專利名稱：具有整體安裝連接部的廢氣換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種用于機(jī)動車排氣系統(tǒng)的換熱器，更準(zhǔn)確地是 用于具有獨立權(quán)利要求前序部分特征的機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于針對機(jī)動車廢氣排放尤其是對氮氧化物的排放的法律規(guī)范日 益嚴(yán)厲，在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣側(cè)上的燃燒廢氣再循環(huán)是內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域的公知技 術(shù)。燃燒氣體本身并不再次參與內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃燒過程，所以燃燒 氣體就作為一種惰性氣體稀釋燃燒室內(nèi)的燃燒空氣和燃料的混合物，并
確保更均勻的混合。因此可能使燃燒過程中發(fā)生所謂"熱斑"(hot spot)的現(xiàn)象的幾率降到最小，所述熱斑的特征是局部的燃燒的溫度極 高。如此高的燃燒溫度加劇氮氧化物的形成，所以是絕對有必要避免的。 因為內(nèi)燃機(jī)的效率通常取決于供入內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃燒空氣的 溫度，所以燃燒氣體在離開內(nèi)燃機(jī)燃燒室之后不能馬上被再循環(huán)到進(jìn)氣 側(cè)。實際上，燃燒氣體的溫度必須被充分地降低。通常，離開內(nèi)燃機(jī)燃 燒室的燃燒氣體的溫度在900'C及以上。相比之下，在進(jìn)氣側(cè)供入內(nèi)燃 機(jī)燃燒室的燃燒空氣的溫度應(yīng)該不超過150'C，優(yōu)選地應(yīng)該大幅度地低 于所述溫度值。為了冷卻被再循環(huán)的燃燒氣體，公知的技術(shù)是利用被稱 為廢氣再循環(huán)冷卻器的設(shè)備。在公知的各種結(jié)構(gòu)中，待冷卻的燃燒氣體 一般是循環(huán)經(jīng)過熱交換管，冷卻劑圍繞所述熱交換管外側(cè)流動，所述冷 卻劑通常是機(jī)動車的冷卻水。為了提高效率，現(xiàn)有技術(shù)中通過沿流體流 動方向平行連接一束熱交換管來使燃燒氣體冷卻，所述冷卻劑一般圍繞 所述管流動。
從DE]02004019554A1中可以獲知一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣再循環(huán)系 統(tǒng)，其包括一個作為分半鑄造零件的廢氣換熱器。由于燃料不可能完全燃燒所導(dǎo)致高溫燃燒氣體具有反應(yīng)性，所以在技術(shù)上很難設(shè)計出一種金 屬鑄件的表面能作為與不銹鋼面相當(dāng)?shù)亩栊员砻?，或者說設(shè)計不出來。
從DE102005055482A1中可以獲知一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣換熱器， 它通過用非腐蝕鋼表面作為熱燃燒氣體接觸的表面來避免前述問題。熱 交換管和收納所述熱交換管的殼體設(shè)計成分開的零件，在生產(chǎn)過程中組 裝在一起。
在從DE102006009948A1中所獲知的廢氣換熱器中，輸送熱氣的通 道和冷卻劑圍繞排氣通道在其中流動的殼體被設(shè)計為整體地形成一個 板式換熱器。僅當(dāng)單獨的例如深拉拔的板被組裝從而形成板式換熱器 時，熱燃燒氣體的流徑和冷卻劑的流徑才形成。相似的內(nèi)容也公開在 DE102006049106A1中。
關(guān)于內(nèi)燃機(jī)中廢氣再循環(huán)技術(shù)的 一 般信息可以從例如 DE10011954A1中得到。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于說明一種機(jī)動車排氣系統(tǒng)的換熱器，其在 機(jī)動車中的安裝特性優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的廢氣換熱器。
