WO2020104836A1 - Enfriador de aire de carga - Google Patents

Enfriador de aire de carga

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WO2020104836A1
WO2020104836A1 PCT/IB2018/059182 IB2018059182W WO2020104836A1 WO 2020104836 A1 WO2020104836 A1 WO 2020104836A1 IB 2018059182 W IB2018059182 W IB 2018059182W WO 2020104836 A1 WO2020104836 A1 WO 2020104836A1
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WO
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cooler
cooling fluid
air
heat exchange
outlet
Prior art date
Application number
PCT/IB2018/059182
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eduardo Barrios
Ricardo Adrian HERRERA
Pedro-Francisco VALERO
Original Assignee
Valeo North America, Inc.
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Publication date
Application filed by Valeo North America, Inc. filed Critical Valeo North America, Inc.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0082—Charged air coolers

Definitions

  • the present invention relates to charge air coolers, more particularly, to shell charge air coolers and the shells of such coolers.
  • charge air coolers There are different types of charge air coolers.
  • One of the main ones is the air-air type in which an air stream at room temperature is passed through the radiator with which the intake air is cooled.
  • the efficiency of the charge air cooler depends on the temperature at which the ambient air is located as well as the speed at which the car travels and the dimensions of the cooler.
  • the charge air cooler that works with atmospheric air should be placed exclusively in a section of the car that is capable of receiving a good air current, for example, the front of the car, above the engine, obtaining an air current that enters through the hood or bottom of the car.
  • Air-to-air type air coolers do not usually achieve homogeneous results and represent a challenge in designing the car to achieve better efficiency.
  • long pipes with 90 and 45 degree elbows are often required, which contributes to friction losses and pressure reduction.
  • Another type of charge air cooler is the type that uses a cooling fluid to cool the intake air.
  • a heat exchanger is usually used tube-type heat and shell through which air is passed through the tubes and a cooling fluid such as water through the shell around the tubes.
  • These types of coolers are usually smaller than air-to-air coolers and can be placed anywhere on the engine by not depending on atmospheric air flow to function properly. This favors that the air is conducted by a much more direct route to the cooler, thus avoiding friction losses. Additionally, this type of coolers does not depend on the temperature of the atmospheric air and usually have a better efficiency to achieve a more homogeneous cooling of the charge air.
  • coolers that seek to implement them in automotive engines more frequently are known in the state of the art.
  • coolers that use cooling fluids are more efficient and can take up less space than those of the air-air type.
  • coolers whose design is very compact are known in the state of the art. By designing more compact coolers, it is possible to take advantage of the heat exchange area of the tubes through which the air passes, use a lesser amount of fluid and increase the efficiency of said cooler.
  • the reduction in size of said coolers hinders the correct flow of the cooler liquid, therefore, areas in the cooler housing specifically designed to receive the fluid inlet and outlet taps have been implemented as part of the design of the coolers. without affecting the flow.
  • An example is the cooler described in document US2012292002A, characterized by having the inlet and outlet of the cooling fluid at the front of the cooler.
  • One of the flow distribution channels is intended to allow the fluid to enter and the other to facilitate its exit. These channels allow the fluid inlet and outlet to be placed on the side of the cooler. Notwithstanding the foregoing, the implementation of two flow distribution channels increases the pressure drop inside the cooler by causing turbulence of the fluid inside it. Additionally, the cooler described in US2008289833 reduces the flow of the cooling fluid, reducing the cooling efficiency.
  • a charge air cooler that uses a cooling fluid that has a highly compact structure that manages to increase its efficiency with a better fluid distribution has not been detected in the state of the art. is designed to allow fluid inlet and outlet to be arranged on the preferred cooler face depending on a specific engine configuration.
  • the present invention solves all the mentioned disadvantages and disadvantages.
  • the present invention relates to a charge air cooler comprising: an air inlet on a front face of the cooler, an air outlet on a rear face of the cooler, a plurality of of heat exchange ducts within which air is passed from the air inlet to the air outlet, a cooling fluid inlet, positioned near the air outlet in a position such that a fluid enters the cooling cooler.
