CN103502618A - 用于冷却内燃机的燃烧废气的废气冷却器、集水转接器、废气冷却系统和用于制造废气冷却系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于以冷却剂冷却内燃机的燃烧废气的废气冷却器（102），其中所述废气冷却器（102）具有废气入口（110），用于将热燃烧废气导入到所述废气冷却器（102）中。此外废气冷却器（102）具有废气出口（112），用于将经冷却的燃烧废气从所述废气冷却器（102）导出，其中所述废气出口（112）与所述废气入口（110）流体连接。此外废气冷却器（102）具有至少一个冷却剂入口（114），用于流体连接所述废气冷却器（102）与所述内燃机的至少一个冷却剂出口。以及此外废气冷却器（102）具有用于流体连接集水转接器（104）的接口（116），其中所述接口（116）设计用于将冷却剂从所述废气冷却器（102）导出。

Description

用于冷却内燃机的燃烧废气的废气冷却器、集水转接器、废气冷却系统和用于制造废气冷却系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于以冷却剂冷却内燃机的燃烧废气的废气冷却器，还涉及一种用于将冷却剂从废气冷却器导出的集水转接器，涉及一种用于多缸内燃机的废气冷却系统并且涉及一种用于制造废气冷却系统的方法。

背景技术

在常规的用于将废气导回到内燃机的进气管段的废气冷却器中，将热燃烧废气从内燃机引导到废气冷却器，以便在那儿由环境空气进行冷却。为了冷却燃烧废气也可以使用冷却剂。

文献EP0930429B1示出了用于冷却流体冷却的内燃机的废气的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于冷却内燃机的燃烧废气的改善的废气冷却器、一种用于将冷却剂从废气冷却器导出的改善的集水转接器、一种用于多缸内燃机的改善的废气冷却系统以及用于制造废气冷却系统的改善的方法。

该任务通过根据独立权利要求的一种用于以冷却剂冷却内燃机的燃烧废气的废气冷却器、一种用于将冷却剂从废气冷却器导出的集水转接器、以及一种用于多缸内燃机的废气冷却系统解决。

为了在内燃机中改善的结构空间，利用至今在外围设置的构件接近中央发动机组地设置。为了附加地实现到所述构件的短的导入和导出路径，所述构件如增压空气冷却器或废气冷却器部分地直接与发动机组螺纹连接。由此在负荷变换中产生了改善的响应性能，因为较小的空气量或气体量必须加速或减速。直接螺纹连接到发动机组的冷却器可以直接由发动机组供给冷却剂。然而那么需要对于不同的发动机研发并且配备不同的冷却器，因为不同的发动机中到冷却器的接口的数量和位置是变化的。

本发明基于的认识在于：如果可以在具有不同的气缸数量的不同的发动机变型中使用一个统一的冷却器，那么可以节省研发成本、工具成本和生产成本。为此一个模块化废气热交换器可以在一个构件中具有最少数量的接口，所述数量在内燃机的所有涉及的变型中是相同的。具有更多数量接口的内燃机的变型可以经由一个转接器连接，所述转接器直接与废气热交换器连接。为此废气热交换器和转接器可以具有用于连接的共同接口。

有利地，多个发动机变型可以与转接器的多个变型和统一的废气热交换器连接，其中可以特别低成本地提供转接器的变型。

本发明提供一种用于以冷却剂冷却内燃机的燃烧废气的废气冷却器，其中所述废气冷却器具有以下特征：

废气入口，用于将热燃烧废气导入到所述废气冷却器中；

废气出口，用于将经冷却的燃烧废气从所述废气冷却器导出，其中所述废气出口与所述废气入口流体连接；

至少一个冷却剂入口，用于流体连接所述废气冷却器与所述内燃机的至少一个冷却剂出口；以及

用于流体连接集水转接器的接口，其中所述接口设计用于将冷却剂从所述废气冷却器导出。

可以将废气冷却器理解为热交换器，所述热交换器设计用于以冷却剂冷却燃烧废气。此外废气冷却器可以具有例如管束，用于从废气入口到废气出口引导燃烧废气。管束也可以引导冷却剂。冷却剂可以是例如冷却水。冷却剂入口可以是管接头，其设计用于将冷却剂从内燃机引导到废气冷却器。冷却剂出口可以是在内燃机上的接口，其设计用于建立到冷却剂通道并且在运行中到在内燃机中冷却剂流的直接连接。可以将接口理解为冷却剂从废气冷却器到集水转接器的转接点。例如可以将接口相应于集水转接器的接口设计。同样可以将接口与集水转接器的接口镜像对称地设计。该接口也可以如此定向，如集水转接器的接口那样。废气冷却器可以具有箱形的壳体，其中废气入口设置在第一端壁上，并且废气出口设置在与废气入口对置的端壁上。

