CN101495743A - 用于废气再循环装置的阀装置 - Google Patents

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CN101495743A CNA2007800181170A CN200780018117A CN101495743A CN 101495743 A CN101495743 A CN 101495743A CN A2007800181170 A CNA2007800181170 A CN A2007800181170A CN 200780018117 A CN200780018117 A CN 200780018117A CN 101495743 A CN101495743 A CN 101495743A
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Abstract

本发明提供了一种用于内燃机废气再循环装置的阀装置(2)，特别用在汽车中。所述阀装置(2)包括用于控制第一气路(7)的第一阀(9)，该阀在打开位置，封闭位置，和至少一种中间位置之间是可变的。本发明的阀装置(2)还包括用于控制与第一气路(7)分隔的第二气路(8)的第二阀(10)，独立于第一阀(9)，该第二阀在打开位置，封闭位置，和至少一种中间位置之间是可变的；该阀装置(2)还包括包含阀(9，10)的共用外壳(6)，两个气路(7，8)通过该外壳被引导。

Description

用于废气再循环装置的阀装置
技术领域
本发明涉及一种阀装置，该阀装置用于内燃机的废气再循环装置，特别用在汽车中。本发明进一步涉及一种装配上该阀装置的废气再循环装置。
背景技术
在内燃机中，废气再循环逐渐用来改良排放值和内燃机的效率。为了避免NOX排放的增加，需要通过废气再循环冷却器冷却再循环废气，该冷却器缩写为EGR冷却器，以上是因为在渐增的温度下在燃烧过程中NOX的产生会不成比例的增加。
由此，上述类型的缩写为EGR装置的废气再循环装置示例性的包括EGR冷却器，该冷却器建立在废气再循环线路(line)中，该线路缩写为EGR线路，同时该线路与冷却回路相连，该冷却回路通过冷却液工作。
由专利WO 96/30635A1可知，所述EGR装置是已知的，该装置具有旁路，该旁路沿外部迂回通过EGR冷却器并通过各自的控制阀控制。通过所述旁路，使采用有效旁路迂回通过EGR冷却器成为可能。上述过程是期望得到的，例如，在内燃机的冷启动时，利用再循环废气的热量尽快的加热内燃机。在内燃机变热后，使旁路失效从而再循环废气接着流动通过EGR冷却器，从而被冷却。
由专利DE19962863A1，另一种包括EGR冷却器和旁路的EGR装置是已知的。然而，在该EGR装置中，旁路从EGR冷却器内部迂回通过，这就意味着旁路在冷却箱内通过，但是与冷却剂热隔离。为了控制废气流分别通过旁路或者冷却器，在已知的EGR冷却器的外壳的出口端，安装了类似于挡板的控制部件，该部件，在一端的位置，截止了旁路同时打开了冷却器，在另外一端位置，截止了冷却器同时打开了旁路，在中间位置，允许在旁路和冷却器之间的废气流的任意分配。
发明内容
本发明提供了解决以上问题的方法，该方法用于EGR装置，并能尽量精确的采用有效成本的方式调节再循环废气的量和温度。
根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题解决，优选的实施例为从属权利要求的主题。
本发明基于以下思路，用于EGR装置的阀装置，其包括在共用外壳内，两个独立的气路(gas path)和用来控制该气路的两个阀，其中两个阀中的任一个可以在打开位置，封闭位置和至少一个中间位置之间切换。通过两个阀的分开控制，可以实现再循环废气至两个气路的任意分配。因此，例如，可以调节通过冷却器和通过旁路的引导气流的任意配比。进一步，两个阀的中间位置允许再循环气体的数量调节。因而，可以调节再循环废气的量，其也被称作废气再循环率，或缩写为EGR率。因此，可以省略用于调节EGR率的附加阀。从而，可以采用相对有效的成本建立阀装置。
在优选的实施例中，共用外壳可以形成如下，其可以与冷却剂回路连接。外壳的冷却允许位于将阀装置布置到EGR冷却器的上游或者入口端，所述布置对于精确调节EGR率和冷却效果是有利的。进一步，冷却外壳允许使用塑料制品作为原材料用于阀装置的元件，该元件固定在外壳上。因此，如，用于阀驱动的致动驱动器(actuator drive)外壳可以由塑料制成。
