專利名稱：可控制的廢氣熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可控制的廢氣熱交換器。按其類型，此種廢氣熱交換器可在EP1030050A1中查到。它們主要被用于內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣回程管道，特別是汽車的內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣回程管道。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃發(fā)動機中，將排出的廢氣回送到新鮮空氣吸入端的作法，已為人們所熟悉。將廢氣回送到內(nèi)燃發(fā)動機中是為了對廢氣進行處理。從優(yōu)化內(nèi)燃發(fā)動機有害物質(zhì)的排放和燃料的消耗方面考慮，將內(nèi)燃發(fā)動機排出的氣體送回到空氣的吸入端是有利的。在此，對于某些工作狀態(tài)，比如冷起動，當(dāng)廢氣的溫度盡可能高時特別有利，因為它能使內(nèi)燃發(fā)動機內(nèi)部迅速變暖。對于其他一些工作狀態(tài)，則應(yīng)將回送的廢氣溫度盡可能降低，比如為了使回送的廢氣達到盡可能大的密度。

發(fā)明內(nèi)容
在此，從相關(guān)公開文件中知道可在廢氣回程管道中安裝一個廢氣熱交換器。根據(jù)需要，可選擇讓它將流過的廢氣冷卻或不冷卻。
在這種可控制的廢氣熱交換器中，廢氣從廢氣流入管經(jīng)可控制的廢氣熱交換器流往廢氣流出管。在此，從廢氣流入管流過的廢氣或者可以流過其內(nèi)部安裝了有冷卻劑流過的熱交換器的第一條廢氣通道，或者可以流過從熱交換器旁邊經(jīng)過的第二條廢氣通道，流往廢氣流出管。在此，安裝了一個控制閥，它可以在兩個廢氣通道之間對廢氣流進行控制。
本發(fā)明的任務(wù)是在結(jié)構(gòu)上和控制上簡化這種廢氣熱交換器。
在本類型的廢氣交換器基礎(chǔ)上，按照本發(fā)明，這項任務(wù)通過一個符合獨立權(quán)利要求的廢氣熱交換器來得以完成。
本發(fā)明所涉及的廢氣熱交換器有一根用于輸送廢氣的廢氣流入管和廢氣流出管。有第一條和第二條廢氣通道，另外有控制閥在兩個廢氣通道之間對廢氣進行控制。在第一個廢氣通道中安有一個有冷卻液流過的熱交換器，它用于對流過通道的廢氣進行冷卻。第二條廢氣通道從熱交換器旁經(jīng)過，直接通往廢氣熱交換器的廢氣排出管。按照本發(fā)明，控制閥根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液溫度來實施控制。熱交換器的冷卻液也是內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液。
通過采用這種根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機冷卻液溫度來進行控制的方式，使按內(nèi)燃機溫度來對控制閥的控制變得更為方便。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計，布設(shè)了一個恒溫器，而冷卻液圍繞它流動。恒溫器直接產(chǎn)生控制閥的調(diào)節(jié)運動。尤其設(shè)計了恒溫調(diào)節(jié)器的線型、軸向運動。此外，這一設(shè)計的優(yōu)點是恒溫器在冷卻液的循環(huán)中處于順流方向上安裝第一條廢氣通道內(nèi)的熱交換器的后面。恒溫調(diào)節(jié)器的行程應(yīng)根據(jù)控制閥控制所需的閥盤控制行程來選擇。恒溫器盤必須要能夠通過操作控制閥來實現(xiàn)在兩個操作端部位置之間的整個范圍內(nèi)移動，這一范圍設(shè)置在8到16mm之間，優(yōu)選的范圍為12mm。
冷卻液圍繞恒溫器流動，有利地免去了采用測量設(shè)備測量冷卻水溫度和采用外力操作的調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)的必要。這樣，結(jié)構(gòu)更為簡單，也更節(jié)省費用，同時也減少了出錯的可能性，并且即使在長時間運行時發(fā)生故障的頻率也大為降低。這種結(jié)構(gòu)特別的優(yōu)點是，冷卻液圍繞恒溫器流動。
恒溫器對控制閥的控制可以有利地通過與復(fù)位彈簧的反作用來進行。按照本發(fā)明的設(shè)計，復(fù)位彈簧的彈簧力介于40N至50N之間。在確定彈簧力時，要使恒溫器可以相對于復(fù)位彈簧的作用施加一個操作力，此操作力能夠?qū)⒖刂崎y操作至操作終止位置。另一方面，彈簧應(yīng)有足夠的預(yù)應(yīng)力，以保證它能夠回到操作起始位置。
