用于冷却系统的热交换器、冷却系统以及组件的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的冷却系统的热交换器、一种用于机动车的冷却系统以及一种包括发动机和冷却系统的组件。

背景技术：

热交换器用于冷却系统中，以便将流体的热能传递到另一绕流热交换器的介质上。例如所述介质可以是空气并且所述流体可以是水，从而热交换器是空气穿流的水冷却器。通常这种热交换器应用于机动车的发动机技术领域中，因为当今的发动机基于其高的比功率必须被水冷却，以便能够将产生的热量充分排走。这意味着，发动机的热量被传递到水中并且经由升温的水从发动机中排出。水从发动机流入热交换器中，通过发动机热量升温的水与绕流热交换器的空气相互作用并且因此被冷却。这种冷却通常被称为间接冷却，因为发动机并未直接将多余热量释放到环境空气中，而是首先将其释放给流体。

使用热交换器的冷却系统通常构造为封闭的超压系统。这意味着，在冷却回路中设有压力阀，其产生在1.2至1.5巴之间的超压，使得流体的沸腾温度高于120℃。

现有技术中已知的热交换器可分为两组，其被称为i型穿流热交换器和u型穿流热交换器。

i型穿流热交换器的特征在于，热交换器在第一侧上具有供应接口并且在与第一侧相对置的第二侧上具有回引接口。供应给热交换器的流体因此在热交换区域中仅沿一个方向穿流热交换器，其中，流体的冷却通过被空气绕流的冷却片实现。

i型穿流热交换器的缺点在于，接口设置在相对置的侧面上，由此，由于必须从两侧连接管路，相应地使安装和装配变得困难。为了避免这个问题，由现有技术已知：复杂的软管引导件从回引接口引导至流体泵。但由此会导致更高的材料成本和更大的重量，因为必须提供附加的软管或附加的管路。此外，安装复杂度和安装成本也增加。

相反，u型穿流热交换器在热交换器的同一侧上具有供应接口和回引接口。在热交换器内部，两个接口分别通入多个管中，这些管又过渡到一个汇集和分配区段中或从其出来，由此实现流体在热交换器中的转向。从供应接口到汇集和分配区段的管的数量等于从汇集和分配区段到回引接口的管的数量，因为由此背压可保持尽可能低。流体因此经由供应接口通过第一管流入汇集和分配区段中并且从汇集和分配区段通过第二管流至回引接口。由此在热交换器区域中流动路程加倍，当管的数量减少时在相同的流量下这导致背压增加。例如当管减半时，背压增加6倍。这需要具有相应更高驱动功率的泵来克服背压。但这种泵也增加了功率损耗，由此相应降低了冷却系统的效率。

因此，由现有技术已知的是，u型穿流热交换器以较小的通流量运行，以抵制背压的剧烈增加。但由此在供应接口和回引接口之间的温度差变高，即在相同的容许的最大温度下平均冷却剂温度变低。因此，在热交换器中的引起的平均入口温度差降低，这导致热交换器的冷却效率相应变差。

为了再次防止该变差的冷却效率，由现有技术已知u型穿流热交换器构造得比i热交换器更大，以便提供相同的冷却效率。但由此产生另外的缺点，因为热交换器的尺寸增大，由此此外提高了空气阻力，这在热交换器应用于摩托车中时尤为不利。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提供一种热交换器以及冷却系统，其具有简单且紧凑的结构以及高的冷却效率。

根据本发明，所述任务通过一种用于机动车、尤其是摩托车的冷却系统的热交换器来解决，其包括壳体、供应接口、回引接口以及热交换区域，通过所述供应接口可将流体供应给热交换器，通过所述回引接口可将冷却的流体从热交换器中排出，在该热交换区域中流体通过向介质释放热能而与介质相互作用，以便使所述介质冷却，其中，所述供应接口和回引接口设置在壳体的一个共同的连接侧上，热交换区域包括多个热交换器管，流体通过这些热交换器管从连接侧流向连接侧的对置侧，并且单独的排出管从对置侧通向回引接口。

