CN105464844B - 发动机及其智能egr冷却器 - Google Patents

Abstract

一种发动机及其智能EGR冷却器，冷却器包括：具有封闭内腔的壳体，封闭内腔被分隔成第一、二内腔；位于第二内腔内的阀片，其将第二内腔隔成第一、二子腔；进气管束、第一、二排气管束，贯穿第一内腔，进气管束、第一排气管束通向第一子腔，第二排气管束通向第二子腔且传热系数大于第一排气管束；驱动件，进入进气管束的废气温度为第一温度范围时，驱动件能够驱使阀片沿第一方向转动，以使第一、二子腔连通；进入进气管束的废气温度为第二温度范围时，驱动件能够驱使阀片沿相反的第二方向转动，以使第一、二子腔隔绝。解决了从现有EGR冷却器排出的废气温度会因发动机工况的不同而存在较大波动的问题，提高了发动机的性能和相关零件的可靠性。

Description

发动机及其智能EGR冷却器

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别是涉及一种发动机及其智能EGR(Exhaust GasRecyling，废气再循环)冷却器。

背景技术

为了满足日益严格的汽车废气排放要求，发动机均采用EGR系统。EGR系统通常包括EGR阀和EGR冷却器。EGR系统作用是：将发动机排放废气的一部分从排气管中取出，待废气经EGR冷却器冷却后，再返回发动机的进气系统中，与混合气一起进入燃烧室以降低燃烧温度，从而减少NO的生成量，最终达到国家的排放法则要求。

进入EGR冷却器的废气的温度会受发动机工况的影响，其温度随发动机转速、负荷的增大而升高。例如，当发动机在低速、低负荷工况下运行时，进入EGR冷却器的废气温度较低；当发动机在高速、高负荷工况下运行时，进入EGR冷却器的废气温度较高。由于EGR冷却器的冷却功效是一定的，并不会随发动机工况的改变而改变，因此，从EGR冷却器排出的废气温度会因发动机工况的不同而存在较大波动，严重影响了发动机的性能和相关零件(如EGR阀)的可靠性。

发明内容

本发明要解决的问题是：从现有EGR冷却器排出的废气温度会因发动机工况的不同而存在较大波动。

为解决上述问题，本发明提供了一种智能EGR冷却器，包括：

具有封闭内腔的壳体，所述封闭内腔中设置有端板，所述端板将所述封闭内腔分隔成第一、二内腔；

位于所述第二内腔内的阀片，所述阀片将所述第二内腔隔成第一、二子腔，所述阀片能够在所述第二内腔内转动，以使所述第一、二子腔连通或隔绝；

进气管束、第一排气管束、以及第二排气管束，贯穿所述第一内腔，且两端分别伸出所述壳体、端板外，所述进气管束、以及第一排气管束通向所述第一子腔，所述第二排气管束通向所述第二子腔，所述第二排气管束的传热系数大于所述第一排气管束；

驱动件，用于根据进入所述进气管束的废气温度驱使所述阀片沿指定的方向转动，以使所述第一、二子腔连通或隔绝：

进入所述进气管束的废气温度为第一温度范围时，所述驱动件能够驱使所述阀片沿第一方向转动，以使所述第一、二子腔连通；

进入所述进气管束的废气温度为第二温度范围时，所述驱动件能够驱使所述阀片沿第二方向转动，以使所述第一、二子腔隔绝；

所述第一温度范围大于所述第二温度范围，所述第一方向与第二方向相反。

可选的，还包括：固设于所述壳体上的导轨，位于所述封闭内腔外，并与所述第二内腔的位置对应；

所述阀片的转轴与所述导轨垂直，所述阀片沿其转轴方向的一个端部突伸入所述导轨内，所述端部能够沿着所述导轨转动；

所述驱动件包括：位于所述导轨内的导热驱动缸和弹性件，在所述阀片的转动方向上，所述导热驱动缸、弹性件分别位于所述端部的两侧；

所述导热驱动缸用于盛放反应物，所述弹性件的一端抵靠所述导轨的端壁、另一端抵靠所述端部；

进入所述进气管束的废气温度为所述第一温度范围时，所述反应物发生正向反应，进入所述进气管束的废气温度为所述第二温度范围时，所述反应物发生反向反应；

所述反应物发生正向反应时，所述导热驱动缸内物质的体积增大，且能够驱动所述阀片沿所述第一方向转动；所述反应物发生反向反应时，所述导热驱动缸内物质的体积减小，所述弹性件能够驱动所述阀片沿所述第二方向转动；或者，

