热管理系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种涉及控制内燃机的温度的热管理组件和系统。在一个实施例中，多级冷却组件包括本体、多个外部翼片和空气-冷却剂中间冷却器，本体形成了空气入口和空气出口，多个外部翼片从本体的外部向外延伸，空气-冷却剂中间冷却器定位在本体的内部并邻近空气入口。外部翼片在翼片类型、翼片密度、或翼片类型及翼片密度两方面不同。在另一实施例中，热管理系统包括进气结构、多级冷却组件、空气-冷却剂散热器、第一风扇和第二风扇，进气结构限定了进气通道，经过该进气通道而联接至发动机的多个缸，多级冷却组件定位在进气通道，空气-冷却剂散热器与多级冷却组件的空气-冷却剂中间冷却器流通地联接，第一风扇可操作以将空气流提供给多级冷却组件和空气-冷却剂散热器，第二风扇可操作以将空气流提供给空气-冷却剂散热器。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】本申请是于2011年12月21日提交的专利申请(中国国家申请号为201180065071.4，专利技术名称“”)的分案申请。
本文所公开的主题涉及。
技术介绍
通常，在内燃机中米用增压空气冷却器(charge air cooler)来在进口增压空气已经过涡轮增压器之后并且进入内燃机的缸之前冷却进口增压空气。进口增压空气被引导经过增压空气冷却器，以降低温度并补偿由于涡轮增压器的压缩而引起的温升。进气增压温度的降低支持使用更致密的进口增压进入内燃机，导致更高的操作效率。进口增压空气温度的降低还减少了预爆炸的可能性。增压空气冷却器还减少或消除了将过量的燃料注射到进口歧管中以冷却进口增压空气的需求，从而减少了燃料消耗。在一种方法中，增压空气冷却器包括由平板分离的波纹片层，从而产生一系列翼片。波纹片均匀地分散横跨增压空气冷却器的表面，并形成了笔直且矩形的翼片。分离的热和冷的空气流流经增压空气冷却器，并通过翼片接口将热量从流传递至分离板上，并通过下一组翼片传递到相邻的流体流中。
技术实现思路
然而，本专利技术人在本文中已经确定了上述方法带有的问题。例如，由于增压空气冷却器上的翼片的相同的形状和间距，所以在一些条件下，空气流可能被仅引导至增压空气冷却器的表面区域的一部分。如此，在如此的条件下，从空气至增压空气中间冷却器的热传递是有限的。在一个实施例中，多级冷却组件包括本体，其形成了空气入口和空气出口。多个外部翼片从本体的外部向外延伸。多个外部翼片根据多个外部翼片相对于本体的外部的位置而在翼片类型、翼片密度、或者翼片类型及翼片密度两方面不同。多级冷却组件还包括空气-冷却剂中间冷却器，其定位在本体的内部并邻近空气入口。通过提供根据翼片相对于多级冷却组件的本体的外部的位置而在翼片类型、翼片密度、或者翼片类型及翼片密度两方面不同的翼片，从而在本体上的不同位置产生空气流的压力降，其使空气横跨多级冷却装置的本体均匀地分散流动。因此，冷却空气流与多级冷却组件的表面区域的更大部分相互作用，并且提高了多级冷却组件的排热能力。此外，冷却剂-空气中间冷却器可与横跨多级冷却组件的空气流进行协同控制，从而提高流经多级冷却组件的燃烧空气的温度控制精度。该简要描述是为了以简化形式介绍理念选择而提供的，其将在本文中进一步描述。该简要描述并不意图识别所阐明的主题的关键特征或本质特征，而且也不意图用于限制所阐明的主题的范围。此外，所阐明的主题并不限于解决本公开的任何一部分所记载的任何或所有缺点的实施方案。此外，本专利技术人在本文已认可任何确定的问题和相应方案。【附图说明】通过参照附图阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本专利技术，在附图中: 图1示意性地显示了热管理系统的一个实施例。图2示意性地显示了热管理系统的另一实施例。图3示意性地显示了热管理系统的另一实施例。图4示意性地显示了热管理系统的另一实施例。图5示意性地显示了热管理系统的另一实施例。图6-7示意性地显示了多级冷却组件的一个实施例的横截面图。图8显示了热管理方法的一个实施例的流程图。【具体实施方式】本说明书涉及用于内燃机的热管理的组件、系统和方法。更具体而言，本说明书涉及控制经过不同冷却回路的不同流体的流或循环，从而基于不同的操作参数而调整内燃机温度。本文使用的流体表示热传递的液体、半液体材料或气体。合适流体的示例包括水、乙二醇、盐溶液、醇、进气、排气和前述两种或多种流体的混合物。