本发明的基本思想在于提供一种热交换器，其在外观上对应于u型穿流热交换器，因为供应接口和回引接口构造在同一连接侧上，由此热交换器可良好地安装或装配。此外，热交换器在内部与i型穿流热交换器相似，因为流体通过多个热交换器管从供应接口沿一个方向流过热交换区域。实现流体向回引接口回引的单独的管构成设置在热交换器中的流体回引件，所述流体流过热交换器，该热交换器在热交换区域方面对应于i型穿流热交换器。因此，通过唯一的排出管实现向回引接口的回引。

一个方面规定，各热交换器管分别通入一个与回引接口处于流动连接的汇集区段中。流过相应的热交换器管的流体在热交换器的汇集区段中汇集。汇集区段与由现有技术已知的汇集和分配区段的区别在于，不向各个管进行分配，因为在汇集区段中汇集的流体共同通过所述单独的排出管引至回引接口。

根据另一方面，所述排出管的水力直径大致等于或大于所有热交换管的水力直径之和。基于较大的通流横截面，流过各个热交换器管的流体可经由单独的排出管流向回引接口并且随后可从热交换器中排出。较大的通流横截面确保背压仅略微增加。因此不需要功率较强的泵。此外，热交换器能以通常的通流量运行，由此实现冷却功率不变差。因此，热交换器也不需要现有技术中所需的更大空间来提供相当的冷却功率。

此外，所述排出管可设置在热交换器的在热交换器安装位置中位于下部的区域中。由此得到在单独的排出管中以及各个热交换器管中的压力分布方面的优点。这又提高了热交换器的冷却功率。

另一方面规定，所述热交换器管设置在热交换器的在热交换器安装位置中位于上部的区域中。上部区域特别良好地适用于热交换器管，因为热交换器的该区域在安装位置中更强烈地被空气绕流。由此，热交换器的冷却效率相应提高。

特别地，流体是水和/或介质是空气。因此，热交换器可以是空气绕流的水冷却器。

根据另一方面，所述供应接口通入沿着连接侧延伸的流体分配区段中，并联的热交换器管从该流体分配区段延伸出。通过供应接口供应给热交换器的流体在流体分配区段中被分配到各个热交换器管，使得各热交换器管均匀地被流体流过，由此热交换器的冷却效率相应提高。

所述供应接口和回引接口可并排设置并且优选位于连接侧的在安装位置中下部的端部区段上。由此简化了热交换器的安装以及热交换器在冷却系统中的连接，因为很容易够到所述接口。此外，为冷却系统和/或发动机的设计提供了更高的设计自由度，因为两个接口设置在一个小区域中，从而只需从外部接近该小区域。

此外，本发明涉及一种用于机动车、尤其是摩托车的冷却系统，其包括流体泵和上述类型的热交换器。上述的关于热交换器的优点能以类似的方式转用到冷却系统上。流体泵尤其是可构造为水泵。

此外，本发明还涉及一种组件，其包括发动机以及上述类型的冷却系统或上述类型的热交换器，其中，所述发动机与热交换器处于流动连接并且通过流体冷却，并且所述发动机具有流体入口和流体出口，它们与回引接口或供应接口处于流动连接，尤其是所述流体入口和流体出口构造在发动机的一个共同侧上。由此得到组件非常紧凑的设计，因为在发动机和热交换器之间的相应流动连接能以简单的方式构造。此外得到高的设计自由度，因为只需能从外部够到构成有接口的小区域。

附图说明

本发明的其它优点和特征由后续说明和参考附图给出。在附图中：

图1为按本发明的热交换器的俯视图；

图2为图1中的按本发明的热交换器的示意性剖视图；并且

图3为按本发明的组件的示意图。

具体实施方式

图1示出用于机动车的冷却系统的热交换器10，该热交换器具有壳体12。

热交换器10包括供应接口14和回引接口16，它们两者设置在壳体12的连接侧18上。在所示实施形式中，供应接口14和回引接口16设置在连接侧18的在安装位置中下部的端部区段19中。

供应接口14与回引接口16处于流动连接，其中，所述流动连接通过多个热交换器管20和一个单独的排出管22形成。在所示的实施形式中设有41个热交换器管20。

热交换器10还具有流体分配区段24和汇集区段26，它们尤其是在图2中示出。汇集区段26基本上平行于沿着连接侧18延伸的流体分配区段24延伸。并联的各热交换器管20以及单独的排出管22彼此平行延伸并且分别垂直于流体分配区段24并且从流体分配区段24出发且并排地通入汇集区段26中。

