專利名稱：用于車輛中內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的用于車輛中 內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)的裝置。
背景技術(shù)：
稱作EGR(廢氣再循環(huán))的技術(shù)是一種公知的方法，使得來自 內(nèi)燃機中的燃燒過程的部分廢氣通過返回管路再循環(huán)到進氣管路， 所述進氣管路用于將空氣供應(yīng)到內(nèi)燃機?？諝夂蛷U氣的混合物因此 被供應(yīng)到內(nèi)燃機的氣缸中，在氣缸中進行燃燒。向空氣中增加廢氣 造成較低的燃燒溫度，這尤其導(dǎo)致廢氣中的氮氧化物(N0X)的含 量較低。這種技術(shù)用于0Uo內(nèi)燃機和柴油機。在被引導(dǎo)到內(nèi)燃機 之前，再循環(huán)的廢氣通常在所謂的EGR冷卻器中被冷卻。內(nèi)燃機冷 卻系統(tǒng)中存在的循環(huán)冷卻劑通常用于冷卻EGR冷卻器中的廢氣。
這種廢氣再循環(huán)使得需要在車輛的內(nèi)燃機空間中設(shè)置返回管 路。這種返回管路的目的是將廢氣從設(shè)置在內(nèi)燃機的熱側(cè)上的排氣 管路引導(dǎo)到用于空氣的進氣管路，所述進氣管路設(shè)置在內(nèi)燃機的冷 側(cè)上。返回管路包括多個部件，例如用于控制穿過返回管路的廢氣 流動的EGR閥、用于冷卻再循環(huán)的廢氣的EGR冷卻器、和用于將廢 氣從熱側(cè)引導(dǎo)到冷側(cè)的管路部分。車輛中的EGR冷卻器的位置通常 使得返回管路必須不必要的長并且占用空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)的裝置， 從而返回管路可具有基本最小的長度，并且裝置整體上被制成緊湊 的并且占用較小空間。
這個目的通過前面提到的類型的裝置實現(xiàn)，該裝置特征在于
權(quán)利要求1的特征部分所指出的特征。將EGR冷卻器裝配在內(nèi)燃機 附近使得對于位于第一冷側(cè)和第二熱側(cè)之間的返回管路的整體延 伸長度(extent)被設(shè)置成靠近內(nèi)燃機。返回管路因此可具有基本 最小的長度。設(shè)置在內(nèi)燃機附近的EGR冷卻器可以直接裝配在內(nèi)燃 機上，或者例如通過返回管路的管狀部分間接裝配在其上。EGR冷 卻器可采用伸長的熱交換器的形式，具有位于入口部分和出口部分 之間的線性延伸長度。這種EGR冷卻器可構(gòu)成返回管路的相當(dāng)大的 部分。輸送廢氣的返回管路的管狀部分因此可以被制造成顯著較 短。這種方式設(shè)置的EGR冷卻器還可以使返回管路具有最少數(shù)目的 彎曲部分，該返回管路在內(nèi)燃機周圍從第一側(cè)延伸到第二側(cè)。具有 基本最小長度和最少數(shù)目的彎曲部分的返回管路可具有緊湊的形 狀，從而占用車輛中相對少量的空間。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，EGR冷卻器與分支的排氣管設(shè)置在 所述豎直平面的相同側(cè)上。在這種情況中，EGR冷卻器設(shè)置在內(nèi)燃 機的熱側(cè)上。因此基本緊接著再循環(huán)的廢氣通過較短的管路部分離 開分支的排氣管之后，再循環(huán)的廢氣可以被引導(dǎo)到EGR冷卻器，所 述管路部分在排氣管路和EGR冷卻器之間延伸。EGR冷卻器有利地 采用逆流式換熱器的形式，其中，廢氣和冷卻介質(zhì)在EGR冷卻器內(nèi) 的分開的通道中沿著相反的方向流動。利用這種尺寸適合的EGR冷 卻器，廢氣可以被冷卻到出口溫度，該出口溫度僅略超過冷卻介質(zhì)
