CN110440615A - 热交换器、具有热交换器的空气进气系统以及用于安装热交换器的方法 - Google Patents

热交换器、具有热交换器的空气进气系统以及用于安装热交换器的方法 Download PDF

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P.特罗坦
A.科恩
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Abstract

一种用于通过冷却剂冷却空气的热交换器，包括：分别作为空气的入口或出口的第一和第二前部面；以及位于第一和第二前部面之间的壳，壳沿着壳的周向线具有至少一个联接元件，周向线与第一前部面间隔开预先确定的距离，壳具有至少一个端口作为冷却剂的入口或出口，端口布置在距第一前部面一距离处，所述距离大于预先确定的距离，其中至少一个联接元件适于与空气入口管道或空气出口管道的至少一个对应联接元件固定联接，并且其中壳包括连接到冷却剂的端口的管布置结构。管布置结构适于将冷却剂引导到壳的插入区段中，插入区段位于第一前部面和周向线之间。

Description

热交换器、具有热交换器的空气进气系统以及用于安装热交 换器的方法
技术领域
本公开涉及一种用于冷却进气空气（特别是燃烧发动机的进气空气）的热交换器、一种空气进气系统以及一种用于将热交换器安装在空气进气系统中的方法。
背景技术
车辆的燃烧发动机（特别是涡轮增压式燃烧发动机）有时设置有热交换器用于在进气空气被供应到所述发动机之前冷却所述进气空气。EP 2 501 912 B1公开一种用于具有热交换器的内燃发动机的进气管，包括所述进气管的外部壳体，其中用于增压空气的馈送管线通向所述壳体的入口区段。热交换器是进气管系统的一部分并且通过冷却流体来操作。热交换器包括多个平坦的交换器管。发动机凸缘直接紧固到热交换器的空气出口侧，并且热交换器的空气入口侧连接到进气管。增压空气流动通过由环绕交换器管的外部壳体形成的水护套中的交换器管。
针对用于安装和联接热交换器的给定有限空间，通常减小热交换器的大小以便安装到可用空间中。然而，减小热交换器的大小可能劣化其冷却效率。此外，热交换器与空气入口和空气出口管道之间的联接通常需要联接工具（例如压接工具）来接近热交换器与空气入口和空气出口管道的联接部分。为了为联接工具接近所述联接部分提供足够空间，通常进一步减小热交换器的大小，从而进一步劣化热交换器的冷却效率。
鉴于以上内容，本发明的目的是提供一种经改进的热交换器以及一种经改进的空气进气系统。另外的目的是提供一种用于将热交换器安装在空气进气系统中的方法。
发明内容
因此，提供一种用于通过冷却剂冷却空气的热交换器。所述热交换器可以是板式或管式的热交换器。所述热交换器包括：分别作为空气的入口或出口的第一和第二前部面；以及在所述第一和第二前部面之间的壳。所述壳沿着壳的周向线具有至少一个联接元件，所述周向线与第一前部面间隔开预先确定的距离。此外，所述壳具有至少一个端口作为冷却剂的入口或出口，所述端口布置在距第一前部面一距离处，所述距离大于所述预先确定的距离。所述至少一个联接元件适于与空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接元件固定联接，并且所述壳可以包括连接到冷却剂的端口并且适于将冷却剂引导到壳的插入区段中的管布置结构或内部管道系统。可替代地，所述壳可以包括板式布置结构。插入区段位于第一前部面和周向线之间。
通过至少部分将热交换器的体积插入到所述空气管道中的一者中，从而减小安装空间，并且可以更容易地接近联接元件。
在将热交换器安装在车辆的空气进气系统中时，使周向联接元件从前部面移位可以允许至联接元件和对应联接元件的经改进的接近。
空气可以具有大气压力，或者可以是由涡轮增压器或电子增压器的压缩机压缩的压缩空气（例如增压空气）。应理解，在提及空气时，还可以想到空气和重新引导的排气的混合物。在操作中，空气例如从热交换器的第一前部面流到第二前部面。
冷却剂可以是液体冷却剂，例如水。可以使用发动机的冷却剂流体作为热交换器的冷却剂。冷却剂例如通过内部管布置结构从热交换器的（入口）端口流到热交换器的另外的（出口）端口。所述管或板布置结构内的冷却剂流提供用于冷却在管周围流动（即，在管的外部流动）的空气的间接方法。热交换器内的冷却剂流的方向可以垂直于空气流的方向以提供高效冷却。
在实施例中，热交换器的第一前部面是可透过空气的面。热交换器的第二前部面可以是可透过空气的面。热交换器的壳是气密的。所述壳可以包括金属材料。
壳、第一前部面和第二前部面结合地形成例如热交换器的壳体。壳、第一前部面和第二前部面结合可以例如具有矩形块形状。在此情况下，壳具有四个矩形形状的壳侧面，并且第一前部面和第二前部面各自具有矩形形状。热交换器的壳可以形成进气系统的壳体的一部分。
在实施例中，所述壳形成冷却流体的护套，并且待冷却的空气被引导通过空气管中的冷却流体。于是，由护套包围的体积对应于所述管布置结构。
