專利名稱：Egr裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種EGR裝置，通過(guò)將流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路的廢氣的 一部分供給進(jìn)氣通路，使混合氣體的燃燒溫度下降，由此減少NOx的排 出量，并可以將供給進(jìn)氣通路的廢氣(EGR氣體)冷卻到更低溫度。
背景技術(shù)：
作為柴油機(jī)等的排放對(duì)策，將流經(jīng)排氣通路的廢氣的一部分供給進(jìn) 氣通路，降低混合氣的燃燒溫度，抑制NOx的生成的EGR(排氣再循環(huán)) 裝置被熟知且被廣泛實(shí)用化(專利文獻(xiàn)1等)。
EGR裝置例如圖4所示，具有連通發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣通路9和進(jìn)氣 通路3的EGR通路15、設(shè)置在該EGR通路15上的EGR冷卻器30、 在冷卻器30的下流側(cè)設(shè)置在EGR通路15上的EGR閥31。
從排氣通路9向EGR通路15流入的廢氣(EGR氣體)在由EGR冷 卻器30冷卻后，通過(guò)EGR閥31調(diào)節(jié)流量并向進(jìn)氣通路3回流。另外， 圖中2是進(jìn)氣歧管、7是排氣歧管、5是中間冷卻器、12是渦輪增壓器。
通過(guò)EGR冷卻器30冷卻EGR氣體的理由是當(dāng)將高溫的EGR氣 體直接返回進(jìn)氣通路3時(shí)，由于因高溫而膨脹的EGR氣體被供給到汽 缸(燃燒室)內(nèi)，因此EGR氣體的質(zhì)量下降，進(jìn)入汽缸內(nèi)的實(shí)質(zhì)的EGR 氣體的比例減小。特別是在燃料噴射量多的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)槿紵?要大量的空氣，所以需要將EGR氣體冷卻使它的體積減小，來(lái)確保需 要的EGR量。
此外，當(dāng)冷卻EGR氣體時(shí)，由于混合氣的燃燒溫度就變得更低， 所以還能獲得進(jìn)一步減少NOx排出量的效果。
因此，近年來(lái)為了使NOx降低效果增大，提出設(shè)置多個(gè)EGR冷 卻器30，或者增大EGR冷卻器30的能力 容量，從而將EGR氣體冷 卻到更低溫度。
專利文獻(xiàn)1:日本特開平10 —196462號(hào)公報(bào)
但是，當(dāng)提高EGR氣體的冷卻程度時(shí)，在通過(guò)EGR閥31時(shí)，EGR 氣體中含有的碳?xì)浠衔?HC)成分凝結(jié)或凝固、成為液體或固體，其有 時(shí)會(huì)附著在EGR閥31的工作部上。這樣的話，EGR閥31的工作部固 定，產(chǎn)生工作不良。
因此，在以前的EGR裝置中，提高EGR氣體的冷卻程度實(shí)際上很難。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種EGR裝置，解決上述問題，即 使提高EGR氣體的冷卻程度，也不發(fā)生EGR閥的工作不良。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的EGR裝置，具有EGR通路，用于將 流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路的廢氣的一部分供給進(jìn)氣通路、并連通上述排氣 通路和上述進(jìn)氣通路；EGR冷卻器，設(shè)置在上述EGR通路上，冷卻流 經(jīng)上述EGR通路的廢氣；EGR閥，設(shè)置在上述EGR通路上，用來(lái)調(diào)節(jié) 從上述EGR通路向上述進(jìn)氣通路供給的廢氣的流量，上述EGR冷卻器 在上述EGR通路上設(shè)置多個(gè)，上述EGR閥設(shè)置在上述EGR冷卻器中 鄰接的任意兩個(gè)EGR冷卻器之間。
在這里，優(yōu)選位于上述EGR閥的上游側(cè)的EGR冷卻器的能力為， 通過(guò)上述EGR閥的廢氣的溫度被設(shè)定為比IOO'C高。