的入口溫度。EGR冷卻器優(yōu)選設(shè)置在比分支的排氣管高的高度處。
在靠近內(nèi)燃機的熱側(cè)的車輛內(nèi)燃機空間中的這個高度處，通常存在
用于裝配EGR冷卻器的空間。EGR冷卻器可以至少部分設(shè)置在分支 的排氣管的上方。EGR冷卻器裝配的越靠近穿過內(nèi)燃機的位于中心 的豎直平面，返回管路可以越短和越緊湊。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，EGR冷卻器與分支的排氣管 設(shè)置在所述豎直平面的相同側(cè)上。在這種情況中，EGR冷卻器設(shè)置 在內(nèi)燃機的冷側(cè)上。E G R冷卻器因此可具有沿著內(nèi)燃機的冷偵ij的至 少一部分的延伸長度。EGR冷卻器有利地采用具有伸長形狀的逆流 式換熱器的形式。EGR冷卻器優(yōu)選設(shè)置在比分支的排氣管高的高度 處。在靠近內(nèi)燃機的冷側(cè)的車輛中的這個高度處，通常存在用于裝 配EGR冷卻器的原有空間。EGR冷卻器可以至少部分設(shè)置在分支的 排氣管的上方。有利的是，EGR冷卻器基本豎直地裝配在分支的排 氣管上方。這提供了短的并且緊湊的返回管路的可能性。EGR冷卻 器優(yōu)選適用于使液態(tài)冷卻介質(zhì)流動穿過它。液體冷卻的EGR冷卻器 比具有相當(dāng)尺寸的氣體冷卻的EGR冷卻器能夠提供顯著更大的冷 卻能力。使用液體冷卻介質(zhì)的EGR冷卻器因此可具有緊湊的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，所述裝置包括多個EGR冷 卻器，從而，至少一個EGR冷卻器與分支的排氣管設(shè)置在所述豎直 平面的相同側(cè)上，并且至少一個EGR冷卻器與分支的排氣管設(shè)置在 所述豎直平面的相同側(cè)上。廢氣因此可以在兩個步驟中被冷卻。EGR
冷卻器可以通過使來自不同冷卻系統(tǒng)的冷卻劑循環(huán)從而被冷卻。冷 卻內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑可用于冷卻設(shè)置在內(nèi)燃機的熱側(cè) 上的EGR冷卻器中的廢氣，并且單獨的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑可用于 冷卻設(shè)置在內(nèi)燃機的冷側(cè)上的EGR冷卻器中的廢氣。利用單獨的冷
卻系統(tǒng)的適合的結(jié)構(gòu)，因此可以在第二步驟將廢氣冷卻到接近周圍 溫度的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 個優(yōu)選實施例，內(nèi)燃機以這樣 一 種方式設(shè) 置在車輛中，即穿過內(nèi)燃機的所述豎直平面沿著車輛的縱向方向延 伸，從而內(nèi)燃機具有前壁表面和后壁表面，并且返回管路通過管路 部分從第一側(cè)延伸到第二側(cè)，所述管路部分具有圍繞內(nèi)燃機的后壁 表面的延伸長度。與前壁表面處相比，通常在內(nèi)燃機的后壁表面處 可以更好地接近空的空間用于裝配返回管路。然而可以具有這樣的 管路部分，所述管路部分具有圍繞內(nèi)燃機的前壁表面的延伸長度。


下面參考附圖通過實例描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，附圖中 圖1示意性示出了用于增壓式內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)的裝置，
圖2更詳細地示出了圖1的裝置，
圖3示出了從內(nèi)燃機的冷側(cè)觀察的圖2的裝置。