壳的插入区段可以包括壳在第一前部面和周向线之间的若干部分以及由所述前部面和壳的所述部分包围的内部体积。所述插入区段容纳管布置结构的冷却剂被引导通过其并且待冷却的空气在其周围流动的区段。管布置结构可以包括例如沿第一前部面的方向弯曲的弯曲区段。因此，冷却剂被引导到插入区段中以便冷却也在插入区段内的空气。因此，冷却剂和空气之间的主动热交换发生在壳的插入区段内。
应理解，具有管布置结构的实施例未必包括圆柱形或卵形管。然而，管布置结构可以由限制冷却剂的体积的护套和使空气与冷却剂分开的板实现。“管布置结构”的功能是沿空气流的方向或逆空气流的方向将冷却剂引导到插入区段中。还可以是指冷却剂的内部管道系统。
热交换器的至少一个联接元件可以是联接元件，其包括沿着壳的周向线布置的多个联接元件。所述联接元件适于与空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接元件（例如多个对应联接元件）固定联接。
在实施例中，热交换器的至少一个联接元件包括可变形元件。热交换器的至少一个联接元件例如被构造成与空气入口或空气出口管道的不可变形的联接元件接合。可替代地或另外地，热交换器的至少一个联接元件包括压接元件、夹子、扣环、套板和/或接合元件。热交换器的至少一个联接元件还可以包括被构造成用于焊接或钎焊的区段或点，例如焊点或钎焊接头。
在实施例中，热交换器的至少一个联接元件包括用于螺钉连接的元件，例如螺钉孔或螺钉。
沿着与第一前部面间隔开预先确定的距离的周向线的热交换器的至少一个联接元件允许将空气入口或空气出口管道联接到热交换器，使得所述空气入口或空气出口管道在其内部中部分容纳所述热交换器。换句话说，热交换器的一部分插入到空气入口或空气出口管道中。因此，热交换器从第一前部面（例如空气入口面）到第二前部面（例如空气出口面）的长度通常大于热交换器的至少一个联接元件和第二前部面之间的距离。因此，热交换器沿空气流的方向的长度可以大于用于将热交换器安装在燃烧发动机的空气进气系统中的可用空间。
针对用于安装热交换器的给定有限空间，可以使用更大的热交换器，因为热交换器的体积的一部分可以容纳在空气管道中。由于如上所述，主动热交换也发生在热交换器的插入区段内，因此与仅在空气入口和空气出口的凸缘之间具有有效体积的热交换器相比，此更大的热交换器还具有更大的主动热交换面积。因此，针对用于安装热交换器的给定有限空间，可以提供具有更高效冷却的热交换器。
此外，热交换器的至少一个所述联接元件的特定布置结构可以为联接工具（例如压接工具）接近热交换器的所述至少一个联接元件和/或空气入口或空气出口管道的所述至少一个联接元件提供足够空间，而不减小热交换器的长度、并且因此降低冷却效率。
根据另外的实施例，热交换器包括环绕第一前部面和第二前部面中的至少一者的至少一个框架，其中热交换器的至少一个联接元件附接到所述至少一个框架。所述框架可以与至少一个联接元件和/或壳整体地形成。可替代地，壳可以单独形成。框架和至少一个联接元件例如包括金属，而壳例如包括塑料材料。壳也可以由金属形成。
根据另外的实施例，管布置结构包括平坦的管、特别是多个堆叠的平坦的板。所述多个堆叠的平坦的板可以沿空气流动方向的方向堆叠。所述平坦的板可以具有矩形块形状，沿空气流的方向具有小高度，并且垂直于空气流的方向具有大的表面积。从而，可以提供大的冷却表面，并且因此，实现高效冷却。
根据另外的实施例，管布置结构包括一束管。从而，可以提供管布置结构的进一步灵活性以便更好地使管容纳在插入区段中。
管布置结构可以是沿垂直于指定空气流的方向引导冷却剂并且至少部分引导到由插入区段包括的体积中的任何内部管道系统。因此，待冷却的空气可以从入口前部面和出口前部面流动，从而将热传递到通过管道系统或管布置结构流动的冷却剂。热交换器优选地被实现成将热从空气传递到插入区段中的冷却剂。
在实施例中，冷却剂的内部管道系统或管布置结构被实现成使流入或流出冷却剂从相应入口端口朝向插入区段或从插入区段朝向出口端口转向。
根据另外的实施例，热交换器的至少一个联接元件包括可变形元件，特别是被构造成用于压接联接、夹子、扣环、套板和/或接合元件的可变形突出部。
热交换器的至少一个联接元件可以被构造成与空气入口或空气出口管道的不可变形的联接元件接合。
在实施例中，至少一个可变形的联接元件与热交换器的壳直接接触。所述可变形的联接元件可以与壳整体地形成。所述可变形的联接元件和壳两者例如都包括金属。
根据另外的实施例，至少一个联接元件包括不可变形元件，所述不可变形元件被构造成特别是借助于压接连接、夹子连接、扣环连接和/或接合连接与空气入口或空气出口管道的可变形元件联接。
热交换器的至少一个不可变形的联接元件可以例如被构造成与空气入口或空气出口管道的可变形的联接元件接合。
根据另外的实施例，壳包括布置在壳相邻于第二前部面的边缘处的至少一个另外的联接元件，所述至少一个另外的联接元件适于与另外的空气入口或空气出口管道的至少一个对应的另外的联接元件固定联接。
从而，另外的空气入口或空气出口管道可以在壳的边缘处联接到热交换器。具有周向联接装置关于热交换器的长度方向的不对称布置结构可以促进交换器在进气管道中的组装。