此外，設(shè)置旁路通路，將上述EGR通路的上述EGR閥的設(shè)置位置、 在上述EGR閥的下游側(cè)，與一個(gè)或多個(gè)EGR冷卻器下游側(cè)的位置連通， 上述EGR閥也可以是方向切換閥，可有選擇地使流入上述EGR閥的廢 氣流向上述EGR通路和上述旁路通路中的任意一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明，由于在EGR閥的下游側(cè)至少設(shè)置一個(gè)EGR冷卻器， 因此通過(guò)該EGR冷卻器(即比EGR閥靠下游側(cè)的EGR冷卻器)，即使將 廢氣冷卻到碳?xì)浠衔锍煞值哪Y(jié)溫度或是凝固溫度以下，也不會(huì)發(fā)生 EGR閥的工作不良。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于在EGR閥的上游側(cè)也設(shè) 置至少一個(gè)EGR冷卻器，所以可以防止EGR閥的密封部件等由于高溫 廢氣而熱劣化。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的EGR裝置的概略圖； 圖2是表示流經(jīng)EGR通路的EGR氣體的溫度的圖表； 圖3是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的EGR裝置的概略圖； 圖4是現(xiàn)有的EGR裝置的概略圖。
符號(hào)說(shuō)明
1發(fā)動(dòng)機(jī) 3進(jìn)氣通路 9排氣通路 15 EGR通路
16a EGR冷卻器(第一冷卻器) 16b EGR冷卻器(第二冷卻器) 17 EG幽 17' EGR閥 19旁路通路
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1)
下面，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。 圖1是本實(shí)施方式的EGR裝置的概略圖。
本實(shí)施方式的EGR裝置適用于柴油機(jī)，該柴油機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)l; 通過(guò)進(jìn)氣歧管2連接在發(fā)動(dòng)機(jī)1上的進(jìn)氣通路3;設(shè)置在進(jìn)氣通路3上 的中間冷卻器5;在中間冷卻器5的下流側(cè)設(shè)置在進(jìn)氣通路3上的節(jié)流 閥(throttle)6;通過(guò)排氣歧管7連接在發(fā)動(dòng)機(jī)1上的排氣通路9;渦輪增 壓器12，具有設(shè)置在排氣通路9上的渦輪機(jī)(turbine)10和設(shè)置在進(jìn)氣通 路3上的壓縮機(jī)11;電子控制節(jié)流閥6等各種裝置的控制器13等。
EGR裝置具有連通渦輪機(jī)10上游側(cè)的排氣通路9和節(jié)流閥6下 流側(cè)的進(jìn)氣通路3的EGR通路15;設(shè)置在該EGR通路15上、用于冷
卻流經(jīng)EGR通路15內(nèi)的廢氣(EGR氣體)的EGR冷卻器16a、 16b;設(shè) 置在EGR通路15上、用于調(diào)節(jié)從EGR通路15向進(jìn)氣通路3供給的 EGR氣體的流量的EGR閥17。
EGR閥17的閥開度可階段地或連續(xù)地調(diào)節(jié)，通過(guò)控制器13控制調(diào) 節(jié)其閥開度。在控制器13中構(gòu)建有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1的每個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)決定了 EGR閥17的最佳閥開度的邏輯，控制器13根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)傳感器、油 門開度傳感器和進(jìn)氣流量傳感器等未圖示的檢測(cè)單元的檢測(cè)值，決定 EGR閥17閥開度的目標(biāo)值，并根據(jù)該目標(biāo)值來(lái)開閉控制EGR閥17。 通過(guò)將EGR閥17的閥開度控制 調(diào)節(jié)為最佳，將從EGR通路15向進(jìn) 氣通路3供給的EGR氣體的流量控制 調(diào)節(jié)為最佳。
