KR101870313B1 - 충전 공기를 냉각하기 위한 장치, 충전 공기를 조절하기 위한 시스템, 및 내연기관용 흡입 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 내연기관을 위한 충전 공기를 냉각하기 위한 장치와 관련된다. 상기 장치는 제 1 냉매를 안내하는 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들 및 제 2 냉매를 안내하기 위한 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들을 포함하며, 상기 제 1 냉매 파이프(105)들 및 상기 제 2 냉매 파이프(110)들은 상기 장치의 길이 방향의 연장 방향으로 연장하고 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들은 상기 장치의 횡 방향의 연장 방향으로 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들에 인접하게 배열된다.
Description
본 발명은 차량의 내연 기관용 충전 공기(charge air)를 냉각하기 위한 장치, 압축 및 냉각된 충전 공기를 차량의 내연 기관에 공급하기 위한 흡입 모듈, 및 차량의 내연 기관용 충전 공기를 조절하기 위한 시스템에 관한 것이다.
계속 늘어나는 차량 엔진들의 축소화를 향한 추세는 종종 터보(turbo) 충전형 엔진들의 도입에 의해 성취된다. 충전 압력들이 특히 디이젤 엔진들에서 미리 여전히 상대적으로 낮았던 반면 충전 압력이 급속하게 상승한다. 그러나 또한 가솔린 엔진들에서, 값들은 연속적으로 상승한다. 따라서 또한 충전 공기의 온도들은 상당히 상승하고 곧 200 ℃ 정도(mark) 또는 그 초과 값에 도달할 것이다. 충전 엔진들에서 상승하는 충전 압력들은 충전 공기를 상당히 냉각하기 위한, 특히 충전 공기의 목표 온도가 더 낮아질 때, 수요들이 증가한다. 따라서 이러한 도전들을 충족시킬 수 있는 충전 공기 냉각기들이 개발되어야 한다.
간단한 충전 공기 냉각은 컴팩트형(compact)이거나 평면형 구성의 직접적 공기-냉각식 충전 공기 냉각기들에 의해 성취된다. 구성 공간이 제한되는 경우, 강력한 엔진들에 대해 저온 냉매 회로에서의 작동시 충전 공기와 냉매 사이, 또는 외기(ambient air)와 냉매 사이의 향상된 열 전달에 의해 충전 공기 냉각에 대한 전력 증가를 허용하는 간접적 유체-냉각식 충전 공기 냉각기들이 개발되었다. 추가의 전력 증가를 위해, 평면형 저온 냉각기들은 휠아치 냉각기(wheelarch cooler)들에 의해 보충되어, 저온 냉매 회로로부터의 높은 열 방산이 여전히 보장될 수 있다. 이것이 더 이상 바람직하지 않을 때, 또한 고온 회로와 저온 회로를 통한 소위 "케스케이드식 냉각(cascaded cooling)"이 도입될 수 있다. 여기서, 통상적으로 직렬로 연결된 두 개의 냉각기들이 사용되며, 여기에서 제 1 냉각기가 고온 회로로부터의 냉매를 이용하여 충전 공기를 예냉(precool)하며, 저-온 회로에 통합된 제 2 냉각기가 목표 값(주위 온도 + 15K 정도(or similar))까지의 유효 냉각을 허용한다. 따라서, 통상적으로 낮은 냉매 처리량으로 작동되는 저-온 회로 상의 부하가 완화되고 결과적인 충전 공기 온도가 낮아진다.
WO 2004/085810 A2는 열-전달 유체 회로에 의해 차량의 적어도 일 부분을 냉각하기 위한 시스템을 공개한다. 상기 시스템은 저-온 열 전달기 및 하나 이상의 장치 열 전달기를 포함하며, 이의 열 전달 표면은 열 전달 유체가 통하여 유동하는 제 1 및 제 2 열 전달 부분으로 분할된다.
본 발명의 목적은 차량의 내연기관을 위한 충전 공기를 냉각하기 위한 개선된 장치, 압축 및 냉각된 충전 공기를 차량의 내연기관에 공급하기 위한 개선된 흡입 모듈, 및 차량의 내연기관을 위한 충전 공기를 조절하기 위한 개선된 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립 청구항들에 따른 장치, 흡입 모듈 및 시스템에 의해 달성된다.