所述至少一个冷却剂入口可以垂直于所述燃烧废气的流动方向在所述废气冷却器中从所述废气冷却器突出并且具有用于将所述废气冷却器固定在所述内燃机上的固定装置。可以将固定装置理解为例如至少一个固定孔、密封面和/或引导面。以此可以将废气冷却器直接固定并且没有保持装置地装配在内燃机上。

此外，所述至少一个冷却剂入口可以是弯曲的。冷却剂入口可以具有转弯，其实现了将废气冷却器在内燃机附近固定。以此可以节省有价值的结构空间并且可以确保用于装配废气冷却器的可接近性。

此外，所述用于连接集水转接器的接口在所述废气冷却器的侧面上从所述废气冷却器突出，在所述废气冷却器上设有所述至少一个冷却剂入口。在此所述接口可以设计用于将所述冷却剂沿燃烧废气的流动方向从所述废气冷却器导出。由此可以将集水转接器直接固定在另外的水出口，而不会通过转弯半径提高流体阻力。

所述废气冷却器可以具有第二冷却剂入口，用于流体连接所述废气冷却器与所述内燃机的第二冷却剂出口；并且具有第三冷却剂入口，用于流体连接所述废气冷却器与所述内燃机的第三冷却剂出口。通过具有三个冷却剂入口的实施形式可以覆盖尽可能宽的发动机托架。例如可以在V形布置的六缸发动机中使用两个相同的废气冷却器。对于串联布置的四缸发动机可以使用具有一个附加冷却剂入口的集水转接器。对于串联布置的六缸发动机可以使用具有三个附加冷却剂入口的集水转接器。

此外废气冷却器可以在废气入口具有用于固定废气供给装置的法兰而在废气出口具有用于固定废气导出装置的法兰。通过法兰连接可以简单地维护废气冷却器。

此外本发明实现了一种用于将冷却剂从根据本发明的实施形式的废气冷却器导出的集水转接器，其中所述集水转接器具有以下特征：

接口，用于流体连接所述集水转接器与所述废气冷却器的接口；

至少一个冷却剂入口，用于流体连接所述内燃机的至少另一冷却剂出口；以及

冷却剂出口。

可以将接口理解为冷却剂从废气冷却器到集水转接器的转接点。例如接口可以相同地对齐和/或设计为废气冷却器的接口。冷却剂入口可以是管接头，其设计用于将冷却剂从内燃机引导到集水转接器。通过冷却剂入口集水转接器可以将冷却剂从内燃机的部件导出，所述部件不连接到废气冷却器。由此可以实现整个内燃机的均匀冷却。

此外所述至少一个冷却剂入口可以具有用于将所述集水转接器固定在所述内燃机上的固定装置。可以将固定装置理解为例如至少一个固定孔、密封面和/或引导面。以此可以将集水转接器直接固定并且没有保持装置地装配在内燃机上。

此外本发明提供一种用于多缸内燃机的废气冷却系统，其中所述废气冷却系统具有以下特征：

根据在此提出的应用的废气冷却器，用于冷却所述内燃机的燃烧废气；以及

根据在此提出的应用的集水转接器，用于将冷却剂从废气冷却器导出，其中所述集水转接器的所述接口与所述废气冷却器的接口流体连接。

所述废气冷却系统可以具有密封件，用于液密的连接所述废气冷却器的接口与所述集水转接器的接口。在此所述密封件可以设置在所述废气冷却器的接口与所述集水转接器的接口之间。所述密封件可以设计用于平衡所述废气冷却器相对于所述集水转接器的径向和轴向移动。由此可以平衡振动和热延迟，而不会损坏连接的密封性。同样集水转接器可以材料锁合地与废气冷却器连接。

此外本发明实现一种用于制造用于多缸内燃机的废气冷却系统的方法，具有以下步骤：

提供根据在此提出的应用的废气冷却器；

选择根据在此提出的应用的集水转接器，其中在所述集水转接器上的冷却剂入口的数量等于在所述内燃机上冷却剂出口的数量与在所述废气冷却器上的冷却剂入口的数量的差；

连接所述废气冷却器与所述集水转接器。

在所述内燃机上冷却剂出口的数量可以是串联连接的冷却剂出口。通过选择适合于统一的废气冷却器的集水转接器，具有不同数量的冷却剂出口的不同发动机变型可以装备少量用于废气冷却系统的不同部件。由此降低了工具成本，因为不同的集水转接器可以简单地制造并且具有不复杂的轮廓。同样降低了用于废气冷却器的单件成本，因为可以基于高件数更好地充分利用用于废气冷却器的工具。在连接步骤中可以直接或经由适合的转接器相互连接废气冷却器和集水转接器。

