CN108374734A - 具有旁路的增强长程egr冷却器装置 - Google Patents

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Abstract

内燃机包括与多个气缸连通的进气***。排气***与多个气缸连通。EGR通道与排气***和进气***连通。EGR通道包括具有EGR入口端的EGR冷却器，该EGR入口端具有通道，该通道在装配完成的状态下具有沿着一个方向朝中间段延伸的第一部分。该通道包括沿着相反的方向从中间段朝EGR出口端延伸的第二部分。第一冷却器矩阵设置在第一部分中，且第二可选冷却器矩阵设置在第二部分中。热隔离旁路通路被设置来实现较快的升温并确保最低的可能压降。EGR冷却器的形状使得围绕旁路管道进行紧密包装。

Description

具有旁路的增强长程EGR冷却器装置
技术领域
本公开涉及一种具有旁路的长程废气再循环冷却器装置。
背景技术
本节提供了与本公开相关但不一定是现有技术的背景信息。
若长程EGR***的冷却器中的冷却剂温度低于露点，则可发生凝结，这会影响压缩机叶轮。
发明内容
本节提供了本公开的大体概述，但并未全面公开本公开的整个范围或所有特征。
本公开提供了改进的长程EGR冷却器装置，以使得能够在较低的冷却剂温度下进行操作。本公开进一步提供了直接路径旁路管道，以实现快速升温，并确保最低的可能压降。EGR冷却器具有V形形状，并可包括一个或两个用于围绕旁路管道进行紧密包装的冷却器矩阵。V形冷却器的中间段被设计成收集冷凝物，并与后处理***的端部段相接触以促进蒸发和冷却器的升温。流混合阀被设置来调节EGR流，并混合绕行的及冷却的排气流部分。
从本文提供的描述中将更清楚其他应用领域。该描述以及发明内容部分中的特定示例仅用于说明的目的，其并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文所描述的附图仅用于说明所选实施例而非所有的可能实施方式，且其并不旨在限制本公开的范围。
图1是示出了根据本公开原理的具有长程EGR***的内燃机的示意图；
图2是示出了根据本公开原理的具有可替代的长程EGR***的内燃机的示意图；
图3是示出了根据本公开原理的EGR冷却器和旁路管道的示意性透视图；
图4是示出了根据本公开原理的内部冷却器矩阵的EGR冷却器的示意性局部剖视图；以及
图5是示出了根据本公开原理的连接至后处理***壳体的EGR冷却器和旁路管道的透视图。
相应的参考标记在附图的几个视图中表示相应的部件。
具体实施方式
现将参照附图对示例性实施例进行更全面的描述。
提供了示例性实施例，从而使得本公开将是详尽的，并将向本领域技术人员充分传达其范围。阐述了许多特定细节(例如，特定部件、装置以及方法的示例)，以便提供对本公开的实施例的全面理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，特定细节无需被采用，示例性实施例可以以许多不同的形式来实现，且上述特定细节以及示例性实施例都不应被理解为限制本公开的范围。在某些示例性实施例中，不对公知过程、公知装置结构以及公知技术进行详细的描述。
本文所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例，其并不旨在具有限制性。如本文所使用的，除非上下文另有明确表示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”可旨在同样包括复数形式。词语“包含”、“含有”、“包括”以及“具有”具有包括性并因此表示所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或增加。除非具体确定为执行顺序，否则本文所描述的方法步骤、过程以及操作不应被解释为必须按照所讨论或示出的特定顺序进行。还将理解的是，可采用额外或替代的步骤。
当元件或层被提及为“位于……上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接位于、接合至、连接至或联接至另一元件或层，或可存在有居间元件或层。相反，当元件被提及为“直接位于……上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可不存在有居间元件或层。其他用于描述元件之间的关系的词语应以类似的方式进行解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“邻近”与“直接邻近”等)。如本文所使用的，词语“和/或”包括相关联的所列出事项中的一个或多个的任何组合和所有组合。
虽然词语“第一、第二、第三等”可在本文中使用来描述各种元件、部件、区域、层和/或段，但是这些元件、部件、区域、层和/或段不应受限于这些词语。这些词语可仅用于区别一个元件、部件、区域、层或段与另一区域、层或段。除非上下文中清楚地指出，否则诸如“第一”和“第二”之类的词语以及其他数字词语在本文中使用时并不暗示顺序或次序。因此，在不偏离示例性实施例的教导的情况下，下文所讨论的第一元件、部件、区域、层或段可被说成第二元件、部件、区域、层或段。
空间相对词语(例如，“内部”、“外部”、“在……下面”、“在……之下”、“下”、“在……之上”、“上”等)可在本文中使用以更容易地描述如附图所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了附图所示的方位之外，空间相对词语还可旨在包括使用中或操作中的装置的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“之下”或“下面”的元件将被定向为在其他元件或特征“之上”。因此，示例性词语“在……之下”可同时包括“在……之上”和“在……之下”两个方位。装置可通过其他方式定向(旋转90度或处于其他方位)，且本文所使用的空间相对描述词可相应地进行解释。
