專利名稱：廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，在一分流點被分流且通過一個回 流點回流的廢氣和/或增壓空氣被輸送所述內(nèi)燃機中，該廢氣再循環(huán)系統(tǒng)具有一個熱交換 器，位于所述分流點和回流點之間，用于回流的廢氣和/或增壓空氣，還具有一個廢氣再循 環(huán)閥，通過該再循環(huán)閥調(diào)整一定量的回流的廢氣和/或增壓空氣。
背景技術(shù)：
歐洲專利申請No. 0913561B1的德文譯本DE69817294中已公開了一種具有熱交換 器的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，該熱交換器設(shè)置于一個發(fā)動機和一個催化罐之間，順次的帶有用于 產(chǎn)生背壓的限制裝置，其中所述熱交換器位于限制裝置的上游。在廢氣再循環(huán)管路中，一個 廢氣再循環(huán)閥連接于熱交換器的下游。一個節(jié)流板與該熱交換器平行布置。德國公開專 利No. DE10392766T5中公開了一種用于內(nèi)燃機的帶有再循環(huán)線的廢氣管路，其被直接或間 接的連接至一個廢氣流道，用于回收部分的廢氣。為冷卻被回收的部分廢氣，一個熱交換器 被連接于廢氣催化罐和催化元件之間。德國未實審的專利申請NO.DE10259702A1中已公開 了，一個用于熱動機的廢氣系統(tǒng)，帶有一個用于回收來自廢氣的熱量和傳遞已回收的余熱 至熱介質(zhì)的廢熱回收區(qū)，該廢熱回收區(qū)位于所述廢氣線中。為燃燒燃料，一個燃燒爐(也被 稱為燃燒室)設(shè)于所述廢氣線上。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單且制造成本低。
為實現(xiàn)上述目的，一種廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括一個內(nèi)燃機，在一個分流點分流且 通過一個回流點回流的廢氣和/或增壓空氣輸送至該內(nèi)燃機，所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)還具有 一個用于冷卻回流的廢氣和/或增壓空氣的熱交換器，設(shè)于所述分流點和所述回流點之 間，還具有一個廢氣再循環(huán)閥，一定量的回流的廢氣和/或增壓空氣通過該閥調(diào)節(jié)，所述廢 氣再循環(huán)閥布置于所述分流點和所述熱交換器之間。所有的在分流點分流的廢氣或所有的 增壓空氣通過所述熱交換再循環(huán)閥由所述熱交換器進(jìn)行熱交換。
在一個優(yōu)選的實施例中，所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于所述熱交換器配有一個 分流閥，通過該分流閥，從所述分流點分流且從熱交換器中流出的廢氣，和/或增壓空氣通 過所述回流點回流或通過一個分流支路排出。廢氣和/或增壓空氣至少部分的在分流點分 流，與沒有在分流點分流的廢氣借助一個排氣系統(tǒng)(其通常包括一個催化裝置)經(jīng)由分流 閥一起被排放到外部環(huán)境中。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于從所述分流點分流且從 熱交換器中流出的廢氣和/或增壓空氣完全或部分的通過所述回流點回流或通過所述分 流支路排出。熱交換器可被用于內(nèi)燃機的加溫階段，以冷卻從分流點分流的廢氣用于熱回 收。而且，所述熱交換器還可用于冷卻從回流點回流的廢氣以回收熱量。
又一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，所述分流閥與所述熱交換器集成于一體?？商鎿Q的或另外的，所述廢氣再循環(huán)閥集成于所述熱交換器。
再一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，所述分流閥設(shè)于所 述熱交換器的出口。這樣可以簡單的方式將所有的從分流點分流的廢氣首先經(jīng)過熱交換器ο
再又一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，從所述分流點分 流的廢氣和/或所述增壓空氣僅在一個方向上流經(jīng)所述熱交換器。這種類型的熱交換器叫 I流熱交換器。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，所述分流支路和所 述再循環(huán)回路連接于所述熱交換器的一端。所述熱交換器兩端的另一端優(yōu)選的與用于廢氣 和/或增壓空氣的分流點連通。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，從所述分流點分流 的廢氣和/或增壓空氣以相反的方向流經(jīng)所述熱交換器。這種類型的熱交換器叫U流熱交 換器。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，所述分流支路連接 于所述熱交換器的一端，其與所述用于廢氣和/或增壓空氣的分流點連通。從而，分流點分 流的且沒有返回到回流點的廢氣，可多次穿流所述熱交換器。