본 발명은 고온 및 저온 회로들에서 "캐스케이드형 냉각" 및 흡입 파이프 또는 흡입 모듈 내에서 간접 냉각식 충전 공기 냉각기의 통합을 허용하는 컴팩트형 냉각기 구성의 조합에 의해, 충전 공기 냉각의 효율이 증가될 수 있는 지식을 기초로 한다. 이러한 접근에 따라, 하나의 부품 내에 두 개의 회로들을 조합하지만 그럼에도 불구하고 매우 컴팩트하고 흡입 파이프 내에 통합될 수 있는 충전 공기 냉각기가 생산될 수 있다. 따라서 이러한 접근에 따라 설계된 냉각기의 대응하는 구성은 고온 회로에 의한 충전 공기의 예냉 및 저온 회로에 의한 목표 값으로의 충전 공기의 냉각을 허용한다. 구성이 매우 컴팩트하게 이루어질 수 있어 냉각기가 흡입 모듈 내에 통합될 수 있다.
유용하게는 여기서 제시된 접근에 따라 서로 무관하게 직렬로 장착된 두 개의 냉각기들을 사용할 것이 요구되지 않은데, 이는 현대 엔진의 흡입 파이프 내에 두 개의 냉각기들의 통합이 어렵고 복잡한 것으로 증명되었기 때문이다. 본 명세서에서 제시된 접근은 흡입 파이프에서 냉각기의 통합 때문에 충전 공기에 대한 작은 압력 강하(drop)의 장점을 수반한다. 더욱이 구성 공간이 절감될 수 있는데, 이는 흡입 파이프의 조립 프로세스에서의 통합을 위해 단지 하나의 부품만이 요구되기 때문이다. 또한 흡입 파이프 압력 센서의 바로 근처에 고온 및 저온 부품들을 배치하는 것이 제어 요소들의 부가 통합이 적용가능한 곳에서 허용한다.
본 발명은 차량의 내연기관을 위한 충전 공기를 냉각하기 위한 장치를 창출하며, 여기에서 상기 장치는 아래의 특징들을 포함한다:
제 1 냉매를 안내하기 위한 복수의 제 1 냉매 파이프들; 및
제 2 냉매를 안내하기 위한 복수의 제 2 냉매 파이프들,
여기에서, 제 1 냉매 파이프들 및 제 2 냉매 파이프들은 상기 장치의 길이 방향의 연장 방향을 따라 연장하고 복수의 제 1 냉매 파이프들은 상기 장치의 횡방향의 연장 방향으로 상기 복수의 제 2 냉매 파이프들에 인접하게 배열된다.
내연기관은 예를 들면 차량 또는 다용도차의 충전형 디이젤 엔진 또는 가솔린 엔진일 수 있다. 충전 공기는 차량 압축기에 의해 압축되고 이에 따라 가열되는 공기량(air quantity)일 수 있으며, 이 공기량은 예를 들면 차량의 흡입 모듈 또는 흡입 파이프의 흡입 개구를 통하여 외기 공급원으로부터 취출(drawn)되어 압축기로 공급된다. 상기 장치는 실질적으로 냉매 파이프들을 위한 하우징을 적어도 부분적으로 포함하는 직사각형 큐브로서 형성될 수 있다. 상기 장치의 길이 방향 연장은 실질적으로 냉매 파이프들의 길이를 통하여 결정될 수 있고, 상기 장치의 횡 방향 연장은 실질적으로 횡 방향 연장 방향으로 인접하게 배열된 다수의 냉매 파이프들을 통하여 결정될 수 있다. 복수의 제 1 냉매 파이프들은 상기 장치의 제 1 냉각기 부분을 형성할 수 있으며 복수의 제 2 냉매 파이프들은 상기 장치의 제 2 냉각기 부분을 형성할 수 있다.
제 1 냉매 파이프들의 개수는 제 2 냉매 파이프들의 개수에 대응할 수 있다. 대안적으로, 냉매 파이프들의 개수가 상이할 수 있다. 냉매 파이프들은 서로 평행하게 배열될 수 있다. 냉매 파이프들은 예를 들면 라운드형 또는 타원형 횡단면을 가질 수 있으며 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있다. 제 1 및 제 2 냉매 파이프들은 위 아래로 배열될 수 있고, 각각 스택(stack)을 형성하고, 여기에서 개별 냉매 파이프들이 터치될 수 있거나 서로 이격될 수 있다. 상기 장치의 횡방향의 연장 방향에서, 제 1 및 제 2 냉매 파이프들의 스택들은 서로 옆에 배열될 수 있다. 여기에서 또한 인접한 스택의 냉매 파이프들은 터치될 수 있거나 서로 이격될 수 있다. 다수의 위 아래로 배열된 냉매 파이프들은 복수의 제 1 냉매 파이프들 및 복수의 제 2 냉매 파이프들에 대해 동일할 수 있다. 여기서 위 아래로 배열된 냉매 파이프들의 개수는 환경들에 따라 자유롭게 선택될 수 있다. 따라서 상기 장치는 예를 들면 각각 9개의 냉매 파이프들을 포함하는 인접한 스택들을 가질 수 있다. 위 아래로 배열된 냉매 파이프들의 개수는 장치의 높이를 결정한다.