按照本發(fā)明先進的設(shè)計，閥頭與控制閥廢氣流過的腔室區(qū)域在液流上分開，而冷卻液流過閥頭對其進行冷卻。這種冷卻的優(yōu)點是它能夠降低整個閥門殼體所承受的熱負荷，因為閥門殼體大多是用金屬材料制成的。此外，位于閥頭部區(qū)域的部件也因此受到防止熱損傷的保護，特別是在閥頭部區(qū)域的調(diào)節(jié)裝置和控制裝置。另外一個特別的優(yōu)點是當(dāng)通過一個分開的、比如帶負壓箱的氣壓調(diào)節(jié)裝置操作控制閥時，能夠防止過熱和輻射熱的侵害。一個特別有利的閥頭部液體冷卻的結(jié)構(gòu)形式是熱交換器的冷卻液也流過控制閥。在種情況下，在冷卻液的循環(huán)中，按冷卻液順流方向，控制閥位于熱交換器之后。
控制閥的一個有利的形式是，控制閥的閥門殼體中有一個作為調(diào)節(jié)元件的盤式閥。這種盤式閥由閥盤和從其上面伸出的閥桿組成。恒溫器直接作用到閥桿上。閥桿起著傳遞操作動作的作用，而閥盤起著封閉或留出閥門殼體上氣流路徑的作用。為了防止在閥門殼體中閥盤轉(zhuǎn)動的空腔內(nèi)形成煙灰沉積，閥盤應(yīng)有機加工出來的棱邊，比如采用磨削加工。這樣，可以將在閥盤上沉積的煙灰輸送出去。同時，閥盤和閥桿上與廢氣接觸的部位應(yīng)涂上催化涂層，它能將煙灰輸送走。這樣，能夠使燒損所需的自燃溫度得到降低。
另外一個有利的布置是恒溫器相對于可控制的廢氣熱交換器及閥門殼體的位置。恒溫器被布置在頂蓋內(nèi)，從而獲得一種特別緊湊和節(jié)省費用的結(jié)構(gòu)。頂蓋上有冷卻液的流出口。頂蓋同時也起著關(guān)閉閥門殼體上輸送冷卻液的一部分的作用。當(dāng)冷卻液流經(jīng)閥頭區(qū)域時尤其有利。因為頂蓋與閥門殼體之間采用可旋轉(zhuǎn)的固定，因此可將廢氣熱交換器相對于不同汽車上的不同安裝位置和安裝條件可以有所變化。在不需要使用其他元件的條件下，通過旋轉(zhuǎn)頂蓋可以任意改變冷卻液流出口的方向，以適應(yīng)不同的情況。
按照本發(fā)明的設(shè)計，控制閥采用所謂的翻轉(zhuǎn)閥型式，它根據(jù)選擇來實現(xiàn)兩種可能的控制狀態(tài)。或者是第一條廢氣通道與廢氣流入管在流體上連通，同時第二條廢氣通道與廢氣流入管在流體上斷開，或者反過來。根據(jù)冷卻液的溫度，通過相應(yīng)地操作閥門調(diào)節(jié)元件來轉(zhuǎn)換翻板閥。
本發(fā)明的另一個設(shè)計安排是，控制閥在一定的控制范圍內(nèi)起著比例閥的作用。這種安排使得每次只有部分氣流通過第一條或第二條廢氣通道，從而使控制閥在控制時有著連續(xù)的而非突發(fā)的過渡。
按照無論是翻板閥還是比例閥的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，只要內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液溫度在控制閾值之下，廢氣只流過第二條廢氣通道?？刂崎撝悼梢愿鶕?jù)經(jīng)驗憑借廢氣的預(yù)處理情況、廢氣消耗情況和內(nèi)燃發(fā)動機的其他工作參數(shù)來確定。采用試驗方式的確定可以在發(fā)動機測試臺上進行?？刂崎摰闹堤貏e在冷起動溫度和內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液絕對工作溫度之間的范圍內(nèi)。在這樣的安排下，當(dāng)使用翻板閥時，當(dāng)冷卻液溫度在控制閾值之上時，廢氣全部流過第一條廢氣通道。當(dāng)使用比例閥時，隨著內(nèi)燃發(fā)動機冷卻液溫度的升高，流過第一條廢氣通道的廢氣部分也相應(yīng)增大。
對于比例閥則應(yīng)確定一個控制極限，當(dāng)達到這一極限時，也達到了操作的終止位置。在這一極限值之上時，全部廢氣流過第一條廢氣通道，從而在熱交換器進行冷卻。此控制極限也可以根據(jù)經(jīng)驗、特別是在發(fā)動機測試臺上并考慮相應(yīng)的最佳化標準獲得。此外，控制極限可以比控制閾值高出約10℃。
通過相應(yīng)地設(shè)計閥門調(diào)節(jié)元件，可以除了在廢氣通道之間控制外，也可通過廢氣熱交換器來調(diào)節(jié)廢氣流，這樣能省去單獨的調(diào)節(jié)閥。此外，閥門調(diào)節(jié)元件必須要能封住廢氣流入管的部分截面積，從而通過減小供廢氣流入的截面面積來限制體積流量，甚至完全封住流入管截面而使廢氣的體積流量降到零。這可通過合適地選擇在閥盤整個圓周范圍內(nèi)的厚度來達到。在某些情況下，使其同時具備比例閥的功能要受到限制。
