用于機動車輛的熱交換器的制作方法

本發明涉及一種熱交換器，特別地用于向機動車輛發動機供應空氣，更具體地，涉及發動機，其增壓空氣來自壓縮機或渦輪增壓機，其遞送稱為超增壓空氣的物質。

背景技術：

在以下，根據通常按首字母EGR(排氣再循環)已知的系統，增壓空氣或超增壓空氣被理解為涵蓋僅來自發動機的空氣進氣回路的空氣，以及涵蓋在發動機出口處回收(recover)的排氣和空氣的混合物。

為了增加進入渦輪增壓發動機的增壓空氣的密度，已知的實踐是，通過熱交換器冷卻離開壓縮機的增壓空氣，該熱交換器還稱為增壓空氣冷卻器或簡稱為CAC。

增壓空氣冷卻器包括至少一個熱交換芯束。該熱交換器芯束包括堆疊的板，所述板交替地形成用于要被冷卻的增壓空氣的流通管道以及用于交換冷卻流體的流通的管道。

該交換器通常并入到內燃機的進氣歧管中。熱交換的效果很大地取決于芯束和歧管之間的泄露水平。在該區域中的不良密封導致交換性能的明顯下降。另外，非常重要的是確保芯束在歧管內的準確和可重復定位，以便確保密封。

技術實現要素：

為此，本發明涉及一種熱交換器，用于在第一流體和第二流體之間的熱交換，其特別地將空氣供應到機動車輛內燃機，該熱交換器包括至少一個熱交換芯束和外殼，第一流體通過該熱交換芯束，所述熱交換芯束容納在該外殼中，使得第二流體可通過其。

根據本發明，所述熱交換器包括至少一個密封件，其布置在所述熱交換芯束和所述外殼之間，以便限制第二流體能夠繞過芯束的程度。

換句話說，在芯束和外殼之間留出的間隙構造為導致密封件的擠壓，密封件則提供針對第二流體的密封。通過所述密封件，防止第二流體從外殼的入口直接通過到出口而沒有通過熱交換芯束。這則防止第二流體的一部分能夠在還沒有被冷卻時離開交換器。

有利地，外殼構造為連接到發動機的空氣進氣部。所述熱交換器特別地用于冷卻發動機增壓空氣。

根據本發明的其他特征，其能夠單獨地或組合地考慮：

-所述密封件位于芯束的輸出面的水平處，

-所述外殼沿其一個面通過稱為前凸緣的板關閉，所述熱交換芯束以流體密封的方式固定至該板，

-所述熱交換芯束為矩形平行六面體，

-所述芯束具有固定到所述前凸緣的大面、相對的大面和連接所述大面的側向面，所述密封件沿所述側向面且沿與固定到前凸緣的大面相對的所述大面延伸，

-所述熱交換芯束沿與所述前凸緣相對的大面通過稱為結構板的板關閉，

-熱交換芯束包括彼此堆疊的流體流通板，所述板每個具有至少一個橫向邊沿，特別地垂直于它們的平面，

-一個或多個所述邊沿垂直于芯束的側向面，

-一個或多個所述邊沿從板的頂部突出，

-一個或多個所述邊沿沿同一個方向平行于板的堆疊方向布置，特別地平行于縱向入口或出口面的——經由其第二流體進入或離開芯束——的邊緣，特別地平行于縱向出口面——經由其第二流體離開芯束——的邊緣，

-所述結構板包括至少一個邊沿，該邊沿通過包含板的一個或多個所述邊沿的平面，

-所述密封件沿芯束板的一個或多個所述邊沿和/或沿結構板的所述邊沿安裝，

-所述密封件具有U形橫截面，特別地矩形橫截面，其能夠接合在一個或多個所述芯束板邊沿和/或所述結構板邊沿上，

-所述密封件被構造為沿一個或多個所述芯束板邊沿和/或所述結構板邊沿連續地延伸，特別地沿芯束的結構板和側向面的每個，

-所述密封件包括唇部，特別地是有輪廓的外唇部，

-所述外唇部能夠壓靠外殼的壁，特別地是擠壓該壁，以便為第二流體在芯束和外殼之間提供所述密封，

-所述密封件是熱塑性塑料或彈性體制成的元件，

-所述密封件可被固定到一個或多個所述芯束板邊沿和/或所述結構板邊沿，特別地夾持到其，

-所述密封件成形為U形件，以便沿結構板和芯束的所述側向面延伸，

-所述密封件設置有兩個鉸鏈地帶，一個在與結構板對應的U形件的主分支的每個端部處，所述鉸鏈地帶能夠使得U形件敞開得更寬，且將其帶到原始輪廓，以便允許密封件容易地安裝在芯束上，

-所述外殼包括用于密封件的殼體，

-所述殼體構造為肋輪廓，其允許裝備有密封件的芯束通過滑動安裝在外殼中，

-所述殼體被構造為是剛性的，以便允許芯束機械地牢固地保持在外殼中，特別是用作增強件，由此在芯束和外殼之間的連接部中消除間隙和無支撐伸出的量，并衰減振動，且所以芯束的振動頻率模式增加，且每個模式中的振動的幅度減弱，

