(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な冷却液流れ分布を維持しながら冷却液流の多重パスを提供する内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器の提供。【解決手段】隣接する分離プレートの複数の対を定めるために相互に間隔を空けられた関係で平行に支持され、前記対が隣接する対の第１の組、及び隣接する対の第２の組を交互に定める複数の分離プレート、隣接する対の前記第１の組と各々が流体接続する給気入口、及び給気出口、隣接する対の前記第２の組と各々が流体接続する冷却液入口１６、及び冷却液出口１８、対の前記第１の組の隣接する分離プレートの間に伸長して、給気流路を定めるフィン、並びに隣接する対の前記第２の組の隣接する分離プレートの間に選択されたオフセット形状で伸長して、前記冷却液入口１６と前記冷却液出口１８が前記給気流路と熱交換関係にある複数のダム５５を含み、各ダムが関連するバイパスポート５６を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器であって、
隣接する分離プレートの複数の対を定めるために相互に間隔を空けられた関係で平行に支持され、前記対が隣接する対の第１の組、及び隣接する対の第２の組を交互に定める複数の分離プレート、
隣接する対の前記第１の組と各々が流体接続する給気入口、及び給気出口、
隣接する対の前記第２の組と各々が流体接続する冷却液入口、及び冷却液出口、
隣接する対の前記第１の組の隣接する分離プレートの間に伸長して、給気流路を前記給気入口と前記給気出口の間に定めるフィン、並びに
隣接する対の前記第２の組の隣接する分離プレートの間に選択されたオフセット形状で伸長して、多重パス冷却液流路を前記冷却液入口と前記冷却液出口の間に定め、前記冷却液入口と前記冷却液出口が前記給気流路と熱交換関係にある複数のダムを含み、各ダムが関連するバイパスポートを含み、前記冷却液の一部が前記ダムを迂回することを可能にすることを特徴とする冷却器。
【請求項２】
前記冷却器がプレス加工プレート構造である、請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記冷却器が積み重ねバープレート構造である、請求項１に記載の冷却器。
【請求項４】
前記ダムが、隣接する対の前記第２の組の隣接する分離プレートの間に挟まれた細長いバーを含み、前記バーが、前記分離プレートの幅より小さい長さを有し、向かい合う軸方向側面から交互に伸長して、多重パス液体流路を定める、請求項１に記載の冷却器。
【請求項５】
前記各バイパスポートが、切欠きを前記各バーに含む、請求項４に記載の冷却器。
【請求項６】
前記切欠きが、そこから関連するバーが伸長する軸方向側面の近くに配置される、請求項５に記載の冷却器。
【請求項７】
前記ダムが、隣接する対の前記第２の組の隣接する分離プレートの中プレス加工された細長い隆起バーを含み、前記バーが、前記分離プレートの幅より小さい長さを有し、向かい合う軸方向側面から交互に伸長して、多重パス液体流路を定める、請求項１に記載の冷却器。
【請求項８】
前記各ダムが複数の関連するバイパスポートを含み、前記冷却液の一部が前記ダムを迂回することを可能にする、請求項１に記載の冷却器。
【請求項９】
前記各バイパスポートが、角度を付けられた切欠きを前記各ダムに含む、請求項１に記載の冷却器。
【請求項１０】
前記各バイパスポートが、前記バイパスポートを通る流速を制御するように形成された切欠きを含む、請求項１に記載の冷却器。
【請求項１１】
内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器であって、
隣接する分離プレートの複数の対を定めるために、相互に間隔を空けられた関係で平行に支持された複数の分離プレート、
給気入口、及び給気出口、
冷却液入口、及び冷却液出口、
隣接する分離プレートの複数の対の第１の組の間に伸長し、前記給気入口、及び前記給気出口と流体接続され、給気流路を前記給気入口と前記給気出口の間に定めるフィン、並びに
隣接する分離プレートの複数の対の第２の組の隣接する分離プレートの間に選択されたオフセット形状で伸長し、前記冷却液入口、及び前記冷却液出口と流体接続し、多重パス冷却液流路を前記冷却液入口と前記冷却液出口の間に定め、前記冷却液入口と前記冷却液出口が前記給気流路と熱交換関係にある複数のダムを含み、前記各ダムが関連するバイパスポートを含み、前記冷却液の一部が前記ダムを迂回することを可能にする冷却器。
【請求項１２】
前記冷却器がプレス加工プレート構造である、請求項１１に記載の冷却器。
【請求項１３】
