本申請要求于2016年3月16日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No.10-2016-0031657的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，在此引入該專利申請的全部內(nèi)容作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，更具體而言涉及一種具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)，其中中間冷卻器和廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器均嵌在氣缸蓋中，使得冷卻效率提高且整體結(jié)構(gòu)變得緊湊。

背景技術(shù)：

通常，柴油發(fā)動機(jī)上設(shè)有增壓器或中間冷卻器，以便獲得更高的輸出。

在具有上述增壓器的柴油發(fā)動機(jī)中，廢氣或外部空氣被增壓器的壓縮機(jī)壓縮，并將壓縮的廢氣或壓縮的空氣供給到發(fā)動機(jī)。

然而，快速壓縮的空氣吸收增壓器的熱量和在壓縮空氣的過程中產(chǎn)生的熱量，使得空氣的密度減小。因此，發(fā)動機(jī)氣缸的填充效率劣化。

為此，中間冷卻器用于冷卻空氣，即增壓空氣，以增大空氣密度并允許更大量的空氣被吸入發(fā)動機(jī)的氣缸中。因此，可以獲得更高的輸出。

此外，廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)安裝在柴油發(fā)動機(jī)中，以便減少作為空氣污染物之一的氮氧化物(NOx)的排放。

氮氧化物是氧氣和氮?dú)庠诟邏焊邷氐臈l件下結(jié)合時產(chǎn)生的有害氣體。為了抑制氮氧化物的產(chǎn)生，EGR系統(tǒng)通過向進(jìn)氣系統(tǒng)提供被排放到大氣中的一部分廢氣來降低燃燒溫度，并且通過減少所供給的氧氣量，來減少氮氧化物的產(chǎn)生。

EGR系統(tǒng)需要使高溫的廢氣再循環(huán)，因此EGR系統(tǒng)可以具有EGR冷卻器來冷卻EGR系統(tǒng)。作為EGR冷卻器，存在高壓EGR冷卻器(HP-EGR冷卻器)、低壓EGR冷卻器(LP-EGR冷卻器)、催化轉(zhuǎn)換器等，高壓EGR冷卻器連接排氣歧管一側(cè)的EGR閥，并直接冷卻流入進(jìn)氣歧管的高壓EGR氣體，低壓EGR冷卻器冷卻壓力降低的低壓EGR氣體，同時氣體依次通過增壓器的渦輪。

近來，使進(jìn)氣路徑縮短的水冷式中間冷卻器被應(yīng)用于發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，以便改善冷卻效率和響應(yīng)性。具體而言，已進(jìn)行了相關(guān)研究旨在簡化連接到中間冷卻器和EGR冷卻器的復(fù)雜的冷卻回路，使整體結(jié)構(gòu)緊湊，并且通過在將氣體供給到燃燒室之前，防止通過中間冷卻器和EGR冷卻器的氣體被加熱，來提高進(jìn)氣效率。

本背景部分公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對本實(shí)用新型的背景的理解，因此其可包含不構(gòu)成本國本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在提供一種具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)能夠通過在氣缸蓋上安裝中間冷卻器和廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器兩者，來提高進(jìn)氣效率，省去用于冷卻氣缸蓋的復(fù)雜的冷卻回路，使整體結(jié)構(gòu)緊湊，并且防止通過中間冷卻器的進(jìn)氣和通過EGR冷卻器的再循環(huán)廢氣被加熱。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個示例性實(shí)施例，具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)包括：限定燃燒室的氣缸蓋；中間冷卻器，其嵌在氣缸蓋的進(jìn)氣側(cè)，并且設(shè)置成通過使用冷卻劑來冷卻將要供給到燃燒室的進(jìn)氣；以及廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器，其嵌在氣缸蓋中并設(shè)置成冷卻廢氣，該廢氣從燃燒室的排氣側(cè)排出，并且通過形成于氣缸蓋的EGR通道而再循環(huán)到燃燒室的進(jìn)氣側(cè)。

混合空間可以形成在中間冷卻器和燃燒室之間，并且通過中間冷卻器的空氣和通過EGR冷卻器的再循環(huán)廢氣可以在混合空間中混合，并且供給到燃燒室。

發(fā)動機(jī)可以進(jìn)一步包括形成在氣缸蓋中的混合空間上側(cè)的EGR分配管，所述EGR分配管被供給通過EGR冷卻器的再循環(huán)廢氣，并且將再循環(huán)廢氣分配到混合空間中。