제 1 및 제 2 냉매들은 예를 들면 각각 우수한 열 교환에 적절한 동일하거나 상이한 조성을 가진 유체들로서 존재할 수 있다. 더욱이 제 1 및 제 2 냉매들은 장치의 작동시 상이한 온도들을 가질 수 있으며, 예를 들면 제 1 냉매는 제 2 냉매보다 더 높은 온도를 가질 수 있으며, 여기에서 그러나 양 온도들은 압축기에 의해 가열된 충전 공기의 온도보다 낮다. 따라서 충전 공기가 상기 장치의 제 1 냉각기 부분에서 안내된 제 1 냉매로의 열 전달에 의해 예냉되도록 충전 공기가 냉각될 수 있으며 상기 장치의 제 2 냉각기 부분에서 안내된 제 2 냉매와의 열 전달에 의해 목표 온도로 추가로 냉각될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 장치는 복수의 제 1 냉매 파이프들 및 복수의 제 2 냉매 파이프들의 단부 구역을 둘러싸는 제 1 베이스를 가질 수 있다. 더욱이, 상기 장치는 복수의 제 1 냉매 파이프들 및 복수의 제 2 냉매 파이프들의 단부 구역과 마주하는 추가 단부 구역을 둘러싸는 제 2 베이스를 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 베이스들은 각각 예를 들면 단부 구역 및 추가의 단부 구역 각각을 수용하는 캡의 형태의 탱크와 연결될 수 있다. 단부 구역 및 추가의 단부 구역은 이에 따라 각각 탱크를 구비한 제 1 및 제 2 베이스에 의해 둘러싸여서 개별 냉매 파이프들이 상기 장치 내에 단단히 고정되도록 한다. 이에 따라 상기 장치는 용이하게 컴팩트하게 그리고 경량으로 구성될 수 있다.
또한 제 1 탱크는 복수의 제 1 냉매 파이프들 내로의 제 1 냉매의 유입을 위한 제 1 유입 연결부 및 복수의 제 2 냉매 파이프들 내로의 제 2 냉매의 유입을 위한 제 2 유입 연결부를 가질 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 유입 연결부들은 제 1 탱크로부터 외측으로 연장하고 제 1 및 제 2 냉매 회로들 각각의 적절한 연결 피스와 연결될 수 있는 연결 피스들로서 각각 설계될 수 있다. 탱크는 냉매 파이프들로의 공급시 제 1 및 제 2 냉매들의 바람직하지 않은 혼합을 방지하는 분리기를 가질 수 있다.
제 1 탱크는 더욱이 복수의 제 1 냉매 파이프들로부터 제 1 냉매의 유출을 위한 제 1 유출 연결부 그리고 또한 또는 대안적으로 복수의 제 2 냉매 파이프들로부터 제 2 냉매의 유출을 위한 제 2 유출 연결부를 가질 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 유출 연결부들은 또한 제 1 탱크로부터 외측으로 연장하고 제 1 및 제 2 냉매 회로들의 추가의 적절한 연결 피스와 각각 연결될 수 있는 연결 피스들로서 설계될 수 있다.
대안적으로 제 2 탱크는 복수의 제 1 냉매 파이프들로부터 제 1 냉매의 유출을 위한 제 1 유출 연결부 및/또는 복수의 제 2 냉매 파이프들로부터 제 2 냉매의 유출을 위한 제 2 유출 연결부를 가질 수 있다.
이에 따라 제 1 및 제 2 베이스는 냉매 파이프들의 고정의 작업을 동시에 수행하며 상기 탱크와 관련하여 냉매 파이프들에 각각의 냉매가 공급되는 작업이 제공된다. 따라서 유용하게는 냉매를 공급하기 위한 그리고 냉매 파이프들을 고정하기 위해 개별 장치들이 요구되지 않으며, 이는 상기 장치의 더 컴팩트하고 경량의 구성을 초래한다. 제 1 탱크 내의 제 1 유입 연결부 및 제 2 탱크 내의 유출 연결부 또는 제 1 탱크 내의 제 2 유입 연결부 및 제 2 탱크 내의 제 2 유출 연결부의 배열은 I-유동 원리를 따라 상기 장치를 통하여 각각의 냉매를 안내한다. 그러나 제 1 탱크 내의 제 1 유입 연결부 및 제 1 유출 연결부, 또는 제 1 탱크 내의 제 2 유입 연결부 및 제 2 유출 연결부의 배열은 U-유동 원리에서 상기 장치를 통하여 각각의 냉매를 안내한다. 제 1 및 제 2 베이스들은 냉매 파이프들로의 공급시 제 1 및 제 2 냉매의 바람직하지 않은 혼합을 방지하는 하나 이상의 분리기를 가질 수 있다.
