CN106460638B - 用于机动车辆的热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热交换器(1)，用于在第一和第二流体之间交换热，特别地用于向机动车辆的内燃机供应空气，热交换器包括至少一个热交换窝(5)和壳体(7)，第一流体F1流动通过该热交换窝(5)，热交换窝(5)容纳在壳体(7)中，使得第二流体F2可以流动通过其中。热交换窝(5)包括用于第一流体F1的循环的板(23)，板一个堆叠在另一个的顶部上，板(23)中的至少一个具有设置在热交换窝(5)和壳体(7)之间的边沿(29)，以便限制第二流体F2在其围绕窝的流动中。

Description

用于机动车辆的热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，尤其是用于向机动车辆发动机供应空气，更具体地涉及增压空气来自传送被称为超增压空气的压缩机或涡轮压缩机的发动机。

背景技术

在下文中，增压空气或超增压空气应理解为覆盖单独来自发动机的进气回路的空气，以及根据通常称为EGR(废气循环)的系统覆盖在发动机出口处回收的空气和排气的混合物。

为了增加进入涡轮增压发动机的增压空气的密度，已知的做法是通过热交换器冷却离开压缩机的增压空气，该热交换器也称为增压空气冷却器或简称CAC。

增压空气冷却器包括至少一个热交换芯束。包括交替形成用于待冷却的增压空气的循环管道和用于交换冷却流体循环的管道的堆叠板的热交换芯束是特别已知的。

该交换器通常并入到内燃机的进气歧管中。热交换的有效性极大地取决于芯束和歧管之间的泄漏水平。该区域中的不良构造导致交换器性能的显著下降。此外，保证芯束在歧管内的精确和可重复定位以便促进正确操作是非常重要的。

为此，本发明涉及一种用于在第一和第二流体之间进行热交换的热交换器，尤其是用于将空气供应到机动车辆内燃机的热交换器，包括至少一个热交换芯束和壳体，第一流体穿过该热交换芯束，所述热交换芯束容纳在该壳体中，使得第二流体可以穿过它，热交换芯束包括彼此堆叠的用于第一流体的循环的板。

发明内容

根据本发明，所述板的至少一个具有置于所述热交换芯束和所述壳体之间的边沿，以便限制第二流体可以绕过芯束的程度。

本文中“边沿”是指横向放置在第二流体流中的板的轮廓的任何部分，特别是不起到将板与束的其余部分组装的作用的板的轮廓的任何部分。换句话说，设置在芯束和壳体之间的间隙由束的板本身通过其边沿而阻挡。因此，防止了第二流体从壳体的入口到出口的直接通过而不穿过热交换芯束。然后，这防止第二流体的一部分能够在没有被冷却的情况下离开交换器。

有利地，壳体构造为连接到发动机的进气口。所述热交换器尤其用于冷却发动机增压空气。

根据可以单独或组合考虑的本发明的其它特征：

-一个或多个边沿垂直于它们相应板的延伸平面，

-所述芯束具有侧面，并且所述边沿在所述侧面中的至少一个和所述壳体之间延伸，

-至少在所述侧面中的一个处，或甚至在芯束的每个侧面处，边沿沿着平行于所述板的堆叠方向的同一方向连续地布置，

-沿着同一侧面定位的所述连续边沿形成整体侧边沿，

-所述壳体通过称为前凸缘的板沿其一个表面封闭，所述热交换芯束尤其以流体密封而固定到该板。

-所述热交换芯束在与所述前凸缘相对的表面上包括称为结构板的板，

-所述结构板包括穿过包含板的所述一个或多个边沿的平面的至少一个边缘，

-所述边缘和所述一个或多个边沿形成芯束的U形轮廓，

-所述一个或多个边沿定位在芯束的出口面的水平处，

-所述边沿从板的顶部突出，

-所述边沿沿着纵向入口或出口面(第二流体通过该入口或出口面进入或离开芯束)的边缘布置，特别是沿着纵向出口面(第二流体通过该纵向出口面离开芯束)的边缘布置，

-所述热交换芯束是长方体，

-所述芯束具有固定到所述前凸缘的大表面，相对的大表面，所述侧面连接所述大表面，所述热交换芯束通过所述结构板在与所述前凸缘相对的大表面上封闭，

-所述一个或多个边沿垂直于芯束的侧面，

-所述一个或多个边沿和/或所述边缘与芯束板和/或结构板一体地生产，

-所述一个或多个边沿和/或所述边缘附接到芯束板和/或结构板上，

-所述一个或多个边沿能够接合壳体的壁和/或壳体的互补部分，特别是通过所述一个或多个边沿的横截面和/或尤其是规则的折叠，

-所述一个或多个边沿和/或所述边缘支承能够接合壳体的壁和/或壳体的所述互补部分的密封件，

-所述一个或多个边沿和/或所述边缘包括接触部分，尤其是成型的外部接触部分，其可以被应用(特别是压缩)到壳体的壁或壳体的所述互补部分，以便在芯束和壳体之间提供第二流体的密封，

