[发明专利]具有空气动力学特征以改善性能的热交换器

说明书

诸如增压空气冷却器的气体‑液体热交换器具有芯部，该芯部包括限定液体冷却剂流动通道的堆叠的扁平管，以及在扁平管之间的多个端部开口的气体流动通道。在芯部的端板和相邻的扁平管之间限定最末端气体流动通道，使得最末端气体流动通道仅与所述扁平管的所述相邻一个接触。阻挡元件沿着芯部的正面或者背面延伸，并且至少部分地阻挡最末端气体流动通道。每个扁平管可包括成对芯板，至少一个芯板包括舌片，该舌片突出到气体流动通道中并覆盖位于湍流增强插入件的边缘和冷却剂歧管的侧部之间的气体旁路通路。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月14日提交的美国临时专利申请第62/408,216号和2017年7月27日提交的美国临时专利申请第62/537,772号的优先权和权益，它们的内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于利用冷却剂冷却热气体的热交换器，诸如气体-液体增压空气冷却器。

背景技术

已知使用气体-液体热交换器来冷却涡轮增压内燃机或燃料电池发动机中的压缩增压空气，或冷却热的发动机废气。例如，压缩增压空气通常可通过压缩环境空气来产生。在压缩期间，空气可以被加热到约200℃或更高的温度，并且必须在它到达发动机之前冷却。

已知各种气体冷却热交换器的结构。例如，气体冷却热交换器通常具有由堆叠的扁平管组成的铝芯部，每个管限定内部冷却剂通道。这些管间隔开以限定气体流动通道，这些气体流动通道通常设有湍流增强插入件，以改善从热气体到液体冷却剂的热传递。

铝芯部可以封围在由诸如塑料的不同材料形成的壳体内，壳体包括提供气体入口和出口开口的入口和出口歧管盖以及用于分配气流的歧管空间。

为了降低材料成本、重量和复杂性，期望封围铝芯部的侧部并消除壳体的侧部。具有封闭侧部的热交换器在本文中称为“自封围”热交换器。在自封围式热交换器中，歧管盖必须直接连接并密封到芯部，同时保持并使冷却效率最大化。

在一些气体-液体热交换器中，期望在芯部的顶部和底部提供气体流动通道，以节省空间并降低成本。然而，顶部和底部气体流动通道将具有更高的出口温度，因为它们仅与一个承载冷却剂的扁平管接触。

仍然需要提高气体冷却热交换器的效率，这是通过改进歧管盖和芯部之间的密封、使气体旁路流动最小化和/或通过在热气体和液体冷却剂之间提供最佳热交换来实现的。

发明内容

在一个方面，提供了一种气体-液体热交换器，其包括具有顶部、底部、成对侧部、敞开的正面和敞开的背面的热交换器芯部，其中气体流动方向被限定为从正面到背面通过芯部，并且其中芯部具有在其顶部和底部之间限定的高度；其中该芯部包括：彼此平行堆叠的多个扁平管，每个扁平管封围用于液体冷却剂循环的液体流动通道；多个气体流动通道，每个气体流动通道限定在相邻的成对所述扁平管之间的空间中，其中气体流动通道在芯部的正面和背面敞开；封围芯部的顶部或底部的端板，其中最末端气体流动通道被限定在端板和相邻的一个所述扁平管之间，使得最末端气体流动通道仅与相邻的一个所述扁平管接触；阻挡元件，其沿着芯部的正面或者背面延伸，并且至少部分地阻挡最末端气体流动通道。