具體實施例方式
圖1示出了用于增壓式內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)的裝置，所述內(nèi) 燃機在這種情況中是具有六個氣缸2的柴油機1。柴油機1裝配在 示意性示出的車輛3中，車輛3可以是重型車輛。前表面3a示出 在車輛上。豎直平面4標(biāo)記為基本中心地延伸穿過柴油機1和它的 氣缸2。柴油機1以這樣一種方式裝配在車輛3中，即所述豎直平 面4沿著車輛的縱向方向延伸。來自柴油機1的氣缸2中的燃燒過 程的廢氣通過分支的排氣管5被引導(dǎo)到排氣管路6。處于正壓的排 氣管路6中的廢氣驅(qū)動渦輪7。渦輪7因此提供驅(qū)動功率，所述驅(qū)
動功率通過連接裝置被傳遞給壓縮機8。壓縮機8壓縮通過入口 9
吸入的空氣。進氣管路10的第一部分10a將壓縮空氣引導(dǎo)到進氣 空氣冷卻器11，冷卻器11位于車輛的前部3a處。在壓縮空氣已 經(jīng)在進氣空氣冷卻器11中被周圍空氣冷卻之后，它被進氣管路的 第二部分10b進一步引導(dǎo)。
廢氣的再循環(huán)通常稱作EGR (廢氣再循環(huán))。將廢氣增加到被 弓I導(dǎo)到內(nèi)燃機氣缸的壓縮空氣中降低了燃燒溫度，并且因此還降低 了在氣缸2中的燃燒過程中形成的氮氧化物(N0X)的含量。用于 提供排氣管路6中的廢氣的一部分的再循環(huán)的裝置包括返回管路 13，返回管路13在排氣管路6和進氣管路的第二部分10b之間延 伸。返回管路13包括EGR閥12，通過所述閥12，返回管路13中 的廢氣流可以根據(jù)需要被切斷。EGR閥12也可以用于控制從排氣 管路6通過返回管路13被引導(dǎo)到進氣管路的第二部分10b的廢氣 的量。返回管路13包括第一EGR冷卻器15和第二EGR冷卻器16， 用于冷卻再循環(huán)的廢氣。廢氣在第一 EGR冷卻器15中通過普通冷 卻系統(tǒng)中循環(huán)的冷去卩劑從而被冷卻，所述普通冷卻系統(tǒng)主要用于在 車輛的工作過程中冷卻柴油機1。冷卻劑在普通的冷卻系統(tǒng)中通過 冷卻劑泵17被循環(huán)。當(dāng)它被引導(dǎo)穿過裝配在車輛前部3a處的散熱 元件18時，冷卻劑被周圍空氣冷卻。閥19可以用于提供平行冷卻 回路中的可調(diào)節(jié)的冷卻劑流，所述平行的冷卻回路引導(dǎo)冷卻劑穿過 第一EGR冷卻器15。在穿過第一EGR冷卻器15之后，冷卻劑被引 導(dǎo)返回普通的冷卻系統(tǒng)。廢氣在第二 EGR冷卻器中通過循環(huán)車輛的 單獨的冷卻系統(tǒng)的冷卻劑從而被冷卻。冷卻劑在單獨的冷卻系統(tǒng)中 通過冷卻劑泵20被循環(huán)。當(dāng)它被引導(dǎo)穿過裝配在車輛前部3a處的 散熱元件21時，冷卻劑被周圍空氣冷卻。在第一EGR冷卻器15和
第二 EGR冷卻器16中冷卻之后，廢氣在進氣管路的點10c處與壓 縮空氣混合。
圖2和圖3更詳細地示出了用于廢氣再循環(huán)的裝置。柴油機1 是具有六個缸蓋22的直列式內(nèi)燃機，所述缸蓋均包括氣缸2。用 于廢氣的返回管路13包括第一管狀部分13a，第一管狀部分13a 在排氣管路6和第一 EGR冷卻器15之間延伸。返回管路的第一管 狀部分13a在適合的點處包括EGR閥12。第一管狀部分13a從排 氣管路6基本向上延伸，從而第一 EGR冷卻器15具有比分支的排 氣管5處于更高高度處的位置。第一 EGR冷卻器15裝配在柴油機 l的熱側(cè)上，部分在分支的排氣管5的上方，位于通常沒有被車輛 的其它部件使用的空間中。第一 EGR冷卻器15包括用于再循環(huán)廢 氣的入口部分15a和出口部分15b。第一 EGR冷卻器15相對于柴 油機1以這樣一種方式裝配，即在入口部分15a和出口部分15b之 間中心地沿著EGR冷卻器的縱向方向延伸的豎直平而23基本與穿 過柴油機1的所述豎直平面4平行。第一 EGR冷卻器15具有用于 平行回路的冷卻劑的入口 24a和出口 24b，所述平行回路連接到普 通的冷卻系統(tǒng)。