-所述接触部分包括接触材料的涂层，如粘合剂、树脂、热塑性塑料或弹性体，例如所述密封件，

-所述涂层能够粘合和/或固定，尤其夹到所述一个或多个边沿和/或所述边缘，

-所述涂层或密封件成形为U形，以便沿着芯束的所述侧面和结构板延伸，

-所述涂层或密封件设置有两个铰链区，在对应于结构板的U形的主分支的每个端部各有一个，所述铰链区能够使U形开口更宽并且使其回到初始轮廓，以便允许涂层或密封件容易地安装在边沿上，

-所述壳体包括用于所述一个或多个边沿的外壳，所述外壳构造为肋轮廓，

-所述外壳构造为肋轮廓，所述肋轮廓尤其允许装备有所述一个或多个边沿的芯束通过滑动安装在所述壳体中，

-所述壳体构造为刚性的，尤其是作为加强件以便允许芯束机械地牢固地保持在壳体中，由此限制芯束和壳体之间的连接中的间隙和未支撑的悬垂部分，并且包括振动，使得芯束的振动频率模式增加，并且每个模式中的振动的振幅衰减，

-所述密封件被压缩在所述外壳中，

-密封件包括与所述外壳协作的支撑卷边沿，尤其是保持芯束在壳体中。

本发明还涉及包括上述交换器的车辆发动机进气模块。

附图说明

参考本发明的一些实施例的描述和附图，本发明的其它优势和特征将更明显，在附图中：

-图1是根据本发明的一个实施例的热交换器的分解透视示意图，热交换器的所述一个或多个边沿装配有密封件，

-图2是根据图1的热交换器的热交换芯束和密封件在组装过程中的透视示意图，

-图3是密封件的放大透视图，特别地示出了其横截面，

-图4是图1的交换器的热交换芯束的正面图，

-图5是图4的A-A上的局部剖视图，

-图6是图4的密封件的铰链区的区域中的细节的放大视图，

-图7和8是示出了安装密封件的方法的热交换芯束的视图，

-图9是图4的芯束的板的边沿的透视图，

-图10是类似于图5的板边沿和其密封件的局部剖视图，

-图11是芯束的结构板的边沿和其密封件的局部剖视图，

-图12是示出了板边沿及其密封件的实施例的替代形式的类似于图5的局部剖视图。

具体实施方式

参考附图，特别是图1和2，本发明涉及热交换器1，尤其是用于将增压空气供应到机动车辆内燃机的热交换器。交换器允许第一流体F1和第二流体F2之间的热交换。在所示的应用中，第一流体F1是液体冷却液，特别是乙二醇水，并且第二流体F2是需要冷却的增压空气。因此，该交换器1例如形成并入到内燃机的进气歧管3中的增压空气冷却器。

所述交换器1包括至少一个热交换芯束5和壳体7，第一流体F1穿过该至少一个热交换芯束5，所述热交换芯束5容纳在该壳体7中，使得所述第二流体F2可以穿过它。

热交换芯束包括彼此堆叠的用于第一流体F1的循环的板23。

如图9和10所示，根据本发明，所述板23具有布置在所述热交换芯束5和壳体7之间的一个或多个边沿29，从而限制第二流体F2可以绕过芯束的程度。

通过本发明，尤其通过在通道上产生压降，限制或甚至防止在热交换芯束5和壳体7之间的第二流体F2的通道。这样的特征使得可以大大提高交换器的热效率。具体地，由于芯束的高密度以及因此施加在束中的第二流体F2上的明显压降，即使在壳体和芯束之间的最小量的泄漏也将导致非冷却气体通过交换器的显著通过量。

如图1所示，此处壳体7构造为连接到发动机的进气口11。它尤其包括在其大表面之一上的突出或出口歧管13，通过该特征它连接到所述入口11。用于第二流体的入口歧管位于相对面上。

此处所述壳体7通过称为前凸缘15的板在其一个表面上封闭，所述热交换芯束5以流体密封的方式，特别是通过钎焊固定到该板。该前凸缘15例如通过螺钉17固定到壳体7。可以在所述凸缘15和所述壳体7之间使用未示出的密封件，以防止第二流体泄漏到外部。所述凸缘15还包括入口管和出口管19，第一流体F1通过该入口管和出口管19进入和离开热交换芯束。应当注意的是，该前凸缘15封闭壳体的开口21，当热交换芯束5安装在壳体内部时，该开口21意图用于热交换芯束5的通过。