图1和图2示出处于其安装位置中的热交换器10，使得图中的上部区域相应于安装位置中的上部区域。由此得知，热交换器管20设置在热交换器10的上部区域27中，而排出管22设置在热交换器10的在安装位置中下部的区域28中。

下面说明热交换器10的作用方式。

经由供应接口14向热交换器10供应流体，该流体例如可以是水。所述流体可从在此未示出的发动机流向热交换器10，从而流体基于发动机中释放出的热量被加热。

经由供应接口14供应的流体随后流入流体分配区段24，在该流体分配区段中流体均匀地被分配到各个热交换器管20中。各个热交换器管20共同构成一个热交换区域29，该热交换区域被介质、如空气绕流。加热的流体在此将其热能传递给介质。基于大数量的热交换器管20及其小的直径，实现了用于介质的大的相互作用表面，通过该相互作用表面可提供相应大的冷却功率。

热交换器管20与流体分配区段24这样共同作用，使得流体均匀地流过热交换管20，由此确保热交换器10的较大的冷却功率和较高的效率。

流过热交换器管20的流体在热交换器管20的端部到达汇集区段26，流过各个热交换器管20的流体在该汇集区段中汇集。汇集区段26与单独的排出管22处于流动连接，该排出管又与回引接口16连接。所有的在汇集区段26中汇集的流体因此通过单独的排出管22被导向回引接口16。经由回引接口16，流体随后可从热交换器10中被排出并且被供应给在此未示出的发动机。因此，在流体已流过热交换区域29之后，所有的供应给热交换器10的流体通过唯一的排出管22被回引。

流体因此仅沿一个方向流过各个热交换器管20，即从连接侧18到连接侧18的对置侧30，在该对置侧构成有汇集区段26。汇集区段26因此沿对置侧30延伸。

单独的排出管22形成用于流过热交换区域29的流体的回引件，因为该排出管将流体从对置侧30引回连接侧18。排出管22集成在热交换器10中，从而不需要额外安装软管或其它回引构件。

热交换区域29主要由多个热交换管20构成。单独的排出管22也可与介质相互作用。

为了使流过热交换器10的通流量是高的，排出管22的通流横截面比所述多个热交换器管20之一的要大。尤其是排出管22的水力直径(hydraulischedruchmesser)大致等于或大于所有的热交换管20的水力直径之和。由此确保不产生大的背压，其将导致小的通流量。因此也不需要使用相应更强的流体泵或大面积的热交换器10。热交换区域29在尺寸方面基本上相应于i型穿流热交换器10的尺寸，它们的冷却功率也相当。

基于排出管22的较大直径确保：背压不会如此强烈地上升，以致需要在此未示出的水泵的更高功率。由于背压仅略微增加，因此热交换器10可被加载大致相同的通流量。

因此，提供一种热交换器10，其在外观上具有u型穿流热交换器的形状，因为供应接口14和回引接口16构成在壳体12的共同的连接侧18上。但热交换区域29仅沿一个方向被流过，因此所述热交换器10在热交换区域29的结构原理方面相应于i型穿流热交换器。此外，所述热交换器10具有i型穿流热交换器的效率和冷却功率。

在图3中示意性示出包括发动机34和冷却系统36的组件32。

冷却系统36包括上述类型的热交换器10以及流体泵38，该流体泵设置在将热交换器10的回引接口16与发动机34的流体入口42连接的流动连接40中。此外示出流动连接44，其构成在发动机34的流体出口46和热交换器10的供应接口14之间。如此设计的冷却回路确保发动机34的充分冷却。

流体入口42和流体出口46可设置在发动机34的一个共同侧48上，尤其是共同侧48的一个小区域50中，使得流体入口42和流体出口46直接相邻。由此得到整个组件32的紧凑设计，因为热交换器10上的接口14、16也构成在共同的连接侧18的下端部区段19中。

因此，总体上实现一种热交换器10、冷却系统36以及组件32，其具有简单紧凑的结构，但具有高的冷却效率。