CN109196295A - 空气分配器和包括该空气分配器的车辆 - Google Patents

Abstract

本空气分配器(1)具有：外壳，其界定内部容积；空气入口(4)，其通向该内部容积；多个空气出口(4)，其用于将空气从内部容积向发动机的气缸输送；以及热交换器(8)，其布置在内部容积中。热交换器(8)包括：一堆塑料材料板(10)，其中相邻的板(10)布置成限定一组中间空间，所述中间空间包括封闭的中间空间(12)，其流体连通以使流体能够循环通过该堆板(10)；和开放的中间空间(14)，其构造成能够使空气从空气入口(4)通过该堆板(10)到空气出口(6)。

Description

空气分配器和包括该空气分配器的车辆

技术领域

本发明涉及一种空气分配器，以及一种包括该空气分配器的车辆。

背景技术

传统上，空气分配器，也称为进气歧管，包括空气入口和数个空气出口，这些空气出口用于连接到发动机的气缸盖，以将燃料燃烧所需的空气输送到发动机的每个气缸。

已知将热交换器定位在分配器内以在发动机方向上循环通过分配器的空气与循环通过热交换器的一种或多种流体之间进行热交换。

然而，热交换器和分配器是彼此独立的部件。

另外，由铝制成的热交换器通常是平行六面体形状。这不一定是热交换器所在的分配器的情况。

第一个缺点是旁路现象：在分配器中循环的部分空气不通过热交换器，而是在热交换器和分配器的表皮之间存在的间隙处循环。这导致较低的热交换效率。此外，分配器出口处的温度不均匀。

另一个缺点是由分配器和热交换器形成的组件的坚固性是有限的。为了克服这个缺点，然后必须提供确保该组件的刚度的桥接部。然而，桥接部减少了热交换表面并且因此降低了热交换的效率。此外，桥接部是附加的独立部件，它们被添加到空气分配器。这由于现有的间隙构成了制造方面的限制，并且由于操作期间的振动而构成噪声源。

发明内容

而且，本发明旨在通过提出一种包括具有改进效率的热交换器的空气分配器来克服这些缺点的全部或部分。

为此，本发明涉及一种空气分配器，具有：外壳，其界定内部容积；空气入口，其通向该内部容积；以及数个空气出口，其用于将空气从内部容积引导至发动机的气缸，其中空气分配器包括布置在内部容积中的热交换器，该热交换器包括由塑料材料制成的一堆板，其中所述一堆板中的相邻板被布置成界定一组中间空间，该组中间空间包括：封闭的中间空间，所述封闭的中间空间流体连接在一起以允许流体循环通过所述一堆板；以及开放的中间空间，所述开放的中间空间被构造成允许空气从分配器的空气入口通过所述一堆板到空气出口。

因此，根据本发明的分配器包括热交换器，该热交换器以优化的方式占据由分配器的外壳界定的几乎所有内部容积，使得热交换界面是最佳的(热交换表面在等效容积下更大)并且空气泄漏(旁路效应)受到以下事实的限制：由塑料材料制成的板实际上可以符合外壳的形状，从而在分配器的出口处提供更均匀的温度。此外，热交换器和分配器一体地形成，这在不损害热交换效率的情况下提高了分配器-热交换器组件的坚固性，并且还有助于减少产生的噪音。

根据一个优选实施例，该堆板中的板具有固定到分配器的外壳的边缘。

该特性具有进一步限制旁路效应同时改善分配器的坚固性的优点。

根据一个优选实施例，板的边缘连续地结合到分配器的外壳上。

因此，几乎消除了旁路效应，从而显著提高了热交换效率。

根据一个优选实施例，分配器的外壳具有侧壁，并且板的轮廓相似于由侧壁界定的轮廓。

因此，板符合分配器的形状，从而增加了热交换界面，这提高了热交换的效率。

根据一个优选实施例，板和侧壁的轮廓至少部分地以曲线方式延伸。

这允许限制开放的中间空间内的死区，即少量空气通过的区域。因此，提高了热交换的效率。

根据一个优选实施例，热交换器包括流体进入孔和流体排出孔，所述流体进入孔和流体排出孔各自通向封闭的中间空间中一个中，以允许流体在分配器的外部和一堆板的封闭的中间空间之间进入和离开，并且这些进入孔和排出孔通过分配器的外壳形成。