在这种情况下，所述热交换芯束5是长方体。它包括交替形成用于第一流体和第二流体的循环管道的堆叠板23。板例如成对地组装以形成用于第一流体的循环管道。在这种情况下，所述管道以U形的形状构造，并且第一流体在沿芯束5的同一侧31定位的孔处进入和离开板对。板对的孔从一对到另一对彼此连通，以形成用于第一流体的入口歧管和出口歧管，这些歧管分别与前凸缘15的管19连通。所述板例如通过压制形成，然后堆叠并钎焊在一起。

在这种情况下，边沿29起源于板，并且通过弯曲形成，具有如图9和10所示的单一厚度或根据实施例的替代形式如图12所示的双重厚度。接着，它们形成整体边沿30，其尤其是直线的。这些边沿可以例如使用钎焊可替代地作为附加部件固定到板上。

如在图9中更具体地看到，所述板23具有例如定位在束的侧面处的侧边缘50。所述侧边缘50从所述板23的平面尤其通过弯曲发出。在这种情况下，板23的所述侧边缘50从一个板对部分地重叠到另一个板对。

所述边沿29有利地通过弯曲从所述侧边缘50，特别是从朝向内部定位的侧边缘50起源。换句话说，板23中的一个的边沿29与侧边缘50重叠，所述边沿29自身从重叠的侧边缘50起源。

板23和第二流体之间的热交换可以部分地通过定位在板对之间的扰流器25的作用来实现。

所述热交换束5在此处通过被称为结构板27的板在相对侧沿着大表面封闭到所述前凸缘15。该板27例如通过钎焊固定到芯束。作为替代，它可以是束的板中的一个。

板23可以各自具有从它们的平面突出形成，尤其垂直于它们的平面的边沿29。此处，边沿29垂直于芯束的侧面31，即与空气进入和离开芯束所通过的纵向入口面和出口面33相邻的面。这个或这些边沿29，特别是在图7到10中可见的，优选地布置为在板对处均匀间隔开的多个相同的边沿29。

所述一个或多个边沿29有利地布置在平行于板的堆叠方向的同一方向。它们例如沿着束的纵向面33的边缘35定位，在这种情况下，纵向面用作第二流体的出口。

换句话说，如所提及的，所述边沿29形成沿着线d的整体边沿，在这种情况下，线d是用于第二流体从芯束的出口的所述纵向面33的边缘线35。

所述边沿29可以沿着所述纵向面33延伸，以便与扰流器25接触。然后它们形成屏障，防止第二流体在未被所述扰流器覆盖的板的区域中穿过，从而促进热交换。

所述结构板27还包括至少一个边缘37，在这种情况下是均匀边缘37，如图11所示，穿过包含板23的所述一个或多个边沿29的平面。该边缘37是直线的，垂直于结构板27的平面。

虽然所述边沿29和/或所述边缘37本身能够限制第二流体在壳体和芯束之间的通过，但是密封件或密封涂层9有利地沿着芯束的板的所述一个或多个边沿29和/或沿着结构板的所述边缘37安装，固定到其上，例如夹紧或结合。

有利地，如此处，所述密封件9沿着芯束5的三侧安装在芯束的板的所述边沿29上和结构板的所述边缘37上。它尤其构造为具有U形轮廓，如图7和图8所示，以便沿着束的板的所述边沿29和结构板的所述边沿37，沿着所述侧面31中的每个和束的结构板27纵向并且连续延伸，直到它与所述凸缘15接触。

此外，所述密封件9具有均匀的U形横截面，如图3所示，能够允许密封件接合或接纳芯束的板的所述边沿29和结构板的所述边缘37。接合可以是相对紧密的配合，以便在接合之后为密封件提供保持。此处边沿29和37的轮廓是相同的，但也可以是不同的，密封件9具有互补的轮廓。

优选地，如图5中看到的，在已经接合在这些之上之后，所述密封件9能够被固定，尤其是被U形的钩38夹到芯束的板的所述边沿29和结构板的所述边沿37。

如图11和12所示，所述密封件9包括成型外唇部39，在这种情况下，具有在端部41处逐渐变细的圆形横截面的纵向轮廓。

所述外唇部39能够被壳体的壁43压靠，特别是压缩，以便在芯束和壳体之间为第二流体提供密封。

更具体地，密封件9容纳在与密封件互补的壳体的成型凹部45中。在这种情况下，凹部45具有容纳密封件9的矩形横截面，尤其使得它被压缩在凹部的两个相对的侧面47之间。密封件9尤其包括在与唇部39相对的端部处的卷边沿49，从而允许芯束5牢固地保持在壳体7中。

有利地，所述密封件9是由热塑性或弹性体制成的元件，尤其在一定的公差带是可变形的，以便承受所述密封压缩。压缩之前和之后的该公差例如包括在0.1mm到0.25mm之间。

