专利名称：用于内燃机的传热单元和用于内燃机机油循环的传热单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于内燃机的传热单元，所述传热单元带有壳体，在所述壳体内布置了至少一个可由待冷却的第一流体流过的第一通道，至少一个可由第二流体流过的通道，和至少一个可由冷却剂流过的通道，以及用于内燃机的机油循环的带有可由机油流过的通道和至少一个可由冷却剂流过的通道的传热单元，其中可由机油流过的通道导热地与可由冷却剂流过的通道接触。
背景技术：
此类组合的传热单元从现有技术中已知，且例如用于在单元中将进气以及尾气流冷却，或例如冷却润滑剂而单独地布置或布置在带有进气冷却或尾气冷却的壳体内。通过尾气冷却或进气冷却将内燃机的温度降低，以此又可降低氮氧化物在尾气中的含量。因此，在DE 19722256C1中建议了一种传热单元，其中尾气冷却器和机油冷却器布置在提供的壳体内，且通过冷却水通道相互分离。以此方式可在紧凑的空间内在内燃机的暖机后实现尾气冷却以及润滑油冷却。此外，已知在内燃机的暖机阶段中形成更高的有害物成分，因此，在现代内燃机中经常在尾气冷却器周围设计旁通通道，用以通过未冷却的再循环的尾气实现内燃机的更快速加热。因此，例如在DE 10203003A1中公开了尾气传热器，所述尾气传热器在壳体内具有尾气冷却设备和包围冷却设备的旁通通道。通过前接的旁通阀将尾气流根据内燃机的运行状态引导通过冷却设备或通过旁通通道。以此方式实现了内燃机中的温度管理的执行，以此实现了内燃机的更快的加热。 此外，可在暖机阶段之后未降低排放的有害物实现再循环的尾气的温度调节且因此也实现内燃机的温度调节。但此外存在的问题是，尽管存在旁通通道，但特别地在产生热量少的涡轮增压柴油机发动机中暖机阶段相对长。特别地在集成的换热器中存在问题，如在DE 19722256C1 的机油尾气换热器中存在问题，其中与已知的构造相比，暖机阶段不可缩短，因为冷却剂持续地围绕机油冷却器流动。
发明内容因此，本实用新型所要解决的技术问题是完成一种传热单元，使用所述传热单元可在内燃机中运行有效的温度管理，其中同时将占位需要最小化。在用于内燃机的机油循环的特殊的应用中，应能够完全省去在目前在涡轮增压柴油发动机中使用的加热器。以此， 与已知的构造形式相比，应进一步缩短生成高有害物成分的暖机阶段。此任务通过如下方式实现，即在壳体内形成用于待冷却的第一流体的旁通通道， 通过所述旁通通道可绕过可由待冷却的第一流体流过的至少一个第一通道。以此方式，在传热单元内在很小的空间内也实现了在组合冷却器内的温度调节。[0010]在用于内燃机的机油循环的传热单元的特定情况中，此任务通过如下方式解决，即在传热单元内形成可由尾气通过的通道，所述通道也以导热壁与可由机油流过的通道接触，使得实现通过热的尾气流对机油的快速加热。优选地，可由尾气流过的通道是尾气冷却器的旁通通道。在优选的扩展中，至少一个可由第二流体流过的布置在旁通通道和可由冷却剂流过的通道之间。以此实现，在流过旁通通道和可由冷却剂流过的通道后，第二流体可选择地被加热或冷却。在有利的实施形式中，在旁通通道内的和可由待冷却的第一流体流过的第一通道内的待冷却的第一流体的流体质量流量通过至少一个调节装置可控制。因此，可实现待冷却的第一流体和第二流体的温度控制。在优选实施形式中，在旁通通道内的和可由待冷却的第一冷却流体流过的第一通道内的待冷却的第一流体的流体质量流量通过第二阀可调节，其中第一阀在壳体内尾气入口管的区域内布置在可由待冷却的第一流体流过的第一通道之前，且第二阀在壳体内尾气入口管的区域内布置在旁通通道之前。此类阀例如可形成为瓣形，且通过电动调节单元相互相关或相互独立地调节。以此，简单地实现了温度控制。在介质之间的最佳的传热通过如下方式实现，即使得可由冷却剂流过的通道与可由待冷却的第一流体流过的通道具有共同的分隔壁，且与可由第二流体流过的通道具有共同的第二分隔壁。两个共同的分隔壁因此直接用作介质之间的热桥。如果旁通通道具有与可由第二流体流过的通道共同的分隔壁，则此类的也改进的传热导致第二流体的更快的温度升高。如果因此第一流体的温度高于第二流体的温度，则在流过旁通通道时形成对第二流体的加热。