根据另外的实施例，所述壳沿着壳的另外的周向线包括至少一个另外的联接元件，所述另外的周向线与第二前部面间隔开另外的预先确定的距离，其中所述至少一个另外的联接元件适于与另外的空气入口或空气出口管道的至少一个对应的另外的联接元件固定联接，并且其中管布置结构适于将冷却剂引导到壳的另外的插入区段中，所述另外的插入区段位于第二前部面和另外的周向线之间。
使两个周向联接元件从第一和第二入口或出口前部面移位可以促进通过工具接近联接元件以连接所述元件和/或激活与空气管道的固定联接。
所述端口例如是冷却剂的入口端口。于是，另外的端口例如是冷却剂的出口端口。管布置结构例如连接到入口端口和出口端口，使得冷却剂通过热交换器的壳内部的管布置结构的管从入口端口引导到出口端口。从而，冷却剂在其通过管布置结构的途中被引导到插入区段中，并且引导到壳的另外的插入区段中。插入区段可以用于从空气到冷却剂的主动热传递。
热交换器的第一前部面例如是待冷却空气的入口面。第二前部面例如是已冷却的空气的出口面。在此情况下，分别地，热交换器的入口面连接到空气入口管道，并且热交换器的出口面连接到空气出口管道。此外，在此情况下，热交换器的联接元件适于固定联接到空气入口管道的对应联接元件。类似地，热交换器的另外的联接元件适于固定联接到空气出口管道的对应的另外的联接元件。此外，在此情况下，空气入口管道适于容纳第一前部面和壳的插入区段。类似地，空气出口管道适于容纳第二前部面和另外的插入区段。
从而，另外的空气入口或空气出口管道可以联接到热交换器，使得热交换器从第一前部面到第二前部面的长度大于热交换器的至少一个联接元件和另外的空气入口或空气出口管道的至少一个联接元件之间的距离。
因此，热交换器从第一前部面到第二前部面的长度甚至可以大于用于将热交换器安装在燃烧发动机的空气进气系统中的可用空间。因此，针对用于安装热交换器的给定有限空间，可以提供具有甚至更大的主动热交换面积的甚至更大的热交换器。因此，可以提供具有甚至更高效冷却的热交换器。
此外，热交换器的所述至少一个另外的联接元件的位置为联接工具（例如压接工具）接近热交换器的所述至少一个另外的联接元件提供足够空间、而不减小热交换器的长度。
可以在相应空气管道的外部获得所述预先确定的距离和/或另外的预先确定的距离以采用用于连接联接元件的工具。连接可以分别包括使用特定工具的压接、焊接、钎焊、夹持、卡扣和/或变形。
根据另外的实施例，所述预先确定的距离与第一前部面和第二前部面之间的距离的比大于5%、优选地大于10%、甚至更优选地大于20%。
热交换器在第一前部面和第二前部面之间的长度可以比至少一个联接部分和第二前部面之间的距离大到大于5%、优选地大于10%、甚至更优选地大于20%。
因此，甚至当用于安装热交换器的可用空间比热交换器的长度小到高达5%、或者甚至高达10%、或者甚至高达20%时，也可以将具有高效冷却的热交换器安装在空气进气系统中。
根据另外的实施例，所述另外的预先确定的距离与第一前部面和第二前部面之间的距离的比大于5%、优选地大于10%、甚至更优选地大于20%。
从而，甚至当用于安装热交换器的可用空间比热交换器的长度小到高达10%、或者甚至高达20%、或者甚至高达40%时，也可以将具有甚至更高效冷却的热交换器安装在空气进气系统中。
根据另外的实施例，所述周向线和另外的周向线之间的距离在50 mm和70 mm之间，并且第一前部面和第二前部面之间的距离在55 mm和85 mm之间。
从而，具有在55 mm和85 mm之间的范围内的长度的热交换器可以安装在空气进气系统中，其中用于安装热交换器的可用空间仅在50 mm和70 mm的范围内。
根据另外的实施例，热交换器被构造成冷却由涡轮增压器压缩的空气。从而，提供供应有已冷却的空气的发动机的更好的燃料效率。
根据本公开的另一方面，提供一种用于内燃发动机的空气进气系统。所述空气进气系统包括被构造成通过冷却剂冷却空气的热交换器。所述热交换器包括分别作为空气的入口或出口的第一和第二前部面以及在第一和第二前部面之间的壳。所述壳沿着壳的周向线具有至少一个联接元件，所述周向线与第一前部面间隔开预先确定的距离。壳还具有至少一个端口作为冷却剂的入口或出口，所述端口布置在距第一前部面一距离处，所述距离大于所述预先确定的距离。所述空气进气系统进一步包括用于将空气引导到热交换器的第一前部面或从热交换器的第一前部面引导空气的空气入口或空气出口管道。所述空气入口或空气出口管道具有适于与热交换器的至少一个联接元件固定联接的至少一个对应联接元件。所述至少一个联接元件和至少一个对应联接元件彼此固定联接。所述壳包括用于连接到冷却剂的端口并且适于将冷却剂引导到壳的插入区段中的内部管道系统的管布置结构，所述插入区段在第一前部面和周向线之间。此外，空气入口或空气出口管道容纳第一前部面和壳的插入区段。
关于热交换器描述的方面和实施例也适用于包括相应热交换器的进气系统。
空气入口或出口管道被特别构造成将空气引导到热交换器的第一前部面或从热交换器的第一前部面引导空气。入口空气管道例如被构造成将空气引导到热交换器的第一前部面（入口面）。入口空气管道例如将由涡轮增压器的压缩机压缩的空气引导到热交换器的入口面。空气出口管道例如被构造成从热交换器的第二前部面（出口表面）引导空气。空气出口管道例如将空气从热交换器的出口面引导到发动机的进气歧管用于向所述发动机提供已冷却的空气。
