专利名称：Egr装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种EGR装置，通过将流经发动机的排气通路的废气的 一部分供给进气通路，使混合气体的燃烧温度下降，由此减少NOx的排 出量，并可以将供给进气通路的废气(EGR气体)冷却到更低温度。
背景技术：
作为柴油机等的排放对策，将流经排气通路的废气的一部分供给进 气通路，降低混合气的燃烧温度，抑制NOx的生成的EGR(排气再循环) 装置被熟知且被广泛实用化(专利文献1等)。
EGR装置例如图4所示，具有连通发动机1的排气通路9和进气 通路3的EGR通路15、设置在该EGR通路15上的EGR冷却器30、 在冷却器30的下流侧设置在EGR通路15上的EGR阀31。
从排气通路9向EGR通路15流入的废气(EGR气体)在由EGR冷 却器30冷却后，通过EGR阀31调节流量并向进气通路3回流。另外， 图中2是进气歧管、7是排气歧管、5是中间冷却器、12是涡轮增压器。
通过EGR冷却器30冷却EGR气体的理由是当将高温的EGR气 体直接返回进气通路3时，由于因高温而膨胀的EGR气体被供给到汽 缸(燃烧室)内，因此EGR气体的质量下降，进入汽缸内的实质的EGR 气体的比例减小。特别是在燃料喷射量多的高负荷运转时，因为燃烧需 要大量的空气，所以需要将EGR气体冷却使它的体积减小，来确保需 要的EGR量。
此外，当冷却EGR气体时，由于混合气的燃烧温度就变得更低， 所以还能获得进一步减少NOx排出量的效果。
因此，近年来为了使NOx降低效果增大，提出设置多个EGR冷 却器30，或者增大EGR冷却器30的能力 容量，从而将EGR气体冷 却到更低温度。
专利文献1:日本特开平10 —196462号公报
但是，当提高EGR气体的冷却程度时，在通过EGR阀31时，EGR 气体中含有的碳氢化合物(HC)成分凝结或凝固、成为液体或固体，其有 时会附着在EGR阀31的工作部上。这样的话，EGR阀31的工作部固 定，产生工作不良。
因此，在以前的EGR装置中，提高EGR气体的冷却程度实际上很难。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种EGR装置，解决上述问题，即 使提高EGR气体的冷却程度，也不发生EGR阀的工作不良。
为达到上述目的，本发明的EGR装置，具有EGR通路，用于将 流经发动机的排气通路的废气的一部分供给进气通路、并连通上述排气 通路和上述进气通路；EGR冷却器，设置在上述EGR通路上，冷却流 经上述EGR通路的废气；EGR阀，设置在上述EGR通路上，用来调节 从上述EGR通路向上述进气通路供给的废气的流量，上述EGR冷却器 在上述EGR通路上设置多个，上述EGR阀设置在上述EGR冷却器中 邻接的任意两个EGR冷却器之间。
在这里，优选位于上述EGR阀的上游侧的EGR冷却器的能力为， 通过上述EGR阀的废气的温度被设定为比IOO'C高。
此外，设置旁路通路，将上述EGR通路的上述EGR阀的设置位置、 在上述EGR阀的下游侧，与一个或多个EGR冷却器下游侧的位置连通， 上述EGR阀也可以是方向切换阀，可有选择地使流入上述EGR阀的废 气流向上述EGR通路和上述旁路通路中的任意一个。
根据本发明，由于在EGR阀的下游侧至少设置一个EGR冷却器， 因此通过该EGR冷却器(即比EGR阀靠下游侧的EGR冷却器)，即使将 废气冷却到碳氢化合物成分的凝结温度或是凝固温度以下，也不会发生 EGR阀的工作不良。此外，根据本发明，由于在EGR阀的上游侧也设 置至少一个EGR冷却器，所以可以防止EGR阀的密封部件等由于高温 废气而热劣化。
图1是本发明一个实施方式的EGR装置的概略图； 图2是表示流经EGR通路的EGR气体的温度的图表； 图3是本发明的其他实施方式的EGR装置的概略图； 图4是现有的EGR装置的概略图。
符号说明
1发动机 3进气通路 9排气通路 15 EGR通路
16a EGR冷却器(第一冷却器) 16b EGR冷却器(第二冷却器) 17 EG幽 17' EGR阀 19旁路通路
具体实施方式
(实施例1)
