带有集成式谐振器的车辆增压空气冷却器
技术领域
本公开内容涉及车辆发动机空气进气系统，更具体地涉及在车辆发动机空气进气系统中使用的增压空气冷却器和谐振器。
背景技术
车辆发动机空气进气系统一般配备在汽车中来协助空气供应进入内燃发动机气缸。机械增压器和涡轮增压器可作为部件设置在车辆发动机空气进气系统，以迫使空气进入气缸并因此提高发动机效率。车辆发动机空气进气系统中的附加部件一般包括谐振器和增压空气冷却器。在空气供应至气缸前，谐振器降低受迫空气的声级；而且在空气供应至气缸前，增压空气冷却器降低受迫空气的温度。谐振器和增压空气冷却器通常作为分离式部件装配在机械增压器和涡轮增压器的下游位置。至于彼此而言，谐振器通常安装在增压空气冷却器的上游位置。
发明内容
在实施方案中，车辆增压空气冷却器可包括进气壳体。进气壳体具有进气室和谐振器室。所述进气室由进气壳体的第一壁区域以及进气壳体的内壁限定。谐振器室包括设置在上述进气壳体的内壁之间的一层隔音材料，该隔音材料是进气壳体的第二壁区域。内壁将进气室和谐振器室彼此分离，其中内壁中具有一个或多个孔。内壁中的孔跨越进气室和谐振器室之间。隔音材料配置成衰减可穿过在内壁中限定的孔的声波。
在实施方案中，车辆增压空气冷却器可进一步包括热交换器和出气壳体。热交换器位于进气壳体下游，而出气壳体位于热交换器下游。
在实施方案中，内壁构成设置在进气壳体内的壁。第一壁区域和第二壁区域构成进气壳体的外壁。
在实施方案中，内壁用于将进气室和谐振器室彼此分隔。内壁在第一壁区域和第二壁区域之间延伸。
在实施方案中，谐振器室位于进气壳体进气口下游。谐振器室进一步位于车辆增压空气冷却器的热交换器上游。
在实施方案中，内壁面对横跨进气室的车辆增压空气冷却器的热交换器。谐振器室接收热交换器反射面反射的声波。
在实施方案中，所述谐振器室接收在进气壳体进气口下游行进的声波。
在实施方案中，进气壳体包括一个谐振器室。然而，在其他实施方案中，进气壳体可包括设置在进气壳体各区域的多个谐振器室。在本布置中，谐振器室可以各种方式设置：(1)彼此相邻；(2)在进气壳体内彼此交叉——垂直或水平；和/或(3)设置在大体上彼此垂直的进气壳体壁上。无论本公开的各种实施方案如何，每个谐振器室都包括隔音材料。
在实施方案中，车辆发动机空气进气系统包括车辆增压空气冷却器。
在实施方案中，进气壳体的谐振器室构成位于车辆发动机进气系统的涡轮增压器下游的车辆发动机空气进气系统的单一谐振器。
在实施方案中，车辆发动机空气进气系统在车辆发动机空气进气系统的涡轮增压器下游没有分离式谐振器部件。
在实施方案中，车辆增压空气冷却器可包括进气壳体、热交换器和出气壳体。进气壳体具有进气室和限定在进气壳体内的至少一个内部谐振器室。以进气壳体内壁的方式将进气室和谐振器室彼此分隔。进气室接收来自进气壳体进气口的气流。谐振器室位于进气壳体进气口下游。热交换器位于进气壳体下游。而出气壳体位于热交换器下游。
在实施方案中，进气室由进气壳体的第一外壁区域限定，并且由进气壳体的内壁限定。
在实施方案中，谐振器室由进气壳体的第二外壁区域和以及进气壳体的内壁限定，在第二外壁和内壁之间设置有隔音材料，内壁具有限定于其中的至少一个孔。
在实施方案中，进气壳体的内壁在进气壳体的外壁之间延伸，且完全设置在进气壳体内。
在实施方案中，内壁具有位于内壁的多个孔。孔跨越在进气室和谐振器室之间。
在实施方案中，车辆发动机空气进气系统包括车辆增压空气冷却器。