這個目的通過具有獨立權(quán)利要求特征的機(jī)動車排氣系統(tǒng)的廢氣換 熱器來實現(xiàn)。
本發(fā)明的換熱器用于具有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車的排氣系統(tǒng)。它包括至 少一個獨立成形的運送廢氣的交換管，其設(shè)置在獨立成形的、封閉的殼 體中。冷卻劑流過殼體并且在交換管的外邊環(huán)流。根據(jù)本發(fā)明，殼體包 括殼體部分，其形成有一個用于將所述換熱器連接到車輛的廢氣系統(tǒng)和 冷卻劑回路上的共用機(jī)械連接部S。所述連接部S構(gòu)造成通過建立與
機(jī)動車合適安裝連接部的唯一連接，與機(jī)動車的廢氣系統(tǒng)及其冷卻劑回 路的所有連接同時形成。為了這個目的，交換管的入口和出口都設(shè)置在 換熱器殼體的外部。此外，冷卻劑入口和冷卻劑出口設(shè)置在換熱器殼體 的外部。另外，交換管的入口與出口以及冷卻劑入口與冷卻劑出口優(yōu)選 地設(shè)置在一個共用的殼體部分上，例如封閉換熱器殼體的蓋件。如果同 時設(shè)有交換管的入口與出口以及冷卻劑入口與冷卻劑出口的殼體部分形成本發(fā)明換熱器的共用機(jī)械連接部s，可以得到特別的益處。
在本發(fā)明的換熱器的優(yōu)選實施例中，換熱器殼體形成至少一個殼 蓋和一個殼身，所述殼身由殼蓋緊密地封閉。在該優(yōu)選的示意性實施例 中，設(shè)有交換管的入口與出口以及冷卻劑入口與冷卻劑出口的殼體部分 由殼蓋形成。
優(yōu)選地，殼蓋和殼身構(gòu)造成獨立件，它們特別可以由不同的材料 制成。此外，殼蓋和殼身通過機(jī)械連接裝置例如螺釘、鉚釘或者類似部 件連接在一起。在需要時，為了實現(xiàn)由殼身和殼蓋組成的殼體的全面密 封，可以添加密封件。
在本發(fā)明的換熱器的特別優(yōu)選實施例中，殼蓋構(gòu)造成沖壓件。例 如可以由耐腐蝕鋼片、鋁片或者鋁合金片制成。同時，本發(fā)明的換熱器 的殼身可構(gòu)造成一個例如由灰鑄鐵制成的鑄件，或者由鋁、鋁合金、鎂 或者鎂合金制成的壓鑄件。殼身的這種構(gòu)造是可選的，殼身也可以例如 由幾個焊接或者釬焊在一起的部件組成，例如，具有通過釬焊插入的底 部和通過釬焊連接的安裝法蘭的角鋼管。
如果冷卻劑入口和/或冷卻劑出口在構(gòu)造成一個沖壓件的殼蓋中 沖壓出，可以得到特別的益處。同時，可以在殼蓋上靠近冷卻劑入口和 /或冷卻劑出口的地方形成拉筋，所述拉筋與相鄰的入口或者出口的平 面成直角而加固殼蓋。這種拉筋特別形成為沖壓殼蓋中的折疊部，例如 將殼蓋的一個部分巻邊。
如果殼蓋在冷卻劑入口和/或冷卻劑出口區(qū)域中包括所提出的拉 筋，那么就能完全去掉殼身的底切部，其能夠構(gòu)造成例如一個鑄件。這 是因為這樣的事實，由于利用本文所建議的拉筋，對于后面的殼身不需 要支撐冷卻劑入口和/或冷卻劑出口的區(qū)域中的殼蓋，殼蓋在承受來自 冷卻劑的壓力并且使殼蓋變形的力量的區(qū)域顯示出足夠的固有剛度。
在另一個優(yōu)選的實施例中，交換管設(shè)計成在交換管中形成流動路 徑，至少在其設(shè)置在交換管殼體內(nèi)的部分中，所述流動路徑作為包括一
個至少為135。的回轉(zhuǎn)角a的彎曲流動路徑在其中經(jīng)過，而優(yōu)選回轉(zhuǎn)角a 為180°。在最后提到的結(jié)構(gòu)中，獲得了有特別高程度的節(jié)省空間的換 熱器。優(yōu)選地，交換管以這樣一種方式被引導(dǎo)穿過換熱器殼體的壁，也 就是在穿過殼壁的通道點處獲得了交換管的剛性機(jī)械連接。在本發(fā)明的 換熱器的實施例中，特別容易實現(xiàn)的是交換管至少在穿過殼壁的通道點 之間形成為一個元件。然而優(yōu)選地，在其入口和其出口之間的整個長度 上構(gòu)造成一個單一構(gòu)件管。
