CN101278120A

CN101278120A - 分配再循环气体的设备、冷却再循环气体的设备和再循环排气的方法

Info

Publication number: CN101278120A
Application number: CNA2006800362754A
Authority: CN
Inventors: B·罗莱
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: CN101278120B; WO2007039702A1; FR2891590B1; EP1934460A1; US7950376B2; KR20080067616A; JP2009510320A; US20090007891A1; FR2891590A1

Abstract

本发明涉及一种用于将再循环气体分配到排气再循环(EGR)系统的构件(2)的设备(1)，包括：用于再循环气体的入口(e1)和出口(e2)、朝向所述构件的输入口(e2)和输出口(s2)，以及用于转换流经所述构件的再循环气体的流动方向的装置。本发明还涉及一种用于冷却再循环排气的设备，它配备有用于转换交换器(4)中的再循环气体的流动方向的装置。本发明还涉及一种使排气再循环的方法，它包括清洁EGR系统的清洁步骤，该步骤由电子单元触发并且包括转换流经EGR冷却器的EGR气体的流动方向的步骤。

Description

分配再循环气体的设备、冷却再循环气体的设备和再循环排气的方法

技术领域

本发明涉及用于将排气再循环的设备，称作排气再循环(EGR)，具体地，涉及一种包括EGR气体冷却器的EGR气体设备。

背景技术

为了改善内燃机排气的净化作用，在进气管内部利用通常称作“EGR”回路的排气再循环。此外，对于这些气体使用特殊冷却器使之能够进一步增强这个净化作用。

然而，一个主要问题是排气再循环对位于这个EGR回路中的构件造成很大的玷污。这就是当发动机处于确定的运转区时、通过完全打开EGR阀门(该EGR阀门调节分散到进气口的EGR气体的流量)来进行清洁/除垢的原因。专利申请FR2833653中描述的这个方法使之能够用加热来去除累积在EGR回路中的沉淀物。

然而，对于EGR冷却器，这个玷污问题没有完全解决。该冷却器不停地运转，也就是说总有水流经过交换器。于是所发生的情况是当进行清洁阶段时，该冷却器在入口处被完全除垢，但不断冷却的EGR气体不够热以致无法完全去除该EGR冷却器中的污垢，尤其是在EGR水/气交换器的后半部分。

文献JP20043400099涉及一种包括两组分开的汽缸的内燃机EGR系统。该EGR系统具有的特性是能够通过在第一组和第二组汽缸之间改变排气压力来转换在管道中以及因此在冷却器中循环的排气的流动方向。一个主要缺点是必须安排两组分开的汽缸，其中的排气压力能够改变。

发明内容

本发明目的是解决EGR冷却器的玷污问题。

为此，本发明提出了一种用于分配EGR气体的设备，该设备包括EGR气体入口和EGR气体出口、朝向例如EGR冷却器的构件的输入口和输出口以及用于转换这个构件中的EGR气体的流动方向的装置。

本发明还提出了一种再循环气体冷却器，它包括用于转换在热交换器中循环的再循环气体的流动方向的装置。

本发明还提出了一种用于使排气再循环的方法，该方法包括由电子单元触发的清洁EGR回路的步骤，该清洁步骤包括转换经过EGR冷却器的EGR气体的流动方向。

附图说明

参考附图，通过阅读下面对作为非限制性实例而给出的实施例的详细描述，将更好地理解本发明及其优点，其中：

-图1示出了根据本发明的分配设备；

-图2示出了“U”形EGR冷却器；

-图3和图4示出了具有用于转换再循环气体的流动方向的装置的EGR冷却器；

-图5和图6示出了EGR冷却器的实施例变型；

-图7和图8示出了冷却器的开口以及入口室和出口室的实施例变型。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于将再循环气体分配到EGR回路的构件(未示出)的设备1。

设备1包括再循环气体的入口e1和出口s1、朝向所述构件的输入口e2和输出口s2以及用于转换在所述构件中循环的再循环气体的流动方向的装置。

用于转换再循环气体的流动方向的装置可以包括可旋转移动的阀门。该阀门可以是翻板3的形式，该翻板在设备1中形成的汽缸内部绕其自身枢转。因此该枢转翻板3将汽缸分成两个分开的体积。再循环气体的入口e1通往汽缸中并且位于再循环气体的出口s1的对面。用于所述构件中的再循环气体的输入口e2被限定在汽缸上的入口e1和出口s1之间，并且位于出口s2的对面。翻板3的位置限定了再循环气体流的循环。