由从属权利要求、附图和相关的通过附图进行的示例说明，本发明更多的重要特征和优点是显而易见的。
在不脱离本发明范围的情况下，应该可以理解的是对前述和下述将要说明的特征，其并不仅在各自提到的组合中是有用的，而且因为其在其它组合或在其自身也是有用的。
本发明优选的示例性实施例在附图中图示，并在以下的描述中进行更详细的解释，其中相同的参考数字表示相同的，或类似的，或功能相同的部件。
附图说明
图1图示了安装在废气再循环冷却器上的阀装置的纵截面；
图2图示了如图1装置的纵截面，但在不同的剖切平面上；
图3图示了阀装置的透视图；
图4表示了图3中的视图，但是省略了外壳。
具体实施方式
根据图1和2，仅部分图示废气再循环装置1，以下称为EGR装置1，包括阀装置2和废气再循环冷却器3，该废气再循环冷却器3以下简称为EGR冷却器3。优选地，阀装置2直接与EGR冷却器3连接，因而，阀装置2和EGR冷却器3形成了组合件4，且组合件可以被预装配，因而更易于操作和简化进入废气再循环线路5的安装，废气再循环线路5以下称为EGR线路5，此处仅采用虚线表示。EGR装置1在内燃机中以典型的方式运行，此处并未标出，该EGR装置可以具体安装到汽车中，用于从内燃机的废气端至新鲜空气端再循环内燃机的废气。因此，EGR线路5，一方面，与废气端相连，同时，另一方面，与内燃机的新鲜空气端相连，其还包括阀装置2和EGR冷却器3。
根据图1至4，阀装置2包括共用外壳6，其中形成两个气路，该气路或多或少的相互分隔，也就是第一气路7和第二气路8，此处均以箭头表示。阀装置2包括另外的两个阀，即第一阀9和第二阀10，其均安装在外壳6内。第一阀9专用于第一气路7，因而可以控制通过第一气路7的气流。与此相反，第二阀10专用于第二气路8，因而可以控制通过第二气路8的气流。阀9，10均相互独立的在打开位置，封闭位置，和至少一个中间位置之间可变。因此，阀装置2包括用于每个阀9，10的致动驱动器，即用于第一阀9致动的第一致动驱动器11，和用于第二阀10致动的第二致动驱动器11。
共用外壳6包括，除两个气路7，8外的冷却剂通路13，其在此处也采用箭头表示。冷却剂通路13可以与冷却回路14相连，其中冷却回路此处以虚线箭头表示。为了与冷却回路14的连接，外壳6包括入口15和出口16，该出口和入口均与冷却剂通路13相连。
在所示的例子中，入口15与EGR冷却器3的冷却剂出口18通过连接零件17相连。因此，EGR冷却器3的冷却剂入口19与冷却回路14相连，从而冷却回路14中的冷却剂通过EGR冷却器3的冷却剂入口19进入组合件4和再次通过外壳6的出口16离开组合件4。因此，完成了用于组合件4特别紧密结构。
外壳6优选地由金属制成。其可以优选地由一块做成。例如，该外壳6为铸件。
通过该冷却外壳6，可以将阀装置2安置在EGR冷却器的与废气流相比的上游处。进一步，冷却外壳6允许使用塑料用于阀装置2的元件，该元件被安装在外壳6上。该元件涉及，如，第一致动驱动器11的第一驱动器外壳20，和第二致动驱动器12的第二驱动器外壳21。驱动器外壳20，21可以采用塑料进行有效成本制作并仍可以安装到外壳6上，即使在EGR装置1的运转中同样热的废气流动通过，其上方式也能实施。
根据图2，外壳6包括入口凸缘22，通过该凸缘，外壳6可以结合进入EGR装置1中。在所示的安装情况下，外壳6通过入口凸缘22与EGR线路5相连。根据图1至3，外壳6包括附加的出口凸缘23，通过该凸缘，外壳6可以结合进入EGR装置1内。在所示的实施例中，外壳6通过凸缘23直接与EGR冷却器3连接。固定元件，此处为夹具，附图标记为24。两个气路7，8中的每个都延伸至外壳6中从入口凸缘22直到出口凸缘23。
根据图2，可以提供带有阀9，10入口线路25的外壳6，该线路从入口凸缘22直至入口端运行，且并未进行详细描述。此处所示优选实施例中，外壳6包括附加的入口隔墙26。该入口隔墙26在入口线路25中安置如下，其中形成了两个独立的入口通道，即第一入口通道27和第二入口通道28。在该实施例中，入口隔墙26形成的尺寸如下，其延伸至入口凸缘22内并与该凸缘齐平。第一入口通道27因而将入口凸缘22与第一阀9的入口端连接，同时第二入口通道28将入口凸缘22与第二阀10的入口端连接。入口隔墙26优选地为外壳6的整体一部分。在此处所示的配置中，其中与废气流相比，阀装置2安置在EGR冷却器3的上游处，入口隔墙26可以基本上被省略。