在实施例中，空气入口或空气出口空气管道至少部分由塑料材料形成，特别是如聚酰胺等热塑性材料。
在实施例中，热交换器的至少一个联接元件和空气入口管道的至少一个对应联接元件实现气密联接。类似地，热交换器的至少一个另外的联接元件和空气入口管道的至少一个对应的另外的联接元件可以提供气密联接。在实施例中，联接元件进一步包括用于使热交换器与空气管道紧密联接的周向密封件。
在实施例中，如上文或下文所解释的那样实现热交换器。
根据另外的实施例，进气系统包括用于压缩热交换器的进气空气的涡轮增压器。热交换器可以布置在涡轮增压器和发动机之间的空气流动路径中。
根据另外的实施例，空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接元件是不可变形元件，所述不可变形元件被构造成特别是借助于压接连接与热交换器的至少一个联接元件固定联接，其中热交换器的至少一个联接元件特别包括可变形元件。
在实施例中，空气入口和/或空气出口管道是单独的部件，特别地，对应联接元件不是发动机或发动机凸缘的部分。
此外，提供一种用于将热交换器安装在用于燃烧发动机的空气进气系统中的方法。
所述热交换器包括：分别作为空气的入口或出口的第一和第二前部面；以及在所述第一和第二前部面之间的壳。所述壳沿着壳的周向线具有至少一个联接元件，所述周向线与第一前部面间隔开预先确定的距离。此外，所述壳具有至少一个端口作为冷却剂的入口或出口，所述端口布置在距第一前部面一距离处，所述距离大于所述预先确定的距离。所述至少一个联接元件适于与空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接元件固定联接，并且所述壳包括连接到冷却剂的端口并且适于将冷却剂引导到壳的插入区段中的管布置结构或内部管道系统。插入区段位于第一前部面和周向线之间。
所述空气进气系统进一步包括被构造成将空气引导到热交换器的第一前部面或从热交换器的第一前部面引导空气的空气入口或空气出口管道，并且所述空气入口或空气出口管道包括至少一个对应联接元件。
所述方法包括以下步骤中的至少一者：
将壳的插入区段和第一前部面插入空气入口或空气出口管道的内部中；
使热交换器的至少一个联接元件与空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接元件接触；
固定联接热交换器的至少一个联接元件和空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接元件以便在热交换器和空气入口或空气出口管道之间提供流体连接。
特别地，所述方法具有如下优点：针对用于安装热交换器的给定有限空间（例如两个空气管道之间的空间），可以提供并固定联接更大的热交换器。这是因为当热交换器固定联接在空气进气系统内时，热交换器矩阵到达空气管道中。此外，同时，可能仍存在足够空间用于使用联接工具（例如压接工具）接近热交换器的所述至少一个联接元件和/或空气入口或空气出口管道的所述至少一个联接元件。这允许热交换器的更容易且更稳定的联接。
在实施例中，所述方法包括在空气管道的外周向区段处采用压接工具，其中所述外周向区段与空气管道的环绕插入区段的内周向区段相对。
使热交换器的至少一个联接部分与空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接部分接触可以被解释为使热交换器的至少一个联接部分和空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接部分邻接。
根据另外的实施例，固定联接包括使热交换器的至少一个联接元件和空气入口或空气出口管道的至少一个对应联接元件中的至少一者变形。
上文和下文参考热交换器描述的实施例和特征作必要修改也适用于具有热交换器的进气管和用于将热交换器布置在进气管中的方法。
热交换器、进气管和用于将热交换器布置在进气管内部的方法的另外的可能实施方案或替代解决方案还包括本文中未明确提及的上文或下文关于实施例描述的特征的组合。本领域技术人员还可以将个别或孤立方面和特征添加到本发明的最基本形式。
附图说明
结合附图，根据后续描述和从属权利要求，本热交换器的另外的实施例、特征和优点将变得显而易见，其中：
图1示出具有根据第一实施例的热交换器的空气进气系统的示意性视图；
图2示出图1的热交换器的透视图；
图3示出具有根据第二实施例的热交换器的空气进气系统的示意性视图；并且
图4 -图7示出用于将热交换器安装在燃烧发动机的空气进气系统中的方法步骤。
在图中，除非另有说明，否则相似的附图标记表示相似或功能等效的元件。
具体实施方式