  • a cooling fluid outlet placed in such a position that the fluid leaves the cooler perpendicular to the air flow, and a casing surrounding the plurality of heat exchange ducts and by the that a cooling fluid is passed in contact with an outer surface of the plurality of heat exchange ducts; characterized by the fact that the casing comprises a cooling fluid distribution channel along two of its adjacent faces to allow the flow of the cooling fluid in at least two planes of the cooler casing before surrounding the plurality of heat exchange ducts, and where the cooling fluid inlet is located on said cooling fluid distribution channel and the cooling fluid outlet is located on the underside in a section other than the cooling, so that the pressure drop of the cooling fluid inside the cooler is less than 20 kPa.
  • Figure 1 shows a perspective view of a charge air cooler object of the invention for an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 shows a vertically inverted right side view of a charge air cooler object of the invention for the same embodiment as FIG. 1.
  • Figure 3 shows a perspective view of a housing of a charge air cooler object of the invention for the same embodiment as Figure 1.
  • Figure 4 shows a front cross section of a charge air cooler object of the invention for the same example of embodiment as Figure 1.
  • a charge air cooler uses a cooling fluid that has a compact design with which high cooling efficiency is achieved and which allows the location of the inlet and outlet of the cooling fluid to be modified.
  • the present invention relates to a charge air cooler comprising: an air inlet on a front face of the cooler, an air outlet on a rear face of the cooler, a plurality of of heat exchange ducts into which air is passed from the air inlet to the air outlet, a cooling fluid inlet, placed near the air outlet in a position such that a fluid enters the cooler perpendicular to the air flow, a cooling fluid outlet, positioned in such a position that the fluid leaves the cooler perpendicular to the air flow, and a casing that surrounds the plurality of heat exchange ducts and through which a cooling fluid is passed which contacts an outer surface of the plurality of heat exchange ducts; characterized by the fact that the casing comprises a cooling fluid distribution channel along two of its adjacent faces to allow the flow of the cooling fluid in at least two planes of the cooler casing before surrounding the plurality of heat exchange ducts, and where the cooling fluid inlet is located on said cooling fluid distribution channel and the cooling fluid
  • the charge air cooler is for motor vehicles.
  • the air that supplies the cooler corresponds to the hot atmospheric air that comes from the internal combustion engine of the motor vehicle and that has been heated when passing through the turbine.
  • the charge air cooler reduces the air temperature before it reaches the cylinders.
  • the cooling fluid distribution channel is located along a portion of the top face and along a portion of the right side face of the housing.
  • said empty space is formed between the housing and the plurality of heat exchange conduits through which the cooling fluid is passed. Furthermore, in this way the total contact area between the plurality of heat exchange ducts and the cooling fluid flowing through the total volume of the empty space is increased.
  • said empty space comprises an upper section that located between the top of the plurality of heat exchange ducts and the cooling fluid distribution channel.
  • the cooling fluid distribution channel reduces the pressure drop of the cooling fluid, because the flow of cooling fluid is distributed over 100% of the external surface of the plurality of heat exchange ducts. In this way, the efficiency in heat transfer and therefore in the cooling of the charge air is improved.
  • the casing flow distribution channel improves rigidity on the casing surface as it also functions as a reinforcing grain, causing it to resist the deformation effect under vibrations and pulsing pressures of air and of the cooling fluid.
  • FIG. 1 there is shown a perspective view of one embodiment of a charge air cooler 100 in accordance with the principles of the present invention.
  • an air inlet 1 1 1 is located on a front face of the cooler 100, an air outlet 1 12 on a rear face, and a plurality of heat exchange ducts 120 inside the cooler 100 from the front face to the back face of the same.
  • a cooling fluid inlet 131 is located on an upper face of the cooler 100 near the air outlet 1 12 perpendicular to it
  • a cooling fluid outlet 132 is located on a lower face of the cooler 100 such that the fluid exits perpendicular to the air flow
  • a casing 140 surrounds the plurality of heat exchange ducts and comprises a cooling fluid distribution channel 141.
  • FIG. 2 there is shown a vertically inverted right side view of the charge air cooler 100 shown in Figure 1.
  • the air inlet 1 1 1 is located on the front face of the cooler 100, the air outlet 112 on the rear face, and the plurality of ducts heat exchange 120 inside cooler 100.
  • the cooling fluid inlet 131 is located on the top face of the cooler 100
  • the cooling fluid outlet 132 is located on the bottom face
  • the housing 140 it surrounds the plurality of heat exchange ducts 120 and comprises the cooling fluid distribution channel 141, which is located in a portion of the upper face and in a portion of the right-hand side of the housing 140.
