CN101349219B - 内燃机的废气管路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机的废气管路，该废气管路用于内燃机的至少一个气缸的废气，具有至少一个联合壳体(1)，所述联合壳体(1)具有通向废气再循环系统(2)的接口。所述联合壳体(1)是所述内燃机的废气管路的一部分。

Description

内燃机的废气管路
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的内燃机废气管路。
背景技术
DE 102005033023A1公开了一种热交换装置和一种用于在具有内燃机的汽车中运行这种热交换装置的方法，其中油冷却器和废气再循环冷却器集成在热交换装置中，热交换装置被冷却介质穿流，其中根据内燃机的工作状态受控的热流在油、废气和/或冷却介质之间交换，以便优化有害物质排放和燃料消耗。
由DE 19750588已知一种用于内燃机的废气再循环的装置，该装置具有废气冷却器和确定再循环的废气量的、通过调节件可调节的阀，其中废气冷却器和阀直接相互连接并形成一个结构单元。
DE 10351845B4公开了一种用于在分两级的废气再循环系统中冷却内燃机废气的废气热交换器。冷却系统具有高温支路和低温支路，高温支路具有处于较高温度水平的冷却剂，低温支路具有处于相比于高温支路中的冷却剂较低的温度水平的冷却剂。高温支路中设有高温废气热交换器，低温支路中设有低温废气热交换器，这些热交换器先后被再循环的废气穿流。这种废气热交换器在对废气进行最优化的冷却时是成本低廉且节省结构空间的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种内燃机的废气管路，通过该废气管路，利用最少量的用于废气再循环系统的部件变量对具有不同功率和不同数量的气缸的、用于所有用途的内燃机结构系列的废气再循环系统以及冷却的和非冷却的废气管路实现一种总设计方案。
通过具有权利要求1的特征的内燃机废气管路来实现解决方案。本发明的有利的设计方案在从属权利要求中说明。
根据本发明，用于内燃机的至少一个气缸的废气的废气管路具有至少一个联合壳体，从该联合壳体中分支出废气再循环系统。根据本发明，联合壳体被构造成内燃机废气管路的一部分，由此实现如下优点，即通过联合壳体和废气管路的一体化，可以将具有废气再循环系统的、用于不同功率和不同数量的气缸和用于所有用途的内燃机结构系列的废气管路的部件的数量最小化，由此在对已有结构模式改变开销尽可能少和最少的部件变量的情况下，获得废气再循环系统的成本优势和物流优势。
根据本发明的一种优选的设计方案，联合壳体具有废气入口，该废气入口被构造成通向内燃机废气出口的法兰。
根据本发明的另一种优选的设计方案，内燃机具有多个V形布置的气缸，并且内燃机的废气出口设置在气缸盖之间，从而为了在总体上节省空间地进行布置，具有集成的废气管路并且分别具有通往废气再循环系统的支路的联合壳体优选布置在例如八缸的V型内燃机的气缸排列之间。
根据本发明的另一种优选的设计方案，在气缸盖的向外指向的侧面上在联合壳体和废气出口之间各布置了可旋转180°的法兰，从而通过联合壳体相对于气缸盖的旋转，可以灵活地确定具有集成的废气管路且分别具有通向废气再循环系统的支路的联合壳体的对于整体上节省空间的布置来说最佳的位置。
根据本发明的另一种优选的设计方案，联合壳体具有另一个用于再循环的废气的通向内燃机的空气入口的接口。
根据本发明的另一种优选的设计方案，集成到废气管路中的联合壳体设有至少部分一致的侧面，以便能够使得这些联合壳体相互安装在一起，从而可以根据需要改变通向废气再循环系统的支路的数量。
根据本发明的另一种优选的设计方案，联合壳体的宽度相应于内燃机的气缸的宽度，从而联合壳体可以与内燃机的气缸平行设置。