可形成分配孔以連接EGR分配管和混合空間。

燃燒室可在氣缸蓋的縱向方向上以預(yù)定間隔配置，并且分配孔可分別形成在與燃燒室的進(jìn)氣口對應(yīng)的位置。

EGR冷卻器可以在氣缸蓋的縱向方向上設(shè)置在氣缸蓋中的中間冷卻器的一側(cè)。

EGR冷卻器可以設(shè)置在氣缸蓋中的中間冷卻器的上側(cè)。

EGR冷卻器可以嵌在氣缸蓋中，以便通過使用用于冷卻氣缸蓋的發(fā)動機(jī)冷卻劑，來冷卻再循環(huán)廢氣。

中間冷卻器可以嵌在氣缸蓋中，以便通過使用低溫冷卻劑來冷卻空氣，低溫冷卻劑與用于冷卻氣缸蓋的發(fā)動機(jī)冷卻劑分開形成，并且通過低溫冷卻劑管路。

在低溫冷卻劑管路中，低溫冷卻劑散熱器和低溫冷卻劑泵可以設(shè)置在預(yù)定位置，低溫冷卻劑散熱器將低溫冷卻劑的熱量排放到外部，低溫冷卻劑泵使低溫冷卻劑沿低溫冷卻劑管路循環(huán)。

壓縮空氣并將壓縮的空氣輸送到中間冷卻器的渦輪增壓器可以設(shè)置在中間冷卻器的上游側(cè)的進(jìn)氣管路中。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一示例性實(shí)施例，具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)包括：限定燃燒室的氣缸蓋；中間冷卻器，其嵌在氣缸蓋的進(jìn)氣側(cè)并設(shè)置成通過使用冷卻劑，來冷卻將要供給到燃燒室的進(jìn)氣；EGR冷卻器，其嵌在氣缸蓋中并設(shè)置成冷卻廢氣，該廢氣從燃燒室的排氣側(cè)排出，并通過形成于氣缸蓋的EGR通道而再循環(huán)到燃燒室的進(jìn)氣側(cè)；以及EGR分配管，其形成在氣缸蓋的上側(cè)，被供給通過EGR冷卻器的再循環(huán)廢氣，并且形成有分配孔，將再循環(huán)廢氣通過分配孔分配到與燃燒室連接的進(jìn)氣口中。

EGR冷卻器可以通過使用用于冷卻氣缸蓋的發(fā)動機(jī)冷卻劑，來冷卻再循環(huán)廢氣，并且中間冷卻器可以通過使用低溫冷卻劑來冷卻進(jìn)氣，低溫冷卻劑與發(fā)動機(jī)冷卻劑分開形成，并且通過低溫冷卻劑管路。

根據(jù)本實(shí)用新型的用于實(shí)現(xiàn)上述目的的公開，由于EGR冷卻器和中間冷卻器被嵌在氣缸蓋中，通過中間冷卻器的進(jìn)氣供給到燃燒室所通過的路徑可以縮短，并且進(jìn)氣的溫度可以保持較低，從而可以提高進(jìn)氣效率。

此外，由于通過氣缸蓋的發(fā)動機(jī)冷卻劑冷卻EGR冷卻器，因此可以省略冷卻管路的路徑且提高冷卻效率，并且由于通過EGR冷卻器的再循環(huán)廢氣的路徑長度縮短，因此可以將再循環(huán)廢氣的溫度保持相對較低，并且可以提高進(jìn)氣效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的一個示例性實(shí)施例的具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為示出本實(shí)用新型的一個示例性實(shí)施例的具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)內(nèi)部的透視圖。

圖3為示出本實(shí)用新型的一個示例性實(shí)施例的具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)的一部分的透視圖。

圖4為示出本實(shí)用新型的另一示例性實(shí)施例的具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)的一部分的透視圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，參考附圖詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例。

此外，為了理解和易于描述，任意地示出附圖中所示的每個部件的尺寸和厚度，但本實(shí)用新型并不限于此。為了清楚的表達(dá)，放大了幾個部分和區(qū)域的厚度。

省略與說明書無關(guān)的部件，以清楚地描述本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，并且在整個說明書中用相同的參考標(biāo)號來表示相同或相似的組成元件。