图1示出空气进气系统100的示意性横截面视图。空气进气系统100包括根据第一实施例的热交换器1。提供热交换器1用于通过冷却剂F2冷却进气空气F1。热交换器1分别包括第一前部面3（入口面）作为空气F1的入口以及第二前部面4（出口面）作为空气F1’的出口。热交换器1在入口面3和出口面4之间进一步包括气密壳2以引导空气F1通过热交换器1的内部。壳2、入口面3和出口面4结合地具有矩形块形状。壳2具有四个矩形形状的壳侧面，并且入口面3和出口面4各自具有矩形形状。
热交换器1连接到空气入口管道12。空气入口管道12被构造成将进气空气F1引导到热交换器1的入口面3。此外，热交换器1连接到空气出口管道13。空气出口管道13被构造成将已冷却的空气F1’从热交换器1的出口面4引导到车辆的发动机（未示出）。
壳2分别具有端口5作为冷却剂F2的入口以及端口6作为冷却剂F2’的出口。冷却剂沿着可以是管布置结构7的内部管道系统在壳内部流动。
因此，壳2在其内部包括管布置结构7。管布置结构7连接到冷却剂F2、F2’的入口端口5和出口端口6，使得冷却剂F2、F2’通过管布置结构7的管从入口端口5引导到出口端口6。
管布置结构7内的冷却剂流F2、F2’提供用于冷却在管布置结构7的管周围（即，在其外部）流动的空气F1、F1’的间接方法。在图1的示例中，从入口面3到出口面4的空气流的方向基本上横向于冷却剂流的方向，由此提供空气的高效冷却。
壳2沿着壳2的周向线8具有至少一个联接元件或多个联接元件10。周向线8与入口面3间隔开预先确定的距离d1。联接元件10适于借助于压接连接与空气入口管道12的对应联接元件14固定联接。空气管道12、13的对应联接元件14、14示出为实心块。例如，热交换器1的联接元件10被实现为可变形元件，并且空气入口管道12的对应联接元件14是不可变形元件。热交换器1的联接元件10被构造成在压接过程中与空气入口管道12的不可变形的联接元件14接合。可存在沿着壳2和/或相应空气管道13、12的周向布置的多个联接元件。
此外，壳2在图1的取向上、在左侧具有另外的联接元件或第二联接元件11。另外的（左侧）一个或多个联接元件11适于借助于压接连接与空气出口管道13的至少一个对应的另外的联接元件15固定联接。在图1的实施例中，另外的联接元件11布置在壳2相邻于出口面4的边缘处。热交换器1的另外的联接元件11是可变形元件，并且空气出口管道13的对应的另外的联接元件15是不可变形元件。热交换器1的另外的联接元件11被构造成在压接过程中固定联接空气出口管道的不可变形的联接元件15。联接元件10、11、14、15借助于形式封闭件或形式配合件将热交换器1紧固到空气管道12、13。
入口端口5和出口端口6布置在联接元件10、11之间。特别地，入口端口5布置在距入口面3一距离处，所述距离大于预先确定的距离d1。
壳2包括位于入口面3和周向线8之间的插入区段16。插入区段16由散列区域指示，并且包括壳2在入口面3和周向线8之间的若干部分以及线8和入口面3之间的内部体积。插入区段16容纳管布置结构7的冷却剂F2、F2’被引导通过其的区段。空气F1、F1’在壳2的内部中在管布置结构7周围流动，并且将热传递到管布置结构7'中的冷却剂。在图1的示例中，管布置结构7包括沿入口面3的方向弯曲的弯曲区段21。因此，冷却剂F2、F2’在其通过管布置结构7的途中被引导到壳2的插入区段16中以便冷却也在插入区段16内的空气F1、F1’。因此，冷却剂F2、F2’和空气F1、F1’之间的主动热交换也发生在壳2的插入区段16内。
热交换器1的至少一个联接元件10沿着与入口面3间隔开预先确定的距离d1的周向线8的布置结构允许将空气入口管道12联接到热交换器1，使得空气入口管道12在其内部中容纳热交换器1的一部分，即插入区段16。因此，热交换器1从空气入口面3到空气出口面4的长度d3大于热交换器1的联接元件10和出口面4之间的距离。因此，热交换器1被构造成使得其在空气流的方向上的长度d3可以大于用于将热交换器1安装在燃烧发动机的空气进气系统中的可用空间。用于安装的空间有时受到空气入口和出口管道12、13的开口之间的安装距离的限制。因此，针对用于安装热交换器1的给定有限空间，可以使用具有大于安装距离的矩阵的热交换器。由于如上所述，主动热交换也发生在热交换器1的插入区段16内，因此该更大的热交换器也具有更大的主动热交换面积（矩阵）。因此，针对用于安装热交换器1的给定有限空间，可以提供具有更高效冷却的热交换器1。
此外，与前部面3间隔开的热交换器1的联接元件10的布置结构提供足够空间用于处理联接工具，而不减小热交换器1的长度、并且因此降低冷却效率。特别地，存在足够空间用于使压接工具接近热交换器1的至少一个联接元件10和/或空气入口管道12的至少一个联接元件14。如图1中示出，热交换器1在从联接布置结构10、14留下的区域22中提供足够空间用于例如在至少一个联接元件10和入口管5之间以及入口管道12的至少一个对应联接元件14和壳2相邻于入口面3的边缘之间处理压接工具。
图2示出不具有入口和出口管道12、13的图1的热交换器的透视图。如从图2可见，壳2的联接部分10沿周向布置在壳2的外侧，并且与壳2的入口面3间隔开距离d1。从而，可以看到延伸超过联接部分10（在图2的取向上、向左）长度d1的壳2的延伸部。壳2的该延伸部包括上述插入区段16，并且其被构造成插入到空气入口或空气出口管道12、13中。在图1的实施例中，插入区段16被构造成插入到空气入口管道12中。
