CN1270072C - 具有旁通管和废气再循环阀的废气冷却器 - Google Patents
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Abstract
一种废气再循环冷却器(1)具有一个冷却剂室(14)、一个旁通管(50)以及用来选择将废气导向冷却剂室(14)或旁通管(50)的装置(70)。在发动机低温/负载运行条件下以及发动机的启动期间,该旁通管(50)可用来将热废气引导到发动机内;在发动机高温/负载条件下,冷却剂室(14)可用来冷却非常热的废气并将冷却后的废气导入到发动机中。旁通管(50)与冷却剂室一体形成,这样减小了冷却器所需的空间并且便于安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种在内燃机的废气再循环(EGR)系统中使用的冷却器。本发明具体涉及一种废气冷却器,其具有一个旁通管路从而可以使废气流经冷却器进行冷却或者流经旁通管路从而不被冷却。
背景技术
EGR系统将至少一部分发动机废气再循环到发动机的进气系统中以便降低NOx的排放量。根据环境保护的规定,通常要求车辆对包括NOx在内的废气具有较低的排放量。英国第2,303,177号专利披露了一种EGR系统,其中发动机产生的一部分废气通过废气管路再循环到发动机的进气系统中。在该系统中设置一个冷却器和一个对冷却器进行分流的旁通管路,上述冷却器对废气的再循环部分进行冷却。在发动机低温和/或低负载的条件下,用一个阀门将废气的再循环部分通过旁通管路导入到进气系统中,这样即可在低温条件以及发动机启动期间将热的废气供应到发动机中从而降低了管线和冷却器中的冷凝作用。然而,英国第2,303,177号专利并没有披露冷却器、旁通管路以及阀门是如何布置的。冷却器和旁通管路是独立的部件,还附加了一些部件,这些部件必须放置在发动机有限空间之内。
发明内容
本发明的优点在于提供了一种包括一个EGR冷却器和旁通管路的紧凑的EGR系统,其很容易被安装在发动机的机舱中。
本发明提供了一种废气冷却器,其包括:
一个废气入口室,其与一个废气入口相连通,
一个废气出口室,其与一个废气出口相连通,
一个冷却剂室,该冷却剂室设置在所述废气入口室和所述废气出口室之间并具有与该冷却剂室相连通的一个冷却剂进口和一个冷却剂出口,
多个位于冷却剂室内的废气通道,其与废气入口室及废气出口室相连通,以及
一个将废气旁通管路连接在冷却剂室外部的装置,这样即可与废气入口室和废气出口室相通,所述废气旁通管路或所述连接废气旁通管路的装置允许该废气旁通管路膨胀和收缩;以及
一个阀门,其能够在该废气通道和该废气出口之间动作,以调节从废气通道和废气旁通管路到废气出口的废气流,
其中,所述废气冷却器是一种废气再循环冷却器;且所述连接废气旁通管路的装置,避免了所述旁通管路上靠近该旁通管路的废气出口的侧壁,与冷却剂室上靠近废气出口室的侧壁之间的接触。
连接旁通管路的装置优选地与废气入口室和废气出口室一体形成。
废气冷却器优选还包括一个阀门组件,该阀门组件设置在废气入口室和废气出口室中的至少一个上,该阀门组件适于引导废气流通过废气通道或者连接旁通管路的装置。
该阀门组件优选设置在废气出口室。
冷却剂室优选是一个管状室并且设置成与旁通管路轴向平行。
优选地,连接旁通管路的装置通过一个旁通入口与废气入口室相通,该旁通入口装置设置成大致与经废气入口室流到冷却剂室的废气的流动方向相垂直。连接旁通通道的装置或者旁通通道可包括一个与旁通入口相邻的弯管部分,以便当连接好旁通入口时,其大致与旁通通道的轴线垂直。另外,废气入口室可包括一个位于冷却剂室和旁通入口之间的弯管部分。
优选地,连接旁通通道的装置通过旁通出口与废气出口室相通,该旁通出口装置设置成大致与来自冷却剂室并流经废气出口室的废气流的流动方向相垂直。废气出口室可包括一个位于冷却剂室和旁通出口之间的弯管部分。另外,连接旁通通道的装置或者旁通通道本身可包括一个与旁通出口相邻的弯管部分,以便当连接好旁通出口时,其大致与旁通通道的轴线相垂直。
阀门组件优选包括一个设置在废气出口室之内的阀门。阀门组件优选还包括一个用来驱动上述阀门在打开位置和关闭位置之间移动的马达,在上述打开位置处,阀门关闭旁通出口并打开废气出口室,在上述关闭位置处,阀门将废气出口室关闭。该马达可以是一个电动马达。
优选地,旁通通道与废气入口室、废气出口室以及冷却剂室一体形成。
优选地,旁通通道包括一个膨胀装置,该膨胀装置以允许旁通通道和冷却剂室产生不同的热膨胀。旁通通道优选包括一个阻尼装置,该阻尼装置能对旁通通道的振动进行衰减。
废气冷却器可不具有旁通通道,并且在使用之前旁通通道是在后安装的(retro-fitted)。
废气通道优选是废气管。旁通通道优选是一个旁通管。
附图说明
下面参考附图仅通过举例的方式对本发明的实施例进行说明,其中:
图1为本发明的一种EGR冷却器的透视图;
图2为图1中EGR冷却器的废气室出口部分地被切去的透视图;
