CN105804894A - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机，包括外壳(2)和布置在外壳中的至少一个腔(3)，冷却剂(12)可从腔中流过以冷却内燃机(1)，和废气冷却器(4)，用于冷却将供应至燃烧过程的废气(11)。根据本发明，必不可少的是-废气冷却器(4)形成为叠片式冷却器，包括至少两个叠片(5)、盖板(6)和螺纹安装板(7)，该螺纹安装板螺纹安装至所述内燃机(1)的外壳(2)上。-在螺纹安装至外壳(2)的状态下，废气冷却器(4)突出进入外壳(2)的腔(3)，冷却剂(12)通过腔流动。-至少在废气入口(8)的螺纹安装板(7)有在相邻的叠片(5)方向突出的间隔元件(9)，扩大了螺纹安装板(7)和相邻的叠片(5)之间的距离，并且将废气冷却器(4)更深的放入腔(3)。

Description

内燃机
技术领域
根据权利要求1的序言，本发明涉及一种内燃机，包括外壳和布置在外壳中的至少一个腔，冷却剂可从腔中流过以冷却内燃机，和用于冷却将供应至燃烧过程的废气的废气冷却器。
背景技术
如今，使用废气冷却器能够显著减少氮氧化物和颗粒的排放。部分废气在废气歧管中转向并且随后被引导通过将废气冷却的废气冷却器。然后，冷却后的废气与吸入的新鲜空气混合并且作为混合物再次供应至内燃机以供燃烧。因为相对较高的废气温度，所述废气冷却器暴露至高热负荷，其中冷却器在各种情况下都必须为特定尺寸并且设置，以致该冷却器不会因为相对较高的废气温度而损坏。
废气冷却器在原则上要么直接通过支架闩至内燃机，要么安装在固定支架上并且随后系上夹紧带。在这里，废气冷却器有安置有管道的外壳，管道可输送废气并且可流过冷却剂。结合在内燃机外壳的腔中，比如发动机组或曲轴箱，并且因此可直接连接至内燃机冷却系统的废气冷却器构成显著简化。
EP1099847A2描述了一般的包括外壳和布置在外壳上的腔的内燃机，冷却剂可通过腔流动来冷却内燃机。在这里，内燃机同样包括废气冷却器，用于冷却将供应至燃烧过程的废气。和废气冷却器一样，另外油冷却器同样结合在内燃机的冷却回路，其中废气冷却器比油冷却器离主冷却剂流动更远，带来了没有足够的冷却剂将流过废气冷却器的危险。更确切的说，废气冷却器稍微突出并且在这里形成死角。因此可限制热的可持续性。
DE102004015487A1公开了包括曲轴箱和汽缸头的内燃机，内燃机上固定有废气歧管和新鲜气体管道。这两个管道通过废气回流路径连接至废气冷却器，废气回流阀连接在废气回流路径上。为了能够改善废气回流装置在内燃机上的安装，废气冷却器的外壳是曲轴箱中的至少一个部分区域的组成部分。
EP2036097A1公开了另一种一般的内燃机，和WO2007/003303A1一样。
如今已知的废气冷却器的缺点是，这些废气冷却器相对花费较高并且由许多单个的部件组成，即使是对于废气冷却器自身的低性能要求。高花费特别是因为可达2mm厚的相对花费较高的外壳。
发明内容
本发明处理的问题是，为一般类型的内燃机生产改善或至少可供选择的实施方式，该实施方式允许有效并且同时节约的废气冷却。
这个问题通过独立权利要求1的主题实现。有利的实施方式是附加权利要求的主题。
本发明基于所述总体思路，即将废气冷却器放置在布置在相对应的内燃机外壳上的腔中，因此将废气冷却器直接结合至内燃机的冷却剂回路，并且得益于特殊设计的间隔元件将废气冷却器较低的布置在内燃机腔中，因此为优化热传递的方式。为此根据本发明的内燃机包括其上布置有腔的外壳，冷却器可通过腔流动并且因此冷却内燃机。另外，根据本发明的内燃机包括废气冷却器，用于冷却将供应至燃烧过程的废气。根据本发明，废气冷却器形成为叠片式冷却器，包括至少两个叠片、盖板和用于螺纹安装至内燃机的外壳的螺纹安装板。在螺纹安装至外壳的状态下，废气冷却器突出进入内燃机外壳的腔，冷却剂通过腔流动。