在下面的描述中，組成元件的名稱被分類為第一、第二…等，以便區(qū)別具有相同名稱的組成元件，并且名稱基本上并不限于該順序。

圖1為本實(shí)用新型的一個示例性實(shí)施例的具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖1，發(fā)動機(jī)包括進(jìn)氣管路100、具有渦輪122和壓縮機(jī)124的渦輪增壓器120、氣缸蓋130、廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器135、中間冷卻器150、混合空間140、進(jìn)氣口127、燃燒室125、排氣口129、排氣歧管112、排氣管路110、EGR通道132、低溫冷卻劑流動路徑167、低溫冷卻劑泵160以及低溫冷卻劑散熱器165。

供給到進(jìn)氣管路100的外部空氣被渦輪增壓器120的壓縮機(jī)124壓縮，然后被供給到氣缸蓋130，供給到氣缸蓋130的外部空氣通過中間冷卻器150、混合空間140以及進(jìn)氣口127被供給到燃燒室125。

將燃燒室125中所燃燒的廢氣通過排氣口129收集到排氣歧管112中，然后通過排氣管路110排放到外部。這里，安裝在排氣管路110中的渦輪122由廢氣旋轉(zhuǎn)，并使壓縮機(jī)124旋轉(zhuǎn)。

收集在排氣歧管112中的一部分廢氣通過形成于氣缸蓋130中的EGR通道132流向進(jìn)氣側(cè)，然后在通過EGR冷卻器135之后被分配到混合空間140中。

中間冷卻器150為水冷型，借助沿低溫冷卻劑管路167再循環(huán)的低溫冷卻劑，來冷卻由壓縮機(jī)124壓縮的高溫高壓的進(jìn)氣。這里，將低溫冷卻劑的熱量排放到外部的低溫冷卻劑散熱器165和泵送并循環(huán)低溫冷卻劑的低溫冷卻劑泵160，設(shè)置在低溫冷卻劑管路167中。

中間冷卻器150和EGR冷卻器135被嵌在氣缸蓋130中，中間冷卻器150通過使用單獨(dú)的低溫冷卻劑來冷卻進(jìn)氣，并且EGR冷卻器135通過使用在氣缸蓋130中循環(huán)的發(fā)動機(jī)冷卻劑，來冷卻再循環(huán)廢氣。

此外，中間冷卻器150和EGR冷卻器135被嵌在氣缸蓋130中，并且EGR通道132形成在氣缸蓋130中，廢氣通過EGR通道132從排氣口129再循環(huán)到進(jìn)氣口127。

因此，通過在氣缸蓋130中循環(huán)的發(fā)動機(jī)冷卻劑，可以提高冷卻再循環(huán)廢氣的效率，并且將通過中間冷卻器150的進(jìn)氣直接分配到進(jìn)氣口127中，使得進(jìn)氣溫度的升高被防止，因此可以提高進(jìn)氣的填充效率和輸出。

此外，混合空間140形成在進(jìn)氣口127和中間冷卻器150之間，并且再循環(huán)廢氣和進(jìn)氣在混合空間140中混合，然后被分配到進(jìn)氣口127中，使得進(jìn)氣和廢氣的混合特性提高。

在示例性實(shí)施例中，氣缸蓋130可以由鋁制成，EGR冷卻器135也可以由鋁制成，中間冷卻器150也可以由鋁制成，并且EGR冷卻器135和中間冷卻器150彼此分離。

EGR冷卻器135和中間冷卻器150插入氣缸蓋130中的安裝空間中，并通過焊接或通過固定構(gòu)件固定到氣缸蓋130。通過中間冷卻器150的進(jìn)氣和通過EGR冷卻器135的廢氣在混合空間140中混合，并且混合空間140引導(dǎo)進(jìn)氣和廢氣，將進(jìn)氣和廢氣分配到燃燒室125中。

此外，EGR冷卻器135被垂直設(shè)置，使得從排氣口流出的再循環(huán)廢氣通過EGR冷卻器135的下部，并且使得通過EGR冷卻器135下部的再循環(huán)廢氣在通過EGR冷卻器135的上部之后，供給到混合空間140。

圖2為示出本實(shí)用新型的一個示例性實(shí)施例的具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)內(nèi)部的透視圖。

