專利名稱：用于車輛中增壓內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的用于車輛中 增壓式內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)的裝置。
背景技術：
稱作EGR(廢氣再循環(huán))的技術是一種公知的方法，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到內(nèi)燃機。空氣和廢氣的混合物因此 通過進氣管路被供應到內(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，這尤其導致廢氣中的氮氧化物 (N0X)的含量降低。這種技術用于Otto內(nèi)燃機和柴油機。在被引 導到內(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。
可以被供應到增壓式內(nèi)燃機的空氣的量取決于空氣的壓力， 而且取決于空氣的溫度。為了將盡可能大量的空氣供應到內(nèi)燃機， 壓縮空氣因此在被引導到內(nèi)燃機之前被冷卻。壓縮空氣通常在位于 車輛前部處的進氣空氣冷卻器中被冷卻，在其處，它被流動穿過進 氣空氣冷卻器的周圍空氣冷卻。壓縮空氣可以被冷卻到這樣的溫 度，該溫度基本與周圍溫度相對應。
這種廢氣再循環(huán)包括在車輛中設置用于廢氣的返回管路，尤
其具有EGR冷卻器。將壓縮空氣供應到內(nèi)燃機使得需要在車輛中設 置用于空氣的進氣管路，尤其具有進氣空氣冷卻器。在裝配狀態(tài)中， 具有組成部件的返回管路和進氣管路占用車輛中相對大量的空間。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種裝置，該裝置包括用于增壓式內(nèi)燃 機的廢氣再循環(huán)的返回管路、和用于將壓縮空氣供應到內(nèi)燃機的進 氣管路，從而所述管路可以短，并且可具有緊湊的結(jié)構。
這個目的通過上面提到的類型的裝置實現(xiàn)，其特征在于權利 要求1的特征部分指出的特征。將EGR冷卻器和進氣空氣冷卻器靠 近內(nèi)燃機裝配意味著整個進氣管路和返回管路可以位于內(nèi)燃機附 近。進氣管路和返回管路因此可具有在內(nèi)燃機的冷側(cè)和熱惻之間的 基本最小的長度。EGR冷卻器和進氣空氣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或進氣管路的管狀部分間接裝配在 其上。EGR冷卻器和進氣空氣冷卻器有利地具有伸長的形狀，從而 它們可分別形成返回管路和進氣管路的一部分。返回管路和進氣管 路的管狀部分因此可以被制成較短。EGR冷卻器和進氣空氣冷卻器 的這種裝配使得可以提供具有緊湊結(jié)構的裝置，其占用車輛中相對 少的空間。EGR冷卻器和進氣空氣冷卻器裝配在柴油機的冷側(cè)上， 從而內(nèi)燃機排出的熱量將不會顯著影響EGR冷卻器中的廢氣的冷 卻和進氣空氣冷卻器中的空氣的冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，EGR冷卻器在車輛中設置在比分支 的進氣管低的高度處。EGR冷卻器可以至少部分設置在分支的進氣 管的下面。通常此處存在用于裝配EGR冷卻器的空間。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，返回管路就可以
越短和越緊湊。EGR冷卻器有利地適用于使液體冷卻介質(zhì)流動穿過 它，用于冷卻再循環(huán)的廢氣。與相當尺寸的氣體冷卻的EGR冷卻器 相比，液體冷卻的EGR冷卻器提供基本更大的冷卻能力。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。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) 的單獨的通道中沿著相反方向流動。利用這種適合尺寸的EGR冷卻 器，廢氣可以被冷卻到出口溫度，出口溫度僅略高于冷卻介質(zhì)的入 口溫度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，進氣空氣冷卻器在車輛中 設置在比分支的進氣管低的高度處。進氣空氣冷卻器可以至少部分 設置在分支的進氣管的下面。同樣通常此處具有用于裝配進氣空氣 冷卻器的空間。進氣空氣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，進氣管路就可以越短并且越緊湊。進氣空氣冷卻器 有利地適用于使液體冷卻介質(zhì)流動穿過它，用于冷卻再循環(huán)的廢 氣。與相當尺寸的氣體冷卻的進氣空氣冷卻器相比，液體冷卻的進 氣空氣冷卻器提供基本更大的冷卻能力。進氣空氣冷卻器因此可具 有緊湊的結(jié)構。迸氣空氣冷卻器可釆用逆流式換熱器的形式，其中， 壓縮空氣和冷卻介質(zhì)在進氣空氣冷卻器內(nèi)的單獨的通道中沿著相 反方向流動。這種適合尺寸的進氣空氣冷卻器使得空氣可以被冷卻 到出口溫度，出口溫度僅略高于冷卻的入口溫度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，進氣管路包括管狀部分， 所述管狀部分將空氣和再循環(huán)的廢氣引導到進氣管，從而EGR冷卻 器和進氣空氣冷卻器設置在延伸穿過所述管狀部分的中心線的相 反側(cè)上。進氣管通常具有沿著內(nèi)燃機的長的冷側(cè)的至少一部分的長 度。在這種情況中，管狀部分可基本豎直地向上延伸，并且在進氣