所述阀门可以在两个位置间旋转移动。

图1a示出第一位置。在这个位置中，所述翻板倾斜+45°(取自相对于假想垂直轴的三角方向)；一方面用于再循环气体的入口e1和朝向所述构件的输入口e2相连通，而另一方面朝向所述构件的输出口s2和用于再循环气体的出口s1相连通。

图1b示出了第二位置。在这个位置，翻板倾斜-45°；一方面再循环气体的入口e1和朝向所述构件的输出口s2相连通，而另一方面朝向所述构件的输入口e2和再循环气体的出口s1相连通。

参见图1c，可旋转移动的阀门也可以具有一个中间位置，该中间位置使之能够绕过所述构件，这因而提供了一个直接并入所述设备中的补充性旁路功能。该翻板处于0°，于是再循环气体流从入口e1到达并且直接去往出口s1而不经过口e2和s2。

也可以设想所述阀门是比例阀门。参见图1d，例如当所述构件是一种EGR冷却器时，为了部分地冷却再循环气体，可以定义多个中间位置(在0°和-45°之间，并且以相同的方式在0°和+45°之间)。

本发明也涉及一种EGR气体冷却器，它包括用于转换在该冷却器的热交换器中循环的EGR气体的流动方向的装置。

根据非限制性的实施例，该冷却器构形为“U”形。参见图2，冷却器2包括热交换器4。热交换器4对应于由多个管道5穿过的闭合室，再循环气体在其中循环。这些管道5将再循环气体与冷却流体分开，冷却流体在该闭合室上限定的输入口11和输出口12之间的交换器中流动。在这个实施例中，为制成“U”形，将分离隔板8置于交换器4的端部表面上的容积7处。这样，分离隔板8限定了用于再循环气体的入口室9和用于再循环气体的出口室10，二者基本上相等。将用于返回气体的盖子6置于交换器4的另一个端部表面上。热交换器4的排气入口和出口位于相同的平面上，由隔板8隔开。

用于转换再循环气体流动方向的装置包括上述类型的阀门，也就是说，参见图4，它由在汽缸18的内部绕自身枢转的翻板17构成。翻板17的轴与汽缸18的轴是同轴的。

参见图3，该阀门还包括覆盖冷却器2的入口和出口的盘13(或板13)。该盘封闭冷却器2的容积7。这个盘限定至少两个开孔e2和s2，其中一个e2与气体入口室9连通而另一个s2与气体出口室10连通。开口e2和s2可以是四分之一圆型的，以便与翻板17的位置相配合。

参见图4，其示出了根据本发明的冷却器的最终装配，翻板17的轴线垂直于盘13。汽缸18限定了用于再循环气体的入口e1和出口s1。考虑到在汽缸18中旋转的翻板17、入口e1和出口s1、输入口e2和输出口s2，回顾以上借助于图1描述的分配再循环气体的原理。不同之处在于口e2和s2的实现，因为它们被限定在盘13上。盘13形成汽缸18的底部，并且可以设想盘13和汽缸18共同由单个构件制成。

图7和图8示出了冷却器的开口和入口室和开口室的实施例的变型。隔板8限定了入口室9’和出口室10’。这些室在侧面扩大，以便边缘109’和110’具有相对隔板8的倾斜角。板13’覆盖两个室9’和10’，并且它限定了两个开口e’2和s’2。这些开口在这些侧面上至少偏移枢转翻板17的一半长度。如图8所示，这个变型能够减少负载损耗以促进再循环气体的流动。因此，这个变型重复了图1的原理，具有相对于图4的开孔偏移的开口。

根据补充的特征，所述阀门可以包括用于在其多个小开口处增大再循环气体流的分配准确度的装置。根据图5所示的第一实施例，有可能在翻板17的一端增加一个与翻板17垂直的板19，其曲率与汽缸18的内壁相匹配。例如，盘19可以是在翻板17上拱起的三角形的形状。在翻板17上增加这个板19的优点在于其能够增大在相对于翻板17的第一和第二位置的小开口处的流量分配变化的准确度。

可以设想象图6示出的另一个实施例。三角形的形状可以分成相等的两个部分20，然后将每个部分20置于通往汽缸18中的入口e1或出口s1的端部侧。

这两个实施例实现了在那些被绕过的和被冷却的再循环气体之间对再循环气体流量的更高的管理准确度(在使用比例阀门的情况下并且由于它而能够调整循环气体的温度)，以及对气体冷却的变化的更好的控制。

本发明还涉及用于再循环排气的方法，该方法包括由电子单元触发来清洁EGR回路的步骤。例如当循环气体温度足以去除煤烟沉积物时，该清洁步骤可以开始，并且这个信息可以由发动机的温度传感器来提供。根据本发明，该清洁步骤包括转换经过EGR冷却器的EGR气体流动方向的步骤。该转换步骤可以在从该清洁步骤的触发的预定时期结束时被触发。