因此，与现有技术的分配器不同，其中通过分配器的外壳形成的孔不直接在热交换器中打开，而是简单地允许通向热交换器的进入孔和排出孔的管道通过，这需要在该管道和分配器的外壳之间设置密封装置，根据本发明的分配器没有这种密封装置。通过分配器的外壳形成的孔直接在热交换器内打开的事实允许增加热交换界面，避免旁路效应，并且因此提高热交换的效率。

根据一个优选实施例，热交换器包括流体进入通道和流体排出通道，以允许流体循环通过该堆板的封闭的中间空间，这些进入通道和排出通道布置在分配器的空气入口的对面以便对进入开放的中间空间的空气流进行分流。

该特征允许对进入分配器的空气流进行分流，以使其循环通过所有开放的中间空间，也就是说分配空气流以使其在板的整个表面上循环，该表面对应于没有死区的热交换表面。这提高了热交换的效率。

根据一个优选实施例，外壳具有壁，该壁与热交换器的一个板的面相对，并且与该面一起界定开放或封闭的中间空间。

因此，为了提高该热交换的效率，交换器的所有内部容积都用于热交换。

有利地，该中间空间是封闭的中间空间。

因此，在分配器的外壳和热交换器之间没有空气流循环。通过分配器的所有空气都从上方和下方交换热量，也就是说，流体在热交换器的封闭中间空间中循环。由此改善了热交换的效率。

根据一个优选实施例，该堆板中的板至少部分地在界定空气入口的管道中和/或在界定空气出口的一个或多个管道中延伸。

这允许增加热交换表面，因此增加热交换效率。此外，部分热交换在空气出口管道中发生，这有助于保证分配器出口处的温度均匀性。

根据一个优选实施例，这些板具有从这些板的边缘延伸到界定空气入口的管道和/或界定空气出口的一个或多个管道的突片，这些突片包括沿着这个或者这些管道的轴线轴向纵向延伸的壁或肋。

因此，空气流更均匀地分布通过开放的中间空间，以便更好地进行热交换，并且在分配器的出口处转入直路，以便更好地稳定性和填充发动机。

根据一个优选实施例，该堆板中的数个板具有不同的几何形状。

换句话说，该堆板中的板不完全相同。该特征有利地允许在该堆板内产生预定的热梯度，促进一组或多组板之间的热传递，也就是说在该堆板的一个或多个预定位置处。

特别地，该堆板中的板可以具有与其它板的厚度不同的厚度。

还可以提供具有障碍物布置或不同障碍物的表面密度的板，这些障碍物旨在阻碍流体的流动。

总是为了在该堆板内产生热梯度，除了或者替代不同的几何形状，这些板中的一些板可以具有不同的密度，特别是在导热填料密度不同于其它板的导热填料密度方面。

根据一个优选实施例，分配器的外壳由塑料材料制成。

这允许改善分配器的制造成本。

根据一个优选实施例，分配器的外壳由不同于该堆板中的板的材料制成。

这允许在板的热交换方面选择高性能材料，并且在覆盖板的分配器的外壳的机械强度(耐压性等)方面选择高性能材料。

优选地，封闭的中间空间和开放的中间空间交替地设置。

这种布置提高了热交换的效率。

根据另一方面，本发明还涉及一种包括具有上述特征的分配器的车辆。

该车辆具有提供包括具有改进效率的热交换器的空气分配器的优点。

附图说明

参考附图，本发明的其它特征和优点将从通过非限制性示例给出的一个实施例的详细描述变得显而易见，在附图中：

-图1是根据本发明的一个实施例的分配器的透视图，

-图2是根据本发明的一个实施例的分配器的一部分的局部透视剖视图，

-图3是根据本发明的一个实施例的分配器的透视分解图，

-图4是根据本发明的一个实施例的分配器的透视局部剖视图，

-图5是根据本发明的一个实施例的分配器的透视剖视图，

-图6是根据本发明的一个实施例的分配器的透视分解图，

-图7是根据本发明的一个实施例的分配器的透视分解图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的空气分配器1。空气分配器1用于收集和分配空气到发动机的每个气缸以燃烧燃料。