根据图1和3，外壳6包括阀9，10的出口线路29，其从出口凸缘23延伸至出口端，其并未进行详细描述。进一步，在外壳6内，形成了出口隔墙30。同样的隔墙安置在出口线路29内如下，该隔墙在其中形成了两个独立出口通道，即第一出口通道31和第二出口通道32。进一步，出口隔墙30此处尺寸限定如下，其沿轴向超过出口凸缘23突出。第一出口通道31将第一阀9的出口端与出口凸缘23连接。第二出口通道32将第二阀10的出口端与出口凸缘23连接。出口隔墙30优选地为外壳6的整体一部分。
EGR冷却器3包括冷却室33，冷却剂流过通过该冷却室，同时该冷却室与冷却剂入口19和冷却剂出口18相连，其在废气入口端由入口隔墙34限定边界，在废气出口端由出口隔墙35限定边界。冷却间33由多个冷却管36穿过，该冷却管，一方面，穿过入口隔墙34，同时，另一方面，穿过出口隔墙35。此处，冷却管36在废气端与EGR冷却器3的入口室37连通，同时在废气出口端与出口室38连通。外壳6的出口隔墙30优选地限定尺寸如下，其突入处于组合状态的组合件4内直至入口室37内，延伸至入口隔墙34。如此情况下，该出口隔墙30可以与入口隔墙34接触或者可以与其保持相对小的间隙。在任何情况下，出口隔墙30在入口室37内将两个入口副室相互分隔，即与第一出口通道31连通的第一入口副室39，和与第二出口通道32连通的第二入口副室40。该入口副室39，40相互独立的分别通过冷却管36与出口室38连通。因此，可以引导废气流，通过阀9，10的相应致动，仅通过第一入口副室39的冷却管36，或仅通过第二入口副室40的冷却管36，或以任何分配比通过两个入口副室39，40的冷却管36。特别令人感兴趣的是在下述情况时的实施例，通过EGR冷却器3的恰当设计，从一个入口副室39分流的冷却管36的流动通过与从另一个入口副室40分流的冷却管36的流动通过相比，导致对废气不同的冷却效果。例如，现专用于第一入口副室39的冷却管36，可以装配上扰流子(turbulators)和/或肋条(ribs)41，其在各自冷却管36的流动通过时，一方面增加了在废气和冷却管36之间的热流，因此，另一方面，增加了在冷却管36和冷却剂之间的热流。
在此处所示的优选实施例中，阀装置2因而用于分配再循环气体流至具有不同冷却功率的两个冷却管组。在其它实施例中，阀装置2也可以用于在EGR冷却器和内部或外部旁路之间分配再循环废气流，该旁路迂回通过该EGR冷却器。
在所示的实施例中，阀装置2安置到与废气流相比EGR冷却器3的上游处。在另一个实施例中，可以将阀装置2安置到与废气流相比EGR冷却器3的下游处。外壳6的冷却因而可以省略。
阀9，10，特别是关于图4的阀9，10，可以具有圆盘阀的结构。因此，每个阀9，10包括阀圆盘42安置如下，其冲程可通过阀轴43相对阀门座44调节。此处，该阀门座形成在阀套45上，该阀套也是各自的阀9，10的一部分。阀门座44，与相互作用的阀圆盘42一起，形成了各自的阀9，10的入口端。各自的阀9，10的出口端是由窗口46形成的，该窗口在各自的阀9，10的阀套45内是排出开启的。每个阀9，10因而包括所有的用于各自的阀9，10所需功能性的元件。因而，其可以被预装配并且独立于外壳6的制造公差。具体的，该阀9，10形成如下，它们可以以完全组合的状态被装入外壳6内。因此，根据图3，外壳6包括安装端47，通过该安装端，阀9，10可以***外壳6内。该安装端47被装配上安装凸缘48，同时，在已安装状态，由凸缘板49封闭。该凸缘板49优选地与凸缘48互补安装形成，在该安装状态，根据图3，安置密封垫50轴向位于安装凸缘48和凸缘板49之间，来紧密的封闭安装端47。本文中该描述“轴向”是指安装方向，因而为装入方向，在该方向阀9，10可以装进外壳6中。
根据图3和4，凸缘板49，与附在其上的阀9，10，并与附在其上的致动驱动器11，12一起组成了组合件51，该组合件可以完全预装配。因而可以认为简化了阀装置2的安装。凸缘板49可以由塑料构成。特别地，凸缘板49和驱动器外壳20，21可以由一个元件做成。
由于在根据本发明的阀装置2中，阀9，10均形成如下，它们除了两端位置，打开位置和封闭位置，还允许至少一个，但是优选任意数量的中间位置，通过阀9，10，废气再循环率，缩写为EGR率，可以相互独立的通过第一气路7以及通过第二气路6进行调节。因此，阀装置2允许，一方面，EGR率的调节，和另一方面，再循环废气至两个气路7，8的分配调节。该再循环废气至两个气路7，8的分配决定了最终的再循环废气的冷却，从而通过阀装置2，除了EGR率，废气冷却也可以被调节。

