DE102017208494B4

DE102017208494B4 - Krümmer-integrierter zwischenkühler mit strukturkern

Info

Publication number: DE102017208494B4
Application number: DE102017208494.4A
Authority: DE
Inventors: Leo Somhorst; James Grainger; Petr Fabian; A Ra Jo
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2037-05-20
Also published as: KR101952108B1; US10151231B2; KR20170131249A; US20170335746A1; DE102017208494A1

Abstract

Wärmetauscher (10) für ein Fahrzeug, mit:einem Einlasstank (12), der ausgestaltet ist, um Luft von einem Luftkreislauf des Fahrzeugs zu empfangen;einer Wärmeaustauschanordnung (16), die Wärme zwischen der Luft und einem Kühlmittel austauscht; undeinem Auslasstank (14), der ausgestaltet ist, um direkt an einen Motorblock (42) des Fahrzeugs zu koppeln und die Luft zu dem Motorblock (42) zu befördern, wobei der Auslasstank (14) zumindest zwei darin ausgebildete Öffnungen (34) aufweist, wobei jede der Öffnungen (34) ausgestaltet ist, um mit entsprechenden Zylindern des Motorblocks (42) des Fahrzeugs in Verbindung zu stehen, wobei die Wärmeaustauschanordnung (16) zwischen dem Einlasstank (12) und dem Auslasstank (14) angeordnet ist, ferner mit einem ersten Kopfteil (36), der zwischen der Wärmeaustauschanordnung (16) und dem Einlasstank (12) angeordnet ist, undeinem zweiten Kopfteil, der zwischen dem Auslasstank (14) und der Wärmeaustauschanordnung (16) angeordnet ist,wobei jeder des ersten Kopfteils (36) und des zweiten Kopfteils ein Rahmen ist, der eine Vielzahl an Stützelementen (38) umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens von jedem des ersten Kopfteils (36) und des zweiten Kopfteils erstrecken,ferner mit einem Paar an Deckplatten (17, 18), die mit einer Verkleidungsplattenanordnung (24) zusammenwirken, um zumindest teilweise Seiten der Wärmeaustauschanordnung (16) zu bedecken und offene Enden (20) definieren, welche die Luft zu und von der Wärmeaustauschanordnung (16) befördern,wobei die Verkleidungsplattenanordnung (24) einen ersten Abschnitt (26) und einen zweiten Abschnitt (28) umfasst, wobei jeder des ersten Abschnitts (26) und des zweiten Abschnitts (28) einen Rahmen (30) und ein Paar an Verkleidungsplatten (32) aufweist, die sich seitlich nach außen von dem Rahmen (30) erstrecken,wobei jeder des ersten Abschnitts (26) und des zweiten Abschnitts (28) eine Vielzahl an Stützelementen (39) umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens (30) erstrecken, und die Stützelemente (39) die Integrität der Verkleidungsplattenanordnung (24) unterstützen und der Verkleidungsplattenanordnung (24) Steifigkeit zufügen, beispielsweise wenn die Verkleidungsplattenanordnung (24) Vibrationen ausgesetzt ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug, und genauer einen Krümmer-integrierten Kühler bzw. Kühler mit integriertem Krümmer zum Montieren an einen Motorblock des Kraftfahrzeugs.
HINTERGRUND
Wie allgemein bekannt ist, ist es wünschenswert für Luft, die in einen Motor eines Kraftfahrzeugs eintritt, gekühlt zu werden, insbesondere nach einem Austreten aus einem Turbolader oder einem Lader, weil kühlere Luft eine erhöhte Dichte aufweisen wird, die eine Effizienz des Motors maximiert. In bestimmten Situationen kann das Kühlen der Luft auch ein Motormanagement erleichtern und eine Frühzündung der Luft und eines Kraftstoffs vor einer zeitlich festgelegten Funkenzündung beseitigen. Außerdem spricht das Kühlen der Luft gegen eine übermäßige Abnutzung oder einen Hitzeschaden an einem Motorblock des Motors.
Wärmetauscher, wie beispielsweise wassergekühlte Ladeluftkühler (wassergekühlte LLK), können in dem Kraftfahrzeug verwendet werden, um die Luft zu kühlen, die durch den Turbolader oder den Lader vor einem Eintreten in den Motor komprimiert worden ist. Für anwendungsspezifische Anforderungen, wie beispielsweise Raumeinschränkungen in einem Fahrzeug, nutzen zum Beispiel wassergekühlte LLK üblicherweise ein Kühlmittel von einer oder mehr Quellen, und können einen Wärmeaustauschkern mit Platten umfassen, die Mehrfachdurchgang-Ausgestaltungen aufweisen.
Bei bestimmten Anwendungen kann es wünschenswert sein, den wassergekühlten LLK innerhalb eines Krümmers des Motors oder direkt an den Motorblock zu montieren. Um Vibrationsziele und Kosteneinsparungen zu erzielen, ist es jedoch vorteilhaft, Wärmetauscher und wassergekühlte LLK kontinuierlich zu verbessern.