本發(fā)明所涉及的廢氣熱交換器有一根用于輸送廢氣的廢氣流入管和廢氣流出管。有第一條和第二條廢氣通道，另外有控制閥在兩個廢氣通道之間對廢氣進行控制。在第一個廢氣通道中安有一個有冷卻液流過的熱交換器，它用于對流過通道的廢氣進行冷卻。第二條廢氣通道從熱交換器旁經(jīng)過，直接通往廢氣熱交換器的廢氣排出管。按照本發(fā)明，兩個廢氣通道在同一個外殼中，并通過氣隙相互間分隔開來。
這種可控制的廢氣熱交換器的優(yōu)點是有著緊湊、甚至幾乎是封閉的結(jié)構(gòu)。因為連接部位少，使得安裝工作節(jié)省費用，同時可高度保障部件免遭損壞。
提供這種結(jié)構(gòu)單元和將其安裝在內(nèi)燃發(fā)動機及相應(yīng)汽車的機座和機箱內(nèi)非常方便。
按照這種可控制的廢氣熱交換器有利的安排，第二條廢氣通道由一根內(nèi)管構(gòu)成，它只是單面直接固定。廢氣流過內(nèi)管內(nèi)部的空腔。內(nèi)管直接固定在控制閥的殼體上。因為流過的廢氣會引起高的熱負荷，所以特別耐久的固定方式是焊接，而且焊縫具備氣密性，這樣在這一區(qū)域就無須使用其他密封材料。除了焊接外，也可使用其他接合方式，比如點焊。內(nèi)管的另一端則自由伸向廢氣流出管。通過讓內(nèi)管自由伸出，可以在溫升高時，它發(fā)生熱膨脹但不會產(chǎn)生機械應(yīng)力。通過這種措施可保證內(nèi)管具有高的疲勞強度，同時也不會在承受熱負荷時在管壁上形成裂紋。這里，要注意第二條廢氣通道承受的熱負荷比第一條廢氣通道要高的多，因為在第二條廢氣通道中沒有對流過的廢氣流進行冷卻的裝置。
內(nèi)管以有利的方式通過至少一個外部的支持元件相對于周圍的部件得到支撐。這樣可以保證內(nèi)管與其周圍的部件之間存在氣隙，而氣隙保證內(nèi)管與其周圍的部件的隔熱性。有利的安排是將支持元件布置在廢氣管自由端之前最后三分之一或四分之一的位置。當(dāng)然，也可有其他的布置方式。周圍的部件包括第一條廢氣通道和可控制的廢氣熱交換器的外殼。為了將由內(nèi)管到其他部件上的熱量傳遞降至最低，應(yīng)盡可能選擇少的支持元件。最好只選擇一個支持元件。此外，要使支持元件與內(nèi)管之間或支持元件和其他部件之間的接觸面以及支持元件的材料厚度盡可能小。
選擇合適的材料來制造支持元件能夠防止支持元件形成太大的熱橋。
對于至少一個外側(cè)的支持元件而言，它可以是一個環(huán)繞的或部分環(huán)繞的支持框，它將內(nèi)管包住。支持框只是單面固定，也就是說，或固定在內(nèi)管上，或固定在一個或多個其他部件上，但不同時固定在以上兩種對象上。這種措施的目的是使內(nèi)管首先在軸向相對于其他部件、比如相對于外殼能夠受熱膨脹。
按照有利的安排，支持框的固定采用在內(nèi)管外側(cè)的焊接。此焊接無須采用連續(xù)不中斷的焊縫，因為不需要此處焊縫滿足液密要求，因為這一段不與廢氣流接觸。焊接只是在內(nèi)管和支持框接觸線的部分長度上進行。按照本發(fā)明有利的安排，設(shè)計了容納第一條和第二條廢氣通道的外殼，此外殼具備液密性。在外殼中有一個廢氣收集腔，它通往廢氣排出管。兩條廢氣通道都連到廢氣收集腔。這種結(jié)構(gòu)形成了由這兩條廢氣通道通往共同的廢氣排出管的過渡段，此過渡段容易安裝。另一方面，廢氣收集腔也使廢氣通道與在廢氣熱交換器的順流方向上位于廢氣管中的元件隔離開來。這里，如果這兩條廢氣通道的長度一樣，應(yīng)最為有利。
需要明白，前面所述的和后面還要闡述的特點不只是存在于各種已給出的組合中，同時也可以存在于其他組合中或在單獨使用中，但前提是不離開本發(fā)明的框架條件。本發(fā)明其他有利的安排也可以從權(quán)利要求中獲得。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作詳細的描述圖1和圖2是按照本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)形式的可控制的廢氣熱交換器在兩個不同控制位置的局部剖視圖。
圖3是廢氣熱交換器第一種結(jié)構(gòu)形式在控制閥區(qū)域的局部放大剖視圖。
圖4和圖5是按照本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)形式的廢氣熱交換器在兩個不同控制位置的局部剖視圖。
圖6是第二種結(jié)構(gòu)形式的廢氣熱交換器在控制閥區(qū)域的局部放大剖視圖。
圖7至圖12是按照本發(fā)明的可控制的廢氣熱交換器在不同安裝步驟的結(jié)構(gòu)透視圖。
