气冷式废气热交换器、特别是汽车废气冷却器制造技术

本发明专利技术涉及风冷式废气热交换器，包括用于汽车的废气冷却器，具有可被内燃机的废气穿流的管道或废气管道，在管道之间布置着用于空气冷却的翅片，按照本发明专利技术在于，废气管道以管、尤其是扁平管（３）的形式构成，与翅片（４）一起形成管片式芯体（２），并且管（３）具有管端（３ａ），它们固定在废气的集流箱（５）中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种气冷式废气热交换器、特别是汽车废气冷却器，以及废气再循环系统的布置。
技术介绍
在当今的汽车、特别是商用车中，在废气再循环系统(AGR系统)中为了冷却再循环的废气，采用了废气冷却器。根据法律规定，废气再循环系统用于降低内燃机的燃油消耗，并减少内燃机废气中的有害物质(尤其是NOx)。目前装在汽车中的废气冷却器由冷却液冷却，它来自内燃机的冷却回路。这种已知的液冷式废气冷却器很有效率，但具有以下缺点废气的冷却取决于冷却液温度，其温度为80到100℃。这样只有废气冷却器后面的废气出口温度达到大约120到150℃才行。由DE 19907163A1的申请人所公开的优质钢结构的废气热交换器，由可被废气穿流的管束和可被冷却液穿流的壳体组成。废气管焊接到管板中，管板与壳体焊接。所有的焊缝优选通过激光焊形成。由DE 10203003A1的申请人所公开的废气热交换器，包括集成式旁通和集成式旁通阀，在不需要对废气冷却的时候，它们使废气热交换器可被绕开。EP 0677715A1的申请人公开了汽车废气冷却器的不同实施形式，其中，一种实施形式公开了一种气冷式废气冷却器，它的结构为板片式热交换器，在板片之间布置着用于气冷的波纹翅片。形成废气管道的板片分别由两个半体板片组成，它们沿周边相互钎接，并通过相互叠置的进口和出口相互连接。在废气管道或板片中布置着所谓的小翼，即呈V形布置的凸耳或翅片，它们使废气流中出现湍流，从而防止碳黑沉积。由EP 916837B1的申请人所公开的液冷式废气冷却器，包括集成式废气再循环(AGR)阀，它控制再循环的废气量，这样就在AGR管路中取消了独立的AGR阀。
技术实现思路
以现有技术、特别是一种风冷式废气热交换器为基础，本专利技术的目的是改善这种开头所述的废气热交换器的结构及与之相关的、在汽车中的可装配性。本专利技术的目的还在于，改善废气再循环系统的布置，从而能更明显地降低废气温度。此外，还应避免冷凝液在废气热交换器中结冰。本专利技术的目的由具有以下特征的废气热交换器实现。按照本专利技术，废气热交换器一方面具有管片式芯体，即由废气管和用于气冷的翅片组成的芯体，另一方面还具有与废气管相接的集流箱。集流箱优选地通过焊接或钎接形成，并具有管板，废气管的管端钎接或焊接、优选通过激光焊接到管板中。废气管和集流箱的材料优选采用优质钢。对于废气管外侧的翅片，可以使用由优质钢或有色金属制成的波纹翅片。为了提高空气侧的热交换，翅片、特别是波纹翅片具有鱼鳞片，它们是通过已知的加工方法在翅片材料中切开而成的。也可以用所谓的板翅片(Stegrippen)取代波纹翅片，特别是与已知的风冷式增压空气冷却器相同。与此相反，带有鱼鳞片的波纹翅片在冷却液冷却器上是已知的。通过本专利技术的废气冷却器的这种风冷结构实现了以下优点，即再循环的废气被冷却后的温度低于通过冷却液冷却(液冷)方式所达到的温度，这提高了内燃机的功率。此外，本专利技术的结构形式使得废气冷却器可与其它的气冷式热交换器组成组件，即所谓的冷却模块，它由冷却液冷却器、增压空气冷却器和/或冷凝器组成。具有优点的是，本专利技术的废气冷却器可以布置在冷却液冷却器或冷凝器之前，在这里，它只占据了一部分端面。端面的其它部分可被增压空气冷却器覆盖。由此形成了冷却模块的特别紧凑的结构形式。按照本专利技术的另一个优选实施形式，废气热交换器的集流箱由塑料制成，其中，塑料箱与金属管板机械连接，例如通过法兰连接及装入密封件。使用塑料的优点在于受到废气腐蚀的可能性降低。选择塑料材料时，要选择能承受由废气的压力和温度所造成的机械应力的材料。金属热交换器芯体，由管、翅片和管板组成，分别通过钎接或焊接制成。然后再装上塑料箱。