下面，根据附图详细说明本发明的一个优选实施方式。 图1是本实施方式的EGR装置的概略图。
本实施方式的EGR装置适用于柴油机，该柴油机具有发动机l; 通过进气歧管2连接在发动机1上的进气通路3;设置在进气通路3上 的中间冷却器5;在中间冷却器5的下流侧设置在进气通路3上的节流 阀(throttle)6;通过排气歧管7连接在发动机1上的排气通路9;涡轮增 压器12，具有设置在排气通路9上的涡轮机(turbine)10和设置在进气通 路3上的压縮机11;电子控制节流阀6等各种装置的控制器13等。
EGR装置具有连通涡轮机10上游侧的排气通路9和节流阀6下 流侧的进气通路3的EGR通路15;设置在该EGR通路15上、用于冷
却流经EGR通路15内的废气(EGR气体)的EGR冷却器16a、 16b;设 置在EGR通路15上、用于调节从EGR通路15向进气通路3供给的 EGR气体的流量的EGR阀17。
EGR阀17的阀开度可阶段地或连续地调节，通过控制器13控制调 节其阀开度。在控制器13中构建有对发动机1的每个运转状态决定了 EGR阀17的最佳阀开度的逻辑，控制器13根据发动机旋转传感器、油 门开度传感器和进气流量传感器等未图示的检测单元的检测值，决定 EGR阀17阀开度的目标值，并根据该目标值来开闭控制EGR阀17。 通过将EGR阀17的阀开度控制 调节为最佳，将从EGR通路15向进 气通路3供给的EGR气体的流量控制 调节为最佳。
根据图可知，在本实施方式的EGR装置中，两个EGR冷却器16a、 16b在EGR通路15上串联地设置，在该EGR冷却器16a、 16b之间设 置EGR阀17。即，在本实施方式的EGR装置中，在EGR阀17的上游 侧和下流侧分别设置一个EGR冷却器。另外，在以下说明中，将EGR 阀17上游侧的EGR冷却器16a称为第1冷却器，将EGR阀17下流侧 的EGR冷却器16b称为第2冷却器。
在此，位于EGR阀17上游侧的第1冷却器16a的能力 容量被设 定为，通过EGR阀17的EGR气体(废气)的温度，不成为EGR气体中 含有的碳氢化合物(HC)成分的凝结温度和凝固温度以下。更具体地说， 设定第1冷却器16a的能力 容量，以使通过EGR阀17的EGR气体 温度比IO(TC高。
另一方面，位于EGR阀17下流侧的第2冷却器16b的能力 容量 被设定为，向进气通路3供给的EGR气体的温度，为EGR气体中含有 的碳化氢化合物成分的凝结温度和凝固温度以下，就是说被设定为 IO(TC以下那样的能力，容量。
下面，说明本实施方式的EGR装置的作用。
在发动机1的运转中，流经排气通路9内的废气的一部分向EGR 通路15流入，在由第1冷却器16a冷却到第1温度后，流向EGR阀17。 此时，当根据设定在控制器13中的阀开度打开EGR阀17时，对应该 阀开度的流量的废气(EGR气体)流向EGR阀17的下流侧，并由第2冷
却器16b进一步冷却到比第1温度低的第2温度。然后，EGR气体流入 进气通路3，并与从节流阀6的上游侧供给的空气(新气)一起供给到发 动机1的汽缸(燃'烧室)内。通过将低温的EGR气体供给到汽缸内，混合 气的燃烧温度和氧浓度下降，抑制NOx的生成。
在此，利用图2说明流经EGR通路15内的EGR气体的温度。
图2表示EGR通路15内的三个测定点的EGR气体温度，线A表 示流经第l冷却器16a入口(图1的点a)的EGR气体的温度，线B表示 流经第2冷却器16b入口(图1的点b)的EGR气体的温度，线C表示的 是流经第2冷却器16b的出口(图1的点c)的EGR气体的温度。
根据图可知，第1冷却器16a的入口的EGR气体温度(线A)最高， EGR阔17的出口侧、即第2冷却器16b的入口的EGR气体温度(线B) 降低为线A的一半左右。
但是，第2冷却器16b的入口(EGR阀17的出口)的EGR气体温度 (线B)，其平均值比EGR气体中含有的碳氢化合物(HC)成分的凝结温度 和凝固温度(约IOO'C)高。其原因是，如上所述，设置第1冷却器16a 的能力 容量，以使流入EGR阀17的EGR气体的温度比碳氢化合物 成分的凝结温度和凝固温度高。因此，在EGR气体通过EGR阀17时， 该碳氢化合物成分不液化或固化。