-密封件包括與所述殼體協作的支撐帶狀部(bead)，特別地用于將芯束保持在外殼中。

本發明還涉及一種用于組裝這樣的熱交換器的方法，該方法包括以下步驟：

-將所述密封件安裝在熱交換芯束上，特別是在一個或多個芯束板邊沿和/或結構板邊沿上，和

-將裝備有密封件的芯束安裝在外殼中。

所述芯束通過前凸緣固定到外殼，其特別地旋擰到外殼中，還可以插置另一密封件，以便防止第二流體從外殼泄露出。

本發明還涉及一種車輛發動機進氣模塊，其包括如上所述的熱交換器。

附圖說明

本發明的其它優勢和特征將參考本發明的一些實施例的描述以及參考附圖更清楚，在附圖中：

圖1是根據本發明的一個實施例的熱交換器的分解透視示意圖，

圖2是根據圖1的熱交換器在組裝過程中的密封件和熱交換芯束的透視示意圖，

圖3是密封件的放大透視圖，特別地顯示出其橫截面，

圖4是圖1的交換器的熱交換芯束的正視圖，

圖5是圖4的A-A的局部截面圖，

圖6是圖4在密封件的鉸鏈地帶的區域中的細節的放大視圖，

圖7和8是顯示安裝密封件的方式的熱交換芯束的視圖，

圖9是顯示實施例的變體形式的類似于圖5的局部截面圖，

圖10是芯束和外殼之間安裝的密封件沿芯束的結構板的邊沿的局部截面圖。

具體實施方式

參考附圖，特別地參考圖1和2，本發明涉及一種熱交換器1，特別地用于將增壓空氣供應到機動車輛內燃機，如在此的。交換器允許在第一流體F1和第二流體F2之間的熱交換。在所示應用中，第一流體F1是液體冷卻劑，特別地是乙二醇水，第二流體F2是需要被冷卻的增壓空氣。該交換器1由此例如形成并入到內燃機的進氣歧管3中的增壓空氣冷卻器。

所述交換器1包括至少一個熱交換芯束5，第一流體F1通過該芯束，還包括外殼7，所述熱交換芯束5被容納在該外殼中，從而所述第二流體F2可通過其。

根據本發明，所述熱交換器1包括至少一個密封件9，密封件9布置在所述熱交換芯束5和所述外殼7之間，以便限制第二流體F2可繞過芯束5的程度。

通過本發明，第二流體F2在熱交換芯束5和外殼7之間的通過可被避免。這樣的特征使得可以極大地改善交換器的熱效率。特別地，由于芯束的高密度且因此由于施加在束中的第二流體F2上的可觀壓降，即便是外殼和芯束之間的最小量的泄露也會導致沒有冷卻的氣體通過交換器的顯著通過量(throughput)。

如圖1可見，外殼7在此構造為連接到發動機的空氣進氣部11。其特別地在它的其中一個大面上包括隆起(proeminence)或出口歧管13，通過該特征結構，其連接到所述進氣部11。用于第二流體的入口歧管位于相對面上。

所述外殼7在此在其一個面上通過板關閉，該板稱為前凸緣15，所述熱交換芯束5以流體密封的方式固定至該板，特別是通過釬焊來固定。該前凸緣15固定到外殼7，在此通過螺釘17固定。另一密封部可用在所述凸緣15和所述外殼7之間，以便防止第二流體泄露到外面。所述凸緣15還包括入口和出口管19，第一流體通過入口和出口管19進入和離開熱交換芯束。應注意到，該前凸緣15關閉外殼的開口21，開口21意圖在熱交換芯束5安裝在外殼內時用于熱交換芯束5的通過。

所述熱交換芯束5在該情況下為矩形平行六面體。其包括堆疊的板23，其交替地形成用于第一流體和第二流體的流通管道。板例如成對組裝，以形成用于第一流體的流通管道。在該情況下，所述管道被構造為U形形狀，第一流體在沿芯束5的同一側31定位的孔處進入和離開板對。板對的孔彼此對與對之間彼此連通，以形成用于第一流體的入口歧管和出口歧管，這些分別與前凸緣15的管19連通。所述板例如通過壓制形成，且然后堆疊和釬焊在一起。部分地通過位于板對之間的擾動器25的手段(agency)而實現在板23和第二流體之間的熱交換。

所述熱交換芯束5在此沿一大面在與所述前凸緣15相對的側上通過稱為結構板27的板關閉。該板27例如通過釬焊固定到芯束。

板23可每個具有邊沿29，邊沿29形成為從它們的平面凸伸，特別地垂直于它們的平面。邊沿29在此垂直于芯束的側向面31，即，鄰近縱向入口和出口33的面，空氣經由縱向入口和出口33進入和離開芯束。該邊沿或這些邊沿29——特別地在圖7至9中看到——優選地布置為多個相同邊沿29，其在板對處均勻地間隔開。