具體實施例方式
在圖1至圖3和圖4至圖6中可分別看到符合本發(fā)明要求的兩種結(jié)構(gòu)形式的可控制熱交換器的剖視圖。在第一種結(jié)構(gòu)形式中采用了帶軸向行程閥調(diào)節(jié)器的控制閥，閥調(diào)節(jié)器通過安裝在其頭部內(nèi)的恒溫器來操作。在第二種結(jié)構(gòu)形式中，閥調(diào)節(jié)器通過繞中心軸旋轉(zhuǎn)來操作，而為了操作閥調(diào)節(jié)器，有一個通過外力來操作并呈負壓箱形狀的操作元件來完成操作。當(dāng)然，完全可以設(shè)計將帶軸向行程的閥調(diào)節(jié)器與控制元件的由外力操作的操作元件結(jié)合在一起，或設(shè)計一個通過恒溫器操作并圍繞軸旋轉(zhuǎn)的閥調(diào)節(jié)器。
從圖1和圖2以及圖3和圖4中可以看出，如果控制閥是翻轉(zhuǎn)閥，且當(dāng)其控制位置分別如圖1和圖3中所示時，那么廢氣流完全流過第二條廢氣通道；當(dāng)其控制位置如圖2或圖4中所示時，廢氣則全部流過第一條排氣通道。如果控制閥是比例閥，那么在圖1中和圖3中顯示了操作起始位置，而在圖2中和圖4中顯示了操作終了位置。對于使部分廢氣分別流過第一條和第二條廢氣通道的比例閥中間位置，圖中未作顯示。
圖1至圖3顯示了第一種結(jié)構(gòu)形式的可控制廢氣熱交換器10的局部剖視圖。熱交換器有一個直接連到控制閥40上的外殼15。
廢氣流入管11終止于控制閥40的殼體上。在控制閥40的內(nèi)部，用箭頭13指示的廢氣先流入中間腔44。中間腔44通過隔墻48與兩個外部的腔室45隔開，并且在隔墻48上各有一個通孔49。在該實施例中，這三個腔室44、45上下疊置，兩個外部腔室45中上面的一個腔室與第一條廢氣通道20相連，而兩個外部腔室45中下面的一個腔室與第二條廢氣通道25相連。通孔49相互呈一條直線。由44、45三個腔室構(gòu)成的閥室區(qū)域43在兩個外部的腔室45上方通過隔板70與閥頭區(qū)域42隔開。在隔板70上形成了一個與通孔49同軸的導(dǎo)管71，它穿過隔板70并在隔板70的上方伸入閥頭內(nèi)部的水腔72。冷卻液14流過水腔72。
在導(dǎo)管71的引導(dǎo)下，盤式閥65的閥桿68伸入中間腔室44。在導(dǎo)管71內(nèi)有一個環(huán)形槽46，槽內(nèi)放有密封圈47。位于導(dǎo)管71內(nèi)的環(huán)形槽部分被水腔72包圍，從而受到冷卻液的冷卻。環(huán)形槽46中的密封圈47將水腔72與外部上方的腔室45按液密隔開，既沒有廢氣流入水腔72，也沒有冷卻液由水腔72流入控制閥40的閥室區(qū)域43中的腔室44、45。閥桿68在導(dǎo)管71中的徑向間隙要盡可能小。同時，要防止閥桿68被夾緊在導(dǎo)管71中。
盤式閥65的閥盤66適合將隔墻48中廢氣流的通孔49按液密封關(guān)閉。閥盤66可以有磨削過的棱邊67，它掃過通孔49的邊緣，這樣就能將這一區(qū)域沉積的煙灰刮去。閥盤66的外徑與通孔49的內(nèi)徑相當(dāng)，這樣，閥盤66就能伸入通孔49中將通孔49形成的流徑關(guān)閉。在閥門殼體41的下底面73有一個流入口74，它允許盤式閥65移入閥門殼體41中。在盤式閥65移入閥門殼體中后，塞子78將流入口74關(guān)閉。
如果盤式閥65處于圖1中所示的操作初始位置，那么位于中間腔室44和外側(cè)腔室45之間并與第一條廢氣通道相連的流通孔49被關(guān)閉。箭頭13所指示的廢氣流入第二條廢氣通道25。第二條廢氣通道25與內(nèi)管26銜接，后者按液密性要求焊接在閥門殼體41上，這就使得閥門殼體41內(nèi)的外側(cè)腔室45的連通口39按液密性要求包在內(nèi)管26內(nèi)。內(nèi)管26自由地伸入外殼15的內(nèi)部，其自由端連到廢氣收集腔16。相對于外殼15和第一條廢氣通道20，內(nèi)管26在自由端29的附近通過固定包圍在內(nèi)管26各個面上的的支架28支撐，從而在各個面都留有氣隙27。氣隙使內(nèi)管與周圍環(huán)境之間達到絕熱。內(nèi)管26和第二條廢氣通道25的橫截面為矩形，這樣就使得外殼15的橫截面也能是矩形。矩形的橫截面使結(jié)構(gòu)變得緊湊，節(jié)省空間。廢氣然后由廢氣收集腔16流入可控制的廢氣熱交換器10的廢氣流出管12，然后繼續(xù)流動。當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機有回程通道時，廢氣流往內(nèi)燃發(fā)動機的新鮮空氣的吸入部分。
