CN109724432B - 用于内燃机的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的热交换器,所述热交换器构成用于借助于冷却流体冷却空气,所述热交换器具有:‑壳体,所述壳体在其内部具有用于传输待冷却的空气的管路;‑用于所述冷却流体的入口(12)和出口(14),所述入口和出口在壳体中构成,其中所述壳体具有多个板元件,所述板元件形成壳体,其中所述入口和所述出口在不同的板元件中构成,并且其中所述入口和/或所述出口设置在所述板元件的隆起部中,其中(多个)所述隆起部具有沿着所述壳体的延伸部,所述延伸部具有垂直于连接入口和出口的直线的分量。

Description

用于内燃机的热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的热交换器。
背景技术
在汽车技术领域中已知的是,增压空气冷却器用于冷却输送给内燃机的气体,以便冷却输送给该发动机的空气。为了进行所述冷却,使用热交换器,在所述热交换器中能够借助于冷却流体冷却空气。相应的热交换器例如在DE 10 2009 053884 A1、US 2012/0292002 A1、US 2008/0289833 A1、US 2009/0056922 A1、US 2010/0089548 A1、US 2006/0048759 A1、WO 2016/008854 A1、FR 2 968 753 B1、US 2013/019803 A1、US 2013/0146267 A1、JP 5856068 B2和JP 5856067 B2中描述。
在已经提到的DE 10 2009 053884 A1中,这种热交换器具有用于输送冷却流体的接口。所述接口通入壳体中,在所述壳体的外侧上设有隆起部。壳体基本上由两个组合成整体的板材成型件构成,其中这两个接口和所属的隆起部在相同的板材成型件中构成。
本申请的发明人注意到,在热交换器的这种设计方案中难以实现使热交换器匹配于不同条件。同时已确定的是,在现有技术中,如例如在US 2009/0056922 A1中所描述的那样,由于必须设置用于使冷却流体扩散的单独部件,热交换器的有效功率和持久性被降低,而同时可能也期望减少材料消耗。
发明内容
本发明的目的是,至少部分地减轻上述缺陷。
本发明通过一种热交换器限定,所述热交换器构成用于借助于冷却流体冷却空气,所述热交换器具有:壳体,所述壳体在其内部具有用于传输待冷却的空气的管路;用于所述冷却流体的入口和出口,所述入口和出口在壳体中构成,其中所述壳体具有多个板元件,所述板元件形成壳体,其中所述入口和所述出口在不同的板元件中构成,并且其中所述入口和/或所述出口设置在所述板元件的隆起部中,其中一个或多个所述隆起部具有沿着所述壳体的延伸部,所述延伸部具有垂直于连接所述入口和所述出口的直线的分量。优选的实施方式在下文中限定。
根据本发明,用于内燃机的热交换器具有壳体,所述热交换器构成用于借助于冷却流体冷却空气。所述壳体在其内部具有用于传输待冷却的空气的管路,所述管路延伸穿过壳体。所提到的冷却流体通常是冷却液体,例如水。然而也能够使用其他流体。用于传输待冷却的空气的管路与冷却流体能够穿过的区域物理地分开,使得冷却流体和待冷却的空气不混合在一起。壳体根据本发明具有用于冷却流体的入口和出口,所述冷却流体能够穿过所述入口和出口进入壳体中并且从所述壳体中流出。
壳体具有多个板元件,所述板元件形成壳体,其中用于冷却流体的入口和出口在不同的板元件中构成。这些板元件是热交换器的形成壳体的部件。通常,这些板元件由金属板构成,所述金属板能够彼此硬焊或软焊。
根据本发明,入口和/或出口设置在板元件的隆起部中。所述隆起部向外取向。隆起部具有沿着壳体的延伸部,所述延伸部具有垂直于连接入口和出口的直线的分量。隆起部的延伸部是一条直线,所述直线沿着隆起部延伸并且所述直线是沿着隆起部的最长尺寸的。也就是说,换言之,隆起部的延伸部是沿着隆起部的最长的方向的。如果隆起部不由唯一的线性的元件构成,而是由多个基本上线性的元件构成,那么所述隆起部在各个元件中的每个元件中能够具有不同的延伸方向。在这种情况下这些元件的一个元件沿着所提到的方向延伸就足够了。
