CN109791032B - 歧管和相关的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种歧管(2)，其构造成确保涡轮增压机动车辆发动机的空气冷却器(1)与用于引导来自该发动机的增压空气的、放置在该空气冷却器的入口处或出口处的箱之间的接口(1)。根据本发明，歧管(2)包括至少一个加强带(23)，其设置在空气冷却器(1)和空气引导箱之间流通的空气流中。本发明还涉及一种用于冷却来自涡轮增压机动车辆发动机的压缩装置的增压空气的装置，其中空气冷却器(1)和至少一个空气引导箱之间的接口由这种歧管产生(2)。所述发明可应用于机动车辆。

Description

歧管和相关的冷却装置
技术领域
本发明涉及向机动车辆发动机供应空气的领域，并且更具体地涉及所谓的涡轮增压发动机，其空气供应源自压缩机或涡轮增压器。
背景技术
无论是来自发动机的单个进气系统还是涉及发动机出口处回收的并且先前由以缩写EGR(废气再循环)已知的装置处理的空气和废气混合物，术语增压空气在这种情况下通常用于表示进入发动机的气态混合物。为了增加这种增压空气的密度，已知的做法是通过将其送入热交换器(也称为空气冷却器)中来冷却它。该空气冷却器可以是这样一种类型，其中通过将增压空气与冷却剂在其中流通的一组管或板接触来产生热量交换：这样的空气冷却器然后由首字母缩略词WCAC表示，WCAC用于表示“水冷空气冷却器(Water ChargeAir Cooler)”。空气冷却器也可以是这样一种类型，其中通过将增压空气置于与冷却气体在其中流通的一组元件接触来产生热量的交换：这样的空气冷却器然后由首字母缩写词ACAC表示，ACAC用于表示“气冷式增压空气冷却器(Air Charge Air Cooler)”。原则上，来自压缩组件(压缩机或涡轮增压器)的增压空气通过入口箱进入空气冷却器中，然后，在已经在空气冷却器中流通并冷却后，经由出口箱引导到发动机的燃烧组件。
在所有情况下，空气冷却器与增压空气入口箱和出口箱之间的接口通过例如经由歧管产生，歧管本身被压接或焊接到空气冷却器并链接到进气箱和出气箱。然而，在这些压接或焊接操作中，可以发生形成空气冷却器的板或管的组件的以及入口箱和出口箱在它们的与这些歧管和空气冷却器的联接区域中的机械变形。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于涡轮增压发动机的歧管和增压空气冷却组件，其中在空气冷却器及其空气引导箱(无论其是空气入口箱或空气出口箱)与增压空气入口或出口箱歧管压接/焊接的操作期间，空气冷却器及其空气引导箱的机械变形的风险被最大程度地限制、甚至被消除。
为此，本发明的主题是一种歧管，其构造成确保涡轮增压机动车辆发动机的空气冷却器与用于引导来自该发动机的增压空气的、放置在该空气冷却器的入口处或出口处的箱之间的接口，其特征在于，所述歧管包括至少一个加强带，该至少一个加强带放置于在空气冷却器和空气引导箱之间流通的空气流中。
有利地，根据本发明的歧管由框架构成，框架的形状和尺寸限定为能够通过压接或焊接添加到空气冷却器的容纳面上。可以将每个加强带设置为从框架的一侧横向延伸到相对侧。根据本发明的优选实施例，空气冷却器具有基本上平行六面体的形状，并且其容纳面与冷却剂在其中流通的板延伸所沿的平面基本上成直角。根据该优选实施例，歧管的框架则具有基本上矩形的形状，并且每个加强带从形成所述框架的矩形的一个主侧横向延伸到另一侧，基本上与所述侧成直角。
根据本发明的另一个有利特征，并且为了最大程度地限制可能由于在通过空气冷却器和空气引导箱流通的空气流中存在加强带而导致的压力损失，至少一个加强带在沿着与其延伸方向基本成直角的平面的截面中具有凸起的轮廓，其弯曲顶点在与其中放置有歧管的空气流的方向相同的方向上、但是在与该空气流在空气冷却器和空气引导箱之间流通的方向相反的方向上延伸，以避免在该空气中形成涡流的任何风险。