如图2中所示，另一联接元件11布置在壳2相邻于出口面4的边缘处。在图1的实施例中，其对应于适于与空气出口管道13的对应的另外的联接元件15固定联接的另外的联接元件11（参见图1）。
图3示出具有根据第二实施例的热交换器101的空气进气系统200的示意性横截面视图。第二实施例类似于第一实施例，除了热交换器101的另外的联接元件111的布置结构以外。在下文中，将仅描述第二实施例不同于第一实施例的那些特征。将省略对相同特征的描述。
如图3中所示，在第二实施例中，壳102的另外的联接元件111沿着壳102的另外的周向线109布置。另外的周向线109与出口面104间隔开另外的预先确定的距离d2’。另外的联接元件111适于与空气出口管道13的对应的另外的联接元件115固定联接。管布置结构107适于将冷却剂F2、F2’引导到壳102的另外的插入区段117中。另外的插入区段117位于出口面104和另外的周向线109之间。
在第二实施例中，空气入口管道12进一步适于容纳入口面103和壳102的插入区段116。类似地，空气出口管道13适于容纳出口面104和壳102的另外的插入区段117。
热交换器100从入口面103到出口面104的长度d3’大于联接元件111和热交换器101的另外的联接元件111之间的距离d4’。
因此，热交换器101从入口面103到出口面104的长度d3’甚至可以大于用于将热交换器100安装在燃烧发动机的空气进气系统中的可用空间。安装空间通常受到空气入口和出口管道12、13的开口之间的距离的限制。因此，针对用于安装热交换器100的给定有限空间，可以提供具有甚至更大的主动热交换面积的甚至更大的热交换器100。因此，可以使用具有甚至更高效冷却的热交换器。
此外，热交换器101的联接元件110、111的特定布置结构为联接工具（例如压接工具）接近热交换器101和空气管道114、115的所述联接元件110、111提供足够空间，而不减小热交换器100的长度d3’或延长空气管道12、13之间的安装距离。
图4 -图7示出在用于将图1的热交换器1安装在燃烧发动机的空气进气系统200内部的方法中涉及的步骤。
在第一步骤中，如图4中所示，提供空气入口管道12和空气出口管道13，其类似于图1中所示的相应空气入口管道12和空气出口管道13。图4示出不具有热交换器的空气进气系统300。
空气进气系统200的空气入口管道12连接到涡轮增压器19。空气入口管道12接收由涡轮增压器19的压缩机压缩的空气F1。空气入口管道12将压缩空气F1引导到待安装在空气管道12、13之间的热交换器1的入口面3。图5示出相应的热交换器。图4和图5进一步示出空气进气系统300的空气出口管道13。空气出口管道13被构造成引导由待从热交换器1的出口面4安装的热交换器1（参见图5）冷却的空气F1’。空气出口管道13将已冷却的空气F1’从相应热交换器1的出口面4例如引导到发动机（未示出）的进气歧管以便向所述发动机提供已冷却的空气。
空气入口管道12包括联接元件14，其对应于待安装的热交换器1的至少一个联接元件10。空气入口管道12的至少一个联接元件14被构造成借助于压接连接与热交换器1的至少一个联接元件10固定联接。
空气出口管道13包括至少一个另外的联接元件15，其对应于热交换器1的至少一个另外的联接元件11。空气出口管道13的至少一个联接元件15被构造成借助于压接连接与热交换器1的至少一个联接元件11固定联接。
空气入口管道12的联接元件14和空气出口管道13的联接元件15之间的距离表示用于安装热交换器的可用空间。换句话说，图4中所示的空气入口管道12和空气出口管道13的构造允许仅安装此热交换器，针对其，其两个（组）联接元件10、11之间的距离对应于空气入口和空气出口管道12、13的两个（组）联接元件14、15之间的距离。
如图5中所示，在第一步骤中，还提供类似于图1和图2的热交换器1的热交换器1。对于热交换器1的特征的详细描述，参考图1和图2的描述。联接元件10、11可以是可以用于与空气管道12、13的对应联接元件14、15的压接连接的可变形金属翻片或闩锁。
如参考图1和图2所述，热交换器1的壳2处的联接元件10有利地沿着壳2的周向线8布置，周向线8与入口面3间隔开预先确定的距离d1。以此方式，限定插入区段16，其将被插入到空气入口管道12中。因此，热交换器1在入口面3和出口面4之间具有大于联接元件10和联接元件11之间的距离的长度。此外，联接元件10的有利布置还为联接工具接近联接元件10、14提供足够空间，如稍后将描述的。
在此示例中，热交换器1的壳2的另外的联接元件11布置在壳2相邻于出口面4的边缘处。
热交换器1的联接元件10和联接元件11两者都是可变形元件。空气入口管道12的联接元件14和空气出口管道13的联接元件15两者都是不可变形元件。联接元件10和11两者都被构造成分别与空气入口管道12的对应联接元件14和空气出口管道13的联接元件15压接或联接。图5示出其中可变形的联接元件10和11尚未变形的状态。