前記冷却器が積み重ねバープレート構造である、請求項１１に記載の冷却器。
【請求項１４】
前記ダムが、複数の対の前記第２の組の隣接する分離プレートの間に挟まれた細長いバーを含み、前記バーが、前記分離プレートの幅より小さい長さを有し、向かい合う軸方向側面から交互に伸長して、多重パス液体流路を定める、請求項１１に記載の冷却器。
【請求項１５】
前記各バイパスポートが、切欠きを前記各バーに含む、請求項１４に記載の冷却器。
【請求項１６】
前記切欠きが、そこから関連するバーが伸長する軸方向側面の近くに配置される、請求項１５に記載の冷却器。
【請求項１７】
前記ダムが、複数の対の前記第２の組の隣接する分離プレートの中プレス加工された細長い隆起バーを含み、前記バーが、前記分離プレートの幅より小さい長さを有し、向かい合う軸方向側面から交互に伸長して、多重パス液体流路を定める、請求項１１に記載の冷却器。
【請求項１８】
前記各ダムが複数の関連するバイパスポートを含み、前記冷却液の一部が前記ダムを迂回することを可能にする、請求項１１に記載の冷却器。
【請求項１９】
前記各バイパスポートが、角度を付けられた切欠きを前記各ダムに含む、請求項１１に記載の冷却器。
【請求項２０】
前記各バイパスポートが、前記バイパスポートを通る流速を制御するように形成された切欠きを含む、請求項１１に記載の冷却器。
【請求項２１】
隣接する分離プレートの複数の対を定めるために、相互に間隔を空けられた関係で平行に支持される複数の分離プレートを含み、隣接する分離プレートの複数の対の第１の組が給気流路を定める、内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器において、改良部分が、
隣接する分離プレートの複数の対の第２の組の隣接する分離プレートの間に選択されたオフセット形状で伸長し、前記給気流路と熱交換関係にある多重パス冷却液流路を定める複数のダムを含み、前記各ダムが関連するバイパスポートを含み、前記冷却液の一部が前記ダムを迂回することを可能にする冷却器。
【請求項２２】
前記ダムが、複数の対の前記第２の組の隣接する分離プレートの間に挟まれた細長いバーを含み、前記バーが、前記分離プレートの幅より小さい長さを有し、向かい合う軸方向側面から交互に伸長して、多重パス液体流路を定める、請求項２１に記載の改良部分。
【請求項２３】
前記各バイパスポートが、そこから関連する前記バーが伸長する軸方向側面の近くに配置された前記各バーに切欠きを含む、請求項２２に記載の改良部分。
【請求項２４】
前記ダムが、複数の対の前記第２の組の隣接する分離プレートの中プレス加工された細長い隆起バーを含み、前記バーが、前記分離プレートの幅より小さい長さを有し、向かい合う軸方向側面から交互に伸長して、多重パス液体流路を定める、請求項２１に記載の改良部分。
【請求項２５】
前記各バイパスポートが、そこから関連する前記バーが伸長する軸方向側面の近くに配置された前記各バーに切欠きを含む、請求項２４に記載の改良部分。
【請求項２６】
内燃機関システムであって、
内燃機関、
給気源、
冷却液システム、並びに
前記給気源と前記内燃機関の間で互いに平行に伸長する複数の給気流路、及び前記給気流路と交互に配置されて熱交換関係にあり、前記冷却液システムと平行に直列に伸長する複数の液体流路を含み、前記液体流路の各々が、多重パスを前記液体流路の中に定めるための、選択されたオフセット形状の複数のダムを含み、前記各ダムが、前記ダムの下流の液体の流れの淀みを減少させるための、関連するバイパスポートを含む液冷給気冷却器を含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器に関し、更に詳細には、改良された流れ分布のための冷却液バイパスポートの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関システムは、過給装置、又は過給機の使用の増加に遭遇している。周知のように、過給装置は、エンジンからの排気ガスによって駆動され、次に回転圧縮機を駆動するタービン・ホイールを含む。過給機は、エンジン、又は、エンジンによって最終的に動力を供給されるモータによって直接的に駆動される回転圧縮機を含む。
【０００３】
どちらの場合にも、回転圧縮機は、内燃機関の燃焼室に対する吸気の前に燃焼用空気を圧縮する。過給装置が使用されるとき、システムは、不完全に消費された排気ガスが、仕事を行うことなく膨張することを許容されるときに生じる廃熱の一部を回収する。両方のタイプのシステムは、内燃機関自体の形状によって得られる圧縮比よりも高い圧縮比を提供し、エンジン出力を増加させるために、所定の動作条件に対してより大量の燃料の燃焼を可能にする。