在上述的結(jié)構(gòu)中，其中流動路徑包括一個180。的回轉(zhuǎn)角a，交換管 優(yōu)選彎曲成基本上為U形或者半圓形。交換管的這種結(jié)構(gòu)對于制造特別 有用，同時得到換熱器殼體的內(nèi)部容積的有效空間占有率。
在優(yōu)選的改進(jìn)實施例中，不是提供單個交換管，而是在換熱器殼 體中設(shè)置多個交換管并且形成在液體流動方面平行連接的管束。在交換 管中形成的流動路徑優(yōu)選在它們相應(yīng)的進(jìn)出口之間彼此不接觸，從而當(dāng) 經(jīng)過本發(fā)明的換熱器中的廢氣通道時，避免流動收縮截面數(shù)量的增加。 這對在廢氣換熱器中產(chǎn)生的壓降并且特別是還對來自燃燒廢氣的殘留 物的沉積提供了基本的益處。
優(yōu)選地，交換管的入口或者出口或者交換管被引導(dǎo)穿過換熱器的 殼體壁的通道點的中心點，設(shè)在正交或者優(yōu)選六邊形網(wǎng)格的網(wǎng)格點上。 特別地在最后提到的結(jié)構(gòu)中，可以在換熱器殼體中得到特別高的空間占 用率。
交換管優(yōu)選由例如不銹鋼、鋁或者鋁合金這種耐腐蝕和耐熱材料 制成，并且構(gòu)造成薄壁管。
如果其上設(shè)置有交換管的入口與出口以及冷卻劑入口與冷卻劑出 口的殼體部分和交換管由同樣的材料制成，可以得到特別的益處。如果 對于本發(fā)明的廢氣換熱器的熱負(fù)載能力具有特別高的要求，前述的殼體 部分和交換管/多個交換管都優(yōu)選由不銹鋼制成。如果熱要求不是很高， 由鋁或者由鋁合金制成的設(shè)備就足夠了。
總之，需要注意，冷卻劑流過本發(fā)明的換熱器的至少一根交換管 很容易實現(xiàn)。然后，待冷卻的介質(zhì)，可以是內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，圍繞換熱 器殼體內(nèi)的至少一根交換管流動。冷卻劑是流過換熱器殼體還是替換地 被引導(dǎo)穿過所述一根交換管，取決于對于本發(fā)明的換熱器的冷卻性能的 相應(yīng)需求。還應(yīng)當(dāng)注意，待冷卻的介質(zhì)和冷卻劑兩者的流動方向在隨后示出的示意性實施例中可以任意地選擇，并且能夠適用于應(yīng)用中特定例 子的實際情況。
本發(fā)明的換熱器進(jìn)一步適用于用作具有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車中的進(jìn)氣 空氣冷卻器，其中燃燒空氣通過壓縮機(jī)例如渦輪增壓器或者壓縮機(jī)壓縮 到高于大氣壓的壓力。特別地，適用于用作與低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)相關(guān) 的進(jìn)氣空氣冷卻器。


根據(jù)從屬權(quán)利要求和隨后結(jié)合附圖詳細(xì)描述的示例性實施例，本 發(fā)明的換熱器的更多優(yōu)點和特征將變得顯而易見。附圖中 圖1是本發(fā)明廢氣換熱器的第一個實施例的分解圖； 圖2是根據(jù)第二個實施例的廢氣換熱器的安裝連接部S的俯視圖； 圖3是根據(jù)第三個實施例的廢氣換熱器的一束交換管的俯視圖； 圖4是根據(jù)圖1的換熱器的交換管的示意圖； 圖5是圖4所示的交換管的截面；
圖6是為了顯示旋轉(zhuǎn)角ci而給出的形成巻繞流徑的交換管的示意
圖，
圖7是通過殼蓋形成的連接部S的俯視圖，入口和出口都布置在
矩形網(wǎng)格的格點上，
圖8是通過殼蓋形成的連接部E的俯視圖，入口和出口都布置在 六邊形形網(wǎng)格的格點上，
圖9是在殼蓋區(qū)域的交換管的出/入口的剖視圖，以及
圖10a是本發(fā)明廢氣換熱器的第四個實施例的殼身的透視圖；和
