專利名稱：廢氣熱交換器，尤其是用于機(jī)動(dòng)車廢氣再循環(huán)的廢氣冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的廢氣熱交換器，尤其 是一種用于機(jī)動(dòng)車內(nèi)廢氣再循環(huán)的廢氣冷卻器。
背景技術(shù)：
廢氣熱交換器一方面為加熱的目的用于加熱冷卻劑而另一方面用于冷寫為AGR)如公知的那樣用于減少損耗并增加散熱。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)例如 由DE-C19卯6401公知。在這種廢氣熱交換器、尤其是廢氣冷卻器中的一個(gè) 問題是，在廢氣冷卻器的廢氣通道中的柴油廢氣發(fā)生炭黑沉積。因此，在 EP-A 677715和DE-A 19540683中為冷卻器建議，在廢氣管中設(shè)置防止廢氣 流中炭黑沉積的渦流裝置。此外，在廢氣通道內(nèi)側(cè)呈V形地設(shè)置舌片或凸 起、即所謂的小翼，它在廢氣流內(nèi)產(chǎn)生特定的渦流。替代于此，也可以采 用肋狀件。不過，這種措施并不總足以避免導(dǎo)致有關(guān)廢氣熱交換器功率降 低的炭黑沉積，因此就必須把廢氣冷卻器的尺寸設(shè)計(jì)得更大。在其它已知廢氣熱交換器中規(guī)定，在廢氣熱交換器前接有一個(gè)與催化 器相互平行的流動(dòng)通道。通常，催化器構(gòu)造為圓柱形并設(shè)置在一個(gè)同樣圓 柱形的廢氣導(dǎo)管中。催化器沿其對(duì)稱軸方向被廢氣直線地流過，并從而延 長其中設(shè)置有催化器的廢氣導(dǎo)管。相對(duì)于沒有催化器的廢氣熱交換器，這 導(dǎo)致較高的空間需求。已知，柴油氧化催化器(已知其縮寫為DOC)在機(jī)動(dòng)車中位于廢氣管 線內(nèi)。這種催化器具有一個(gè)金屬或陶瓷的、帶有多個(gè)精細(xì)廢氣通道的蜂窩 狀主體，這些廢氣通道具有催化物質(zhì)(例如鉑等貴金屬)涂層。在催化器 存在的情況下，碳?xì)浠衔镌趶U氣中氧過剩的條件下氧化成二氧化碳和水。 在DE-A 2924592和DE-A3543011中說明了這種催化器的結(jié)構(gòu)，例如具有由 優(yōu)質(zhì)鋼制成的陣列的催化器結(jié)構(gòu)。金屬支架例如由平滑的和波浪形的、螺 旋狀巻繞的帶組成，該帶在巻繞后釬焊或者熔焊。然后，為該蜂窩狀主體 按照已知方法涂覆催化物質(zhì)涂層。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種具有較小空間需求的廢氣 熱交換器。這一技術(shù)問題由具有權(quán)利要求1的特征的廢氣熱交換器解決。本發(fā)明的基本思想是將導(dǎo)流裝置這樣集成到廢氣熱交換器中，即，使 得借助導(dǎo)流裝置影響廢氣流的流動(dòng)方向、流速、流動(dòng)截面、流動(dòng)分布和/或 其它流動(dòng)參數(shù)。由此可能以節(jié)約空間的方式實(shí)現(xiàn)例如流體偏轉(zhuǎn)和/或展寬。才艮據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施例，各流動(dòng)通道相互連通，例如通過將流動(dòng)通道 相互隔開的隔板內(nèi)的通孔相互連通，從而確保各個(gè)流動(dòng)通道之間的壓力平 衡，使各流動(dòng)通道的流量分布均勻。根據(jù)一種優(yōu)選設(shè)計(jì)，所述熱交換器通道的端側(cè)分布在一個(gè)平面上，該 平面與廢氣進(jìn)氣面或排氣面位置相對(duì)并尤其優(yōu)選被所述廢氣進(jìn)氣面或排氣 面覆蓋。由此，廢氣流由導(dǎo)流裝置直接地分布在熱交換器通道上或者從這 些熱交換器通道分布到流動(dòng)通道上。尤其優(yōu)選的是將導(dǎo)流裝置和熱交換器通道之間的距離選擇為這樣小， 使得流動(dòng)通道和熱交換器通道類似地施加有均勻的流動(dòng)分布。根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施形式，導(dǎo)流裝置具有圓形廢氣進(jìn)氣面和四邊形廢 氣排氣面或者反之，從而可以實(shí)現(xiàn)從圓形到多角形的流動(dòng)截面過渡或者反 之。在此，這些角可以被倒圓。