该再循环方法可以直接作用于再循环气体冷却器2的翻板17的驱动装置。例如，这些驱动装置可以包括使得翻板17的轴转动的电动机(或伺服电动机)。因此，计算机(未示出)可以控制电动机以使得翻板17从它的第一位置转到它的第二位置，并且因此转换再循环气体的流动方向。这个动作，或流动方向转换步骤，可以在预定时期结束时进行，该预定时期被记录在计算机的存储器中。也可考虑在清洁阶段的过程中使用其他方式来触发这个转换步骤，例如通过使用温度或压力传感器等等。

在清洁再循环气体回路的这个阶段中，该方法也可以提供用于清洁由翻板17代表的阀门的步骤。计算机可以控制驱动电动机以使它执行至少一个完全的转动从而去除任何煤烟沉淀物。

通过在所述第一和第二位置之间的改变翻板的位置，该方法也可以与清洁步骤无关地控制该翻板，例如每次发动机重新启动时。为此，该方法包括在每次发动机重新启动时转换冷却器中的再循环气体的流动方向的步骤。这个特征的优点在于该冷却器的自然玷污以一种更均衡的方式分布在再循环气体的入口和出口处。

利用所有这些元件，计算机可以在发动机的运转周期中按以下列方式控制所述阀门：

-在该发动机启动之前，置于冷却器旁路位置，

-之后，当达到运转条件时(例如，当超过代表发动机发热的冷却流体的温度的阈值时)，旋转翻板以使它处于第一位置或第二位置。该翻板的位置与由计算机记录的两个可能位置中的后者有关。或者可以将其置于中间位置(在比例阀门的情况下)以进行受控的冷却，但仍在与由计算机记录的最后一个位置(第一或第二位置)相对的位置附近。

-当再循环气体的温度足够时，或者当另一个条例也满足时，例如特定的车辆里程，又或者当超出代表EGR冷却器玷污的微分压力阈值时，触发清洁步骤。

-在特定时期结束时，触发转换该冷却器中的流向的步骤。

Claims

1.一种用于将再循环气体分配到包括热交换器(4)的EGR回路的冷却器(2)的设备(1)，其特征在于，它包括用于再循环气体的入口(e1)和出口(s1)、朝向所述构件(2)的输入口(e2)和输出口(s2)以及用于转换在所述冷却器(2)的热交换器(4)中循环的再循环气体的流动方向的装置。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，用于转换所述再循环气体的流动方向的所述装置包括在第一位置和第二位置之间可旋转移动的阀门，在所述第一位置中，一方面用于再循环气体的所述入口(e1)与朝向所述构件(2)的所述输入口(e2)是连通的、而另一方面朝向所述构件的所述输出口(s2)与用于再循环气体的所述出口(s1)是连通的，在所述第二位置中，一方面用于再循环气体的所述入口(e1)与朝向所述构件(2)的所述输出口(s2)是连通的、而另一方面朝向所述构件的所述输入口(e2)与用于再循环气体的所述出口(s1)是连通的。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述可旋转移动的阀门具有能够绕过所述构件(2)的中间位置。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述阀门是比例阀门。

5.一种用于再循环气体的冷却器(2)，其特征在于，它包括用于转换在热交换器(4)中循环的EGR气体的流动方向的装置。

6.如权利要求5所述的冷却器(2)，该冷却器(2)被构型成“U”形，其特征在于，用于转换再循环气体的流动方向的所述装置包括阀门，该阀门包括覆盖所述冷却器(2)的入口和出口的盘(13)，该盘限定了至少两个开口(e2，s2)，其中一个开口(e2)与气体入口室(9)连通，而另一个开口与气体出口室(10)连通，以及翻板(17)，该翻板在汽缸(18)内部绕垂直于该盘(13)的轴枢转，该汽缸(18)限定了用于EGR气体的输入口(e1)和输出口(s1)。

7.如权利要求6所述的冷却器(2)，其特征在于，所述阀门包括用于在其小开口处提高再循环气体流的分配准确度的装置(19；20)。

8.一种用于将排气再循环的方法，该方法包括：

-清洁EGR回路的步骤，该步骤是当再循环气体的温度足以去除煤烟沉淀物时由电子单元来触发的，

-该清洁步骤包括转换流经EGR冷却器的EGR气体的流动方向。

9.如权利要求7所述的方法，其中，所述转换步骤是在自所述清洁步骤被触发起的一个预定时期结束时被触发的。

10.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，它包括在每次发动机重新启动时转换所述冷却器中的再循环气体的流动方向的步骤。