  • FIG. 3 there is shown a two-sided perspective view of a housing 140 of a charge air cooler 100 in accordance with the principles of the present invention.
  • the casing 140 comprises a cooling fluid distribution channel 141 in a portion of the upper face and in a portion of the right side face of the casing 140.
  • FIG. 4 a front cross section of a charge air cooler 100 according to the principles of the present invention is shown here.
  • an empty space 150 is formed between the casing 140 and the plurality of heat exchange ducts 120, with a total volume of 49.2 cm 3 and a contact area of 169.39 cm 3 .
  • the cooling fluid inlet 131 deposits the cooling fluid in the upper section of the gap 150, which is formed between the cooling fluid distribution channel 141, which has a height of 3.1 mm and a cross-sectional area of 1.5 cm 2 , and the upper part of the plurality of heat exchange ducts 120 through which the cooling fluid circulates to the cooling fluid outlet 132.

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Abstract

Un enfriador de aire de carga, que emplea un fluido de enfriamiento que tiene un diseño compacto con el que se logra una alta eficiencia de enfriamiento y que permite modificar la ubicación de la entrada y salida del fluido de enfriamiento, que comprende una carcasa caracterizada porque a su vez comprende un canal de distribución de fluido de enfriamiento a lo largo de dos de sus caras adyacentes para permitir el flujo del fluido de enfriamiento en por lo menos dos planos de la carcasa del enfriador antes de rodear la pluralidad de conductos de intercambio de calor, y en donde la entrada de fluido de enfriamiento se encuentra sobre dicho canal y la salida del fluido de enfriamiento se ubica en la cara inferior en una sección distinta al canal de distribución, de forma que la caída de presión del fluido de enfriamiento dentro del enfriador es menor a 20 kPa.

Description

ENFRIADOR DE AIRE DE CARGA
Campo de la invención
La presente invención está relacionada con los enfriadores de aire de carga, más particularmente, con enfriadores de aire de carga de coraza y las corazas de dichos enfriadores.
Antecedentes de la invención
Los motores de combustión interna requieren aire atmosférico para funcionar adecuadamente. El aire que se introduce de la atmósfera tiende a calentarse mucho al pasar por la turbina, lo que hace que se expanda y pierda eficiencia al tener un menor contenido de oxígeno. Para mejorar el rendimiento del motor, el aire caliente se hace pasar por un enfriador de aire de carga o “intercooler” que reduce la temperatura del mismo y permite que llegue con una menor densidad y mayor contenido de oxígeno a los cilindros.
Existen diferentes tipos de enfriadores de aire de carga. Uno de los principales es el de tipo aire-aire en el que se hace pasar una corriente de aire a temperatura ambiente a través del radiador con la que se refrigera el aire de admisión. En este caso, la eficiencia del enfriador de aire de carga depende de la temperatura a la que se encuentre el aire del ambiente así como la velocidad a la que viaje el automóvil y las dimensiones del enfriador. El enfriador de aire de carga que funciona con aire atmosférico debe estar colocado exclusivamente en una sección del automóvil que sea capaz de recibir una buena comente de aire, por ejemplo, la parte frontal del automóvil, sobre el motor, obteniendo una comente de aire que entra por el capó o en la parte inferior del automóvil. Los enfriadores de aire de tipo aire-aire no suelen lograr resultados homogéneos y representan un reto al diseñar el automóvil para lograr una mejor eficiencia. También, para poder dirigir el aire de carga hasta el enfriador en la sección del auto donde reciba una mejor corriente de aire de enfriamiento, se suelen requerir tuberías largas con codos de 90 y 45 grados, lo que contribuye a que existan pérdidas por fricción y reducción de presión.
Otro tipo de enfriador de aire de carga es del tipo que se emplea un fluido de refrigeración para enfriar el aire de admisión. En este caso, se suele emplear un intercambiador de calor del tipo de tubos y coraza por el que se hace pasar el aire a través de los tubos y un fluido de refrigeración tal como agua por la coraza que rodea los tubos. Este tipo de enfriadores suelen ser más pequeños que los enfriadores del tipo aire-aire y pueden ser colocados en cualquier parte del motor al no depender del flujo de aire atmosférico para funcionar adecuadamente. Esto favorece que el aire se conduzca por una vía mucho más directa al enfriador, evitando así pérdidas por fricción. Adicionalmente, este tipo de enfriadores no depende de la temperatura del aire atmosférico y suelen tener una mejor eficiencia para lograr un enfriamiento más homogéneo del aire de carga.
