CN102459839A - 集成有增压空气冷却器的吸管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集成有增压空气冷却器的吸管，包括外壳(1)，该外壳具有第一壳体(1a)和与该第一壳体连接的第二壳体(1b)，其中，增压空气通过入口(2)流入到外壳(1)中，而通过出口(3)从外壳(1)流出；其中，增压空气冷却器(5)设置在外壳(1)中，增压空气的路径是从入口(2)流到出口(3)；其中，增压空气冷却器(5)除了用于输送冷却流体的通孔(6、8)完全被外壳(1)包围。

Description

集成有增压空气冷却器的吸管
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的集成有增压空气冷却器的吸管。
背景技术
由汽车制造的实际情况可知，增压空气冷却器集成在内燃机的吸管中，其中，增压空气冷却器间接地、也就是通过冷却剂的流通进行冷却。因此通常，增压空气冷却器设有法兰板，从而使增压空气冷却器能够以插入物的形式插入到吸管外壳的开孔中，并且使增压空气冷却器通过法兰板的边缘与外壳螺纹连接或焊接起来。在这样的结构方案中，振动或热力学应力会经由法兰板直接传递到增压空气冷却器上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成有增压空气冷却器的吸管，其中，使增压空气冷却器特别相对于振动和应力而受到保护。
根据本发明，上述目的通过下述技术特征而实现。通过使增压空气冷却器基本上完全被外壳包围，增压空气冷却器能够充分缓冲地容纳在外壳中。对于冷却流体十分重要的通孔具有相对较小的横截面，并且这些通孔可以通过适宜的方式相对于外壳密封，从而不会有明显的作用力通过振动或热力学应力传递到增压空气冷却器上。
一般地，本发明范围内的增压空气理解为是导入内燃机的气体，并且，包括在本发明的范围内，如果设有废气回收装置的话，还可以采用任何的空气和废气的混合物。本发明的吸管既可以与柴油机相结合使用，还可以与汽油机相结合使用。
在本发明的一个优选的实施方案中，增压空气冷却器具有大体上呈长方体的结构，其中，该增压空气冷却器垂直于长方体的最大侧面而插入到外壳的一个壳体中。由此使吸管的装配得到简化。这里在优选但不是必须的具体结构中，增压空气冷却器可以从上方插入。
通常具有优势的是，本发明的吸管的增压空气冷却器形成为管束式冷却器，该管束式冷却器具有由扁管构成的堆叠结构，其中，扁管流经有冷却流体并且被增压空气环流。这种结构方案提供了一个较高的冷却效率，同时具有较小的重量和较小的构造空间。这里在优选的具体结构方案中，扁管在端侧分别设有集流管，其中，扁管和集流管作为焊接芯体由金属制成，所述金属特别为铝。除了简单和低成本的制造以外，在这样的结构方案中于冷却流体区域和增压空气区域之间不需要密封，因此使由水侵袭造成的危险得到降低。在另一个优选的结构方案中，至少一个集流管具有底部区域和集流壁，底部区域和集流壁共同由板成型件一体式形成。由此一方面使制造成本降低，另一方面使焊接点的数量降低，从而产生特别少的意外。例如可以实现，集流管仅由三个部分构成，诸如板成型件和两个盖体部，在另一个实施方案中还可以由五个部分构成，诸如板成型件和总共四个盖体部。
在一个特别优选的结构方案中，管束在深度方向上包括至少两个管纵列，从而可以为冷却流体提供多条流通路径，并且在给定的构造空间内能够使热交换效率优化。在一个优选的实施方案中，管纵列可以由分别间隔的扁管构成，而在一个可替换的优选实施方案中，管纵列可以由具有分离的流动通道的一体式扁管构成。这种一体式扁管例如可以制成挤出成型件。此外优选地，管纵列中有按顺序以相反方向流经的冷却流体，特别是指在与增压空气的流动方向相对的逆流设置中。在给定构造空间的情况下该结构方案可以使交换效率优化。因此，例如在设有两纵列的交换器、交换器具有位于端侧的转向区域的条件下，可以在相同的集流管上设有两个冷却流体接口。
在本发明的一个可行实施方案中，在增压空气冷却器上设有至少一个侧部，其中，侧部具有用于相对于外壳的内壁形成曲径式密封的成型结构。由此，以简单的方式避免了增压空气冷却器和外壳壳壁之间出现增压空气泄漏。当外壳壳壁由于压力变动形成膨胀或诸如变形时，曲径式密封装置也是非常有效的。可选择地，对于曲径式密封装置，还可以附加设置弹性密封装置。
