專利名稱：廢氣熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在(a)冷卻流體和(b)從內(nèi)燃機(jī)排放的廢氣之間進(jìn)行熱交換的廢 氣熱交換器。
背景技術(shù)：
例如，在JP-A-2003-106785(對應(yīng)于EP1411315Al)中描述了常規(guī)的廢氣熱交換 器。例如，JP-A-2003-106785的廢氣熱交換器具有錯位型內(nèi)部散熱片，錯位型內(nèi)部散熱片 錯位設(shè)置在廢氣流過的管道內(nèi)的廢氣通路中。突出部從內(nèi)部散熱片的頂壁向內(nèi)突出，并且 廢氣沿著彎曲路徑(Z字形路徑)朝向相對的頂壁流過廢氣通路。 更具體地，內(nèi)部散熱片包括彼此錯位的節(jié)片。例如，節(jié)片沿廢氣的流動方向設(shè)置， 并且沿垂直于流動方向的方向彼此交替放置。突出部從每個節(jié)片的頂壁向內(nèi)突出，并用作 三角翼部。而且，每個節(jié)片包括沿廢氣流動方向設(shè)置的兩個翼部。 在上述廢氣熱交換器中，突出部(翼部)使廢氣以Z字形方式流動，并且使廢氣大 致均勻地與廢氣通路中的每個突出部碰撞。因此，廢氣的流動被有效地擾動，從而有效地 改善熱傳輸率。而且，通過擾動廢氣的流動，廢氣的流速增加，且因此能夠吹掉廢氣中粘附 到內(nèi)部散熱片的壁面上的未燃燒物質(zhì)(PM)。結(jié)果，限制了壁面上的未燃燒物質(zhì)的積聚(沉 積)。 然而，因為JP-A-2003-106785的廢氣熱交換器在每個節(jié)片處具有多個突出部(例 如，兩個突出部)，每個節(jié)片沿廢氣流動方向具有大尺寸。結(jié)果，不能充分實現(xiàn)節(jié)片的前沿效 應(yīng)(leading edge effect)。換句話說，節(jié)片沿廢氣流動方向的尺寸的增加加厚了邊界層， 其中邊界層形成在節(jié)片的側(cè)壁處，并從節(jié)片的前沿沿下游方向延伸。因此，可能會在節(jié)片的 下游部分產(chǎn)生廢氣的流速與節(jié)片的上游部分相比有降低的區(qū)域。因此，不利的是，廢氣和冷 卻流體之間的熱交換中的熱傳輸率可能會惡化。而且，廢氣在其中流動緩慢的區(qū)域的增加 降低了將吹掉未燃燒物質(zhì)的表面剪切力。結(jié)果，不利的是，表面剪切力的降低會加劇未燃燒 物質(zhì)在側(cè)壁上的積聚。 而且，如圖8所示，其中廢氣趨向停滯的停滯區(qū)域RA更可能形成在節(jié)片1230的多 個突出部1240(例如，兩個突出部1240)之間。因此，可能會導(dǎo)致廢氣流速的降低。相應(yīng)地， 廢氣流速的降低可能使熱傳輸率下降。而且，廢氣流速的降低可能使否則將吹掉未燃燒物 質(zhì)的表面剪切力減小。結(jié)果，不利的是，可能會加劇未燃燒物質(zhì)在壁面上的積聚。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在考慮上述不足的前提下進(jìn)行的。因此，本發(fā)明的目的是提供一種廢氣 熱交換器，它能夠增強錯位散熱片的前沿效應(yīng)，并限制廢氣流動中的停滯區(qū)域的產(chǎn)生，使得 熱傳輸性能被進(jìn)一步地改善，以限制未燃燒物質(zhì)的積聚。 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣熱交換器，該廢氣熱交換 器包括廢氣通路和錯位散熱片。從內(nèi)燃機(jī)排放的廢氣流過廢氣通路。錯位散熱片設(shè)置在廢
4氣通路內(nèi)。錯位散熱片具有沿垂直于廢氣循環(huán)方向的平面截取的矩形波形的橫截面形狀。 錯位散熱片包括形成波形的前部和后部的多個側(cè)壁和形成波形的波峰部分和波谷部分的 多個頂壁。錯位散熱片被限定成沿錯位方向彼此錯位的多個節(jié)片，其中所述多個側(cè)壁沿錯 位方向連續(xù)設(shè)置。熱量在(a)流過廢氣通路的廢氣和(b)在廢氣通路的外部流動的冷卻流 體之間進(jìn)行交換。錯位散熱片的所述多個頂壁中的一個頂壁具有從該頂壁向內(nèi)突出的突出 部。該突出部設(shè)置到所述多個節(jié)片中的一個節(jié)片上。所述多個節(jié)片中的所述一個節(jié)片的突 出部與所述多個節(jié)片中的另一個節(jié)片的所述多個側(cè)壁中的另一個側(cè)壁的上游端部相對，所 述多個節(jié)片中的另一個節(jié)片沿循環(huán)方向相鄰地設(shè)置在所述多個節(jié)片中的所述一個節(jié)片的 下游。