管上基本在中間終止。EGR冷卻器和進氣空氣冷卻器可構成復合單 元。這種復合單元使得可以方便地同時裝配EGR冷卻器和進氣空氣 冷卻器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，內(nèi)燃機在車輛中以這樣一 種方式裝配，即所述豎直平面沿著車輛的縱向方向延伸，并且內(nèi)燃 機具有基本橫向的前壁表面和基本橫向的后壁表面，從而返回管路 通過管路部分從內(nèi)燃機的第一側(cè)延伸到第二側(cè)，所述管路部分在橫 向的后壁表面周圍延伸，并且進氣管路通過管路部分從內(nèi)燃機的第 一側(cè)延伸到第二側(cè)，所述管路部分在橫向的前壁表面周圍延伸。在 這種情況中，返回管路和進氣管路因此在內(nèi)燃機周圍沿著不同方向 延伸?？商鎿Q的是，返回管路可在內(nèi)燃機的前壁表面周圍延伸，并 且進氣管路在后壁表面周圍延伸。
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示意性示出了具有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的裝置的內(nèi)燃
機，
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，和 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的裝置。
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。在這種 情況中，內(nèi)燃機以具有六個氣缸2的柴油機1做示例。柴油機l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3上。豎直平面4標示為基本中心地延伸穿過柴袖機1 和它的氣缸2。柴油機l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。分支的排氣管5基本沿著整 個內(nèi)燃機的長的熱側(cè)延伸。分支的排氣管5的目的是將來自柴油機 1的氣缸2中的燃燒過程的廢氣引導到排氣管路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，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IO將壓縮空氣引導到進氣空氣冷卻器11，冷卻 器11靠近柴油機1位于后者的冷側(cè)上。進氣空氣冷卻器11中的壓 縮空氣通過冷卻劑冷卻，所述冷卻劑通過冷卻劑泵13在單獨的冷 卻系統(tǒng)12中循環(huán)。冷卻劑在裝配在車輛前部3a處的散熱元件14 中被冷卻。
廢氣的再循環(huán)通常稱為EGR (廢氣再循環(huán))。將廢氣增加到被 引導到內(nèi)燃機氣缸的壓縮空氣中降低了燃燒溫度，并且因此降低了 在氣缸2中的燃燒過程中形成的氮氧化物(N0x)的含量。返回管 路15提供排氣管路6中的廢氣的一部分的再循環(huán)。返回管路15從 排氣管路6延伸到進氣管路10。返回管路15包括EGR閥16，通過 EGR閥16，返回管路15中的廢氣流可以根據(jù)需要被切斷。EGR閥 16也可用于控制從排氣管路6通過返回管路15被引導到進氣管路 IO的廢氣的量。返回管路15還包括EGR冷卻器17，冷卻器17用 于在廢氣與進氣管路10中的壓縮空氣混合之前冷卻所述廢氣。廢 氣在EGR冷卻器17中被液體冷卻，所述液體在車輛的示意性示出 的普通冷卻系統(tǒng)19中循環(huán)，從而冷卻柴油機1。冷卻劑在普通的 冷卻系統(tǒng)19中通過冷卻劑泵20被循環(huán)，并且當它被引導穿過裝配 在車輛前部3a處的散熱元件21時被周圍空氣冷卻。來自普通冷卻
系統(tǒng)19的冷卻劑可以通過閥22被引導到平行的冷卻回路23中， 回路23將冷卻劑引導穿過EGR冷卻器17。在冷卻劑已經(jīng)冷卻EGR 冷卻器17中的再循環(huán)廢氣之后，冷卻劑被引導返回普通的冷卻系 統(tǒng)19。
