专利名称：空气冷却器的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的空气冷却器。
技术背景能供应至车辆增压内燃机的空气量不仅取决于空气的压力，而 且还取决于空气的温度。将最大可能量的空气供应至增压内燃机必 然要求在将压縮空气引导至内燃机之前在增压空气冷却器中对其 进行冷却。增压空气冷却器通常位于车辆的常规散热器前面。增压 空气冷却器通常包括两个收集容器和多个用于连接收集容器且平 行地布置的管状元件。平行的管状元件布置为彼此间隔幵以使得周 围的冷空气能在管状元件之间流动并冷却管状元件中的压缩空气。 压縮空气能被冷却至温度基本上相当于周围空气的温度。增压空气冷却器的冷却作用能通过在管状元件内装配一个或 多个折叠的金属片(所谓的紊流器)来增强。金属片将管状元件分 割为多个相对窄的流路。金属片提供了额外的与管状元件中压缩空 气接触的表面以使得压缩空气能被更有效地冷却。金属片的形状也 可以被设计成促进压縮空气的湍流。这种湍流进一步增大了压缩空 气穿过管状元件时的冷却作用。在某些气候条件下，增压空气冷却器中的压縮空气被冷却至温 度低于空气的露点温度。压缩空气中的水汽冷凝，其结果是液体形 式的水凝结在增压空气冷却器内。当周围空气的温度非常低时，还 存在着液体形式的水在增压空气冷却器内冷却从而变为冰的危险。
这种冰形成在金属片的表面上的情况很严重。由于金属片为压縮空 气提供了相对窄的流路，这种情形必然伴随着冰会堵塞流路的危 险。在这些情况下，通向内燃机的气流可降低至会发生操作故障的 水平。US 4 246 963涉及一种优选用于飞机中的热交换器。这种热交 换器包括冷却器组，其具有用于冷空气和热空气的分离管道。各种 管道交替地叠置并且具有相对彼此穿过冷却器组的基本上垂直的 长度。冷空气经常包含冰晶。导入热交换器的这种空气可导致在通 向冷空气管道的进口处形成冰。这种冰的形成可或多或少地阻止冷 空气流过热交换器。为了解决这个问题，在通向冷空气管道的进口 处布置管状梁元件。热空气平行地导向穿过管状梁元件和用于热空 气的普通管道。导向穿过梁元件的热空气加热了形成通向冷空气管 道的进口的梁元件外表面。梁元件的外表面从而将处于足够高的温 度以防止在通向冷空气管道的进口处形成冰。发明内容本发明的目标是提供一种空气冷却器，其构造为确保即使在空 气由温度非常低的介质冷却的情况下也能让空气通过冷却器。这个目标由前序部分所述种类的空气冷却器所实现，其特征在 于权利要求1的特征部分所述的特征。当介质(可以是周围空气) 处于非常低的温度时，存在着将在空气冷却器中冷却的空气中的水 汽冷凝并凝固成为冰的危险。这种冰形成发生在管状元件的内表面 上和导热元件的表面上。由于导热元件将通路分割为相对窄的流 路，明显存在着如果冰形成于导热元件的表面上的话流路程度不定 地被堵塞的危险。将导热元件仅布置在通路的部分横截面上从而在 通路剩余部分中形成细长管道。如果这种管道尺寸足够，基本上确
定不会冻住。因此基本上能一直维持通过空气冷却器的气流。流过 细长管道的相对热的空气也能将热供应至导热元件。导热元件上形 成的冰因而能逐渐地融化，从而清理相邻的流路。根据本发明的一个实施例，所述细长管道布置在管状元件相对 于介质流动方向的前侧。在前侧，介质将最初与管状元件的表面接 触地流动。这是介质温度最低之处。从而在所述前侧发生管状元件 最有效的冷却。细长管道的这种定位通常足以给管道中的空气提供 完全能接受的冷却而无需导热元件的帮助。根据另一实施例，细长 的管道能可选地布置在管状元件相对于介质流动方向的后侧。由于 介质的温度随着其流过导热元件而升高，在导热元件的后侧处的冷 却作用较小。