在实施方案中，车辆增压空气冷却器可包括进气壳体和热交换器。进气壳体具有进气室和谐振器室。进气室由进气壳体的外壁限定，并由进气壳体的内壁限定。谐振器室包括隔音层以及进气壳体的外壁和内壁，其中隔音层设置在内壁和外壁之间。谐振器室位于进气壳体进气口下游。以进气壳体内壁的方式，进气室和谐振器室彼此分隔。内壁具有多个位于内壁的孔。孔跨越在进气室和谐振器室之间。热交换器位于进气壳体下游。
附图说明
下文将结合附图描述本公开的一个或多个方面，其中相同的附图标记表示相同的单元，且其中：
图1是车辆发动机空气进气系统的实施方案的示意图；
图2是图1的车辆发动机空气进气系统中车辆增压空气冷却器的实施方案的剖面图，该车辆增压空气冷却器带有谐振器室和辅助谐振器室(每一个都具有隔音材料)；以及
图3是图2的车辆增压空气冷却器、谐振器室和辅助谐振器室的放大图。
具体实施方式
参考附图，车辆发动机空气进气系统10配备有车辆增压空气冷却器(CAC)12，该增压空气冷却器12的设计和构造集成有谐振器的功能。因此在该发动机空气进气系统10中不需要提供分离式谐振器部件(在过去的系统中分离式谐振器部件通常安装紧靠在CAC的上游并且是为了较高的压力)。反之，分离式谐振器部件降低声级的效果被并入了增压空气冷却器12中。因此，增压空气冷却器12更容易地满足封装要求，在汽车应用中该封装要求时常可算是不易的。实际上，增压空气冷却器12及其谐振器功能优化了封装并且去除了与分离式谐振器部件对应的原本在设计和构造上的限制，因此通过增压空气冷却器12的气流均匀性可得到增强。并且取决于特定应用，其它进步可包括车辆发动机空气进气系统10中接口和潜在漏气通道最小化、制造和组装操作简易化、总重量降低以及总成本减少。以下描述的增压空气冷却器12处于汽车应用背景下，然而其也可配备在非汽车应用程序中。
如本文所用术语下游和上游，其使用参考了流动通过增压空气冷却器12的空气流，以便下游指气流流动同向的方向，而上游指与气流流动反向或逆向的方向。
发动机空气进气系统10供应空气进入内燃发动机气缸。在图1的实例中，发动机空气进气系统10包括压缩空气的涡轮增压器14、增压空气冷却器12、发动机空气输送部件16(比如节气阀主体和进气歧管)，以及内燃发动机18；不过，其它实例中，该系统可包括更多、更少和/或不同组件(例如机械增压器组件来替代涡轮增压器组件)。在发动机空气进气系统10运行期间，空气受迫从涡轮增压器14流动且最后流到内燃发动机18。图1的发动机空气进气系统10未示出分离式谐振器部件，该部件过去可能安装在涡轮增压器14的下游、增压空气冷却器12的上游以及在两部件之间的位置20。
增压空气冷却器12降低通过其内且尚未到达内燃发动机18的受迫空气的温度。与过去所知的增压空气冷却器不同，该增压空气冷却器12具有植入其结构内的谐振器室22。如此，该降低声级和降低温度功能便结合到单个装置中。根据发动机空气进气系统10的上游和下游区域的设计、构造及部件，和声级降低的预期幅值以及其它可能的因素，增压空气冷却器12可具有各种设计、构造和部件。在由图2和图3展示的实施方案中，增压空气冷却器12具有进气壳体24、热交换器26和出气壳体28。
进气壳体24接收涡轮增压器14紧靠下游的受迫空气流，并且将该空气流引导至热交换器26。在不同实施方案中，该进气壳体24可具有不同设计和构造。特别参考图3，在本实施方案中进气壳体24具有进气口30、进气室32和该谐振器室22。进气口30是进气壳体24上的开口，其与上游部件流体连通，用于初始接收进入进气室32的空气流。进气室32构成进气壳体24的主区域，该区域接收空气流。第一壁区域34部分限定和界定进气室32。在本文展示的实施方案中，第一壁区域34也是该进气壳体24的第一外壁区域36。另外，内壁38部分限定和界定进气室32。与第一壁区域34不同，在本实施方案中，内壁38也是进气壳体24的内壁40。内壁40悬垂于进气壳体24的内表面42，且主要位于该进气壳体24的内部。第一壁区域34和内壁38一同构成进气室32的结构边界的一部分。