圖2和圖3更詳細示出了所述裝置。柴油機1是具有六個缸 蓋25的直列式內(nèi)燃機，每個缸蓋均包括氣缸2。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。用于廢氣的返回管路 15包括第一管狀部分15a，第一管狀部分15a在排氣管路6和EGR 冷卻器17之間延伸。第一管狀部分15a在適合的位置處包括EGR 閥12。第一管狀部分15a初始從排氣管6基本豎直地向上延伸到 分支的進氣管5上方的高度。之后，在圍繞柴油機1的橫向后壁表 面lb周圍延伸之前，第一管狀部分15a沿著柴油機1的熱側(cè)的一 部分延伸。第一管狀部分15a的這個長度處于與內(nèi)燃機1的缸蓋 25基本恒定的高度水平處。之后，第一管狀部分15a向下延伸， 并且在分支的進氣管24下面延伸，在其處，它連接到EGR冷卻器 17。分支的進氣管24固定到內(nèi)燃機的冷側(cè)，在其處，它基本沿著 整個冷側(cè)延伸，從而，它可將空氣和廢氣引導到內(nèi)燃機的直列式氣 缸2中。EGR冷卻器17因此在部分低于分支的進氣管24的位置處 裝配在柴油機1的冷側(cè)上。EGR冷卻器17具有入口 26a和出口 26b， 用于在平行冷卻回路23中輸送的冷卻劑。
用于壓縮空氣的進氣管路10包括第一管狀部分10a，第--管 狀部分10a在內(nèi)燃機1的熱側(cè)上的壓縮機8和位于內(nèi)燃機1的冷側(cè) 上的進氣空氣冷卻器11之間延伸。第一管狀部分10a具有在基本 恒定高度水平處的靠近內(nèi)燃機1的圍繞橫向前壁表面la的長度。
進氣空氣冷卻器11在部分低于分支的進氣管24的位置處裝配在柴 油機1的冷側(cè)上。進氣空氣冷卻器11具有入口 27a和出口 27b， 用于單獨的冷卻系統(tǒng)12的冷卻劑。進氣管路10的第二管狀部分 10b將空氣從進氣空氣冷卻器11引導到連接點10c，在其處，空氣 與再循環(huán)的廢氣混合。再循環(huán)的廢氣通過第二管狀部分15b被引導 到進氣管路，第二管狀部分15b在EGR冷卻器17和連接點10c之 間延伸。進氣管路10之后包括第三管狀部分10d，第三管狀部分 10d將空氣和廢氣的混合物引導到分支的進氣管24中。進氣管路 的第三管狀部分10d基本豎直地向上延伸到分支的進氣管24的中 間部分。EGR冷卻器17和進氣空氣冷卻器11設置在中心線28的 相反側(cè)上，中心線28延伸穿過進氣管路的第三管狀部分10d。
EGR冷卻器17是逆流式換熱器，其中，廢氣在EGR冷卻器17 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的方向 流動，所述單獨的通道通過傳熱表面分開。利用適合尺寸的EGR冷 卻器17，廢氣可以冷卻到這樣的溫度，該溫度基本與循環(huán)的冷卻 劑的溫度相對應。進氣空氣冷卻器11同樣具有逆流式換熱器的結(jié) 構，從而壓縮空氣在進氣空氣冷卻器11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的方向流動，所述單獨的通道通 過傳熱表面分開。利用適合尺寸的進氣空氣冷卻器11，廢氣可以 被冷卻到這樣的溫度，該溫度基本與循環(huán)冷卻劑的溫度相對應。進 氣空氣冷卻器11和EGR冷卻器17具有的長度使得它們構成進氣管 路10和返回管路15的一部分。進氣管路的管狀部分10a、 b、 d和 返回管路的管狀部分15a、 b因此可以減小長度。利用進氣空氣冷 卻器11和EGR冷卻器17的這種設置，可以提供進氣管路10和返 回管路15，所述進氣管路和返回管路圍繞內(nèi)燃機1以和內(nèi)燃機1
相對小的距離從熱側(cè)延伸到冷側(cè)。進氣管路10和返回管路15因此 可具有基本最小的長度。將進氣空氣冷卻器11和EGR冷卻器17設 置在內(nèi)燃機的冷側(cè)上還有助于裝置的緊湊結(jié)構，從而它占用車輛中 相對小的空間。
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 外引導到周圍環(huán)境之前驅(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。 壓縮空氣通過進氣管路的第一部分10a被引導到進氣空氣冷卻器 11，在其中，它被單獨的冷卻系統(tǒng)12的循環(huán)的冷卻劑冷卻。利用 適合尺寸的單獨的冷卻系統(tǒng)，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16開啟，結(jié)果，排氣管路6中的部 分廢氣被引導到返回管路15中。排氣管路6中的廢氣通常為大約 600-700nC的溫度。當返回管路15中的再循環(huán)的廢氣到達EGR冷卻 器17時，它們被冷卻回路23的冷卻劑冷卻。廢氣可以在EGR冷卻 器17中被冷卻到這樣的溫度，該溫度與普通冷卻系統(tǒng)19的冷卻劑 的溫度相對應。在通常工作過程中，冷卻劑的溫度在80-100°C的 范圍內(nèi)。冷卻的廢氣之后與冷卻的壓縮空氣混合，之后，混合物通 過第三管狀部分10d和分支的進氣管24被引導到柴油機1的各個 氣缸2。
圖4示出了可替換的裝置，從而進氣空氣冷卻器ll和EGR冷 卻器17被包括在復合單元中，所述復合單元可作為單獨的部件裝 配。進氣空氣冷卻器11和EGR冷卻器17因此更容易同時裝配，復 合單元不僅包括冷卻器11、 17，而且包括匯聚(pooling)空間29， 其中，在混合物通過返回管路的第三管狀部分10d被引導到分支的
進氣管24之前，冷卻的壓縮空氣與冷卻的廢氣混合。在增壓式內(nèi) 燃機1的某些工作狀態(tài)中，返回管路15中廢氣的壓力低于進氣管 路10中的壓縮空氣的壓力。輔助裝置例如位于匯聚空間29中的文 丘里管可用于局部降低進氣管路10中的空氣的靜壓，從而廢氣可 以被引入，并且與壓縮空氣混合。