圖10b是相關(guān)殼蓋的透視圖。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明第一典型實施例的廢氣換熱器1的分解圖。換 熱器1包括殼體40，殼體包括殼身50，殼身由殼蓋60閉合。殼身50 設(shè)計成一個鑄造零件，特別是可以用鋁壓鑄而成?？商鎿Q的，在示例性 實施例中所示的殼身50可以通過任何材料制得，所述材料一方面可通過鑄造被加工，并在另一方面具有足夠的熱穩(wěn)定性。因為本發(fā)明換熱器
1的殼身50只和通常源自機(jī)動車?yán)鋮s劑回路的冷卻劑接觸，所以對于 大部分應(yīng)用場合來說對于達(dá)到15(TC的溫度的耐熱性已經(jīng)足夠了。鎂、 鎂合金、灰鑄鐵或者耐熱壓模塑料材料也被發(fā)現(xiàn)是適合制作殼身的其它 材料。
在前側(cè)，殼身50形成法蘭59用于連接到殼蓋60。如示例性的實 施例中所示，殼蓋60由幾毫米厚的沖壓鋼板制成，優(yōu)選厚度約l-2mm。 殼身50連接到殼體部分60用于氣密液密連接， 一個密封件52，如示 例性實施例中所示，被設(shè)計成一種金屬壓條密封件，插入它們中間。売 蓋60通過螺桿54螺紋緊固到殼身50的法蘭59。為此，殼身50形成 多個大螺紋孔55。在對應(yīng)的位置，殼蓋60包括大直徑通孔65，尺寸匹 配的螺桿54旋入所述通孔中，并插入該螺紋孔55中，用于將殼蓋60 螺紋連接到殼身50。
殼身50形成內(nèi)部容積42用于容納一束U形交換管20。交換管20 在尺寸上是相同的，例如內(nèi)外徑，但是U形形狀的開口寬度W (參見圖 4)是可變的。殼身50的內(nèi)部容積42的形狀通常與所述一束交換管20 的形狀相適應(yīng)，這樣所述一束交換管20能最有效率地利用內(nèi)部容積42 內(nèi)的空間。
在每個交換管20的相應(yīng)的端部都形成入口 22和出口 24。交換管 20的端部被引導(dǎo)穿過殼蓋60上對應(yīng)的孔，其形成交換管20的入口 22 或出口 24的通道點66、 68。交換管20的入口 22和出口 24被引導(dǎo)穿 過殼蓋60上形成的孔。在通道點66、 68處，交換管20以氣密液密連 接的方式被連接到殼蓋60上，例如焊接或者釬焊。結(jié)果，交換管20機(jī) 械地抵靠著殼蓋60。
在一個優(yōu)選實施例中，交換管20由薄壁不銹鋼管組成。交換管20 具有印模結(jié)構(gòu)，這樣在交換管20的內(nèi)表面上形成凸出的螺旋形結(jié)構(gòu)26。 所述一束交換管20被放置成使所有的入口 22和出口 24都各自形成一 個緊密聯(lián)系的組以便于例如將本發(fā)明的換熱器1連接到機(jī)動車的排氣 系統(tǒng)。為此，売蓋60的前側(cè)形成一種組裝連接部(irierface) S，其根 據(jù)殼蓋60的平面結(jié)構(gòu)被設(shè)計成基本上類似法蘭的式樣。為了將換熱器l安裝到機(jī)動車上，還在殼身50中形成另外的螺紋孔53，所述孔的直 徑小于螺紋孔55。在金屬壓條密封件52和殼蓋60中也形成對應(yīng)的通 孔63。通過這些孔，換熱器1利用多個螺桿(圖1中未示出)被連接
到機(jī)動車的排氣和冷卻劑系統(tǒng)。
除了容納一束交換管20的內(nèi)部容積42以外，殼身50還形成冷卻 劑的入口通道56和出口通道58;所述冷卻劑可以是來自機(jī)動車內(nèi)燃機(jī) 冷卻系統(tǒng)的冷卻液體。入口通道56和出口通道58為了形成從頂部到底 部延伸的流徑(圖1)被布置成穿過殼身50的內(nèi)部容積42，從而當(dāng)換 熱器1根據(jù)其用途運行時，冷卻劑密集地流過所述一束交換管20。為 了使冷卻劑和輸送廢氣的交換管20的表面之間的相互作用盡可能地強(qiáng) 烈， 一塊擋板36被放置在U形交換管20的支腿內(nèi)，示例性實施例中， 擋板優(yōu)選地也是用不銹鋼制造，并被對縫釬焊連接或者對縫焊接到同樣 是不銹鋼制成的殼蓋60上。擋板36延長了冷卻劑在殼體40的內(nèi)部容 積42內(nèi)的流徑，所以確保交換管20中流動的廢氣和內(nèi)部容積42中流 動的冷卻劑之間發(fā)生更強(qiáng)烈的熱交換。