當(dāng)盤式閥65處于圖2中所示的操作結(jié)束位置時，位于中間腔室44和外側(cè)腔室45之間并連到第二條廢氣通道25上的流通孔49被關(guān)閉。箭頭13所指示的廢氣流入第一條廢氣通道20。操作初始位置與操作結(jié)束位置之間的操作行程為軸向行程，它在8至16mm的范圍內(nèi)，比如可以為約12mm。所需的軸向行程主要由中間腔室44的尺寸確定。在第一條廢氣通道20中安裝有熱交換器21，它是一種對流熱交換器。廢氣通過氣流通道23流過熱交換器，此氣流通道被有冷卻液流過的水流通道24包住。與箭頭13所指示的廢氣流動方向相反，箭頭14所指示的冷卻液從熱交換器21的水接頭19處流往閥頭42內(nèi)的水腔72。在流過熱交換器21時，廢氣流得到冷卻。
熱交換器21和第一條廢氣通道20連到廢氣通道端部22，第一條廢氣通道20的長度與第二條廢氣通道25的長度相同。第一條廢氣通道也連到廢氣收集腔16。在第一條廢氣通道20中被冷卻的廢氣通過廢氣流出管12離開該廢氣熱交換器10。
箭頭14所指示的來自熱交換器21的冷卻液被導(dǎo)入閥頭42的水腔72。冷卻液對閥體殼體、尤其是導(dǎo)管71和其上環(huán)形槽46內(nèi)的密封圈47進行冷卻。這樣能防止控制閥40過熱。不管廢氣是否流過第一條廢氣通道20，冷卻液都流過閥頭42。在閥頭有閥頭開口64，它也與流通孔49和導(dǎo)管71同軸。閥頭開口64通過頂蓋60來關(guān)閉，而后者上面有一個出水短管62，通過它冷卻液離開該廢氣熱交換器10，然后回流往內(nèi)燃發(fā)動機其他的冷卻循環(huán)單元中。按照冷卻液的順流方向，可控制的廢氣熱交換器位于內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)中的電機座之后。
盤式閥65的閥桿68通過導(dǎo)管71伸入水腔72中。閥桿在水腔72的范圍內(nèi)與冷卻液接觸并得到冷卻。復(fù)位彈簧32與閥桿68以同心的方式安裝在水腔72中。復(fù)位彈簧32的一端支撐在隔板70上，另一端支撐在固定于閥桿68上的驅(qū)動器(mitnehmer)69上。復(fù)位彈簧32和驅(qū)動器69可以由閥頭開口裝入。復(fù)位彈簧32使盤式閥65保持在圖1和圖3所示的操作初始位置。復(fù)位彈簧起著對抗操作的作用。復(fù)位彈簧的彈力在40至50N之間。
頂蓋60可以液密地關(guān)閉閥頭開口64。在頂蓋60和閥頭開口64之間安裝有一個密封圈63。此外，頂蓋60以可旋轉(zhuǎn)的方式固定在閥門殼體41上。其一個徑向伸出的環(huán)形邊卡入閥門殼體內(nèi)側(cè)的固定槽58，然后通過一個扣入固定槽58的卡環(huán)61固定。這樣就形成了閥門殼體41與頂蓋60之間持久且液密地連接。從而能夠?qū)捻斏w60徑向伸出的出水短管進行調(diào)節(jié)。
在頂蓋的內(nèi)部安裝了恒溫器30。恒溫器30通過恒溫器調(diào)節(jié)元件31操作盤式閥65。相對于包裹在頂蓋65中的恒溫器30的外殼，恒溫器調(diào)節(jié)元件31根據(jù)冷卻循環(huán)中冷卻液的溫度確定操作盤式閥65所需的閥門行程。這個軸向行程直接傳遞到閥門調(diào)節(jié)元件和控制閥40的盤式閥65，這是因為恒溫器調(diào)節(jié)元件31可作用操作閥桿68。
圖4至圖6只是在控制閥40的結(jié)構(gòu)和操作上與圖1至圖3相區(qū)別。關(guān)于其他的設(shè)計安排，請參考圖1至圖3中的說明。
根據(jù)圖4至圖6，特別是在圖6中，控制閥40沒有軸向行程的閥門調(diào)節(jié)元件，而只有一個通過旋轉(zhuǎn)來操作的閥門調(diào)節(jié)元件。在此，安裝了一個與閥桿68呈不同于90°角傾斜的閥門調(diào)節(jié)元件。閥門調(diào)節(jié)元件導(dǎo)入中間腔室44中的控制環(huán)79，而閥門調(diào)節(jié)元件66的經(jīng)磨削的棱邊靠在一相應(yīng)的拱起的、杯狀的部位，并且在旋轉(zhuǎn)盤式閥65時掃過此拱起的部位。根據(jù)閥門調(diào)節(jié)元件66的旋轉(zhuǎn)位置，經(jīng)廢氣流入管11流入的廢氣或者流到閥門調(diào)節(jié)元件66的頂面34，或者流到底面33。另外，閥桿68也是從頂面34上伸出?？刂骗h(huán)79在上方和下方都通過流通孔49來確定。流通孔與腔室45連通。