일 실시예에 따라, 제 1 베이스는 상기 장치의 주변 주위로 적어도 부분적으로 연장하는 플랜지를 가질 수 있다. 예를 들면 플랜지는 제 1 베이스의 베이스 플레이트로부터 이격된 주변 칼라로서 상기 장치를 둘러쌀 수 있다. 유용하게는 플랜지는 생산하기에 용이한 상기 장치의 정지부를 구성하고 예를 들면 흡입 모듈의 하우징 내의 상기 장치의 삽입을 제한하여 상기 장치가 정확한 기능 위치에서 흡입 모듈의 하우징 내에 위치한다.
추가 실시예에 따라, 복수의 제 1 냉매 파이프들 및 또한 또는 대안적으로 복수의 제 2 냉매 파이프들은 U-형상으로 굽혀지는 파이프들의 형태로 존재할 수 있다. 굽혀진 파이프들에 대한 대안으로서, 연결이 또한 제 1 단부 구역에서의 분리기를 통하여 그리고 제 2 단부 구역에서의 분리기의 생략을 선택될 수 있어, 직선형 파이프들이 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 상기 장치 내의 U-유동 원리가 달성될 수 있다. 또한 U-형상일 때, 냉매 파이프들은 스택의 방식으로 상기 장치의 높이 연장부에서 위 아래로 배열될 수 있다. 상기 장치에서 적어도 부분적으로 달성되는 U-유동 원리는 상기 장치 내의 추가의 개선된 냉매 온도 강하의 장점을 제공하여, 충전 공기와 냉매 사이의 열 전달이 더 잘 제어되고 더 효율적으로 구조화될 수 있다.
또한 상기 장치는 충전 공기를 안내하기 위한 복수의 리브들을 가질 수 있다. 각각의 경우 복수의 리브들 중 하나의 리브는 복수의 제 1 냉매 파이프들의 냉매 파이프들의 층과 복수의 제 2 냉매 파이프들의, 장치의 횡방향의 연장 방향으로의, 인접한 층 사이에 배열될 수 있다. 리브들은 연속적으로 설계될 수 있거나 분리될 수 있다. 리브들의 사용은 상기 장치의 최적 효율을 달성하도록 상기 장치를 통한 충전 공기의 유동을 지향하거나 추가로 정렬하기 위한 간단한 가능성을 구성한다.
또한 본 발명은 차량의 내연기관에 압축되고 냉각된 충전 공기를 공급하기 위한 흡입 모듈을 생성하며, 여기에서 흡입 모듈은 아래의 특징들을 포함한다:
차량의 압축기로부터 상기 차량의 내연기관으로 충전 공기를 안내하기 위한 하우징으로서, 상기 하우징은 충전 공기를 위한 유동 채널을 형성하고 차량의 내연기관을 위한 충전 공기를 냉각하기 위한 장치를 수용하기 위한 개구를 가지는, 하우징; 및
복수의 제 1 냉매 파이프들 및 복수의 제 2 냉매 파이프들이 충전 공기를 위한 유동 채널에 대해 횡방향으로 배열되도록, 복수의 제 1 냉매 파이프들이 상기 유동 채널 내의 상류에 위치되고 복수의 제 2 냉매 파이프들이 상기 유동 채널에서 하류에 위치되도록, 하우징 내의 개구에 의해 수용되는 차량의 내연기관을 위한 충전 공기를 냉각하기 위해 위에서 설명된 장치.