因而细长管道上形成冰的危险就更小。因此细长的管 道可为较小的尺寸。也可以将管道布置在通路的中间部分，并且导 热元件安装在彼此相对的侧面上。根据本发明另一个优选实施例，所述通路的横截面轮廓在介质 流动方向上的尺寸大于在垂直于所述流动方向的方向上的尺寸。管 状元件的这种构造导致了与流动介质相对细长的接触表面，从而促 进了管状元件中空气的冷却。有利地，所述细长的管道的横截面轮 廓具有与高度基本上相同的宽度。如果举例来说管道具有在高度或 宽度上不足的横截面轮廓，那么就明显存在着在管道尺寸不足的方 向上形成冰以致于堵塞管道的危险。如果相反管道在一个方向上尺 寸过度，其结果是管道不必要地高或宽。这种尺寸过度的管道降低 了流路的数目，导致通过管状元件的空气的冷却不充分。因此最佳 的管道很可能是高度和宽度基本上相同。根据本发明的一个优选实施例，冷却器包括多个彼此间间隔开 且在一排中平行地布置的管状元件以使得相邻管状元件中具有能 让介质流过的间隙。管状元件能以彼此间基本上一致的距离布置。
其结果是相邻管状元件之间的间隙中的空气的基本上均匀的流动。 空气从而在所有的管状元件中被冷却至基本上相同的温度。根据本发明的一个优选实施例，管状元件由具有良好导热性的 材料制成。其结果是管状元件外面的介质和内侧的空气之间有效的 导热。管状元件可由具有良好导热性的铝制成。导热元件优选第同 样地由具有良好导热性的材料制成。这里再次地，铝是适合的材料。 导热元件可由折叠的片状材料制成。片状材料提供了能易于成形为 使得在通路中形成适合流路的接触表面。接触表面能以如此的方式 成形以促进通过流路的湍流。表面例如可具有鳃状结构，从而产生 管状元件中空气的更有效冷却。根据本发明的一个优选实施例，冷却器是适合于对压力高于环 境的空气进行冷却的增压空气冷却器。增压空气冷却器本身可用于 车辆以在压縮空气被导向至增压内燃机之前对其进行冷却。对于压 縮空气通常在增压空气冷却器中冷却至低于露点温度，其结果是空 气中的水汽在增压空气冷却器中冷凝。常规的增压空气冷却器通常 由周围空气冷却。如果周围空气的温度非常低，那么也存在着增压 空气冷却器内的冷凝物被冻住而成为冰的危险。根据本发明的增压 空气冷却器中的细长管道使得基本上在所有环境下都能维持通过 增压空气冷却器的足够气流以用于增压内燃机的运行。
下面参照附图以举例的方式描述本发明的优选实施例，其中图1示出了根据本发明的增压空气冷却器，图2示出了沿着图1中平面A-A穿过增压空气冷却器的横截面，和
图3示出了根据一个可选实施例的增压空气冷却器。
具体实施方式
图l示出了一种可例如安装在由增压内燃机驱动的车辆的前部 处的增压空气冷却器，增压内燃机需要压縮空气的供应。增压空气 冷却器的作用是在压縮空气被导入内燃机之前对其进行冷却。增压 空气冷却器包括通向第一收集容器2的进口 1，用于从压缩机接收 热的压縮空气。第一收集容器2包括多个内孔，由此压缩空气能被 导向至在第一收集容器2和第二收集容器4之间延伸的冷却器组3。 冷却器组3包括多个在第一收集容器2和第二收集容器4之间以基 本上直线形的方式延伸的管状元件5。管状元件5在竖直方向上平 行地叠置。管状元件5彼此间基本上等距地布置以使得相邻管状元 件5之间具有规则的间隙7。周围空气因此能流过相邻管状元件5 之间的所述间隙7。周围空气流过冷却器组3能由车辆的运动和/ 或由散热器风扇将空气拉过冷却器组3而引起。第二收集容器4包 括用于从相应的管状元件5接收被冷却压缩空气的内孔。被冷却压 縮空气在被引导穿过适合的管线进入增压内燃机之前经由出口 6 从第二收集容器4中导出。图2示出了冷却器组3的四个管状元件5的横截视图。管状元 件5为同样的构造。管状元件5由具有高导热性的材料制成，比如 铝。管状元件5的横截面为基本上细长轮廓，并且具有两个基本上 平面状的相对长侧面5a、 5b。相对长侧面5a、 5b由两个相对的短 侧面5c、 5d连接，短侧面5c、 5d为向外凸起的圆形形状。管状元 件5具有外表面8，其限定了与周围空气的接触表面。管状元件5 具有内表面9，其限定了用于压縮空气在收集容器2、 4之间导向 时的通路10。