Folglich besteht eine Notwendigkeit in der Technik zum Montieren eines Auslasstanks eines Wärmetauschers direkt an einen Motorblock eines Kraftfahrzeugs, während eine strukturelle Integrität beibehalten wird und Herstellungskosten davon minimiert werden.
DE 10 2014 000 450 A1 betrifft einen Einlasskrümmer für einen Motor. Ein Verbrennungsmotorsystem enthält einen Motorblock, der mehrere Verbrennungszylinder enthält. Ladeluftstrom wird durch einen Einlasskrümmer gerichtet und durch Krümmerrohre zu den Verbrennungszylindern geleitet, wobei die Krümmerrohre in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zu den Zylindern stehen. Der Einlasskrümmer enthält einen Einlass zum Empfang des Stroms komprimierter und erwärmter Ladeluft. Ein Ladeluftkühler ist im Einlasskrümmer stromaufwärts der Krümmerrohre vorgesehen. Wenn der Ladeluftstrom den Ladeluftkühler durchströmt, wird Wärme vom Ladeluftstrom auf einen den Ladeluftkühler gleichzeitig durchströmenden Kühlmittelstrom übertragen. Ladeluft, die durch Durchströmen des Ladeluftkühlers gekühlt worden ist, wird zwischen den Krümmerrohren verteilt und tritt in die Zylinder ein.
KR 10 2012 0 024 184 A bezieht sich auf einen wassergekühlten Ladeluftkühler. Der Ladeluftkühler umfasst einen ersten Sammelbehälter, einen zweiten Sammelbehälter und ein Abdeckelement. Der erste Sammelbehälter und der zweite Sammelbehälter sind mit einem Header und einem Behälter gekoppelt. Eine Dichtung ist zwischen dem Header und dem Behälter angeordnet.
US 2012/0292002 A betrifft ein Ansaugrohr für einen Verbrennungsmotor. Ein Motorflansch ist an der Außenseite eines Wärmetauschers, durch den Ladeluft strömt, angeordnet und ist direkt an einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors montiert. Wassermantelteile haben jeweils Längswülste, die als Header für das um Flachrohre strömende flüssige Kühlmittel dienen. Böden werden zusammen mit den Flachrohren und den Wassermantelteilen mechanisch vormontiert. Zur Verbindung von Ansaugtrakt und Motorflansch haben die Böden Ränder, die mit gewellten Schlitzcrimpen versehen sind. Bei der Montage des Ansaugrohres werden entsprechende Strukturen auf der Seite von Ansaugtrakt und Motorflansch mit den gewellten Schlitzcrimpen formschlüssig verschlossen, so dass eine Dichtung zwischen Ansaugflansch und Motorflansch einerseits und dem Boden andererseits dicht gepresst wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung wird ein verbessertes Mittel des Montierens eines Auslasstanks eines Wärmetauschers direkt an einen Motorblock eines Kraftfahrzeugs, während eine strukturelle Integrität beibehalten wird und Herstellungskosten davon minimiert werden, entdeckt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung ist ein Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 offenbart. Der Wärmetauscher umfasst einen Einlasstank, der ausgestaltet ist, um Luft von einem Luftkreislauf des Fahrzeugs zu empfangen. Der Wärmetauscher umfasst ferner eine Wärmeaustauschanordnung, die zwischen dem Einlasstank und einem Auslasstank angeordnet ist. Die Wärmeaustauschanordnung tauscht Wärme zwischen der Luft und einem Kühlmittel aus. Der Auslasstank ist ausgestaltet, um direkt an einen Motorblock des Kraftfahrzeugs zu koppeln und die Luft zu dem Motorblock zu befördern. Der Auslasstank weist zumindest zwei darin ausgebildete Öffnungen auf. Die Öffnungen sind ausgestaltet, um Luft mit entsprechenden Zylindern des Motorblocks des Kraftfahrzeugs in Verbindung zu bringen. Die Wärmeaustauschanordnung ist zwischen dem Einlasstank und dem Auslasstank angeordnet. Der Wärmetauscher weist ferner einen ersten Kopfteil, der zwischen der Wärmeaustauschanordnung und dem Einlasstank angeordnet ist, und einen zweiten Kopfteil auf, der zwischen dem Auslasstank und der Wärmeaustauschanordnung angeordnet ist. Jeder des ersten Kopfteils und des zweiten Kopfteils ist ein Rahmen, der eine Vielzahl an Stützelementen umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens von jedem des ersten Kopfteils und des zweiten Kopfteils erstrecken. Der Wärmetauscher weist ferner ein Paar an Deckplatten auf, die mit einer Verkleidungsplattenanordnung zusammenwirken, um zumindest teilweise Seiten der Wärmeaustauschanordnung zu bedecken und offene Enden definieren, welche die Luft zu und von der Wärmeaustauschanordnung befördern. Die Verkleidungsplattenanordnung umfasst einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, wobei