CN104121117A - 排气再循环冷却器、系统和其方法 - Google Patents

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Abstract

用于冷却排气的排气再循环(EGR)冷却器包括至少一个通道，所述通道构造为允许排气流动通过它；和外壳，围绕所述至少一个通道限定冷却腔室。冷却腔室构造为允许在排气和冷却剂之间进行热传递。所述至少一个通道具有内表面和外表面，其分别由第一金属和第二金属制成，且构造为分别与排气和冷却剂接触。第二金属具有比第一金属高的导热率。外壳包括冷却剂入口和冷却剂出口，其构造为允许冷却剂进入和离开冷却腔室，还包括排气入口和排气出口，其构造为允许排气进入和离开所述至少一个通道。

Description

排气再循环冷却器、系统和其方法
技术领域
本发明涉及排气再循环(EGR)冷却器、系统和方法，用于通过冷却剂冷却来自内燃机的排气。
背景技术
排气再循环(EGR)是与内燃机一起使用的技术，以减小发动机的排气中的氮氧化物(NOx)并改善燃料经济性。在EGR系统中，一部分排气再循环到发动机的进气歧管中，在那里，排气代替通常引入到发动机中的可燃物质或氧气量，由此减小NOx形成速率。另外，许多EGR系统实施EGR冷却器，在该冷却器中，冷却剂(液体或空气)用作冷却介质来冷却排气。这导致较低的燃烧腔室温度，其由此在减小NOx形成时增加EGR系统的有效性。EGR冷却器的部件通常由相同材料制成，诸如不锈钢。
发明内容
提供了一种排气再循环(EGR)冷却器，用于用冷却剂冷却来自内燃机的排气。EGR冷却器包括至少一个通道，其构造为允许排气流动通过其。所述至少一个通道具有内表面和外表面。内表面由第一金属制成，且构造为与排气接触。外表面由导热率比第一金属高的第二金属制成，且构造为与冷却剂接触。
EGR冷却器还包括外壳，所述外壳围绕所述至少一个通道限定冷却腔室。冷却腔室构造为允许在排气和冷却剂之间进行热传递。外壳包括冷却剂入口和冷却剂出口，其构造为允许冷却剂进入和离开冷却腔室。外壳还包括排气入口和排气出口，其构造为允许排气进入和离开所述至少一个通道。
还提供一种排气再循环(EGR)系统，用于用冷却剂冷却来自内燃机的排气。EGR系统包括如上所述的EGR冷却器。EGR系统还包括排气回路和冷却剂回路。排气回路构造为使排气从内燃机循环通过EGR冷却器的所述至少一个通道并回到内燃机。冷却剂回路构造为将冷却剂循环通过EGR冷却器的冷却腔室，从而热可在排气和冷却剂之间传递。如上所述，EGR冷却器的所述至少一个通道的内表面和外表面分别由第一金属和第二金属制成，且构造为分别与排气和冷却剂接触。第二金属具有比第一金属高的导热率。
进一步提供了一种用于经由上述EGR冷却器冷却来自内燃机的排气的方法。该方法首先包括将排气循环通过EGR冷却器的所述至少一个通道。该方法然后包括将冷却剂循环通过冷却腔室，从而热在排气和冷却剂之间传递。排气与EGR冷却器的所述至少一个通道的内表面接触，且冷却剂与外表面接触。如上所述，内表面由第一金属制成，外表面由第二金属制成，该第二金属具有比第一金属高的导热率。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是排气再循环(EGR)冷却器的示意透视图；
图2A和2B是根据本发明不同实施例的图1的EGR冷却器的示意性截面图；
图3是并入图1的EGR冷却器的EGR系统的示意性流程块图；和
图4是示出使用图1的EGR冷却器来冷却来自内燃机的排气的方法的示意性流程图。
具体实施方式
本领域技术人员将认识到，诸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”等术语用来描述附图，且不表示对本发明的范围的限制，本发明的范围如由所附的权利要求限定。任何数字指代，诸如“第一”或“第二”仅是说明性的，且不意图以任何方式限制本发明的范围。
参考附图，其中，贯穿多个图中相同的附图标记对应于相同或相似的部件，排气再循环(EGR)冷却器10在图1中示出。EGR冷却器10通常为热交换器，用于经由冷却剂冷却来自内燃机102的排气，如图3中的EGR系统100中所看到的和如在此之后的方法200中所述的。尽管本发明关于EGR冷却器10被描述，应意识到，其可应用于在两种流体之间的热交换中使用的任何热交换器。EGR冷却器10通常包括至少一个通道12和外壳14，该外壳限定围绕所述至少一个通道12的冷却腔室16，如图2A和2B所示。通道12构造为允许排气流动通过它们。冷却腔室16构造为允许在排气和冷却剂之间进行热传递。
参考图2A和2B，每个通道12通常可以是能够允许排气流动通过其的任何通路。例如，在一个实施例中，通道12可以是管道，如图2A所示。在另一实施例中，通道12可以是中空板，如图2B所示。尽管图2A和2B显示了EGR冷却器10为具有四个通道12，应意识到其可具有任何数量的通道12。另外，尽管图2A和2B显示了EGR冷却器10为具有大体矩形的横截面，应意识到，其可具有任何规则或不规则几何形状的横截面，包括但不限于圆形。
每个通道12具有内表面18和外表面20，分别由第一金属和第二金属制成。第二金属通常具有比第一金属高的导热率。在一个实施例中，第一金属可以是抗腐蚀性的材料，包括但不限于不锈钢。第二金属可以是高导热率的，包括但不限于铜。内表面18和外表面20可通过将第一金属和第二金属覆盖在一起而形成。
每个通道12还可包括定位在通道12内的翅片22，如图2B所示，以促进排气和冷却剂之间的热传递。翅片22可以由任何金属制成，包括但不限于不锈钢。
返回参考图1，外壳14具有排气入口24、排气出口26、冷却剂入口28和冷却剂出口30。排气入口24和排气出口26构造为允许排气进入和离开通道12。冷却剂入口28和冷却剂出口30构造为允许冷却剂进入和离开冷却腔室16。
EGR冷却器10可还包括在排气入口24和排气出口26处的端板32，以形成入口腔室34和出口腔室36，用于防止排气泄露到冷却剂中，反之亦然。端板32可具有通过通道12连接的开口，从而排气可从入口腔室34通过通道12流动到出口腔室36。端板32可以由任何金属制成，包括但不限于不锈钢。
再次参考图3，示出用于用冷却剂冷却排气的EGR系统100。系统包括EGR冷却器10、排气回路104和冷却剂回路106。排气回路104连接到EGR冷却器10的排气入口24和排气出口26，且构造为使一部分排气从内燃机102循环通过通道12并回到内燃机102。类似地，冷却剂回路106连接到EGR冷却器10的冷却剂入口28和冷却剂出口30，且构造为将冷却剂循环通过冷却腔室16，从而热量可在排气和冷却剂之间传递。
EGR系统100还可包括冷却器108，冷却器108构造为在冷却剂已经离开冷却腔室16且因此已经从排气吸热之后冷却冷却剂。这允许冷却剂继续被循环通过冷却腔室16，以与排气交换热量。冷却器108可以是任何热交换器，包括但不限于散热器。
现参考图4，提供了用于经由EGR冷却器10冷却来自内燃机102的排气的方法200。方法200在步骤202处开始，其中，排气循环通过EGR冷却器10的至少一个通道12。随着排气流动通过所述至少一个通道12，其与通道12的内表面18接触，其中，内表面18由第一金属制成。如上所述，第一金属可以是但不限于不锈钢。
在步骤202之后，方法200行进至步骤204。在步骤204处，冷却剂循环通过EGR冷却器10的冷却腔室16，从而热量在排气和冷却剂之间交换。随着冷却剂流动通过冷却腔室16，其将与通道12的外表面20接触，其中，外表面20由第二金属制成，该第二金属具有比内表面18高的导热率。如上所述，第二金属可以是但不限于铜。
应意识到，步骤202和204通常同时发生，以便获得排气和冷却剂之间的热传递，且如此，是可互换的。
在EGR系统100包括冷却器108的实施例中，方法200可还包括将冷却剂循环通过冷却器108，以在冷却剂已经离开冷却腔室16且因此已经从排气吸热之后冷却冷却剂，如上所述。
详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。