入口通道56和出口通道58都形成在殼身50上，同樣都終止于殼 身50所形成的法蘭59，腹板57形成在通道56和58的端部處以形成 將金屬壓條密封件52支承到法蘭59上的機(jī)械抵靠連接。所述密封件也 形成冷卻劑流過換熱器1的通道，所述通道對應(yīng)于形成在殼蓋60上的 冷卻劑入口 62和冷卻劑出口 64。在組裝好的換熱器1中，冷卻劑可通 過冷卻劑入口 62供入，通過冷卻劑出口 64排出，需要冷卻的燃燒廢氣 通過交換管20的入口 22供入，通過出口 24從殼蓋60的前側(cè)排出。在 所示的結(jié)構(gòu)中，通過一個單獨的共同安裝連接部S，這是可行的。
從圖2所示的內(nèi)容可以很明顯地看出在一個稍作修改的實施例中 的換熱器1的安裝連接部S的正視圖。形成在殼蓋60上的冷卻劑入口 62和冷卻劑出口 64清晰可見。通過比較，交換管20的大部分入口 22 和出口24都被圖2中所示的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)23所覆蓋。殼蓋60上的入口 22 和出口 24的布置基本上對應(yīng)于圖1中的設(shè)計。至于其它，圖2中所示 的換熱器的區(qū)別基本上在于修改了殼身50上的緊固點51的布置，這些 緊固點51將換熱器1緊固到機(jī)動車的安裝結(jié)構(gòu)上。
ii圖3示出了第三實施例中換熱器1的一束交換管20的透視圖。和 圖1中的換熱器1相比，該所示的一束交換管20的區(qū)別基本在于交換 管20是平滑的，例如不帶有類似圖1所示的螺旋結(jié)構(gòu)26的拉制無縫薄 壁不銹鋼管。另外，從圖3中的U形交換管20的反轉(zhuǎn)視點可以明顯看 出，交換管20被布置成成對地交叉。
在圖1中還可以看出通過技術(shù)措施如何來防止不希望出現(xiàn)的殼體 40的內(nèi)部容積42中的一束交換管20的振動。機(jī)械的剛性連接到殼蓋 60并置于一束交換管20中的擋板36，在其側(cè)壁和彎曲的頂部例如通過 釬焊或者焊接被連接到相鄰的交換管20,用于形成機(jī)械牢固連接。所 以擋板36機(jī)械地加強(qiáng)了其內(nèi)的交換管束的交換管20，所以減弱了它們 的振動。
作為減少振動的一個額外手段，提供一個用低厚度印模不銹鋼板 制成的箍帶30。所述箍帶完全包圍交換管束20，并在接觸點連接到相 鄰的交換管20，用于形成機(jī)械牢固連接，例如通過釬焊或焊接的方式。 由于被布置成圍繞交換管束，箍帶30能防止位于外側(cè)的交換管20彼此 之間的相對振動。另外，箍帶30形成有一體成型的由傾斜凸起構(gòu)成的 支承件32。這些支承件32相對于殼體40的內(nèi)壁彈性地支撐著整個交 換管束。
最終，加強(qiáng)元件34被布置在同樣用印模不銹鋼條制成的交換管束 20內(nèi)。所述加強(qiáng)元件34構(gòu)成交換管束中交換管20的機(jī)械剛性支承件。 為此，它們以機(jī)械牢固連接的方式如焊接或釬焊被連接到交換管20。
應(yīng)當(dāng)注意的是將箍帶30或加強(qiáng)元件34連接到分散交換管20的機(jī) 械牢固連接也可以被取消?？赡艿?，為了給交換管束和箍帶30或者加 強(qiáng)元件34提供足夠的支承，僅在交換管束和箍帶30或者加強(qiáng)元件34 之間設(shè)置互鎖也能使其足夠牢固地位于交換管束上。
圖4示出了根據(jù)第一典型實施例的換熱器1的一個交換管20的正 視圖。交換管20的自由長度取決于換熱器1的尺寸，用L表示，其范 圍在2-30cm之間；如果用于具有低輸出(35-100kW)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車， 那么一般L的合適尺寸是大約5cm。對于輸出在100kW或以上的大輸出 私人汽車來說，L的尺寸范圍在10-15cm之間是合適的。如果用于卡車，L的尺寸等于20cm或者更高是合適的。
交換管20的外徑D—般在l-15mm之間，優(yōu)選在6-12mm之間，因 為該直徑被認(rèn)為是特別適合用于目的是用作機(jī)動車廢氣換熱器的換熱 器。如圖4和圖5所示，圖5構(gòu)成了圖4中交換管20的透視剖視圖， 交換管20的壁厚WS的范圍在0. l-lmm之間是合適的，在該具體的換熱 器1中該壁厚也特別取決于交換管20的長度L。優(yōu)選地，交換管20的 壁厚WS在0. 2-0. 6mm之間。