圖4中顯示的是流到底面33的情形。當(dāng)經(jīng)磨削的棱邊66靠在控制環(huán)上時，通過閥門調(diào)節(jié)元件阻斷了到第一條廢氣通道20的路徑。如箭頭13所示，廢氣流入第二條廢氣通道25。圖5和圖6顯示的是相反的情形，閥門調(diào)節(jié)元件66的頂面34朝向流入管11。此時，第二條廢氣通道25的路徑被阻斷，廢氣流往第一條廢氣通道20。
當(dāng)閥門處于中間位時，各有一部分廢氣流向頂面34和底面33，然后相應(yīng)地分別流入第一條廢氣通道20和第二條廢氣通道25。流經(jīng)第一條廢氣通道20的廢氣所占分額的大小取決于盤式閥65相對于廢氣流入管11的角度位置。通過旋轉(zhuǎn)閥門與連續(xù)調(diào)節(jié)流入這兩個廢氣通道20、25之間廢氣量是非常合適的。盤式閥65從圖4中所示的操作起始位置到圖6中所示操作結(jié)束位置的擺角為180°。當(dāng)然，也可以在當(dāng)擺角在0°到30°和150°到180°的范圍內(nèi)時，只讓第一條廢氣通道或第二條廢氣通道輸送廢氣，這一位置就相當(dāng)于操作起始位置或操作終止位置。
閥桿68從兩個外側(cè)的腔室中的上面一個腔室45出發(fā)并穿過導(dǎo)管71伸出，而導(dǎo)管71插入閥頭部42中有冷卻液流過的水腔72。在導(dǎo)管71上，在水腔72或其上方的范圍內(nèi)安裝有密封圈47，它能防止廢氣流過導(dǎo)管71。在水腔72的三面可以布置出口62，其中兩個關(guān)閉，另一個可將冷卻液送回至內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻循環(huán)系統(tǒng)中。
在閥門的殼體41上以鉸鏈方式連接了支架38。在支架38上固定了負壓箱35。負壓箱通過推桿36和由閥桿68側(cè)面伸出的擺桿37操作盤式閥65，使它對抗復(fù)位彈簧32的作用圍繞閥桿68擺動。
通過控制負壓箱可以對控制閥40進行調(diào)節(jié)，這種控制是根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機中冷卻液的溫度來進行的。
圖7至圖12顯示了制造相應(yīng)的廢氣熱交換器不同的工藝步驟。
根據(jù)圖7中所示的第一步，在閥門殼體41的接口39范圍內(nèi)，將連接第一條廢氣通道20的熱交換器21的內(nèi)腔按液密性要求焊接到閥門殼體41上。內(nèi)腔中有安裝在共同的框架上的、穿過熱交換器的由管子組成的相互平行的氣流通道23。在氣流通道的頂面是換向片53，它的作用是使熱交換器中不只有冷卻液流過，同時通過在氣流通道中形成均勻的環(huán)流。
接著，應(yīng)根據(jù)圖8中所示的第二步將熱交換器21的下殼51固定在閥門殼體上。根據(jù)圖9中所示的第三步將上殼52與水接頭19固定。上殼52與下殼51將有冷卻液流過的水通道24從外面關(guān)住。上殼和下殼相互間及與支撐廢氣輸送管50的框之間形成達到液密性要求的連接。換向片靠在上殼52的內(nèi)表面。閥門殼體41到水腔72的開口被上殼52包住，使冷卻液從熱交換器21流入水腔72中。上殼52和下殼51與閥門殼體間采用液密焊接，并構(gòu)成外殼15的一個部分。
根據(jù)圖10中所示的第四步將形成第二條廢氣通道25的內(nèi)管26圍繞第二條廢氣通道的出口液密地焊接在閥門殼體上。內(nèi)管26通過固定在它上面的支持框支撐在下殼51上，這樣就在它們中間形成了氣隙27。
現(xiàn)在，根據(jù)圖11中所示的第五步將外罩板57裝上，將它與閥門殼體41及在上部范圍內(nèi)與下殼51連接。外罩板57將內(nèi)管26包住，并在側(cè)面沿廢氣熱交換器的殼體41封閉。內(nèi)管26無論是在側(cè)面還是在底面都支撐在外罩板57的支持框上，這樣在各個面上都形成了氣隙27，它使內(nèi)管相對于周圍環(huán)境絕熱。
根據(jù)圖12中所示的第六步，將外罩板軸向終端57與廢氣流出管12在外罩板的前端、下殼51和上殼52液密地連接，這樣就制成了廢氣熱交換器10的外殼。在外罩板57的終端形成了廢氣收集腔16，廢氣從這里經(jīng)過廢氣流出管12，直至在閥門殼體內(nèi)的閥門組成部件完成的可控制熱交換器10。
通過使用相應(yīng)的閥門組成件制成廢氣熱交換器。從所述的方法中可以看出，熱交換器由數(shù)量不多的簡單部件組成，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的組裝。全部連接可采用焊接，這就很大程度上避免使用密封件。這樣就制造出了堅固、持久耐用的產(chǎn)品，它對熱負荷也有著高的抵抗能力。
權(quán)利要求
