CN104053895A - 用于排气再循环系统的排气冷却器以及带有这种排气冷却器的排气再循环系统 - Google Patents

用于排气再循环系统的排气冷却器以及带有这种排气冷却器的排气再循环系统 Download PDF

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Abstract

用于尤其机动车的排气再循环系统的排气冷却器，其具有总冷却能力(PG)和总压力损失系数(DG)，包括：至少一个冷却器区段(20,20')，其具有至少一个冷却通道(22,22')和至少一个附加通道(24,24')；至少一个旁路，其桥接冷却器区段(20,20')中的至少一个；和排气引导装置(40)，其具有至少一个封闭元件(42)；其中，冷却通道(22,22')具有第一冷却能力(P1)和第一压力损失系数(D1)，而附加通道(24,24')具有第二冷却能力(P2)和第二压力损失系数(D2)，其中，第一冷却能力(P1)高于第二冷却能力(P2)和/或第一压力损失系数(D1)高于第二压力损失系数(D2)，并且其中，闭合元件(42)适合于至少几乎阻止排气在附加通道(24,24')中的流经以便提高总冷却能力(PG)和/或总压力损失系数(DG)。

Description

用于排气再循环系统的排气冷却器以及带有这种排气冷却器的排气再循环系统
技术领域
本发明涉及用于排气再循环系统的排气冷却器以及带有这种排气冷却器的排气再循环系统。
背景技术
在马达技术的领域中，已知长久以来为了避免有害物质排放而使排气部分地在新鲜空气侧上引回给马达。在此，取决于马达的运行状态需要对排气进行冷却。同时，可尤其在很低的马达温度和/或很低的马达负荷的情况下不希望冷却排气。为了该目的，大多情况下设置有绕开冷却器的旁路(Bypass)，其中，可通过合适的阀调节部调整排气以何种程度流动通过旁路或冷却器。
由文件EP 1 277 945 A1已知这种类型的冷却器。该冷却器具有带有用于冷却剂的导入和导出的接口的壳体。此外，设置有旁路管，其如此绕开冷却器使得引回的排气至少部分地流动通过旁路管且未被冷却。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于排气再循环系统的排气冷却器，其围绕另一运行点进行了扩展。
为了解决该目的，提出一种根据权利要求1的排气冷却器和根据权利要求11的排气再循环系统。根据本发明的排气冷却器的特别的设计方案在权利要求2至10中进行了说明。
用于尤其机动车的排气再循环系统的根据本发明的排气冷却器具有总冷却能力(Gesamtkühlleistung)和总压力损失系数。排气冷却器包括：至少一个冷却器区段，其具有至少一个冷却通道和至少一个附加通道；至少一个旁路，其桥接冷却器区段中的至少一个；和排气引导装置，其具有至少一个封闭元件。冷却通道具有第一冷却能力和第一压力损失系数，而附加通道具有第二冷却能力和第二压力损失系数。第一冷却能力高于第二冷却能力和/或第一压力损失系数高于第二压力损失系数。封闭元件适合于至少几乎阻止排气在附加通道中的流经以用于提高总冷却能力和/或总压力损失系数。
该设计方案提供了这样的优点：提供了另一第三运行点，其应例如在对这种第三运行点不存在需求的其他的销售市场中可通过以下方式轻易地去除，即在权利要求1的意义中的排气引导装置通过传统的排气引导装置(例如标准换向弯头(Standardumlenkkrümmer))来代替。前两个运行点保持不受这种替换的影响。可放弃使用预冷却器。由此实现排气冷却器的轻巧且紧凑的结构类型。
更高的冷却能力在保持不变的进入温度的情况下引起待冷却的排气的更低的离开温度。压力损失系数说明必须在流入和流出之间存在何种压差，以便维持通过构件的所确定的流经。
优选地，排气引导装置具有至少两个平行伸延的管路，其可彼此不相关地利用排气来流经，其中，第一管路与冷却通道相连接，而第二管路与附加通道相连接，并且其中，封闭元件布置在第二管路中。优选地，第一管路和第二管路通过壁彼此分开。
该设计方案提供了这样的优点，即封闭元件的打开和闭合并未对第二管路的流动空间施加影响，由此保持冷却器区段的压力损失系数并未由封闭元件的打开或关闭改变。这种设计方案提供了另一优点，即可将由冷却通道输送给排气引导装置的排气与通过附加通道输送的排气不相关地输送给另一冷却器区段的冷却通道。