jeder des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts einen Rahmen und ein Paar an Verkleidungsplatten aufweist, die sich seitlich nach außen von dem Rahmen erstrecken. Jeder des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts umfasst eine Vielzahl an Stützelementen, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens erstrecken, und die Stützelemente unterstützen die Integrität der Verkleidungsplattenanordnung und fügen der Verkleidungsplattenanordnung Steifigkeit zu, beispielsweise wenn die Verkleidungsplattenanordnung Vibrationen ausgesetzt ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung ist ein Motorblock und Wärmetauscheranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 7 offenbart. Die Anordnung umfasst einen Motorblock, der eine Vielzahl an Zylindern umfasst, und einen Einlasstank, der ausgestaltet ist, um Luft von einem Luftkreislauf des Kraftfahrzeugs zu empfangen. Die Anordnung umfasst ferner eine Wärmeaustauschanordnung, die eine Vielzahl an Plattenanordnungen aufweist, die Mehrfachdurchgang-Strömungskanäle aufweisen, die ein Kühlmittel darin empfangen. Die Wärmeaustauschanordnung tauscht Wärme zwischen der Luft und dem Kühlmittel aus. Die Wärmeaustauschanordnung ist ausgestaltet, um direkt an den Motorblock gekoppelt zu sein und sieht eine Fluid-Verbindung zwischen der Wärmeaustauschanordnung und der Vielzahl an Zylindern des Motorblocks vor. Die Wärmeaustauschanordnung ist zwischen dem Einlasstank und dem Motorblock angeordnet. Eine Dichtung ist zwischen dem Kopfteil und dem Einlasstank angeordnet. Der Kopfteil ist ein Rahmen, der eine Vielzahl an Stützelementen umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens erstrecken. Die Anordnung umfasst ferner ein Paar an Deckplatten, die mit einer Verkleidungsplattenanordnung zusammenwirken, um zumindest teilweise Seiten der Wärmeaustauschanordnung zu bedecken und offene Enden zum Befördern der Luft zu und von der Wärmeaustauschanordnung definieren. Die Verkleidungsplattenanordnung umfasst einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt. Jeder des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts weist einen Rahmen, ein Paar an Verkleidungsplatten, die sich seitlich nach außen von dem Rahmen erstrecken, und ein Paar an Flanschen auf, die sich in eine Längsrichtung in Bezug auf dem Rahmen erstrecken. Jeder des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts umfasst eine Vielzahl an Stützelementen, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens erstrecken. Die Stützelemente unterstützen die Integrität der Verkleidungsplattenanordnung und fügen der Verkleidungsplattenanordnung Steifigkeit zu, beispielsweise wenn die Verkleidungsplattenanordnung Vibrationen ausgesetzt ist.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Offenbarung ist ein Motorblock und Wärmetauscheranordnung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 8 offenbart. Die Anordnung umfasst einen Motorblock, der eine Vielzahl an Zylindern umfasst, und einen Wärmetauscher, der direkt an den Motorblock montiert ist. Der Wärmetauscher umfasst einen Einlasstank, der Luft von einem Luftkreislauf des Fahrzeugs empfängt, und einen Auslasstank, der die Luft zu dem Motorblock befördert. Eine Wärmeaustauschanordnung tauscht Wärme zwischen der Luft und einem Kühlmittel aus, und ist zwischen dem Einlasstank und dem Auslasstank angeordnet. Ein Kopfteil ist zwischen der Wärmeaustauschanordnung und dem Auslasstank angeordnet. Der Auslasstank umfasst eine Vielzahl an Auslassöffnungen. Die Vielzahl an Auslassöffnungen entsprechen Entsprechenden der Vielzahl an Zylindern des Motorblocks. Der Kopfteil umfasst eine Vielzahl an Stützelementen, die sich zwischen inneren Oberflächen davon erstrecken. Die Wärmeaustauschanordnung umfasst eine Vielzahl an Plattenanordnungen, die Einen von Einzel- und Mehrfachdurchgang-Serpentinenströmungskanälen definieren, die ausgestaltet sind, um ein Kühlmittel darin zu empfangen. Jeder eines ersten Abschnitts und eines zweiten Abschnitts einer Verkleidungsplattenanordnung umfasst eine Vielzahl an Stützelementen, die sich zwischen inneren Oberflächen eines Rahmens erstrecken. Die Stützelemente unterstützen die Integrität der Verkleidungsplattenanordnung und fügen der Verkleidungsplattenanordnung Steifigkeit zu, beispielsweise wenn die Verkleidungsplattenanordnung Vibrationen ausgesetzt ist.