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式，廢氣熱交換器具有任意的熱交換器通道，例如 盤形件或具有廢氣管的管束。廢氣熱交換器也可以有具有廢氣閥的旁通通 道。優(yōu)選將所述導(dǎo)流裝置集成在廢氣熱交換器內(nèi)，也就是將其作為廢氣熱 交換器的一部分。由此可以將所集成的部件預(yù)先組裝并安裝到廢氣導(dǎo)管內(nèi)， 這方便了安裝。尤其優(yōu)選的是，在進(jìn)氣導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流裝置，利用該導(dǎo)流 裝置實(shí)現(xiàn)了構(gòu)造長度極短的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閷?dǎo)流裝置安裝在廢氣熱交換器的一 個(gè)已經(jīng)存在的空間內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選設(shè)計(jì)，熱交換器設(shè)置在一個(gè)AGR導(dǎo)管內(nèi)，該導(dǎo) 管或者在廢氣渦輪機(jī)之前、或者在其后與馬達(dá)的廢氣導(dǎo)管相連。由此產(chǎn)生
了進(jìn)入廢氣熱交換器的不同廢氣溫度。
流動(dòng)通道的橫截面密度為例如100至600、優(yōu)選為150至300每平方英 寸。流動(dòng)通道例如長15至100、優(yōu)選為80、特別優(yōu)選為30至40毫米。流 動(dòng)通道優(yōu)選涂覆有鉑涂層，尤其該涂層的密度為20至320、特別是40至 200或250克每立方英尺。至150%、尤其優(yōu)選為其80至110%。導(dǎo)流裝置的壓力損耗優(yōu)選為熱交換 器通道總的壓力損耗的小于100%、尤其優(yōu)選為它的小于50%、特別優(yōu)選 是它的小于30%、特別有利的是它的5至20%。
根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施形式，熱交換器通道由 一種尤其是流體的冷卻劑 環(huán)繞流過。廢氣熱交換器優(yōu)選地具有一個(gè)用于導(dǎo)引冷卻劑的套管，其中該 套管優(yōu)選具有用于冷卻劑的流入管和流出管。根據(jù)一種優(yōu)選的變形，熱交換器通道可由氣態(tài)的冷卻劑、尤其是冷卻 氣來冷卻。工


在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例，下面將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)解釋。在附1示意地示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例，圖2示意地示出了第二實(shí)施例，圖3示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例的一個(gè)示意截面，圖4示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例的一個(gè)示意截面，圖5示出了本發(fā)明的第五實(shí)施例的一個(gè)示意截面，圖6示出了本發(fā)明的第六實(shí)施例的一個(gè)示意截面，圖7示意地示出了廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
圖1示出了熱交換器110,該熱交換器帶有未具體示出的熱交換器通 道，它們組合成一個(gè)熱交換器組件120、例如管束。熱交換器通道的流入側(cè) 通道分配腔130中，在該分配腔中設(shè)置有導(dǎo)流裝置140,該導(dǎo)流裝置具有一 個(gè)平的廢氣進(jìn)氣面150和一個(gè)平的、與該廢氣進(jìn)氣面150平行的廢氣排氣 面160。分配腔130例如焊接或釬焊在熱交換器組件120上。多個(gè)流動(dòng)通道170從廢氣進(jìn)氣面150延伸到廢氣排氣面160。流動(dòng)通道 170相互傾斜，使得圖1中從左側(cè)進(jìn)入廢氣熱交換器IIO的廢氣流的橫截面 被借助導(dǎo)流裝置放大，其中，該廢氣流在此優(yōu)選另外地均勻化。廢氣進(jìn)氣面150和廢氣排氣面160是圓形的。