因此可進(jìn)一步提高熱回收效率。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，一個再循環(huán)回路連 接至所述熱交換器兩端中的另一端。一個濾清器被設(shè)置于所述再循環(huán)回路上。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，一個背壓閥連接于 所述分流點的下游。所述背壓閥用于在分流點形成背壓。因此，廢氣的溫度可增加，熱回收 也將提高。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，所述內(nèi)燃機和所述 分流點之間設(shè)有另一個分流點，該另一個分流點通過另一個廢氣再循環(huán)閥與另一個回流點 連通，所述另一個回流點設(shè)于所述回流點和內(nèi)燃機之間。因此，將以簡單的方式使廢氣未經(jīng) 冷卻就再循環(huán)。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，所述回流點和內(nèi)燃 機之間還設(shè)有一個用于壓縮廢氣和/或增壓空氣的壓縮機，所述壓縮機由一個渦輪驅(qū)動， 所述渦輪設(shè)于所述內(nèi)燃機和所述分流點之間。所述另一個回流點優(yōu)選的設(shè)于所述壓縮機和 所述內(nèi)燃機之間。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，所述壓縮機和所述 內(nèi)燃機之間還設(shè)有一個增壓空氣冷卻器。所述另一個回流點優(yōu)選的設(shè)于所述增壓空氣冷卻 器和所述內(nèi)燃機之間。
另一個優(yōu)選的實施例中，所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點在于，一個柴油顆粒濾清 器連接于所述渦輪的下游。所述濾清器優(yōu)選的連接于所述渦輪和所述分流點之間。


下面結(jié)合附圖和優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，以更清楚地說明本發(fā)明的 優(yōu)點、特征及其他方面。其中
圖1是本發(fā)明的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)以及內(nèi)燃機和熱交換器的簡化的示意圖2是圖1所示的熱交換器在廢氣再循環(huán)模式下I流設(shè)計的示意圖3是圖2所示的熱交換器在熱回收模式下的示意圖4是圖1所示的熱交換器在熱回收模式下U流設(shè)計的示意圖5是圖4所示的熱交換器在廢氣再循環(huán)模式下的示意圖。
具體實施方式
參考圖1，圖1示意了一個簡化的流路圖形式的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)1。一個流體，優(yōu) 選的，空氣或燃油/空氣混合物，在點2以公知的方式輸送至廢氣再循環(huán)系統(tǒng)1。所述流體 優(yōu)選的通過一個壓縮機4和一個可選的增壓空氣冷卻器5輸送至一個內(nèi)燃機6，其也可被稱 為燃燒機。一個渦輪7連接于內(nèi)燃機6的下游，如虛線雙箭頭8所示，該渦輪用于驅(qū)動壓縮 機4。一個柴油顆粒濾清器9，連接于渦輪7的下游。
內(nèi)燃機1的性能取決于工作容積，轉(zhuǎn)動速度以及平均流體壓力，特別是氣壓。燃燒 室的補給可通過增壓內(nèi)燃機獲得相當(dāng)大的提高，從而提高發(fā)動機的性能。流體或燃油/空 氣混合物在內(nèi)燃機的氣缸之外被完全或部分的壓縮。在一個帶有廢氣渦輪增壓器的發(fā)動機 內(nèi)，廢氣驅(qū)動渦輪，然后渦輪驅(qū)動壓縮機。該壓縮機接收進(jìn)氣且將預(yù)壓縮的新鮮空氣輸送至 發(fā)動機。增壓線中的增壓空氣冷卻器5將壓縮熱消散于外界空氣中。因此，氣缸補給被進(jìn) 一步提尚。
內(nèi)燃機釋放的廢氣在第一分流點11和第二分流點12被分流。在第一分流點11 被分流的廢氣可通過第一再循環(huán)回路13被冷卻的回收，其中第一廢氣再循環(huán)閥14設(shè)于該 第一再循環(huán)回路上。在第二分流點12被分流的廢氣可通過第二再循環(huán)回路16不經(jīng)冷卻即 被回收，其中第二廢氣再循環(huán)閥17設(shè)于該第二再循環(huán)回路上。
為了冷卻在第一分流點11上分流的廢氣，一個熱交換器18連接于第一廢氣再循 環(huán)閥14的下游。所述在第一分流點11上分流且經(jīng)熱交換器18冷卻后的廢氣，再次通過一 個熱交換再循環(huán)回路20以及第一回流點21回流至內(nèi)燃機6中。所述在第二分流點12上 分流的廢氣未經(jīng)冷卻，即通過第二廢氣再循環(huán)閥17在第二回流點22回流至內(nèi)燃機6中。
第一分流點11連接于柴油顆粒濾清器9和一個背壓閥M之間，該背壓閥用于在 第一分流點需要時產(chǎn)生背壓。第二分流點12連接于內(nèi)燃機6和一個渦輪7之間。第一回流 點21設(shè)于點2和壓縮機4之間。第二回流點22設(shè)于增壓空氣冷卻器5和內(nèi)燃機6之間。 第三回流點23連接于背壓閥M的下游。箭頭25示出了內(nèi)燃機6的廢氣被輸送至一個優(yōu) 選的具有吸音功能的排氣裝置國，所述裝置包括一個催化器。