根據(jù)下文的描述、所附的權(quán)利要求和附圖，將更好地理解本發(fā)明及其附加目標(biāo)、特 征和優(yōu)點，在附圖中 圖1為展示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的具有EGR(廢氣再循環(huán))氣體冷卻器的EGR 系統(tǒng)的示意圖； 圖2為展示EGR氣體冷卻器的正視圖；
圖3為展示管道的透視圖；
圖4為展示內(nèi)部散熱片的透視圖； 圖5為示意性地展示內(nèi)部散熱片處的EGR氣體的流動的透視圖； 圖6為從示意性地展示內(nèi)部散熱片處的EGR氣體的流動的圖5的VI方向觀看的
內(nèi)部散熱片的平面圖； 圖7A為展示從圖7B的VIIA方向觀看的展示內(nèi)部散熱片中的側(cè)壁上的EGR氣體 的表面剪切力的分布的示意圖； 圖7B為從圖5的VI方向觀看的內(nèi)部散熱片的另一平面圖；以及
圖8為示意性地展示現(xiàn)有技術(shù)的EGR氣體流動的平面圖。
具體實施例方式(第一實施例) 在第一實施例中，本發(fā)明的廢氣熱交換器應(yīng)用至柴油機(jī)10的EGR氣體冷卻器100。 圖1展示根據(jù)本實施例的具有EGR氣體冷卻器100的EGR(廢氣再循環(huán))系統(tǒng)的示意圖。
EGR用于減少車輛發(fā)動機(jī)10(內(nèi)燃機(jī))的廢氣中的氮氧化物，并包括廢氣再循環(huán)導(dǎo) 管11、EGR閥12和EGR氣體冷卻器100。廢氣再循環(huán)導(dǎo)管11使從發(fā)動機(jī)10排出的廢氣的 一部分流回發(fā)動機(jī)10的上游(或入口側(cè))。 EGR閥12設(shè)置在廢氣再循環(huán)導(dǎo)管11中，并根據(jù)發(fā)動機(jī)10的運轉(zhuǎn)調(diào)整流過廢氣再 循環(huán)導(dǎo)管ll的廢氣(以下稱為EGR氣體)的量。EGR氣體冷卻器100為在EGR氣體和用于 發(fā)動機(jī)10以冷卻EGR氣體的冷卻劑之間交換熱量的熱交換器，并設(shè)置在EGR閥12和發(fā)動 機(jī)10的排氣口之間。 將參照圖2至4描述EGR氣體冷卻器100的結(jié)構(gòu)。圖2為展示EGR氣體冷卻器 100的正視圖，圖3為展示管道110的外觀的透視圖，且圖4為展示內(nèi)部散熱片120的外觀的透視圖。 如圖2所示，EGR氣體冷卻器100包括管道110、內(nèi)部散熱片120、罩殼130、芯板 140、收集器150，160、入口 170和出口 180。上述部件例如由具有大的熱阻和抗腐蝕性的不 銹材料制成，并且這些部件通過熾燃分別聯(lián)接在一起。 如圖3所示，管道110為在其中限定EGR氣體所流過的廢氣通路111的導(dǎo)管組件。 管道110具有沿垂直于EGR氣體的循環(huán)方向的平面截取的平面矩形橫截面形狀。管道110 包括兩個管道板110A、110B，并且管道板110A、110B中的每一個壓模成形，使得每個管道板 具有例如淺U形的橫截面。U形管道板110A、110B的開口端部彼此聯(lián)接，以形成管道110。 多個管道110沿堆疊方向相互堆疊在其上。表面對應(yīng)于扁平的橫截面的長邊的管道110的 相對表面沿堆疊方向彼此面對。 管道110的相對表面設(shè)置有從所述相對表面向外突出的突起112、113。當(dāng)管道板 110A、110B中的每一個被壓模時，突起112U13同時形成。 突起112沿縱向設(shè)置在管道110的入口側(cè)上的位置處，并設(shè)置在用于冷卻劑的入 口 170的下游。突起112在垂直于EGR氣體的循環(huán)方向的橫向方向上沿管道110的相對表 面延伸，并且突起112的每個縱向端部位于離開管道110的扁平的橫截面的短邊的平面一 預(yù)定距離的位置處。突起112在冷卻劑流入罩殼130所經(jīng)過的入口 170周圍限定了相對小 的空間，使得冷卻劑的流速在靠近用于EGR氣體的罩殼130的入口附近的位置處增加。
