專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器。更特別的，本發(fā)明涉及一種熱交換器，其收集高溫的排 氣熱量以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、和對(duì)車廂和蓄電池進(jìn)行加熱，并且減少廢氣的噪音。
背景技術(shù)：
通常，熱交換器使廢氣和冷卻劑進(jìn)行熱交換，以降低高溫廢氣的溫度，并提升低溫 冷卻劑的溫度。通過這種熱交換器加熱的冷卻劑用于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度較低時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)快速 升溫(快升溫)，或者用于加熱車廂或蓄電池。傳統(tǒng)的熱交換器包括有廢氣從其通過的廢氣路徑，冷卻劑從其通過的冷卻劑路 徑，以及根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況使廢氣從旁路通過的旁路路徑。在發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行的 情況下，廢氣通過廢氣路徑。相反的，在發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速運(yùn)行的情況下，廢氣通過旁路路徑。 該旁路路徑被設(shè)置為比廢氣路徑更接近冷卻劑路徑。因此，當(dāng)通過旁路路徑時(shí)，高溫的廢氣 被冷卻劑冷卻，并且當(dāng)通過廢氣路徑時(shí)，低溫的廢氣被冷卻劑冷卻。為了將傳統(tǒng)的熱交換器安裝在車輛上，設(shè)置在車輛中心地板下端的輔助消聲器應(yīng) 當(dāng)被移開。傳統(tǒng)的熱交換器應(yīng)當(dāng)安裝在原本安裝輔助消聲器的位置。當(dāng)輔助消聲器被移開 后，廢氣的噪音可能會(huì)增大。由于廢氣的噪音增大，內(nèi)部噪音和外部噪音也會(huì)增大，并且可 能很難滿足對(duì)于噪音的規(guī)定。公開于本發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明總體背景技術(shù)的理解， 而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技 術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種熱交換器，其具有可以同時(shí)作為消聲器和熱交換器使用的 優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)方面是為了提供一種熱交換器，其在不增加體積的情況下而具有消 聲器的功能。根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例的熱交換器可以包括殼體，其具有位于一側(cè)的排氣入口 和位于另一側(cè)的排氣出口，廢氣經(jīng)由排氣入口流入并經(jīng)由排氣出口流出；冷卻劑路徑，形成 于該殼體內(nèi)，并與冷卻劑入口和冷卻劑出口流體連通，以通過冷卻劑；形成為管形狀的廢氣 路徑，設(shè)置成靠近殼體內(nèi)的該冷卻劑路徑，并具有連接到排氣入口的一端和連接到排氣出 口的另一端，以通過廢氣；形成為管形狀的旁路路徑，沿廢氣路徑的長度方向設(shè)置在廢氣路 徑中部，具有經(jīng)由閥選擇性地連接到排氣入口的一端和總是連接到排氣出口的另一端，以選擇性地通過廢氣；以及連接管，從旁路路徑的外圓周徑向延伸到廢氣路徑，以將通過該旁 路路徑的部分廢氣發(fā)送到廢氣路徑。該閥可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況而選擇性地打開或者關(guān)閉。即，在發(fā)動(dòng)機(jī)以高轉(zhuǎn)速運(yùn)行的情況下，該閥可以打開；在發(fā)動(dòng)機(jī)以低轉(zhuǎn)速運(yùn)行的情 況下，該閥可以關(guān)閉。該冷卻劑路徑可以包括第一冷卻劑路徑，設(shè)置在殼體和廢氣路徑之間，并使冷卻 劑與通過廢氣路徑的廢氣進(jìn)行熱交換；以及第二冷卻劑路徑，設(shè)置在廢氣路徑與旁路路徑 之間，并使冷卻劑與通過廢氣路徑和旁路路徑的廢氣進(jìn)行熱交換。該連接管穿過第二冷卻劑路徑，并使旁路路徑和廢氣路徑流體連通。在旁路路徑與第二冷卻劑路徑之間形成有空氣間隙。廢氣路徑的外圓周和第二冷卻劑路徑的外圓周沿其圓周方向可以呈波浪狀，以增 加熱交換面積。根據(jù)本發(fā)明多個(gè)其他示例性實(shí)施例的熱交換器可以包括殼體，其具有位于一側(cè) 的排氣入口和位于另一側(cè)的排氣出口，廢氣經(jīng)由排氣入口流入并經(jīng)由排氣出口流出；第一 冷卻劑路徑，沿著殼體的內(nèi)圓周形成，并與冷卻劑入口和冷卻劑出口流體連通，以通過冷卻 劑；形成為管形狀的廢氣路徑，插入在第一冷卻劑路徑內(nèi)，并具有連接到排氣入口的一端和 連接到排氣出口的另一端，以通過廢氣；形成為管形狀的第二冷卻劑路徑，插入在廢氣路徑 內(nèi)，并與該第一冷卻劑連通，以通過冷卻劑；形成為管形狀的旁路路徑，插入在第二冷卻劑 路徑內(nèi)，具有經(jīng)由閥選擇性地連接到排氣入口的一端和總是連接到排氣出口的另一端，以 選擇性地通過廢氣；以及連接管，流體連通該旁路路徑和該廢氣路徑。該廢氣路徑的容積可以大于旁路路徑的容積。在納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明某些原理的具體實(shí)施方 式中，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚或得以更為具體地闡明。


圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的熱交換器的截面圖。圖2為沿圖1中A-A線剖開的截面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將具體參考本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，這些實(shí)施例的實(shí)例被顯示在附圖中并描述 如下。盡管本發(fā)明將與示例性實(shí)施例相結(jié)合進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本說明書并非旨在將 本發(fā)明限制為那些示例性實(shí)施例。而是相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實(shí)施例，而且 覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改 形式、等同形式及其它實(shí)施方案中。如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例的熱交換器10包括第一冷卻劑路徑 26、廢氣路徑30、第二冷卻劑路徑28、以及旁路路徑40，這些部件從殼體12的內(nèi)圓周向中心 依序設(shè)置在殼體12內(nèi)。廢氣路徑30、第二冷卻劑路徑觀以及旁路路徑40分別呈管狀。殼體12由金屬或塑料材料制成，并具有空間，第一第二冷卻劑路徑沈、28、廢氣路徑30、和旁路路徑40安裝在該空間中。殼體12在一端具有排氣入口 14，從而發(fā)動(dòng)機(jī)(圖 未示)產(chǎn)生的廢氣從其流入殼體12。流入到熱交換器10的廢氣與冷卻劑進(jìn)行熱交換，并在 殼體12中被冷卻。殼體12在另一端具有排氣出口 16，從而使通過熱交換器10的廢氣流
出ο第一冷卻劑路徑沈形成于殼體12的內(nèi)圓周。第一冷卻劑路徑沈連接于冷卻劑 入口 22以接收冷卻劑，并且被連接到冷卻劑出口 M以使與廢氣熱交換后的冷卻劑流出。廢氣路徑30插入在第一冷卻劑路徑沈內(nèi)，但不與第一冷卻劑路徑沈連通。因此， 通過廢氣路徑30的廢氣不與通過第一冷卻劑路徑沈的冷卻劑相接觸。可是，經(jīng)由廢氣路 徑30的外圓周，廢氣與冷卻劑進(jìn)行熱交換。廢氣路徑30的一端連接于排氣入口 14，并且廢 氣路徑30的另一端連接于排氣出口 16。因此，經(jīng)由排氣入口 14流入殼體12的廢氣，當(dāng)通 過廢氣路徑30時(shí)與冷卻劑進(jìn)行熱交換。然后，廢氣經(jīng)由排氣出口 16流出。為了增加通過 廢氣路徑30的廢氣與通過第一冷卻劑路徑沈的冷卻劑之間的熱交換面積，廢氣路徑30的 外圓周沿其圓周方向呈褶皺狀或波浪狀。第二冷卻劑路徑28插入在廢氣路徑30內(nèi)。第二冷卻劑路徑28與第一冷卻劑路 徑沈連通，但是不與廢氣路徑30流體連通。因此，通過第一冷卻劑路徑沈的冷卻劑的一 部分流入第二冷卻劑路徑28。該部分的冷卻劑在第二冷卻劑路徑觀中與廢氣進(jìn)行熱交換， 并且然后流到第一冷卻劑路徑26。第二冷卻劑路徑觀冷卻通過廢氣路徑30和旁路路徑 40的廢氣。為了增加廢氣與冷卻劑之間的熱交換面積，第二冷卻劑路徑觀的外圓周沿其圓 周方向也呈褶皺狀或波浪狀。同時(shí)，第二冷卻劑路徑28可以不經(jīng)由第一冷卻劑路徑沈，而直接連接到冷卻劑入 口 22和冷卻劑出口 24。旁路路徑40插入在第二冷卻劑路徑28內(nèi)，但是不與第二冷卻劑路徑28流體連 通。旁路路徑40的一端經(jīng)由閥42選擇性地連接于排氣入口 14，并且旁路路徑40的另一 端總是連接于排氣出口 16。另外，旁路路徑40是在殼體12的中部沿其長度方向形成。所 以，當(dāng)廢氣通過旁路路徑40時(shí)，該廢氣是直接通過。相反地，當(dāng)廢氣通過廢氣路徑30時(shí)，該 廢氣是繞路通過。因此，當(dāng)閥42打開時(shí)，廢氣經(jīng)由排氣入口 14流入旁路路徑觀。相反地， 當(dāng)閥42關(guān)閉時(shí)，廢氣不流入旁路路徑觀，但是通過廢氣路徑30。閥42根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況而選擇性地打開或者關(guān)閉。閥42能夠電動(dòng)操作或機(jī) 械操作。即，閥42電性連接于控制部(未示出)，以由根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況輸出該控制部 控制信號(hào)而操作。