【０００４】
入ってくる燃焼用空気が回転圧縮機によって圧縮されるとき、燃焼用空気は同時に加熱されること。言い換えると、その密度が減少することを意味する。従って、所定の圧力では、過給装置、又は過給機からの単位体積の熱気は、燃焼のために利用可能な、同じ圧力における同一体積の冷気より少ない量の酸素を含む。言い換えると、この要因は、内燃機関の所定の動作サイクルで燃焼される燃料の総量に制限を設け、その結果として、内燃機関の出力を制限する。従って、特に自動車用途では、いわゆる給気冷却器が、コンプレッサ段の間、又は過給装置、若しくは過給機のコンプレッサ側と内燃機関のための吸気マニホルド（又は、等価物）の間に導入されてきた。過給装置、又は過給機からの高温の燃焼用空気は、給気冷却器を通ってエンジンまで通過する。同時に、空気、又は液体が燃焼用空気から隔離された流路の中の給気冷却器を通過するが、それらの間は熱交換関係である。より多量の燃料の燃焼を支援するエンジンへの給気毎により多量の酸素を最終的に提供するために燃焼用空気の密度を増やすように燃焼用空気が冷却され、エンジンの出力を増加させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、液冷給気冷却器の改良に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、良好な冷却液流れ分布を維持しながら冷却液流の多重パスを提供する内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の１側面によると、内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器は、複数の対が隣接する分離プレートを定めるために相互に間隔を空けられた関係で平行に支持される複数の分離プレートを含む。複数の対は、隣接対の第１の組、及び隣接対の第２の組を交互に定める。給気入口、及び給気出口は、隣接対の第１の組と各々が流体接続する。冷却液入口、及び冷却液出口は、隣接対の第２の組と各々が流体接続する。フィンが隣接対の第１の組の隣接する分離プレートの間に伸長して、給気流路を給気入口と給気出口の間に定める。複数のダムが隣接対の第２の組の隣接する分離プレートの間に選択されたオフセット形状で伸長して、多重パス冷却液流路を冷却液入口と冷却液出口の間に定め、冷却液入口と冷却液出口は給気流路と熱交換関係にある。各ダムは関連するバイパスポートを含み、冷却液の一部がダムを迂回することを可能にする。
【０００８】
冷却器は、プレス加工プレート構造、又は積み重ねバープレート構造である。
【０００９】
ダムが、隣接対の第２の組の隣接する分離プレートの間に挟まれた細長いバーを含み、バーが、分離プレートの幅より小さい長さを有し、向かい合う軸方向側面から交互に伸長して、多重パス液体流路を定めることが、本発明の特徴である。各バイパスポートは、切欠きを各バーに含む。切欠きは、そこから関連するバーが伸長する軸方向側面の近くに配置される。
【００１０】
ダムが、隣接対の第２の組の隣接する分離プレートの中でプレス加工された細長い隆起バーを含み、バーが、分離プレートの幅より小さい長さを有し、向かい合う軸方向側面から交互に伸長して、多重パス液体流路を定めることが、本発明の他の特徴である。
【００１１】
本発明の他の側面によると、複数対の隣接する分離プレートを定めるために相互に間隔を空けられた関係で平行に支持される複数の分離プレートを含む内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器が開示される。フィンが、給気入口、及び給気出口と流体接続する隣接する分離プレートの複数の対の第１の組の間に伸長し、給気流路を給気入口と給気出口の間に定める。複数のダムが、隣接する分離プレートの複数の対の第２の組の隣接する分離プレートの間に伸長し、冷却液入口、及び冷却液出口と選択されたオフセット形状で流体接続し、多重パス冷却液流路を冷却液入口と冷却液出口の間に定め、冷却液入口と冷却液出口は給気流路と熱交換関係にある。各ダムは、関連する迂回支持を含み、冷却液の一部がダムを迂回することを可能にする。
【００１２】
本発明の更に他の側面によると、複数対の隣接する分離プレートを定めるために相互に間隔を空けられた関係で平行に支持される複数の分離プレート、及び給気流路を定めるために隣接する分離プレートの複数の対の第１の組を含む内燃機関と一緒に使用するための液冷給気冷却器の改良が開示される。改良は、給気流路と熱交換関係にある多重パス冷却液流路を定めるために、選択されたオフセット形状で、隣接する分離プレートの複数の対の第２の組の隣接する分離プレートの間に伸長する複数のダムを含む。各ダムは、関連するバイパスポートを含み、冷却液の一部がダムを迂回することを可能にする。