分配器1具有界定内部容积的外壳。外壳具有例如上壁20、下壁22以及连接上壁20和下壁22的侧壁24。分配器1还包括：空气入口4，其通向内部容积；和数个空气出口6，该数个空气出口各自用于连接到发动机的一个汽缸上，以便将通过入口4进入的一部分空气导入该汽缸。

空气分配器1包括热交换器8，该热交换器8至少部分地布置在由外壳界定的容积内。交换器8有利地整体地被包含在分配器1内，更确切地说，被包含在由外壳界定的内部容积中。

热交换器8包括一堆板10。板10沿预定的堆叠方向E堆叠，特别是垂直于板10堆叠，板10例如是平面的。

该堆板10的相邻板在堆叠方向E上间隔开，以便在相邻板10之间界定一组用于板10之间的流体循环的中间空间，以允许这些流体之间的热交换从中间空间通过板10到另一个空间。

板10可以具有相同的形状和相同的尺寸，使得一旦堆叠，板10的边缘就重合。

该组中间空间包括封闭的中间空间12和开放的中间空间14。封闭的中间空间12彼此流体连通，以允许流体循环通过这些封闭的中间空间12并且因此通过该堆板10。打开的中间空间14在一侧通向入口4，并且在另一侧通向空气出口6，以允许空气通道从入口4通过该堆板10到出口6。

优选地，该堆板10在堆叠方向E上包括交替的开放和封闭的中间空间12、14。

板10被构造成允许通过其进行热交换，也就是说从中间空间到相邻的中间空间。

板10由塑料材料制成，特别是由包含导热填料的塑料材料制成，诸如例如包括石墨和/或碳填料的聚酰胺66(PA66)，以便在20℃下提供大于0.6Wm-¹.K-¹，优选等于或大于1W-¹.K-¹的导热性。

分配器1的外壳，如果合适的话，界定入口4和出口6的导管也优选地由塑料材料制成。它可以是与板10相同的塑料，或者是不同的塑料材料。

该堆板10中的板10有利地具有固定到分配器1的外壳，特别是侧壁24的边缘100。更确切地说，板10的边缘100与外壳接触，例如通过焊接或胶合结合到外壳。为了尽可能地限制任何旁路效应，大多数板10，优选所有板10都具有固定到外壳的边缘100，除了可选地热交换器8的一个或两个端板10。

为了尽可能地限制任何旁路风险，板10的边缘100优选地在没有不连续性的情况下在外壳的与边缘100接触的整个部段上结合到分配器1的外壳。因此，板10的整个周边都可以连接到该外壳，也就是说，所有边缘100，除了适当时，边缘100的与分配器1的空气入口4和出口6相对的部段。

因此，侧壁24还用作热交换器8的侧壁。因此，分配器1和交换器8具有相同的侧壁。因此，该公共侧壁24也有助于与相邻板10相对的面102一起界定中间空间。因此，热交换器8符合分配器1的形状，在这种情况下是非平行六面体形状，从而提高了热交换的效率。

特别地，可以观察到板10的轮廓，特别是它们的边缘100，符合外壳的形状，特别是侧壁24的形状，使得板10具有与这些板10延伸到的侧壁24部段相同的形状和相同的尺寸。

侧壁24优选地具有非直线轮廓。因此，板10和侧壁24的轮廓可以是曲线的，这允许在开放的中间空间14内限制具有低空气循环的区域。

如图所示，特别可以观察到侧壁24以及因此板10在空气出口6处弯曲地延伸。因此，空气出口6从其延伸的侧壁24部段可以具有波纹形状，这里是W形，空气出口6从该侧壁24部段的凸起部分精确地延伸。

