排氣再循環(huán)冷卻器和排氣再循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)總的來說涉及用于渦輪增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的冷卻器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用來自發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的排氣到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的再循環(huán)以減小規(guī)定的排放，這一過程稱為排氣再循環(huán)(EGR)。例如，渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以包括高壓(HP)EGR系統(tǒng)，該高壓EGR系統(tǒng)使來自渦輪增壓器的渦輪機(jī)的上游的排氣歧管的排氣再循環(huán)至位于渦輪增壓器的壓縮機(jī)的下游且位于進(jìn)氣歧管的上游的進(jìn)氣通道。因此，排氣可以再循環(huán)并與來自渦輪增壓器的壓縮機(jī)的新鮮進(jìn)氣組合，從而在壓縮機(jī)下游產(chǎn)生新鮮進(jìn)氣與再循環(huán)排氣的壓縮混合物。EGR閥可以被控制為調(diào)節(jié)再循環(huán)排氣流的量并且實(shí)現(xiàn)期望的進(jìn)氣稀釋，該期望的進(jìn)氣稀釋基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷來測(cè)量和調(diào)節(jié)被引導(dǎo)通過EGR系統(tǒng)的HP排氣，從而在提供排放和燃料經(jīng)濟(jì)性優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)維持發(fā)動(dòng)機(jī)的理想的燃燒穩(wěn)定性。
[0003]很多發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)使用以V型構(gòu)造布置的兩列汽缸，這種發(fā)動(dòng)機(jī)也稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，在渦輪增壓式V型發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以使用兩個(gè)渦輪增壓器對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行壓縮。一種常見的構(gòu)型是并聯(lián)式雙渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)汽缸列分配有一個(gè)渦輪增壓器。另外，這兩個(gè)渦輪增壓器獨(dú)立地運(yùn)行，使得一個(gè)渦輪增壓器的壓縮進(jìn)氣不會(huì)被供給至第二渦輪增壓器的入口。在這種類型的系統(tǒng)中，每個(gè)渦輪增壓器由來自相應(yīng)的汽缸列的排氣歧管的排氣驅(qū)動(dòng)。如果高壓EGR系統(tǒng)還與并聯(lián)式雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)使用，那么來自兩個(gè)汽缸列的排氣的一部分均會(huì)被輸送通過EGR系統(tǒng)。高壓EGR系統(tǒng)與并聯(lián)式雙渦輪增壓器一起實(shí)施出現(xiàn)的問題在于，系統(tǒng)可能遭受由于不等長的排氣管道導(dǎo)致的渦輪增壓器增壓不平衡。渦輪增壓器增壓不平衡可以導(dǎo)致不利的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
[0004]在Gladden和Mineart在US 8297054中示出的一種EGR系統(tǒng)布置中，EGR回路連接于以V型構(gòu)造布置的兩個(gè)汽缸列。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括兩個(gè)主渦輪增壓器，這兩個(gè)主渦輪增壓器將排氣并行地排出至后處理裝置。EGR回路包含兩個(gè)入口端口，這兩個(gè)入口端口流體連接于對(duì)應(yīng)于第一汽缸列和第二汽缸列的兩個(gè)排氣歧管。另外，這兩個(gè)入口端口通過流體通道流體連接于EGR冷卻器。來自兩個(gè)排氣歧管的溫度升高的高壓排氣被引導(dǎo)通過入口而進(jìn)入流體通道中，流體通道輸送排氣通過EGR冷卻器。EGR冷卻器示出為具有使排氣流動(dòng)通過的單個(gè)入口通道和單個(gè)出口通道。
[0005]然而，發(fā)明人這里已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了 US 8297054的方法的潛在問題。隨著力圖在維持發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和性能的同時(shí)使總重量最小化的更緊湊的車輛的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的高效封裝已經(jīng)變得越來越重要。在很多EGR系統(tǒng)中，為了保持相等長度的管以避免渦輪不平衡所需要的額外的管道系統(tǒng)和部件添加起來是很昂貴的，并且難以在有限的發(fā)動(dòng)機(jī)空間內(nèi)封裝。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種能夠減小封裝空間又不影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的排氣再循環(huán)冷卻器。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種排氣再循環(huán)冷卻器，包括:冷卻劑通道，冷卻劑通道具有冷卻劑入口和冷卻劑出口，冷卻劑入口位于冷卻器的第一縱向表面上，與外部冷卻劑回路流體連接，冷卻劑出口位于冷卻器的第二橫向表面上，與外部冷卻劑回路流體連接，第二橫向表面與第一縱向表面相對(duì)且平行；第一排氣通道，第一排氣通道具有位于相對(duì)的橫向表面上的入口和出口，所述相對(duì)的橫向表面垂直于第一縱向表面和第二縱向表面；以及長度與第一排氣通道相等的第二排氣通道，第二排氣通道包括位于相對(duì)的橫向表面上的入口和出口，第二排氣通道的入口與第一排氣通道的出口位于相同的表面上，并且第二排氣通道的出口與第一排氣通道的入口位于相同的表面上。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，排氣再循環(huán)冷卻器安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)，并且排氣再循環(huán)冷卻器的排氣通道入口和排氣通道出口垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一排氣通道和第二排氣通道會(huì)合以形成排氣再循環(huán)冷卻器下游的組合排氣管道。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一排氣通道和第二排氣通道從入口到會(huì)合結(jié)合部的長度相等，其中，第一排氣通道和第二排氣通道在會(huì)合結(jié)合部處形成組合排氣管道。