U形交換管20的支腿之間的間距W，其被發(fā)現(xiàn)優(yōu)選大于或等于交 換管20的外徑D的2倍。下面特別地應(yīng)用
W大于或等于2.2xD，如果采用的交換管20是具有連續(xù)螺旋結(jié)構(gòu) 26的薄壁管的話，例如用不銹鋼或鋁制成，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)支腿寬度W要大 于W二2R，所述寬度和U形交換管20的彎曲半徑R有直接聯(lián)系。由于機(jī) 動車內(nèi)非常有限的可利用空間，所以特別小的支腿寬度W是非常有利 的，因為能最有效地利用殼體40的內(nèi)部容積，并且是優(yōu)選的。
在實際測試的范圍內(nèi)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果交換管20至少在其內(nèi)壁包 含有螺旋結(jié)構(gòu)26的話，能夠?qū)崿F(xiàn)在流經(jīng)交換管20的排氣中產(chǎn)生紊流的 特殊的優(yōu)點，同時因此，也將實現(xiàn)從廢氣到交換管壁的特別強(qiáng)的熱傳遞。 螺旋結(jié)構(gòu)26的繞線之間的間距DS有利地在1-15mm之間，優(yōu)選在4_8腿 之間。合成夾角(pitch)在圖4中用DW表示。交換管20的內(nèi)壁上凸 出的螺旋結(jié)構(gòu)26的高度DT有利地在相應(yīng)的交換管20的外徑D的iy。-20。/。 之間，優(yōu)選在2. 5%-14%之間。
如果多個交換管20設(shè)置成形成交換管束，那么已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果交換 管束的相應(yīng)交換管20的外表面之間的最小距離d在0. 5-5mm之間的話，
如果換熱器按照其使用目的被使用，其可達(dá)到的效率特別高。優(yōu)選在 l-2mm的范圍之間，因為如果用水作為冷卻劑的話，這樣做能在效率方 面能產(chǎn)生特別好的結(jié)果。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，交換管20的螺旋結(jié)構(gòu)26不僅僅形 成在交換管20的內(nèi)表面上。同樣，螺旋結(jié)構(gòu)26通過在交換管20的外 表面壓印螺旋形狀可以得到，這導(dǎo)致交換管20的內(nèi)表面上有壓印的凸 出螺旋結(jié)構(gòu)26。圖6示意性地示出了被形成在交換管20內(nèi)的流徑所圍繞的旋轉(zhuǎn)角 a 。在本發(fā)明的換熱器1的該優(yōu)選實施例中，旋轉(zhuǎn)角a^80。，也就是 說廢氣流離開換熱器1的內(nèi)部容積42的流向和廢氣流進(jìn)入的流動方向 反了 180° 。在其他方案中，旋轉(zhuǎn)角a可以小于或者大于180° , —般 推薦在135° -225°之間。使用在內(nèi)表面上形成有螺旋結(jié)構(gòu)26的交換 管20被發(fā)現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)角a是45°時能提高效率。
圖7示意性地再次示出了在換熱器殼體40的內(nèi)部容積42中成束 布置的多個交換管20的入口 22和出口 24的正視圖。明顯看出入口 22 和出口 24都置于矩形網(wǎng)格的格點上。
如果入口 22和出口 24按圖8所示那樣布置，能獲得更加有效率 的空間利用。這里，入口 22或出口 24都置于六邊形網(wǎng)格的格點上，意 味著每個入口 22或每個出口 24被六個相鄰的入口 22或者出口 24所包 圍。在該方案中，在殼體40內(nèi)部容積42內(nèi)的空間能被最好地用于交換 管20。
