[发明专利]用于内燃机的热交换器，特别是增压空气冷却器

说明书

本发明涉及一种热交换器，其具有沿纵向方向延伸的用于供气体特别是增压空气流过的多个第一管状体，其沿着垂直于纵向方向的堆叠方向彼此间隔布置。热交换器还包括沿着纵向方向延伸的用于供气体特别是增压空气流过的多个第二管状体，其沿着堆叠方向彼此间隔布置。第二管状体沿垂直于堆叠方向和纵向方向的横向方向布置在第一管状体旁边。在第一和第二管状体之间沿堆叠方向布置的第一和第二中间空间中分别布置冷却剂流过的第一和第二冷却剂路径。第一和第二冷却剂路径分别流体连接到第一冷却剂分配器和第一冷却剂收集器以及第二冷却剂分配器和第二冷却剂收集器。第一和第二冷却剂分配器以及第一和第二冷却剂收集器分别沿横向方向彼此相对放置。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的热交换器。此外，本发明涉及一种具有这种热交换器的内燃机。

背景技术

增压内燃机在现代机动车辆中越来越重要，因为在这种增压的帮助下，基于工作容积(Hubraum)和基于燃料消耗的功率密度可以显著增加。因此，存在这样的趋势：具有合适的增压装置的越来越小的发动机以增加其功率输出或降低燃料消耗。观察到的另一个趋势是以相同的功率输出而减小发动机的尺寸并且还降低其燃料消耗。因此，增压内燃机通常配备有热交换器，以便冷却通过相应的增压装置(例如排放气体涡轮增压器)增压的增压空气。增压空气的这种冷却增加了内燃机的功率输出，减少了内燃机的燃料消耗和污染物排放，并降低了内燃机的热负荷。

DE 10 2012 008 700 A1公开了例如增压空气冷却器形式的热交换器，其中压缩的增压空气借助于冷却液体在至少两个彼此相邻的级(Stufen)中冷却。对于增压空气，提供流动通道和冷却剂流动路径。热交换器由单个堆叠的整体式板形成。

传统的增压空气冷却器通常实现为热交换器，该热交换器是冷却剂回路的一部分并且冷却剂通过该热交换器流动，冷却剂又热耦合到待冷却的增压空气。从增压空气中提取的热量被冷却剂吸收。

沿着堆叠方向，热交换器包括彼此堆叠布置的管状体，待冷却的增压空气可以通过所述管状体流动。在各个管状体之间设置冷却剂通道，冷却剂通过所述冷却剂通道流动。换句话说，冷却剂通道和管状体沿堆叠方向交替。通常，通过传统热交换器的冷却剂路径的流是所谓的“Z型流(Z-flow)”或“U型流(U-flow)”，其中冷却剂流过入口并通过出口流出。

然而，在这种传统的热交换器中，由于通常因冷却剂的不对称和非均匀的流动模式引起的不均匀的冷却剂分布，并且由于更深的冷却剂路径，因此在冷却剂通道中会发生低效的热传递或者甚至发生冷却剂在所谓的死流区域中的沸腾。另外，特别是当使用导流板引导冷却剂路径中的冷却剂时，经常发生冷却剂回路中的不期望的压力损失。相反地，当为了避免上述问题时，使用多个尺寸足够小的热交换器，这种措施伴随着对安装空间的需求的增加以及所需部件的数量的增加。

发明内容

因此，本发明的目的是创造一种热交换器的改进实施例，与传统热交换器相比，该热交换器的特征在于改善了冷却剂通过冷却剂路径的流动，从而尽可能地避免尤其是死流区域的形成以及与其相伴的冷却剂的沸腾。同时，热交换器设计紧凑并且可以成本有效的方式生产。

通过独立权利要求的主题解决了所提到的目的。优选实施例是从属权利要求的主题。

因此，本发明的基本构思是：通过第二(即额外的)冷却剂分配器和第二(即额外的)冷却剂收集器补充配备有第一冷却剂分配器和第一冷却剂收集器的热交换器，使得额外的第二冷却剂分配器和额外的第二冷却剂收集器各自分别与第一冷却剂分配器和第一冷却剂收集器基本上相对地布置，并且分配有彼此流体分离的第一和第二冷却剂路径。因此，大部分或完全地避免了死流区域的形成，冷却剂可以被引导通过相应的冷却剂路径。以这种方式，特别地防止了冷却剂的不期望的沸腾。