另外，閥42能夠例如通過廢氣的溫度而被機(jī)械操作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，閥42關(guān)閉。相反地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，例如高 于一預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)，閥42打開。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，例如低于一預(yù)定轉(zhuǎn)速，廢氣 通過廢氣路徑30并與冷卻劑進(jìn)行熱交換。相反地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，廢氣通過旁 路路徑40并與冷卻劑進(jìn)行熱交換。根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例的熱交換器10可以進(jìn)一步包括有連接管44，該連接管44 將旁路路徑40與廢氣路徑30連通。因此，通過旁路路徑40的廢氣經(jīng)由連接管44流入到 廢氣路徑30。連接管44從旁路路徑40的外圓周徑向延伸到廢氣路徑30。多個(gè)連接管44 可以形成在旁路路徑40，并且可以沿旁路路徑40的圓周方向均勻地設(shè)置。另外，根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例的熱交換器10可以進(jìn)一步包括有空氣間隙50，該空氣間隙50形成于旁路路徑40和第二冷卻劑路徑觀之間?？諝忾g隙50在旁路路徑40和第 二冷卻劑路徑觀之間保持有空間，以防止由高溫廢氣而使冷卻劑的溫度極度升高。另外， 空氣間隙50能減輕旁路路徑40的熱變形。在下文中，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例的熱交換器10的操作。在發(fā)動(dòng)機(jī)以低轉(zhuǎn)速運(yùn)行的情況下，廢氣的速度慢，并且廢氣的噪音小。在這種情況 下，廢氣的噪音不需要降低。所以，閥42關(guān)閉。這時(shí)，經(jīng)由排氣入口 14流入到熱交換器10 的廢氣通過廢氣路徑30，并與第一、第二冷卻劑路徑沈和觀中的冷卻劑進(jìn)行熱交換。然 后，廢氣經(jīng)由排氣出口 16流出熱交換器10。在發(fā)動(dòng)機(jī)以高轉(zhuǎn)速運(yùn)行的情況下，廢氣的速度快，并且廢氣的噪音大。在這種情況 下，廢氣的噪音需要降低。所以，閥42打開。在這時(shí)，經(jīng)由排氣入口 14流入到熱交換器10 的廢氣通過位于殼體12中部的旁路路徑40，并與第二冷卻劑路徑觀中的冷卻劑進(jìn)行熱交 換。另外，由于通過廢氣的流動(dòng)造成旁路路徑40的壓力高于廢氣路徑30的壓力，所以，通 過旁路路徑40的部分廢氣經(jīng)由連接管44流入到廢氣路徑30。在這個(gè)過程中，通過廢氣的 膨脹和共振，使得廢氣的噪音減小。為此，廢氣路徑30的容積可以比旁路路徑40的容積更 大。然后，通過廢氣路徑30的廢氣與通過旁路路徑40的廢氣在殼體12的下游匯合。 最后，廢氣經(jīng)由排氣出口 16流出熱交換器10。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器，廢氣與冷卻劑之間的熱交換可以被提升，而且廢氣的噪 音可以被降低。由于根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例的熱交換器擔(dān)當(dāng)起消聲器的作用，所以輔助消聲器可 以被去掉，車輛的部件可以更有效率的設(shè)置在中心地板的下面。前面對(duì)本發(fā)明具體示例性實(shí)施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面 的描述并非意欲窮盡，或者將本發(fā)明嚴(yán)格限制為所公開的具體形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)可 能進(jìn)行很多改變和變化。選擇示例性實(shí)施方案并進(jìn)行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及 其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方 案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等同形式所限 定。