通常具有优势的是，增压空气冷却器弹性支撑在外壳上。由此，使首先由内燃机传递到外壳上的振动相对于增压空气冷却器而得到缓冲，并且使增压空气冷却器和吸管外壳去耦连接。在可行的具体结构方案中，弹性支撑可以通过弹性部件来实现。可替换或可补充地，弹性支撑还可以借助于位于增压空气冷却器和外壳壳壁之间的弹性体来实现。这样的弹性体除了能够实现缓冲目的之外还能够产生密封作用。
根据实际情况，外壳可以由塑料或轻金属制成，例如基于铝的轻金属。
优选地，在外壳的出口上设有用于将吸管固定在圆柱顶的入口区域上的发动机法兰，其中，根据实际情况可以优选发动机法兰由塑料或轻金属制成。为了优化成本，例如可以使发动机法兰由轻金属制成，而使吸管的外壳由塑料制成。在这种情况下，发动机法兰和外壳分别作为单独的部件例如通过螺纹连接的方式相互固定在一起。如果发动机法兰和外壳由相同的材料制成，例如塑料或铝，那么它们能够可以材料相同地一体式构成。材料相同的一体式结构还包括这样的情况，即，考虑到构造技术因素，首先使外壳和发动机法兰分别进行预制造，然后作为单独的部件例如采用超声焊接而相互焊接在一起。对此可替换地，如果采用铸造技术成型，那么还可以使发动机法兰在单一的浇铸过程中连同外壳一起成型。
在又一个优选结构方案中，增压空气冷却器的冷却流体接口在通孔的区域上相对于外壳形成弹性流体密封。该弹性密封使外壳的应力和振动到增压空气冷却器上的传递减少。
通常还具有优势的是，增压空气冷却器的至少一个冷却流体接口在优选的结构方案中通过焊接与该增压空气冷却器形成材料配合连接；和/或，增压空气冷却器的至少一个冷却流体接口在优选的结构方案中通过螺纹连接和/或夹持连接与该增压空气冷却器形成形状配合连接。
在一个特别优选的结构方案中，增压空气冷却器的至少一个冷却流体接口设置在该增压空气冷却器的相关于重力的顶侧上。由此可以省去额外的排气孔，这是因为增压空气冷却器的排气自动通过其冷却流体接口来实现。
附图说明
本发明的其它优点和特征由以下的具体实施方案给出。
接下来，结合附图对本发明的多个具体实施例进行详细说明。图中示出了：
图1为本发明的集成有增压空气冷却器的吸管的立体分解图；
图2为图1的增压空气冷却器的立体分解图；
图3为图1的吸管在顶部角度局部截取的立体图；
图4为图1的增压空气冷却器的局部截面图；
图5为图1的吸管的外壳与相邻的发动机法兰组装在一起的第一实施例的示意图；
图6为图5的壳体与相邻的发动机法兰组装在一起的第二实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了本发明的吸管，其包括由塑料制成的外壳1，该外壳包括下壳体1a和上壳体1b。下壳体1a包围住外壳内部的大部分体积，并且具有入口2和出口3，入口呈管状凸缘结构并用于连接增压空气通道，出口呈矩形开孔，该开孔延伸经过绝大部分侧壁。
第二部分的上壳体1b大体上呈平面式盖体，并设有起加强作用的腹板结构4。在下壳体1a的整个侧壁上也设有加强的腹板结构4。
外壳1相对于一个未示出的内燃机的安装位置大体上对应于图1中的位置。上下壳体1b、1a之间的分离面基本上在水平方向延伸。设置在外壳中的增压空气冷却器5具有大体上呈长方体的结构，该长方体结构基本上由外壳1的位于上下壳体1b、1a之间的内部空间包围。长方体的最大侧面在水平方向延伸，并且平行于上下壳体1b、1a之间的分离面。如图1所示，增压空气冷却器5垂直于长方体的最大侧面而插入到下壳体1a中。在此，相对于垂直方向的定位指的是在汽车中的安装位置。可以了解到，在安装到汽车中之前，部件的预装配还可以在另一个空间定位方向上实现。根据图1，例如上下两个壳体1b、1a沿着设有冲孔的边缘1c而进行相互密封地螺纹连接。可替换地，还可以使这两个部件持久地相互焊接或粘接在一起。
为了避免增压空气的侧面泄漏，增压空气冷却器的形成为集流管11、14的侧面嵌入到壳体1a的隆起部1d中，这些隆起部相对于外壳在入口2的区域中形成咬合边。此外，在集流管11、14与壳体1a以及隆起部1d的侧壁之间还可以设有未示出的密封件。
在下壳体1a的底侧设有第一通孔6，该第一通孔用于容纳待导引的管接头7(参见图2)，该管接头用于增压空气冷却器5的冷却流体。在盖体式的上壳体1b中设有第二通孔8，该第二通孔用于增压空气冷却器5的排放管接头9。管接头9设置在增压空气冷却器5的顶侧，由此在增压空气冷却器5上没有其它的排气孔。增压空气冷却器5的关于流通的冷却流体的排气能够顺利地在安装状态下进行，并且在运行过程中经由顶部的冷却流体接口9来实现。