根據(jù)圖可知，在本實(shí)施方式的EGR裝置中，兩個(gè)EGR冷卻器16a、 16b在EGR通路15上串聯(lián)地設(shè)置，在該EGR冷卻器16a、 16b之間設(shè) 置EGR閥17。即，在本實(shí)施方式的EGR裝置中，在EGR閥17的上游 側(cè)和下流側(cè)分別設(shè)置一個(gè)EGR冷卻器。另外，在以下說(shuō)明中，將EGR 閥17上游側(cè)的EGR冷卻器16a稱為第1冷卻器，將EGR閥17下流側(cè) 的EGR冷卻器16b稱為第2冷卻器。
在此，位于EGR閥17上游側(cè)的第1冷卻器16a的能力 容量被設(shè) 定為，通過(guò)EGR閥17的EGR氣體(廢氣)的溫度，不成為EGR氣體中 含有的碳?xì)浠衔?HC)成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度以下。更具體地說(shuō)， 設(shè)定第1冷卻器16a的能力 容量，以使通過(guò)EGR閥17的EGR氣體 溫度比IO(TC高。
另一方面，位于EGR閥17下流側(cè)的第2冷卻器16b的能力 容量 被設(shè)定為，向進(jìn)氣通路3供給的EGR氣體的溫度，為EGR氣體中含有 的碳化氫化合物成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度以下，就是說(shuō)被設(shè)定為 IO(TC以下那樣的能力，容量。
下面，說(shuō)明本實(shí)施方式的EGR裝置的作用。
在發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)中，流經(jīng)排氣通路9內(nèi)的廢氣的一部分向EGR 通路15流入，在由第1冷卻器16a冷卻到第1溫度后，流向EGR閥17。 此時(shí)，當(dāng)根據(jù)設(shè)定在控制器13中的閥開度打開EGR閥17時(shí)，對(duì)應(yīng)該 閥開度的流量的廢氣(EGR氣體)流向EGR閥17的下流側(cè)，并由第2冷
卻器16b進(jìn)一步冷卻到比第1溫度低的第2溫度。然后，EGR氣體流入 進(jìn)氣通路3，并與從節(jié)流閥6的上游側(cè)供給的空氣(新氣)一起供給到發(fā) 動(dòng)機(jī)1的汽缸(燃'燒室)內(nèi)。通過(guò)將低溫的EGR氣體供給到汽缸內(nèi)，混合 氣的燃燒溫度和氧濃度下降，抑制NOx的生成。
在此，利用圖2說(shuō)明流經(jīng)EGR通路15內(nèi)的EGR氣體的溫度。
圖2表示EGR通路15內(nèi)的三個(gè)測(cè)定點(diǎn)的EGR氣體溫度，線A表 示流經(jīng)第l冷卻器16a入口(圖1的點(diǎn)a)的EGR氣體的溫度，線B表示 流經(jīng)第2冷卻器16b入口(圖1的點(diǎn)b)的EGR氣體的溫度，線C表示的 是流經(jīng)第2冷卻器16b的出口(圖1的點(diǎn)c)的EGR氣體的溫度。
根據(jù)圖可知，第1冷卻器16a的入口的EGR氣體溫度(線A)最高， EGR闊17的出口側(cè)、即第2冷卻器16b的入口的EGR氣體溫度(線B) 降低為線A的一半左右。
但是，第2冷卻器16b的入口(EGR閥17的出口)的EGR氣體溫度 (線B)，其平均值比EGR氣體中含有的碳?xì)浠衔?HC)成分的凝結(jié)溫度 和凝固溫度(約IOO'C)高。其原因是，如上所述，設(shè)置第1冷卻器16a 的能力 容量，以使流入EGR閥17的EGR氣體的溫度比碳?xì)浠衔?成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度高。因此，在EGR氣體通過(guò)EGR閥17時(shí)， 該碳?xì)浠衔锍煞植灰夯蚬袒?br> 然后，第2冷卻器16b的出口的EGR氣體溫度(線C)，進(jìn)一步降低 到第2冷卻器16b的入口的EGR氣體溫度(線B)的一半左右。該溫度比 EGR氣體中含有的碳?xì)浠衔锍煞值哪Y(jié)溫度和凝固溫度(約100°C) 低，該溫度成為供給進(jìn)氣通路3的EGR氣體的溫度。