圖9示出了殼蓋60在開有一個被交換管20的入口側(cè)端或出口側(cè) 端22/24螺旋穿過的孔的區(qū)域中的剖視圖。在對于制造非常有利的優(yōu)選 實施例中，交換管20在其入口側(cè)端或出口側(cè)端22/24包含支撐結(jié)構(gòu)27， 其形成管端相對于殼蓋60的機(jī)械支承。支撐結(jié)構(gòu)可以由例如一個或多 個點狀凸起形成，在圖4的示例性實施例中是被壓印為圓周凸起。在圖 9所示的示例性實施例中，交換管20的外端被巻邊(beaded),這樣交 換管20通過支承結(jié)構(gòu)27和巻邊端的組合被機(jī)械固定到殼蓋60上。因 為交換管20已經(jīng)被機(jī)械地預(yù)先固定在殼蓋60上，所以所述固定基本上 方便了本發(fā)明的換熱器的制造。這樣就省去了額外將交換管20固定到 殼蓋60的需求，比如隨后在將交換管端釬焊或者焊接到殼蓋60過程中 的激光焊接點(spot)。圖9中所示的結(jié)構(gòu)可以用最簡單的方法形成在 交換管端中通過將具有一致的內(nèi)外徑的交換管20旋入殼蓋60中相對 應(yīng)的孔。隨后，用合適的工具同時制出圓周凸起27和被巻邊的邊緣。 所述合適的工具例如是管膨脹工具。
圖10a示出了本發(fā)明換熱器1的第四個示例性實施例的殼身50。 這里殼身50也構(gòu)造成鑄件，例如鋁壓鑄件或者由灰鑄鐵制成的部件。
14圖10b示出的相關(guān)殼蓋60可以是由不銹鋼板或者由另一種耐腐蝕 鋼或者由鋁板制成的沖壓件。如圖l所示示例性實施例中所示，用于多 個交換管20的多個通道點66和68形成在殼蓋60上。而且，形成有冷 卻劑入口 62和冷卻劑出口 64，也像圖1所示的示例性實施例那樣設(shè)置 在殼身50 (參見圖10a)的入口通道56和出口通道58的對面。與示例 性實施例1相反，入口通道56和出口通道58都沒有在其上形成腹板 57，也就是殼身50沒有底切部(undercut)從而非常有益于生產(chǎn)。為 了完成殼蓋60所需的、構(gòu)造成在冷卻劑入口 62和冷卻劑出口 64區(qū)域 內(nèi)的沖壓件的支座，拉筋(bracing) 67形成在殼蓋60上。在所示示 例性實施例中，它們在殼蓋60上形成折疊部，也就是，它們通過在殼 蓋60的限定區(qū)域巻邊來制成，從而與殼蓋60 —體成形。在可選實施例 中，當(dāng)然還可能將拉筋67做成獨立件，例如作為片狀鋼部件，其焊接 或者釬焊或者通過其它方式機(jī)械地固定到殼蓋60上。由于在這里所示 的第四個示例性實施例中，殼身50沒有底切部，特別地容易地制成例 如鑄件，這認(rèn)為是對成本非常有利的。相反可選地，拉筋67已經(jīng)和殼 蓋60—起成形，當(dāng)后者60被切除時，這實際上不會導(dǎo)致制造成本的升 咼°
權(quán)利要求
1. 一種用于機(jī)動車排氣系統(tǒng)的換熱器(1)，其具有單獨形成的輸送廢氣的交換管(20)，所述交換管置于單獨形成的封閉殼體(40)中，冷卻劑流過該殼體并圍繞所述交換管(20)的外側(cè)流動，其特征在于，所述殼體(40)包括殼體部分(50，60)，所述殼體部分形成一個用于將所述換熱器(1)連接到機(jī)動車的排氣系統(tǒng)和冷卻劑回路的共同的機(jī)械連接部S。
2、 如權(quán)利要求l所述的換熱器(1)，其特征在于，交換管(20) 的入口 (22)和出口 (24)設(shè)置在殼體(40)的外部。
3、 如權(quán)利要求1所述的換熱器(1)，其特征在于，換熱器(1) 包括設(shè)置在殼體(40)外部的冷卻劑入口 (62)和冷卻劑出口 (64)。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的換熱器(1)，其特征在于，交換管(20) 的入口 (22)和出口 (24)以及冷卻劑入口 (62)和冷卻劑出口 (64) 設(shè)置在一個共同的殼體部分(60)上。
5、 如權(quán)利要求4所述的換熱器(1)，其特征在于，其上設(shè)置有交 換管(20)的入口 (22)和出口 (24)以及冷卻劑入口 (62)和冷卻劑 出口 (64)的殼體部分(60)形成所述共同的機(jī)械連接部S。