间隔元件可为单独的间隔段，例如金属环、衬套或金属板部分，但是同样可取的是间隔元件形成为由螺纹安装板模制出的碟并且因此与螺纹安装板结合形成。后者构成优选的实施方式，因为这样可经济地实施并且不需另外的组装费用。间隔元件为单独设置时，间隔元件连接，比如焊接、熔接或闩至相邻的部件，特别是螺纹安装板。碟和单独的间隔元件均扩大了螺纹安装板和相邻的叠片之间的距离，并且通过这种方式将废气冷却器较低的放入腔。废气冷却器或废气冷却器的叠片在腔中的较低放置允许冷却剂更好的围绕腔流动，并且因此冷却在其中流动的废气。同时，根据本发明由于间隔元件在废气入口突出，可确保冷却剂显著更好的围绕废气入口区域流动，借以可增加废气冷却器的热疲劳强度和预期寿命。
在根据本发明解决方法的有利改进中，至少叠片和螺纹安装板焊接、熔接或闩在一起。特别优选的是将叠片组完全焊接至单个的叠片，并且将螺纹安装板或盖板完全焊接至叠片组。通过这种方式，特别是废气冷却器的预组装是可能的。
在根据本发明解决方法的另一有利的实施方式中，间隔元件同时设置为挡板元件。为实现通过废气冷却器冷却的废气尽可能的平稳，间隔元件可形成为挡板元件并且因此可特别避免所谓的死区。另外，间隔元件形成为挡板元件时，强制形成通过废气冷却器的平流，借以更高的热传递和因此有效的废气冷却是可能的。
在有利的改进中，建议间隔元件外部为表面扩大结构，特别是珠、螺柱或肋。通过这种方式，可扩大热传递表面区域并且提高热交换。
合适地，间隔元件的深度至少为5mm。借助于至少为5mm的深度，间隔元件特别好的通入冷却剂并且因此优化冷却，这样进一步提高热疲劳强度。
在根据本发明解决方法的另一有利的实施方式中，由两个叠片形成的废气通道和螺纹安装板之间的距离b至少为8mm。通过这种方式，因为位于第一废气通道和螺纹安装板之间的气垫，可创造有效的绝缘层，绝缘层防止在该区域中连接板上的临界热负荷。
在根据本发明解决方法的另一有利的实施方式中，压印的(废气)偏转通道提供在螺纹安装板的废气出口区域，另外其中在螺纹安装板和相邻的叠片之间布置有中间板，在该中间板废气出口相邻的叠片方向形成有碟。和废气入口的碟一样，该碟显而易见可同样形成为单独的间隔段。通过这种方式，在废气冷却器外部出现的冷却后的废气可收集至压印至螺纹安装板的废气偏转通道，并且比如直接转移至内燃机的废气溢流通道，并且引导至内燃机的冷侧。
合适地，废气回流阀布置在螺纹安装板的废气入口区域，特别是通过布置在螺纹安装板上的螺栓闩至废气入口区域。这些螺栓可熔接至连接板并且允许废气回流阀在连接板上相对较简单的预组装。此外，通过布置在螺纹安装板上的螺栓螺纹安装废气回流阀允许废气回流阀通过螺栓和螺纹安装板间接固定至发动机，即内燃机，借以至少减少到叠片组的振动传递。
本发明更重要的特征和优点将在所述附属权利要求、所述附图和借助于所述附图的所述相关附图说明中出现。
显而易见的是，上述特征和在下面将进一步解释的特征不仅能用于所述各个已指示的结合，也能在不离开本发明的所述范围时用于其他结合或是自身使用。
本发明的优选示例性实施方式在所述附图中示出并且在以下的所述说明中更详细的解释，其中所述相同的参考数目指的是所述相同或相似或功能相同的部件。
附图说明
附图图解示出：
图1为根据本发明的内燃机的横截面视图，
图2为图1中废气入口区域的细节描写，间隔元件形成为碟，
图3为废气冷却器的正视图，
图4为包括废气回流阀的废气冷却器的顶视图和剖视图，
图5为废气入口区域的细节描写，间隔元件形成为单独的间隔段。
具体实施方式
根据图1，2和5，根据本发明的内燃机1包括有外壳2，和布置在外壳中的腔3。冷却剂12流过腔3并且因此冷却内燃机1。此外，根据本发明的内燃机1包括废气冷却器(同样可见图3和4)，用于冷却将供应至燃烧过程的废气。因为废气回流，特别减少了氮氧化物和颗粒排放。