1.可控制的廢氣熱交換器，具有廢氣流入管和廢氣流出管，有通往廢氣流出管的第一條及第二條廢氣通道，它采用控制閥實現(xiàn)廢氣通道之間的控制，在第一條廢氣通道中安裝有一個有冷卻液流過的熱交換器；而第二條廢氣通道將廢氣從熱交換器旁經(jīng)過送往廢氣流出管，其特征是控制閥(40)根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液的溫度來控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣熱交換器，其特征是冷卻液圍繞恒溫器(31)流動，通過恒溫器(30)來完成控制閥(40)的控制動作，更為適宜的則是通過與溫度相關(guān)的軸向行程操作的恒溫調(diào)節(jié)器(31)來完成，而行程的優(yōu)先范圍為8到16mm，特別是12mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的廢氣熱交換器，其特征是所述控制通過恒溫器(30)以與復(fù)位彈簧(32)相反的動作方向來完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的廢氣熱交換器，其特征是在一次冷卻液的循環(huán)過程中，恒溫器(30)按順流方向位于熱交換器(21)的后面。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是控制閥(40)有一個廢氣流經(jīng)的閥室區(qū)域(43)和一個與其在液相上分開的的閥頭區(qū)域(42)，而冷卻液就流經(jīng)閥頭區(qū)域(42)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是作為調(diào)節(jié)元件的控制閥(40)包括一個位于閥體(4)中的盤式閥(65)，盤式閥上有閥盤(66)和由閥盤(66)上伸出的閥桿(68)，而恒溫器(30)直接作用到閥桿(68)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的廢氣熱交換器，其特征是至少盤式閥(65)的閥盤(66)上有通過催化反應(yīng)形成的涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的廢氣熱交換器，其特征是閥盤(66)有通過磨削的機加工過的棱邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的廢氣熱交換器，其特征是恒溫器(30)與控制閥(40)的閥桿(68)同軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9之一的廢氣熱交換器，其特征是恒溫器(30)直接位于閥門殼體(41)的近旁。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的廢氣熱交換器，其特征是恒溫器(30)位于一個封閉在閥門殼體(41)的閥蓋(60)內(nèi)，且閥蓋(60)上有一個供冷卻液流出的開口(19)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的廢氣熱交換器，其特征是安裝在閥門殼體(41)上的閥蓋(60)可以旋轉(zhuǎn)，從而可以調(diào)整流出開口(19)的方向，閥蓋(60)與閥門殼體(41)之間密封，并采用卡圈(77)將閥蓋(60)固定在閥門殼體(41)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求5至11之一的廢氣熱交換器，其特征是在閥門殼體(41)和閥桿(68)之間，構(gòu)造在閥門殼體(41)內(nèi)的環(huán)形槽(46)內(nèi)安置一個密封圈(46)，以在閥門殼體(41)內(nèi)對閥室區(qū)域(43)和閥頭區(qū)域(42)進行液密封。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是控制閥(40)采用翻轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)，通過它使廢氣交替流過廢氣流道(20、25)，而該交替轉(zhuǎn)換通過設(shè)定的控制閾來控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一的廢氣熱交換器，其特征是控制閥采用比例閥結(jié)構(gòu)，在控制閾之下的廢氣流過兩個廢氣通道中的一個，一般是第二廢氣通道；在控制閾之上的廢氣流過兩個廢氣通道中的一個，一般是第一廢氣通道；而在控制閾和控制極限之間時，廢氣按比例流過兩個廢氣通道。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的廢氣熱交換器，其特征是對于其廢氣能流過廢氣熱交換器(21)的內(nèi)燃發(fā)動機，控制閾位于冷起動溫度和工作溫度之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的廢氣熱交換器，其特征是控制極限為控制閾之上10℃處。
