专利名称：强制对流egr冷却系统的制作方法
技术领域：
本文所述实施例总地涉及车辆中废汽传送系统。更具体来说，本文所述实施例涉 及用于车辆的废气再循环(EGR)系统以降低再循环废气温度的强制对流热交换器。
背景技术：
车辆上的废气传送系统可以极高温度排出废气，该废气可从常规发动机操作得 到。发动机冷却系统用于在废气再循环到发动机之前冷却废气。发动机冷却系统通常使来 自发动机冷却系统的水或其它冷却剂循环并将热量带离废气。由于在车辆上采用的控制废 气排放的规定，对发动机冷却系统冷却废气的要求正在提高，其减少氧化氮NOx废气排放。废气冷却器位于发动机或废气通道上。废气通道将废气从车辆发动机引导到环 境。废气的一部分在废气再循环(EGR)系统中从发动机排气歧管再循环回到发动机的进气 歧管。大部分EGR系统包括至少一个EGR冷却器，该EGR冷却器位于发动机的排气歧管与 进气歧管之间。NOx主要在氮气和氧气的混合物承受高温时形成。将进入的空气和再循环废气相 互混合稀释该混合物，其降低燃烧温度并减少过量氧气的量。废气还提高空气和废气的混 合物的具体比热，其降低了峰值燃烧温度。由于NOx更容易在高温下形成，该EGR系统通过 将温度保持在低温来限制NOx的产生。通常来说，再循环废气越冷，发动机处产生的NOx越 少。使用EGR来降低其NOx的排放的发动机可通过冷却再循环废气来得到较低的排 放。EGR冷却器冷却废气使得废气具有较低的潜热含量。已冷却的废气和空气混合物降低 燃烧室处的燃烧温度，其致使发动机处产生的NOx减少。沿废气流的方向，废气传送系统通常包含后处理装置，诸如预柴油氧化催化器件 (PDOC)和柴油氧化催化器(DOC)或柴油微粒过滤器(DPF)。DOC是使用化学工艺以将废气 流中污染物质分解成比较无害的成分的装置。DOC具有多孔陶瓷蜂窝状结构，其涂敷有催化 化学反应以减少污染的材料。DPF从废气移走微粒物质。
发明内容
—种冷却来自进气歧管上游的发动机排气歧管的再循环废气的方法，该方法包括 使再循环废气从排气歧管穿过热交换器，并用附连到热交换器的至少一个风机对流地强制 环境空气流过热交换器。该方法还包括将冷却的再循环废气通入进气歧管的步骤。
图1是具有强制对流热交换器的废气再循环系统的示意图。图2是具有风机的热交换器的正视立体图。图3是具有风机的热交换器的后视立体图。
具体实施例方式现参见图1，废气再循环(EGR)冷却系统总地以附图标记10表示，且设置在总地 以附图标记12表示的废气再循环系统上。EGR冷却系统10构造成冷却废气并使用从废气 回收的废热以用于有用的目的。可构想EGR冷却系统10可用于卡车、客车以及任何其它车辆。废气再循环系统12形成用于将从发动机16排放的气体传送到环境的废气通道 14。通道14形成有废气入口管18和废气出口管对，废气入口管18具有连接到发动机16 的废气出口 22的入口 20，废气出口管M具有将废气排到环境的出口沈。EGR冷却系统10 在将废气再循环进入发动机16的进气歧管四之前冷却来自废气再循环系统12的废气，在 进气歧管四处，废气将流到燃烧室(未示出)。废气再循环系统12较佳地使用常规的安装结构(未示出)安装在底盘件(未示 出)上。废气再循环系统12通常沿车辆的长度纵向延伸。沿废气流的方向，废气再循环系统12包括在废气通道14上预氧化催化器下游的 后处理装置，且具体来说，包括预柴油氧化催化器件32和柴油氧化催化器/柴油微粒过滤 器(D0C/DPF)34。烃计量器30也可在预柴油氧化催化器件32上游设置在废气通道上。废 气从发动机16上的废气歧管27在再循环管线观上再循环到发动机的进气歧管四以与空 气相互混合以用于燃烧。再循环管线观与废气歧管27和进气歧管四流体连通。如常规所知，发动机冷却系统38将水或其它冷却剂循环穿过一系列通道以通过 车体将热从发动机16带走，该一系列通道绕燃烧室(未示出)铸到发动机体和缸体盖(未 示出)内。在常规构造中，来自发动机冷却系统的水或其它冷却剂循环通过位于发动机16 处或在废气通道14上的废气-冷却剂热交换器。这在发动机冷却系统38上产生了附加的 负载。EGR冷却系统10用于替代常规的废气-冷却剂热交换器，或替代地，用于在附加 于常规的废气-冷却剂热交换器以帮助减轻发动机冷却系统38上的负载。