所述反应物发生正向反应时，所述导热驱动缸内物质的体积减小，所述弹性件能够驱动所述阀片沿所述第一方向转动；所述反应物发生反向反应时，所述导热驱动缸内物质的体积增大，并能够驱动所述阀片沿所述第二方向转动。

可选的，所述驱动件还包括：可移动地位于所述导轨内的弧形连接件，所述连接件的一端抵靠所述导热驱动缸、另一端与所述端部固定设置。

可选的，所述弹性件为螺旋弹簧。

可选的，还包括：可移动地位于所述导轨内的弧形导向件，所述螺旋弹簧套设在所述导向件外，且所述导向件的一端与所述端部固定设置。

可选的，所述导轨的端壁设有：窗口，所述导向件远离所述端部的一端穿过所述窗口。

可选的，所述导热驱动缸由弹性材料制成。

可选的，所述反应物发生反应时能够产生气体，使得所述导热驱动缸内物质的体积增大。

可选的，所述反应物为三氯氰胺。

可选的，还包括：与所述第一内腔连通的进水管、出水管。

另外，本发明还提供了一种发动机，包括上述任一所述的智能EGR冷却器。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

壳体的封闭内腔分隔为第一、二内腔，阀片将第二内腔分隔为第一、二子腔。智能EGR冷却器能够根据发动机工况的不同，利用驱动件控制阀片转动，以实现第一、二子腔连通或隔绝，从而使废气沿两条不同冷却路径冷却：发动机的转速、负荷较大时，废气沿传热效率较高的第一条冷却路径冷却，具体为，废气从进气管束进入至第一子腔后分成两部分，一部分废气从第一排气管束排出，另一部分废气经由第二子腔从第二排气管束排出；发动机的转速、负荷较小时，废气沿传热效率较低的第二条冷却路径冷却，具体为，废气从进气管束进入至第一子腔后，直接从第一排气管束排出。这样一来，从智能EGR冷却器排出的废气温度能够根据发动机工况的不同能够进行调节，减小了发动机不同工况下从智能EGR冷却器排出的废气的温度波动。

进一步地，驱动件包括导热驱动缸和弹性件，从智能EGR冷却器排出的废气温度能够根据发动机工况的不同进行自动调节。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中智能EGR冷却器的立体结构示意图；

图2是图1中P区域的局部放大图；

图3是图1所示智能EGR冷却器中第一、二子腔隔绝状态下智能EGR冷却器的工作示意图，为了能够显示位于第二内腔内的阀片，壳体中围成第二内腔的其中一个侧壁未显示；

图4是图1所示智能EGR冷却器中第一、二子腔连通状态下智能EGR冷却器的工作示意图，为了能够显示位于第二内腔内的阀片，壳体中围成第二内腔的其中一个侧壁未显示；

图5是图1所示智能EGR冷却器中阀片、连接件、以及导向件的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

结合图1至图3所示，本实施例的智能EGR冷却器包括：具有封闭内腔(未标识)的壳体1，本实施例以长方体壳体为例。所述封闭内腔中设置有端板10，端板10将所述封闭内腔分隔成第一内腔G1、第二内腔G2。

本实施例的智能EGR冷却器还包括：位于第二内腔G2内的阀片2，阀片2将第二内腔G2隔成第一子腔G21、第二子腔G22。阀片2能够在第二内腔G2内转动，以使第一子腔G21、第二子腔G22连通或隔绝。

本实施例的智能EGR冷却器还包括：贯穿第一内腔G1的进气管束3a、第一排气管束3b、以及第二排气管束3c；与第一内腔G1连通的进水管4a、出水管4b。进气管束3a、第一排气管束3b、以及第二排气管束3c的两端分别伸出壳体1、端板10外，进气管束3a以及第一排气管束3b通向第一子腔G21，第二排气管束3c通向第二子腔G22，第二排气管束3c的传热系数大于第一排气管束3b。

进气管束3a、第一排气管束3b、以及第二排气管束3c可以为光管、螺旋管、板翅管或凹坑管。其中，板翅管的传热系数最高，光管的传热系数最低。

在利用智能EGR冷却器对发动机排出的废气进行冷却时，冷却液自进水管4a经由壳体1和进气管束3a、第一排气管束3b、第二排气管束3c之间的空间流向出水管4b，废气由进气管束3a排向第一排气管束3b、第二排气管束3c。经由进气管束3a、第一排气管束3b、以及第二排气管束3c的废气与冷却液进行热交换，使废气的一部分热量会被冷却液带走，使废气温度下降。

