CN103097708A - 冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于连接在内燃机的发动机缸体的废气排出口或者排气弯管上的冷却装置，已知的冷却装置具有附带废气通道(16)和冷却剂外罩的废气冷却器，其中所述废气冷却器固定在所述发动机缸体或排气弯管上，所述冷却装置还具有废气再循环阀(6)，可通过所述废气再循环阀调节废气流，并且所述冷却装置还具有促动器(12)，可通过所述促动器操纵所述废气再循环阀(6)，并且所述促动器布置在所述废气再循环阀(6)的反向于所述废气冷却器的一侧上。对于这种装置通常会出现的问题是，在有限的可用结构空间中，促动器承受过高的热负荷。为了避免上述问题，在此建议，将一个与所述废气冷却器的冷却剂外罩流体连接的冷却剂通道部段(48)设置在所述排气弯管或发动机缸体和所述废气再循环阀(6)的促动器(12)之间。

Description

冷却装置
本发明涉及一种用于连接在内燃机的发动机缸体的废气排出口或者排气弯管上的冷却装置，其具有附带废气通道和冷却剂外罩的废气冷却器，其中所述废气冷却器固定在所述发动机缸体或排气弯管上，所述冷却装置还具有废气再循环阀，可通过所述废气再循环阀调节废气流，并且所述冷却装置还具有促动器，可通过所述促动器操纵所述废气再循环阀，并且所述促动器布置在所述废气再循环阀的反向于所述废气冷却器的一侧上。
为了简化组装并且由于其空间需求减小，在近几年中开发出越来越多这样的废气冷却模式，其中在废气冷却器之前或之后在阀门外壳内布置有废气再循环阀，该废气再循环阀与废气冷却器构成一个结构单元，该废气再循环阀与废气冷却器一同直接连接在内燃机的排气弯管或者发动机缸体的排气区域上，以便减少发动机腔内所需的管道数量。
因此由EP1643097A1已知一种废气冷却模块，其中热交换器壳体固定在法兰盘上，该壳体的冷却剂通道通过法兰盘与内燃机的冷却剂循环系统相连。阀门壳体通过凸缘固定在热交换器壳体上，并且突入到热交换器的废气进口区域内，所述废气进口区域设置在真正的冷却路径之前，但是在该废气进口区域内已经设计有围绕阀门壳体的冷却通道。该进气段相应地用于对阀体的冷却。但是缺点在于，没有与促动器的热隔离，而是促动器的外壳承受尤其由于发动机缸体的热辐射而产生的较高热负荷。然而因为在这个位置上存在大约700℃的极高温度，所以尤其在使用电调节器时会存在促动器承受较高热负荷的问题，这种问题既导致位置调节的不准确，也造成促动器失灵并且因此造成阀门故障。
由WO2009/047278A1已知另一种冷却模块。其同样具有废气冷却器以及旁通阀和废气再循环阀，这些阀门通过阀门外壳与废气冷却器的壳体相连。为了冷却废气再循环阀，阀门外壳具有冷却剂通道。促动器布置在该模块的远离发动机缸体的一侧上，从而通过分流器外壳实现隔离保护。然而在该实施形式中，在远离发动机缸体的方向上需要较大的空间。但是在现代的内燃机中却通常不存在附加的空间。
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种冷却装置，通过这种冷却装置可以保证促动器在较长的使用寿命内的功能性，并且同时朝向远离发动机缸体的一侧的伸展尺寸尽可能地小，从而使冷却装置可以非常靠近地布置在发动机缸体或排气弯管上的可用空间内。
所述技术问题通过独立权利要求的特征部分得以解决。
通过将与废气冷却器的冷却剂外罩流体连接的冷却剂通道部段布置在排气弯管或发动机缸体和废气再循环阀的促动器之间，实现了发动机缸体或排气弯管和促动器之间的热隔离。由此，促动器可以非常靠近发动机缸体地布置。组装耗费也同样没有升高。
优选的是，在废气的流动方向上，在所述废气冷却器和所述排气弯管或发动机缸体之间布置预冷却器，在所述预冷却器的预冷却器壳体内至少设置一个冷却剂通道，通过所述冷却剂通道使所述冷却剂通道部段与所述废气冷却器的冷却剂外罩相连接。由此，可以直接在相连接的热交换器的冷却剂通道上实现所有的冷却剂供给，而无需使用附加的软管。同时，在一个或多个阀门的区域内获得了有效的冷却效率，由此可以使用标准轴承、标准杠杆和标准弹簧。尽管直接连接在排气弯管上，但是通过这种有效的冷却可以直接在热量的起点处减小所有后续部件的热负荷。
在一种特别优选的实施形式中，所述冷却剂通道部段被设置在所述预冷却器壳体内，由此，无需为了实现促动器的热隔离而使用附加的部件。在该模块中不需要软管。
