[发明专利]内燃机的热交换器

说明书

本发明涉及内燃机（1）的热交换器（18），用于在气流（8）和工作介质流（10）之间进行热传递，所述热交换器（18）具有围绕气路（38）的壳体（28）和至少一个导引工作介质通路（30）的盘管（29），所述盘管（29）设置在气路（38）内并相对于壳体（28）的纵向中心轴线（31）螺旋延伸。提高的疲劳强度由弹性外支撑层（32）而实现，所述弹性外支撑层（32）设置在所述壳体（28）和所述至少一个盘管（29）之间。

技术领域

本发明涉及内燃机的热交换器，用于在气流和工作介质流之间进行热传递。

背景技术

相关技术描述

在内燃机中、特别是机动车的内燃机中，热交换器被认为具有广泛的应用范围。例如，环境空气可流过的热交换器可被结合在引擎冷却回路中，以将热量从冷却回路移除，传递至环境中。此外，热耦合至引擎冷却回路的热交换器可经受内部隔间气流，从而以这种方式加热内部隔间气流。此外，如下的应用也是可行的，即热交换器被结合在内燃机的排气系统中以从废气中吸取热量，从而例如由此而加热机动车内部隔间或者从而由此蒸发废热回收回路中的工作介质。同样，增压空气冷却器和废气再循环冷却器是已知的，其中气流在工作介质流的帮助下被冷却。

如果热交换器被暴露至其相应应用的主要的温度范围内和/或主要的温度波动范围内，热交换器就会产生高热和机械负载。特别是在热交换器在气体侧被暴露至废气流或废气再循环流的情况下，所使用的热交换器在疲劳强度方面就存在较高的需求。机动车应用还由于振动和冲击而暴露至高负载。

发明内容

发明概述

本发明旨在解决的问题是：就最开始所提出的热交换器类型提出一种改进的实施方式，其特征特别在于通过高的疲劳强度。

本发明基于这样的总体构思，即，对于壳体包围着气路的热交换器，通过弹性外支撑层将至少一个盘管安装在壳体上。在这种情况下，所述盘管被设置在气路中并相对于壳体的纵向中心轴线螺旋延伸。工作介质通路通过所述盘管引导，因此，气流和工作介质流之间的热传递最终通过在气路内设置盘管的方式实现。在这种情况下，外支撑层被径向设置在壳体和所述至少一个盘管之间。实际上，外支撑层在这种情况中在圆周方向上被完全周向地设置。通过使用盘管，盘管内的热膨胀效应就可以相对容易地被吸收，这是因为这些热膨胀效应主要导致了盘管长度上的变化，并且因此而基本上仅在轴向上有影响。此外，外支撑层确保了径向膨胀效应还可被弹性地吸收。在这方面，热交换器的疲劳强度可被相应地提高。

根据有利的实施方式，如果外支撑层在组装状态中被径向压缩在壳体和至少一个管内，外支撑层还可被用于使盘管相对于壳体轴向固定，这样就可以减少或者甚至省略其它的固定装置。

在另一种有利的实施方式中，芯管可被设置在优选为管状的壳体中，其与壳体的纵向中心轴线共轴地延伸。然后，气路径向地形成在壳体和芯管之间。相应地，至少一个盘管也径向延伸在壳体和芯管之间。芯管相应地包围支路，所述支路在所述至少一个盘管的区域内旁通气路。采用这种方式，在热交换器内形成两个相互平行延伸的气路，即一种是用于与工作介质热耦合 (heat coupling)的实际气路，另一种是用于旁通这种热耦合的支路。对于运行状态来说，气流和工作介质流之间的热耦合是不需要的，因此，气流可以通过支路导引，这样，相应盘管的热负载最终被降低。根据有利的实施方式，支路可被流体连接至所述至少一个盘管的气路上游和下游。据此，气路和支路之间的流体耦合(fluidcoupling)仍发生在热交换器的壳体内。例如，对于至气路的相应流体耦合来说，芯管可以具有中断或穿孔。

在另一种有利的实施方式中，提供了一个弹性内支撑层，其被径向设置在芯管和至少一个盘管之间。该内支撑层被完全周向地设置，特别是在圆周方向上。这样，通过内支撑层的方式，相应盘管可被芯管额外地支撑，其中，在这种情况下，内支撑层的弹性还可补偿热膨胀效应。根据有利的实施方式，内支撑层可被径向压缩在芯管和至少一个盘管之间，这样，内支撑层可被用于相对于芯管来固定盘管位置并由此固定在壳体内。