在第二步骤中，如图6中所示，将热交换器1的插入区段16和入口面3插入空气入口管道12的内部中。
接下来，也如图6中所示，使热交换器1的联接元件10与空气入口管道12的对应联接元件14接触。此外，使热交换器1的另外的联接元件11与空气出口管道13的对应的另外的联接元件15接触。从而，联接元件10和14以及联接元件11和15邻接。在图6中，示出可用于压接工具的从翻片10留下的处理空间22。
在另外的步骤中，如图7中所示，通过使用相应工具20使翻片10变形来使热交换器1的联接元件10和空气入口管道12的对应联接元件14彼此固定联接。因此，实现热交换器1和空气入口管道12之间的流体连接。如图7中所示，通过使用压接工具20使翻片10变形来实施固定联接，使得其与空气管道12的不可变形的联接元件14形式配合。
如图7中所示，与入口面3间隔开距离d1的至少一个联接元件10的有利布置结构为压接工具20接近联接元件10和14提供足够空间22（参见图6）。这允许热交换器1到空气入口管道12的更容易且更稳定的联接。
此外，如图7中所示，热交换器1的左侧处的另外的联接元件11和空气出口管道13的对应的另外的联接元件15彼此固定联接以便在热交换器1和空气出口管道13之间提供流体连接。通过使用压接工具20使至少一个联接元件11变形使得其包围不可变形的联接元件15来实施联接元件11和15的固定联接。可以想到其它固定联接措施，例如钎焊、焊接、压入配合、采用夹子或扣环。然而，其具有如下优点：热交换器被部分插入到空气管道中，从而为联接工具的使用留出空间。
虽然已经根据优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员显而易见的是，修改在所有实施例中都是可能的。例如，热交换器可以是板式或管式的热交换器。可以想到除压接联接以外的其它形式配合联接。热交换器可以用于除其中安装空间受限的涡轮增压器应用以外的其它应用中。

Claims (15)

1. 一种用于通过冷却剂(F2)冷却进气空气(F1)的热交换器(1、100)，包括：
分别作为所述空气(F1)的入口或出口的第一和第二前部面(3、4)，以及
位于所述第一和第二前部面(3、4)之间的壳(2)，所述壳(2)沿着所述壳(2)的周向线(8)具有至少一个联接元件(10)，所述周向线(8)与所述第一前部面(3)间隔开预先确定的距离(d1)，所述壳(2)具有至少一个端口(5)作为所述冷却剂(F2)的入口或出口，所述端口(5)布置在距所述第一前部面(3)一距离处，所述距离大于所述预先确定的距离(d1)，
其中，所述至少一个联接元件(10)适于与空气入口管道(12)或空气出口管道(13)的至少一个对应联接元件(14)固定联接，并且
其中，所述壳(2)包括连接到所述冷却剂(F2)的所述端口(5)并且适于将所述冷却剂(F2)引导到所述壳(2)的插入区段(16)中的管布置结构或内部管道系统(7)，所述插入区段(16)位于所述第一前部面(3)和所述周向线(8)之间。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换器(1)的所述至少一个联接元件(10)包括可变形元件，特别是被构造成用于压接联接、夹子、扣环、套板和/或接合元件的可变形突出部。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中，所述至少一个联接元件(10)包括不可变形元件，所述不可变形元件被构造成特别是借助于压接连接、夹子连接、扣环连接和/或接合连接与所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)的可变形元件联接。
4. 根据权利要求1 - 3中的任一项所述的热交换器，其中，所述壳(2)包括布置在所述壳(2)相邻于所述第二前部面(4)的边缘处的至少一个另外的联接元件(11)，所述至少一个另外的联接元件(11)适于与另外的空气入口或空气出口管道(13)的至少一个对应的另外的联接元件(15)固定联接。
5. 根据权利要求1 - 4中的任一项所述的热交换器(101)，其中，所述壳(102)沿着所述壳(102)的另外的周向线(109)包括至少一个另外的联接元件(111)，所述另外的周向线(109)与所述第二前部面(104)间隔开另外的预先确定的距离(d2’)，其中，所述至少一个另外的联接元件(111)适于与另外的空气入口管道(12)或空气出口管道(13)的至少一个对应的另外的联接元件(115)固定联接，并且其中，所述管布置结构(107)适于将所述冷却剂(F2)引导到所述壳(102)的另外的插入区段(117)中，所述另外的插入区段(117)位于所述第二前部面(104)和所述另外的周向线(109)之间。
6. 根据权利要求1 - 5中的任一项所述的热交换器，其中，所述预先确定的距离(d1、d1’)与所述第一前部面(3、103)和所述第二前部面(4、104)之间的距离(d3、d3’)的比大于5%、优选地大于10%、甚至更优选地大于20%。