Los enfriadores de aire de carga que emplean fluidos de enfriamiento son más eficientes que los intercambiadores de aire-aire, por lo tanto son conocidos en el estado de la técnica enfriadores que buscan implementarlos en los motores automotrices con mayor frecuencia. Sin embargo, debido a las características específicas de cada motor así como su diseño específico, es complicado implementar un mismo enfriador a diferentes automóviles diferentes, y en algunos casos resulta muy costoso diseñar un enfriador diferente para cada vehículo.
Tal y como se ha mencionado anteriormente, los enfriadores de aire de carga que emplean fluidos de enfriamiento son más eficientes y pueden ocupar menos espacio que los del tipo aire-aire. Para incrementar aún más dicha eficiencia, en el estado de la técnica son conocidos enfriadores cuyo diseño de los mismos sea muy compacto. Al diseñar enfriadores más compactos, se logra aprovechar el área de intercambio de calor de los tubos por los que pasa el aire, emplear una menor cantidad de fluido y aumentar la eficiencia de dicho enfriador. Sin embargo, la reducción de tamaño de dichos enfriadores dificulta el correcto flujo del líquido enfriador, por lo que se ha implementado como parte del diseño de los enfriadores áreas en la carcasa de los mismos diseñadas específicamente para recibir las espitas de entrada y salida de fluido sin afectar el flujo. Un ejemplo es el enfriador descrito en el documento US2012292002A, caracterizado por contar con la entrada y salida del fluido de enfriamiento en la parte frontal del enfriador. Sin embargo, en realidad este diseño no es tan compacto dado que requiere el espacio para permitir el paso del fluido de enfriamiento. Adicionalmente, la entrada y la salida están colocadas en la parte frontal y por lo tanto resulta imposible adaptar dicho enfriador para que la configuración de la entrada y salida del fluido de enfriamiento puedan ser colocadas en la sección frontal y superior o incluso en la parte superior e inferior para adaptarse a la configuración de diferentes motores. Para solucionar el problema del paso del fluido de enfriamiento logrando un volumen más compacto, existen documentos en el estado de la técnica que implementan canales de distribución de fluido de enfriamiento en las secciones sobre las cuales se colocan la entrada y salida de dicho fluido. Un ejemplo de enfriador que ha implementado dichos canales de distribución de flujo es el que se describe en el documento US2008289833. Dicho enfriador cuenta con dos canales de distribución de flujo que abarcan secciones de la parte lateral y frontal del enfriador. Uno de los canales de distribución de flujo está destinado a permitir la entrada del fluido y el otro a facilitar la salida del mismo. Dichos canales permiten que la entrada y salida del fluido estén colocadas en la parte lateral del enfriador. No obstante lo anterior, la implementación de dos canales de distribución de flujo aumenta la caída de presión dentro del enfriador al causar turbulencias del fluido dentro del mismo. Adicionalmente, el enfriador descrito en el documento US2008289833 reduce el flujo del fluido de enfriamiento, reduciendo la eficiencia de enfriamiento.
Como se puede observar, no se ha detectado en el estado de la técnica un enfriador de aire de carga que emplee un fluido de enfriamiento que tenga una estructura altamente compacta que logre aumentar la eficiencia del mismo con una mejor distribución del fluido, y que además disponga de un diseño tal que permita que la entrada y la salida de fluido puedan ser dispuestas en la cara del enfriador que se prefiera dependiendo de una configuración de motor específica.
Resulta por lo tanto clara la necesidad de disponer de un enfriador de aire de carga que emplee un fluido de enfriamiento que tenga un diseño compacto con el que se logre una alta eficiencia de enfriamiento y que permita modificar la ubicación de la entrada y salida del fluido de enfriamiento.
Objetivos de la invención
Teniendo en cuenta los inconvenientes y desventajas presentes en el estado de la técnica, es un objetivo de la presente invención desarrollar un enfriador de aire de carga que emplee un fluido de enfriamiento que tenga un diseño compacto con el que se logre una alta eficiencia de enfriamiento y que permita modificar la ubicación de la entrada y salida del fluido de enfriamiento.