而且，一對突起113中的每一個沿橫向彼此間隔開，如圖3所示，并且多對突起113 設(shè)置在突起112的下游，并以預(yù)定間隔沿EGR氣體的循環(huán)方向(圖2)排列。突起113例如 具有橢圓形狀，并從管道110的相對表面突出。在堆疊的管道110中，突起112的頂端彼此 接觸，并且突起113的頂端彼此接觸(圖2)，以恰當(dāng)?shù)乇３窒薅ㄔ诙鄠€管道110之間的間隙 的尺寸。 內(nèi)部散熱片120用作在EGR氣體和冷卻劑之間交換熱量的熱傳輸構(gòu)件，并設(shè)置在 管道110中或廢氣通路111中。內(nèi)部散熱片120具有沿垂直于如圖4所示的EGR氣體的循 環(huán)方向的平面截取的矩形波形橫截面。更具體地，側(cè)壁121和頂壁122限定了如圖4所示 的矩形波形。側(cè)壁121對應(yīng)于內(nèi)部散熱片120的波形的前部和后部，并且連接管道110的 相對的管道板110A、110B的內(nèi)表面。而且，頂壁122對應(yīng)于內(nèi)部散熱片120的波形的波峰 部分和波谷部分，并接觸且被連接至管道110的相對表面(管道板)的內(nèi)表面。
內(nèi)部散熱片120為錯位型內(nèi)部散熱片，其限定成沿頂端方向設(shè)置的多個節(jié)片123， 其中散熱片120的頂端(頂壁)沿該頂端方向延伸。而且，多個節(jié)片123沿錯位方向彼此 錯位，其中側(cè)壁121沿該錯位方向連續(xù)設(shè)置，以形成該波形。更具體地，一個節(jié)片123以大 致等于該波形寬度尺寸的一半的偏移量與其它節(jié)片123錯位或偏移放置。所述寬度尺寸是 在相鄰的側(cè)壁121之間測量的，或者是在波形的前部和后部之間測量的。上述錯位節(jié)片123 沿EGR氣體的循環(huán)方向設(shè)置，并且彼此交替錯位。而且，沿EGR氣體的循環(huán)方向測量的節(jié)片 123的尺寸和節(jié)片123的波形的寬度尺寸被確定為最小尺寸，使得隨后將描述的突出部124 形成在頂壁122上。 頂壁122具有從頂壁122向內(nèi)突出的突出部124。每個節(jié)片123都設(shè)置有突出部 124。多個節(jié)片123沿EGR氣體的循環(huán)方向相鄰地設(shè)置，例如，多個節(jié)片123的第一節(jié)片123 沿循環(huán)方向設(shè)置在多個節(jié)片123的第二節(jié)片123的上游。在上述配置中，第一節(jié)片123的突出部124設(shè)置為與第二節(jié)片123的側(cè)壁121的上游端部121a相對(見圖5和6)。如圖 6所示，側(cè)壁121的上游端部121a為側(cè)壁121的上游部分。 而且，突出部124用作凸起部分124，該凸起部分124是通過以下步驟形成的，即通 過切開頂壁122的一部分，并通過從頂壁122抬升所述切開的部分，使得凸起部分124從頂 壁122向內(nèi)突出。凸起部分124具有三角形形狀，并且在本實施例中，凸起部分124稱為翼 部124。翼部124沿著折邊124a抬升或折疊，如圖4所示。翼部124被定位使得折邊124a 相對于EGR氣體的循環(huán)方向成一定角度。而且，第二節(jié)片123的翼部124從頂壁122突出 的量被設(shè)計為大于沿EGR氣體的循環(huán)方向位于第一節(jié)片123的上游的第一節(jié)片123的翼部 124從頂壁突出的量。換句話說，翼部124被設(shè)計成使得翼部124的突出量向內(nèi)部散熱片 120的下游側(cè)變大。并且，沿EGR氣體的循環(huán)方向設(shè)置的每個節(jié)片123的折邊124a相對于 循環(huán)方向交替成一定的角度，如圖6所示。