Figurenliste

1 ist eine Teilexplosions-Perspektivansicht eines Wärmetauschers gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung; [0012] 2 ist eine montierte Perspektivansicht des Wärmetauschers von 1;
3 ist eine vergrößerte Explosionsperspektivansicht eines Kopfteils und eines Abschnitts einer Verkleidungsplattenanordnung des Wärmetauschers von 1-2;
4 ist eine vergrößerte Perspektivansicht von oben von einer Platte einer Wärmeaustauschanordnung des Wärmetauschers von 1-2; und
5 ist eine vergrößerte fragmentarische Perspektivansicht von unten von der Platte von 3.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung und angehängten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und Zeichnungen dienen dazu, einem Fachmann zu ermöglichen die Erfindung auszuführen und zu verwenden, und sind nicht beabsichtigt, den Bereich der Erfindung auf irgendeine Weise zu beschränken. In Bezug auf die offenbarten Verfahren sind die präsentierten Schritte beispielhafter Natur, und somit ist die Reihenfolge der Schritte nicht notwendig oder kritisch. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „im Wesentlichen“ „meistens, aber nicht gänzlich“ oder „ungefähr“, wie ein Fachmann in Hinblick auf die Beschreibung und Zeichnungen erkennen würde.
1-3 stellen einen Wärmetauscher 10 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung dar. Wie dargestellt, ist der Wärmetauscher 10 zum Beispiel als ein Zwischenkühler ausgestaltet, wie beispielsweise ein wassergekühlter Ladeluftkühler. Es wird jedoch verstanden, dass der Wärmetauscher 10 als eine beliebige Art von Wärmetauscher ausgestaltet sein kann, die gewöhnlich in Kraftfahrzeugsystemen genutzt wird, wie beispielsweise für einen luftgekühlten Ladeluftkühler verwendet, einen Rohrwärmetauscher, einen (Motor- bzw. Wasser-)Kühler, einen Ölkühler oder anderen Wärmetauscher, der jetzt bekannt ist oder später entwickelt wird.
Der Wärmetauscher 10 umfasst einen Einlasstank 12 und einen Auslasstank 14 zum entsprechenden Empfangen und Befördern bzw. Zuführen von Luft, die von einem Luftkreislauf eines Kraftfahrzeugs strömt. Eine Richtung einer Strömung der Luft durch den Wärmetauscher 10 wird durch die Pfeile angegeben. Der Wärmetauscher 10 umfasst ferner eine Wärmeaustauschanordnung 16, die ausgestaltet ist, um Wärme zwischen der durch den Wärmetauscher 10 strömenden Luft und der Wärmeaustauschanordnung 16 zu übertragen. Die Wärmeaustauschanordnung 16 ist zwischen einer ersten Abdeckung 17 und einer zweiten Abdeckung 18 angeordnet, die einander gegenüberliegen in Bezug auf eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung der Strömung der Luft durch den Wärmetauscher 10. Die Wärmeaustauschanordnung 16 und die Abdeckungen 16, 17 sind zwischen dem Einlasstank 12 und dem Auslasstank 14, bzw. dazwischenliegend, angeordnet.
Die Wärmeaustauschanordnung 16 weist gegenüberliegende offene Enden 20 auf. Jedes der offenen Enden 20 ist ausgestaltet, um eine Fluid-Verbindung in die Wärmeaustauschanordnung 16 beziehungsweise aus der Wärmeaustauschanordnung 16 vorzusehen, wobei Fluid in die Wärmeaustauschanordnung 16 durch ein Erstes der offenen Enden 20 eintritt und aus der Wärmeaustauschanordnung 16 durch ein Zweites der offenen Enden 20 austritt. Der Wärmetauscher 10 kann auch, wie gewünscht, andere Komponenten umfassen, wie beispielsweise zusätzliche Rohre, Verbindungen, Tanks, Ventile und andere Komponenten, die gewöhnlich mit einem Wärmetauscher verwendet werden.
Die Wärmeaustauschanordnung 16 umfasst eine Vielzahl an gestapelten, im Wesentlichen parallelen Plattenanordnungen 22. Die Plattenanordnungen 22 können, falls gewünscht, zwischen einer Vielzahl an im Wesentlichen parallelen Rippen bzw. Lamellen (nicht gezeigt) angeordnet sein. Jede der Plattenanordnungen 22 definiert zumindest einen Strömungskanal 23, in 4 gezeigt, zum Empfangen eines Kühlmittels von zumindest einer Kühlmittelquelle. Wie dargestellt, kann jede der Plattenanordnungen 22 für eine Mehrfachdurchgang-Fluidströmung ausgestaltet sein, wobei die Plattenanordnungen 22 parallele Durchgangsströmungskanäle 23 definieren.