根据本发明的优选实施例，加强带均匀地分布在它们所放置的框架内。
根据本发明的不同实施例，每个加强带由与框架的材料件制成，或者每个加强带与框架分开制造然后固定在其上。在后一种情况下，加强带的固定尤其可以以非穷举的示例的方式通过压接、弹性变形卡扣配合或通过压配合来实现。
本发明还涉及一种用于冷却来自涡轮增压机动车辆发动机的压缩装置的增压空气的装置，该装置包括空气冷却器和一组空气引导箱，来自压缩装置的增压空气分别通过该一组空气引导箱被引导到所述空气冷却器，然后，从所述空气冷却器到发动机的燃烧装置，其特征在于，所述空气冷却器和至少一个所述引导箱之间的接口由刚刚描述的歧管产生。
可以设置，空气引导箱包括凸形壁，其远离空气冷却器上的歧管的容纳面延伸，加强条在歧管的位于最远离壁的区域中的部分中彼此更靠近。
附图说明
通过阅读下面通过参照附图给出的说明，本发明的其他特征、细节和优点将更清楚地显现出来，在附图中：
图1是容纳根据本发明的歧管的空气冷却器的透视图；
图2是根据本发明的歧管的透视图；
图3是根据本发明的歧管的加强带的截面的示意图；
图4是通过根据本发明的歧管链接到空气冷却器的空气引导箱的局部截面的总体透视图。
具体实施方式
首先应该注意的是，虽然附图详细解释了本发明的实施，但它们当然可以用于更好地定义本发明。
图1表示增压空气冷却器组件1，在该增压空气冷却器组件1上添加了根据本发明的歧管2。根据该图所示的实施例，空气冷却器1基本上具有矩形平行六面体的形状，其中，冷却板10基本上沿平行于该平行六面体的一个面的平面延伸，冷却剂在冷却板10中流通。根据本发明优选但非排他性的实施例，在空气冷却器1的板10中流通的流体是以其热交换性能水平而闻名的液体，并且待冷却的增压空气沿着一路径在冷却板10之间被引导，该路径使得可以优化与该冷却剂的热交换。因此，冷却剂有利地通过入口管道11进入空气冷却器中，并且其从那里通过出口管道12离开。
根据本发明，并且还参考图2，歧管2采用基本上矩形的扁平框架20的形式，其尺寸基本上与空气冷却器1的与该同一空气冷却器的板10在其上延伸的平面基本上成直角的面的尺寸相对应。为了更加清楚，在下文中，空气冷却器1的该面13将被表示为空气冷却器1上的歧管2的容纳面13。更具体地，根据附图所示的本发明的优选实施例，歧管2的框架20的形式和尺寸以这样的方式限定，使得歧管2的第一面可以容纳在空气冷却器1的容纳面13上，以被压接或焊接到其上，歧管2有利地例如通过冲压小厚度的金属材料制成。因此，形成歧管2的框架20的侧以这样的方式形成，使得在与由所述框架20限定的平面基本上成直角的平面上的截面中，它们在它们的用于与空气冷却器1的容纳面13协作的第一面中具有一组凹槽、唇缘和凸缘，其使得它们能够例如通过结合与该容纳面13的边缘协作。这些唇缘、凹槽和凸缘未在图中示出。
根据本发明的另一个特征，这些相同的侧在与由框架20限定的平面基本上成直角的平面上的截面中，在它们的与用于与空气冷却器1的容纳面13协作的第一面相对的第二面上具有一组形状，该组形状使得它们能够与空气进口箱或出口箱的边缘协作。在下文中，空气冷却器1的上游和下游的空气入口箱和空气出口箱将优选地由术语空气引导箱3表示(在图4中可见)。因此，根据本发明的歧管2包括能够与空气冷却器1的容纳面13协作的第一面和能够与空气引导箱3协作的第二面，从而在这些元件之间产生接口。在图1和2中仅可看到歧管2的第二面，其构造成能够与空气引导箱3的边缘协作。参考这些图，形成歧管2的框架20的侧在其用于与空气引导箱3的边缘协作的第二面中包括在框架20的整个周边上延伸的凹槽21，且该凹槽21在该整个相同周边上以远离框架20的用于容纳在空气冷却器1的容纳面3上的第一面延伸的唇缘22为边缘。在由框架20形成的矩形的角部处，唇缘22有利地具有大于其沿框架20的侧的高度的高度，以便于歧管2围绕空气引导箱3的边缘的结合。