所述廢氣再循環(huán)被用于盡可能的冷卻廢氣?；亓鞯膹U氣不再參與內(nèi)燃機的燃燒， 但吸收熱量?？偟膩碚f，內(nèi)燃機或發(fā)動機內(nèi)的溫度被回收的廢氣降低了。一氧化氮的成分， 其很大程度上依賴于發(fā)動機的溫度，也可由于發(fā)動機內(nèi)的溫度降低而減少。濾清器沈設(shè)于 熱交換再循環(huán)回路20上。
按照本發(fā)明的實質(zhì)性的方面，熱交換器18包括一個分流閥觀，該分流閥連接于所 述第一廢氣再循環(huán)閥14的下游。分流閥觀確保在第一分流點11被分流且通過熱交換再 循環(huán)回路20回流的廢氣和在第一分流點11被分流且通過用于熱交換的熱交換分流支路19 分流的廢氣，如箭頭30所示，首先流過熱交換器18的熱交換芯體四。
熱交換器18可以兩種不同的模式運行。在廢氣再循環(huán)冷卻模式下，熱交換器18 優(yōu)選的以I流熱交換器運行，以降低回流的廢氣的氣流溫度。在熱回收模式下，從回流的廢 氣中分流的氣流被用于加熱流經(jīng)熱交換器的冷卻劑，特別是在內(nèi)燃機加溫階段。本發(fā)明的 分流閥觀能以簡單的方式說明通過一個熱交換器實現(xiàn)兩種工作模式。
如圖2和圖3所示，圖1中的熱交換器18可制成單向流通的熱交換器40，其也被 稱為I流熱交換器。熱交換器40包括一個單向流通的熱交換器芯體42，在其一端帶有集流 箱43。所述集流箱43具有一個進(jìn)口接口 44，如箭頭45所示，在第一分流點11分流的廢氣 通過該接口進(jìn)入集流箱43。在熱交換器芯體42的另一端具有一個集流箱46，一個帶有閥 門49的分流閥48與其集成于一體。集流箱46具有兩個出口接口，根據(jù)分流閥48的閥門 49的位置，流經(jīng)熱交換器芯體42的廢氣流通過所述出口接口流出。
在圖2中，分流閥48的閥門49堵住了出口接口 52，因此，如箭頭53和M所示，穿 過熱交換器芯體42的全部容積的氣流從出口流出，優(yōu)選的熱交換再循環(huán)回路20連接至該 接口。在圖2所示的模式下，沒有氣流從出口接口 51中流出，如虛線箭頭55所示。熱交換 分流支路19優(yōu)選的連接于出口接口 52。所述第一再循環(huán)回路13優(yōu)選的連接于進(jìn)入接口 44。
如圖3所示，分流閥48的閥門49處于第二極端位置，如箭頭56和57所示，穿過 熱交換器芯體42的所有的廢氣從出口接口 52流出。虛線箭頭58示意出閥門在此位置時， 沒有氣流從出口接口 51中流出。
如圖4和5所示的簡化示意圖，帶有至少一個間隔壁的熱交換器60，如虛線61所 示，以及分隔熱交換器芯體62以使氣流可以U型方式沿相反的方向穿流。熱交換器60在 熱交換器芯體62的一端具有帶有一個進(jìn)口接口 64和一個出口接口 65的集流箱63，如箭頭 所示。在熱交換器芯體62的另一端有一個集流箱66，一個帶有閥門69的分流閥68與其集 成于一體。集流箱66具有另一個出口接口 72，根據(jù)分流閥48的閥門49的位置，流經(jīng)熱交 換器芯體42的廢氣流通過所述出口接口流出或不流出。
在圖4中，分流閥68的閥門69封閉了出口接口 72，因此，如箭頭73和74所示， 氣流以U型方式穿過熱交換器芯體62。如虛線箭頭76所示，沒有氣流從出口接口 72中流出ο
所述第一再循環(huán)回路13優(yōu)選的連接于進(jìn)口接口 64。熱交換分流支路19優(yōu)選的連 接于出口接口 65。熱交換再循環(huán)回路20優(yōu)選的連接于另一個出口接口 72。
如圖5所示，分流閥68的閥門69處于中間位置，在此位置如圖4所示的熱交換器 芯體62的U型流路被阻斷了。如圖5中箭頭77，78，79及80所示，進(jìn)入進(jìn)口接口 64的廢 氣流以I型方式流過單向的熱交換器芯體62，然后全部從出口接口 72流出。如圖8的虛線 箭頭81所示，分流閥68的閥門69在這個位置時，沒有廢氣從出口接口 65中流出。
當(dāng)然，除了圖2至圖5所示的分流閥48、68的閥門49、69的極端位置，中間位置也 是可行的，此時第一再循環(huán)回路13輸送的廢氣流只有部分到達(dá)熱交換再循環(huán)回路20或熱 交換分流支路19。
顯然，根據(jù)以上教導(dǎo)，本發(fā)明的許多修正和變型是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在后所 附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可不同于上述具體描述通過其他方式實施。
權(quán)利要求
1.一種廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括一個內(nèi)燃機(6)，在一個分流點(11)分流且通過一個 回流點回流的廢氣和/或增壓空氣輸送該內(nèi)燃機；一個用于回流的廢氣和/或增壓空 氣的熱交換器(18，40，60)，設(shè)于所述分流點(11)和所述回流點之間；一個廢氣再循 環(huán)閥(14)，回流的廢氣和/或增壓空氣通過該閥調(diào)節(jié)；其特征在于，所述廢氣再循環(huán)閥(14) 連接于所述分流點(11)和所述熱交換器(18，40，60)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器(18；40 ；60)配有 一個分流閥( ，48，68)，通過該分流閥，從所述分流點(11)分流且從熱交換器(18)中流出 的廢氣和/或增壓空氣，通過所述回流點回流或通過一個分流支路(19)排出。