【００１３】
本発明の他の特徴及び利点が、明細書及び図面から容易に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照すると、本発明による液冷給気冷却器１０が示される。給気冷却器１０は、内燃機関Ｅを有するエンジンシステムの一部として使用することを意図する。図４も参照のこと。給気冷却器１０は、給気入口１２、及び給気出口１４をコンプレッサ段の間の接続、又は過給装置Ｔのコンプレッサ側（図４を参照）、若しくは過給機とエンジンＥの吸気マニホルドの間の接続のために有し、それらの何れも従来型の設計である。既知の様に、冷却液入口１６及び冷却液出口１８は、冷却液システムＣへ動作可能なように接続され（図４を参照）、冷却液システムＣは従来型の設計であり、液体冷却液を冷却するための熱交換器、ポンプ、及び／又は冷却液から熱を除去するための他の付属物を含む。
【００１５】
図３を参照すると、図示された給気冷却器１０は、積み重ねバープレート構造である。或いは、以下で更に詳細に記載される様に、冷却器１０はプレス加工プレート構造でもよい。
【００１６】
給気冷却器１０は、第１の端部プレート２１、連続する内部分離プレート、４つの内部分離プレート２２，２３，２４，２５、及び反対側の第２の端部プレート２６（図１を参照）を含む複数の分離プレートを含み、４つの内部分離プレート２２，２３，２４，２５が図３に示される。本発明の図示される実施例では、約２６個の内部分離プレートが存在することが望ましいが、より多い、又はより少ない内部分離プレートも使用できる。ここでは簡略化のために、図３に示され、分離プレート２１−２５を含む給気冷却器１０の一部が詳細に記載され、給気冷却器構造の他の部分も類似することが理解される。
【００１７】
以下で更に詳細に記載される様に、分離プレート２１−２５が、複数対の隣接する分離プレートを定めるために相互に間隔を空けられた関係で平行に支持される。例えば、プレート２１，２２は互いに隣接して第１の対を定め、プレート２２，２３は互いに隣接して第２の対を定め、プレート２３，２４は互いに隣接して第３の対を定め、及びプレート２４，２５は互いに隣接して第４の対を定める。複数の対は、隣接対の第１の組（Ａとラベル付けされる）、及び隣接対の第２の組（Ｂとラベル付けされる）を交互に定める。対Ａの第１の組のプレートの間の間隔は、対Ｂの第２の組のプレートの間の間隔よりも大きい。第１の組Ａの対は給気入口１２、及び給気出口１４と流体接続して、給気流のために使用され、第２の組Ｂの対は冷却液入口１６、及び冷却液出口１８と流体接続し、冷却液流のために使用される。
【００１８】
図２を参照すると、給気冷却器１０が、端部プレート２１を除去して示される。第１の内部分離プレート２２は平面で、１側縁の向かい合う端部において突起３０，３２に関して一般に垂直である。各突起３０，３２は、冷却液入口１６、及び冷却液出口１８と各々が連絡する貫通開口部３４，３６を各々が有する。バープレート３８が、第１の内部分離プレート２２の上に積み重ねられる。図１及び図３に示される様に、端部プレート２１が所定の位置にあるとき、明らかに、バープレート３８は隣接する分離プレート２１，２２の間に伸長する。バープレート３８は、細長いバー４４，４６によって形成される周辺端部壁によって接続される細長いバー４０，４２によって形成される向かい合って軸方向に伸長する周辺側壁を含む。また、バープレート３８も、選択されたオフセット形状の細長い平行なバー４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４によって形成される複数のフィンガーを含む。特に、偶数番のフィンガー４８，５０，５２，５４第２の側壁バー４２から伸長し、奇数番のフィンガー４９，５１，５３は第１の側壁バー４０から伸長する。向かい合う側壁バー４０又は側壁バー４２まで伸長しないように、フィンガー４８−５４の各々は、分離プレート２２の幅より小さい長さを有する。従って、既知のように、フィンガー４８−５４はダム又はバッフル５５として機能し、冷却液入口１６から冷却液出口１８への多重パス冷却液流路を定める。
【００１９】
本発明によると、各ダム５５は、関連するバイパスポート５６を含む。各バイパスポート５６は、各フィンガー４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４の１つと関連する切欠き４８Ｎ，４９Ｎ，５０Ｎ，５１Ｎ，５２Ｎ，５３Ｎ，５４Ｎを含む。切欠き４８Ｎ−５４Ｎは、そこから関連する各フィンガー４８−５４が伸長する側壁バー４０、又は側壁バー４２の近くに配置される。各バイパスポート５６は、冷却液の一部がダム５５を迂回することを可能にし、ダム５５の下流の液体の流れの淀みを減少させ、従って良好な冷却液流れ分布を維持する。