与使用水或冷 却剂作为发动机冷却系统38的传热流体相反，本EGR冷却器使用强制对流来冷却来自废气 通道14的废气。具体来说，EGR冷却系统10使用环境空气流来冷却来自废气通道14的废气。EGR冷却系统10包括强制对流件、与发动机16流体连通的废气-空气热交换器 36。热交换器36设置在再循环管线观与发动机16的进气歧管四之间并与再循环管线观 和进气歧管四流体连通。在一实施例中，热交换器36直接附连到发动机16的进气歧管四 并与再循环管线观流体连通。该热交换器36是强制对流冷却器，其包括芯组件40，该芯组件具有大致延伸热交 换器长度的多个管和翅片。集管件42界定芯组件40的周界，集管件42延伸芯组件的长度 并平行于多个管和翅片。两个端帽44大致垂直地附连到集管件42以封围芯组件40的两 侧。废气入口 46位于强制对流热交换器36的第一端帽42处，且废气出口 48位于相 对的端帽42处。离开再循环管线观并进入废气入口 46的废气流入端帽42并穿过芯组件 的管。可构想在管内有构造成使废气湍流流过管以更有效地传递热量的湍流器(未示出)。 当废气流过管的长度时，废气流出相对的端帽42并穿过废气出口 48流出。当废气离开废气出口 48时，它们相对于在废气入口 46处的进入废气的温度已被冷却。这些冷却的废气 从热交换器36流入或穿过进气歧管四，并从进气歧管流到发动机16的燃烧室(未示出)。 在一实施例中，在到达进气歧管四之前从废气中去除大约50kW的热量。强制对流热交换器36具有第一侧50和第二侧M，第一侧50具有空气流输入表面 52，第二侧M具有封围第二侧的导管56。空气沿图2中箭头指示的方向流过热交换器36， 该方向横向于热交换器36的平面。当空气横向于管和翅片流过热交换器36时，空气冷却 管和翅片以及管中所包含的废气。至少一个风机58附连到第一侧50以将空气抽入空气流输入表面52。在强制对流 热交换器36的一实施例中，有三个风机58附连到空气流输入表面52以大致封围热交换器 的第二侧M。为更有效地抽吸空气，风机58与热交换器36相对地密封流体连通。风机58对流地强制热空气经过热交换器36以由导管56收集并通到D0C/DPF34 的。在一实施例中，运行风机58所需的能量在650至1000瓦范围内，但是，也考虑其它量。导管56设置在热交换器36的第二侧M处以收集从热交换器36排放的热空气流 并将其引到导管出口 60。管出口 60位于导管56的第一端处，其比导管的第二端具有更大 的横截面面积。横截面面积沿导管56的长度向导管的第二端以大致恒定的量减小。在该 构造中，大部分热量被导到废热管线62并引导到D0C/DPF34。热交换器36从废气获得热量并使用该废热用于其它有用的目的。废气热管线62 提供热交换器36的空气流输出口 56到D0C/DPF34之间的流体连通并将空气流导入DOC/ DPF0 D0C/DPF34周期性地经历烧掉沉积物的再生循环，其需要大量的热能。来自热交换器 36的废热可向D0C/DPF34提供附加热量，其可减少沉积物的堆积，且可减少所需再生循环 的次数。此外，来自强制对流热交换器36的废热可提供热量(能量)以减少温升。包括强制对流热交换器36的EGR冷却器10减轻了发动机冷却系统上的负载。在 一实施例中，热交换器36可提供废热到氧化催化器32以催化点火。此外，具有强制对流热 交换器36的EGR冷却器10安装在底盘观上，其可提供发动机高效的组装。此外，来自强 制对流热交换器36的废热可提供用于温度升高的更多的能量。另外，强制对流热交换器36 可使得后处理的计量较少并可潜在地减小D0C/DPF34的尺寸。
权利要求
1.一种车辆上的废气冷却系统，所述废气冷却系统具有废气通道，所述废气通道将废 气从发动机排出到出口，所述冷却系统包括再循环管线，所述再循环管线与所述发动机的排气歧管和所述发动机的进气歧管流体 连通；热交换器，所述热交换器设置在所述再循环管线与所述进气歧管之间并定位成与所述 再循环管线和所述进气歧管流体连通，所述热交换器具有用于使废气循环通过所述热交换 器的废气入口和废气出口、用于使空气能够流动穿过所述热交换器并冷却所述废气的第一 侧和第二侧，以及用于将所述空气抽入所述热交换器的至少一个风机，其中冷却的废气从 所述废气出口流到所述发动机的所述进气歧管。