根据本发明的另一种优选的设计方案，废气再循环系统设有转向壳体，用于紧凑地再循环废气。
根据本发明的另一种优选的设计方案，废气再循环系统设有用于冷却再循环的废气的热交换器，以便优化内燃机的有害物质排放和燃料消耗。
根据本发明的另一种优选的设计方案，联合壳体和转向壳体为了减小热应力而被集成在冷却系统中。
根据本发明的另一种优选的设计方案，热交换器、特别是三个热交换器串联连接，以实现大的热功率。
根据本发明的另一种优选的设计方案，热交换器、特别是三个热交换器并联连接，以实现热交换器小的压力损失和均匀的负荷。
根据本发明的另一种优选的设计方案，两个热交换器并联连接，一个热交换器与这两个热交换器串联连接，以实现热交换器的热功率、压力损失和负荷的最佳折衷。
根据本发明的另一种优选的设计方案，联合壳体设有废气再循环调节阀，该废气再循环调节阀直接与废气热交换器偶联，并在联合壳体的圆筒形的腔和通向涡轮增压器的涡轮机的废气管路之间，在基本为圆筒形的废气再循环通道中构造成中央的可回转的开关式进气门。
根据本发明的另一种优选的设计方案，针对线性化的废气流量特性曲线设计具有横截面变窄的轮廓的废气管路的内横截面。
根据本发明的另一种优选的设计方案，横截面变窄的轮廓仿作圆的弧形段，它们的中心分别位于开关式进气门的旋转点之外，它们的半径大于开关式进气门。
根据本发明的另一种优选的设计方案，废气再循环调节阀是开关式进气门或旋转滑阀，并与优选借助压缩空气操纵的调节器机械连接。
根据本发明的另一种优选的设计方案，在转向壳体中设有泄漏排出机构，以避免泄漏液体回流至内燃机的气缸。
附图说明
下面借助优选的实施例说明本发明。图中示出：
图1为具有根据本发明的废气管路的内燃机的透视图，所述废气管路穿过联合壳体和带有热交换器的废气再循环系统；
图2为根据本发明的内燃机废气管路的透视图，所述内燃机具有通向带有热交换器的废气再循环系统的联合壳体；
图3为根据图1的部分剖开的废气管路的透视图；
图4为根据本发明具有热交换器的废气再循环系统的转向壳体的横截面的透视图；
图5为与根据现有技术的在废气再循环通道中的开关式进气门对照的根据本发明的在废气再循环通道中的开关式进气门的横截面；
图6为根据本发明的构造成旋转滑阀的废气再循环调节阀的透视图；
图7为根据本发明的安装到联合壳体中的旋转滑阀的透视图；
图8为根据本发明对旋转滑阀的调节示意图；和
图9为根据本发明的具有位于外部的联合壳体的内燃机的示意图，所述内燃机带有废气管路、废气再循环系统和热交换器。
具体实施方式
图1、9：三个带有集成的废气管路且分别具有通向废气再循环系统2的支路的金属的联合壳体1设置在八缸V型内燃机50的气缸排列51，52之间。联合壳体1通过它们的共面的和一致的侧面3气体密封且液体密封地相互法兰连接。联合壳体1分别通过通向内燃机50的废气出口的法兰4与内燃机的所属的气缸连接。联合壳体1的宽度相应于内燃机50气缸的宽度。
废气再循环系统2从联合壳体1出发通过两个并联连接的热交换器5，6、一个转向壳体7和一个串联连接的用于冷却再循环的废气的热交换器8分两级形成。与废气再循环调节阀(见图5，6)机械连接的气动的操纵缸9调节从联合壳体1直接经由废气管路流至涡轮增压器11的涡轮机或者流入到废气再循环系统2中的废气的份额。
八缸V型内燃机50具有带有气缸盖53，54的气缸排列51，52。联合壳体1分别通过可旋转180°的法兰4安装在内燃机50的位于外部的废气出口上。联合壳体1与两个并联连接的热交换器5，6和一个转向壳体7连接。联合壳体1可相对于气缸盖53，54旋转到节省空间的位置中。
图2、3：相应的特征标有前述附图的附图标记。联合壳体1在其下部区域中具有构造成废气管路的一部分的圆筒形的腔12，从腔12中分支出通向废气再循环系统2的通道13。