本实施例的智能EGR冷却器还包括驱动件5。驱动件5用于根据进入进气管束3a的废气温度驱使阀片2沿指定的方向运动，以使第一子腔G21、第二子腔G22连通或隔绝。

如前所述，进入进气管束3a的废气温度会受发动机工况的影响。发动机的转速、负荷较大时，进入进气管束3a的废气温度较高，发动机的转速、负荷较小时，进入进气管束3a的废气温度较低。

在本发明中，定义发动机的转速、负荷较大时，进入进气管束3a的废气温度为第一温度范围(大于等于b)；发动机的转速、负荷较小时，进入进气管束3a的废气温度为第二温度范围(小于b)，所述第一温度范围大于第二温度范围。

如图4所示，进入进气管束3a的废气温度为第一温度范围时，即发动机的转速、负荷较大时，驱动件5能够驱使阀片2沿第一方向D1转动，以使第一子腔G21、第二子腔G22连通。在这种情况下，废气沿第一条冷却路径冷却，具体如下：废气从进气管束3a进入至第一子腔G21后分成两部分，一部分废气从第一排气管束3b排出，另一部分废气经由第二子腔G22从第二排气管束3c排出。

如图3所示，进入进气管束3a的废气温度为第二温度范围时，即发动机的转速、负荷较小时，驱动件5能够驱使阀片2沿与第一方向D1相反的第二方向D2转动，以使第一子腔G21、第二子腔G22隔绝。在这种情况下，废气沿第二条冷却路径冷却，具体如下：废气从进气管束3a进入至第一子腔G21后，直接从第一排气管束3b排出。

由上述可知，发动机的转速、负荷较大时，进入进气管束3a的废气温度较高，废气沿所述第一条冷却路径从第一排气管束3b和第二排气管束3c同时排出；发动机的转速、负荷较小时，进入进气管束3a的废气温度较低，废气沿所述第二条冷却路径仅从第一排气管束3b排出。由于第二排气管束3c的传热系数大于第一排气管束3b，因此，废气沿所述第一条冷却路径冷却时的传热效率高于废气沿所述第二条冷却路径冷却时的传热效率，使得废气沿所述第一条冷却路径冷却时废气的温度下降量大于废气沿所述第二条冷却路径冷却时废气的温度下降量，进而减小了发动机不同工况下从智能EGR冷却器排出的废气温度波动。

综合上述，本发明技术方案中的智能EGR冷却器能够根据发动机工况的不同，利用驱动件5控制阀片2转动，以实现第一子腔G21、第二子腔G22连通或隔绝，从而使废气沿两条不同冷却路径冷却：发动机的转速、负荷较大时，废气沿传热效率较高的第一条冷却路径冷却；发动机的转速、负荷较小时，废气沿传热效率较低的第二条冷却路径冷却。这样一来，从智能EGR冷却器排出的废气温度能够根据发动机工况的不同能够进行调节，减小了发动机不同工况下从智能EGR冷却器排出的废气的温度波动。

结合图1至图2所示，本实施例的智能EGR冷却器还包括：固设于壳体1上的导轨11。导轨11位于所述封闭内腔外，并与第二内腔G2的位置对应。导轨11呈弧形，并环绕阀片2的转轴O、垂直于阀片2的转轴O。导轨11具有两个沿径向相对间隔设置的侧壁110、以及两个沿周向间隔设置的端壁111、112。阀片2沿其转轴O方向的一个端部20突伸入导轨11内，端部20能够沿着导轨11转动。

结合图2至图3所示，驱动件5包括：位于导轨11内的导热驱动缸51、弹性件52、以及可移动地位于导轨11内的弧形连接件53。在阀片2的转动方向上，导热驱动缸51、弹性件52分别位于端部20的两侧。弹性件52的一端抵靠导轨11的端壁111、另一端抵靠阀片2的端部20。结合图5所示，连接件53的一端抵靠导热驱动缸51、另一端与端部20固定设置。

导热驱动缸51用于盛放反应物，并由弹性材料制成，使得导热驱动缸51可以发生弹性变形。在利用智能EGR冷却器对发动机排出的废气进行冷却时，废气的一部分热量会被冷却液带走，且废气的热量能够传递至导热驱动缸51。当进入进气管束3a的废气温度为所述第一温度范围时，所述反应物发生正向反应，使得导热驱动缸51内物质的体积增大(是指所述反应物发生正向反应之后导热驱动缸51内物质的体积，大于所述反应物未发生正向反应时导热驱动缸51内物质的体积)。由于导热驱动缸51是由弹性材料制成，因此，导热驱动缸51会发生膨胀。

