[發明專利]增壓空氣冷卻系統和用于為內燃機提供增壓空氣冷卻的相應方法

在審

• 申請號: 201380037333.5
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN104471232A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 約翰尼斯·蒂姆;馬克·希內曼;馬蒂亞斯·菲倫巴赫
• 申請（專利權）人: 貝洱兩合公司
• 主分類號: F02M35/10
• 分類號: F02M35/10;F02B29/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術領域

本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的用于基于一個發動機系族的內燃機的增壓空氣冷卻系統。此外，本發明還涉及一種按照權利要求7的前序部分所述的用于提供增壓空氣冷卻的相應方法。此外，本發明還涉及一種具有增壓空氣壓縮裝置的內燃機和一種具有內燃機的機動車輛。

背景技術

在目前的車輛和發動機系族中，部件標準化越來越重要。因此，特別是對于各個發動機變型或者說發動機型號的增壓空氣冷卻，必須盡可能使用相同的增壓空氣冷卻器，但是這些增壓空氣冷卻器必須滿足很大范圍的熱功率。特別是對于頂級發動機，對于增壓空氣冷卻可能出現這樣的熱功率，即它們不再能夠僅僅通過低溫冷卻器進行冷卻，而是需要通過發動機高溫(HT)冷卻回路實現的預冷卻。

在公開文獻DE102010011373A1中描述了一種用于內燃機的增壓空氣冷卻系統，在該冷卻系統中，用于級聯增壓空氣冷卻的兩個增壓空氣冷卻器作為高溫(HT)和低溫(NT)冷卻器被集成在相關進氣歧管的進氣管或者說進氣模塊中。

但是，在進氣管中集成有兩個冷卻器(HT冷卻器和NT冷卻器)的這種級聯增壓空氣冷卻系統是一種昂貴的應用，因為它必須專門為頂級發動機而開發，并且由于關于結構空間和待避免的死區容積方面的要求，用于低級發動機的進氣管也許不能被共同使用。

此外，高的增壓壓力與高增壓的發動機的高溫相結合還會導致以下后果：部分節流閥必須被冷卻，并且由于強度原因，塑料材料對于集成有增壓空氣冷卻器的進氣管來說是不夠的，并且因此必須使用鋁制進氣管。總而言之，這會產生更高成本。

發明內容

本發明的目的是為所有發動機系族提供一種成本低廉的增壓空氣冷卻系統。特別地，該增壓空氣冷卻系統應該實現能夠使用標準化部件。

這是通過權利要求1的特征得以實現，根據該權利要求，提供了一種用于基于一個發動機系族的內燃機的增壓空氣冷卻系統。為此，該系統的第一冷卻裝置被形成為用于在結構上被集成到設置在節流閥與內燃機之間的進氣模塊中。此外，在該系統中還提供第二冷卻裝置，該第二冷卻裝置可以被設置在節流閥與增壓空氣壓縮機之間，并且該第二冷卻裝置可以對第一冷卻裝置進行補充，并且被設計成用于在增壓空氣進入進氣模塊之前對該增壓空氣進行預冷卻。第二冷卻裝置被規定用于在發動機系族的至少一個發動機型號中使用。

根據本發明，還提供了一種用于為具有內燃機的機動車輛提供增壓空氣冷卻的方法，在該方法中，為了對整個發動機系族進行增壓空氣冷卻，使用一種能夠與多級、優選是兩級增壓空氣冷卻相適應的系統。在這里，與發動機系族的相應發動機型號無關，在位于節流閥與燃燒室之間的進氣模塊中設置第一冷卻裝置。在發動機系族的一個或多個發動機型號中還在節流閥與增壓空氣壓縮機之間設置第二冷卻裝置，從而在相關發動機型號中在第二冷卻裝置處可以在增壓空氣進入進氣模塊之前對該增壓空氣進行預冷卻。

因此，提供一種增壓空氣冷卻裝置組合，該組合以特別的方式是為具有一個發動機系族的各種不同發動機類型或者說發動機型號的應用而開發的。因此，根據本發明的組合的一方面是用于一個發動機系族的基礎解決方案，在該基礎解決方案中以作為集成在進氣管中的增壓空氣冷卻裝置的第一冷卻裝置為出發點。通過該基礎解決方案有利地，特別是對于在“正常”功率范圍內的發動機來說，由于增壓空氣路線上的很小的容積、很小的壓力損失以及高的功率質量比，而產生了諸如迅速的響應特性之類的技術優點。

同時，根據本發明的解決方案規定，對于一部分發動機類型，在集成的增壓空氣冷卻器之前安置第二冷卻裝置作為另一增壓空氣冷卻器部件，形象地說作為所謂的“附加”冷卻器。因此，對于高級發動機和頂級發動機有利地實施級聯增壓空氣冷卻，從而避免第一冷卻裝置超過功率極限。否則，例如第一冷卻裝置可能發生以下情況：增壓空氣冷卻功率不再能夠被輸出到外界，而不必以過大的程度提高溫度水平。為了借助于數量級更加具體地說明這種事實情況，在這里，在NT回路中例如30kW的冷卻功率可以被視為關于基礎解決方案的功率極限而作為參數。

本發明的一個優點是，與例如用于頂級發動機的、在進氣管中具有兩個冷卻器的常規級聯冷卻系統或者與不同進氣管用于一個發動機系族的使用情況相反，在這里對于一個發動機系族的所有發動機能夠將標準化部件用于增壓空氣冷卻系統，并且因此能夠降低成本。

特別地，對于頂級發動機的很少件數只產生很低的應用成本或者說應用成本降低。此外，特別是對于低級發動機而言可以避免不必要的空間需求。因此，也實現了：一個發動機系族的進氣管能夠總是不變，而不受增壓影響。