图3为图1中EGR冷却器后面的透视图;
图4为本发明另一种EGR冷却器的透视图。
具体实施方式
参考图1至图3,图1至图3示出了一个废气冷却器1,在其第一末端上设置有一个开口朝向废气入口20的废气入口室10。废气入口20通过一个弯管22与废气入口室10相连接。废气入口室10的截面从第一末端逐渐向第二末端变细,上述废气入口室10在第一末端处与冷却剂室14相连,上述废气入口室10在第二末端处与弯管22相连。弯管22在入口20处具有一个法兰24,该法兰24用来连接废气管道或废气总管(未示)。
在废气冷却器1的第二末端具有一个开口朝向废气出口30的废气出口室12。该废气出口室12包括一个第一锥形部分32,该锥形部分32的截面从其第一末端向第二末端逐渐变细,锥形部分32在其第一末端处与冷却剂室14相连接,锥形部分32在其第二末端处形成了第二弯管部分34。第二弯管部分34在其另一端与废气出口室12的第三直管部分36相连。出口30位于直管部分36的自由端,并在出口30处其具有一个法兰38以便连接废气管道(未示出)或与图3中的一个EGR阀门40相连接。EGR阀门在本领域中是公知的,在此不对其作进一步描述。
冷却剂室14设置在废气入口室10和废气出口室12之间并且其类型是公知的,该冷却剂室14在其每一末端部具有一个内管板(未示出),该管板通过多个废气管(未示出)相连接,上述废气管与废气入口10和出口室12相通。冷却剂室具有与其相通的一个冷却剂出口16和一个冷却剂入口18。废气按照箭头A所示的方向流经废气管,同时冷却剂如水沿着大致相同的方向从入口18流到出口16。冷却剂在废气管的外侧循环流动从而对废气进行冷却,而同时冷却剂被加热。
在另一个实施例中,利用板(未示出)而非管来形成通道,其位于废气入口室10和废气出口室12之间的冷却剂室14之内。
一个旁通管50设置在冷却剂室之外并与废气入口室10以及废气出口室12的第三直管部分36相通。旁通管50优选与废气入口室10、废气出口室12以及冷却剂室14一体形成,这样整个冷却器1就是一个具有旁通管50的整体构件。旁通管50与冷却剂室14轴向平行并延伸到冷却剂室14内的废气管。
在另一个实施例中,废气冷却器1可以没有旁通管50。在这个实施例中旁通管50在使用之前,是在后安装的(retro-fitted)。
旁通管50在其入口末端通过一个旁通入口装置52与废气入口室10相连接,上述旁通入口52与经废气入口室10而到达冷却剂室14的废气流的流动方向大致垂直。在图1~3所示的实施例中,旁通管50具有一个与旁通入口52相邻的直角弯管部分54,并且旁通入口52与废气入口室10的锥形部分相连接。然而容易理解的是,该入口可以与图1所示具有废气入口室10的实施例的出口相似,其中该废气入口室10包括一个位于冷却剂室14和旁通管入口52之间的弯管部分(未示出),这样旁通管50可以直接与废气入口室10相连接,而无需弯管部分54。
旁通管50在其出口末端通过一个旁通出口装置56与废气出口室12的第三直管部分36相连接,上述旁通出口56与流经废气出口室12的废气流的流动方向大致垂直。在图1~3所示的实施例中,旁通管50直接与废气出口室12的直管部分36相连接。然而,旁通管也可以具有一个如图4所示的直角弯管部分58,这样就无需在废气出口室12上设置弯管34。在此情况下,废气出口室12包括一个锥形部分32和一个直管部分36,而没有弯管部分34。
旁通管50具有一个膨胀装置60以便允许旁通管和冷却剂室之间产生不同的热膨胀。在运行的条件下,冷却剂室14的温度大约与冷却剂相同,通常约为100℃,而旁通管50的温度可达几百度。膨胀装置60也可以作为一个吸振装置。
一个阀门组件设置在废气出口室12上,这样可将废气流引导通过废气管或旁通管50。该阀门组件包括一个位于废气出口室12之内的瓣阀70。该瓣阀被固定地安装在马达74所驱动的轴72之上,上述马达74被固定在废气出口室12的外侧。上述马达在控制上可以使瓣阀70能在一个打开位置和一个关闭位置之间进行移动。在打开位置,瓣阀70关闭旁通出口56而打开废气出口室12,这样废气流就可沿着箭头B所示的线路流经冷却剂室14。在关闭位置,瓣阀70关闭废气出D室12,迫使废气流沿着箭头C所示的线路通过旁通管50。马达74可以是一个电动机、或机械传动或液压传动马达或开关。
这样在发动机温度较低和/或负载运行的条件下,马达74将瓣阀70置于打开位置,从而将废气的再循环部分经旁通管50导入到吸气系统中,这样即可在低温条件下以及发动机的启动期间为发动机提供热废气,从而减少管路以及冷却器中的冷凝。随着发动机变热,瓣阀70向关闭位置移动,这样废气的再循环部分被冷却并且冷却器的废气被导向到发动机。
以常规的方式将冷却剂室14和废气入口及出口室10、12组装在一起并且利用炉内铜焊将其连接起来。如果利用炉内铜焊进行连接,则瓣阀70容易受到损坏,这样就需单独组装旁通管50,然后通过焊接等方式在两个连接点80、82与冷却剂室14、废气入口室10、废气出口室12相连接。