更具體地，如果一個節(jié)片123相對于循環(huán)方向朝 向一側(cè)轉(zhuǎn)向成角度，則緊接著位于所述一個節(jié)片123的下游的另一個節(jié)片123相對于循環(huán) 方向朝向與所述一側(cè)相對的另一側(cè)轉(zhuǎn)向成角度。 而且，如圖6所示，節(jié)片123的沿EGR氣體的循環(huán)方向測量的尺寸被定義為Ll (以 下稱為節(jié)片尺寸Ll)，并且翼部124的沿EGR氣體的循環(huán)方向測量的尺寸被定義為L2 (以后 稱為翼部尺寸L2)。換句話說，翼部尺寸L2對應(yīng)于突出部沿廢氣循環(huán)方向的尺寸。節(jié)片尺 寸Ll等于或大于翼部尺寸L2。而且，節(jié)片尺寸Ll等于或小于為翼部尺寸L2七倍長的尺寸 (7XL2)。例如，滿足不等式L2《L1《7XL2。更具體地，節(jié)片尺寸Ll可以等于或小于為 翼部尺寸L2四倍長的尺寸(4XL2)。因此，可以滿足另一不等式L2《L1《4XL2。"節(jié)片 尺寸Ll等于或大于翼部尺寸L2"的上述描述表明要求節(jié)片尺寸Ll至少等于翼部尺寸L2， 以在節(jié)片123上實質(zhì)上物理地形成翼部124。 如圖2所示，罩殼130為在其中容納管道110的矩形管狀容器，其中所述管道110 彼此堆疊，并通過各個突起112和各個突起113連接。而且，罩殼130在其中限定冷卻劑通 道131，其中冷卻劑流過管道110的堆疊周圍的冷卻劑通道131。冷卻劑通道131限制在管 道110之間，并限制在管道110和罩殼130之間，如圖2所示。 芯板140為具有淺碗形狀的板構(gòu)件。芯板140的底表面設(shè)置有多個管道孔。 一對 芯板140設(shè)置在管道110的縱向端，并且每個芯板140的管道孔以固定的方式將管道110 的各個縱向端部容納在其中。因此，多個管道IIO由該對芯板140支撐。該對芯板140連 接至罩殼130的縱向開口端的內(nèi)周面上。該對芯板140限定罩殼130內(nèi)的冷卻劑通道131， 并限制收集器150、 160的內(nèi)部空間。 入口側(cè)收集器150具有用于將EGR氣體分配至各個管道110的漏斗形狀，并且入 口側(cè)收集器150的具有寬開口面積的端部連接至罩殼130的縱向端開口上。更具體地，如 圖2所示，入口側(cè)收集器150的右端連接至罩殼130的左端。例如，入口側(cè)收集器150的右 端與連接至罩殼130的各個芯板140的開口的內(nèi)周面連接。入口側(cè)收集器150的具有較小 開口面積的另一端連接至聯(lián)接構(gòu)件151，該聯(lián)接構(gòu)件151連接至廢氣再循環(huán)導(dǎo)管11。
出口側(cè)收集器160具有漏斗形狀，并收集流出每個管道110的EGR氣體。出口側(cè) 收集器160的具有寬開口面積的端部連接至罩殼130的另一縱向端開口。更具體地，如圖 2所示，出口側(cè)收集器160的左端連接至罩殼130的右端。例如，出口側(cè)收集器160的左端 連接至各個芯板140的開口的內(nèi)周面。出口側(cè)收集器160的具有較小開口面積的另一端連接至聯(lián)接構(gòu)件161，該聯(lián)接構(gòu)件161連接至廢氣再循環(huán)導(dǎo)管11。 入口 170為導(dǎo)管構(gòu)件，其將冷卻劑引入冷卻劑通道131，并在罩殼130的用于EGR 氣體的入口側(cè)上的位置處聯(lián)接至罩殼130，使得入口 170的內(nèi)部與罩殼130的內(nèi)部(冷卻劑 通道131)連通。入口 170沿著平行于管道110的相對表面的平面的方向縱向延伸。