为了保证冷却剂通道部段内的流动并且由此提高冷却效果，将两个冷却剂通道部段设置在所述发动机缸体或排气弯管和所述促动器之间，所述两个冷却剂通道部段通过连接通道相互流体连接。在两个部段的第一部段中实现冷却剂的进流，在第二部段中实现回流。
有利的是，在所述预冷却器壳体内设置有至少一个具有90°弯曲的废气通道，并且在所述至少一个废气通道的两个相对的侧面上分别设置有至少一个冷却剂通道，因此后续部件，如热交换器可以平行于发动机缸体布置，由此将冷却装置朝远离发动机缸体一侧的尺寸减至最小。同时，在废气进入冷却装置时立即对废气进行可靠的预冷却。
优选的是，所述至少一个冷却剂通道在预冷却器壳体中从位于所述发动机缸体或排气弯管和所述促动器之间的冷却剂通道部段，沿着所述预冷却器壳体内的90°的弯曲，延伸至位于所述废气冷却器的远离所述排气弯管或发动机缸体的一侧上的所述冷却剂外罩。由此，流入的废气在预冷却器内在整个流入长度上被可靠地冷却。此外，形成促动器朝预冷却器壳体方向的附加热隔离，从而进一步减小促动器的热负荷。
为了进一步减少组装耗费，所述废气再循环阀是旋转轴支承在所述预冷却器壳体内的止回阀。由此，预冷却器壳体同时也是阀门的轴承壳体，从而不再需要附加的固定面。
由此提供一种冷却装置，其可以被布置在非常靠近排气弯管或发动机缸体的位置，而不会出现促动器热量超负荷的情况。可以省略用于冷却剂循环系统和用于引导废气的位于部件之间的连接管路。部件的数量可以减至最少，由此可以使组装耗费保持较小。所述冷却装置可以直接固定在排气弯管或发动机缸体的排气口上。由于该装置的冷却效果较好，所以可以使用成本较低的材料，因为这种装置的冷却效率与已知的装置相比得到了提高。还可以考虑的是，由于预冷却器具有较好的冷却效果，所以可以将后续的冷却器制造得更小。
在以下附图中示出并且阐述按照本发明的冷却装置的实施例。
图1以剖视图示出按照本发明的冷却装置的局部的侧视图；
图2以俯视图示出图1的按照本发明的冷却装置的预冷却器的头顶视图。
附图所示的按照本发明的冷却装置的局部具有带预冷却器壳体4的预冷却器2以及支承在预冷却器壳体4中的废气再循环阀6，所述废气再循环阀6由两个抗扭地布置在共同的轴8上的阀体10组成，在该剖视图中可以识别出两个阀体10中的一个。轴8通过连杆与促动器12相连。
预冷却器壳体4具有第一凸缘或第一法兰14，其用作进入冷却装置的废气进口，并且预冷却器壳体4可通过该凸缘14直接固定在未示出的发动机缸体或排气弯管上。所述废气进口分为两部分并且通到预冷却器壳体4内的同样由两部分组成的废气通道16中，所述废气通道16的通流横截面可以分别由两个阀体10之一进行调节。
从图2中可以看出，轴8以一个端部从预冷却器壳体4中侧向突出。从该端部上抗扭地布置有偏心轮18，所述偏心轮18通过杠杆20与第二偏心轮22连接，并且这些偏心轮和杠杆一同构成连杆。所述偏心轮22抗扭地布置在电动促动器12的驱动轴24上，使得促动器12的转动被传递至废气再循环阀6的轴8上。
此外，在偏心轮18上设置有止挡元件26，围绕轴8的复位弹簧30的第一末端边脚28抵靠在所述止挡元件26上。所述复位弹簧30是螺旋弹簧，该螺旋弹簧以已知的方式将轴8预紧在两个阀体10的关闭位置。为此，设计在螺旋弹簧的另一个端部上的弹簧边脚32抵靠在预冷却器壳体4上的止挡34上。
废气通道16或者两个平行延伸的废气通道16在预冷却器壳体4内继续延伸并且弯曲90°，使得预冷却器壳体4上的设计在第二凸缘38内的废气出口垂直于第一凸缘14的废气进口设置。在图2中可以看出，两个废气通道16在预冷却器壳体4内分成多个废气通道，在这些废气通道之间分别设计有壁板40，这些壁板40通过与未示出的废气冷却器的连接同样被延长，如同布置在外部区域内的冷却剂通道42、44，与废气冷却器的冷却剂外罩连接，该冷却剂外罩连接在内燃机的冷却剂循环系统上。废气冷却器通常焊接在预冷却器2上。
预冷却器壳体4通过螺栓固定在发动机缸体上。为此，在预冷却器壳体4上设计有多个带通孔的芯柱46，螺栓可插入所述通孔中以进行固定。
为了使预冷却器壳体4可以发挥其致冷作用，在预冷却器壳体4内设计有冷却剂通道42、44，其中两个平行的冷却剂通道42在位于废气冷却器的废气通道和发动机缸体之间的区域内延伸并且两个冷却剂通道44在废气冷却器的远离发动机缸体的一侧上延伸。
冷却剂通道42平行于第一凸缘14的表面延伸，而冷却剂通道44如同废气通道16那样具有90°的弯曲，也就是说冷却剂通道44平行于废气通道16在预冷却器壳体4的外壁47上延伸。冷却剂通道44相应地成为废气通道16与促动器12之间的隔离保护。