Jede der Plattenanordnungen 22 umfasst eine Platte 22a, wie in 4-5 dargestellt. Jede der Platten 22a wirkt mit einer gegenüberliegenden Platte zusammen, um die Strömungskanäle 23 auszubilden. Wie gezeigt, umfasst jede Oberfläche der Platte 22a einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich mit Doppel-Serpentinen-Mehrfachdurchgang-Strömungskanälen 23, wobei das Kühlmittel durch die Strömungskanäle 23 zwischen Fluid-Öffnungen 25 strömt. Die Strömungskanäle 23 können Turbulente-Strömung-Merkmale 27 umfassen, wie beispielsweise Vorsprünge oder Aussparungen, die an einer Oberfläche der Strömungskanäle 23 ausgebildet sind. Die Turbulente-Strömung-Merkmale 27 können jedoch Stege bzw. Erhöhungen, Oberflächenaufrauung oder irgendein anderes Merkmal sein, um eine Turbulenz zu bewirken oder eine turbulente Strömung des Kühlmittels zu verursachen, das durch die Strömungskanäle 23 strömt. Es wird verstanden, dass abwechselnde Plattenausgestaltungen in Erwägung gezogen werden können, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann jede der Platten 22a beispielsweise Kanäle 23 mit einem Einzel-Serpentinen-Strömungspfad bzw. einzelnen schlangenartigen Strömungspfad oder mehr als zwei Mehrfachdurchgang-Kanäle 23 aufweisen.
Jede der Platten 22a umfasst ferner einen erhabenen Bereich 50, der angrenzend an gegenüberliegende Enden der Platte 22a ausgebildet ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist der erhabene Bereich 50 als jede Ecke der Platte 22a und an einem Abschnitt zwischen jeder Ecke der Platte 22a angeordnet. Die erhabenen Bereiche 50 sehen einen Kontaktbereich zum Löten der Rippen an die Platten 22a vor.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1-3 umfasst bei bestimmten Ausführungsformen der Wärmetauscher 10 einen Kopfteil bzw. Verteiler 36 und eine Dichtung 37, die zwischen der Wärmeaustauschanordnung 16 und jedem des Einlasstanks 12 und des Auslasstanks 14 angeordnet sind. Der Kopfteil 36 und die Dichtung 37 wirken zusammen, um ein Koppeln der Wärmeaustauschanordnung 16 an jeden des Einlasstanks 12 und des Auslasstanks 14 zu erleichtern, und eine Luftleckage von dem Wärmetauscher 10 zu beeinträchtigen bzw. sich gegen sie auszusprechen. Die Dichtung 37 ist entlang eines Umfangs des Kopfteils 36 angeordnet und nimmt eine Schulter in Eingriff, die an einem Umfang von jedem des entsprechenden Auslasstanks 14 und des Einlasstanks 12 ausgebildet ist. Der Kopfteil 36 kann als irgendein Kopfteil ausgestaltet sein, der gewöhnlich mit Wärmetauschern genutzt wird, wie beispielsweise gezeigt und beschrieben in US 2016/0334174 A1 .
Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine Verkleidungsplattenanordnung 24 ausgestaltet, um Seiten der Wärmeaustauschanordnung 16 zu umschließen. Die Verkleidungsplattenanordnung 24 umfasst einen ersten Abschnitt 26 und einen zweiten Abschnitt 28. Jeder der Abschnitte 26, 28 weist einen Rahmen 30 und ein Paar an Verkleidungsplatten 32 auf. Der Rahmen 30 des ersten Abschnitts 26 ist zwischen dem Einlasstank 12 und der Wärmeaustauschanordnung 16 angeordnet, und der Rahmen 30 des zweiten Abschnitts 28 ist zwischen dem Auslasstank 14 und der Wärmeaustauschanordnung 16 angeordnet. Der Rahmen 30 definiert einen offenen Abschnitt und erstreckt sich entlang eines Umfangs der Wärmeaustauschanordnung 16. Die Verkleidungsplatten 32 erstrecken sich seitlich nach außen von dem Rahmen 30 im Wesentlichen senkrecht zu dem Rahmen 30. Die Verkleidungsplatten 32 sind ausgestaltet, um die offenen Seiten der Wärmeaustauschanordnung 16 zu bedecken und mit den Abdeckungen 17, 18 zusammenzuwirken, um die Wärmeaustauschanordnung 16, mit Ausnahme der offenen Enden 20, zu umschließen.
Die Verkleidungsplatten 32 des Rahmens 30 des ersten Abschnitts 26 können eine Schulter 33 aufweisen, die an einem Ende davon ausgebildet ist. Eine Lippe oder Kante 35 der Verkleidungsplatten 32 gelangen mit der Schulter der Verkleidungsplatten 32 des ersten Abschnitts 26 in Eingriff. Falls gewünscht, können die Verkleidungsplatten 32 des ersten Abschnitts 26 jedoch eine Kante aufweisen, die ausgestaltet ist, um mit der Schulter 33 der Verkleidungsplatten 32 des zweiten Abschnitts 28 in Eingriff zu gelangen. Andere Eingriffsstrukturen können verwendet werden, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Bei der dargestellten Ausführungsform wirken die Verkleidungsplatten 32 des ersten Abschnitts 26 mit den Verkleidungsplatten 32 des zweiten Abschnitts 28 zusammen, um die Seiten der Wärmeaustauschanordnung 16 vollständig zu umschließen. Es wird jedoch verstanden, dass sich die Verkleidungsplatten 32 teilweise über die Wärmeaustauschanordnung 16 erstrecken und zumindest einen Abschnitt der Wärmeaustauschanordnung 16 freilegen können, falls gewünscht. Anbringungsmerkmale 40 können an den Verkleidungsplatten 32 enthalten sein, um mit der ersten Abdeckung 17 und der zweiten Abdeckung 18 in Eingriff zu gelangen, um die Verkleidungsplattenanordnung 24 an den Abdeckungen 17, 18 zu befestigen bzw. zu sichern. Zusätzliche Abdeckungen und/oder Gehäuse können wie gewünscht genutzt werden, um die Wärmeaustauschanordnung 16 zu enthalten und schützen.