3.如權(quán)利要求2所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，從所述分流點(11)分流且從熱 交換器(18)中流出的廢氣和/或增壓空氣完全或部分的通過所述回流點回流或通過 所述分流支路(19)排出。
4.如權(quán)利要求2或3所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述分流閥08，48，68)與 所述熱交換器集成于一體。
5.如權(quán)利要求2-4中任一項所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述分流閥(48，68) 設(shè)于所述熱交換器G0，60)的出口處。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，從所述分流點(11) 分流的廢氣和/或增壓空氣僅在一個方向上流經(jīng)所述熱交換器GO)。
7.如權(quán)利要求6所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述分流支路(19)和所述再循 環(huán)回路00)連接于所述熱交換器(18，40，60)的一端。
8.如權(quán)利要求2-5中任一項所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，從所述分流點(11) 分流的廢氣和/或增壓空氣以相反的方向流經(jīng)所述熱交換器(60)。
9.如權(quán)利要求8所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述分流支路(19)連接于所述 熱交換器的一端，該端與所述分流點(11)連通用于傳輸廢氣和/或增壓空氣。
10.如權(quán)利要求9所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述再循環(huán)回路00)連接于所 述熱交換器(18，40，60)兩端的另一端。
11.如前面任一項權(quán)利要求所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，一個背壓閥04)連 接于所述分流點(11)的下游。
12.如前面任一項權(quán)利要求所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(6)和所 述分流點(11)之間設(shè)有另一個分流點(12)，該另一個分流點(1 通過另一個廢氣再循環(huán) 閥(17)與另一個回流點02)連通，所述另一個回流點02)設(shè)于所述回流點和內(nèi)燃 機(6)之間。
13.如前面任一項權(quán)利要求所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述回流點和 內(nèi)燃機(6)之間還設(shè)有一個用于壓縮廢氣和/或增壓空氣的壓縮機G)，所述壓縮機(4)由 一個渦輪(7)驅(qū)動，所述渦輪(7)設(shè)于所述內(nèi)燃機(6)和所述分流點(11)之間。
14.如權(quán)利要求13所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(4)和所述內(nèi)燃機 (6)之間還設(shè)有一個增壓空氣冷卻器(5)。
15.如權(quán)利要求13或14所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，一個柴油顆粒濾清器 (9)連接于所述渦輪(7)的下游。
全文摘要
一種廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括一個內(nèi)燃機(6)，在一個分流點(11)分流且通過一個回流點(21)回流的廢氣和/或增壓空氣輸送該內(nèi)燃機；一個熱交換器(18，40，60)，設(shè)于所述分流點(11)和所述回流點(21)之間，用于回流的廢氣和/或增壓空氣；一個廢氣再循環(huán)閥(14)，回流的廢氣和/或增壓空氣通過該閥調(diào)節(jié)；為了提供結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，所述廢氣再循環(huán)閥(14)連接于所述分流點(11)和所述熱交換器(18，40，60)之間。
文檔編號F02M25/07GK102032073SQ20101050127
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者埃伯哈德·潘托, 杰羅姆·熱努瓦特, 漢斯-烏爾里?！な┩幸晾谞?申請人:貝洱兩合公司, 貝洱法蘭西魯法克公司