再看图1至5，我们看见废气冷却器4形成为叠片式冷却器并且包括大量叠片5、盖板6和用于螺纹安装至内燃机1的外壳2的螺纹安装板7。
正如可特别清楚的从图1可见，在安装，即螺纹安装在外壳2的状态下，废气冷却器4突出进入外壳2的腔3中，冷却剂12通过腔流动，以致流入腔3的冷却剂可流过叠片5。
根据本发明，至少在废气入口8上的螺纹安装板7同样包括在相邻叠片5方向，在这里为Y方向，上形成的间隔元件9，这样增加螺纹安装板7和相邻的叠片5之间的距离，并且因此将气体冷却器4更深的放入Y方向的腔3中。这样特别实现冷却剂12更好的流过叠片5，即废气冷却器4的热传递组，并且因此这样更好的冷却。间隔元件9可要么设置为与螺纹安装板7结合形成的碟24(见图2)，要么设置为单独的间隔段25(见图5)，特别是板、环、金属板部分、套管或衬套。随后，后者连接，特别是闩、焊接或熔接至螺纹安装板7。另外或可供选择的，后者可同样连接至第一叠片5。
独立于间隔元件9的实施方式，间隔元件的外部可为表面扩大结构26，特别是珠、螺柱或肋，如图2和5中所示。通过这种方式，因为扩大的表面区域，可显著提高特别是在废气入口8的温度临界区域的热传递。
合适地，至少叠片5和螺纹安装板7焊接、熔接或闩在一起。显而易见，正常来说由盖板6、叠片5和螺纹安装板7组成的整个废气冷却器4是焊接的，以致废气冷却器4不仅可可靠的密封和系统生成，而且可同时预组装。
在根据本发明解决方法的另一有利的实施方式中，间隔元件9同时设置为挡板元件10并且通过这种方式强制废气11的平流通过废气冷却器4，这就热传递而言是优化的。在这里，间隔元件9的深度至少为5mm，如根据图2所示，借以可将废气冷却器4深深的安置在内燃机1外壳2的腔3中，并且因此将废气冷却器4布置在主冷却剂路径。由两个叠片5形成的废气通道13和螺纹安装板7之间的距离b至少为8mm。
冷却剂12流过的冷却剂通道14在各种情况下都布置在两个相邻的废气通道13之间。由两个叠片5形成的废气通道13的高度hAGK在这里在4至8mm之间，而形成在两个叠片5之间的冷却剂通道14的高度hKFK在2mm到10mm之间，特别是在2mm和5mm之间。显而易见，扰动插片15可提供在废气通道13，该扰动插片强制废气11的涡流在废气通道13中流动并且因此提高热传递。同样，螺柱16(见图2)可布置在冷却剂通道14并且形成冷却剂12涡流并且因此同样提高热传递。
再看图2，我们看见中间片17布置在螺纹安装板7和紧邻的叠片5之间，在废气出口18(见图1和3和4)的相邻叠片5方向形成有碟9'。通过这种方式，可在中间片17和螺纹安装板7之间形成偏转通道19，借助于该偏转通道从废气冷却器4出现的冷却后的废气11可比如引导进入废气溢流通道20(见图1)，并且在内燃机1冷侧上的内燃机1，即发动机组，的外壳(2)中导向。此外，通道开口21(特别可见图3和4)提供在螺纹安装板7，通道开口指定为螺纹孔并且螺纹安装板7和因此废气冷却器4可通过该通道开口螺纹安装至内燃机1的外壳2。
为了同样能够将废气回流阀22(见图4)尽可能简单并快速的固定至螺纹安装板7并且因此至废气冷却器4，螺栓23可提供在螺纹安装板7上，废气回流阀22放置在该螺栓上并且借助于螺母(未示出)固定。通过这种方式，废气回流阀22至废气冷却器4的预组装特别可能。两个螺栓23同样允许废气回流阀22相对于螺纹安装板7的放置，其中废气回流阀22在其他的通道开口21通过螺纹安装板7直接闩至发动机组，即内燃机1的外壳2。
根据本发明的内燃机1可实现以下优点：
-高集成度，
-显著提高的热疲劳强度，因为废气入口8的优异通入以及螺纹安装平面和第一废气通道13平面之间实现的距离b，
-废气回流阀22的简便安装，通过螺纹安装板7上相对应的螺栓23，