Jeder der Abschnitte 26, 28 der Verkleidungsplattenanordnung 24 kann ein Paar an länglichen Flanschen 52 umfassen, die sich längs entlang der Seite des Rahmens 30, beabstandet von dem Rahmen 30, erstrecken. Die Flansche 52 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu Wänden, die den Rahmen 30 ausbilden. Die Flansche 52 wirken mit dem Rahmen 30 zusammen, um einen Schlitz zum Aufnehmen des entsprechenden Kopfteils 36 auszubilden. Die Flansche 52 wirken mit dem Rahmen zusammen, um den entsprechenden Kopfteil 36 in Eingriff zu nehmen und stützen.
Der Auslasstank 14 umfasst einen Verteilerraum mit zumindest zwei Auslassöffnungen 34. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der Auslasstank 14 vier Auslassöffnungen 34, die ausgestaltet sind, um Zylindern in einem Motorblock 42 des Fahrzeugs zu entsprechen. Die Auslassöffnungen 34 sind ausgerichtet mit oder sehen eine Fluid-Verbindung vor an Entsprechenden der Zylinder in dem Motorblock 42, um ein Befördern von Luft durch das Luftsystem des Fahrzeugs zu erleichtern. Gemäß anderer Ausführungsformen kann der Auslasstank 14 jedoch mehr oder weniger Auslassöffnungen 34 umfassen, für abwechselnde Anordnungen des Motorblocks 42 oder abhängig von der Anzahl an Zylindern in dem Motorblock 42. Der Auslasstank 14 ist ausgestaltet, um direkt an den Motorblock 42 montiert zu sein. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst die Wärmeaustauschanordnung 10 nicht den Auslasstank 14. Die Wärmeaustauschanordnung 10 ist direkt gekoppelt oder montiert an den Motorblock 42.
Der Kopfteil 36 ist ein Rahmen und kann längliche Stützelemente 38 umfassen, die sich zwischen Seiten oder inneren Oberflächen des Kopfteils 36 erstrecken. Die Stützelemente 38 stützen strukturell die Integrität des Kopfteils 36 durch Zufügen von Steifigkeit an den Kopfteil 36, wie beispielsweise wenn zum Beispiel der Kopfteil 36 Vibrationen und Druckbelastungen ausgesetzt wird oder während eines während des den Kopfteil 36 ausbildenden Herstellungsprozesses. Bei der dargestellten Ausführungsform gibt es fünf Stützelemente 38. Es können jedoch mehr oder weniger Stützelemente 38 sein, falls gewünscht. Zusätzlich können die Abschnitte 26, 28 der Verkleidungsplattenanordnung 24 Stützelemente 39 umfassen, die sich zwischen Seiten des Rahmens 30 erstrecken, um die Integrität der Verkleidungsplattenanordnung 24 zu stützen und Steifigkeit an die Verkleidungsplattenanordnung 24 zuzufügen, beispielsweise wenn die Verkleidungsplattenanordnung 24 zum Beispiel Vibrationen und Druckbelastungen ausgesetzt wird. Die Kopfteile 36 werden an den entsprechenden Einlasstank 12 und Auslasstank 14 sowie die Wärmeaustauschanordnung 16 durch Kopplungsmittel gekoppelt, wie beispielsweise ein Crimpverfahren, Bolzen, Schweißung oder irgendein anderes Kopplungsmittel, wie gewünscht.
Es wird verstanden, dass der Wärmetauscher 10 andere Ausgestaltungen und Merkmale umfassen kann, ohne von dem Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann der Wärmetauscher 10 Merkmale umfassen wie gezeigt und beschrieben in CZ 2012-944 A3 und US 2013/0213621 A1 . Zum Montieren bedecken die Abdeckungen 17, 18 und die Verkleidungsplattenanordnung 24 teilweise die Wärmeaustauschanordnung 16 und werden zwischen den Kopfteilen 36 angeordnet. Die Dichtungen 37 werden zwischen den Kopfteilen 36 und dem Einlasstank 12 beziehungsweise dem Auslasstank 14 angeordnet. Bei Anwendung strömt die Luft von dem Luftkreislauf durch den Einlasstank 12 und durch die Wärmeaustauschanordnung 16 zu dem Auslasstank 14. Wenn die Luft durch die Wärmeaustauschanordnung 16 befördert wird, tauscht das Kühlmittel, das durch die Kanäle 23 der Plattenanordnungen 22 strömt, Wärme mit der Luft aus, die durch die Wärmeaustauschanordnung 16 strömt, und kühlt die Luft. Die gekühlte Luft strömt durch den Auslasstank 14 zu den Zylindern des Motorblocks 42.