흡입 모듈은 예를 들면 차량의 내연기관에 근접하게 배열될 수 있다. 상기 흡입 모듈의 하우징은 질량 공기 유동(mass air flow)을 제어하기 위한 제어 장치를 위한 연결부 또는 압축기로부터 나오는 충전 공기 가이드를 위한 연결부, 수용을 위한 개구를 가지는 본 명세서에서 존재하는 상기 장치를 위한 수신기 구역, 및 장치에 의해 조절된 충전 공기를 내연기관의 복수의 실린더들에 분배하기 위한 분배 장치를 가질 수 있다. 여기서 열거된 조립체들은 공기 또는 충전 공기의 유동 경로에서 인용된 순서로 배열될 수 있다. 복수의 제 1 냉매 파이프들은 제 1 냉각기 부분을 형성할 수 있으며, 제 1 냉각기 부분을 통하여 충전 공기가 먼저 유동하고 냉각되며, 복수의 제 2 냉매 파이프들은 제 2 냉각기 부분을 형성할 수 있고 제 2 냉각기 부분을 통하여 이어서 예냉된 충전 공기가 유동하여 목표 온도로 냉각된다.
또한 본 발명은 차량의 내연기관용 충전 공기를 조절하기 위한 시스템을 생성하며, 여기에서 상기 시스템은 아래의 특징들을 포함한다:
차량의 내연기관으로 압축 및 냉각된 충전 공기를 공급하기 위한 위에서 설명된 바와 같은 흡입 모듈;
고온을 가지는 제 1 냉매를 안내하기 위한 고온 냉매 회로로서, 상기 고온 냉매 회로가 복수의 제 1 냉매 파이프들과 연결되는, 고온 냉매 회로; 및
저온을 가지는 제 2 냉매를 안내하기 위한 저온 냉매 회로로서, 상기 저온 냉매 회로가 복수의 제 2 냉매 파이프들과 연결되는 저온 냉매 회로.
고온 냉매 회로는 충전 공기를 냉각하기 위한 장치에 제 1 냉매를 공급하도록 제 1 유입 연결부 및 충전 공기 냉각을 위한 장치의 제 1 유출 연결부와 연결될 수 있다. 따라서 저온 냉매 회로는 충전 공기를 냉각하기 위한 상기 장치에 제 2 냉매를 공급하도록 충전 공기를 냉각하기 위한 상기 장치의 제 2 유입 연결부와 그리고 충전 공기를 냉각하기 위한 상기 장치의 제 2 유출 연결부와 연결될 수 있다.
본 발명의 유용한 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다. 도면은 아래와 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 공기를 냉각하기 위한 장치의 일 부분의 사시도이며;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 공기를 냉각하기 위한 장치의 사시도이며;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 공기를 냉각하기 위한 장치의 단면도이며;
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 모듈의 사시도이며,
도 4b는 도 4a로부터의 흡입 모듈의 추가 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 공기를 냉각하기 위한 장치의 사시도이며;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 공기를 냉각하기 위한 장치의 단면도이며;
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 모듈의 사시도이며,
도 4b는 도 4a로부터의 흡입 모듈의 추가 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예들에 따라 다양한 도면에 도시되고 유사한 효과를 가지는 요소들에 대해 동일하거나 유사한 도면부호가 사용되는 설명에서, 이러한 요소들의 반복된 설명이 생략되었다.
흡입 모듈, 및 대응하는 흡입 모듈 내에 설치를 위해 고온 및 저온 냉매 회로들에 의해 캐스캐이드형(cascaded) 냉각을 하는 충전 공기 냉각기의 실시예들이 아래 설명된다.
아래의 도면들은 특히 두 개의 회로들을 일체로 조합하지만 그럼에도 불구하고 매우 컴팩트하고 흡입 파이프 내에 통합될 수 있는 본 명세서에서 제안된 충전 공기 냉각기의 실시예를 보여준다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 흡입 모듈 내에 설치를 위한 충전 공기를 냉각하기 위한 장치(100)를 스케치로서 사시도로 보여준다. 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들 및 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들이 도시되며, 이 파이프들은 각각의 평면에서 바람직하게는 평탄형(flat) 파이프들로서 바람직하게는 입방형(cuboid) 하우징 내에 배열되고 서로 평행하다. 명료성을 위해 제 1 냉매 파이프들 중 단지 하나의 제 1 냉매 파이프 및 제 2 냉매 파이프들 중 단지 하나의 제 2 냉매 파이프에 도면부호가 주어진다. 도 1에 도시된 실시예에서 제 1 냉매 파이프(105)들은 직선형 파이프들로서 형성되고 스택 또는 열(row)로 위아래로 배열된다. 제 2 냉매 파이프(110)들은 또한 직선형 파이프들로서 형성되고 또한 스택 또는 열로 위아래로 배열된다. 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들은 고온 냉매 회로로부터 제 1 냉매를 안내하기 위한 제 1 냉각기 부분을 형성하며, 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들은 저온 냉매 회로로부터 제 2 냉매를 안내하기 위한 제 2 냉각기 부분을 형성한다. 제 1 냉매 파이프(105)들 및 제 2 냉매 파이프(110)들은 동일하거나 상이한 내부 또는 외부 형상, 바람직하게는 직사각형 또는 타원형 형상 또는 횡단면을 가질 수 있다. 상기 장치를 통하여 충전 공기를 안내하기 위한 리브들(도 1의 도면에서 도시안됨)은 상기 장치의 횡 방향으로 인접하게 배열되는 냉매 파이프(105 및 110)들의 개별 층들 사이에 배열된다.