参照图1，内燃机10示出为包括多个气缸12，各气缸都具有设置在其中的工作活塞14。内燃机10具有进气***16和排气***18。进气***16可设置有涡轮增压器20，该涡轮增压器具有压缩机叶轮22，其用于将压缩进气提供至连接到气缸12的进气歧管24。排气***18包括排气歧管26，该排气歧管将废气引导至涡轮增压器20的涡轮机叶轮28(如果存在的话)。
废气再循环(EGR)***30连接在排气***18的后处理***32与进气***16之间。EGR***30包括EGR冷却器34，该EGR冷却器具有V形形状，且如图3最佳地示出的，其包括EGR入口端36和EGR出口端38。在装配完成的状态下，如图3所示，EGR冷却器34包括从EGR入口端36朝中间段40的延伸垂直递降部分34a。垂直递升部分34b从中间段40延伸至V形EGR冷却器34的EGR出口端38。中间段40被设置成与后处理***32的端部段42导热接触。应理解的是，虽然示出了V形EGR冷却器34，但其他形状(例如，U形或J形等)可与垂直递降部分、垂直递升部分以及冷凝物能够收集在其中的中间段一起使用。垂直递降部分和垂直递升部分各自都可包括冷却器矩阵，或该两个部分中仅有一个可设置有冷却器矩阵。两个部分可具有类似的延伸部分，或其中一个的延伸部分可小于另一个的延伸部分。也如第[0019]段所提及的，可考虑可选布置，前提是第一矩阵所冷却的部分的方向与中间段后面的部分的方向相反，其中冷凝物能够收集在该中间段中。
继续参照图3，旁路管道46在V形EGR冷却器34的EGR入口端36与EGR出口端38之间的位置处连接至后处理***32。如图5最佳地示出的，V形EGR冷却器34的EGR入口端36和旁路管道46都分别设置有用于将EGR冷却器34和旁路管道46连接至排气***18的后处理***32或另一部件的安装凸缘部分36a、46a。
如图4最佳地示出的，EGR冷却器34的局部剖视图示出为包括位于V形通路54内的第一冷却器矩阵50和第二可选冷却器矩阵52，废气可引导穿过该V形通路。第一冷却器矩阵50和第二冷却器矩阵52优选地为液冷式矩阵。它们可连接至同一冷却回路，或可连接至不同的冷却回路(例如，在不同的温度下工作)。当连接至同一回路时，可通过不同的方式来完成，例如，采用串联、并联以及串联和并联的任意组合的方式。EGR冷却器34内形成的任何冷凝物都可收集在中间段40中。与中间段40接触的后处理***32为用于再蒸发中间段40内的凝结液体的热源56。热源56示意性地示出在图1中，并在图3中示出为突出部分56，该突出部分可延伸来与后处理***32形成直接热传递接触。
参照图1，流混合阀60在下游位置处与EGR冷却器34和旁路管道46连通以调节EGR流并混合绕行及冷却的排气部分，从而在位于空气流量计62下游且位于涡轮增压器20的压缩机22的上游的位置处将该排气部分重新引入至进气***16中。根据如图2所示的示例性实施例，其中相同的参考标记表示相同或类似的部件，混合阀60’可设置在EGR冷却器34和旁路管道46的上游处。
本公开的***提供了具有双矩阵EGR冷却器34的新颖布置，其用于围绕旁路管道46进行紧密包装，以及灵活地供给冷却剂。垂直下中间段40被设计成收集冷凝物，并与后处理***32金属接触以促进冷凝物的蒸发和冷却器的升温。流混合阀60被设置来调节EGR流，并混合绕行及冷却的废气部分。因为长程EGR***可能受限于节流时，***可在低负载下提供旁路可能的使用，其中，与冷却路径相比，旁路管道46被设计为低压降路径。旁路管道46还用于在低温下操作EGR冷却器。
实施例的前述描述是出于说明与描述的目的而提供的，其并不旨在具有穷举性或限制本公开。特定实施例的各个部件或特征通常不受限于该特定实施例；相反，在适用的情况下，虽然未具体示出或说明，但这些元件或特征可互换，并可用于所选实施例中。本公开还可以多种形式进行变化。此类变形不应被视为脱离了本公开，且所有的此类修改都旨在包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种废气再循环冷却器，其包括：
具有通道的EGR入口端，所述通道在装配完成的状态下具有朝中间段向下延伸的垂直递降部分；
所述通道包括从所述中间段朝EGR出口端向上延伸的垂直递升部分；以及
第一冷却器矩阵，所述第一冷却器矩阵设置在所述垂直递降部分或所述垂直递升部分中的一个中。
2.根据权利要求1所述的废气再循环冷却器，其进一步包括第二冷却器矩阵，所述第二冷却器矩阵设置在所述垂直递降部分和所述垂直递升部分中的另一个中。
3.根据权利要求1所述的废气再循环冷却器，其中所述通道具有V形形状。
4.一种内燃机，其包括：
发动机结构，所述发动机结构包括多个气缸；
进气***，所述进气***与所述多个气缸连通；
排气***，所述排气***与所述多个气缸连通；
EGR通道，所述EGR通道与所述排气***和所述进气***连通，所述EGR通道包括具有EGR入口端的EGR冷却器，所述EGR入口端具有通道，所述通道在装配完成的状态下具有朝中间段向下延伸的垂直递降部分；
所述通道包括从所述中间段朝EGR出口端向上延伸的垂直递升部分；以及
第一冷却器矩阵，所述第一冷却器矩阵设置在所述垂直递降部分或所述垂直递升部分中。
5.根据权利要求4所述的内燃机，其中第二冷却器矩阵设置在所述垂直递降部分和所述垂直递升部分中的另一个中。
6.根据权利要求4所述的内燃机，其中所述中间段与所述排气***直接接触。
7.根据权利要求4所述的内燃机，其中所述中间段与所述排气***的后处理***直接接触。
8.根据权利要求4所述的内燃机，其中所述通道具有V形形状。
9.根据权利要求4所述的内燃机，其进一步包括旁路管道，所述旁路管道连接至所述EGR通道以绕过所述EGR冷却器。
10.根据权利要求9所述的内燃机，其中所述旁路管道设置在所述EGR冷却器的所述EGR入口端与所述EGR出口端之间。
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