用于廢氣的返回管路13包括第二管狀部分13b，第二管狀部 分在第一 EGR冷卻器15和第二 EGR冷卻器16之間延伸。柴油機1 以這樣一種方式裝配在車輛3中，即它具有相對于所述豎直平面4 基本橫向的前壁表面la和基本橫向的后壁表面lb。返回管路的第 二管狀部分13b具有圍繞橫向后壁表面lb從柴油機1的熱側(cè)到柴 油機1的冷側(cè)的橫向延伸長度。與柴油機的前壁表面la處相比， 更大的空間通?？稍诤蟊诒砻鎙b處獲得。第二管狀部分13b具有 基本水平的延伸長度，結(jié)果，第二 EGR冷卻器16定位在與第一 EGR
冷卻器15相對應(yīng)的高度水平處。第二 EGR冷卻器16裝配在分支的 進氣管14上方的柴油機1的冷側(cè)上。此處，存在通常沒有被車輛 的其它部件使用的空間。第二EGR冷卻器16包括用于再循環(huán)的廢 氣的入口部分16a和出口部分16b。第二 EGR冷卻器16以這樣一 種方式相對于柴油機1裝配，即沿著EGR冷卻器的縱向方向在入口 部分16a和出口部分16b之間中心延伸的豎直平面25基本與穿過 柴油機1的所述豎直平面4平行。第二 EGR冷卻器16具有入口 26a 和出口 26b，用于單獨的冷卻系統(tǒng)的循環(huán)的冷卻劑。
用于廢氣的返回管路13最后包括第三管狀部分13c，第三管 狀部分13c在第二 EGR冷卻器16和進氣管路的點10c之間延伸。 返回管路的第三管狀部分13c從第二 EGR冷卻器16基本豎直地向 下延伸到進氣管路的第二部分10b，如圖3所示。進氣管路10終 止于第三管狀部分10d，所述第三管狀部分10d將空氣和廢氣的混 合物引導(dǎo)到分支的進氣管14。進氣管路的第三管狀部分10d終止 于這樣-一個部分，該部分豎直向上延伸，并且連接到分支的進氣管 14的中間部分。壓縮空氣和再循環(huán)的廢氣的混合物通過分支的進 氣管14被引導(dǎo)到內(nèi)燃機的各個氣缸2。
每個EGR冷卻器15、 16具有逆流式換熱器的結(jié)構(gòu)，從而，廢 氣在EGR冷卻器15、 16內(nèi)沿著一個方向流動，并且冷卻劑在單獨 的通道中沿著相反方向流動，所述單獨的通道通過熱傳遞表面分 開。利用充分伸長的EGR冷卻器15、 16，廢氣可以被冷卻到與循 環(huán)的冷卻劑的溫度基本相對應(yīng)的溫度。EGR冷卻器15、 16構(gòu)成柴 油機1的相反側(cè)上的返回管路13的基本線性狀部分。返回管路的 管狀部分13a、 b、 c因此可以具有減小的延伸長度。利用這種結(jié)構(gòu) 的EGR冷卻器15、 16，可以使返回管路13具有基本最小的長度和
數(shù)目最少的彎曲部，所述返回管路13在內(nèi)燃機周圍從第一側(cè)延伸 到第二側(cè)。這種返回管路13具有緊湊的結(jié)構(gòu)，并且因此在車輛的 內(nèi)燃機空間中占用相對少的空間。
在柴油機1的工作過程中，排氣管路6中的廢氣在它們被向
外引導(dǎo)到周圍環(huán)境之前驅(qū)動渦輪7。渦輪7因此具有驅(qū)動功率，所 述驅(qū)動功率驅(qū)動壓縮機8。壓縮機8壓縮通過入口 9引入的空氣。 壓縮空氣通過返回管路的第一部分10a被引導(dǎo)到進氣空氣冷卻器 11，在其中，它被周圍空氣冷卻。進氣空氣冷卻器11中的壓縮空 氣可以被冷卻到這樣的溫度，該溫度僅超過周圍溫度幾度。在柴油 機l的大部分工作狀態(tài)中，EGR閥開啟，結(jié)果，排氣管路6中的部 分廢氣被引導(dǎo)到返回管路13中。