附图说明

随后参照所附附图进一步详细阐明本发明的有利的实施例。其中：

图1示出根据本发明的一个实施例的废气冷却系统的立体图；以及

图2示出根据本发明的另一个实施例的废气冷却系统的立体图。

具体实施方式

在本发明的优选实施例的以下描述中，不同的图中示出的并且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记，其中省略对这些元件的重复描述。

图1示出了根据本发明的一个实施例的废气冷却系统100的立体图。废气冷却系统100包括按照本发明的一个实施例的废气冷却器102。此外废气冷却系统100包括按照本发明的一个实施例的集水转接器104。废气冷却器102和集水转接器104在图中未示出的安装状态下通过密封件106以液密的方式连接。在此示出的废气冷却系统100适合于冷却具有四个气缸的内燃机的燃烧废气。

废气冷却器102具有壳体108。壳体108具有一个带有加强肋的箱式的形状。在壳体108的第一端侧上设有废气入口110。在壳体108的与第一端侧对置的第二端侧上设有废气出口112。废气入口110通过由热交换管组成的管束与废气出口112流体连接。在废气入口110和废气出口112，壳体108分别具有一个具有多个固定孔的法兰。废气冷却器102具有冷却剂入口114。冷却剂入口114以均匀的间隔并且以直线设置在壳体108的连接端侧的窄侧上。冷却剂入口114由壳体突出并且设计用于流体连接废气冷却器102与内燃机的四个冷却剂出口中的三个。冷却剂入口114具有弯曲的形状。冷却剂入口114具有用于将废气冷却器102固定在内燃机上的固定装置的各两个固定孔和密封面。在第二端侧的区域中，废气冷却器102具有接口116，用于流体连接集水转接器。接口116与冷却剂入口114流体连接。接口116在相同的窄侧上由壳体108突出，如冷却剂入口114那样。接口116具有一个圆形的横截面。

集水转接器104具有接口118，用于流体连接集水转接器104与废气冷却器102的接口116。接口118具有一个圆形的横截面。集水转接器104具有另一冷却剂入口114。在集水转接器104上的冷却剂入口114设计用于流体连接集水转接器104与内燃机的第四冷却剂出口。冷却剂入口114同样具有两个固定孔和一个密封面作为固定装置用于将集水转接器104固定在内燃机上。此外集水转接器104具有冷却剂出口120。冷却剂出口120与接口118和冷却剂入口114流体连接。冷却剂出口120具有一个圆形的横截面并且垂直于集水转接器104的主延伸方向定向。集水转接器104不具有废气引导。集水转接器104具有作为连接端的接口118、冷却剂出口120和多个冷却剂入口114。在此集水转接器104的冷却剂入口114的数量等于发动机组的冷却剂出口的总数量减去在废气冷却器102上的冷却剂入口114的数量，所述发动机组的冷却剂出口可以通过废气冷却系统100操作。

图2示出一个根据本发明的另一实施例的废气冷却系统100的立体图。在此示出的废气冷却系统100适合于冷却具有六缸的内燃机的燃烧废气。废气冷却系统100包括一个废气冷却器102，如其在图1中所述的那样。此外废气冷却系统100包括集水转接器104，如在图1中所述的那样。除了在图1中实现的特征，集水转接器104还具有两个附加的冷却剂入口114。冷却剂入口114以均匀的间隔沿集水转接器104的主延伸方向设置。在集水转接器104上的冷却剂入口114设计用于流体连接集水转接器104与内燃机的第四、第五和第六冷却剂出口。冷却剂入口114同样具有各两个固定孔和各一个密封面作为固定装置用于将集水转接器104固定在内燃机上。