在一些实施方案中，可设想更多特殊材料和/或性能影响添加剂，以包括防腐剂、去沫剂、抗沉淀剂、清洁剂、抗凝剂、生物杀灭剂、防漏剂(例如硅酸盐)或定位剂(例如染料)、防冻剂(例如上述乙二醇和酉学)等等。在一种实施方案中，热管理系统包括多级冷却组件，其包括用于冷却进气的空气-冷却剂中间冷却器和用于冷却进气的空气-空气热交换器。多级冷却组件的空气-冷却剂中间冷却器与空气-冷却剂散热器流通地联接，从而形成发动机冷却剂冷却回路。热管理系统包括第一风扇和第二风扇，第一风扇可操作以将空气流提供给多级冷却组件和空气-冷却剂散热器，第二风扇可操作以将空气流提供给空气-冷却剂散热器。第一风扇和第二风扇可独立操作，从而在独立于另一风扇的条件下调整由各个风扇提供的空气流。通过提供可独立操作的不同风扇，可分别地调整提供给不同结构或冷却回路的空气流。例如，因为第一风扇向多级冷却组件的空气-空气热交换器提供空气流，所以可基于歧管空气温度而调整第一风扇的操作，从而调整空气流。作为另一示例，因为第二风扇向空气-冷却剂散热器提供空气流，所以可基于第二操作参数例如发动机冷却剂温度而调整第二风扇的操作，从而调整空气流。上述实施方案可使不同的流体冷却回路被独立控制。因此，提高了热控制精度。在另一实施方案中，内燃机以密勒循环燃烧过程进行操作，其中燃烧行程被减少，从而允许更高的整体缸压力，并导致操作效率的提升。为了补偿由于密勒循环的减少的压缩行程而引起的功率输出的潜在减少，内燃机包括两级涡轮增压器配置，其提高了进入内燃机的缸的增压空气的压力。两级涡轮增压器配置相对于单个涡轮增压器配置或自然吸气配置产生了额外的热量。为了恰当地操控由两级涡轮增压器配置所产生的热量，热管理系统包括多级冷却组件，其定位在第一涡轮增压器的压缩机和第二涡轮增压器的压缩机之间。多级冷却组件包括用于冷却进气的空气-冷却剂中间冷却器和用于冷却进气的空气-空气热交换器。空气-空气热交换器定位在第二涡轮增压器的压缩机和发动机缸之间。空气-冷却剂散热器与多级冷却组件的空气-冷却剂中间冷却器流通地联接，从而形成发动机冷却剂冷却回路。通过在第一压缩机的出口提供多级冷却组件和在第二压缩机的出口提供空气-空气中间冷却器，从而在由各个涡轮增压器级提高压力的同时冷却进口增压空气。因此，相对于单个空气-空气中间冷却器配置而提高了热管理系统的排热能力。此外，在一些实施方案中，根据操作条件通过调整横跨多级冷却组件的空气-空气热交换器和空气-空气中间冷却器而提供的空气流而控制空气增压温度。此外，通过调整流经多级冷却组件的空气-冷却剂中间冷却器的发动机冷却剂的流速和/或温度而实现额外的空气增压温度控制。调整空气流、冷却剂流(或温度)、或者空气流和冷却剂流(或温度)的能力能够提高进入发动机缸的增压空气的温度控制精度，从而在内燃机的操作范围内提供合适的热管理。在另一实施方案中，多级冷却组件包括本体，其形成了空气入口和空气出口。多个外部翼片从本体的外部向外延伸。多个外部翼片根据多个外部翼片相对于本体的外部的位置而不同。例如，多个外部翼片可在翼片类型、翼片密度、或者翼片类型及翼片密度两方面不同。所造成的多个外部翼片的分布在横跨多个外部翼片而移动的空气流中产生了压力降，其使空气流以确定的量分布横跨本体的外部。多级冷却组件还包括空气-冷却剂中间冷却器，其定位在本体的内部并邻近空气入口。通过采用不同的外部翼片使流动横跨多级冷却组件的本体的外部的空气分布，从行进经过本体的内部的增压空气中提取的热量被传递横跨更大的本体表面区域。因此，提高了多级冷却组件的排热能力。此外，因为多级冷却组件采用各种流体(例如空气和发动机冷却剂)来冷却增压空气，所以通过流体的调整而实现更高的温度控制精度。图1显示了热管理系统100的一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管理系统，包括：进气结构，其限定了进气通道，经过该进气通道而联接至发动机中的多个缸；多级冷却组件，其定位在所述进气通道，包括用于冷却进气的空气‑冷却剂中间冷却器和用于冷却进气的空气‑空气热交换器；空气‑冷却剂散热器，其与所述多级冷却组件的所述空气‑冷却剂中间冷却器流通地联接；第一风扇，其能够操作以将空气流提供给所述多级冷却组件和所述空气‑冷却剂散热器；以及第二风扇，其能够操作以将空气流提供给所述空气‑冷却剂散热器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GA马什，MC阿加瓦尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US