根据本发明，冷却剂通道44具有冷却剂通道部段48，其设置在促动器12和发动机缸体之间的区域内并且平行于第一凸缘14在促动器12的整个长度上延伸。在本实施例中，两个冷却剂通道部段48通过连接通道50相互流体连接，从而在第一冷却剂通道部段48内形成冷却剂的进流，并且在与之相对的冷却剂通道部段内形成冷却剂回流，由此可以可靠地避免出现死水区。
此外，在预冷却器壳体4的上述部段上，在表面上设置有四个套筒轴承52，促动器12通过该套筒轴承52借助两个螺栓54固定在预冷却器壳体4上，所述螺栓54分别穿过两个对置的套筒轴承52。
因此，通过按照本发明的冷却装置为促动器12实现了既针对发动机缸体又针对冷却装置的废气通道16的热隔离，从而可以确保促动器12在较长的使用寿命中的可靠功能性。不仅在热量输入最大的第一凸缘14的区域内，也在预冷却器壳体4的其它区域内，都可以通过按照本发明的冷却装置借助冷却剂实现较大程度的散热，从而达到较好的冷却效率。此外，可以使用成本更低的材料制造壳体。由于预冷却器的冷却效果良好并且同时安装了废气再循环阀或者旁通阀，可以将后续的热交换器制造得明显更小，因为温度直接在进口处就大幅降低了。所建议的结构也适用于例如尤其在货运车辆中出现的较大废气流量。往常必需的管路可以被省去。
需要明确的是，在独立权利要求的保护范围之内可以对所述的实施例进行不同的修改。尤其是可以在预冷却器中集成不同的阀门。壳体部件的制造和结构设计方案也可以根据应用的不同而进行修改。由此，例如第一凸缘或第一法兰可以作为独立的部件与废气再循环阀一同法兰连接在预冷却器壳体上。也可以根据应用的不同，改变冷却剂通道和废气通道的数量，尤其是在壳体内仅设计一个通道，只要不超出独立权利要求的保护范围即可。

Claims (7)

1.一种用于连接在内燃机的发动机缸体的废气排出口或者排气弯管上的冷却装置，具有
附带废气通道和冷却剂外罩的废气冷却器，其中所述废气冷却器固定在所述发动机缸体或排气弯管上，
废气再循环阀，通过所述废气再循环阀能够调节废气流，
促动器，通过所述促动器能够操纵所述废气再循环阀，并且所述促动器布置在所述废气再循环阀的反向于所述废气冷却器的一侧上，
其特征在于，将与所述废气冷却器的冷却剂外罩流体连接的冷却剂通道部段(48)设置在所述排气弯管或发动机缸体和所述废气再循环阀(6)的促动器(12)之间。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，在废气的流动方向上在所述废气冷却器和所述排气弯管或发动机缸体之间布置有预冷却器(2)，在所述预冷却器(2)的预冷却器壳体(4)内设计有至少一个冷却剂通道(42、44)，通过所述冷却剂通道(42、44)使所述冷却剂通道部段(48)与所述废气冷却器的冷却剂外罩相连接。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却剂通道部段(48)设计在所述预冷却器壳体(4)内。
4.如权利要求2或3所述的冷却装置，其特征在于，在所述发动机缸体或排气弯管和所述促动器(12)之间设计有两个冷却剂通道部段(48)，所述两个冷却剂通道部段(48)通过连接通道(50)相互流体连接。
5.如权利要求2至4中任一项所述的冷却装置，其特征在于，在所述预冷却器壳体(4)内设置有至少一个具有90°弯曲的废气通道(16)，并且在所述至少一个废气通道(16)的两个相对的侧面上分别设置有至少一个冷却剂通道(42、44)。
6.如权利要求2至5中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却剂通道(44)在所述预冷却器壳体(4)内从位于所述发动机缸体或排气弯管和所述促动器(12)之间的所述冷却剂通道部段(48)，沿着所述预冷却器壳体(4)内的90°的弯曲，延伸至位于所述废气冷却器的远离所述排气弯管或发动机缸体的一侧上的冷却剂外罩。
7.如权利要求2至6中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述废气再循环阀(6)是止回阀，所述止回阀的轴(8)支承在所述预冷却器壳体(4)内。
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