换句话说图1和2示出了具有模块化的集水器104的废气冷却器102。示出的是功能组件“废气冷却”和“集水”的多件式结构。废气冷却器102的设计通过安装用于集水引导104的转接器不依赖于气缸数量。在该设计中实现集水和流过发动机的冷却剂的冷却以及以这些水在不同的气缸数量下冷却废气。现有技术必须对于每个气缸制造一个新壳体108，这导致成本密集的变型维护。由此需要使用更多的材料并因此使得构件的总重量增大。在废气冷却系统100中组合用于可变气缸数量的废气冷却和集水的功能。在集水器104中考虑包含或不用考虑从发动机模式到发动机模式的各个气缸。废气冷却器102和集水器104可以通过密封件106例如平面密封件、O形环连接件或插拔密封件液密连接。在废气冷却器102中收集第一气缸的部分流量并且在转接点116提供到集水转接器104（WSA）。集水转接器104相应于剩余的气缸数量选择并且与废气冷却器102连接。备选地集水转接器104可以焊接到废气冷却器102。通过减小构件尺寸，从而减轻重量。集水转接器104的可变的尺寸可以相应于气缸数量选择。

所述的实施例仅仅作为示例并且可以相互组合。

Claims (10)

1.一种用于以冷却剂冷却内燃机的燃烧废气的废气冷却器（102），其特征在于，所述废气冷却器（102）包括：

废气入口（110），用于将热燃烧废气导入到所述废气冷却器（102）中；

废气出口（112），用于将经冷却的燃烧废气从所述废气冷却器（102）导出，其中所述废气出口（112）与所述废气入口（110）流体连接；

至少一个冷却剂入口（114），用于流体连接所述废气冷却器（102）与所述内燃机的至少一个冷却剂出口；以及

用于流体连接集水转接器（104）的接口（116），其中所述接口（116）被配置为将冷却剂从所述废气冷却器（102）导出。

2.根据权利要求1所述的废气冷却器（102），其特征在于，所述至少一个冷却剂入口（114）垂直于所述燃烧废气的流动方向在所述废气冷却器（102）中从所述废气冷却器（102）突出，并且具有用于将所述废气冷却器（102）固定在所述内燃机上的固定装置。

3.根据上述权利要求中任一项所述的废气冷却器（102），其特征在于，所述至少一个冷却剂入口（114）是弯曲的。

4.根据上述权利要求中任一项所述的废气冷却器（102），其特征在于，所述用于流体连接集水转接器（104）的接口（116）在所述废气冷却器（102）的侧面上从所述废气冷却器（102）突出，在所述废气冷却器上设有所述至少一个冷却剂入口（114），其中所述接口（116）设计用于将所述冷却剂沿燃烧废气的流动方向从所述废气冷却器（102）导出。

5.根据上述权利要求中任一项所述的废气冷却器（102），其特征在于，具有第二冷却剂入口（114），用于流体连接所述废气冷却器（102）与所述内燃机的第二冷却剂出口，并且具有第三冷却剂入口（114），用于流体连接所述废气冷却器（102）与所述内燃机的第三冷却剂出口。

6.一种用于将冷却剂从根据权利要求1至5中任一项所述的废气冷却器（102）导出的集水转接器（104），其特征在于，所述集水转接器（104）包括：

接口（118），用于流体连接所述集水转接器（104）与所述废气冷却器（102）的接口；

至少一个冷却剂入口（114），用于流体连接所述内燃机的至少另一冷却剂出口；以及

冷却剂出口（120）。

7.根据权利要求6所述的集水转接器（104），其特征在于，所述至少一个冷却剂入口（114）具有用于将所述集水转接器（104）固定在所述内燃机上的固定装置。

8.一种用于多缸内燃机的废气冷却系统（100），其特征在于，所述废气冷却系统（100）包括：

根据权利要求1至5中任一项所述的废气冷却器（102），用于冷却所述内燃机的燃烧废气；以及

根据权利要求6至7中任一项所述的集水转接器（104），用于将冷却剂从废气冷却器（102）导出，其中所述集水转接器（104）的所述接口（118）与所述废气冷却器（102）的接口（116）流体连接。

9.根据权利要求8所述的废气冷却系统（100），其特征在于，具有密封件（106），用于流体连接所述废气冷却器（102）的所述接口（116）与所述集水转接器（104）的接口（118），其中所述密封件（106）设置在所述废气冷却器（102）的接口（116）与所述集水转接器（104）的接口（118）之间，其中所述密封件（106）设计用于平衡所述废气冷却器（102）相对于所述集水转接器（104）的径向和轴向移动。

10.一种制造用于多缸内燃机的废气冷却系统（100）的方法，其特征在于，包括：

提供根据权利要求1至5中任一项所述的废气冷却器（102）；

选择根据权利要求6至7中任一项所述的集水转接器（104），其中在所述集水转接器（104）上的冷却剂入口（114）的数量等于在所述内燃机上冷却剂出口的数量与在所述废气冷却器（102）上的冷却剂入口（114）的数量的差；以及

连接所述废气冷却器（102）与所述集水转接器（104）。

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