6、 如權(quán)利要求5所述的換熱器(1)，其特征在于， a.殼體(40)形成至少一個殼蓋(60)和一個殼身(50)，殼身(50)由殼蓋(60)緊密地封閉，和b.其上設(shè)置有交換管(20)的入口 (22)與出口 (24)以及冷卻劑 入口 (62)與冷卻劑出口 (64)的殼體部分由殼蓋(60)形成。
7、 如權(quán)利要求6所述的換熱器(1)，其特征在于，殼蓋(60)和 殼身(50)構(gòu)造成獨立的部件，通過機(jī)械連接裝置連接在一起。
8、 如權(quán)利要求6所述的換熱器(1)，其特征在于，殼蓋(60)構(gòu)造成沖壓件。
9、 如權(quán)利要求8所述的換熱器(1)，其特征在于，a. 冷卻劑入口 (62)和/或冷卻劑出口 (64)沖壓在殼蓋(60)中，和b. 在殼蓋(60)上靠近冷卻劑入口 (62)和/或冷卻劑出口 (64) 的位置形成至少一個拉筋，所述拉筋與相鄰的入口 (62)或者出口 (64) 的平面成直角地加固殼蓋(60)。
10、 如權(quán)利要求9所述的換熱器(1)，其特征在于，所述拉筋構(gòu) 造成殼蓋(60)中的折疊部。
11、 如權(quán)利要求6所述的換熱器(1),其特征在于，殼身(50) 構(gòu)造成一個鑄件。
12、 如權(quán)利要求ll所述的換熱器(1)，其特征在于，構(gòu)造成一個 鑄件的殼身(50)沒有底切部。
13、 如權(quán)利要求l所述的換熱器(1)，其特征在于，交換管(20) 在通道點(66， 68)之間機(jī)械牢固地連接到殼體(40)上，在通道點處 交換管(20)在入口側(cè)和出口側(cè)上被引導(dǎo)穿過殼體壁。
14、 如權(quán)利要求l所述的換熱器(1)，其特征在于，交換管(20) 在通道點(66， 68)之間制成一個部件，在通道點處交換管(20)在入 口側(cè)和出口側(cè)上被引導(dǎo)穿過殼體(40)的壁。
15、 如權(quán)利要求l所述的換熱器(1)，其特征在于，交換管(20) 在通道點之間彎曲基本上為U形或者半圓形，在通道點處交換管(20) 在入口側(cè)和出口側(cè)上被引導(dǎo)穿過殼體(40)的壁。
16、 如權(quán)利要求1所述的換熱器(1),其特征在于，提供設(shè)置在 殼體(40)中的多個交換管(20)，所述交換管形成在流體流動方面平 行連接的管束。
17、 如權(quán)利要求16所述的換熱器(1)，其特征在于，各個交換管(20)的流動路徑在它們各自的入口和出口之間沒有相互接觸。
18、 如權(quán)利要求16所述的換熱器(1)，其特征在于，交換管(20) 的入口 (22)和/或出口 (24)的中心點M位于一個矩形或者六邊形網(wǎng) 格的格點上。
19、 如權(quán)利要求l所述的換熱器(1)，其特征在于，交換管(20) 由耐腐蝕和耐熱材料例如不銹鋼制成。
20、 如權(quán)利要求4所述的換熱器(1)，其特征在于，其上設(shè)置有 交換管(20)的入口 (22)與出口 (24)以及冷卻劑入口 (62)與冷卻 劑出口 (64)的殼體部分和交換管(20)由同樣的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于機(jī)動車排氣系統(tǒng)的換熱器(1)，其中運送廢氣的交換管(20)獨立形成并且設(shè)置在獨立成形、封閉的殼體(40)中，冷卻劑流過所述殼體并且圍繞交換管(20)的外側(cè)流動。所述殼體(40)包括殼體部分(50、60)，其形成有一個用于將所述換熱器(1)連接到機(jī)動車的廢氣系統(tǒng)和冷卻劑回路上的共用機(jī)械連接部S。
文檔編號F02M25/07GK101429906SQ20081016117
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者A·列帕, A·卡佩勒, G·赫伯特, M·高斯, O·菲舍爾, P·迪爾 申請人:威斯通全球技術(shù)公司