设有入口和/或出口的隆起部用于:能够分配冷却流体。这避免必须设置用于分配冷却流体的单独的设备。这如已经在上文中提到的那样引起热交换器不那么复杂地构成,这避免了关于此所提到的缺点。尤其能够节约材料成本,因为构造较少的部件进而需要较少材料。此外已经证实的是,对于相应的热交换器所应当装入到其中的长的且窄的空间而言,所述热交换器是有利的并且所述热交换器关于其换热功率也是相对轻的。通过借助于设置隆起部而使冷却流体的良好地且均匀地分配,提高冷却功率。此外,冷却流体的均匀分配避免所述冷却流体在特定部位处静止或仅非常慢地运动。这种停滞可能还造成如下风险:冷却流体在该处(如果是一种液体)开始沸腾,这可能会再次造成损坏和功率下降。
与本发明不同,在现有技术中,冷却流体经由单独的冷却流体分配器分配,而在本发明中能够弃用所述单独的冷却流体分配器。
在这种情况下优选的是,所述延伸方向完全垂直于如下方向,用于传输待冷却的空气的管路沿着所述方向延伸。这引起冷却流体关于管路的有效的分配,由此所述管路能够被更好地冷却。
由于入口和出口在不同的板元件中构成,热交换器能够容易地匹配于不同要求,其方式是例如仅须更换板元件中的一个。
优选的是,管路通入热交换器的底板中,并且用于冷却流体的入口和/或出口在一个板元件中构成,所述板元件与所属的底板是一件式的。在这种情况下,将底板理解为如下板,空气能够穿过所述板进入用于传输所述待冷却的空气的管路中,也就是说,所述板具有开口,所述开口与在底板中的相应的开口对齐并且与所述相应的开口连接。由于入口和/或出口在具有所属的底板的板元件中构成,相应的热交换器可轻地制造并且不太复杂。这使得制造成本减少。
优选地,底板和板元件的如下部件基本上彼此垂直,入口和/或出口通入所述部件中。相应的热交换器能够低成本地制造。
还优选的是,底板的板元件还具有周围部件,所述周围部件邻接于底板,其中所述周围部件与出口或入口所通入到其中的部件共同地围绕底板。通过这些附加的周围部件,底板的板元件作为整体具有挡板形状。据此,所述挡板形状能够简化热交换器的构造,所述热交换器还表现出减少的成本。
优选的是,设有入口和/或出口的板元件与壳体的另一板元件重叠,使得所述另一板元件局部地对通过隆起部形成的空腔限界。通过所述重叠,冷却流体离开空腔中的出流能够被控制,因为能够如所期望那样在制造热交换器时选择重叠的程度。这引起热交换器对改变的条件的改善的匹配性。
优选的是,壳体基本上具有平行六面体的形状,并且入口和出口在平行六面体的相同的侧中构成。这种热交换器是节省空间的并且可容易地安装,因为入口和出口在相同的侧上构成。
还优选的是,至少一个,优选这两个隆起部L形地构成。通过相应地构成隆起部,能够良好地分配冷却流体。然而其他形式也能够实现相应的优点。
附图说明
图1示出根据第一实施方式的热交换器的立体视图。
图2示出图1的热交换器的分解视图。
图3为了对比示出现有技术中的入流部。
图4示出根据实施方式1的入流部的功能原理。
图5示出本发明的第二实施方式。
图6示出本发明的第三实施方式。
图7示出本发明的第四实施方式。
图8示出本发明的第五实施方式。
具体实施方式
图1示出根据第一实施方式的热交换器10的立体视图。图2(a)示出图1的热交换器的分解视图,而图2(b)从不同的视图中示出热交换器。
热交换器10具有壳体11,管路25延伸穿过所述壳体,所述管路用于传输待冷却的空气。所述管路在底板24中终止,所述底板形成围绕热交换器的交接区。设置在管路的入口和出口侧的底板24与侧板16、下部板30和上部板18共同地形成壳体11,所述壳体具有平行六面体的形状。在本发明的上下文中,侧板16、下部的板30、上部的板18和底板24称作为“板元件”。在管路25中容纳有薄片25’,所述薄片由金属原料制成并且提高导热。所述叶片在管路25的壁之间延伸。
侧板16具有简单的矩形形状,而下部的板30具有矩形形状,所述矩形形状具有突出的侧棱边,所述侧棱边与侧板16重叠。
在所述重叠部上,下部的板30和侧板16连接。上部的板18基本上具有H的形状,其中所述上部的板在其长边上与侧板16连接。底板24的元件20安置在H的开口处并且与上部的板18连接。所述元件20分别具有隆起部21,所述隆起部垂直于管路25的延伸方向延伸,所述管路用于传导待冷却的空气。
在所述隆起部21中分别设有用于冷却流体(例如水)的入口12和出口14。穿过入口12进入的冷却流体在隆起部21中垂直于被传输的、待冷却的空气的穿流方向扩散,而所述冷却流体同时在管道线路之间朝向下部的板30流动。冷却流体随后穿过设置在隆起部21中的出口14再从热交换器10中离开。为了与冷却空气输送部连接,在用于待冷却的空气的入口或出口处还设有适配器26或28。