废气再循环系统2通过具有两个并联连接的通到转向壳体7的后壁10中的热交换器5，6的高温支路与联合壳体1连接，低温支路从转向壳体7通过串联连接的热交换器8将废气再循环至联合壳体1。经冷却的、再循环的废气通过排出口14从联合壳体1回流到内燃机50中。
热交换器5、6和7分别由壳体15以及设置在壳体15中的废气通道16构成，这些废气通道16由管构成。热交换器5、6和8的壳体15在它们的外围上通过连接片17进行横截面增强。
高温支路的两个并联连接的热交换器5，6通过入口18和各一个管路19加载来自气缸的高温冷却剂，其中高温冷却剂通过各一个出口20和开口21在转向壳体7中继续传输。冷却剂为了最小化热应力而与废气顺流地流经高温支路中的热交换器5，6。相比于高温冷却剂具有较低温度的冷却剂通过供应孔22被输送给联合壳体1，并从这里经由管路23被输送给低温支路的热交换器8，从而冷却剂为了最大化热交换而与废气逆流流动，并经由管路24流入到转向壳体7中，且从那里经由流出口25输送到低温冷却剂的回路中。
图4：相应的特征标有前述附图的附图标记。转向壳体7具有横截面基本为矩形的基座26，转向壳体7从该基座26向上基本呈截锥状地延续。转向壳体7的基座26的宽度相应于联合壳体1的宽度。
转向壳体7的后壁30具有两个用于固定高温支路的热交换器5，6的容纳部分27，28和在中心处设置在这两个容纳部分27，28上方的用于低温支路的热交换器8的容纳部分29。高温冷却剂经由前口30，31从热交换器5，6流入到转向壳体7中，并在两侧经由基座26中的开口21在转向壳体7中/从转向壳体7流入到高温冷却剂的回路中。低温冷却剂经由截锥中的前口34流入到转向壳体7中，流入到低温冷却剂的回路中。转向壳体7中的用于低温冷却剂的区域与用于高温冷却剂的区域被连接片35分开。在基座26中，在转向壳体7中在用于高温冷却剂的开口21下方在两侧各设有泄流口32(见图2、3)。
图5：相应的特征标有前述附图的附图标记。在联合壳体1的圆筒形的腔12和涡轮增压器11的涡轮机之间，在基本为圆筒形的废气再循环通道中设有中央的可回转的开关式进气门33，该开关式进气门33针对线性化的废气流量特性曲线调节具有横截面变窄的轮廓36的废气管路2的内横截面，其中横截面变窄的轮廓36相比于在其上面所示的现有技术的无横截面变窄的轮廓的废气再循环通道会导致调节范围变大，调节范围变大恰好在中央的可回转的开关式进气门33的打开起始范围内导致流量随着打开角度的增大而明显更缓慢且更稳定地增加，并且由此导致流量的可调节性得到改善，如旁边的曲线图所示。横截面变窄的轮廓36仿作圆的弧形段，它们的中心分别位于开关式进气门33的旋转点之外，并且它们的半径大于开关式进气门33。开关式进气门33由操纵缸9通过轴38触发，开关式进气门33在废气管路中支承在该轴38上。
图6：相应的特征标有前述附图的附图标记。作为废气再循环调节阀，基本为圆筒形的带有废气进出口40，41的旋转滑阀39精确配合地可旋转地支承在联合壳体1的圆筒形的腔12中。与旋转滑阀39的旋转位置无关，废气进口40始终打开，用于使得废气从内燃机的气缸经由法兰4流入到联合壳体1的圆筒形的腔12中，相反，通过旋转滑阀39相对于联合壳体1的旋转，出口41的敞开的横截面由操纵缸9进行调节，用于使得废气从圆筒形的腔12流入到通道13中用于废气再循环，其中在旋转滑阀39的端面42上设有可围绕中央的轴43调节的扇形通道44，扇形通道44以一定尺度切断废气从圆筒形的腔12到废气管路中的流通，在该尺度中出口41朝废气再循环系统2的通道13打开。
图7示出安装在联合壳体1中的处于用于部分废气再循环的旋转位置的旋转滑阀39。