增压空气冷却器5整体形成为由铝件制成的焊接件。以公知的方式对至少几个构件从一侧或两侧进行焊接电镀，并且在机械预装配以及隔成方形格之后于焊炉中进行焊接。
根据图2的分解示意图，增压空气冷却器4包括一个堆叠结构，该堆叠结构由排成两个纵列的各个扁管10构成，这些扁管在深度方向T上、也就是增压空气的流动方向上按前后顺序设置。这里，扁管在水平方向的平面内延伸。冷却流体以相反的方向流经两个扁管纵列R1、R2，该冷却流体例如为低温冷却循环的发动机冷却剂。如图2所示，由底部的冷却流体接口7进入的冷却剂首先流经在气流方向上位于后面的纵列R2，然后以180°转向到集流管11中，再流经扁管10的、相对于后面的纵列R2而在反向上的、位于前面的纵列R1。对于气流流经纵列R1、R2的流动，首先流经R1，然后流经R2，也就是以方向流动的方式来进行。
在堆叠的扁管10之间分别设有未示出的肋部支架，其中，肋部经由两个纵列R1、R2贯穿形成。在扁管10的堆叠结构的端侧分别设有侧部12，这些侧部具有多个卷边结构的腹板12a，由此使侧部12能够以简单的方式由一块板材制成。特别参见图4的具体结构示意图，腹板12a形成曲折式密封装置，该曲折式密封装置与壳体1a、1b的相对设置的侧面的相应的腹板式结构相匹配。通过多次重叠，在增压空气冷却器5和壳体1a、1b之间以简单的工具形成增压空气对于泄漏的良好密封，并且防止沿着顶部侧面和底部侧面的泄漏。根据实际需要，可补充地，还可以设有一个弹性密封件13，在图4的示意图中，该弹性密封件作为长条形结构而设置在侧部12的、位于末端的、向上弯曲的边缘12b上。
位于端侧的、转向的集流管11以及位于入口侧的集流管14以相同的构造由一块板成型件16构成，而且分别具有四个侧面的盖体部15。板成型件16在中间区段以及底部设有两纵列贯穿部17，贯穿部用以容纳扁管10的端部，对此围绕形成侧面突起部，用以形成分成两部分的向外的集流壁18。板成型件的端部进入到位于集流壁18的两个部分之间的分离区域19中。在转向的集流管11中，于分离区域19中设有未示出的、用于冷却剂流通的打通部。在进入侧的集流管14中，分离壁19没有形成打通部，因此集流管14的一半用于流体导入，而集流管14的另一半用于流体导出。总体来说，增压空气冷却器在此对于冷却流体的流动来说形成为U形流冷却器。
集流管11、14分别通过4个盖体部15而完整构成，这些盖体部在板成型件16的边缘的鱼尾板20中固定，以通过机械的方式隔成方格形。在未示出的变化方案中，集流管11、14还可以分别仅设有两个盖体部。在入口侧的集流管14上、于一个位于下方的盖体部15上，将一个成型管接头7插入到一个打通部中，而在一个位于上方的盖体部15上插置一个同样结构的管接头9。管接头7、9形成冷却流体接口，其中，下方管接头7用于冷却流体导入，而上方管接头9用于冷却流体导出。
在一个未示出的可替换的实施例中，管接头7、9还可以根据焊接过程而采用单独的部件，例如塑料件，这些单独的部件通过螺纹连接、夹持连接(Verclipsung)、粘接或其它方式插入设置。
在图3的优选实施例的具体结构示意图中，增压空气冷却器5借助于弹性部件弹性支撑在下壳体1a上，该弹性部件为两个弹簧板21。弹簧板21形成为板条，板条具有弯曲的端部，其中，弯曲的端部分别贴靠在集流管11、14的盖体部15上。通过弹簧板21提供了增压空气冷却器5相对于外壳1的轻微弹性的运动性能，从而使外壳1相对于增压空气冷却器5的振动得到缓冲，并且使外壳1和增压空气冷却器5的热膨胀得到平衡。适宜地，在此于冷却流体接口7、9上设有相对于壳体1a、1b中的通孔6、8具有充分弹性的密封件(未示出)。
图5和图6示出了两个实施例，其中，分别设有发动机法兰22用于将图1的吸管与内燃机的圆柱顶螺纹连接在一起，该发动机法兰设置在下壳体1a的出口3上。
在图5的实施例中，发动机法兰22与壳体1a同样都由塑料制成，其中，发动机法兰22与壳体1a相互摩擦焊接在一起。在此，二者形成一个由塑料构成的材料一致的一体式构件。