Estos y otros objetivos se logran mediante un enfriador de aire de carga según la presente invención. Breve descripción de la invención
La presente invención resuelve todos los inconvenientes y desventajas mencionados.
De acuerdo con este objetivo, según un primer aspecto, la presente invención se refiere a un enfriador de aire de carga que comprende: una entrada de aire en una cara frontal del enfriador, una salida de aire en una cara posterior del enfriador, una pluralidad de conductos de intercambio de calor dentro de los cuales se hace pasar aire desde la entrada de aire hasta la salida de aire, una entrada de fluido de enfriamiento, colocada cerca de la salida de aire en una posición tal que un fluido entra al enfriador de forma perpendicular al flujo de aire, una salida de fluido de enfriamiento, colocada en una posición tal que el fluido sale del enfriador de forma perpendicular al flujo de aire, y una carcasa que rodea a la pluralidad de conductos de intercambio de calor y por la que se hace pasar un fluido de enfriamiento que contacta con una superficie exterior de la pluralidad de conductos de intercambio de calor; caracterizado por el hecho de que la carcasa comprende un canal de distribución de fluido de enfriamiento a lo largo de dos de sus caras adyacentes para permitir el flujo del fluido de enfriamiento en por lo menos dos planos de la carcasa del enfriador antes de rodear la pluralidad de conductos de intercambio de calor, y donde la entrada de fluido de enfriamiento se encuentra sobre dicho canal de distribución de fluido de enfriamiento y la salida del fluido de enfriamiento se ubica en la cara inferior en una sección distinta al canal de distribución de fluido de enfriamiento, de modo que la caída de presión del fluido de enfriamiento dentro del enfriador es menor a 20 kPa.
Breve descripción de las figuras
Los aspectos novedosos que se consideran característicos de la presente invención, se establecerán con particularidad en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, algunas modalidades, características y algunos objetos y ventajas de la misma, se comprenderán mejor en la descripción detallada, cuando se lea en relación con los dibujos anexos, en los cuales:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un enfriador de aire de carga objeto de invención para un ejemplo de realización.
La figura 2 muestra una vista lateral derecha invertida verticalmente de un enfriador de aire de carga objeto de invención para el mismo ejemplo de realización que la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de una carcasa de un enfriador de aire de carga objeto de invención para el mismo ejemplo de realización que la figura 1.
La figura 4 muestra una corte transversal frontal de un enfriador de aire de carga objeto de invención para el mismo ejemplo de realización que la figura 1.
Descripción detallada de la invención
Según lo descrito anteriormente, en el estado de la técnica no existe un enfriador de aire de carga que emplee un fluido de enfriamiento que comprende una estructura compacta que logre aumentar la eficiencia del mismo al lograr una mejor distribución del fluido y que también tenga un diseño tal que permita que las espitas de entrada y salida se coloquen en la cara del enfriador que se prefiera para una configuración de motor específica.
Para resolver dichos inconvenientes, se ha desarrollado un enfriador de aire de carga que emplea un fluido de enfriamiento que tiene un diseño compacto con el que se logra una alta eficiencia de enfriamiento y que permite modificar la ubicación de la entrada y salida del fluido de enfriamiento.
De acuerdo con este objetivo, según un primer aspecto, la presente invención se refiere a un enfriador de aire de carga que comprende: una entrada de aire en una cara frontal del enfriador, una salida de aire en una cara posterior del enfriador, una pluralidad de conductos de intercambio de calor dentro de los cuales se hace pasar aire desde la entrada de aire hasta la salida de aire, una entrada de fluido de enfriamiento, colocada cerca de la salida de aire en una posición tal que un fluido entra al enfriador de forma perpendicular al flujo de aire, una salida de fluido de enfriamiento, colocada en una posición tal que el fluido sale del enfriador de forma perpendicular al flujo de aire, y una carcasa que rodea a la pluralidad de conductos de intercambio de calor y por la que se hace pasar un fluido de enfriamiento que contacta con una superficie exterior de la pluralidad de conductos de intercambio de calor; caracterizado por el hecho de que la carcasa comprende un canal de distribución de fluido de enfriamiento a lo largo de dos de sus caras adyacentes para permitir el flujo del fluido de enfriamiento en por lo menos dos planos de la carcasa del enfriador antes de rodear la pluralidad de conductos de intercambio de calor, y donde la entrada de fluido de enfriamiento se encuentra sobre dicho canal de distribución de fluido de enfriamiento y la salida del fluido de enfriamiento se ubica en la cara inferior en una sección distinta al canal de distribución de fluido de enfriamiento, de modo que la caída de presión del fluido de enfriamiento dentro del enfriador es menor a 20 kPa.