7.根据权利要求5或6所述的热交换器，其中，所述另外的预先确定的距离(d2’)与所述第一前部面(3、103)和所述第二前部面(4、104)之间的所述距离(d3、d3’)的比大于5%、优选地大于10%、甚至更优选地大于20%。
8. 根据权利要求5 - 7中的任一项所述的热交换器，其中，所述周向线(108)和所述另外的周向线(109)之间的距离(d4’)在50 mm和70 mm之间，并且所述第一前部面(103)和所述第二前部面(104)之间的所述距离(d3’)在55 mm和85 mm之间。
9. 根据权利要求1 - 8中的任一项所述的热交换器，其中，所述热交换器(1、100)被构造成用于冷却由涡轮增压器压缩的进气空气(F1)。
10.一种用于内燃发动机的空气进气系统(100)，具有：
- 用于通过冷却剂(F2)冷却进气空气(F1)的热交换器(1)，包括：
分别作为所述空气(F1)的入口或出口的第一和第二前部面(3、4)，以及
位于所述第一和第二前部面(3、4)之间的壳(2)，所述壳(2)沿着所述壳(2)的周向线(8)具有至少一个联接元件(10)，所述周向线(8)与所述第一前部面(3)间隔开预先确定的距离(d1)，所述壳(2)具有至少一个端口(5)作为所述冷却剂(F2)的入口或出口，所述端口(5)布置在距所述第一前部面(3)一距离处，所述距离大于所述预先确定的距离(d1)，
以及
- 用于将空气(F1)引导到所述热交换器(1)的所述第一前部面(3)或从所述热交换器(1)的所述第一前部面(3)引导空气(F1)的空气入口管道(12)或空气出口管道(13)，所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)具有适于与所述热交换器(1)的所述至少一个联接元件(10)固定联接的至少一个对应联接元件(14)，所述至少一个联接元件(10)和所述至少一个对应联接元件(14)彼此固定联接，
其中，所述壳(2)包括连接到所述冷却剂(F2)的所述端口(5)并且适于将所述冷却剂(F2)引导到所述壳的插入区段(16)中的管布置结构或内部管道系统(7)，所述插入区段(16)在所述第一前部面(3)和所述周向线(8)之间，并且
其中，所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)容纳所述第一前部面(3)和所述壳(2)的所述插入区段(16)。
11. 根据权利要求10所述的空气进气系统，其中，所述热交换器(1)根据权利要求1 -9中的任一项来实现。
12.根据权利要求10或11所述的空气进气系统，进一步包括用于压缩进气空气的涡轮增压器装置(19)，其中，所述热交换器(1)布置在所述涡轮增压器(19)和燃烧发动机之间的空气流动路径中。
13. 根据权利要求10 - 12中的任一项所述的空气进气系统，其中，所述空气入口或空气出口管道(12)的所述至少一个对应联接元件(14)是不可变形元件，所述不可变形元件被构造成特别是借助于压接连接与所述热交换器(1)的所述至少一个联接元件(10)固定联接，所述热交换器(1)的所述至少一个联接元件(10)特别包括可变形元件。
14. 一种用于将根据权利要求1 - 9 中的任一项所述的热交换器(1)安装在用于燃烧发动机的空气进气系统(100)中的方法，所述空气进气系统(100)包括被构造成用于将空气(F1)引导到所述热交换器(1)的所述第一前部面(3)或从所述热交换器(1)的所述第一前部面(3)引导空气(F1)的空气入口管道(12)或空气出口管道(13)，所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)包括至少一个对应联接元件(14)，
包括以下步骤：
- 将所述壳(2)的所述插入区段(16)和所述第一前部面(3)插入所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)的内部中，
- 使所述热交换器(1)的所述至少一个联接元件(10)与所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)的所述至少一个对应联接元件(14)接触，
- 固定联接所述热交换器(1)的所述至少一个联接元件(10)和所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)的所述至少一个对应联接元件(14)，以便在所述热交换器(1)和所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)之间提供流体连接。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，固定联接包括使所述热交换器(1)的所述至少一个联接元件(10)和所述空气入口管道(12)或空气出口管道(13)的所述至少一个对应联接元件(14)中的至少一者变形。
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