瓣阀70位于出口末端(该装置的冷却器末端)以便增加瓣阀70的使用寿命。然而可以理解的是,瓣阀70也可以位于入口末端,如果采用此种结构,瓣阀70则需接触温度更高的废气流。在此情况下,除了入口20将变为出口,出口30将变为入口,图1-4中的箭头A、B、C方向相反之外,瓣阀70仍位于第三直管部分36处并且其功能如上所述。
废气冷却器可采用任何适合的材料如钢、不锈钢等利用常规的炉铜焊等方式制造。在焊接之后再加上瓣阀70以避免对阀门的驱动机构造成热破坏。
在不脱离本发明的范围的情况下可以对本发明的实施例做出修改和改进。例如,冷却剂室14的外形可采用附图以外的形式。冷却剂室14的截面可以是椭圆形或矩形。废气入口室10和出口室12的形状可与附图中的不同。截面上的锥形部分可由台阶变化所代替。弯管部分22、34以及旁通管50可以具有不同的截面,如圆形、椭圆形或矩形。
Claims (17)
1.一种废气冷却器包括:
一个废气入口室,其与一个废气入口相连,
一个废气出口室,其与一个废气出口相连,
一个冷却剂室,该冷却剂室设置在所述废气入口室和所述废气出口室之间并具有与其相通的一个冷却剂进口和一个冷却剂出口,
多个位于冷却剂室内的废气通道,其与废气入口室及废气出口室相连通,以及
一个将废气旁通管路连接在冷却剂室外部的装置,这样可与废气入口室和废气出口室相通,所述废气旁通管路或所述连接废气旁通管路的装置允许该废气旁通管路膨胀和收缩;以及
一个阀门,其能够在该废气通道和该废气出口之间动作,以调节从废气通道和废气旁通管路到废气出口的废气流,
其特征在于,所述废气冷却器是一种废气再循环冷却器;且所述连接废气旁通管路的装置,避免了所述旁通管路上靠近该旁通管路的废气出口的侧壁,与冷却剂室上靠近废气出口室的侧壁之间的接触。
2.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,连接旁通管路的装置与废气入口室和废气出口室一体形成。
3.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,还包括一个用来驱动该阀门在打开位置和关闭位置之间运动的马达,在上述打开位置处,阀门将连接旁通管路的装置的出口关闭并打开废气出口室,在上述关闭位置处,阀门将废气出口室关闭并将连接旁通管路的装置的出口打开。
4.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,当将旁通通道连接好之后,冷却剂室在设置上与旁通通道轴向平行。
5.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,连接旁通管路的装置具有一个与废气入口室相通的旁通入口,上述旁通入口在设置上大致与经废气入口室流到冷却剂室的废气的流动方向相垂直。
6.如权利要求5所述的一种废气冷却器,其特征在于,旁通通道包括一个与旁通入口相邻的弯管部分,以便当连接好旁通入口时,其大致与旁通通道的轴线垂直。
7.如权利要求5所述的一种废气冷却器,其特征在于,废气入口室可包括个位于冷却剂室和旁通入口之间的弯管部分。
8.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,连接旁通管路的装置具有一个与废气出口室相通的旁通出口,上述旁通出口在设置上大致与来自冷却剂室并流经废气出口室的废气的流动方向相垂直。
9.如权利要求8所述的一种废气冷却器,其特征在于,废气出口室包括一个位于冷却剂室和旁通出口之间的弯管部分。
10.如权利要求8所述的一种废气冷却器,其特征在于,旁通通道包括一个与旁通出口相邻的弯管部分,以便旁通出口大致与旁通通道的轴线相垂直。
11.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,旁通通道与废气入口室、废气出口室一体形成。
12.如权利要求11所述的一种废气冷却器,其特征在于,旁通通道包括一个膨胀装置,该膨胀装置允许旁通通道和冷却剂室产生不同的热膨胀。
13.如权利要求11所述的一种废气冷却器,其特征在于,旁通通道包括一个阻尼装置,该阻尼装置能对旁通通道的振动进行衰减。
14.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,废气冷却器可以不具有旁通通道,在使用之前,旁通通道是在后安装的。
15.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,冷却剂室是一个管状室。
16。如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,废气通道是废气管。
17.如权利要求1所述的一种废气冷却器,其特征在于,旁通通道是一个旁通管。
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