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一排氣通道和第二排氣通道在整個(gè)排氣再循環(huán)冷卻器中保持單獨(dú)的排氣流并且僅僅在會(huì)合結(jié)合部處才使排氣流組合。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，冷卻劑將流動(dòng)經(jīng)過第一排氣通道和第二排氣通道的氣體的溫度降低至適合重新進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管的溫度。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，冷卻劑通道向流動(dòng)經(jīng)過第一排氣通道和第二排氣通道的氣體提供相等的冷卻。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，冷卻劑通道、第一排氣通道和第二排氣通道包含在單個(gè)冷卻器殼體中。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)方法，包括:
[0016]引導(dǎo)第一排氣和第二排氣通過分開的兩個(gè)排氣通道以分別進(jìn)入EGR冷卻器的相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)；
[0017]分別通過第二側(cè)和第一側(cè)引導(dǎo)仍然分開的第一排氣和第二排氣離開EGR冷卻器；以及
[0018]使排氣會(huì)合以在EGR冷卻器外形成單個(gè)排氣管道。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)排氣通道從入口到出口在EGR冷卻器內(nèi)保持完全分開。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)排氣通道沿相對(duì)的方向進(jìn)入和離開EGR冷卻器。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)排氣通道從氣源到兩個(gè)排氣通道形成組合排氣管道的會(huì)合結(jié)合部的長度相等。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，EGR冷卻器還包括與兩個(gè)排氣通道相鄰的冷卻劑通道。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，冷卻劑通道包含冷卻劑，冷卻劑將流動(dòng)經(jīng)過第一排氣通道和第二排氣通道的排氣的溫度降低至適合重新進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管的溫度。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，冷卻劑通道向流動(dòng)經(jīng)過第一排氣通道和第二排氣通道的排氣提供相等的冷卻，排氣在EGR冷卻器下游會(huì)合，EGR冷卻器為單個(gè)整體式EGR冷卻器。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，提供了一種排氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括:兩個(gè)并聯(lián)的渦輪增壓器；排氣再循環(huán)冷卻器，排氣再循環(huán)冷卻器連接在兩個(gè)排氣歧管的下游且連接在排氣再循環(huán)控制閥的上游；第一排氣管道，第一排氣管道將第一排氣歧管連接于排氣再循環(huán)冷卻器的第一入口 ；第二排氣管道，第二排氣管道將第二排氣歧管連接于排氣再循環(huán)冷卻器的第二入口，第二入口位于與第一入口相對(duì)的表面上；位于排氣再循環(huán)冷卻器內(nèi)的冷卻劑通道，冷卻劑通道具有入口和出口，入口和出口位于相對(duì)的表面上，入口和出口與外部冷卻系統(tǒng)流體連接；在排氣再循環(huán)冷卻器上位于相對(duì)的表面上的兩個(gè)排氣出口 ；以及連接源自兩個(gè)排氣出口的兩個(gè)管道的會(huì)合結(jié)合部，會(huì)合結(jié)合部形成連接于排氣再循環(huán)控制閥的單個(gè)組合排氣管道。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一排氣通道中的排氣流和第二排氣通道中的排氣流沿相對(duì)的方向進(jìn)入排氣再循環(huán)冷卻器。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一排氣通道中的排氣流和第二排氣通道中的排氣流沿相對(duì)的方向離開排氣再循環(huán)冷卻器。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，冷卻劑通道的入口和出口位于與第一排氣通道和第二排氣通道的入口和出口不同的排氣再循環(huán)冷卻器表面上。
[0029]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，冷卻劑通道、第一排氣通道以及第二排氣通道包含在單個(gè)冷卻器殼體中。
[0030]因此，在一個(gè)示例中，可以通過一種排氣再循環(huán)(EGR)冷卻器解決上述問題，該排氣再循環(huán)冷卻器包括:冷卻劑通道，其具有冷卻劑入口和冷卻劑出口，冷卻劑入口位于冷卻器的第一縱向表面上，與外部冷卻劑回路流體連接，冷卻劑出口位于冷卻器的第二橫向表面上，與外部冷卻劑回路流體連接，其中第二橫向表面與第一縱向表面相對(duì)且平行；第一排氣通道，其具有位于相對(duì)的橫向表面上的入口和出口，所述橫向表面垂直于第一縱向表面和第二縱向表面；以及長度與第一排氣通道相等的第二排氣通道，第二排氣通道包括位于相對(duì)的橫向表面上的入口和出口，第二排氣通道的入口與第一排氣通道的出口位于相同的表面上，并且第二排氣通道的出口與第一排氣通道的入口位于相同的表面上。這樣，雙管道EGR冷卻器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了較短的、長度相等的EGR氣體供應(yīng)管，并且縮短了所需的總封裝空間而不會(huì)導(dǎo)致渦輪增壓器增壓不平衡或不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0031]例如，每個(gè)排氣歧管可以構(gòu)造成具有將排氣朝向其相應(yīng)的渦輪機(jī)引導(dǎo)的排氣管道。在渦輪機(jī)入口的上游且在排氣歧管的下游，兩個(gè)供氣管(每個(gè)汽缸列具有一個(gè)供氣管)可以從渦輪機(jī)分支出來并且連接于EGR冷卻器的相對(duì)側(cè)。這兩個(gè)供氣管可以進(jìn)入EGR冷卻器并且可以以相等的長度被輸送通過EGR冷卻器，從而在相對(duì)的兩側(cè)作為排出管道出現(xiàn)。排出管道然后可以會(huì)合以形成組合排氣管道，該組合排氣管道離開EGR冷卻器通向控制閥，該控制閥調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道和進(jìn)氣歧管中的EGR氣流。通過使用雙入口 /出口 EGR冷卻器，來自兩個(gè)汽缸列的EGR氣體可以被等同地冷卻并且與進(jìn)氣會(huì)合而無需增加額外的管道。<