一個或多個所述邊沿29有利地沿同一個方向平行于板的堆疊方向布置。它們例如沿束的縱向面33的邊緣35定位，在該情況下，為用于第二流體的出口的縱向面。

換句話說，所述邊沿29形成沿直線d的總體邊沿，直線d在該情況下是用于第二流體自芯束的出口的所述縱向面33的邊緣線35。

所述邊沿39可以沿所述縱向面33延伸，以便與擾動器25接觸。它們則形成屏蔽部，其防止第二流體通入板的沒有被所述擾動器覆蓋的地帶，由此有利于熱交換。

所述結構板27還包括至少一個邊沿37，在該情況下為均勻邊沿37(圖10)，其通過包含板23的一個或多個所述邊沿29的平面。該邊沿37是直的，垂直于結構板27的平面。

所述密封件9沿芯束的板的一個或多個所述邊沿29且沿結構板的所述邊沿37安裝，固定(例如粘合)至其。

有利地，所述密封件9沿芯束5的三側安裝在芯束的板的所述邊沿29上且安裝在結構板的所述邊沿37上，如在此的。其特別構造為具有U形輪廓(如圖7和8)，以便沿芯束的所述側向面31和結構板27的每個、沿束的板的所述邊沿29和結構板的所述邊沿37縱向地連續延伸。

另外，所述密封件9具有一致的U形橫截面(如圖3)，其能夠允許密封件接合在芯束的板的所述邊沿29和結構板的所述邊沿37上或接收它們。接合可以是相對緊的配合，以便在接合之后為密封件提供保持。邊沿29和邊沿37的輪廓在此相同，但可以是不同的，密封件9具有互補輪廓。

優選地，在已經接合到芯束的板的所述邊沿29和結構板的所述邊沿37上之后，所述密封件9能夠被固定到芯束的板的所述邊沿29和結構板的所述邊沿37，特別地通過U形件的鉤38夾持，如圖5可見。

如圖9和10可見，所述密封件9包括有輪廓的外唇部39，在該情況下，具有為在端部41處漸縮的圓形橫截面的縱向輪廓。

所述外唇部39能夠壓靠外殼的壁43，特別地是擠壓該壁43，以便賦予對第二流體的在芯束和外殼之間的所述密封。

更特別地，密封件9容納在外殼的有輪廓凹部45中，其與該密封件互補。在該情況下，凹部45具有容納密封件9的矩形橫截面，特別地，使得其在凹部的兩個相對側向面47之間被擠壓。密封件9特別地在與唇部39相對的端部處包括條狀(beadlike)部分49，由此允許芯束5牢固地保持在外殼7中。

所述密封件9有利地是熱塑性塑料或彈性體制成的元件，特別地在一定容差帶內可變形，以便抵抗所述密封擠壓。該容差在擠壓之前和之后例如在0.1mm至0.25mm之間。

如前所述，所述密封件9是U形的，以便沿芯束的結構板27和所述側向面31延伸。在U形件的與結構板27對應的主分支的每個端部處，密封件9設置有鉸鏈地帶51(如圖6和7)，所述兩個鉸鏈地帶51設計為，當密封件安裝在芯束上時增加U形件的開度，且能夠在接合在所述邊沿29、37上時將U形件返回到其初始構造。這樣的布置使得密封件更容易安裝在芯束上。密封件可甚至沿邊沿29滑動(如圖8)，直到其在密封件的裝配結束時接合在邊沿37上。

所述外殼7包括用于所述密封件9的殼體，其在該情況下是所述凹部45。該殼體45成形為肋輪廓，特別地在所述矩形截面中，以便允許裝備有密封件9的芯束5通過從開口21滑動而安裝在外殼7中。

所述殼體45被構造為是剛性的，以便允許芯束5機械地牢固地保持在外殼7中，特別是通過用作增強件。該布置使得可以在芯束和外殼之間的連接部中消除間隙和無支撐伸出部，并使振動衰減。由此，芯束以及由此交換器1的振動頻率模式增加，且每個模式中的振動的幅度減弱。交換器的可靠度以及其安靜操作被改善。

現在描述組裝這樣的熱交換器的方式。該方法涉及以下步驟：

-將所述密封件9安裝在熱交換芯束5上，特別是在芯束板的所述一個或多個邊沿29和結構板的所述邊沿37上，和

-將裝備有密封件9的芯束5安裝在外殼7中，特別地通過從其開口21沿所述凹部45滑動到外殼7中。

所述芯束5則通過前凸緣15固定到外殼7，該前凸緣在該情況下旋擰到外殼的開口21的邊緣上。

本發明還涉及一種車輛發動機進氣模塊53，其包括如上所述的熱交換器，且在圖1中局部可見。

本發明由此提供了一種用于車輛發動機的熱交換器，特別是增壓空氣冷卻器，其良好、安靜且可靠地運行。