如在图4中所看到的那样,在上部的板18和通过隆起部12限界的空腔21之间产生重叠部a。通过所述重叠部能够控制如下面,冷却流体能够穿过所述面离开。于是冷却流体必须如在图4中以虚线示出的那样流出。因为重叠部a能够简单地变化,所以相应的热交换器可容易地匹配于不同应用。这与在图3中所示出的现有技术中的实例中不同,在现有技术中这种变化的匹配是不可能的。在这种情况下,冷却流体穿过入口12’进入空腔20’中,而不能有意地调节冷却流体的出流。
现在,参照图5a至5c描述本发明的第二实施方式。在这种情况下,与第一实施方式的主要区别在于,底板124具有其他部件120’,所述其他部件与部件120共同地挡板状地围绕底板124。壳体111的剩余的部件能够引入到所述挡板中,其中所述挡板稳定所述部件。就此而言,这种平行六面体状的壳体110能够更容易地制造。在围绕底板124的、邻接于隆起部121的侧上,与在其他侧上相比,部件120’不那么高地构成。因为根据本发明在这些部位处起作用的力是相对小的,由此能够节约材料,而不损害热交换器110的稳定性。除了提到的区别以外,壳体的其他设计方案是相同的。在图5a和5b中,附图标记126和128表示相应的适配器。
参照图6a至6c描述本发明的第三实施方式。在这种情况下是在图5a和5b中示出的第二实施方式的变型方案。在第二实施方式中附加部件120’以关于底板124变化的高度延伸,而在第三实施方式中相应的部件222’具有关于底板224恒定的高度。板元件220的这种设计方案引起热交换器210的提高的稳定性,因为不出现高度变化。在该实施方式中,在平行六面体的相对置的面上也设有入口和出口,这减小流动阻力进而能够引起提高的可行的穿流速度。因此,就此而言,能够改善冷却效率。
参照图7描述本发明的第四实施方式。在这种情况下,隆起部321’中的唯一一个L形地设置。隆起部的这种设计方案引起冷却流体的更好的分配进而引起更小的流动阻力。这尤其在用于冷却流体的入口中设有所述隆起部时是有利的。
在图8中示出本发明的第五实施方式。在这种情况下,入口的和出口的隆起部分别是L形的。这种设计方案还进一步减小流动阻力。

Claims (7)

1.一种用于内燃机的热交换器(10),所述热交换器构成用于借助于冷却流体冷却空气,所述热交换器具有:
-壳体,所述壳体在其内部具有用于传输待冷却的空气的管路(25);
-用于所述冷却流体的入口(12)和出口(14),所述入口和出口在壳体中构成,
其中所述壳体具有多个板元件(16,18,30),所述板元件形成壳体,其中所述入口和所述出口在不同的板元件中构成,
其中所述入口和/或所述出口设置在所述板元件的隆起部(21)中,其中一个或多个所述隆起部具有沿着所述壳体的延伸部,所述延伸部具有垂直于连接所述入口和所述出口的直线的分量,并且
其中设有所述入口和/或所述出口的所述板元件与所述壳体的另一板元件重叠,使得所述另一板元件局部地对通过所述隆起部(21)形成的空腔限界。
2.根据权利要求1所述的热交换器,其中所述管路通入所述热交换器的底板中,并且其中用于所述冷却流体的所述入口和/或所述出口在如下板元件中构成,所述板元件与所属的底板是一件式的。
3.根据权利要求2所述的热交换器,其中所述底板和所述板元件的如下部件是基本上彼此垂直的,所述入口或所述出口通入到所述部件中。
4.根据权利要求3所述的热交换器,其中所述底板的所述板元件还具有周围部件(120’),所述周围部件邻接于所述底板,并且其中所述周围部件与所述部件(120)共同地围绕所述底板,所述入口或所述出口通入到所述部件中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器,其中所述壳体基本上具有平行六面体的形状,并且其中所述入口和所述出口在所述平行六面体的相同的侧中构成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器,其中一个所述隆起部L形地构成。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器,其中两个所述隆起部L形地构成。
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