Según una realización preferida, el enfriador de aire de carga es para vehículos automotores. Asimismo, el aire que alimenta el enfriador corresponde al aire atmosférico caliente que proviene del motor de combustión interna del vehículo automotor y que ha sido calentado al pasar por la turbina. El enfriador de aire de carga reduce la temperatura del aire antes de que éste llegue a los cilindros.
Preferiblemente, el canal de distribución de fluido de enfriamiento se encuentra a lo largo de una porción de la cara superior y a lo largo de una porción de la cara lateral derecha de la carcasa.
De esta forma, se forma un espacio vacío entre la carcasa y la pluralidad de conductos de intercambio de calor por donde se hace pasar el fluido de enfriamiento. Además, de esta manera se incrementa el área de contacto total entre la pluralidad de conductos de intercambio de calor y el fluido de enfriamiento que fluye por el volumen total del espacio vacío. Ventajosamente, dicho espacio vacío comprende una sección superior que se encuentra entre la parte superior de la pluralidad de conductos de intercambio de calor y el canal de distribución de fluido de enfriamiento.
Una de las ventajas de la presente invención, es que el canal de distribución de fluido de enfriamiento disminuye la caída de presión del fluido de enfriamiento, debido a que el flujo de fluido de enfriamiento se distribuye en el 100% de la superficie externa de la pluralidad de conductos de intercambio de calor. De este modo, se mejora la eficiencia en la transferencia de calor y por lo tanto en el enfriamiento del aire de carga.
Como ventaja adicional, el canal de distribución de flujo de la carcasa mejora la rigidez en la superficie de la carcasa debido a que también funciona como una veta de refuerzo, provocando que resista el efecto de deformación bajo las vibraciones y presiones de pulsación del aire y del fluido de enfriamiento.
Descripción de una realización preferida
A continuación se describe una realización preferida del dispositivo 1 haciendo referencia a las figuras 1 a 4.
Haciendo referencia a la figura 1 , en ésta se muestra una vista en perspectiva de una realización de un enfriador de aire de carga 100 según los principios de la presente invención. Como se puede observar en dicha figura, una entrada de aire 1 1 1 se encuentra en una cara frontal del enfriador 100, una salida de aire 1 12 en una cara posterior, y una pluralidad de conductos de intercambio de calor 120 dentro del enfriador 100 desde la cara frontal hasta la cara posterior del mismo. Adicionalmente, se observa que una entrada de fluido de enfriamiento 131 se encuentra en una cara superior del enfriador 100 cerca de la salida de aire 1 12 de forma perpendicular a éste, una salida de fluido de enfriamiento 132 se encuentra en una cara inferior del enfriador 100 de forma que el fluido sale de forma perpendicular al flujo de aire, y una carcasa 140 rodea a la pluralidad de conductos de intercambio de calor y comprende un canal de distribución de fluido de enfriamiento 141.
Haciendo referencia ahora a la figura 2, en ésta se muestra una vista lateral derecha invertida verticalmente del enfriador de aire de carga 100 mostrado en la figura 1 . Como se puede observar en dicha figura, la entrada de aire 1 1 1 se encuentra en la cara frontal del enfriador 100, la salida de aire 112 en la cara posterior, y la pluralidad de conductos de intercambio de calor 120 dentro del enfriador 100. Adicionalmente, se observa que la entrada de fluido de enfriamiento 131 se encuentra en la cara superior del enfriador 100, la salida de fluido de enfriamiento 132 se encuentra en la cara inferior, y la carcasa 140 rodea a la pluralidad de conductos de intercambio de calor 120 y comprende el canal de distribución de fluido de enfriamiento 141 , el cual se encuentra en una porción de la cara superior y en una porción de la cara lateral derecha de la carcasa 140.