【００２０】
バープレート３８が、第２の組Ｂの各対の隣接する分離プレートの間に提供される。
【００２１】
従来のように、複数のフィン６０が、隣接対の第１の組Ａの各々の隣接する分離プレートの間に伸長し、給気流路６２を給気入口１２と給気出口１４の間に定める。周辺バー壁バープレート６４が、フィン６２を囲んで、給気流路を密閉する。従って、バープレート３８，６４が、分離プレート２１−２６を相互に間隔を空けられた関係で平行に支持して図１−図３に示される構造を生成し、アセンブリは加熱されて、構成要素をインテグラル構造に固定する。
【００２２】
明らかなように、給気冷却器１０も、バープレート３８と機能的の等価な隆起部分を含むように分離プレートをプレス加工することによって、例えば、周辺壁部バー４０，４２，４４，４６、ダム５５、及び関連するバイパスポート５６をプレス加工することによって、プレス加工プレート構造に形成できる。
【００２３】
上記の実施例は、周辺壁部の近くに配置された各ダム５５の中のバイパスポート５６を示す。その実施例の中のバイパスポート５６は、直線状の流れを周辺壁部の近くに提供する。明らかなように、バイパスポート５６がダム５５に沿う任意の位置に配置され、所望する流れ効果を生み出す。図５を参照すると、バイパスポートのための種々の選択肢が示される。図示され上記に記載のように、バイパスポート５６は、サイドバー４２の近くに配置できる。或いは、直線状の流れを提供するバイパスポート５６Ａは、サイドバー４２から選択された距離に配置できる。加えて、複数のバイパスポート、例えば、バイパスポート５６及びバイパスポート５６Ａは、任意の間隔で提供される。直線状のバイパスポート５６，５６Ａの２つが図示されるが、もし必要があるか、又は望ましければ、追加が提供される。
【００２４】
加えて、バイパスポートが成形され、望ましい効果を生み出す。例えば、バイパスポート５６Ｂは、サイドバー４２に向かう正流に対して傾斜して示される。バイパスポート５６Ｂは、サイドバーから離れる正流に対して反対方向に傾斜できる。バイパスポート５６Ｃは、中央部が狭く示されて、より高速のジェットとして振る舞うようにベンチュリー管と類似の効果を提供する。或いは、バイパスポート５６Ｄは、狭い入口から広い出口にかけて広がり、ゆっくり拡散する流れを提供する。
【００２５】
明らかなように、バイパスポートは、ダム５５の上面又は底面の何れにも配置できる。
【００２６】
本発明によると、給気冷却器１０は適切な冷却液速度を維持する冷却液多重パスを提供し、バイパスポートは良好な流れ分布を維持する。これは、冷却液の淀みポケットを最小化する。従って、ダム５５が冷却液の進路を変えて、低流量給気冷却器に対する熱伝達性能を改良する多重パス効果を作り出し、バイパスポート５６はある割合の冷却液がダムを通過することを可能にし、良好な流れ分布を多重パスを用いて維持する。
【００２７】
以上、本発明の好ましい実施例について図示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による液冷給気冷却器の斜視図である。
【図２】端部プレートを除去した、図１に類似の斜視図である。
【図３】図１の線３−３に沿って切った部分断面図である。
【図４】図１の給気冷却器を使用するエンジンシステムのブロック図である。
【図５】複数のバイパスポートに対して異なる形状を有するダムを示す拡大平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    液冷給気冷却器
１２    給気入口
１４    給気出口
１６    冷却液入口
１８    冷却液出口
２１，２６    端部プレート
２２−２５    分離プレート
３０，３２    突起
３４，３６    貫通開口部
３８，６４    バープレート
４０，４２，４４，４６、    周辺壁部バー
４８−５４    フィンガー
４８Ｎ，４９Ｎ，５０Ｎ，５１Ｎ，５２Ｎ，５３Ｎ，５４Ｎ    切欠き
５５    ダム
５６    バイパスポート
５６，５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ    バイパスポート
６０    フィン
６２    給気流路
【図１】
2007303812.tif 000003
【図２】
2007303812.tif 000004
【図３】
2007303812.tif 000005
【図４】
2007303812.tif 000006
【図５】
2007303812.tif 000007