如前所述，所述密封件9是U形的，以便沿着芯束的结构板27和所述侧面31延伸。在对应于结构板27的U形的主分支的每个端部处，密封件9在此处设置有铰链区51，参见图6和图7，所述两个铰链区51设计为当密封件安装在芯束上时增加U的打开以及当接合在所述边沿29、37上时使U回复到其初始构造。这样的布置使得密封件更容易安装在芯束上。如图8所示，密封件甚至可以沿着边沿29滑动，直到它在密封件配合的端部处接合在边沿37上。

有利地，所述壳体7包括用于所述密封件9的外壳，该外壳在这种情况下是凹部45。该外壳45成形为肋轮廓，特别是在所述矩形截面中，以便允许装备有密封件9的芯束5通过从开口21滑动而安装在壳体7中。

所述外壳45可以构造为刚性的，尤其是通过用作加强件以便允许芯束5机械地牢固地保持在壳体7中。该布置使得可以消除芯束和壳体之间的连接中的间隙和未支撑的悬垂部分并且抑制振动。因此，芯束的振动频率模式并且由此交换器1的振动频率模式增加，并且每个模式中的振动的振幅衰减。交换器的可靠性和其安静操作提高了。

现在描述组装这样的热交换器1的方法。该方法包括以下步骤：

-将所述密封件9安装在热交换芯束5上，特别是在芯束板的所述一个或多个边沿29上和结构板的边缘37上，以及

-将装备有密封件9的芯束5安装在壳体7中，特别是通过沿着所述凹槽45从其开口21滑动到壳体7中。

然后，通过前凸缘15将所述芯束5固定到壳体7，该前凸缘15在这种情况下被拧到壳体的开口21的边缘上。

在未示出的替代形式中，设置在板的边沿上和/或芯束的结构板的所述边缘上以与壳体接触的涂层可以是胶、树脂和/或热塑性的材料类型。所述边沿和/或所述边缘也可以与所述壳体接触，而不需涂层的介入。

本发明还涉及一种包括如上所述的热交换器并且在图1中部分可见的车辆发动机进气模块(53)。

因此，本发明提供了一种用于车辆发动机的热交换器，尤其是增压空气冷却器，其表现良好、安静且可靠。

Claims (13)

1.一种热交换器(1)，用于在第一和第二流体之间交换热，所述热交换器(1)包括至少一个热交换芯束(5)和壳体(7)，第一流体F1穿过所述热交换芯束(5)，所述热交换芯束(5)容纳在所述壳体(7)中，使得第二流体F2可以穿过它，所述热交换芯束(5)包括用于所述第一流体F1的循环的板(23)，所述板(23)彼此堆叠，所述板(23)中的至少一个具有侧边缘(50)和边沿(29)，所述侧边缘(50)定位在热交换芯束(5)的侧面处并且从所述板(23)的平面通过弯曲发出，所述边沿(29)通过弯曲从所述侧边缘(50)起源并且放置在所述热交换芯束(5)和所述壳体(7)之间，以便阻挡其间的间隙并限制所述第二流体F2可以绕过所述芯束的程度，并且

所述壳体(7)包括用于容纳所述边沿(29)的凹部(45)，所述凹部(45)构造为肋轮廓。

2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述边沿(29)垂直于它们各自板延伸的平面。

3.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，至少在所述侧面中的一个处，所述边沿(29)沿着平行于所述板的堆叠方向的同一方向连续地布置。

4.根据权利要求3所述的热交换器(1)，其中，沿着同一侧面连续地定位的所述边沿(29)形成整体侧边沿(30)。

5.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述壳体(7)通过称为前凸缘(15)的板沿着其一个面封闭，所述热交换芯束(5)固定到所述前凸缘(15)，并且其中，所述热交换芯束(5)在与所述前凸缘(15)相对的面上包括称为结构板(27)的板。

6.根据权利要求5所述的热交换器(1)，其中，所述结构板包括穿过包括所述板的边沿(29)的平面的至少一个边缘(37)。

7.根据权利要求6所述的热交换器(1)，其中，所述边缘(37)和所述边沿(29)形成所述芯束的U形轮廓。

8.根据权利要求6所述的热交换器(1)，其中，所述边沿(29)和所述边缘(37)支承能够接合所述壳体的壁和上述壳体的互补部分的密封件。

9.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述边沿(29)定位在所述芯束(5)的出口面(33)的水平处。

10.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述边沿(29)从所述板(23)的顶部突出。

11.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述边沿(29)沿着第二流体通过其进入或离开所述芯束的纵向入口或出口面(33)的边缘(35)布置。

12.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述凹部(45)构造为刚性的，以便允许所述芯束机械地牢固地保持在所述壳体中。

13.一种机动车辆空气进气模块(53)，包括如权利要求1到12中任一项所述的热交换器(1)。