Haciendo referencia ahora a la figura 3, en ésta se muestra una vista en perspectiva de dos caras de una carcasa 140 de un enfriador de aire de carga 100 según los principios de la presente invención. Como se puede observar en dicha figura, la carcasa 140 comprende un canal de distribución de fluido de enfriamiento 141 en una porción de la cara superior y en una porción de la cara lateral derecha de la carcasa 140.
Haciendo referencia ahora a la figura 4, en ésta se muestra un corte transversal frontal de un enfriador de aire de carga 100 según los principios de la presente invención. Como se puede observar en dicha figura, se forma un espacio vacío 150 entre la carcasa 140 y la pluralidad de conductos de intercambio de calor 120, con un volumen total de 49.2 cm3 y un área de contacto de 169.39 cm3. Además, la entrada de fluido de enfriamiento 131 deposita el fluido de enfriamiento en la sección superior del espacio vacío 150, que se forma entre el canal de distribución de fluido de enfriamiento 141 , el cual tiene una altura de 3.1 mm y un área transversal de 1 .5 cm2,y la parte superior de la pluralidad de conductos de intercambio de calor 120 por donde el fluido de enfriamiento circula hasta la salida de fluido de enfriamiento 132.
A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, es evidente para un experto en la materia que el dispositivo y procedimiento descritos son susceptibles de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser substituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, es posible utilizar diversos tipos de materiales, así como distintas localizaciones del canal de distribución de flujo.

Claims

REIVINDICACIONES
L .- Enfriador de aire de carga (100) que comprende: una entrada de aire (1 1 1 ) en una cara frontal de dicho enfriador (1 12), una salida de aire (1 12) en una cara posterior de dicho enfriador (100), una pluralidad de conductos de intercambio de calor (120) dentro de los cuales se hace pasar aire desde dicha entrada de aire (1 1 1 ) hasta dicha salida de aire (1 12), una entrada de fluido de enfriamiento (131), colocada cerca de dicha salida de aire (1 12) en una posición tal que un fluido entra a dicho enfriador (100) de forma perpendicular al flujo de aire, una salida de fluido de enfriamiento (130), colocada en una posición tal que dicho fluido sale de dicho enfriador (100) de forma perpendicular al flujo de aire, y una carcasa (140) que rodea a dicha pluralidad de conductos de intercambio de calor (120) y por la que se hace pasar un fluido de enfriamiento que se pone en contacto con una superficie exterior de dichos conductos de intercambio de calor (120); caracterizado por el hecho de que dicha carcasa (140) comprende un canal de distribución de fluido de enfriamiento (141 ) a lo largo de dos de sus caras adyacentes para permitir el flujo del fluido de enfriamiento en por lo menos dos planos de dicha carcasa (140) del enfriador (100) antes de rodear dicha pluralidad de conductos de intercambio de calor (120), y donde dicha entrada de fluido de enfriamiento (131 ) se encuentra sobre dicho canal (141 ) y una salida del fluido de enfriamiento (132) se ubica en una cara inferior en una sección distinta a dicho canal de distribución (141 ), de forma que la caída de presión del fluido de enfriamiento dentro del enfriador (100) es menor a 20 kPa.
2.- Enfriador de aire de carga (100) según la reivindicación 1 , caracterizado además porque es para vehículos automotores.
3.- Enfriador de aire de carga (100) según la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho aire que alimenta el enfriador (100) corresponde al aire atmosférico caliente que proviene del motor de combustión interna del vehículo automotor y que ha sido calentado al pasar por la turbina.
4.- Enfriador de aire de carga (100) según la reivindicación 1 , en el que dicho canal de distribución de fluido de enfriamiento (141 ) se encuentra a lo largo de una porción de una cara superior y a lo largo de una porción de una cara lateral derecha de dicha carcasa (140).
5.- Enfriador de aire de carga (100) según la reivindicación 1 , caracterizado además porque se forma un espacio vacío (150) entre dicha carcasa (140) y dicha pluralidad de conductos de intercambio de calor (120) por donde se hace pasar dicho fluido de enfriamiento.
6.- Enfriador de aire de carga (100) según la reivindicación 5, en el que dicho espacio vacío (150) comprende una sección superior que se encuentra entre la parte superior de dicha pluralidad de conductos de intercambio de calor (120) y dicho canal de distribución de fluido de enfriamiento (141).
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