排氣管路6中的廢氣通常為大約 600-700"C的溫度。當(dāng)返回管路13中的廢氣到達第-一 EGR冷卻器 15時，它們受到冷卻，這是第一步驟。然而，第一EGR冷卻器15 僅可以將廢氣冷卻到與普通冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑的溫度相對應(yīng)的 溫度。在通常的工作中，普通冷卻系統(tǒng)中冷卻劑的溫度在80-100°C 的范圍內(nèi)。廢氣因此在第一 EGR冷卻器15中僅可以被冷卻到這個 溫度。在第一 EGR冷卻器15中冷卻之后，廢氣被引導(dǎo)到第二 EGR 冷卻器16，在其處，它們被單獨的冷卻系統(tǒng)的冷卻劑冷卻，這是 第二步驟。單獨的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑流可以被調(diào)節(jié)使得冷卻劑被 冷卻到這樣的溫度，該溫度與散熱元件21中的周圍的溫度基本相 對應(yīng)。為了實現(xiàn)冷卻劑的這種冷卻，穿過散熱元件21的流動需要 相對小。利用這種結(jié)構(gòu)的單獨的冷卻系統(tǒng)，冷卻劑可以將第二EGR 冷卻器16中的廢氣冷卻到這樣的溫度，該溫度僅超過周圍溫度幾 度。第二 EGR冷卻器13中的廢氣因此被冷卻到與進氣空氣冷卻器 11中的壓縮空氣基本相同的溫度水平。被冷卻的廢氣在進氣管路
的點10c處與壓縮空氣混合，隨后，混合物被引導(dǎo)到內(nèi)燃機l。在 增壓式柴油機1的某些工作狀態(tài)中，返回管路13中的廢氣的壓力 低于進氣管路10b中的壓縮空氣的壓力。輔助裝置例如文丘里管可
用于局部降低在到返回管路13的連接部10c處的進氣管路10中的
空氣的靜壓，從而廢氣可以被引入并且與進氣管路中的壓縮氣體混合。
本發(fā)明決不限制到上述參考附圖描述的實施例，而是可以在 權(quán)利要求的范圍內(nèi)自由變化。內(nèi)燃機可以是基本任何適合的類型。
返回管路可包括僅一個EGR冷卻器15、 16。這可以是這樣的情況， 即使用了較小的內(nèi)燃機的情況，或者僅需要冷卻較少量的再循環(huán)廢 氣的情況。EGR冷卻器15、 16和管狀部分13a、 b、 c可以制造成 某種尺寸和長度的模塊。利用多個這種模塊，返回管路可以裝配到 具有不同尺寸和類型的內(nèi)燃機。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛中內(nèi)燃機(1)的廢氣再循環(huán)的裝置，從而內(nèi)燃機包括分支的進氣管(14)和分支的排氣管(5)，進氣管(14)在豎直平面(4)的第一側(cè)上固定到內(nèi)燃機(1)，所述平面(4)中心地延伸穿過內(nèi)燃機(1)，所述進氣管用于供應(yīng)空氣并且將廢氣再循環(huán)到內(nèi)燃機(1)的至少兩個氣缸(2)，排氣管(5)在所述位于中心的豎直平面(4)的第二側(cè)上固定到內(nèi)燃機(1)，用于將廢氣從內(nèi)燃機(1)的至少兩個氣缸(2)引導(dǎo)到排氣管路(6)，從而，所述裝置包括返回管路(13)，所述返回管路(13)將排氣管路(6)連接到用于將空氣供應(yīng)到內(nèi)燃機(1)的進氣管路(10)，從而可以將廢氣從排氣管路(6)再循環(huán)到進氣管路(10)；和至少一個EGR冷卻器(15，16)，用于冷卻返回管路(13)中的再循環(huán)的廢氣，其特征在于，所述EGR冷卻器(15，16)靠近內(nèi)燃機(1)裝配在這樣一位置，即在EGR冷卻器的用于再循環(huán)廢氣的入口部分(15a，16a)和出口部分(15b，16b)之間基本中心延伸的豎直平面(23，25)基本與穿過所述內(nèi)燃機(1)的所述豎直平面(4)平行。