根据本发明，歧管2包括一组加强带23。这些加强带中的每一个在歧管2的基本矩形框架20的两个相对侧之间横向延伸。根据附图所示的本发明的非排他性优选实施例，每个加强带23从由歧管2的框架20形成的矩形的主侧延伸到该相同矩形的相对的主侧。
因此，一旦歧管2放置在空气冷却器1和空气引导箱的接口处，每个加强带23就被放置在通过空气冷却器和该空气引导箱的空气流中。为了尽可能地限制由于加强带23的存在而引起的任何压力损失和空气流动的干扰，本发明提出加强带23根据空气流通的线和方向具有特别的形状。图3示出了每个加强带23可以在与其延伸方向基本上成直角的平面上的截面中具有的轮廓的示例。根据这些示例性实施例，每个加强带23在这样的平面上的截面中具有凸起形状，其弯曲顶点取向为在与穿过它的空气流的方向相同的方向上，但是在与该流体的流通方向相反的方向上，该流体的流通方向由图3中的箭头F表示。这种取向使得尤其可以避免当空气流与加强带23接触时全部或部分空气流形成涡流的任何风险。根据不同的变型实施例，凸形形式的曲率半径可以更小或更大。独立地或与不同的可行的曲率半径组合，每个加强带23在其凸起形状的顶点处也可以具有比在其基部处更小的厚度，所寻求的目标始终是尽可能地减小由于加强带23的存在引起的空气流中的压力损失。
这些加强带23确保了歧管2、空气冷却器1和它所包括的冷却板10、和/或空气引导箱3的组件所需的刚性，以便在按压该组件以固定空气冷却器和空气引导箱的压接机的作用下不会塌陷。
根据附图所示的实施例，存在三个加强带，并且它们沿着由歧管2的框架20形成的矩形的主侧均匀分布。然而，可以设想加强带23的任何其他数量和任何其他分布，而不会对本发明有害。此外，根据本发明的不同实施例，加强带23可以由与框架20的材料件制成，或者可以单独生产，然后例如通过压接、弹性变形卡扣配合或通过压配合固定到歧管2的框架20。
图4示出了空气冷却器1的示例性组件的局部截面，该空气冷却器1配备有歧管2，如刚刚描述的那样具有空气引导箱3。在该图所示的示例中，空气引导箱3从接口管30延伸，空气引导箱3通过接口管30附接到歧管2，并且它包括复杂形式的壁31，壁31从接口管30沿与其基本上成直角的方向延伸。更具体地说，壁31在其附接到空气冷却器1的第一容纳面13a的一侧的一个端部处放置于该第一容纳面13a附近，歧管2安装到该第一容纳面13a，且壁31通过复杂的凸起形状远离该容纳面延伸，使得它基本上最远离第一容纳面13a的、与附接到壁31的端部相反的端部，壁31最接近第一容纳面13a的附接到壁31的端部。空气引导箱3的壁31和空气冷却器1的第一容纳面13a配备有歧管2，因此一起限定了空气引导箱3的内部容积部。在这样的配置中，引导箱到歧管2上的压接通过该箱的形式、特别是其壁31的复杂形式，导致从歧管2的一个端部到另一端部的应力差异，并经由此导致从空气冷却器1上的歧管2的第一容纳面13a的一个端部到另一端部的应力差异。这里加强带23的存在则允许对由歧管2和歧管2压接在其上的空气冷却器1形成的组件进行机械加固，从而最大程度地降低了该空气冷却器和构成其冷却回路的冷却板(在图4中，特别是为了简化图的读取，仅在它们的在第一容纳面13a上出现的端部处可见)以及空气引导箱的变形风险，空气引导箱的壁31与歧管2之间的距离不恒定。这里值得注意的是，所示的加强带23的数量与图2的表示中的数量不同，特别是为了说明根据本发明的歧管提供的可行性。可以调节通过歧管2、并因此通过空气冷却器1和空气引导箱3之间的结合平面中的空气通道布置的加强带23的数量。然后可以在压接操作时针对脆弱区域，特别是由于空气引导箱的复杂形式引起的脆弱区域，并且通过使加强带彼此更靠近来使这些脆弱区域与更多数量的加强带相关联。特别可以设想标准歧管2，其具有均匀分布在歧管上的标准数量的加强带，以及可根据其与不同空气冷却器和/或不同空气引导箱3一起使用而添加并固定到歧管上的附加带。特别地，当空气引导箱3包括远离空气冷却器1上的歧管2的容纳面13延伸的凸出形式的壁31时，可以在歧管上设置另外的加强带23，使得带在歧管2的、位于壁31离歧管最远的区域中的部分中彼此更靠近。