在优选的实施形式中，可由冷却剂流过的通道在横截面上完全绕过可由待冷却的第一流体流过的通道。以此保证了待冷却的第一流体的最优冷却。根据本实用新型的一种优选的实施形式，在通道2、3、4、5的至少一个中从分隔壁6、7、8的至少一个突伸出肋片9。优选地，分隔壁的至少一个肋片突伸出到通道的至少一个内。所述肋片另外明显地改进了介质之间的传热。特别地，在肋片形成在引导气体的通道内时，以此实现了传热方面的很好的优点。因此，可构思沿流动方向的连续肋片或中断的单独肋片。在进一步的实施形式中，通过调节装置可控制冷却剂流量，使得在暖机阶段调节装置可完全开启，以此可实现第二流体的明显更快的加热。根据本实用新型的一种优选的实施形式，可通过调节装置13控制第二流体的流
体质量流量。也可通过使第二冷却剂的质量流量另外地通过调节装置可控制而强化此优点。在优选的实施例中，待冷却的第一流体是尾气且第二流体是机油。折意味着在冷启动阶段，可由尾气流过的通道被绕过且通过旁通通道流动的尾气为更快速地加热机油可使用在组合传热单元内。在完全载荷下，冷却剂可用于冷却传热单元内的尾气以及机油。在廉价地可制造的构造中，传热单元由压铸部件制成，所述压住部分通过摩擦接触焊接相互连接。为进一步降低结构空间，可将传热单元至少部分地集成在气缸盖内。[0025]显见的是，通过如此构建的传热单元，可实现内燃机的优化的温度管理，且与已知的实施形式相比可明显降低内燃机的加热阶段。此外，加热器可包括涡轮增压柴油发动机。根据本实用新型，这些优点以最小的结构空间且以的成本实现。本实用新型还涉及一种用于内燃机的机油循环的传热单元，该传热单元带有可由机油流过的通道3和至少一个可由冷却剂流过的通道4，其中可由机油流过的通道3与可由冷却剂流过的通道4导热接触，其特征在于，传热单元内形成有可由尾气流过的通道5，所述通道5与可由机油流过的通道3导热接触。根据本实用新型的一种优选的实施形式，传热单元内形成的所述可由尾气流过的通道5是尾气传热单元2、4的旁通通道5。
实施例在附图中图示且在下文中描述。图1示出了在截面图示中通过根据本实用新型的传热单元的横截面。图2示出了在入口区域内的通过图1的根据本实用新型的传热单元的纵截面。
具体实施方式
为更好的理解，根据实施例解释根据图1和图2的实施例，其中将尾气用作待冷却的第一流体且将机油用作第二流体，使得传热单元是组合的尾气/机油传热单元。但此类传热单元也可用于另外的冷却组合。根据本实用新型的传热单元根据图1包括包围传热单元的且向外形成边界的壳体1，所述壳体1可构造为单件或多件式壳体。在壳体1内形成了可由尾气流过的第一通道2。此外，在壳体1内布置了可由机油流过的第二通道3，可由尾气流过的通道2通过可由冷却剂流过的通道4分隔，其中可由冷却剂流过的通道4形成为使其在横截面上完全包围可由尾气流过的通道2。在可由机油流过的通道3的背离可由冷却剂流过的通道4的侧上布置了旁通通道5，所述旁通通道5也可由尾气流过。单独的通道2、3、4、5分别通过提供的分隔壁相互分隔，使得在可由冷却剂流过的通道4和可由尾气流过的通道2之间布置了第一共同分隔壁，在可由冷却剂流过的通道4和可由机油流过的通道3布置了第二共同分隔壁，以及在旁通通道5和可由机油流过的通道3布置了第三分隔壁。以此方式，在不同的介质之间实现了不同的传热面。因此，传热通过尾气和机油之间的分隔壁8、通过机油和冷却剂之间的分隔壁7且通过尾气和冷却剂之间的分隔壁6来进行。在通道2、3、5中在主流动方向上突伸出有肋片9，所述肋片9不仅可构造为单件的纵向肋片，而且可构造为多个相继的且并列布置的单独肋片。所述肋片9在本实施例中在旁通通道5内以及在由机油流过的通道3内和由尾气流过的通道2内突伸出，其中在由尾气流过的通道2以及在由机油流过的通道3内，肋片从两个相对的侧突伸出。这意味着对于可由尾气流过的通道2的明显的传热改进，因为通过在两侧加肋，通过周围的冷却剂明显改进了传热。对于可由机油流过的通道3的区域，加肋意味着从冷却剂向机油的传热通过形成在分隔壁7上的肋9改进，且通过形成在分隔壁8上的肋片9也可改进从旁通通道5的传热。此外，可见可由冷却剂流过的通道4具有在图1中图示的入口管，所述入口管在本实施例中在侧面布置在传热单元的前方区域，且通过所述入口管冷却剂流入可由冷却剂流过的通道4。