优选地，封闭元件可构造为活门(Klappe)或阀。此外，优选地，封闭元件设计为提升阀(Hubventil)。
在一种优选的设计方案中，排气冷却器包括两个冷却器区段，其通过排气引导装置彼此连接。
如果排气引导装置具有至少两个平行伸延的管路，该管路可彼此不相关地利用排气来流经，其中，封闭元件布置在第二管路中，并且，如果第二管路通过第一冷却器区段的附加通道供给排气(其被传送到第二冷却器区段的附加通道处)，那么带有两个冷却器区段的设计方案是特别有利的。因此，封闭元件的闭合引起在第一冷却器区段的附加通道(其前置于排气引导装置)中以及在第二冷却器区段的附加通道(其后置于排气引导装置)中的排气的流经同时被中断。
在排气冷却器的一种优选的设计方案中，冷却区段彼此齐平地来布置以用于形成连接面，排气引导装置贴靠在该连接面处。
该设计方案提供了这样的优点，即排气引导装置可轻易地安装在两个冷却区段之间。该设计方案同样使得排气引导装置能够根据需要通过更简单的换向弯头来替换，以便使第三运行点无效。适宜地，排气冷却器构造为U形冷却器。
备选地，冷却器还可构造为I形冷却器。
优选地，排气冷却器的特征在于封闭元件封闭至少一个冷却区段的附加通道。
作为技术效果，该设计方案引起阻止排气流经通过附加通道，与封闭元件是布置在冷却区段的下游侧还是上游侧上无关。
优选地，排气冷却器的特征在于流入方向和流出方向，其中，流入方向近似平行于流出方向并且进一步优选地在与流出方向相反的方向上伸延。
优选地，冷却通道设有冷却元件，其优选构造成波状并且进一步优选地在冷却通道的整个长度上延伸。冷却元件还可被称为涡流器。优选地，冷却元件还可被称为“波状鳍状物(Wellfin)”或“W状入口(Winlet)”。优选地，冷却元件适合于搅动流经冷却通道的排气。
该设计方案提供冷却通道的经改善的冷却能力。此外，可通过该设计方案通过以下方式将附加通道转变成冷却通道，即将另一冷却元件引入到该附加通道中。反之，冷却通道可通过移除冷却元件转变成另一附加通道。该模块化的设计方案提供了这样的优点，即可在无其他的结构花费的情况下根据需要提供带有不同的冷却能力的不同的运行点，而不必改变冷却区段的总的设计。仅必须相应地匹配排气引导装置，尤其封闭元件。
优选地，冷却通道和附加通道基本上具有相同的截面。通过该设计方案可将冷却通道转变成附加通道，且反之亦然。
在一种优选的设计方案中，截面在冷却通道和/或附加通道的整个长度上近似恒定。因为由冷却通道或附加通道引起的压力损失可取决于所流经的构件的截面来确定，所以恒定的截面使必需的长度的计算变得简单，以便获得所希望的压力损失。
优选地，截面近似构造成矩形。优选地，截面具有长孔(Langloch)的形状。
根据本发明的排气再循环系统包括根据本发明的排气冷却器。
附图说明
由接下来说明的优选的实施例得出根据本发明的排气冷却器和根据本发明的排气再循环系统的细节和其他的优点。在仅仅示意性地示出实施例的附图中：
图1根据第一实施例详细说明了根据本发明的排气冷却器的示意性的视图；
图1a根据第一实施例详细说明了根据本发明的排气冷却器的冷却器区段的详细视图；
图2根据第一实施例详细说明了根据本发明的排气冷却器的排气引导装置的示意性的视图；
图3根据第一实施例详细说明了根据本发明的排气冷却器的横向于流入方向和流出方向伸延的截面；
图4根据第二实施例在封闭元件的打开的状态中详细说明了根据本发明的排气冷却器的横向于流入方向和流出方向伸延的截面；
图5根据第二实施例在封闭元件的闭合的状态中详细说明了根据本发明的排气冷却器的横向于流入方向和流出方向伸延的截面。
具体实施方式
根据本发明的排气冷却器10包括至少一个冷却器区段20、20'、至少一个旁路(未在附图中描述)和排气引导装置40。
在附图中描述的两个实施例中，排气冷却器10包括两个冷却器区段20、20'，其借助于排气引导装置40彼此连接。排气引导装置40布置在第一冷却器区段20与第二冷却器区段20'之间。待冷却的排气在流入方向E上进入到第一冷却器区段20中，并且在流出方向A上从第二冷却器区段20'离开。排气引导装置40优选使排气的流动方向换向。因此，排气冷却器10可设计为所谓的U形冷却器，其可以特别节省空间的方式来制造。