Vorteilhafterweise kann der Wärmetauscher 10 der vorliegenden Offenbarung bei Anwendungen mit hohen Vibrations- und Druckbelastungen genutzt werden, aufgrund der maximierten Steifigkeit. Der Wärmetauscher 10 minimiert auch Herstellungs- und Montagekosten, erfüllt Packungsgrößenanforderungen und minimiert einen Luftdruckabfall von Ladeluft.
Aus der vorangehenden Beschreibung kann ein Durchschnittsfachmann essentielle Charakteristika dieser Erfindung leicht herausfinden, und kann innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfindung ausführen, um sie an verschiedene Verwendungen und Bedingungen anzupassen.

Claims

Wärmetauscher (10) für ein Fahrzeug, mit: einem Einlasstank (12), der ausgestaltet ist, um Luft von einem Luftkreislauf des Fahrzeugs zu empfangen; einer Wärmeaustauschanordnung (16), die Wärme zwischen der Luft und einem Kühlmittel austauscht; und einem Auslasstank (14), der ausgestaltet ist, um direkt an einen Motorblock (42) des Fahrzeugs zu koppeln und die Luft zu dem Motorblock (42) zu befördern, wobei der Auslasstank (14) zumindest zwei darin ausgebildete Öffnungen (34) aufweist, wobei jede der Öffnungen (34) ausgestaltet ist, um mit entsprechenden Zylindern des Motorblocks (42) des Fahrzeugs in Verbindung zu stehen, wobei die Wärmeaustauschanordnung (16) zwischen dem Einlasstank (12) und dem Auslasstank (14) angeordnet ist, ferner mit einem ersten Kopfteil (36), der zwischen der Wärmeaustauschanordnung (16) und dem Einlasstank (12) angeordnet ist, und einem zweiten Kopfteil, der zwischen dem Auslasstank (14) und der Wärmeaustauschanordnung (16) angeordnet ist, wobei jeder des ersten Kopfteils (36) und des zweiten Kopfteils ein Rahmen ist, der eine Vielzahl an Stützelementen (38) umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens von jedem des ersten Kopfteils (36) und des zweiten Kopfteils erstrecken, ferner mit einem Paar an Deckplatten (17, 18), die mit einer Verkleidungsplattenanordnung (24) zusammenwirken, um zumindest teilweise Seiten der Wärmeaustauschanordnung (16) zu bedecken und offene Enden (20) definieren, welche die Luft zu und von der Wärmeaustauschanordnung (16) befördern, wobei die Verkleidungsplattenanordnung (24) einen ersten Abschnitt (26) und einen zweiten Abschnitt (28) umfasst, wobei jeder des ersten Abschnitts (26) und des zweiten Abschnitts (28) einen Rahmen (30) und ein Paar an Verkleidungsplatten (32) aufweist, die sich seitlich nach außen von dem Rahmen (30) erstrecken, wobei jeder des ersten Abschnitts (26) und des zweiten Abschnitts (28) eine Vielzahl an Stützelementen (39) umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens (30) erstrecken, und die Stützelemente (39) die Integrität der Verkleidungsplattenanordnung (24) unterstützen und der Verkleidungsplattenanordnung (24) Steifigkeit zufügen, beispielsweise wenn die Verkleidungsplattenanordnung (24) Vibrationen ausgesetzt ist.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, ferner mit einer ersten Dichtung (37), die zwischen dem ersten Kopfteil (36) und dem Einlasstank (12) angeordnet ist, und einer zweiten Dichtung (37), die zwischen dem zweiten Kopfteil und dem Auslasstank (14) angeordnet ist.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, wobei die Wärmeaustauschanordnung (16) eine Vielzahl an Plattenanordnungen (22) umfasst, die zusammenwirken, um Strömungskanäle (23) dazwischen zu definieren, die ausgestaltet sind, um das Kühlmittel dadurch zu befördern.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 3, wobei die Strömungskanäle (23) schlangenartig sind und eine Mehrfachdurchgang-Ausgestaltung ausbilden.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 3, wobei jede der Plattenanordnungen (22) ein Paar an Platten (22a) umfasst, wobei jede des Paars an Platten (22a) erhabene Bereiche (50) umfasst, die an gegenüberliegenden Enden davon ausgebildet sind, ausgestaltet, um Rippen zu stützen, die zwischen Angrenzenden der Vielzahl der Plattenanordnungen (22) positioniert sind.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, wobei jeder des ersten Abschnitts (26) und des zweiten Abschnitts (28) ein Paar an Flanschen (52) umfasst, die daran längsgerichtet ausgebildet sind, ausgestaltet, um einen Kopfteil (36) zu empfangen und stützen.