18.可控制的廢氣熱交換器，具有廢氣流入管和廢氣流出管，同時還有第一廢氣通道和第二廢氣通道，在第一廢氣通道中布設(shè)了一個有冷卻液流過的熱交換器，而第二廢氣通道從熱交換器側(cè)旁經(jīng)過，通往廢氣流出管，根據(jù)上述權(quán)利要求之一，其特征是，第一廢氣通道(20)和第二廢氣通道(25)處于同一個外殼(15)內(nèi)，并通過氣隙(27)相互隔離開。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的廢氣熱交換器，其特征是第二廢氣通道(25)包括一根內(nèi)管(26)，其通過氣密性焊接單面直接固定在控制閥(41)的閥門殼體(41)上，內(nèi)管(26)的另一端則自由伸向廢氣流出管(12)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的廢氣熱交換器，其特征是內(nèi)管(26)通過至少一個外側(cè)的支持元件支撐，特別是通過至少一個環(huán)繞的支持框(28)相對于外殼(15)和第一條廢氣通道(20)得到支撐。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的廢氣熱交換器，其特征是至少一個支持元件只是單面固定，且采用焊接將支持元件的一部分固定在固定位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的廢氣熱交換器，其特征是至少一個支持元件固定在內(nèi)管(26)上，并且相對于外殼(15)和第一條廢氣通道(20)可軸向移動。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是第一和第二廢氣通道(20、25)長度相同，并且都終止于通往廢氣流出管(12)的廢氣收集腔(16)。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是至少廢氣通道(20、25)的一部分的橫截面為矩形。
25.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的可控制廢氣熱交換器，其特征是將第一和第二廢氣通道(20、25)包在其中的外殼(15)位于閥門殼體(41)近旁，連接部位采用氣密性焊接，外殼(15)中容納了終止于通往廢氣流出管的廢氣收集腔(16)的廢氣通道(20、25)。
26.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是包括外殼(15)、閥門殼體(41)、閥桿(68)、內(nèi)管(26)的與廢氣流接觸的部件，均由包括金屬薄板的金屬材料制成。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是閥門殼體(41)中有3個并列的腔室(44、45)，每個腔室都有一個由閥門殼體引出的連接口，中間腔室(44)與兩個外側(cè)的腔室(45)各通過一面隔墻(48)分隔開，隔墻上各有一個可以通過閥盤來關(guān)閉的通孔(49)，中間腔室(44)的連接口與廢氣流入管(11)相連，兩個外側(cè)的腔室(45)各與一條廢氣通道(20、25)相通。
28.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是在冷卻循環(huán)中，冷卻液流過的熱交換器(21)按順流方向直接布置在內(nèi)燃發(fā)動機之后。
29.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的廢氣熱交換器，其特征是熱交換器(21)的冷卻液是內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液。
全文摘要
本發(fā)明涉及可控制的廢氣熱交換器，它可以被放置和使用在特別是汽車的燃燒引擎中的廢氣再循環(huán)管線中。
文檔編號F28F27/02GK1653259SQ03810875
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月15日
發(fā)明者約瑟夫·邁爾茨, 安德拉什·紹博, 久洛·托特 申請人:貝洱兩合公司