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，EGR冷卻器(15) 與分支的排氣管(5)設(shè)置在所述豎直平面(4)的相同側(cè)上。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述EGR冷卻器 (15)設(shè)置在比分支的排氣管(5)更高的高度處。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述EGR冷卻器 (15)設(shè)置在這樣一位置處，所述位置至少部分位于分支的排氣管 (5)的上方。
5. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述EGR冷卻器 (16)與分支的排氣管(14)設(shè)置在所述豎直平面(4)的相同側(cè)上。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，EGR冷卻器(16) 設(shè)置在這樣的位置處，所述位置位于比分支的排氣管(14)更高的 高度處。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，EGR冷卻器(16) 設(shè)置在這樣的位置處，所述位置至少部分位于分支的排氣管(14) 上方。
8. 如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，EGR 冷卻器(15， 16)適用于使液體冷卻介質(zhì)流動穿過它用于冷卻廢氣。
9. 如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述 裝置包括多個EGR冷卻器，從而至少一個EGR冷卻器(15)與分支 的排氣管(5)設(shè)置在所述豎直平面(4)的相同側(cè)上，并且至少一 個EGR冷卻器(16)與分支的迸氣管(14)設(shè)置在所述豎直平面(4) 的相同側(cè)上。
10. 如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，內(nèi) 燃機(1)以這樣一種方式設(shè)置在車輛(3)中，即穿過內(nèi)燃機(1) 的所述豎直平面(4)沿著車輛的縱向方向延伸，從而內(nèi)燃機(1) 具有前壁表面(la)和后壁表面(lb)，所述前壁表面和后壁表面 基本垂直于所述豎直平面(4)，并且從而返回管路(13)在第一側(cè) 和第二側(cè)之間通過管路部分(13b)延伸，所述管路部分(13b)具 有圍繞內(nèi)燃機的后壁表面(lb)的延伸長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(1)的廢氣再循環(huán)的裝置。該裝置包括返回管路(13)，將排氣管路(6)連接到進氣管路(10)，從而可以將廢氣從排氣管路(6)再循環(huán)到進氣管路(10)；和至少一個EGR冷卻器(15，16)，用于冷卻返回管路(13)中的再循環(huán)的廢氣。EGR冷卻器(15，16)靠近所述內(nèi)燃機(1)裝配，從而在EGR冷卻器的用于再循環(huán)廢氣的入口部分(15a，16a)和出口部分(15b，16b)之間基本中心延伸的豎直平面(23，25)基本與穿過內(nèi)燃機(1)的所述豎直平面(4)平行。
文檔編號F02M31/20GK101111671SQ200680003829
公開日2008年1月23日 申請日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月2日
發(fā)明者J·奧克松, T·阿爾斯特達爾, Z·卡多斯 申請人:斯堪尼亞有限公司