如果熱交換器組件120 的橫截面是多邊形的，那么廢氣排氣面160與熱交換器組件120之間的最 小距離就是必需的，因?yàn)榉峙淝?30具有一個(gè)從圓型到多邊形的橫截面形 狀的過渡區(qū)域180。圖2示出一個(gè)具有未具體示出的熱交換器通道的廢氣熱交換器210，這 些熱交換器通道組合成一個(gè)熱交換器組件220、例如管束。這些熱交換器通 道的流入側(cè)通到分配腔230內(nèi)，在該分配腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流裝置240，該導(dǎo) 流裝置具有一個(gè)平的廢氣進(jìn)氣面250和一個(gè)平的、與廢氣進(jìn)氣面250平行 的廢氣排氣面260。該分配腔230例如焊接或釬焊在熱交換器組件220上。多個(gè)流動(dòng)通道270從廢氣進(jìn)氣面250延伸至廢氣排氣面260。該流動(dòng)通 道270部分是彎曲的，部分是直線的并相互傾斜，使得圖2中從左側(cè)進(jìn)入 該廢氣熱交換器210的廢氣流的橫截面被借助導(dǎo)流裝置240放大，其中廢 氣流在此優(yōu)選額外地均勻化。廢氣進(jìn)氣面250是圓形的，而廢氣排氣面260覆蓋熱交換器組件220 或熱交換器通道的橫截面并為此目的而例如是多邊形的。因此，導(dǎo)流裝置 起到從圓形橫截面形狀過渡到多邊形橫截面形狀的作用，使得廢氣進(jìn)氣面 260與熱交換器組件220之間的距離可以留得非常小。這些熱交換器通道組合成一個(gè)熱交換器組件320、例如管束。這些熱交換器 通道的流入側(cè)通到分配腔330內(nèi)，在該分配腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流裝置340,該 導(dǎo)流裝置具有一個(gè)平的廢氣進(jìn)氣面350和一個(gè)平的、與廢氣進(jìn)氣面350相 對(duì)傾斜的廢氣排氣面360。該分配腔330例如焊接或釬焊在熱交換器組件 320上。多個(gè)流動(dòng)通道370從廢氣進(jìn)氣面350延伸至廢氣排氣面360。該流動(dòng)通 道370是彎曲的并這樣設(shè)置，使得圖3中從下側(cè)進(jìn)入該廢氣熱交換器310 的廢氣流的橫截面被借助導(dǎo)流裝置340放大，其中廢氣流在此優(yōu)選額外地 均勻化。此外，導(dǎo)流裝置340起到使廢氣流偏轉(zhuǎn)的作用。
這些熱交換器通道組合成一個(gè)熱交換器組件420、例如管束。這些熱交換器 通道的流入側(cè)通到分配腔430內(nèi)，在該分配腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流裝置440,該 導(dǎo)流裝置具有一個(gè)平的廢氣進(jìn)氣面450和一個(gè)平的、與廢氣進(jìn)氣面450相 對(duì)傾斜地設(shè)置的廢氣排氣面460。該分配腔430例如焊接或釬焊在熱交換器 組件420上。多個(gè)流動(dòng)通道470從廢氣進(jìn)氣面450延伸至廢氣排氣面460。該流動(dòng)通 道470是相互平行的，不過廢氣進(jìn)氣面450和廢氣排氣面460都相對(duì)于面 法線傾斜，使得圖4中從下側(cè)進(jìn)入該廢氣熱交換器410的廢氣流的橫截面 被借助導(dǎo)流裝置440偏轉(zhuǎn)并優(yōu)選被均勻化。這些熱交換器通道組合成一個(gè)熱交換器組件520、例如管束。這些熱交換器 通道的流入側(cè)通到分配腔530內(nèi)，在該分配腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流裝置540,該 導(dǎo)流裝置具有一個(gè)圓柱形的廢氣進(jìn)氣面550和一個(gè)圓柱形的、與廢氣進(jìn)氣 面550同軸地設(shè)置的廢氣排氣面560。多個(gè)流動(dòng)通道570星形地從廢氣進(jìn)氣面550延伸至廢氣排氣面560。該 流動(dòng)通道570由于星形形狀而相互傾斜，不過廢氣進(jìn)氣面550和廢氣排氣 面560都平4于于面法線，也就是"i兌，流動(dòng)通道570分別垂直地通到面550、 560。為了將廢氣盡可能均勻地施加到廢氣進(jìn)氣面550，用環(huán)形通道590將 其圍繞，通過該環(huán)形通道將圖5中從下側(cè)進(jìn)入該廢氣熱交換器510的廢氣 流導(dǎo)引至導(dǎo)流裝置540。