-将废气回流阀22简便闩至内燃机1的外壳2(尽可能远)，借以低振动负荷传递至废气冷却器4，
-废气回流阀22通过螺栓23至螺纹安装板7的预组装，
-通过附加的中间片17的使用集成偏转通道19。

Claims (12)

1.内燃机(1)，包括外壳(2)和布置在外壳中的至少一个腔(3)，冷却剂(12)可从腔中流过以冷却所述内燃机(1)，和废气冷却器(4)，用于冷却将供应至燃烧过程的废气(11)，其特征在于，
-所述废气冷却器(4)形成为叠片式冷却器，包括至少两个叠片(5)、盖板(6)和螺纹安装板(7)，该螺纹安装板螺纹安装至所述内燃机(1)的所述外壳(2)上。
-在螺纹安装至所述外壳(2)的状态下，所述废气冷却器(4)突出进入所述外壳(2)的腔(3)，冷却剂(12)通过所述腔流动。
-至少在废气入口(8)的所述螺纹安装板(7)有在相邻的所述叠片(5)方向突出的间隔元件(9)，扩大了所述螺纹安装板(7)和相邻的所述叠片(5)之间的距离，并且将所述废气冷却器(4)更深的放入所述腔(3)。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，至少所述叠片(5)和所述螺纹安装板(7)焊接、熔接或闩在一起。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，所述间隔元件(9)设置为挡板元件(10)。
4.根据任意上述权利要求上述的内燃机，其特征在于，上述间隔元件(9)的深度至少为5mm。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的内燃机，其特征在于，由两个所述叠片(5)形成的废气通道(13)和所述螺纹安装板(7)之间的距离b至少为8mm。
6.根据上述权利要求中任意一项所述的内燃机，其特征在于，由两个叠片(5)形成的废气通道(13)的高度hAGK为4mm<hAGK<8mm。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的内燃机，其特征在于，由两个叠片(5)形成的冷却剂流动通道(14)的高度hKFK为2mm<hKFK<10mm。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的内燃机，其特征在于，
-压印的偏转通道(19)提供在所述螺纹安装板(7)的废气出口(18)区域，
-在所述螺纹安装板(7)和相邻的所述叠片(5)之间布置有中间板(17)，在该中间板所述废气出口(18)相邻的叠片(5)方向布置有间隔元件(9')。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的内燃机，其特征在于，废气回流阀(22)布置，特别是闩在所述螺纹安装板(7)的废气入口(8)区域。
10.根据权利要求9所述的内燃机，其特征在于，螺栓(23)布置在所述螺纹安装板(7)，所述废气回流阀通过螺栓螺纹安装。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的内燃机，其特征在于，间隔元件(9)外部为表面扩大结构，特别是珠、螺柱或肋。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的内燃机，其特征在于，所述间隔元件(9)形成为由所述螺纹安装板(7)形成的碟(24)或形成为单独的间隔段(25)，特别是板、环、衬套或套管，该单独的间隔段连接，比如焊接、熔接、或闩至相邻的部件，特别是连接至所述螺纹安装板(7)。
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