[實(shí)用新型]具有集成有排氣熱交換器功能的EGR冷卻器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920149530.7
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN201433815Y
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 托馬斯·洛倫茨
• 申請（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號: F02B29/04
• 分類號: F02B29/04;F01N3/02;F02M25/07;F02D9/04
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，具體涉及的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括至少一個進(jìn)氣管、至少一個排氣管、至少一個具有設(shè)置在進(jìn)氣管中的壓縮機(jī)和設(shè)置在排氣管中的渦輪的渦輪增壓器，及排氣再循環(huán)系統(tǒng)，該排氣再循環(huán)系統(tǒng)具有排氣再循環(huán)管、調(diào)節(jié)閥和冷卻裝置。

背景技術(shù)

EP?1?405?995?B1公開了一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)、具有設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣管中的渦輪和設(shè)置在進(jìn)氣管中的壓縮機(jī)的排氣渦輪增壓器、具有在渦輪上游設(shè)置在排氣管中的入口和在壓縮機(jī)下游設(shè)置在進(jìn)氣管中的出口的排氣再循環(huán)管，及設(shè)置在排氣再循環(huán)管中的緊密耦合(close-coupled)的排氣處理裝置。在實(shí)踐中已證明：借助于具有設(shè)置在排氣再循環(huán)管中緊密耦合的排氣處理裝置上游的入口和設(shè)置在排氣管中渦輪下游的入口的旁通管，所述發(fā)動機(jī)系統(tǒng)能夠以極低的排氣排放和最優(yōu)的NVH性能持續(xù)地工作。

DE?102?59?702?A1涉及一種用于熱力發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)。該熱力發(fā)動機(jī)包括排氣管，在該排氣管中設(shè)置排氣熱交換器以使所有排氣流過該熱交換器。此外，提供EGR管用于部分排氣的再循環(huán)，EGR管相對于排氣連接到熱交換器的下游側(cè)。

SAE(美國汽車工程師學(xué)會)的報告2003-01-0629公開了一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括具有三通方向控制閥的EGR管，EGR管在渦輪增壓器的渦輪上游從該閥分支并取決于工作點(diǎn)在壓縮機(jī)的上游或下游連通至(opens?out?in)進(jìn)氣管。SAE的報告2006-01-0047類似地公開了一種具有EGR管的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。該EGR管在渦輪上游從排氣管分支并在壓縮機(jī)下游連通至進(jìn)氣管。在該EGR管中設(shè)置EGR冷卻器且在再循環(huán)排氣的流向上在該EGR冷卻器的下游設(shè)置EGR閥。SAE的報告2007-04-0034涉及一種熱交換器，該熱交換器從排氣中傳遞熱量到冷卻劑。

渦輪增壓的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)具有較高的排氣溫度，這使得在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的高負(fù)荷和高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下需要燃料富集以便保護(hù)排氣管線(exhaust?strand)的材料以及渦輪增壓器殼體的材料免受熱損傷。為了解決上述問題，已開發(fā)出排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)將排氣溫度降低至柴油發(fā)動機(jī)的最高水平(渦輪上游約870℃)。為了降低排氣溫度，將相對高比例(高至25％)的排氣再循環(huán)到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中。然而，再循環(huán)的排氣在進(jìn)入進(jìn)氣管之前由EGR冷卻器冷卻。同時，在排氣管中設(shè)置熱交換器(排氣熱交換器)，熱交換器預(yù)期可加速內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的暖機(jī)過程，這是由于兩個作為示例的原因：

首先，預(yù)期減少CO₂排放。借助于將熱量從排氣傳遞到冷卻劑中，從而借助于作為吸收冷卻劑消散的熱量的結(jié)果加熱發(fā)動機(jī)油，即使在冷起動之后也可以由于發(fā)動機(jī)油的快速預(yù)熱而相對快速地獲得降低的粘性，以使摩擦力水平降低。

其次，由于通過冷卻劑將排氣熱量提供給相應(yīng)的艙室供熱系統(tǒng)，可以有利地在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的冷起動之后實(shí)現(xiàn)車輛艙室更快的供熱。

如上所述，需要EGR冷卻器用于冷卻再循環(huán)排氣。通過在再循環(huán)排氣的流向上設(shè)置在EGR冷卻器上游或下游的調(diào)節(jié)閥(EGR閥)調(diào)節(jié)再循環(huán)排氣的比例。

高壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)和低壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)都是已知的。

在低壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)中，在渦輪下游，即在排氣的流向上在渦輪下游從排氣管中抽取排氣，并在壓縮機(jī)上游，即在排氣的流向上在壓縮機(jī)上游將排氣提供給進(jìn)氣管。

在高壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)中，在渦輪上游從排氣管中抽取排氣，并在壓縮機(jī)下游將排氣提供給進(jìn)氣管。

現(xiàn)有的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)因此具有兩個熱交換器。首先，提供EGR冷卻器用于冷卻再循環(huán)排氣，其次，提供排氣熱交換器用于減少CO₂排放并用于提供更快的駕駛室供熱。這使得必須承擔(dān)高水平的費(fèi)用，例如對于每種情況下分離的系統(tǒng)的成本而言。此外，每個冷卻裝置或冷卻系統(tǒng)(EGR冷卻器、排氣熱交換器)在每種情況下都需要單獨(dú)的安裝空間，并使得必須承擔(dān)達(dá)不可忽略水平的組裝費(fèi)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所基于的目標(biāo)是改進(jìn)上文中所述類型的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，使用簡單的裝置以使所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)更加具有成本效益。

根據(jù)本實(shí)用新型，該目標(biāo)可以這樣實(shí)現(xiàn)：一種具有集成有排氣熱交換器功能的EGR冷卻器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括至少一個進(jìn)氣管、至少一個排氣管、至少一個具有設(shè)置在進(jìn)氣管中的壓縮機(jī)和設(shè)置在排氣管中的渦輪的渦輪增壓器，及排氣再循環(huán)系統(tǒng)，所述排氣再循環(huán)系統(tǒng)具有排氣再循環(huán)管、調(diào)節(jié)閥和冷卻裝置，其特征在于，具有在渦輪下游排氣管中設(shè)置的調(diào)節(jié)裝置，以及從調(diào)節(jié)閥分支的旁通管，且旁通管在調(diào)節(jié)裝置下游連通至排氣管。