在導(dǎo)流裝置的內(nèi)部空間內(nèi)，也就是在由廢氣排氣面 560構(gòu)成的圓柱體內(nèi)部收集廢氣，并將其供給至熱交換器組件520的熱交換 器通道。圖6示出了一種具有未具體示出的熱交換器通道的廢氣熱交換器610, 這些熱交換器通道組合成一個(gè)熱交換器組件620、例如管束。這些熱交換器 通道的流入側(cè)通到分配腔630內(nèi)，在該分配腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流裝置640，該 導(dǎo)流裝置具有一個(gè)圓柱形的廢氣進(jìn)氣面650和一個(gè)圓柱形的、與廢氣進(jìn)氣 面650同軸地設(shè)置的廢氣排氣面660。多個(gè)流動(dòng)通道670從廢氣進(jìn)氣面650星形地延伸至廢氣排氣面660。該 流動(dòng)通道670由于星形形狀而相互傾斜，并由此也相對(duì)于廢氣進(jìn)氣面650 和廢氣排氣面660的面法線傾斜。為了將廢氣盡可能均勻地施加到廢氣進(jìn) 氣面650,用環(huán)形通道690將其圍繞，通過該環(huán)形通道將圖6中從下側(cè)進(jìn)入 該廢氣熱交換器610的廢氣流導(dǎo)引至導(dǎo)流裝置640。在導(dǎo)流裝置的內(nèi)部空間 內(nèi)，也就是在由廢氣排氣面660構(gòu)成的圓柱體內(nèi)部收集廢氣，并將其供給 至熱交換器組件620的熱交換器通道，其中，由流動(dòng)通道670相對(duì)于面650、 660的面法線的傾斜實(shí)現(xiàn)額外的偏轉(zhuǎn)并因而在可能的情況下實(shí)現(xiàn)壓力損耗 的降低。根據(jù)未示出的實(shí)施形式，分配腔將通過法蘭連接固定在熱交換器組件上。圖7以示意圖示出具有柴油機(jī)21的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)20,為該柴油機(jī)配 設(shè)有進(jìn)氣管22和排氣管23。在進(jìn)氣管22中設(shè)置有由廢氣渦輪機(jī)24驅(qū)動(dòng)的 透平增壓器25，該透平增壓器壓縮吸入的空氣并將其供給增壓空氣冷卻器 26。該廢氣渦輪機(jī)24設(shè)置在排氣管23內(nèi)，并加載柴油機(jī)21的廢氣。具有 廢氣再循環(huán)閥29和廢氣熱交換器30的廢氣再循環(huán)導(dǎo)管28在分支點(diǎn)與排氣 管23相連，并在連接點(diǎn)31內(nèi)與進(jìn)氣管22相連。廢氣因此在冷卻后反饋回 來。因此，在分支點(diǎn)27內(nèi)的廢氣的取出在廢氣渦輪機(jī)24之前實(shí)現(xiàn)。根據(jù) 一種由虛線示出的廢氣再循環(huán)導(dǎo)管32示出的替換形式，廢氣在廢氣渦輪機(jī) 34之后的一個(gè)分支點(diǎn)33被取出。廢氣熱交換器30與上述根據(jù)本發(fā)明的廢 氣熱交換器相對(duì)應(yīng)。另外，可以例如根據(jù)DE 10203003A1構(gòu)造廢氣熱交換 器30成具有旁路通道和廢氣旁通閥的廢氣熱交換器。
權(quán)利要求
1. 一種廢氣熱交換器，尤其是用于機(jī)動(dòng)車廢氣再循環(huán)的廢氣冷卻器， 其具有廢氣從其中流過的熱交換器通道，這些熱交換器通道利用設(shè)置在一 個(gè)分配和/或集流腔內(nèi)的一導(dǎo)流裝置通到該分配和/或集流腔內(nèi)，其中，該導(dǎo) 流裝置具有廢氣進(jìn)氣面、廢氣排氣面以及多個(gè)從廢氣進(jìn)氣面延伸至廢氣排 氣面的流動(dòng)通道，其特征在于，所述流動(dòng)通道相互傾斜地設(shè)置，所述流動(dòng) 通道相對(duì)于所述廢氣進(jìn)氣面和/或廢氣排氣面的面法線傾斜地設(shè)置，和/或所 述廢氣進(jìn)氣面和廢氣排氣面的面法線相互傾斜地設(shè)置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所述導(dǎo)流裝置是催化器、尤其是氧化催化器或柴油氧化催化器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所述流動(dòng) 通道、廢氣進(jìn)氣面法線和/或廢氣排氣面法線相對(duì)于所述熱交換器通道的主 流動(dòng)方向傾斜地設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所述 流動(dòng)通道完全相互隔開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所述 流動(dòng)通道通過若干通孔相互連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所述 廢氣排氣面和廢氣進(jìn)氣面一樣大。