Claims (10)

1.一种排气再循环(EGR)冷却器，用于用冷却剂冷却来自内燃机的排气，EGR冷却器包括：
至少一个通道，构造为允许排气流动通过其，所述至少一个通道具有内表面和外表面；和
外壳，围绕所述至少一个通道限定冷却腔室，冷却腔室构造为允许在排气和冷却剂之间进行热传递，所述外壳具有：
冷却剂入口和冷却剂出口，构造为允许冷却剂进入和离开冷却腔室；和
排气入口和排气出口，构造为允许排气进入和离开所述至少一个通道；
其中，所述至少一个通道的内表面由第一金属制成，且构造为与排气接触；且
其中，所述至少一个通道的外表面由导热率比第一金属高的第二金属制成，且构造为与冷却剂接触。
2.如权利要求1所述的EGR冷却器，其中，第一金属是不锈钢，第二金属是铜。
3.如权利要求1所述的EGR冷却器，其中，第一金属和第二金属被覆盖在一起。
4.如权利要求1所述的EGR冷却器，还包括在所述至少一个通道内的至少一个翅片。
5.如权利要求4所述的EGR冷却器，其中，所述至少一个翅片由不锈钢制成。
6.如权利要求1所述的EGR冷却器，还包括在排气入口和排气出口处的端板，以形成入口腔室和出口腔室。
7.如权利要求6所述的EGR冷却器，其中，所述端板由不锈钢制成。
8.一种排气再循环(EGR)系统，用于用冷却剂冷却来自内燃机的排气，EGR系统包括：
EGR冷却器，具有：
至少一个通道，构造为允许排气流动通过其，所述至少一个通道具有内表面和外表面；和
外壳，围绕所述至少一个通道限定冷却腔室，所述冷却腔室具有构造为允许冷却剂进入和离开冷却腔室的冷却剂入口和冷却剂出口，以及构造为允许排气进入和离开所述至少一个通道的排气入口和排气出口；
排气回路，构造为使排气从内燃机循环通过EGR冷却器的所述至少一个通道并回到内燃机；和
冷却剂回路，构造为将冷却剂循环通过冷却腔室，从而热量可在排气和冷却剂之间传递；
其中，所述至少一个通道的内表面由第一金属制成，且构造为与排气接触；和
其中，所述至少一个通道的外表面由导热率比第一金属高的第二金属制成，且构造为与冷却剂接触。
9.如权利要求8所述的EGR系统，其中，第一金属是不锈钢，第二金属是铜。
10.如权利要求8所述的EGR系统，其中，第一金属和第二金属被覆盖在一起。
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