谐振器室22衰减受迫空气流(流动通过进气壳体24以及与设置在谐振器室22内的隔音材料58相互作用)产生的声级。谐振器室22的位置位于进气口30的下游。第二壁区域44部分限定和界定谐振器室22。在本实施方案中，第二壁区域44也是进气壳体24的第二外壁区域46。实际上，在本实施方案中，第一和第二外壁区域36、46是进气壳体24的较大整片外壁部分(或区域)。内壁40还部分限定和界定谐振器室22。第二外壁区域46和内壁40一起构成进气壳体24的双壁部分，并形成谐振器室22的结构边界。
为了实现谐振器功能，内壁40具有多个孔48，该孔48位于其结构内并跨越在谐振器室22和进气室32之间。在某种意义上，内壁40用于将原本是较大的室分隔和划分为两个单独的室，即进气室32和谐振器室22。内壁40可以是进气壳体24的其它壁的一体式延伸，或能够首先构造为不同结构，随后比如通过焊接附接到进气壳体24的其他壁上。根据其形状，内壁40可通过注入模制工艺、增材制造技术(像三维(3D)打印)或另一种制造工艺加以构造。但在附图未示出的进一步的实施方案中，基于声级衰减的预期频率，谐振器室22可包括各种辅助室布置(例如，图3中虚线所示的两个辅助室50、52，三个辅助室等)；此外，谐振器室22可具有其它附加或替代位置，例如，但不限于限定在谐振器室22相对外壁的辅助谐振器室22'。因此，用于增压空气冷却器的进气壳体可实现谐振器22或辅助谐振器室22'或两者。也应理解：具有隔音材料58的谐振器室22、22'也可(或可替代地)设置在进气壳体24的顶面和/或底面以及侧面。因此，除在顶部和/或底部上的谐振器室22、22'之外，或替代限定在顶面和/或底面的室22、22'，进气壳体的侧面可具有谐振器室22、22'。
辅助谐振器室22'可选择性地增加到谐振器室22。可替代地，不使用谐振器室22，辅助谐振器室22'可单独地在进气壳体内实现。与谐振器室22相似，辅助谐振器室22'衰减受迫空气流流动通过进气壳体24产生的声级，其中声波62'可与设置在辅助谐振器室22'内隔音材料58相互作用。谐振器室22'位于进气口30位置的下游位置，并且可选择地可位于也是谐振器室22'下游的位置。第二壁区域80部分限定和界定谐振器室22。在本实施方案中，第二壁区域80也是进气壳体24的第二外壁区域82。实际上，在本实施方案中，第一和第二外壁区域34'、36'是进气壳体24的较大整片外壁的部分(或区域)，第一和第二外壁区域34'、36'面对第一和第二外壁区域34、36设置。辅助谐振器室22'的内壁40'也部分限定和界定辅助的谐振器室22'。第二外壁区域80和内壁40'一起构成进气壳体24的双壁部分，并形成辅助的谐振器室22'的结构边界。
为实现谐振器功能，内壁40'还类似地具有多个孔48'，这些孔位于其结构内并跨越在辅助谐振器室22'和进气室32之间(其中本公开的所有室都是开口室)。在某种意义上，内壁40'用于将原本是较大室分隔和划分为多个单独的室，即进气室32、谐振器室22和/或辅助谐振器室22'。辅助谐振器室22'的内壁40'可以是进气壳体24的其它壁的一体式延伸，或可以首先构造为不同结构，随后比如通过焊接附接至进气壳体24的其它壁。根据其形状，通过注入模制工艺、增材制造技术(像三维(3D)打印)或其它制造工艺，内壁40'可加以构造。但在附图未示出的进一步的实施方案中，基于声级衰减的预期频率，辅助谐振器室22'可包括各种辅助室布置(例如，谐振器室22中虚线所示的两个辅助室50、52，三个辅助室等)。谐振器室22和/或辅助谐振器室22'可限定在进气壳体的各式壁的任何壁之上。