參考圖2，EGR分配管200設(shè)置在混合空間140的上側(cè)，并且EGR分配管200將通過EGR冷卻器135上部的再循環(huán)廢氣分配到混合空間140中。

EGR冷卻器135具有雙層結(jié)構(gòu)，其第一層和第二層在通過EGR通道132供入再循環(huán)廢氣之后，依次冷卻再循環(huán)廢氣，然后將再循環(huán)廢氣排放到EGR分配管200中。

EGR分配管200連接到EGR冷卻器135的第二(上)層，并且將再循環(huán)廢氣分配到混合空間140的上側(cè)。

圖3為示出本實(shí)用新型的一個示例性實(shí)施例的具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)的一部分的透視圖。

參考圖3，分配孔300形成在EGR分配管200中，并且分配孔300以預(yù)定間隔配置，以便對應(yīng)于燃燒室125。

在本實(shí)用新型中，依次流經(jīng)EGR冷卻器135的下部和上部的再循環(huán)廢氣，流入設(shè)置在EGR冷卻器135的上側(cè)的EGR分配管200中，并且流入EGR分配管200中的再循環(huán)廢氣通過分配孔300注入混合空間140中，然后與通過中間冷卻器150的進(jìn)氣混合。

此外，分配孔300形成在與連接到燃燒室的進(jìn)氣口127對應(yīng)的位置，使得再循環(huán)廢氣和進(jìn)氣的混合得到改善。由于EGR冷卻器135和中間冷卻器150嵌在氣缸蓋130中，因此將通過中間冷卻器150的進(jìn)氣供給到燃燒室125的路徑縮短，并且進(jìn)氣的溫度保持為低，使得進(jìn)氣效率提高。

此外，由于通過氣缸蓋130的發(fā)動機(jī)冷卻劑冷卻EGR冷卻器135，因此省略冷卻管路的路徑且提高冷卻效率，并且由于通過EGR冷卻器135的再循環(huán)廢氣的路徑長度縮短，因此再循環(huán)廢氣的溫度保持相對較低且進(jìn)氣效率不會劣化。

圖4為示出本實(shí)用新型的另一示例性實(shí)施例的具有集成熱交換器的發(fā)動機(jī)的一部分的透視圖，省略如圖1至圖3中所示的相同或相似部分的描述，對不同的特征進(jìn)行詳細(xì)地描述。

參考圖4，中間冷卻器150和EGR冷卻器135嵌在氣缸蓋130的進(jìn)氣側(cè)。進(jìn)一步地，中間冷卻器150設(shè)置在下側(cè)，EGR冷卻器135設(shè)置在中間冷卻器150的上側(cè)，從而形成雙層結(jié)構(gòu)。

混合空間140形成在中間冷卻器150和EGR冷卻器135的下游側(cè)，并且混合空間140連接到與燃燒室125連接的進(jìn)氣口127。

在本實(shí)用新型中，從排氣口129排放的廢氣流經(jīng)形成在氣缸蓋130中的EGR通道132，然后流經(jīng)EGR冷卻器135，并且通過EGR冷卻器135的再循環(huán)廢氣被分配到混合空間140中。

此外，進(jìn)氣經(jīng)由進(jìn)氣管路100流經(jīng)中間冷卻器150，并流入混合空間140中，以便與通過EGR冷卻器135的再循環(huán)廢氣混合?；旌蠚怏w通過進(jìn)氣口127分配到各個燃燒室125中。

如上所述，由于EGR冷卻器135和中間冷卻器150嵌在氣缸蓋130中，通過中間冷卻器150的進(jìn)氣供給到燃燒室125的路徑縮短，并且進(jìn)氣的溫度保持較低，使得進(jìn)氣效率提高。

由于通過氣缸蓋130的發(fā)動機(jī)冷卻劑冷卻EGR冷卻器135，因此省略冷卻管路的路徑且提高冷卻效率，并且通過EGR冷卻器135的再循環(huán)廢氣的路徑長度縮短，再循環(huán)廢氣的溫度保持相對較低且進(jìn)氣效率不會劣化。

雖然結(jié)合目前認(rèn)為是實(shí)際的示例性實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但應(yīng)該理解本實(shí)用新型并不限于所公開的實(shí)施例。相反，本實(shí)用新型旨在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效配置。