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，包括殼體，其具有位于一側(cè)的排氣入口和位于另一側(cè)的排氣出口，廢氣經(jīng)由排氣入口流入 并經(jīng)由排氣出口流出；冷卻劑路徑，形成于該殼體內(nèi)，并與冷卻劑入口和冷卻劑出口流體連通，以經(jīng)由其通過 冷卻劑；具有管狀形狀的廢氣路徑，設(shè)置成靠近該殼體內(nèi)的冷卻劑路徑，并具有連接到排氣入 口的一端和連接排氣出口的另一端，以通過廢氣；具有管狀形狀的旁路路徑，沿廢氣路徑的長度方向設(shè)置在廢氣路徑中部，并且具有經(jīng) 由閥選擇性地連接到排氣入口的一端和總是連接到排氣出口的另一端，以經(jīng)由該排氣出口 選擇性地通過廢氣；以及連接管，從旁路路徑的外圓周徑向延伸到廢氣路徑，以將通過該旁路路徑的部分廢氣 發(fā)送到廢氣路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，該閥根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況而選擇性地打 開或者關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，冷卻劑路徑包括第一冷卻劑路徑，設(shè)置在殼體和廢氣路徑之間，并使冷卻劑與通過廢氣路徑的廢氣進(jìn) 行熱交換；以及第二冷卻劑路徑，設(shè)置在廢氣路徑與旁路路徑之間，并使冷卻劑與通過廢氣路徑和旁 路路徑的廢氣進(jìn)行熱交換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器，其中，該連接管穿過第二冷卻劑路徑，并使旁路路 徑和廢氣路徑流體連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器，其中，在該旁路路徑與第二冷卻劑路徑之間形成 有空氣間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器，其中，該廢氣路徑的外圓周和第二冷卻劑路徑的 外圓周沿其圓周方向呈波浪狀，以增加熱交換面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，該廢氣路徑的容積大于旁路路徑的容積。
8.一種熱交換器，包括殼體，其具有位于一側(cè)的排氣入口和位于另一側(cè)的排氣出口，廢氣經(jīng)由排氣入口流入 并經(jīng)由排氣出口流出；第一冷卻劑路徑，沿著殼體的內(nèi)圓周形成，并與冷卻劑入口和冷卻劑出口流體連通，以 經(jīng)由其通過冷卻劑；具有管狀形狀的廢氣路徑，插入在第一冷卻劑路徑內(nèi)，并具有連接到排氣入口的一端 和連接到排氣出口的另一端，以經(jīng)由其通過廢氣；具有管狀形狀的第二冷卻劑路徑，插入在廢氣路徑內(nèi)，并與該第一冷卻劑流動(dòng)連通，以 經(jīng)由其通過冷卻劑；具有管狀形狀的旁路路徑，插入在第二冷卻劑路徑內(nèi)，具有經(jīng)由閥選擇性地連接排氣 入口的一端和總是連接到排氣出口的另一端，以經(jīng)由其選擇性地通過廢氣；以及連接管，流體連通該旁路路徑和該廢氣路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況而選擇性地打開或者關(guān)閉該閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器，其中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高于一預(yù)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，該閥打 開；在發(fā)動(dòng)機(jī)以低于一預(yù)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的情況下，該閥關(guān)閉。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中，在該旁路路徑與第二冷卻劑路徑之間形成 有空氣間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中，該廢氣路徑的外圓周和第二冷卻劑路徑的 外圓周沿其圓周方向呈波浪狀，以增加熱交換面積。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中，該廢氣路徑的容積大于旁路路徑的容積。
全文摘要
熱交換器，收集高溫廢氣的熱量以提高發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、且對(duì)車廂和蓄電池加熱，并減少廢氣的噪音。熱交換器可包括殼體，具有位于一側(cè)的排氣入口和位于另一側(cè)的排氣出口，廢氣經(jīng)排氣入口流入并經(jīng)排氣出口流出；冷卻劑路徑形成于殼體內(nèi)并與冷卻劑入口和冷卻劑出口流體連通，以通過冷卻劑；形成為管形狀的廢氣路徑，設(shè)置成靠近殼體內(nèi)的冷卻劑路徑，并具有連接到排氣入口的一端和連接排氣出口的另一端，以通過廢氣；形成為管形狀的旁路路徑，沿其長度方向設(shè)在廢氣路徑中部，具有由閥選擇性連接到排氣入口的一端和總是連接排氣出口的另一端，以選擇性通過廢氣；及連接管，從旁路路徑的外圓周徑向延伸到廢氣路徑，以將通過旁路路徑的部分廢氣送到廢氣路徑。
文檔編號(hào)F28D7/00GK102062547SQ20101026237
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者元鐘昇 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社