特别参考图3，通过接收声波60(从热交换器26的反射面64反射出，通过设置在相应谐振器室22、22'上的隔音材料58实现衰减)，辅助谐振器室22'和设置在辅助谐振器室22'内的相应的隔音材料58实现声级衰减。
在某些情况下，在流动通过进气口30并由反射面64反射后，某些声波便可能在多于一个场合上实现衰减。无论接收到什么样的声波，在不同的实施方案中，具有隔音材料58的谐振器室22、22'均能调谐衰减各种频率。为改变声级强度，可采用的措施包括，但不限于：谐振器室的数量、设置在每一个谐振器室内的隔音材料58、谐振器室的体积、谐振器室的位置，和每一个相应内壁上孔的尺寸、数量和位置，或这些措施的组合。
通过谐振器室22和/或辅助谐振器室22'(如所述，每一个都具有隔音材料58，并且将所附的声级衰减功能结合到增压空气冷却器12)，在某些应用中，尤其是在临近笨重且难以对付的内燃发动机的汽车应用中，封装要求可更容易地得到满足。在本文所述的实施方案中，分离式谐振器部件带来的封装要求全部消除了。这也消除了原本加诸车辆发动机空气进气系统10和增压空气冷却器12(带有分离式谐振器部件)在设计和构造上的限制。消除这种限制使得可能原本不可能实现的增压空气冷却器的设计和构造(比如附图中增压空气冷却器12的设计和构造)变为可能。例如，现在参考图2，空气流70流动通过进气室32并扩散到横向边到边的更大范围，实现热交换器26的反射面64上气流的更大均匀性。而最终温度也因此下降得更为有效和高效。此外，由于不需进行大量的工具更换或修改增压空气冷却器12上游的接口，便可移除内壁40(而在带有分离式谐振器部件的应用中原本可能就需要上述改变)，在不需谐振器室22的应用程序中，增压空气冷却器可简化其制造。
热交换器26是增压空气冷却器12中降低(流动通过热交换器26)气流的温度的部分。热交换器26位于增压空气冷却器12中的位置，该位置在进气壳体24的下游，且在出口外壳28的上游。在不同实施方案中，热交换器26可以是不同类型；在图2和3的实例中，为实现降低温度的功能，其包括多个通道和翼片。出气壳体28接收离开热交换器26的空气流动，通过增压空气冷却器12的出口72引导该空气流至发动机空气传输部件16。
因此，在进气壳体内实现多谐振器室的情形，谐振室22、22′、50/52可以各种方式设置：(1)以在邻近的谐振室50、52间具有档壁54的方式彼此临近(参见图3元件50、52)；(2)在进气室内彼此交叉—垂直或水平(参见元件22、22′)；(3)设置在大体相互垂直的进气壳体壁上。无论本公开的各式实施方案如何，本公开所提谐振器室22、22′都包括图2-3示出的隔音材料58。此外，本公开各处所提隔音材料58可能，但不一定，由以下材料构成：聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫、压缩形成谐振玻璃纤维和/或聚对酞酸乙二酯羊毛。
应理解的是前述的是本公开的一个或多个方面的描述。本公开并不限于本文公开的具体实施方案，而是由以下权利要求完全限定。此外，除了上述明确定义的术语或短语之外，包含在上述描述的陈述涉及具体实施方案且并非理解为对公开范围的限制或对权利要求术语定义的限制。各种其它实施方案和对本公开的实施方案的各种改变和修改对本领域技术人员将变得显而易见。所有这些其它实施方案、改变和修改将落在所附权利要求的范围内。
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