每个管状元件5包括导热元件11，其紧固在通路10内并且在 多个点处与内表面9相接触。导热元件11布置在通路10中以增大 与被导向通过通路10的压縮空气的冷却接触表面。导热元件11由 具有良好导热性的材料制成，比如铝。导热元件11可由铝片制成， 铝片被折叠为使得将通路分割为多个基本上平行的流路12。每个 流路12从而就具有相对有限的横截面积。各个管状元件5中流过 通路10的压缩空气适合于由周围空气冷却。周围空气具有朝向冷 却器组3的主要流动方向14，这个方向基本上平行于中心地延伸 穿过竖直地叠置的管状元件5的平面15。然而，部分周围空气在 流过两个相邻管状元件5之间的间隙7之前遇到管状元件5的前短 侧面5c。周围空气的温度通常显著低于管状元件5中压縮空气的温 度。当周围空气与管状元件5的外表面8相接触时，其引起外表面 8的冷却。由于管状元件5和导热元件11由具有良好导热性的材料 制成，它们也给各个管状元件5的内表面9和导热元件11提供有 效的冷却。内表面9和导热元件11从而提供了对各个管状元件5 的通路10中压縮空气非常有效的冷却。当周围空气的温度较低时，增压空气冷却器中的压縮空气可被 冷却至低于压縮空气露点的温度。在这种情况下，压縮空气中的水 汽冷凝，其结果是液体形式的水在各个管状元件5的通路10内凝 结。如果周围空气的温度非常低时，就存在着冷凝物凝固从而在通 路10中形成冰的危险。这种冰将形成于管状元件5的内表面9上 和导热元件11的表面上。由于导热元件11包括具有相对小横截面 积的流路12，如果冰形成于导热元件11的表面上的话那么就明显 存在着流路12程度不定地被堵塞的危险。这种情形会使得由于空 气供应不充分而引起内燃机的操作故障。然而，根据本发明，导热元件11的尺寸是如此的以使得其仅
占据通路10的部分横截面，使得通路横截面的其余部分形成了横 截面积大于由导热元件11所形成的各个流路12的横截面积的管道n。在图2中，导热元件ii以下述方式布置在通路io中，即，使得所述管道13形成于管状元件5相对于周围空气的流动方向14的 前短侧面5c。在此情况下，细长的管道13具有基本上相同的高度 和宽度。管道13在任一方向上都至少不会窄到使管道13被冻住的 危险增大。当环境温度非常低并且流路12冻住时，适合尺寸的这 种通路13使得能基本上一直维持通过增压空气冷却器的气流。管 道13中的压縮空气还将热提供给导热元件11。从而能使导热元件 11上形成的冰逐渐融化，以使得堵塞的流路12能恢复其空气导通 功能。图3示出了根据一个可选实施例的四个管状元件5的横截视图。在此情况下，导热元件ir以下述方式布置在通路中，即，使得管道13'形成于管状元件相对于周围空气的流动方向14的后短侧 面5d上。这里再次地，细长的管道13、的横截面形状具有基本上与宽度相同的高度。导热元件ir以下述方式折叠，即，将通路分割 为多个基本上平行的、横截面积较小的流路12、。导热元件ir还提供有具有突出部分和孔的表面，从而促进通过流路12'的空气的湍流。导热元件ir从而在压縮空气通过流路12'时为其提供了非常有效的冷却。冷却的气流导致了沿着细长间隙7逐渐增大的温度。管 状元件的后端侧面5d处的冷却效果因此并不与前短侧面5c相同， 从而进一步降低了管道13、冻住的危险。当环境温度非常低时，适 合尺寸的这种管道13、使得能一直维持气流通过增压空气冷却器。 管道13'中的压缩空气还将热提供给导热元件U'，以使得导热元件 l厂上形成的冰能逐渐融化。