도 1은 3개의 동일 냉매 파이프(105, 110)들 및 연속 리브들을 구비한 3열의 파이프-리브 시스템으로서 일 실시예에서 장치(100)를 보여주며, 고온 회로로부터의 냉매는 I-유동 원리에서 냉매 파이프(105)들의 제 1 파이프 열을 통하여 유동하며, 냉매 파이프(110)들의 제 2 및 제 3 파이프 열들은 U-유동 원리에서 횡단-역류(cross-counterflow)로서 저온 냉매와 예냉 충전 공기 사이의 최적 열 전달을 허용한다. 도 1의 상기 장치는 10개의 리브들(도면에 도시안됨) 및 각각의 경우 9개의 제 1 냉매 파이프(105)들 및 제 2 냉매 파이프(110)들을 포함하며, 이들 중 명료성을 위해 이들 중 단지 4개만이 도면에 도시된다. 냉매 파이프(105 및 110)들은 각각 32 mm의 깊이를 구비한 예를 들면 MPE 파이프들(다중-포트 압출 파이프들)로서 형성된다. 그러나, 파이프들 및 다른 파이프 깊이들을 위한 다른 제조 방법들이 사용될 수 있다. 개별 스택들 또는 열들 사이의 간격은 4.5 mm이다. 상기 장치의 상부 측 및 하부 측 커버를 포함하여, 도시된 상기 장치의 높이는 약 65 mm이다. 도시된 상기 장치의 폭은 105 mm이다. 이들 및 아래의 치수들은 단지 예들로서 주어지며 변화될 수 있다.
도 2는 통합되고 간접적인 충전 공기 냉각기의 형태로 충전 공기를 냉각하기 위한 장치(100)의 실시예의 전경을 사시도로 도시한다. 상기 장치(100)는 도 1에 도시된 부분을 포함한다. 캡의 방식으로 상단부 및 하단부에서 상기 장치(100)를 종료하는 제 1 탱크(210) 및 제 2 탱크(220)가 도시된다. 탱크(210 및 220)들은 각각 냉매 파이프(105 및 110)들을 수용하고 위치 설정하는 베이스(200)에 대해 밀봉한다. 제 1 베이스(200)의 단부 에지는 상기 장치(100)를 둘러싸는 플랜지(230)로서 형성된다. 탱크(210, 220)들 내의 냉매를 위한 유입 및 유출 연결부들의 배열을 이용하여, 상기 장치(100)의 기능 방법이 다시 명확하게 되며, 이에 따라 제 1의 냉각기 부분은 I-유동 원리에서 작동되고 제 2 냉각기 부분은 U-유동 원리에서 작동된다. 따라서 제 1 탱크(210)는 복수의 제 1 냉매 파이프들 내로의 제 1 냉매의 유입을 위한 제 1 유입 연결부(240), 복수의 제 2 냉매 파이프들 내로 제 2 냉매의 유입을 위한 제 2 유입 연결부(250), 및 복수의 제 2 냉매 파이프들로부터 제 2 냉매의 유출을 위한 제 2 유출 연결부(260)를 가진다. 제 2 탱크(220)는 복수의 제 1 냉매 파이프들로부터 제 1 냉매의 유출을 위한 제 1 유출 연결부(270)를 가진다. 양 탱크들에서, 분리기(280)들은 상기 장치의 나머지로부터 제 1 냉매의 회로를 분리한다. 제 1 탱크(210)에서, 제 2 유입 연결부(250)와 제 2 유출 연결부(260) 사이에 배치되어 U-유동(U-편향)이 제 2 탱크에서 제 2 냉매의 편향에 의해 발생되는 것을 보장하는 추가의 분리기(290)가 도시된다.