当然，在传热单元的后方区域存在相应地未图示的冷却剂出口管。在所述冷却剂入口管10的区域内另外形成了具有控制阀形式的冷却剂调节装置11，通过所述冷却剂调节装置11可控制冷却剂流量。可由机油流过的通道3在本示例中也具有侧向布置的机油入口管12，其中在相对侧上，即在可由机油流过的通道3的后方区域内又布置了相应的出口管。在此，在机油入口管12的区域内也布置了具有控制阀形式的用于调节机油体积流量的调节装置13。在图2中图示了具有尾气入口管14的形式的用于传热单元的入口区域。在尾气入口管14的区域内形成了具有瓣阀形式的第一调节装置15和具有瓣阀形式的第二调节装置16。所述调节装置布置为使得可由尾气流过的通道2可通过第一瓣阀15关闭，且也可由尾气流过的第二旁通通道5可通过第二瓣阀16关闭。两个瓣阀15、16可选择地相互独立地或相互相关地调节，这根据是否仅应实现温度控制还是也应实现尾气量控制。可由机油流过的通道在其朝向尾气入口管14的端部上通过壁17封闭。此壁17以及与壁17连接的分隔壁6和8在尾气的流动方向上观察时在尾气入口管14的区域内将传热单元分为尾气引导通道2和5。相应地，分隔壁6和壳体1用作瓣阀15的止动面以用于封闭通道2，且壁17和壳体1用作瓣阀16的止动面以用于封闭旁通通道5。相应地形成的未图示的尾气出口管布置在尾气的流动方向上的传热单元的相对的侧上，但无瓣阀，其中也可以将瓣阀15、16布置在出口管上的相应的位置上。在下文中将描述例如在内燃机暖机阶段中控制此类传热单元的可能性。在内燃机冷启动时希望尽可能快地提高润滑剂的温度以降低摩擦和排放。这此外用于冬季里与驾驶舱加热相关时的更好的驾驶员舒适性。在冷启动时，尾气通道2可通过调节装置15的关闭而被绕过，使得在此阶段瓣阀16处于打开的位置且热尾气可通过旁通通道5流动而不被冷却。通过此尾气流和旁通通道5与机油通道3通过分隔壁8的连接，尾气流导致了机油在引导机油的通道3内的快速加热。此时，优选地将控制阀11关闭，使得无冷却剂通过传热单元流动且因此仅存在对于机油的加热，所述机油的体积流量在此阶段可通过调节装置13调节。在此暖机阶段之后，可将瓣阀16关闭且将瓣阀15打开，使得现在尾气流为降低在燃烧中形成氮氧化物而通过尾气通道2引导，且尾气不再到达旁通通道5内。同时，控制阀11打开，使得尾气通道2现在被冷却剂绕流且机油通道3通过分隔壁7与冷却剂通道4进行传热。显见，机油通道3在此类布置中根据调节装置15、16的开关可具有机油冷却器的功能和机油加热器的功能。在暖机阶段结束后的进一步的运行中，可取决于发动机特征数据和所存在的发动机负荷通过调节装置11、15、16进行进一步的调节，以获得进一步的有害物最小化。所给出的简单结构形式解释了可将此类冷却器在压力铸造过程中由多个部分制成，且将这些部分通过摩擦接触焊接方法加以连接。显见的是通过传热单元的带有组合的尾气和机油冷却器和用于机油加热的旁通通道的此类构造，特别地通过明显缩短暖机阶段，可明显降低车辆的有害物排放。可完全省却加热器，使得所使用的部件数量明显降低。应清楚的是根据希望的温度管理和所使用的方法也可构思另外的通道的相互构造，其中特别地通过在本实施例中作为通道3的通道上可进行加热和冷却而实现了位置优
点ο 当然，本实用新型不限制于图示的实施形式。因此，也可完成另外的传热单元，其中仅可由机油流过的通道被冷却剂冷却且被尾气加热。当然也可构思被流过的通道的构造的例如也具有板束和管束形式的变化，如作为输入和输出管的不同的定位。
权利要求1.一种用于内燃机的传热单元，该传热单元带有壳体(1)，其中布置至少一个可由待冷却的第一流体流过的第一通道(2)，布置至少一个可由第二流体流过的通道(3)，和布置至少一个可由冷却剂流过的通道G)，其特征在于，在所述壳体(1)内形成了用于待冷却的第一流体的旁通通道(5)，通过所述旁通通道 (5)可绕过至少一个可由待冷却的第一流体流过的第一通道O)。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，至少一个可由第二流体流过的通道( 布置在旁通通道( 和可由冷却剂流过的通道(4)之间。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，待冷却的第一流体在旁通通道( 内和可由待冷却的第一流体流过的第一通道( 内的流体质量流量可通过至少一个调节装置(15、16)控制。