排气引导装置40具有封闭元件42，其可借助于操纵元件43来操纵。
封闭元件42适合于封闭排气流经通过冷却器区段20、20'的至少一个附加通道24、24'。优选地，封闭元件42封闭两个冷却器区段20、20'的附加通道24、24'，尤其如第二实施例的图4和图5描述的那样。
在一种设计方案中，排气引导装置40包括壁47，其将排气引导装置40分成第一管路44和第二管路46。在排气冷却器10的这种设计方案中，封闭元件42仅盖住两个冷却器区段20、20'中的至少一个的附加通道24、24'。通过使两个管路44、46彼此分开，足以对管路46或者在其入口处或者在其出口处进行封闭。如尤其从图3识别出的那样，两个管路44、46借助于壁47来形成。
在图4和5中描述的实施例中未设置壁47。相应地，布置在两个冷却器区段20、20'之间的排气引导装置40的封闭元件42封闭第一冷却器区段20的附加通道24的出口，并且同时封闭第二冷却器区段20'的附加通道24'的入口。
排气引导装置40在排气的流动方向上处在第一冷却器区段20与第二冷却器区段20'之间。形成第一冷却器区段20的离开开口的面和形成第二冷却器区段20'的空气进入开口的面一起形成连接面30，排气引导装置40沿着连接面30来布置。通过该设计方案可通过以下方式将排气引导装置40简单地布置在第一冷却器区段20与第二冷却器区段20'之间，即将排气引导装置40放置到连接面30上。
如尤其可从图1a识别出的那样，冷却器区段20、20'在所描述的实施例中相应包括五个冷却通道22、22'和一个附加通道24、24'。在五个冷却通道22、22'中相应设置有冷却元件25，其搅动流经冷却通道22、22'的排气，由此提高冷却通道22、22'的冷却能力。在附图中所描述的两个实施例中，冷却通道22、22'与附加通道24、24'的不同之处仅在于存在或者不存在冷却元件25。冷却通道22、22'和附加通道24、24'的截面在其他情况下是相同的。如尤其图1a所显示的那样，冷却通道22、22'和附加通道24、24'基本上具有近似矩形的截面，并且优选具有长孔的形状。
排气冷却器10的这种设计方案使得能够实现可以可变的方式通过以下方法将冷却通道22、22'转变成附加通道24、24'，即将相应的冷却元件25从冷却通道22、22'中移除。反之，可将附加通道24、24'通过以下方法转变成冷却通道22、22'，即将冷却元件25引入到附加通道中。由此可通过改变用作附加通道24、24'的通道22、22'、24、24'的数量将排气冷却器10调节到不同的运行点上。
有利地，如果排气冷却器10建造在机动车(其针对不同的销售市场设置成对于排气冷却器10有不同的要求)中，那么尤其使用排气冷却器10。那时总体上如此选择冷却通道22、22'和附加通道24、24'以及冷却器区段20、20'的长度，即如果冷却器区段20、20'代替在权利要求1的意义中与排气引导装置40相连接而与标准换向弯头相连接，包括通过旁路管提供的运行点在内，提供了两个运行点，其满足销售市场中的一个的要求。如果现在在另一销售市场上希望附加的运行点，其使得能够实现更高的冷却能力，则通过排气引导装置40来代替标准换向装置，由此以简单的方式提供第三运行点。
在排气冷却器10的示例性的使用中，在450°C的温度的情况下为排气冷却器10每小时输送100kg排气。冷却器的向外指向的表面的温度为95°C。如果排气冷却器10在封闭元件42打开的情况下(运行点2)运行，则在排气的离开温度为201°C的情况下达到27.5mbar的压力损失。而在封闭元件42闭合的情况下(运行点3)达到53mbar的压力损失，并且离开温度仅还为174°C。因此，在封闭元件42打开的情况下的总冷却能力PG明显小于在封闭元件42闭合的情况下的总冷却能力PG。
参考标号列表
10 排气冷却器
20 冷却器区段
20' 冷却器区段
22 冷却通道
22' 冷却通道
24 附加通道
24' 附加通道
25 冷却元件
30 连接面
40 排气引导装置
42 封闭元件
43 操纵元件
44 管路
46 管路
47 壁
E 流入方向
A 流出方向
PG 总冷却能力
P1 冷却能力
P2 冷却能力
DG 总压力损失系数
D1 压力损失系数
D2 压力损失系数。