出口 180為導(dǎo)管構(gòu)件，冷卻劑通道131中的冷卻劑通過出口排出罩殼130。出口 180在罩殼130的用于EGR氣體的出口側(cè)上的位置處聯(lián)接至罩殼130，使得出口 180的內(nèi)部 與罩殼130的內(nèi)部(冷卻劑通道131)連通。出口 180沿著垂直于管道110的相對表面的 平面的方向縱向延伸。 將參照圖5和6描述上述EGR氣體冷卻器100的操作和優(yōu)點。圖5和6為用于示 意性地展示內(nèi)部散熱片120處的EGR氣體的流動的示意圖。 在本實施例的EGR氣體冷卻器100中，當(dāng)EGR閥12打開時，作為廢氣的一部分的 EGR氣體通過入口側(cè)收集器150流入EGR氣體冷卻器100。隨后，EGR氣體被分配至各個管 道110，并流過每個管道110的廢氣通路111。隨后，已經(jīng)通過廢氣通路lll的EGR氣體在 出口側(cè)收集器160處被收集，并且隨后通過EGR閥12而被供給至發(fā)動機(jī)10的入口側(cè)。
發(fā)動機(jī)10的冷卻劑通過入口 170流入罩殼130，并且隨后已經(jīng)通過冷卻劑通道 131的冷卻劑通過出口 180從罩殼130排出。因此，冷卻劑返回發(fā)動機(jī)10。
在上述過程中，熱量在(a)流過廢氣通路111的EGR氣體和(b)流過冷卻劑通道 131的冷卻劑之間進(jìn)行交換，且結(jié)果EGR氣體被冷卻。因為由此冷卻的EGR氣體被供給至發(fā) 動機(jī)10的上游的導(dǎo)管，所以有效地降低了發(fā)動機(jī)10的燃燒的最大溫度。結(jié)果，抑制了燃燒 中的氮氧化物的量的產(chǎn)生。 如圖5、圖6所示，當(dāng)EGR氣體經(jīng)過內(nèi)部散熱片120的翼部124(突出部)時，流過 廢氣通路111的EGR氣體產(chǎn)生漩渦。更具體地，漩渦在翼部124周圍產(chǎn)生，使得漩渦的流動 朝向翼部124的背側(cè)(下游側(cè))傳播。結(jié)果，由于當(dāng)EGR氣體經(jīng)過翼部124時的漩渦的傳 播力(go-around force)，使得EGR氣體沿著翼部124相對于廢氣通路111的縱向傾斜或成 一定的角度所遵循的方向流動。 當(dāng)EGR氣體經(jīng)過一個節(jié)片123的翼部124時，EGR氣體與相鄰地位于所述一個節(jié) 片123的下游的另一節(jié)片123的上游端部121a碰撞。作為這種碰撞的結(jié)果，產(chǎn)生對EGR氣 體的流動的湍流。因此，具有湍流的EGR氣體經(jīng)過下游的翼部124。 在本實施例中，內(nèi)部散熱片120的節(jié)片123以Z字形方式沿EGR氣體的循環(huán)方向 設(shè)置。例如，節(jié)片123沿正交于循環(huán)方向的錯位方向彼此規(guī)則地且交替地設(shè)置(或錯位)。 并且，由于每個節(jié)片123的翼部124的折邊124a的傾斜方向交替改變，EGR氣體的流動方 向在每個翼部124處改變。結(jié)果，EGR氣體迂回地(以Z字形方式)流過沿循環(huán)方向延伸 的廢氣通路lll。需要注意的是，因為內(nèi)部散熱片120的翼部124如圖4所示的那樣形成在 上、下頂壁122處，翼部124還使EGR氣體沿從一個頂壁122至與所述一個頂壁122相對的 另一頂壁122的方向流動。例如，位于下頂壁122處的翼部124使EGR氣體朝向與下頂壁 122相對的上頂壁122流動。 在本實施例中，其中使EGR氣體如上那樣流動，內(nèi)部散熱片120的一個節(jié)片123設(shè) 置有一個突出部(翼部124)。結(jié)果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠有效地降低所述一個節(jié)片123的 沿EGR氣體的循環(huán)方向測量的尺寸(節(jié)片尺寸L1)。因此，能夠充分實現(xiàn)由節(jié)片123的上游端部121a引起的前沿效應(yīng)。換句話說，因為能夠最小化所述一個節(jié)片123的沿EGR氣體的 流動方向測量的尺寸，所以能夠使在沿所述氣體流動的下游方向離開所述一個節(jié)片123的 上游端部121a的范圍中形成在所述一個節(jié)片123的側(cè)壁121的邊界層變薄。結(jié)果，有效地 限制了下游側(cè)的EGR氣體的流速的降低，且因此有效地改善了在EGR氣體和冷卻劑之間進(jìn) 行熱交換期間的熱傳輸率。而且，因為能夠限制EGR氣體的流速的降低，所以能夠保持吹掉 未燃燒物質(zhì)所需的足夠的表面剪切力。