4.根据权利要求3所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，待冷却的第一流体在旁通通道( 内和可由待冷却的第一流体流过的第一通道( 内的流体质量流量可通过两个阀(15、16)调节，其中，第一阀(15)在壳体(1)内的尾气入口管(14)的区域内布置在可由待冷却的流体流过的第一通道( 之前，且第二阀(16)在壳体(1)内的尾气入口管(14) 的区域内布置在旁通通道( 之前。
5.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，可由冷却剂流过的通道(4)与可由待冷却的第一流体流过的通道( 具有第一共同分隔壁(6)，且与可由第二流体流过的通道C3)具有第二共同分隔壁(7)。
6.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，旁通通道(5)与可由第二流体流过的通道(4)具有共同的分隔壁(8)。
7.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，可由冷却剂流过的通道(4)在横截面上完全包围可由待冷却的第一流体流过的通道O)。
8.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，在通道(2、3、4、5) 的至少一个中从分隔壁(6、7、8)的至少一个突伸出肋片(9)。
9.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，可通过调节装置 (11)控制冷却剂流量。
10.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，可通过调节装置 (13)控制第二流体的流体质量流量。
11.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，待冷却的第一流体是尾气且第二流体是机油。
12.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，传热单元由通过摩擦接触焊接相互连接的压力铸造部件构成。
13.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的传热单元，其特征在于，传热单元至少部分地集成在气缸盖内。
14.一种用于内燃机的机油循环的传热单元，该传热单元带有可由机油流过的通道 (3)和至少一个可由冷却剂流过的通道G)，其中可由机油流过的通道C3)与可由冷却剂流过的通道(4)导热接触，其特征在于，传热单元内形成有可由尾气流过的第一通道( 和可由尾气流过的第二通道(5)，通过所述可由尾气流过的第二通道( 可绕过所述可由待冷却的第一流体流过的第一通道O)，所述可由尾气流过的第二通道(5)与可由机油流过的通道( 导热接触。
15.根据权利要求14所述的用于内燃机的机油循环的传热单元，其特征在于，可由尾气流过的通道(5)是尾气传热单元0、4)的旁通通道(5)。
专利摘要本实用新型公开了用于内燃机的传热单元和用于内燃机机油循环的传热单元。用于冷却两种流体的组合式传热单元是公知的。本实用新型为在内燃机中实现温度管理而建议了一种传热单元，其中另外布置了用于第一流体的旁通通道(5)。优选地，第二流体具有向旁通通道(5)以及向冷却剂流过的通道(4)传热的传热分隔壁(8)。因此，可实现第二流体的加热和冷却。
文档编号F01M5/00GK202325765SQ20112011111
公开日2012年7月11日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者汉斯-乌尔里克.库内尔, 迈克尔.桑德斯, 迪特尔.索尼森 申请人:皮尔伯格有限责任公司