此外，分配器1，特别是侧壁24，具有朝向空气出口6的锥形形状，也就是说，优选以渐进的方式在入口4和出口6之间扩展。

根据图4至图6所示的有利可能性，板10至少部分地在界定空气入口4的管道内和/或界定空气出口6的一个或多个管道内延伸。因此，热交换器8具有更大的热交换界面。

特别地，仍然根据图4至图6的示例，板10具有突片112，突片112从边缘100的与入口4和出口6相对的部分延伸到该入口4和这些出口6的内部。

突片112有利地彼此间隔开，以便不妨碍空气流入入口4和出口6。为此目的，分配器1可包括将相邻突片112保持彼此相距一定距离的间隔元件。

替代地或以互补的方式，突片112的边缘可以固定到界定入口4和出口6的管道的内壁。

如从图4至图6中可以看出，突片112可以具有壁或肋114，用于促进在分配器1的入口处和出口处的空气流的层流。因此，气流更均匀地分布通过敞开的中间空间，以便更好的热交换，并且在分配器1的出口处转入直路，以便更好地稳定和填充发动机。

肋114沿着相应的入口4或出口6管道的轴线纵向延伸，例如基本垂直于边缘100的部分。如图6所示，相同的突片112的肋114可以特别是在出口6处彼此平行地延伸，或者特别是在入口4处以远离边缘100的会聚方式延伸。

在没有突片112的情况下，将注意到板10的边缘100可以成形为限制分配器1中的入口处的湍流和压降。更具体地，边缘100的与入口4相对的部段可以具有一种形状，特别是薄的形状，旨在促进分配器1的入口处的层流。

此外，突片112可以与板10的材料相同，以增加热交换表面。突片112有利地与板10一体地制成。

如图2、图4和图5中特别示出的，热交换器8包括流体进入孔80和流体排出孔82，流体进入孔80和流体排出孔82中的每一个都通向封闭的中间空间12之一，以允许流体的入口和出口在该堆板的封闭的中间空间中。这些进入孔和排出孔直接通过分配器1的外壳，特别是通过上壁20或下壁22形成，使得分配器1在这些进入孔和排出孔处没有密封装置。

为了允许流体循环通过该堆板10的封闭的中间空间12，热交换器8包括流体进入和排出通道。

这些进口和排出通道可以由多个入口孔104和出口孔106形成，这些孔104、106优选地分别对齐，特别是沿着堆叠方向E对齐，并且例如通过板10形成，每个板10都具有入口孔104和出口孔106。

为了允许流体从封闭的中间空间12通过开放的中间空间14流到另一个封闭的中间空间12，热交换器8可以具有有助于形成进入通道和排出通道的周壁16，每个周壁16都围绕进口孔104或出口孔106以及一个面102延伸到界定相应的开放中间空间14的两个相邻板10中的另一个板，以便将流体引导到下一个中间空间。

有利地，进入通道和排出通道，特别是这些外围壁16，在进入分配器1的空气流的路径上布置在分配器1的空气入口4的对面，即靠近该空气入口4，以便在开放的中间空间14内尽可能均匀地分布该气流。

此外，板10可以具有从其面102突出的障碍物108，以干扰循环通过开放的中间空间14的空气的流动和在封闭的中间空间12中循环的流体的流动。

每个板10可以具有与一个或多个其它板10的几何形状和/或密度不同的几何形状和/或密度，例如在堆叠方向E上增大或减小，使得该堆板10有利地具有穿过该堆板10的预定的热梯度。更具体地，板10可以具有彼此不同的厚度，和/或在每个表面单元的形状、定位或浓度方面不同的障碍物布置108，和/或特别是不同导热填料的密度。

在封闭的中间空间12内，板10可以具有从其面102突出并且在相应的入口孔104和出口孔106之间延伸的肋或壁110，以便最大化该入口孔104和该出口孔106之间的流体行进的距离，以便更好地分配板10内的流体，从而使热交换均匀化。

如图3和图6所示，外壳有利地具有壁，特别是上壁20和/或下壁22，其与热交换器8的一个端板10的面102相对，并且与该面102一起界定用于流体循环的中间空间。

该中间空间可以是开放的中间空间14，或者优选地是封闭的中间空间12。

因此，分配器1的整个内部容积被热交换器8占据，这提高了热交换的效率。

应注意，这个或这些壁20、22还可具有突出的障碍物108，以破坏流体的流动，从而提高热交换的效率。

如图7所示，还可以提供与热交换器8的板10不同的下壁22，既不界定封闭的中间空间中的一个也不界定开放的中间空间中的一个，并且特别是没有障碍物108，该壁22不属于热交换器8，用于使该堆板10的端板10与分配器1的外部隔热，以提供更强的坚固性，或以便于组装。