如图4所示，发生膨胀的导热驱动缸51会推着连接件53在导轨11内朝着阀片2的端部20运动，以驱使阀片2沿第一方向D1转动，使得第一子腔G21与第二子腔G22连通。在阀片2沿第一方向D1转动时，弹性件52会不断被压缩。

需说明的是，导热驱动缸51内的所述反应物发生正向反应时，其反应程度会受进入进气管束3a的废气温度的影响：当进入进气管束3a的废气温度愈高时，导热驱动缸51内所述反应物的反应愈剧烈；进气管束3a的废气温度愈低时，导热驱动缸51内所述反应物的反应愈缓慢。

所述反应物的反应程度不同时，阀片2沿第一方向D1转动的角度不同，使得第一子腔G21与第二子腔G22之间的开口大小不同。这样一来，沿传热效率较高的所述第一条冷却路径冷却的废气量不同，从EGR冷却器排出的废气温度也不同。

所述反应物的反应愈剧烈，阀片2沿第一方向D1转动的角度愈大，第一子腔G21与第二子腔G22之间的开口越大，这样一来，就有愈多的废气沿传热效率较高的所述第一条冷却路径冷却，从EGR冷却器排出的废气温度越低。因此，在所述导热驱动缸51内的反应物发生反应时，本实施例的EGR冷却器能够根据发动机工况的变化自动实现排出废气温度的连续调节。

如图3所示，当进入进气管束3a的废气温度为所述第二温度范围时，导热驱动缸51内的反应物发生反向反应，使得导热驱动缸51内物质的体积减小、导热驱动缸51收缩。导热驱动缸51内物质的体积减小是指：所述反应物发生反向反应之后导热驱动缸51内物质的体积，大于所述反应物未发生反向反应时导热驱动缸51内物质的体积。在这种情况下，弹性件52恢复形变，以驱使阀片2沿第二方向D2转动，使得第一子腔G21、第二子腔G22隔绝，废气沿所述第二条冷却路径冷却。

由上述可知，在利用智能EGR冷却器对发动机排出的废气进行冷却时，根据发动机工况的不同，智能EGR冷却器能够自动选择在下述其中一种工作状态下工作：第一种工作状态下，导热驱动缸51内的反应物会发生正向反应，以驱使阀片2转动使得第一子腔G21、第二子腔G22连通，废气沿所述第一条冷却路径冷却；第二种工作状态下，导热驱动缸51内的反应物发生反向反应，弹性件52驱使阀片2沿相反的方向转动，使得第一子腔G21、第二子腔G22隔绝，废气沿所述第二条冷却路径冷却。这样一来，从智能EGR冷却器排出的废气温度能够根据发动机工况的不同进行自动调节，减小了发动机不同工况下从智能EGR冷却器排出的废气的温度波动。

需说明的是，所述反应物既可以通过发生物理反应来达到导热驱动缸51内物质的体积增大或减小的目的，也可以通过发生化学反应来达到导热驱动缸51内物质的体积增大或减小的目的。所述反应物的反应温度大于从智能EGR冷却器排出的废气温度、小于从智能EGR冷却器进入的废气温度。

在本实施例中，所述反应物为三氯氰胺，三氯氰胺发生正向反应时，能够产生气体，使得导热驱动缸51内物质的体积增大。需说明的是，在其他实施例中，所述反应物发生正向反应时，也可以不是通过产生气体的方式来使导热驱动缸51内物质的体积增大。在具体实施例中，也可以通过以下方式来达到导热驱动缸51内物质的体积增大的目的：所述反应物发生物理反应，使得所述反应物的状态发生变化，状态发生变化后的所述反应物的体积较反应之前增大。

在本实施例的变换例中，也可以通过改变阀片2的位置，使得所述反应物发生正向反应时，导热驱动缸51内物质的体积减小，弹性件52能够驱动阀片2沿第一方向D1转动，使得第一子腔G21、第二子腔G22连通；所述反应物发生反向反应时，导热驱动缸51内物质的体积增大，并能够驱动阀片2沿第二方向转动D2，使得第一子腔G21、第二子腔G22隔绝。

在本实施例的变换例中，也可以没有连接件53。在这种情况下，导热驱动缸51内的反应物发生正向反应时，由导热驱动缸51直接向端部20施加作用力，以驱使阀片2转动。

结合图2和图5所示，在本实施例中，弹性件52为螺旋弹簧。智能EGR冷却器还包括：可移动地位于导轨11内的弧形导向件12，螺旋弹簧套设在导向件12外，且导向件12的一端与阀片2的端部20固定设置。在导向件12和导轨11的共同作用下，弹性件52发生伸缩变形时不容易发生弯曲。

