部分之間流動(dòng)。
31.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，第一熱交換器為散熱器，第一流體是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液，并且其中，第二熱交換器為增壓空氣冷卻器，第二流體是增壓空氣，每個(gè)散熱器和增壓空氣冷卻器部分均由周圍空氣冷卻。
32.一種熱交換器裝置，其包括第一熱交換器，其具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第一熱交換器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端、鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面；第二熱交換器，其具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第二熱交換器部分具有空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端以及鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，所述第二熱交換器包括在第一端和第二端的總管以及在其間大體徑直地延伸的流體輸送管道，其中一個(gè)第二熱交換器部分鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的第一端和第二端與所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的第一端和第二端定向在同一方向，其中，所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，以便周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分，另一個(gè)第二熱交換器部分鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，另一個(gè)第二熱交換器部分的第一端和第二端與另一個(gè)第一熱交換器部分的第一端和第二端定向在同一方向，其中，另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可在所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的第二總管和另一個(gè)第一熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)，并且第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可在所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管和另一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)。
33.一種用于冷卻在機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的流體的方法，包括提供熱交換器組件，所述熱交換器組件包括第一熱交換器，其具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第一熱交換器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端、鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面；第二熱交換器，其具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第二熱交換器部分具有空氣流過的相對的前表面和后表面、鄰近所述表面的相對的第一端和第二端以及鄰近第一端和第二端之間的表面的側(cè)面，并且所述第二熱交換器包括在第一端和第二端的總管以及在其間大體上徑直地延伸的流體輸送管道，其中一個(gè)第二熱交換器部分鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，其中一個(gè)第二熱交換器部分的第一端和第二端與其中一個(gè)第一熱交換器部分的第一端和第二端定向在同一方向，其中，所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，另一個(gè)第二熱交換器部分鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分并設(shè)置成重疊關(guān)系，另一個(gè)第二熱交換器部分的第一端和第二端與另一個(gè)第一熱交換器部分的第一端和第二端定向在同一方向，其中，另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可在所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的第二總管和另一個(gè)第一熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)，并且第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可以在所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管和另一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)；第一流體流經(jīng)第一熱交換器部分；第二流體流過第二熱交換器部分的大體上徑直地延伸的管道，并在所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的第二總管和另一個(gè)第二熱交換器部分的第一總管之間流動(dòng)；并且冷卻空氣流過熱交換器組件，這樣周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分，并且周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。
34.一種熱交換器裝置，其包括第一熱交換器，其具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第一熱交換器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、一對總管和在其間大體上徑直地延伸的流體輸送管道；其中一個(gè)第一熱交換器部分設(shè)置在第一平面內(nèi)，另一個(gè)第一熱交換器部分設(shè)置在第二平面內(nèi)，第一平面和第二平面大體上平行，第二熱交換器，其具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第二熱交換器部分具有空氣流過的相對的前表面和后表面、一對總管和在其間大體上徑直地延伸的流體輸送管道，其中一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在第二平面內(nèi)，并鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分且與其成重疊關(guān)系，其中，所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分，另一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在第一平面內(nèi)，并鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分且與其成重疊關(guān)系，其中，另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，這樣周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)地流過另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可在所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的總管和另一個(gè)第一熱交換器部分的總管之間流動(dòng)，并且，第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可在所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的總管和另一個(gè)第二熱交換器部分的總管之間流動(dòng)。
35.一種用于冷卻在機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的流體的方法，包括提供熱交換器組件，所述熱交換器組件包括第一熱交換器，其具有用于冷卻第一流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第一熱交換器部分具有周圍的冷卻空氣流過的相對的前表面和后表面、一對總管和在其間大體上徑直地延伸的流體輸送管道；其中一個(gè)第一熱交換器部分設(shè)置在第一平面內(nèi)，另一個(gè)第一熱交換器部分設(shè)置在第二平面內(nèi)，第一平面和第二平面大體上平行，第二熱交換器，其具有用于冷卻第二流體的兩個(gè)部分，每個(gè)第二熱交換器部分具有空氣流過的相對的前表面和后表面、一對總管和在其間大體上徑直地延伸的流體輸送管道，其中一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在第二平面內(nèi)，并鄰近其中一個(gè)第一熱交換器部分且與其成重疊關(guān)系，其中，所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的一個(gè)表面鄰近所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，另一個(gè)第二熱交換器部分設(shè)置在第一平面內(nèi)，并鄰近另一個(gè)第一熱交換器部分且與其成重疊關(guān)系，其中，另一個(gè)第一熱交換器部分的另一個(gè)表面鄰近另一個(gè)第二熱交換器部分的一個(gè)表面地進(jìn)行設(shè)置，第一熱交換器部分被可操作地連接，這樣第一流體可在所述其中一個(gè)第一熱交換器部分的總管和另一個(gè)第一熱交換器部分的總管之間流動(dòng)，并且，第二熱交換器部分被可操作地連接，這樣第二流體可在所述其中一個(gè)第二熱交換器部分的總管和另一個(gè)第二熱交換器部分的總管之間流動(dòng)；第一流體依次流過所述其中一個(gè)和另一個(gè)第一熱交換器部分；第二流體依次流過所述其中一個(gè)和另一個(gè)第二熱交換器部分；并且，冷卻空氣流過熱交換器組件，這樣，周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)所述其中一個(gè)第一熱交換器部分和所述其中一個(gè)第二熱交換器部分，并且周圍的冷卻空氣串聯(lián)地流經(jīng)另一個(gè)第二熱交換器部分和另一個(gè)第一熱交換器部分。
全文摘要
一種組合的散熱器和增壓空氣冷卻器組件，包括具有用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的上、下部分的散熱器和具有用于冷卻增壓空氣的上、下部分的增壓空氣冷卻器。增壓空氣冷卻器上部分鄰近散熱器上部分且設(shè)置成重疊關(guān)系，增壓空氣冷卻器下部分鄰近散熱器下部分且設(shè)置成重疊關(guān)系。散熱器上部分和增壓空氣冷卻器下部分在第一平面內(nèi)對齊，散熱器下部分和增壓空氣冷卻器上部分在第一平面后面的第二平面內(nèi)對齊。周圍的冷卻空氣可以串聯(lián)流過散熱器上部分和增壓空氣冷卻器上部分，并且還流過增壓空氣冷卻器下部分和散熱器下部分。
文檔編號(hào)F02B29/04GK1886580SQ200480035088
公開日2006年12月27日 申請日期2004年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月26日
發(fā)明者J·A·科爾布, J·莫雷斯 申請人:普羅里昂斯國際公司