如以上所說(shuō)明的那樣，在本實(shí)施方式的EGR裝置中，在兩個(gè)EGR 冷卻器16a、 16b之間設(shè)置EGR閥17，并且將位于EGR閥17上游側(cè)的 EGR冷卻器16a的能力 容量設(shè)定為，通過(guò)EGR閥17的EGR氣體的 溫度不為碳?xì)浠衔锍煞值哪Y(jié)溫度和凝固溫度以下。因此，在EGR 氣體通過(guò)EGR闊17內(nèi)時(shí)，該碳?xì)浠衔锍煞植灰夯蚬袒⒏街诠?作部上，不發(fā)生工作部的固定引起的EGR閥17的工作不良。
此外，因?yàn)樵贓GR閥17的下流側(cè)設(shè)置有EGR冷卻器16b，可通過(guò) 該EGR冷卻器16b將EGR氣體充分冷卻，并減少其容量。
詳細(xì)說(shuō)明這一點(diǎn)，在圖4所示的現(xiàn)有的EGR裝置中，當(dāng)通過(guò)EGR 冷卻器30使EGR氣體的溫度下降到碳?xì)浠衔锍煞值哪Y(jié)溫度和凝固 溫度以下時(shí)，液化或是固化的成分附著在EGR閥31上而引起工作不良， 因此不能將EGR氣體冷卻到碳?xì)浠衔锍煞值哪Y(jié)溫度和凝固溫度以 下。對(duì)此，在本實(shí)施方式的EGR裝置中，因?yàn)镋GR冷卻器16b位于 EGR閥17的下流側(cè)，所以可以通過(guò)該EGR冷卻器16b使EGR氣體的 溫度下降到碳?xì)浠衔锍煞值哪Y(jié)溫度和凝固溫度以下。
這樣，在本實(shí)施方式的EGR裝置中，因?yàn)榭蓪GR氣體冷卻到比 以往低的溫度從而充分減小其容積、并增大密度，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)l的汽 缸內(nèi)、EGR氣體所占的質(zhì)量比例可變大，并能夠以較大比例將EGR氣 體供給到汽缸(燃燒室)內(nèi)。因此，即使在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域也能使EGR裝 置工作并實(shí)現(xiàn)減少NOx的目的。
此外，因?yàn)榭梢詫GR氣體冷卻到比以往低的溫度，所以混合氣 的燃燒溫度比以往降低，提高了減少NOx的效果。
并且，在本實(shí)施方式的EGR裝置中，因?yàn)樵贓GR閥17的上游側(cè) 也設(shè)置了 EGR冷卻器16a(第1冷卻器)，所以可以防止EGR閥17的密 封部件等的熱劣化。就是說(shuō)，當(dāng)將高溫的EGR氣體直接流入EGR閥17 時(shí)，EGR閥17的密封部件等可能熱劣化，但是在本實(shí)施方式的EGR 裝置中，由于可將流入EGR閥17的EGR氣體的溫度降低到某種程度， 因此可以防止EGR閥17的密封部件等的熱劣化，并提高EGR閥17的 耐久性。但是，位于EGR閥17上游側(cè)的EGR冷卻器16a的能力 容 量被設(shè)定為，流入EGR閥17的EGR氣體的溫度比碳?xì)浠衔锍煞值?凝結(jié)溫度和凝固溫度高，該情況與上述的相同。
(實(shí)施例2)
下面，利用圖3說(shuō)明其他實(shí)施方式。
該實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)和圖1所示的相同，對(duì)于和圖1相同的構(gòu)成 要素賦予相同的符號(hào)并省略其說(shuō)明，只說(shuō)明不同點(diǎn)。
該實(shí)施方式的特征為，在EGR通路15上設(shè)置旁路通路19，其連通 EGR閥17'的設(shè)置位置、和比位于EGR閥17'下流側(cè)的EGR冷卻器 16b(第2冷卻器)靠下流側(cè)的位置，作為EGR閥17'，可有選擇地使流入
EGR閥17'的廢氣流入下流側(cè)的EGR通路15、和旁路通路19中的任意 一個(gè)，并且使用可調(diào)節(jié)其流量的方向切換閥。
在該實(shí)施方式中，通過(guò)控制器13切換EGR閥17'，使通過(guò)了第1 冷卻器16a的EGR氣體流入旁路通路19，由此可以不進(jìn)行第2冷卻器 16b的冷卻。由此，可避免在發(fā)動(dòng)機(jī)1低溫時(shí)和低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)等的EGR 氣體的過(guò)冷卻，并可以防止不完全燃燒引起的未燃燒HC的發(fā)生和不發(fā) 火等。更具體的進(jìn)行說(shuō)明，冷卻器13根據(jù)未圖示的水溫傳感器和負(fù)荷 檢測(cè)傳感器(油門開度傳感器等)等的檢測(cè)值，切換EGR閥17'(g卩，在低 溫時(shí)和低負(fù)荷時(shí)使EGR氣體流入旁路通路19，在高溫時(shí)和高負(fù)荷時(shí)等 使EGR氣體流入EGR通路15)，由此，可以使供給進(jìn)氣通路3的EGR 氣體的溫度一直合適。