在本实施例中，阀片2、连接件53、导向件12一体成型。

结合图2和图4所示，导轨11的端壁111设有：窗口(未标识)，导向件12远离端部20的一端穿过所述窗口。在导热驱动缸51驱使阀片2沿第一方向D1转动使得第一子腔G21、第二子腔G22连通时，导向件12会沿第一方向D1转动，并逐渐从该窗口伸出，使导向件12在第一方向D1上的转动不会受到端壁111的限制。

另外，本发明还提供了一种发动机，包括如上所述的智能EGR冷却器。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种智能EGR冷却器，其特征在于，包括：

具有封闭内腔的壳体，所述封闭内腔中设置有端板，所述端板将所述封闭内腔分隔成第一、二内腔；

位于所述第二内腔内的阀片，所述阀片将所述第二内腔隔成第一、二子腔，所述阀片能够在所述第二内腔内转动，以使所述第一、二子腔连通或隔绝；

进气管束、第一排气管束、以及第二排气管束，贯穿所述第一内腔，且两端分别伸出所述壳体、端板外，所述进气管束、以及第一排气管束通向所述第一子腔，所述第二排气管束通向所述第二子腔，所述第二排气管束的传热系数大于所述第一排气管束；

驱动件，用于根据进入所述进气管束的废气温度驱使所述阀片沿指定的方向转动，以使所述第一、二子腔连通或隔绝：

进入所述进气管束的废气温度为第一温度范围时，所述驱动件能够驱使所述阀片沿第一方向转动，以使所述第一、二子腔连通；

进入所述进气管束的废气温度为第二温度范围时，所述驱动件能够驱使所述阀片沿第二方向转动，以使所述第一、二子腔隔绝；

所述第一温度范围大于所述第二温度范围，所述第一方向与第二方向相反；

还包括：固设于所述壳体上的导轨，位于所述封闭内腔外，并与所述第二内腔的位置对应；

所述阀片的转轴与所述导轨垂直，所述阀片沿其转轴方向的一个端部突伸入所述导轨内，所述端部能够沿着所述导轨转动；

所述驱动件包括：位于所述导轨内的导热驱动缸和弹性件，在所述阀片的转动方向上，所述导热驱动缸、弹性件分别位于所述端部的两侧；

所述导热驱动缸用于盛放反应物，所述弹性件的一端抵靠所述导轨的端壁、另一端抵靠所述端部；

进入所述进气管束的废气温度为所述第一温度范围时，所述反应物发生正向反应，进入所述进气管束的废气温度为所述第二温度范围时，所述反应物发生反向反应；

所述反应物发生正向反应时，所述导热驱动缸内物质的体积增大，且能够驱动所述阀片沿所述第一方向转动；所述反应物发生反向反应时，所述导热驱动缸内物质的体积减小，所述弹性件能够驱动所述阀片沿所述第二方向转动；或者，

所述反应物发生正向反应时，所述导热驱动缸内物质的体积减小，所述弹性件能够驱动所述阀片沿所述第一方向转动；所述反应物发生反向反应时，所述导热驱动缸内物质的体积增大，并能够驱动所述阀片沿所述第二方向转动。

2.如权利要求1所述的智能EGR冷却器，其特征在于，所述驱动件还包括：可移动地位于所述导轨内的弧形连接件，所述连接件的一端抵靠所述导热驱动缸、另一端与所述端部固定设置。

3.如权利要求1所述的智能EGR冷却器，其特征在于，所述弹性件为螺旋弹簧。

4.如权利要求3所述的智能EGR冷却器，其特征在于，还包括：可移动地位于所述导轨内的弧形导向件，所述螺旋弹簧套设在所述导向件外，且所述导向件的一端与所述端部固定设置。

5.如权利要求4所述的智能EGR冷却器，其特征在于，所述导轨的端壁设有：窗口，所述导向件远离所述端部的一端穿过所述窗口。

6.如权利要求1所述的智能EGR冷却器，其特征在于，所述导热驱动缸由弹性材料制成。

7.如权利要求6所述的智能EGR冷却器，其特征在于，所述反应物发生反应时能够产生气体，使得所述导热驱动缸内物质的体积增大。

8.如权利要求7所述的智能EGR冷却器，其特征在于，所述反应物为三氯氰胺。

9.如权利要求1至8任一项所述的智能EGR冷却器，其特征在于，还包括：与所述第一内腔连通的进水管、出水管。

10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的智能EGR冷却器。