图8：相应的特征标有前述附图的附图标记。调节器45驱动电驱动的2/2冲程阀(Taktventil)46，47，为了调节扇形通道44以使得废气从圆筒形的腔12流入到废气管路中，这些冲程阀可以分别使旋转滑阀39的调节件48向左或向右旋转，其中根据调节器45从在扇形通道44上的行程测量中得到的测量值进行调节。在调节件48上安装有盖件49(见图1)，该盖件与调节件48和旋转滑阀39的端面42一起形成压力腔。在盖件49中设有源自和通向电驱动的冲程阀46，47的孔(未示出)。

Claims (22)

1.用于多气缸的内燃机的气缸的废气的废气管路，具有多个联合壳体(1)，所述联合壳体(1)具有通向废气再循环系统(2)的接口，其特征在于，所述联合壳体(1)形成了所述内燃机的废气管路的一部分并且同时是所述废气再循环系统(2)的一部分，并且多个分别配属于气缸的联合壳体(1)能够串联连接，所述联合壳体(1)的废气入口是通向所述内燃机的废气出口的法兰(4)，并且所述联合壳体(1)分别通过通向所述内燃机的废气出口的法兰(4)与内燃机的所属的气缸连接。
2.如权利要求1所述的废气管路，其特征在于，所述内燃机具有多个V形布置的气缸，并且所述内燃机的废气出口设置在气缸盖之间。
3.如权利要求1所述的废气管路，其特征在于，在所述联合壳体(1)的废气入口上设置可旋转180°的法兰(4)，如果所述内燃机的废气出口设置在气缸盖的朝外指向的侧面上。
4.如前述权利要求中任一项所述的废气管路，其特征在于，所述联合壳体(1)具有用于再循环的废气的通向内燃机的空气入口的另一个接口(14)。
5.如权利要求1所述的废气管路，其特征在于，所述联合壳体(1)设有至少部分一致的侧面(3)。
6.如权利要求1所述的废气管路，其特征在于，所述联合壳体(1)的宽度相应于所述内燃机的气缸的宽度。
7.如权利要求1所述的废气管路，其特征在于，每个废气再循环系统(2)各设有转向壳体(7)。
8.如权利要求7所述的废气管路，其特征在于，所述废气再循环系统(2)设有用于冷却再循环的废气的用冷却剂加载的热交换器(5，6，8)。
9.如权利要求8所述的废气管路，其特征在于，所述联合壳体(1)和所述转向壳体(7)被冷却剂穿流。
10.如权利要求8所述的废气管路，其特征在于，所述热交换器(5，6，8)串联连接。
11.如权利要求8所述的废气管路，其特征在于，所述热交换器(5，6，8)并联连接。
12.如权利要求8所述的废气管路，其特征在于，两个热交换器(5，6)并联连接，一个热交换器(8)与所述两个热交换器串联连接。
13.如权利要求1所述的废气管路，其特征在于，所述联合壳体(1)设有废气再循环调节阀。
14.如权利要求13所述的废气管路，其特征在于，所述废气再循环调节阀是开关式进气门(33)。
15.如权利要求13所述的废气管路，其特征在于，所述废气再循环调节阀直接与废气热交换器偶联，并在所述联合壳体(1)的圆筒形的腔和涡轮增压器(11)的涡轮机之间，在基本为圆筒形的废气再循环通道中构造成中央的可回转的开关式进气门(33)。
16.如权利要求14或15所述的废气管路，其特征在于，针对线性化的废气流量特性曲线设计具有横截面变窄的轮廓(36)的废气管路(2)的内横截面。
17.如权利要求16所述的废气管路，其特征在于，所述横截面变窄的轮廓(36)仿作圆的弧形段，它们的中心分别位于所述开关式进气门(33)的旋转点之外，它们的半径大于所述开关式进气门(33)。
18.如权利要求13所述的废气管路，其特征在于，所述废气再循环调节阀是旋转滑阀(39)。
19.如权利要求13所述的废气管路，其特征在于，所述废气再循环调节阀与气动操纵的调节器(45)机械连接。
20.如权利要求7所述的废气管路，其特征在于，在所述转向壳体(7)中设有泄漏排出机构(32)。
21.如权利要求10所述的废气管路，其特征在于，三个热交换器串联连接。
22.如权利要求11所述的废气管路，其特征在于，三个热交换器并联连接。
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