結(jié)果，有效地限制了未燃燒物質(zhì)在側(cè)壁121上的積 聚。 更具體地，將參照圖7A和7B詳細(xì)描述對未燃燒物質(zhì)在側(cè)壁121上積聚的限制。圖 7A為展示從圖7B的VIIA方向觀看的內(nèi)部散熱片120中的側(cè)壁121A上的EGR氣體的表面 剪切力的分布的示意圖；圖7B為從圖5的VI方向觀看的內(nèi)部散熱片的平面圖。如圖7B所 示，一對側(cè)壁包括側(cè)壁121A和側(cè)壁121B。圖7A示出沿從相對的側(cè)壁121B的方向(圖7B 中向上方向)觀看的由側(cè)壁121A上的EGR氣體引起的表面剪切力的分布。由于EGR氣體的 流動與每個節(jié)片123的上游端部121a碰撞，產(chǎn)生了對EGR氣體的流動的湍流，且因此上游 端部121a處的EGR氣體的表面剪切力大于側(cè)壁121A的其他部分，如圖7A所示。由于EGR 氣體的流動特性(如圖7B所示的Z字形流動)，并且還由于側(cè)壁121的前沿效應(yīng)，所以與圖 8所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，限制了在廢氣的流動中的停滯區(qū)域的產(chǎn)生，如圖7A所示。結(jié)果，熱 傳輸性能被進(jìn)一步改善，以限制未燃燒物質(zhì)的積聚ACC。例如，廢氣流動中的停滯區(qū)域?qū)?yīng) 于側(cè)壁121A周圍的具有相對低的表面剪切力的區(qū)域。 并且，因為突出部(翼部124)對廢氣產(chǎn)生渦流(湍流)，所以對廢氣產(chǎn)生了湍流。 結(jié)果，熱傳輸率被進(jìn)一步改善。而且，由于突出部(翼部124)導(dǎo)致的湍流的形成有效地增 加了 EGR氣體的流速，所以有效地增加了用于吹掉未燃燒物質(zhì)的表面剪切力。結(jié)果，進(jìn)一步 限制了未燃燒物質(zhì)在側(cè)壁121上的積聚。 由于僅有一個突出部(翼部124)形成在每個節(jié)片123上，所以在本實施例中將不 會發(fā)生如在圖8的現(xiàn)有技術(shù)中描述的常規(guī)節(jié)片的多個突出部(翼部)之間的EGR氣體的流 速的降低。因此，有效地防止了由EGR氣體流速的降低引起的熱傳輸率的下降。進(jìn)而，由于 有效地防止了 EGR氣體流速的降低，因此能夠保持吹掉未燃燒物質(zhì)所需要的足夠的表面剪 切力，且因此有效地限制了未燃燒物質(zhì)在內(nèi)部散熱片120的壁上的積聚。
通常，本實施例有效地改善了錯位型內(nèi)部散熱片120的前沿效應(yīng)，以限制EGR氣體 流動中的停滯區(qū)域的產(chǎn)生。因此，能夠進(jìn)一步改善熱傳輸性能，并且還限制未燃燒物質(zhì)的積 聚。 而且，在本實施例中，內(nèi)部散熱片120的突出部是通過切開頂壁122并抬升切開的 部分以形成翼部124而形成的。結(jié)果，內(nèi)部散熱片120與翼部124 —體形成，且因此有效地 降低了制造成本。 而且，在本實施例中，多個節(jié)片123以Z字形方式沿EGR氣體的循環(huán)方向迂回設(shè) 置。并且，翼部124具有三角形形狀，并且翼部124的折邊124a相對于EGR氣體的循環(huán)方 向成一定的角度。而且，翼部124從頂壁122突出的突出量沿EGR氣體的循環(huán)方向朝向下 游側(cè)變大。而且，折邊124a相對于EGR氣體的循環(huán)方向的傾斜方向作為折邊124a沿循環(huán) 方向的位置的函數(shù)交替改變。 因此，能夠在翼部124的下游的位置處有效地形成渦流。而且，廢氣沿廢氣通路111內(nèi)的錯位方向迂回流動，并且廢氣還沿從下頂壁122至上頂壁122的方向、或者從上頂壁122至下頂壁122的方向流動。結(jié)果，熱傳輸率被進(jìn)一步改善。 而且，在節(jié)片123和突出部124(翼部)的尺寸設(shè)計中，節(jié)片尺寸Ll (第一尺寸)等于或大于翼部尺寸L2 (第二尺寸)，并且節(jié)片尺寸Ll等于或小于為翼部尺寸L2七倍大的尺寸。由于上述設(shè)計，翼部124有效地產(chǎn)生渦流(湍流)，并有效地增加EGR氣體的流速(或表面剪切力)。結(jié)果，能夠可靠地限制未燃燒物質(zhì)在側(cè)壁121上的積聚。