其它优选的实施形式包括确定翅片高度、管高度、管高度与翅片高度之比、翅片密度及管的水力直径时的尺寸说明或尺寸范围。通过这些尺寸形成了一个为介质如废气和空气而优化的废气热交换器。在本专利技术的另一个优选实施形式中，废气冷却器具有旁通管道，它优选地由旁通阀控制。这样实现了以下优点，即避免了在外界温度低的情况下冷凝液在冷却器中结冰；此外，还可以使发动机更快地加热。在本专利技术的另一个优选实施形式中，为废气热交换器设有旁通管道一不带旁通阀门，其中，通过废气管道和废气热交换器中的不同压降来控制废气管道中的穿流。旁通管道的结构要使得在高于冰点的外界温度下它的压降低于废气热交换器的压降，这可以通过例如旁通管道进口区域的挡板实现。在废气管道结冰的情况下，废气热交换器中的压降高于旁通管道中的压降，从而使废气从旁通管道中流过。这样实现了以下优点，即在废气冷却器结冰的情况下，废气可被再循环。这样就取消了常出现问题的旁通阀门。在本专利技术的另一个优选实施形式中，为废气热交换器设有旁通，它通过由压差控制的阀开启和关闭。一旦冷凝液在废气管道中结冰而使废气热交换器中的压降上升，压差也上升，这将打开阀关闭机构，并因而打开了废气输入管路和循环管路之间的旁通。这样实现了以下优点，即在出现结冰时可以绕开废气冷却器，并保持废气的再循环。阀关闭机构也可以从外部进行控制。在本专利技术的另一个优选实施形式中，为了加热废气热交换器、特别是它的废气管道，设有冷却液管道、特别是旁通管道，它将热量传给受到冷凝液结冰威胁的废气管道。这样的优点在于，可以防止冷凝液在废气热交换器中结冰。在本专利技术的另一个优选实施形式中，为废气热交换器设有电加热装置，它对废气管道进行加热，并同时防止结冰。在本专利技术的另一个优选实施形式中，百叶窗片、特别是阀门式百叶窗片布置在废气冷却器的管片式芯体之前。这样的优点在于，在温度很低的情况下，避免冷凝液在废气冷却器中结冰，并确保发动机的较快加热。在本专利技术的另一个优选实施形式中，可移动的覆盖装置沿气流方向布置在废气热交换器之前，这个装置覆盖了布置在废气管道之间的冷却空气管道，并因而可以阻止冷却的发生。这样的优点在于，防止冷凝液在废气管道中结冰，并保持废气的再循环。覆盖装置可优选地通过调温器例如膨胀元件操纵。在本专利技术的另一个优选实施形式中，废气冷却器和增压空气冷却器相互连接组成一个模块，其中，流出的废气穿过在增压空气冷却器的出口箱中的一个独立的废气管道。这样可以节省空间。在增压空气冷却器的出口箱中，废气和增压空气必须分离，以避免废气冷凝液对通常由铝制成的增压空气冷却器造成腐蚀。这个废气管道是这样形成的将一个厚的铝壁(间壁)装在增压空气冷却器的出口箱中，这个间壁由于较厚在长时间内可以耐抗酸性的废气冷凝液的腐蚀。可考虑的替代方案是在增压空气冷却器的出口箱中装入塑料管道或优质钢管道，废气在这个管道中流动。这个管道也可装在增压空气冷却器的出口箱的外部(作为附加零件)，或装在出口箱的凸出部分中。具有优点的是，增压空气和废气在增压空气冷却器的下游足够远的位置混合，以使冷凝液无法回流到增压空气冷却器中。增压空气和废气的混合点可以是文丘里喷嘴的形式或相似的装置，从而使废气部分地从废气冷却器中吸出。这样就可以继续提高废气流的规模。在本专利技术的另一个优选实施形式中，废气冷却器和增压空气冷却器集合成一个共同的冷却器，即具有共同的集流箱，具有共同的管片式芯体，它的管既被废气也被增压空气或者被废气和增压空气的混合物穿流。废气和增压空气的输入要么通过共同的进气接管进行，这具有可将两股本文档来自技高网...

【技术保护点】
风冷式废气热交换器，包括用于汽车的废气冷却器，具有可被内燃机的废气穿流的管道或废气管道，在管道之间布置着用于空气冷却的翅片，其特征在于，废气管道以管、尤其是扁平管（３）的形式构成，与翅片（４）一起形成管片式芯体（２），并且管（３）具有管端（３ａ），它们固定在废气的集流箱（５）中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格迪格尔，彼得格斯克斯，克劳斯伊姆勒，弗兰克冯吕茨奥，
申请(专利权)人：贝洱两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]