本發(fā)明決不限于參考附圖描述的實施例，而是在權利要求的 范圍內(nèi)可以自由變化。內(nèi)燃機可以具有基本任何適合的類型，具有 任何適合數(shù)目的氣缸。返回管路可包括多于一個的EGR冷卻器，并 且進氣管路可包括多于一個的進氣空氣冷卻器。
權利要求
1.一種用于車輛中增壓式內(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(24)和分支的排氣管(5)，進氣管(24)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)，進氣管用于供應空氣并且將廢氣再循環(huán)到內(nèi)燃機(1)的至少兩個氣缸，排氣管(5)固定到所述位于中心的豎直平面(4)的第二側(cè)，用于將廢氣從內(nèi)燃機(1)的至少兩個氣缸引導到排氣管路(6)，從而，所述裝置包括進氣管路(10)，所述進氣管路(10)用于將壓縮空氣供應到內(nèi)燃機(1)，所述進氣管路(10)包括用于冷卻空氣的進氣空氣冷卻器(11)；和返回管路(15)，返回管路(15)將排氣管路(6)連接到進氣管路(10)，從而可以通過返回管路(15)將廢氣從排氣管路(6)再循環(huán)到進氣管路(10)，所述返回管路(15)包括用于冷卻再循環(huán)廢氣的EGR冷卻器(17)，其特征在于，EGR冷卻器(17)和進氣空氣冷卻器(11)靠近內(nèi)燃機(1)設置在所述位于豎直方向的平面(4)的第一側(cè)上，分支的進氣管(24)固定到所述平面的第一側(cè)。
2. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，EGR冷卻器(17) 在車輛中設置在比分支的進氣管(24)低的高度處。
3. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述EGR冷卻器 (17)至少部分設置在分支的進氣管(24)的下面。
4. 如上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述 EGR冷卻器(17)適用于使液體冷卻介質(zhì)流動穿過它以冷卻再循環(huán) 的廢氣。
5. 如上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，進氣 空氣冷卻器(11)在車輛中設置在比分支的進氣管(24)低的高度 處。
6. 如權利要求5所述的裝置，其特征在于，進氣空氣冷卻器 (11)至少部分設置在分支的進氣管(24)的下面。
7. 如上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，進氣 空氣冷卻器(11)適用于使液體冷卻介質(zhì)流動穿過它以冷卻壓縮空 氣。
8. 如上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，進氣 管路包括管狀部分(10d)，所述管狀部分將空氣和再循環(huán)的廢氣引 導到進氣管(24)中，從而，EGR冷卻器(17)和進氣空氣冷卻器(11)設置在中心線(26)的相反惻上，所述中心線沿著所述管狀 部分(10d)的縱向方向延伸。
9. 如上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，EGR 冷卻器(17)和進氣空氣冷卻器(11)構成復合單元。
10. 如上述權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，并且內(nèi)燃機(1)具有基本橫向的前壁 表面(la)和基本橫向的后壁表面(lb)，從而返回管路(15)圍 繞橫向后壁表面(lb)從第一側(cè)延伸到第二側(cè)，并且進氣管路(10) 圍繞橫向前壁表面(la)從第一側(cè)延伸到第二側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于車輛中增壓式內(nèi)燃機(1)的廢氣再循環(huán)的裝置。所述裝置包括進氣管路(10)，用于將壓縮空氣供應到內(nèi)燃機(1)。進氣管路(10)包括用于冷卻空氣的進氣空氣冷卻器(11)。所述裝置還包括返回管路(15)，返回管路(15)將排氣管路(6)連接到進氣管路(10)，從而可以通過返回管路(15)將廢氣從排氣管路(6)再循環(huán)到進氣管路(10)。返回管路(15)包括EGR冷卻器(17)，用于冷卻再循環(huán)的廢氣。EGR冷卻器(17)和進氣空氣冷卻器(11)靠近內(nèi)燃機(1)設置在內(nèi)燃機(1)的冷側(cè)上，分支的進氣管(24)固定到其處。
文檔編號F02M29/04GK101111672SQ200680003830
公開日2008年1月23日 申請日期2006年1月25日 優(yōu)先權日2005年2月2日
發(fā)明者T·阿爾斯特達爾, Z·卡多斯 申請人:斯堪尼亞有限公司