Motorblock und Wärmetauscheranordnung für ein Fahrzeug, mit: einem Motorblock (42), der eine Vielzahl an Zylindern umfasst; einem Einlasstank (12), der ausgestaltet ist, um Luft von einem Luftkreislauf des Fahrzeugs zu empfangen; und einer Wärmeaustauschanordnung (16), die eine Vielzahl an Plattenanordnungen (22) umfasst, die einen von Einzel- und Mehrfachdurchgang-Strömungskanälen aufweisen, die ein Kühlmittel darin empfangen, wobei die Wärmeaustauschanordnung (16) Wärme zwischen der Luft und dem Kühlmittel austauscht; wobei die Wärmeaustauschanordnung (16) ausgestaltet ist, um direkt an den Motorblock (42) gekoppelt zu sein und eine Fluid-Verbindung zwischen der Wärmeaustauschanordnung (16) und der Vielzahl an Zylindern des Motorblocks (42) vorsieht, wobei die Wärmeaustauschanordnung (16) zwischen dem Einlasstank (12) und dem Motorblock (42) angeordnet ist, ferner mit einem Kopfteil (36), der zwischen der Wärmeaustauschanordnung (16) und dem Einlasstank (12) angeordnet ist, und einer Dichtung (37), die zwischen dem Kopfteil (36) und dem Einlasstank (12) angeordnet ist, wobei der Kopfteil (36) ein Rahmen ist, der eine Vielzahl an Stützelementen (38) umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens erstrecken, ferner mit einem Paar an Deckplatten (17, 18), die mit einer Verkleidungsplattenanordnung (24) zusammenwirken, um zumindest teilweise Seiten der Wärmeaustauschanordnung (16) zu bedecken und offene Enden (20) zum Befördern der Luft zu und von der Wärmeaustauschanordnung (16) definieren, wobei die Verkleidungsplattenanordnung (24) einen ersten Abschnitt (26) und einen zweiten Abschnitt (28) umfasst, wobei jeder des ersten Abschnitts (26) und des zweiten Abschnitts (28) einen Rahmen (30), ein Paar an Verkleidungsplatten (32), die sich seitlich nach außen von dem Rahmen (30) erstrecken, und ein Paar an Flanschen (52) aufweist, die sich in eine Längsrichtung in Bezug auf dem Rahmen (30) erstrecken, wobei jeder des ersten Abschnitts (26) und des zweiten Abschnitts (28) eine Vielzahl an Stützelementen (39) umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen des Rahmens (30) erstrecken, und die Stützelemente (39) die Integrität der Verkleidungsplattenanordnung (24) unterstützen und der Verkleidungsplattenanordnung (24) Steifigkeit zufügen, beispielsweise wenn die Verkleidungsplattenanordnung (24) Vibrationen ausgesetzt ist.
Motorblock und Wärmetauscheranordnung eines Fahrzeugs, mit: einem Motorblock (42), der eine Vielzahl an Zylindern umfasst; und einem Wärmetauscher (10), der direkt an den Motorblock montiert (42) ist, wobei der Wärmetauscher (10) einen Einlasstank (12) umfasst, der Luft von einem Luftkreislauf des Fahrzeugs empfängt, einen Auslasstank (14), der die Luft zu dem Motorblock (42) befördert, eine Wärmeaustauschanordnung (16), die Wärme zwischen der Luft und einem Kühlmittel austauscht, zwischen dem Einlasstank (12) und dem Auslasstank (16) angeordnet, und einen Kopfteil (36), der zwischen der Wärmeaustauschanordnung (16) und dem Auslasstank (14) angeordnet ist, wobei der Auslasstank (14) eine Vielzahl an Auslassöffnungen (34) umfasst, wobei die Vielzahl an Auslassöffnungen (34) mit Entsprechendem der Vielzahl an Zylindern des Motorblocks (42) in Verbindung steht, und der Kopfteil (36) eine Vielzahl an Stützelementen (38) umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen davon erstrecken, wobei die Wärmeaustauschanordnung (16) eine Vielzahl an Plattenanordnungen (22) umfasst, die Einen von Einzel- und Mehrfachdurchgang-Serpentinenströmungskanälen definieren, die ausgestaltet sind, um ein Kühlmittel darin zu empfangen, wobei jeder eines ersten Abschnitts (26) und eines zweiten Abschnitts (28) einer Verkleidungsplattenanordnung (24) eine Vielzahl an Stützelementen (39) umfasst, die sich zwischen inneren Oberflächen eines Rahmens (30) erstrecken, und die Stützelemente (39) die Integrität der Verkleidungsplattenanordnung (24) unterstützen und der Verkleidungsplattenanordnung (24) Steifigkeit zufügen, beispielsweise wenn die Verkleidungsplattenanordnung (24) Vibrationen ausgesetzt ist.