[发明专利]用于汽车的热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的热交换器。

背景技术

随着用于汽车的废气热交换器的发展，特殊的要求出现了。因此，必须在常常是有限的空间内解决温差大的问题，而整个热交换器中的压降必须保持在较低的水平上，并且还需要考虑如可能出现冷凝、形成难以清除的沉积物等问题。

在如何配合有限的空间方面，热交换器的所谓U形流式结构已证明是具有优点的。在这种结构中，废气流过第一流路，然后通常出现180度的折流，并穿过第二流路返回以进一步冷却。这样，就使得包括在一侧相邻布置的输入管和输出管的连接区域变得紧凑，从而使结构形式变得紧凑并特别是相对较短。但与例如直流式的热交换器相比，U形流热交换器在冷却效率和空间容积确定的情况下通常具有较高的流动阻力。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于汽车的、流动阻力得到改善的热交换器。

按照本发明，对于前面所述的热交换器，这个目的通过下述特征实现。通过在设计上使两个流路具有不同的流动阻力，在效率和结构大小给定的情况下，使整体流动阻力得到优化，因为要考虑到在进入第二流路之前，流体在第一流路中已经过冷却。在优选的实施形式中，流体是汽车内燃机的废气。在为减少柴油机的废气排放而进行废气再循环中，在对废气冷却时所达到的温差特别大，例如可达数百度，这样特别有效的是，在废气冷却的进程中使按先后顺序布置的两个流路的流动阻力实现配合。

在这里具有优点的是，第一流路的流动阻力小于第二流路。在第一流路区域，与冷却介质之间的平均温差通常高于第二流路区域。这样，由于温差的存在，冷却效率就已经较高。此外在这个区域，由于温度的影响，至少在气态的流体中总归会出现很大的压力损失，这样，可以将流动阻力，这里特别是为改善传热而发生的涡流在第一流路中保持在相对较低的水平。流体在进入到第二流路时已经在一定程度上冷却，这样，为实现充分的传热在第二流路中可具有优点地使流动阻力变大，特别是增加涡流所占的比例。通过这种方式，在考虑到使热交换器中的整体压降尽可能低的情况下，使热交换器的效率达到最优。

在优选的实施形式中，在至少一个流路中设有涡流发生元件，通过这种方式来改善热交换器效率。涡流发生元件优选地由从流路壁伸入到流路中的构形部件形成。在这里它可以是凹部或所谓的“小翅片”(呈V形的、压入形成的腹板)。作为替代或补充的是，涡流发生元件也可是固定在流路中的嵌入件。这种嵌入件例如可以是腹板翅片或波纹翅片或相似的元件。原则上，所有在现有技术中已知的涡流发生元件都适合本发明。根本的差别在于，第一流路和第二流路中的流动阻力不同。

此外，作为替代或补充，可在流路中布置翅片以加大与流体的接触面积，其中，翅片在第一流路和第二流路中的密度不同。而在翅片为纵向翅片例如波纹翅片的情况下，流动主要为层流式，而较少为涡流式，而不同密度的翅片则导致不同的流动阻力。因此，流路中的流动阻力既受到涡流发生的影响，也受到流体的层流部分的影响。

此外，作为替代或补充，第一流路和第二流路可以分别包括多个单独的、相对平行的流道。在这里，第一流路的流道数量优选地与第二流路的流道数量不同，特别是少于第二流路的流道数量。作为替代或补充，第一流路的流道的横断面与第二流路的流道的横断面不同，特别是大于第二流路的流道的横断面。通过上述各种方式，在考虑到所要求的热交换器运行条件的情况下，能够使流路的流动阻力达到适当的匹配。

此外，为了进一步的改善，一个流路的各流道的流动阻力优选为互不相同。特别优选的是，在同一流路中，位于折流区域之外的流道的流动阻力大于位于内部的流道的流动阻力。这样可以进一步实现精密的优化，因为流体的路径、流动速度和温度在流路的横断面范围内一般来说是在变化中的。

一般来说，相对于第二流路，第一流路优选地具有不同的、特别是较大的自由横断面。在这里，自由横断面是指流体自由穿流的几何横断面。

流路优选地布置在一个被冷却介质穿流的壳体中。此外，冷却介质在这里优选为一种液体，特别是汽车主冷却回路中的冷却液。通过这种方式将在整体上保证流体的有效冷却。

在一个特别优选的实施形式中，热交换器包括一个连接区域，在这个区域中包括将流体输入到第一流路的第一接口以及从第二流路将流体输出的第二接口，通过这种方式使热交换器能够具有紧凑的且低成本的结构形式。在另一个优选的实施形式中，在连接区域设有调节元件，通过它可选择性地将第一接口与第二接口直接相连，以绕过流路。这样，可选择性地避免对流体的冷却，这也正是在一定运行条件下如发动机的热机阶段中，汽车的内燃机所需要的。