另外，本發(fā)明并不限定于以上說(shuō)明的實(shí)施方式。
例如，在上述兩個(gè)實(shí)施方式中設(shè)置兩個(gè)EGR冷卻器，本發(fā)明在這 一點(diǎn)上不被限定，也可以設(shè)置3個(gè)以上的EGR冷卻器。在該情況下， 將EGR閥設(shè)置在多個(gè)EGR冷卻器中鄰接的任意兩個(gè)EGR冷卻器之間， 并且將位于EGR閥上游側(cè)的一個(gè)或多個(gè)EGR冷卻器的能力 容量設(shè)定 為，使通過(guò)EGR閥的廢氣的溫度比EGR氣體中含有的碳?xì)浠衔锍煞?的凝結(jié)溫度和凝固溫度(約100。C)高即可。
另外，在EGR閥下流側(cè)存在多個(gè)EGR冷卻器的情況下，可以將在 圖3的實(shí)施方式中所示的旁路通路19的下流側(cè)，在最下流側(cè)的EGR冷 卻器的下流側(cè)與EGR通路15連接，也可以在一個(gè)或者多個(gè)EGR冷卻 器的上游側(cè)與EGR通路15連接?？傊?，旁路通路19將EGR閥17'的 設(shè)置位置、在該EGR閥17'下流側(cè)與一個(gè)或多個(gè)EGR冷卻器下流側(cè)的 位置連通即可，并且使通過(guò)旁路通路19時(shí)比通過(guò)EGR通路15整體時(shí)， 通過(guò)的EGR冷卻器的數(shù)目變少即可。
權(quán)利要求
1、一種EGR裝置，其特征在于，具有EGR通路，用于將流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通路的廢氣的一部分供給到進(jìn)氣通路，并連通上述排氣通路和上述進(jìn)氣通路；EGR冷卻器，設(shè)置在上述EGR通路上，對(duì)流經(jīng)上述EGR通路的廢氣進(jìn)行冷卻；EGR閥，設(shè)置在上述EGR通路上，調(diào)節(jié)從上述EGR通路向上述進(jìn)氣通路供給的廢氣的流量，在上述EGR通路上設(shè)置多個(gè)上述EGR冷卻器，上述EGR閥設(shè)置在多個(gè)EGR冷卻器中鄰接的任意兩個(gè)EGR冷卻器之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的EGR裝置，其特征在于位于上述EGR閥的上游側(cè)的EGR冷卻器的能力被設(shè)定為，使通過(guò) 上述EGR閥的廢氣的溫度比IO(TC高。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的EGR裝置，其特征在于 設(shè)置旁路通路，該旁路通路將上述EGR通路中的上述EGR閾的設(shè)置位置、在上述EGR閥的下流側(cè)、與一個(gè)或多個(gè)EGR冷卻器的下流側(cè)的位置連通，上述EGR閥是方向切換閥，該方向切換閥可有選擇地使流入上述EGR閥的廢氣流入上述EGR通路和上述旁路通路中的任意一 水
全文摘要
一種EGR裝置，具有用于將流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣通路(9)的廢氣的一部分供給進(jìn)氣通路(3)，連通排氣通路(9)和進(jìn)氣通路(3)的EGR通路(15)；設(shè)置在EGR通路(15)上，冷卻流經(jīng)EGR通路(15)的廢氣的EGR冷卻器(16a、16b)；設(shè)置在EGR通路(15)上，用于調(diào)節(jié)從EGR通路(15)向進(jìn)氣通路(3)供給的廢氣的流量的EGR閥(17)，EGR冷卻器(16a、16b)在EGR通路(15)中設(shè)置多個(gè)，EGR閥(17)設(shè)置在多個(gè)EGR冷卻器(16a、16b)中鄰接的任意兩個(gè)EGR冷卻器(16a、16b)之間。
文檔編號(hào)F02M25/07GK101103195SQ20058004681
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者植田隆廣 申請(qǐng)人:五十鈴自動(dòng)車株式會(huì)社