应当理解，在这种组件中，空气冷却器1还可以包括第二容纳面，其在图4中不可见，但是与空气冷却器1上的第一容纳面13a相对，并且能够容纳用于确保空气冷却器1和第二空气引导箱之间的接口的第二歧管。
因此，本发明通过提出一种歧管2来实现其目的，该歧管2涡轮增压发动机的空气冷却器1和连接到该空气冷却器的空气引导箱(空气入口箱或空气出口箱)3之间产生接口，使得在将该歧管2压接或焊接到空气冷却器和空气引导箱上的操作中，最大程度地降低引导箱和/或空气冷却器的变形风险。
然而，重要的是要注意，本发明不应该被简化为所描述和示出的装置和配置，而是它同样适用于任何等同的装置或配置以及这些装置的任何组合。特别地，虽然在本文件描述的示例中，空气冷却器1基本上具有矩形平行六面体的形式，但是可以给予该元件任何其他形式，而不会对本发明产生不利影响。由此得出，附接有歧管的空气冷却器1的容纳面13可以具有不同于矩形的形式，则根据本发明，歧管2仅具有单一约束：具有类似于容纳面13的形式和尺寸的形式和尺寸。

Claims (8)

1.一种用于冷却来自涡轮增压机动车辆发动机的压缩装置的增压空气的装置，包括空气冷却器(1)和一组空气引导箱(3)，其特征在于，所述空气冷却器(1)与所述引导箱(3)中的至少一个之间的接口由歧管(2)制成；所述歧管(2)构造成确保涡轮增压机动车辆发动机的空气冷却器(1)与用于引导来自该发动机的增压空气的引导箱(3)之间的接口，所述箱放置在该空气冷却器的入口处或出口处，其特征在于，所述歧管包括至少一个加强带(23)，所述至少一个加强带放置于在空气冷却器(1)和空气引导箱(3)之间流通的空气流中；所述空气引导箱(3)包括凸形的壁(31)，所述壁远离空气冷却器(1)上的歧管(2)的容纳面(13)延伸，加强带(23)在歧管(2)的位于最远离壁(31)的区域中的部分中彼此更靠近。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述歧管包括框架(20)，所述框架的形式和尺寸限定为能够通过压接或焊接添加到空气冷却器(1)的容纳面(13)上。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每个加强带(23)从所述框架(20)的一侧到相对侧横向地延伸。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述框架(20)具有基本上矩形的形状，并且每个加强带从形成所述框架(20)的矩形的一个主侧横向延伸到该相同矩形的相对的另一主侧，基本上与所述主侧成直角。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在沿着与加强带(23)延伸的方向基本成直角的平面的截面中，至少一个加强带(23)具有凸形轮廓，该凸形轮廓的弯曲顶点在与其中放置有所述歧管(2)的空气流的方向相同的方向线上、在与该空气流在空气冷却器(1)和空气引导箱(3)之间流通的方向(F)相反的反向上延伸。
6.根据权利要求1所述的装置，包括若干加强带(23)，其特征在于，所述若干加强带均匀地分布在放置它们的框架(20)内。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个加强带(23)由框架(20)的材料件制成。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个加强带(23)与框架(20)分开制造，然后固定在所述框架上。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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