(其它實施例) 在第一實施例中，翼部124為突出部，該突出部是通過切開內(nèi)部散熱片120的頂壁
122的一部分并通過沿著折邊124a向內(nèi)抬升(彎曲)該切開部分而形成的。然而，可替換
地，翼部124例如可以為通過按壓操作以從頂壁122突出而形成的突出部。此外，可替換地，
突出部可以形成為分立的部件，并且分立的突出部可以固定至頂壁122。 而且，突出部不限于具有三角形形狀的翼部124。然而，突出部可以具有矩形形狀
或半圓形形狀。而且，在上述實施例中，翼部124被設(shè)置為相對于EGR氣體的循環(huán)方向成一
定的角度?？商鎿Q地，翼部124可以被設(shè)置為垂直于EGR氣體的循環(huán)方向。 而且，內(nèi)部散熱片120具有沿EGR氣體的循環(huán)方向設(shè)置的、并沿錯位方向彼此交替
錯位的多個節(jié)片123。然而，所述多個節(jié)片123可以沿一個方向彼此錯位。 而且，EGR氣體冷卻器100包括限制在管道110之間的冷卻劑通道131。更具體
地，芯板140容納并固定多個管道110的各個端部，并且冷卻劑通道131被限制在罩殼130
內(nèi)的管道IIO和芯板140之間。然而，EGR氣體冷卻器IOO不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，隆起部
可以形成為從管道110的每個相對表面的外周向外突出，并且相對的隆起部以管道110彼
此堆疊的狀態(tài)相互聯(lián)接。結(jié)果，在隆起部中限定了空間，且所限定的空間可以用作可替換的
冷卻劑通道131。上述可替換情況可以應(yīng)用至不具有芯板140的EGR氣體冷卻器。 而且，在上述實施例中，EGR(廢氣再循環(huán))系統(tǒng)應(yīng)用于柴油機(jī)。然而，可替換地，
EGR可以應(yīng)用于汽油發(fā)動機(jī)。 而且，在上述實施例中，用于EGR氣體冷卻器100的冷卻流體采用發(fā)動機(jī)10的冷卻劑。然而，可替換地，用于EGR氣體冷卻器100的冷卻流體可以采用專門用于與發(fā)動機(jī)10無關(guān)的冷卻劑回路的其它冷卻劑?？商鎿Q的冷卻劑回路例如包括次級散熱器和專用泵。
而且，在上述實施例中，廢氣熱交換器應(yīng)用于通過采用冷卻劑來冷卻EGR氣體的EGR氣體冷卻器100。然而，可替換地，廢氣熱交換器可以應(yīng)用于在(a)廢氣和(b)將被加熱的某個目標(biāo)之間交換熱量的熱回收裝置，使得某個目標(biāo)由排氣熱來加熱。將被加熱的某個目標(biāo)可以為車輛啟動后的緊鄰時刻的發(fā)動機(jī)冷卻劑、發(fā)動機(jī)油或者自動傳動流體。
其它的優(yōu)點和修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是容易想到的。因此，本發(fā)明在它的較寬條件下不限于所示出和所描述的具體細(xì)節(jié)、典型裝置和示例性的實施例。
權(quán)利要求
一種用于內(nèi)燃機(jī)(10)的廢氣熱交換器，包括廢氣通路(111)，從內(nèi)燃機(jī)(10)排放的廢氣流過所述廢氣通路(111)；和設(shè)置在所述廢氣通路(111)內(nèi)的錯位散熱片(120)，其中錯位散熱片(120)具有沿垂直于廢氣循環(huán)方向的平面截取的矩形波形的橫截面形狀，其中錯位散熱片(120)包括形成波形的前部和后部的多個側(cè)壁(121)和形成波形的波峰部分和波谷部分的多個頂壁(122)，其中錯位散熱片(120)被限定成沿錯位方向彼此錯位的多個節(jié)片(123)，所述多個側(cè)壁(121)沿錯位方向連續(xù)設(shè)置，其中熱量在(a)流過廢氣通路(111)的廢氣和(b)在廢氣通路(111)的外部(131)流動的冷卻流體之間進(jìn)行交換；錯位散熱片(120)的所述多個頂壁(122)中的一個頂壁具有從所述頂壁向內(nèi)突出的突出部(124)；突出部(124)設(shè)置到所述多個節(jié)片(123)中的一個節(jié)片上；并且所述多個節(jié)片(123)中的所述一個節(jié)片的突出部(124)與所述多個節(jié)片(123)中的另一個節(jié)片的所述多個側(cè)壁(121)中的另一個側(cè)壁的上游端部(121a)相對，所述多個節(jié)片(123)中的另一個節(jié)片沿循環(huán)方向相鄰地設(shè)置在所述多個節(jié)片(123)中的所述一個節(jié)片的下游。