도 2에 도시된 장치(100)의 실시예는 제 1 베이스(210) 및 제 2 베이스(220) 없이 측정된 220 mm의 길이, 및 제 1 베이스(210) 및 제 2 베이스(220)를 구비하여 측정된 240 mm의 길이를 가진다. 다른 치수들이 또한 적용될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 제 1 베이스(200)를 통한 단면의 스케치 도면을 보여준다. 제 1 및 제 2 냉매 파이프들의 스택들이 배열되는 장치의 구역을 도시하며, 여기에서 명료성을 위해 각각의 스택의 단지 하나의 상부 및 하나의 하부 냉매 파이프만이 배열되는 장치가 도시된다. 냉매 파이프들의 구역 주위에 그리고 냉매 파이프들의 개별 스택들 사이에 상기 장치로의 냉매 탱크 및 냉매 분리기들의 액밀(fluid-tight) 연결을 위한 그루브(300)들이다. 플랜지(230)는 상기 장치의 전체 주변을 둘러싼다. 도 3에 도시된 상부 또는 제 1 베이스(210)에서, 주변 플랜지(230)는 예를 들면 10 mm의 높이까지의 돌출부의 형태로 부가 재료에 의해 형성된다. 하부 또는 제 2 베이스(201)(도 3의 도면에서 도시되지 않음)는 예를 들면 2 mm의 높이의 돌출부의 형태로 부가 재료의 주변 플랜지를 가질 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 차량의 압축기로부터 본 발명의 실시예에 따른 차량의 내연기관까지 충전 공기를 안내하기 위한 흡입 모듈(400)의 조립 동안의 두 개의 상태들을 보여준다.
도 4a는 도 2로부터 충전 공기를 냉각하기 위한 장치(100) 및 하우징(410)을 포함하는 흡입 모듈(400)을 사시도로 도시한다. 하우징(410)은 충전 공기용 유동 채널을 형성하며, 하우징 내로 충전 공기가 화살표에 의해 표시된 유동 방향(420)으로 유동한다. 상기 장치(100)의 수용부 구역은 하우징(410) 내의 개구(430)를 통하여 접근가능하다. 도 4a는 개구(430)를 통하여 하우징(410) 내로 부분적으로 삽입된 장치(100)를 보여준다. 상기 장치(100)는 하우징(410)에 삽입되어 고온 냉매 회로와 연결된 제 1 냉각기 부분은 예냉기(440)를 형성하며 저온 냉매 회로와 연결된 제 2 냉각기 부분은 주 냉각기(450)를 형성한다. 충전 공기의 유동 방향(420)에 대해, 예냉기(440)가 주 냉각기(450)의 상류에 연결된다.
도 4b는 설치 준비 상태에서 흡입 모듈(400)를 보여준다. 여기서 상기 장치(100)는 하우징(410) 내에 완전히 삽입된다. 상기 장치(100)의 상부 또는 제 1 베이스(200)의 플랜지(230)는 하우징 내의 개구의 에지 상에 놓여서 이를 종료한다.
도 4a 및 도 4b는 냉각기(100)의 두 개의 베이스들이 형성되어 제 1 또는 상부 베이스(200)가 플랜지(230)로서 기능할 수 있도록 형성되며 반면 작은 돌출부를 형성하도록 하부 베이스가 구조화되는 것을 보여준다. 이는 흡입 모듈(400)의 하우징에서의 장치(100)의 측방향(sideways) 삽입의 가능성을 부여한다.
도면들 내에 도시된 실시예들 뿐만 아니라 여기서 제안된 도입의 실시를 위해 추가의 대안예들이 있다. 냉각기의 고온 부분은 또한 U-유동 구성으로 형성될 수 있고 이에 따라 냉각기가 4열 시스템으로서 형성될 수 있다. 또한 리브들이 열역학적 장점들을 가져오는 경우, 리브들은 일반적인 구성 형태를 유지하면서 분리될 수 있다. 또한 연속 리브를 유지하면서 후속하는 저온 부분으로의 상이한 파이프 깊이의 고온 부분을 형성할 가능성이 있다. 또한 냉각기가 흡입 모듈 하우징 내에 삽입되지 않고 오히려 놓이는 경우 다른 베이스들을 구비한 설계가 실시될 수 있다.
설명된 실시예들이 단지 예들로서 선택되고 서로 조합될 수 있다.