Claims (11)

1、一种用于内燃机的废气再循环装置(1)的阀装置，特别用在汽车中，该阀装置包括：
-用于控制第一气路(7)的第一阀(9)，该阀在打开位置，封闭位置，和至少一种中间位置之间是可变的；
-用于控制与第一气路(7)分隔的第二气路(8)的第二阀(10)，独立于第一阀(9)，该第二阀在打开位置，封闭位置，和至少一种中间位置之间是可变的；
-共用外壳(6)，在其中安置了阀(9，10)，两个气路(7，8)通过该外壳被引导。
2、如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：
-外壳(6)包括冷却剂通路(13)和
-外壳(6)包括与冷却剂通路(13)相连的入口(15)和与冷却剂通路(13)相连的出口(16)。
3、如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于：
-外壳(6)是由金属制成的，和/或
-外壳(6)是整体制成的。
4、如权利要求1-3任一项所述的阀装置，其特征在于：
-提供了用于致动第一阀(9)的第一致动驱动器(11)，在共用外壳(6)上该驱动器相连于其第一驱动器外壳(20)，和
-提供了用于致动第二阀(10)的第二致动驱动器(12)，在共用外壳(6)上该驱动器相连于其第二驱动器外壳(21)。
5、如权利要求4所述的阀装置，其特征在于：
第一驱动器外壳(20)和第二驱动器外壳(21)是由塑料制成的。
6、如权利要求1-5任一项所述的阀装置，其特征在于：
外壳(6)包括入口凸缘(22)和出口凸缘(23)，通过上述两凸缘，外壳(6)可以结合进入废气再循环装置(1)内，并且两个气路(7，8)在两个凸缘之间延伸。
7、如权利要求6所述的阀装置，其特征在于：
-外壳(6)包括入口线路(25)，该线路从入口凸缘(22)至阀(9，10)的入口端延伸，和/或
-外壳(6)包括入口隔墙(26)，该隔墙被安置在入口线路(25)中，并在其中形成两个独立的入口通道(27，28)，于是，第一入口通道(27)与第一阀(9)的入口端相连，同时，第二入口通道(28)与第二阀(10)的入口端相连，和/或
-入口隔墙(26)延伸至，或进入入口凸缘(22)，或沿轴向突出超过它。
8、如权利要求6或7所述的阀装置，其特征在于：
-外壳(6)包括出口线路(29)，该线路从出口凸缘(23)至阀(9，10)的出口端延伸，和/或
-外壳(6)包括出口隔墙(30)，该隔墙被安置在出口线路(29)中，并在其中形成两个独立的出口通道(31，32)，于是，第一出口通道(31)与第一阀(9)的出口端相连，同时，第二出口通道(32)与第二阀(10)的出口端相连，和/或
-出口隔墙(30)延伸至，或进入出口凸缘(23)，或沿轴向突出超过它。
9、如权利要求7或8所述的阀装置，其特征在于：
-外壳(6)可以通过其出口凸缘(23)与废气再循环装置(1)的废气在循环冷却器(3)连接，其中出口隔墙(30)，在安装状态，突出进入废气再循环冷却器(3)的入口室(37)内，其将其中的两个入口副室(39，40)相互分隔，该副室均与废气再循环冷却器(3)的冷却管(36)相连，或
-外壳(6)可以通过其入口凸缘(22)与废气再循环装置(1)的废气在循环冷却器(3)连接，其中入口隔墙(26)，在安装状态，突出进入废气再循环冷却器(3)的出口室(38)内，其将其中的两个出口副室相互分隔，该副室均与废气再循环冷却器(3)的冷却管(36)相连。
10、如权利要求1-9任一项所述的阀装置，其特征在于：
-外壳(6)包括安装端(47)，通过该安装端，阀(9，10)可以***外壳内，因此安装端具有安装凸缘(48)并可以采用凸缘板(49)封闭，和/或
-凸缘板(49)与安装到其上的阀(9，10)，和安装到其上的致动驱动器(11，12)，形成了可以预装配的组合件(51)，其中致动驱动器用于阀(9，10)的致动。
11、一种内燃机的废气再循环装置，特别在汽车中，该装置包括权利要求1-10任一项所述的阀装置(2)，该阀装置的外壳(6)通过入口凸缘(22)或出口凸缘(23)直接与废气再循环冷却器(3)连接。
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