在图6的实施例中，发动机法兰22由铝制成，其中，该发动机法兰经由螺纹连接件22a与图5的由塑料制成的壳体1a螺纹连接在一起。在一个未示出的变化方案中，还可以使发动机法兰22和外壳1由轻金属、诸如铝制成。特别是在较高的载荷压力或局部高温的情况下，例如与高压废气回收装置连接的条件下，倾向采用铝的制造。如果压力和温度允许采用塑料成型，那么出于重量和成本因素倾向采用塑料成型，但不是必须的。根据实际情况，还可以使壳体1a、1b由不同的材料制成，例如铝和塑料。
通常情况下，在本发明的范围内，对于增压空气可以采用导入内燃机的气体，并且，包括在本发明的范围内，如果设有废气回收装置的话，还可以采用任何的空气和废气的混合物。本发明的吸管既可以与柴油机相结合使用，还可以与汽油机相结合使用。
可以理解为，根据实际情况，不同实施例的各个特征可以适宜地相互结合使用。

Claims (15)

1.一种集成有增压空气冷却器的吸管，包括外壳(1)，所述外壳具有第一壳体(1a)和与该第一壳体连接的第二壳体(1b)，其中，增压空气通过入口(2)流入到外壳(1)中，而通过出口(3)从外壳(1)流出；
其中，增压空气冷却器(5)设置在所述外壳(1)中，增压空气的路径是从所述入口(2)流到所述出口(3)；
其特征在于，所述增压空气冷却器(5)除了用于输送冷却流体的通孔(6、8)外完全被所述外壳(1)包围。
2.根据权利要求1所述的吸管，其特征在于，所述增压空气冷却器(5)具有大体呈长方体的结构，其中，所述增压空气冷却器(5)垂直于长方体的最大侧面而插入到外壳的一个壳体(1a)中。
3.根据权利要求1或2所述的吸管，其特征在于，所述增压空气冷却器(5)形成为管束式冷却器，该管束式冷却器具有由扁管(10)构成的堆叠结构，其中，所述扁管(10)流经有冷却流体并且被增压空气环流。
4.根据权利要求3所述的吸管，其特征在于，所述扁管(10)在端侧分别设有集流管(11、14)，其中，所述扁管(10)和所述集流管(11、14)作为焊接件由金属制成，所述金属特别为铝。
5.根据权利要求4所述的吸管，其特征在于，至少一个所述集流管(11、14)具有底部区域(17)和集流壁(18)，所述底部区域和集流壁共同由板成型件(16)一体式形成。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的吸管，其特征在于，所述管束(10)在深度方向(T)上包括至少两个管纵列(R1、R2)，其中，所述管纵列(R1、R2)或者由分别间隔的扁管(10)构成，或者由具有分离的流动通道的一体式扁管构成。
7.根据权利要求6所述的吸管，其特征在于，所述管纵列(R1、R2)中有按顺序以相反方向流经的冷却流体，特别是指在与增压空气的流动方向(T)相对的逆流设置中。
8.根据前述任意一项权利要求所述的吸管，其特征在于，在所述增压空气冷却器(5)上设有至少一个侧部(12)，其中，所述侧部(12)具有用于相对于所述外壳(1)的内壁形成曲径式密封的成型结构(12a)。
9.根据前述任意一项权利要求所述的吸管，其特征在于，所述增压空气冷却器(5)弹性支撑在所述外壳上。
10.根据权利要求9所述的吸管，其特征在于，所述弹性支撑由弹性部件(21)来实现。
11.根据前述任意一项权利要求所述的吸管，其特征在于，所述外壳(1)由塑料或轻金属制成。
12.根据前述任意一项权利要求所述的吸管，其特征在于，在所述出口上设有用于将所述吸管固定在圆柱顶的入口区域上的发动机法兰(22)，其中，所述发动机法兰(22)由塑料或轻金属制成。
13.根据前述任意一项权利要求所述的吸管，其特征在于，所述增压空气冷却器(5)的冷却流体接口(7、9)在所述通孔(6、8)的区域上相对于所述外壳形成弹性流体密封。
14.根据前述任意一项权利要求所述的吸管，其特征在于，所述增压空气冷却器(5)的至少一个冷却流体接口(7、9)通过焊接与该增压空气冷却器(5)形成材料配合连接；和/或，所述增压空气冷却器(5)的至少一个冷却流体接口(7、9)通过螺纹连接和/或夹持连接与该增压空气冷却器(5)形成形状配合连接。
15.根据前述任意一项权利要求所述的吸管，其特征在于，所述增压空气冷却器(5)的至少一个冷却流体接口(7、9)设置在该增压空气冷却器(5)的重力的顶侧上。
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