Claims (12)
- 차량의 내연기관용 충전 공기(charge air)를 냉각하기 위한 장치(100)에 있어서,
제 1 냉매를 안내하기 위한 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들;
제 2 냉매를 안내하기 위한 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들로서, 상기 제 1 냉매 파이프들 및 상기 제 2 냉매 파이프들은 상기 장치의 길이 방향의 연장 방향을 따라 연장하고 상기 복수의 제 1 냉매 파이프들은 상기 장치의 횡방향의 연장 방향으로 복수의 제 2 냉매 파이프들에 인접하게 배열되는, 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들;
상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들 및 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들의 단부 구역을 둘러싸는 제 1 베이스(200)로서, 상기 제1 베이스(200)는 상기 단부 구역을 수용하는 제 1 탱크(210)와 연결되고 제 1 베이스(200)의 베이스 플레이트로부터 이격된 주변 칼라로서 상기 장치를 둘러싸는 플랜지(230)를 가지는, 제 1 베이스(200); 및
상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들 및 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들의 상기 단부 구역에 반대되는 추가 단부 구역을 둘러싸는 제 2 베이스(201)로서, 상기 제 2 베이스(201)는 상기 추가 단부 구역을 수용하는 제 2 탱크(220)와 연결되는, 제 2 베이스 (201);를 포함하는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 탱크(210)는 상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들의 내측으로/밖으로 상기 제 1 냉매의 유입 또는 유출을 위한 제 1 유입 연결부 또는 유출 연결부(240), 및 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들 내로 상기 제 2 냉매의 유입을 위한 제 2 유입 연결부(250)를 가지는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 탱크(220)는 상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들로부터의 제 1 냉매의 유출 또는 유입을 위한 제 1 유출 또는 유입 연결부(270)를 더 포함하거나 상기 제 1 탱크(210)는 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들로부터 제 2 냉매의 유출을 위한 제 2 유출 연결부(260)를 포함하거나,
또는 상기 제 2 탱크(220)는 상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들로부터의 제 1 냉매의 유출 또는 유입을 위한 제 1 유출 또는 유입 연결부(270)를 더 포함하고 상기 제 1 탱크(210)는 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들로부터 제 2 냉매의 유출을 위한 제 2 유출 연결부(260)를 포함하는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 플랜지(230)는 상기 장치의 주변 주위로 적어도 부분적으로 연장하는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들 및 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들 중 하나 이상은 상기 탱크(210, 220)들 내의 분리기(280, 290)들을 이용하여 연결되어 상기 제 1 및 제 2 냉매 중 하나 이상을 위해, 상기 장치를 통한 I-유동 또는 U-유동이 달성되는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 분리기들은 독립 부품(autonomous component)들 또는 베이스(200, 201)의 부분들 또는 상기 탱크(220, 210)의 부분들인 것을 특징으로 하는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매 각각을 위한 상기 탱크(210, 220)들은 분리 형성되는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들 및 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들 중 하나 이상이 u-형상의 굽혀진 파이프들로서 존재하는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 충전 공기를 안내하기 위한 복수의 리브들을 더 포함하며, 상기 복수의 리브들 중 각각의 리브는 상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들의 냉매 파이프들의 층과 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들의, 상기 장치의 횡방향의 연장 방향으로, 인접 층 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치.
- 압축 및 냉각된 충전 공기를 차량의 내연기관에 공급하기 위한 흡입 모듈(400)에 있어서,
상기 충전 공기를 상기 차량의 압축기로부터 상기 차량의 내연기관으로 안내하기 위한 하우징(410)으로서, 상기 하우징은 상기 충전 공기를 위한 유동 채널을 형성하고 차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치를 수용하기 위한 개구(430)를 가지는, 하우징, 및
상기 제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 바와 같은 차량의 내연기관용 충전 공기를 냉각하기 위한 장치(100)로서, 상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들 및 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들이 상기 충전 공기를 위한 유동 채널에 대해 횡방향으로 배열되도록, 상기 복수의 제 1 냉매 파이프들이 상기 유동 채널에서 상류에 위치되고 상기 복수의 제 2 냉매 파이프들이 상기 유동 채널에서 하류에 위치되도록, 상기 하우징의 개구에 의해 수용되는,
압축 및 냉각된 충전 공기를 차량의 내연기관에 공급하기 위한 흡입 모듈.
- 차량의 내연기관용 충전 공기를 조절하기 위한 시스템에 있어서,
제 11 항에 기재된 바와 같은 압축 및 냉각된 충전 공기를 차량의 내연기관에 공급하기 위한 흡입 모듈(400);
고온을 가지는, 상기 제 1 냉매를 안내하기 위한 고온 냉매 회로로서, 상기 고온 냉매 회로는 상기 복수의 제 1 냉매 파이프(105)들과 연결되는, 고온 냉매 회로; 및
저온을 가지는, 상기 제 2 냉매를 안내하기 위한 저온 냉매 회로로서, 상기 저온 냉매 회로가 상기 복수의 제 2 냉매 파이프(110)들과 연결되는, 저온 냉매 회로를 포함하는,
차량의 내연기관용 충전 공기를 조절하기 위한 시스템.
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