2.如权利要求1所述的废气冷却系统，其特征在于，还包括位于所述废气通道上的柴 油氧化催化器件，其中流过所述热交换器的所述空气被加热并流出所述热交换器到达废热 管线上的所述柴油氧化催化器件。
3.如权利要求1所述的废气冷却系统，其特征在于，还包括位于所述废气通道上的柴 油微粒过滤器，其中流过所述热交换器的所述空气被加热并流出所述第二侧并被引导到废 热管线上的所述柴油微粒过滤器。
4.如权利要求1所述的废气冷却系统，其特征在于，所述热交换器还包括芯组件，所述 芯组件具有大致延伸所述热交换器长度的多个管和翅片。
5.如权利要求4所述的废气冷却系统，其特征在于，还包括集管件，所述集管件延伸所 述芯组件的长度并平行于所述多个管和翅片。
6.如权利要求5所述的废气冷却系统，其特征在于，还包括两个端帽，所述端帽大致垂 直地附连到所述芯组件的侧上的所述集管件。
7.如权利要求1所述的废气冷却系统，其特征在于，还包括预柴油微粒过滤器，所述预 柴油微粒过滤器位于所述发动机下游的所述废气通道上。
8.如权利要求1所述的废气冷却系统，其特征在于，还包括计量件，所述计量件位于所 述发动机下游的所述废气通道上。
9.如权利要求1所述的废气冷却系统，其特征在于，还包括所述热交换器的所述第二 侧处的导管，其中所述空气流收集在所述导管中，所述导管具有有第一横截面面积的第一 端和有第二横截面面积的第二端。
10.如权利要求9所述的废气冷却系统，其特征在于，所述至少一个风机包括大致封围 所述第二侧的三个风机。
11.如权利要求1所述的废气冷却系统，其特征在于，所述风机是电风机。
12.一种用于废气再循环系统的热交换器，所述热交换器具有废气通道和废气再循环 管线，所述废气通道将废气从发动机排放到出口，所述废气再循环管线与所述发动机的废 气歧管和进气歧管流体连通，所述热交换器包括废气入口，所述废气入口用于接纳来自所述废气再循环管线的废气；废气出口，所述废气出口用于将废气排放到所述进气歧管；第一侧，所述第一侧用于接纳空气流；第二侧，所述第二侧用于排放空气流；至少一个风机，所述风机用于将空气流抽入所述第一侧，其中所述空气流通过减少所述废气的热量而被加热。
13.如权利要求12所述的热交换器，其特征在于，所述废气入口设置在第一端帽上且 所述废气出口设置在第二端帽上。
14.如权利要求12所述的热交换器，其特征在于，还包括导管，所述导管附连到所述第 二侧以接纳在所述第二侧处排放的空气流，所述导管具有导管出口。
15.如权利要求12所述的热交换器，其特征在于，还包括从所述导管出口延伸的废热 管线。
16.如权利要求15所述的热交换器，其特征在于，所述至少一个风机包括三个风机。
17.如权利要求16所述的热交换器，其特征在于，所述三个风机大致封围所述第二侧。
18.—种冷却来自进气歧管上游发动机的排气歧管的再循环废气的方法，所述方法包括使所述再循环废气从所述排气歧管穿过热交换器，用附连到所述热交换器的至少一个风机对流地强制空气流过所述热交换器；以及 将冷却的再循环废气通入所述进气歧管。
19.如权利要求18所述的冷却再循环废气的方法，其特征在于，包括用设置在所述热 交换器侧上的导管收集加热的空气的步骤。
20.如权利要求19所述的冷却再循环废气的方法，其特征在于，包括将所述加热的空 气流从所述导管引导到废气通道上的柴油氧化催化器的步骤。
全文摘要
一种冷却来自进气歧管(29)上游的发动机(16)的排气歧管(27)的再循环废气的方法，该方法包括使再循环废气从排气歧管穿过热交换器(36)，并用附连到热交换器的至少一个风机(58)对流地强制环境空气流过热交换器。该方法还包括将冷却的再循环废气传送到进气歧管(29)的步骤。
文档编号F01N3/023GK102052124SQ20101054250
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月1日 优先权日2009年11月2日
发明者J·L·卡格纳伊, J·莫莱斯 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司