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣熱交換器，其中突出部(124)是通過切開所述多個頂壁(122)中的所述一個頂壁的一部分、并通過折 疊切開的部分使得突出部(124)從所述多個頂壁(122)中的所述一個頂壁向內(nèi)突出而形成 的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣熱交換器，其中 所述多個節(jié)片(123)沿廢氣循環(huán)方向設(shè)置，并彼此交替錯位；突出部(124)具有三角形形狀，并具有折邊(124a)，突出部(124)相對于所述多個頂壁(122) 中的所述一個頂壁沿著所述折邊(124a)折疊；設(shè)置突出部(124)使得所述折邊(124a)相對于廢氣循環(huán)方向成一角度； 突出部(124)為多個突出部(124)中的一個突出部，所述多個突出部中的每一個突出 部從所述多個頂壁(122)中對應(yīng)的一個頂壁上突出；從所述多個頂壁(122)中的所述一個頂壁上突出的突出部(124)為第一突出部(124) ;所述多個突出部(124)中的第二突出部(124)沿循環(huán)方向從所述多個頂壁(122)中 的、設(shè)置在所述多個頂壁(122)中的所述一個頂壁的下游的另一個頂壁上突出；第一突出部(124)從所述多個頂壁(122)中的所述一個頂壁上突出的突出量小于第二 突出部(124)從所述多個頂壁(122)中的所述另一個頂壁上突出的突出量；并且所述多個突出部(124)的折邊(124a)沿循環(huán)方向設(shè)置，并相對于循環(huán)方向交替地成一 角度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣熱交換器，其中 廢氣供給至內(nèi)燃機(jī)(10)的入口側(cè)，并用于廢氣再循環(huán)；并且 冷卻流體為冷卻內(nèi)燃機(jī)(10)的冷卻劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的廢氣熱交換器，其中所述多個節(jié)片(123)中的每一個節(jié)片具有沿廢氣循環(huán)方向測量的第一尺寸(LI); 所述多個節(jié)片(123)中的所述一個節(jié)片的突出部(124)具有沿所述循環(huán)方向測量的第 二尺寸(L2);并且所述第一尺寸(LI)等于或大于所述第二尺寸(L2);并且 所述第一尺寸(LI)等于或小于為所述第二尺寸(L2)七倍大的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于內(nèi)燃機(jī)(10)的廢氣熱交換器，其包括廢氣通路(111)和錯位散熱片(120)。錯位散熱片包括多個側(cè)壁(121)和多個頂壁(122)。錯位散熱片被限定成沿錯位方向彼此錯位的多個節(jié)片(123)。錯位散熱片的所述多個頂壁中的一個具有從該頂壁向內(nèi)突出的突出部(124)。突出部設(shè)置到所述多個節(jié)片中的一個上。所述多個節(jié)片中的所述一個的突出部與所述多個節(jié)片中的另一個的所述多個側(cè)壁中的另一個的上游端部(121a)相對，所述多個節(jié)片中的另一個沿循環(huán)方向相鄰地設(shè)置在所述多個節(jié)片中的所述一個的下游。
文檔編號F02M25/07GK101725438SQ20091020518
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者寺地翔太, 林孝幸, 畔柳功 申請人:株式會社電裝