Claims (11)

1. 一种用于尤其机动车的排气再循环系统的排气冷却器，其具有总冷却能力(PG)和总压力损失系数(DG)，包括：
至少一个冷却器区段(20,20')，其具有至少一个冷却通道(22,22')和至少一个附加通道(24,24')；
至少一个旁路，其桥接所述冷却器区段(20,20')中的至少一个，以及
排气引导装置(40)，其具有至少一个封闭元件(42)；
其中，所述冷却通道(22,22')具有第一冷却能力(P1)和第一压力损失系数(D1)，而所述附加通道(24,24')具有第二冷却能力(P2)和第二压力损失系数(D2)，
其中，第一冷却能力(P1)高于第二冷却能力(P2)，且第一压力损失系数(D1)高于第二压力损失系数(D2)，并且
其中，如果所述封闭元件(42)至少几乎阻止排气在所述附加通道(24,24')中的流经，则提高总冷却能力(PG)和总压力损失系数(DG)。
2. 根据权利要求1所述的排气冷却器，其特征在于，所述排气引导装置(40)具有至少两个平行伸延的管路(44,46)，其可彼此不相关地利用排气来流经，其中，第一管路(44)与所述冷却管路(22,22')相连接，而第二管路(46)与所述附加通道(24,24')相连接，并且其中，所述封闭元件(42)布置在所述第二管路(46)中。
3. 根据权利要求1或2所述的排气冷却器，其特征在于两个冷却器区段(20,20')，其通过所述排气引导装置(40)彼此连接。
4. 根据权利要求3所述的排气冷却器，其特征在于，所述冷却区段(20,20')彼此平齐地来布置以用于形成连接面(30)，所述排气引导装置(40)贴靠在该连接面处。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的排气冷却器，其特征在于，所述封闭元件(42)封闭至少一个冷却区段(20,20')的所述附加通道(24,24')。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的排气冷却器，其特征在于流入方向(E)和流出方向(A)，其中，流入方向(E)近似平行于流出方向(A)且进一步优选地在与流出方向(A)相反的方向上伸延。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的排气冷却器，其特征在于，所述冷却通道(22,22')设有冷却元件(25)，其优选构造成波状并且进一步优选地在所述冷却通道(22,22')的整个长度上延伸。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的排气冷却器，其特征在于，所述冷却通道(22,22')和所述附加通道(24,24')基本上具有相同的截面。
9. 根据权利要求8所述的排气冷却器，其特征在于，所述截面在所述冷却通道(22,22')和/或所述附加通道(24,24')的整个长度上近似恒定。
10. 根据权利要求8或9所述的排气冷却器，其特征在于，所述截面近似构造成矩形。
11. 一种排气再循环系统，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的排气冷却器。
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