本发明还涉及一种车辆，特别是机动车辆，其包括具有上述全部或部分特征的分配器1。分配器的空气出口6可以连接到车辆发动机的气缸盖，以便为该发动机的气缸供应燃烧所需的空气，而空气入口4可以连接到空气过滤器或连接到车辆的压缩机。

当然，本发明决不限于上述实施例，该实施例仅作为示例给出。在不脱离本发明的保护范围的情况下，特别是从各种装置的构造或通过替换技术等同物的观点来进行修改是可能的。

Claims (14)

1.一种空气分配器(1)，具有：外壳，其界定内部容积；空气入口(4)，其通向所述内部容积；以及数个空气出口(4)，其用于将空气从所述内部容积引导至发动机的气缸，其中所述空气分配器(1)包括布置在所述内部容积中的热交换器(8)，所述热交换器(8)包括由塑料材料制成的一堆板(10)，其中所述一堆板(10)中的相邻板(10)布置成限定一组中间空间，所述一组中间空间包括：封闭的中间空间(12)，所述封闭的中间空间(12)流体连接在一起以允许流体循环通过所述一堆板(10)；以及开放的中间空间(14)，所述开放的中间空间(14)构造成允许空气通道从所述分配器(1)的所述空气入口(4)通过所述一堆板(10)到所述分配器(1)的空气出口(6)。

2.根据权利要求1所述的空气分配器(1)，其中所述一堆板(10)中的板(10)具有固定到所述分配器(1)的外壳的边缘(100)。

3.根据权利要求2所述的空气分配器(1)，其中所述板的边缘(100)连续地结合到所述分配器(1)的外壳。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气分配器(1)，其中，所述分配器(1)的外壳具有侧壁(24)，并且所述板(10)的轮廓相似于由所述侧壁(24)定界的轮廓。

5.根据权利要求4所述的空气分配器(1)，其中所述板(10)和所述侧壁(24)的轮廓至少部分地以曲线方式延伸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的空气分配器(1)，其中，所述热交换器(8)包括流体进入孔和流体排出孔，流体进入孔和流体排出孔各自通向所述封闭的中间空间(12)中的一个中，以允许所述流体在所述分配器(1)的外部和所述一堆板(10)的封闭的中间空间(12)之间进入和离开，并且这些进入孔和排出孔通过所述分配器(1)的外壳形成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的空气分配器(1)，其中，所述热交换器(8)包括流体进入通道和流体排出通道，以允许流体循环通过所述一堆板(10)的封闭的中间空间(12)，这些进入通道和排出通道布置在所述分配器(1)的空气入口(4)的对面，以便对进入所述开放的中间空间(14)的空气流进行分流。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的空气分配器(1)，其中，所述外壳具有壁(20、22)，所述壁(20、22)与所述热交换器(8)的一个板(10)的面(102)相对，并且与所述面(102)一起界定开放或封闭的中间空间(12、14)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的空气分配器(1)，其中，所述一堆板(10)中的板(10)至少部分地在界定所述空气入口(4)的管道中和/或在界定所述空气出口(6)的一个或多个管道中延伸。

10.根据权利要求9所述的空气分配器(1)，其中这些板(10)具有从这些板(10)的边缘(100)延伸到界定所述空气入口(4)的管道和/或界定所述空气出口(6)的一个或多个管道的突片(112)，所述突片(112)包括沿着这个或这些管道的轴线纵向延伸的壁或肋(114)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的空气分配器(1)，其中所述一堆板(10)的数个板(10)具有不同的几何形状。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的空气分配器(1)，其中所述分配器(1)的外壳由塑料材料制成。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的空气分配器(1)，其中所述分配器(1)的外壳由与所述一堆板(10)中的板(10)的材料不同的材料制成。

14.一种车辆，包括根据权利要求1至13中任一项所述的分配器(1)。