本发明在任何方面都不限于关于附图所述的实施例，而是可在 权利要求的范围内自由地变化。多个分开的导热元件可布置在通路 中。细长的管道可布置在通路的任何期望部分中。
权利要求
1.一种空气冷却器，其中该空气冷却器包括至少一个管状元件(5)和至少一个导热元件(11，11`)，管状元件(5)具有限定了用于将要在空气冷却器中冷却的空气的通路(10)的内表面(9)，导热元件(11，11`)紧固在所述通路(10)内并且形状被设计为将通路(10)分割为多个流路(12，12`)，从而使温度比将要在空气冷却器中冷却的空气低的介质与管状元件(5)的外表面(8)相接触地流动，以使得空气冷却器中的空气在流过所述通路(10)时被冷却，其特征在于导热元件(11，11`)的尺寸是如此的，即，使得其仅占据通路(10)的部分横截面，从而在通路(10)的剩余部分中形成横截面积大于由导热元件(11，11`)形成的相应流路(12，12`)的横截面积的细长管道(13，13`)。
2. 根据权利要求1的空气冷却器，其特征在于所述细长管 道(13)布置在管状元件相对于介质流动方向(14)的前侧(5c)。
3. 根据权利要求1的空气冷却器，其特征在于所述细长管 道(13)布置在管状元件相对于介质流动方向(14)的后侧(5d)。
4. 根据前述任一权利要求的空气冷却器，其特征在于所述 通路(10)的横截面轮廓在介质流动方向(14)上的尺寸大于在 垂直于所述流动方向(14)的方向上的尺寸。
5. 根据前述任一权利要求的空气冷却器，其特征在于所述 细长管道(13， 13、)的横截面轮廓具有与高度基本上相同的宽度。
6. 根据前述任一权利要求的空气冷却器，其特征在于冷却 器包括多个彼此间隔开且在一排中平行地布置的管状元件(5)以 使得相邻管状元件(5)之间具有能让介质流过的间隙(7)。
7. 根据前述任一权利要求的空气冷却器，其特征在于管状 元件(5)由具有良好导热性的材料制成。
8. 根据前述任一权利要求的空气冷却器，其特征在于导热 元件(11， ir)由具有良好导热性的材料制成。
9. 根据权利要求8的空气冷却器，其特征在于导热元件(ll， ir)由折叠的片状材料制成。
10. 根据前述任一权利要求的空气冷却器，其特征在于冷却 器是适合于冷却压縮空气的增压空气冷却器。
全文摘要
一种空气冷却器，包括至少一个具有内表面(9)和至少一个导热元件(11，11′)的管状元件(5)，内表面(9)限定了用于将要在空气冷却器中冷却的空气的通路(10)，导热元件(11，11′)紧固在通路(10)内并且成形为将通路(10)分割为多个流路(12，12′)。使得温度比将要在空气冷却器中冷却的空气还要低的介质与管状元件(5)的外表面(8)相接触地流动以使得空气冷却器中的空气在流过通路(10)时被冷却。导热元件(11，11′)的尺寸是如此的以使得其仅占据通路(10)的部分横截面，从而在通路(10)的剩余部分中形成细长的管道(13，13′)，细长的管道(13，13′)的横截面积大于由导热元件(11，11′)形成的相应流路(12，12′)的横截面积。
文档编号F02B29/04GK101120227SQ200680005184
公开日2008年2月6日 申请日期2006年1月30日 优先权日2005年2月17日
发明者R·彼得松 申请人:斯堪尼亚有限公司