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的熱交換器，其特征在于，所述廢氣 排氣面小于或大于廢氣進(jìn)氣面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所述 廢氣進(jìn)氣面或廢氣排氣面與所述熱交換器通道位置相對(duì)地設(shè)置，并尤其是 在排氣側(cè)或進(jìn)氣側(cè)覆蓋所有熱交換器通道。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，在所小于10毫米，尤其優(yōu)選小于5毫米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所述 流動(dòng)通道^皮構(gòu)造為直線的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至IO之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述流動(dòng)通道被構(gòu)造為彎曲的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述廢氣進(jìn)氣面和/或排氣面是圓的、尤其是圓形的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述廢氣進(jìn)氣面和/或排氣面是多邊形的，尤其是四邊形或矩形的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述廢氣進(jìn)氣面和/或排氣面是彎曲的，尤其是圓柱形的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述廢氣進(jìn)氣面或排氣面由一個(gè)用于廢氣的環(huán)形通道環(huán)繞。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述分配和/或集流腔被構(gòu)造成擴(kuò)散器，并且所述導(dǎo)流裝置尤其充滿該擴(kuò)散器 橫截面。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述熱交換器通道由盤狀件對(duì)構(gòu)成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述熱交換器通道由一些其管端保持在管底中并由一個(gè)導(dǎo)引該冷卻劑的殼體 環(huán)繞的管構(gòu)成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18之一所述的廢氣熱交換器，其特征在于，所 述分配和/或集流腔具有用于連接廢氣導(dǎo)管、尤其是連接AGR導(dǎo)管的法蘭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢氣熱交換器，尤其是用于機(jī)動(dòng)車內(nèi)廢氣再循環(huán)的廢氣冷卻器，該廢氣熱交換器具有廢氣可在其中流動(dòng)且冷卻劑可圍繞其流動(dòng)的若干熱交換通道，它們利用一個(gè)設(shè)置在分配和/或集流腔內(nèi)的導(dǎo)流裝置通到該分配和/或集流腔內(nèi)，其中，該導(dǎo)流裝置具有廢氣進(jìn)氣面、廢氣排氣面以及多個(gè)從廢氣進(jìn)氣面延伸至廢氣排氣面的流動(dòng)通道，它們相互傾斜。
文檔編號(hào)F28F27/02GK101147039SQ200680009489
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者烏爾里克·莫徹, 安德烈亞斯·奇德, 彼得·格斯凱斯, 羅爾夫·布魯克, 詹斯·拉克威德 申請(qǐng)人:貝爾兩合公司;伊密泰克放射技術(shù)有限責(zé)任公司