然后，第2冷却器16b的出口的EGR气体温度(线C)，进一步降低 到第2冷却器16b的入口的EGR气体温度(线B)的一半左右。该温度比 EGR气体中含有的碳氢化合物成分的凝结温度和凝固温度(约100°C) 低，该温度成为供给进气通路3的EGR气体的温度。
如以上所说明的那样，在本实施方式的EGR装置中，在两个EGR 冷却器16a、 16b之间设置EGR阀17，并且将位于EGR阀17上游侧的 EGR冷却器16a的能力 容量设定为，通过EGR阀17的EGR气体的 温度不为碳氢化合物成分的凝结温度和凝固温度以下。因此，在EGR 气体通过EGR阔17内时，该碳氢化合物成分不液化或固化并附着在工 作部上，不发生工作部的固定引起的EGR阀17的工作不良。
此外，因为在EGR阀17的下流侧设置有EGR冷却器16b，可通过 该EGR冷却器16b将EGR气体充分冷却，并减少其容量。
详细说明这一点，在图4所示的现有的EGR装置中，当通过EGR 冷却器30使EGR气体的温度下降到碳氢化合物成分的凝结温度和凝固 温度以下时，液化或是固化的成分附着在EGR阀31上而引起工作不良， 因此不能将EGR气体冷却到碳氢化合物成分的凝结温度和凝固温度以 下。对此，在本实施方式的EGR装置中，因为EGR冷却器16b位于 EGR阀17的下流侧，所以可以通过该EGR冷却器16b使EGR气体的 温度下降到碳氢化合物成分的凝结温度和凝固温度以下。
这样，在本实施方式的EGR装置中，因为可将EGR气体冷却到比 以往低的温度从而充分减小其容积、并增大密度，所以在发动机l的汽 缸内、EGR气体所占的质量比例可变大，并能够以较大比例将EGR气 体供给到汽缸(燃烧室)内。因此，即使在高负荷运转区域也能使EGR装 置工作并实现减少NOx的目的。
此外，因为可以将EGR气体冷却到比以往低的温度，所以混合气 的燃烧温度比以往降低，提高了减少NOx的效果。
并且，在本实施方式的EGR装置中，因为在EGR阀17的上游侧 也设置了 EGR冷却器16a(第1冷却器)，所以可以防止EGR阀17的密 封部件等的热劣化。就是说，当将高温的EGR气体直接流入EGR阀17 时，EGR阀17的密封部件等可能热劣化，但是在本实施方式的EGR 装置中，由于可将流入EGR阀17的EGR气体的温度降低到某种程度， 因此可以防止EGR阀17的密封部件等的热劣化，并提高EGR阀17的 耐久性。但是，位于EGR阀17上游侧的EGR冷却器16a的能力 容 量被设定为，流入EGR阀17的EGR气体的温度比碳氢化合物成分的 凝结温度和凝固温度高，该情况与上述的相同。
(实施例2)
下面，利用图3说明其他实施方式。
该实施方式的基本结构和图1所示的相同，对于和图1相同的构成 要素赋予相同的符号并省略其说明，只说明不同点。
该实施方式的特征为，在EGR通路15上设置旁路通路19，其连通 EGR阀17'的设置位置、和比位于EGR阀17'下流侧的EGR冷却器 16b(第2冷却器)靠下流侧的位置，作为EGR阀17'，可有选择地使流入
EGR阀17'的废气流入下流侧的EGR通路15、和旁路通路19中的任意 一个，并且使用可调节其流量的方向切换阀。
在该实施方式中，通过控制器13切换EGR阀17'，使通过了第1 冷却器16a的EGR气体流入旁路通路19，由此可以不进行第2冷却器 16b的冷却。由此，可避免在发动机1低温时和低负荷运转时等的EGR 气体的过冷却，并可以防止不完全燃烧引起的未燃烧HC的发生和不发 火等。更具体的进行说明，冷却器13根据未图示的水温传感器和负荷 检测传感器(油门开度传感器等)等的检测值，切换EGR阀17'(g卩，在低 温时和低负荷时使EGR气体流入旁路通路19，在高温时和高负荷时等 使EGR气体流入EGR通路15)，由此，可以使供给进气通路3的EGR 气体的温度一直合适。
另外，本发明并不限定于以上说明的实施方式。
例如，在上述两个实施方式中设置两个EGR冷却器，本发明在这 一点上不被限定，也可以设置3个以上的EGR冷却器。在该情况下， 将EGR阀设置在多个EGR冷却器中邻接的任意两个EGR冷却器之间， 并且将位于EGR阀上游侧的一个或多个EGR冷却器的能力 容量设定 为，使通过EGR阀的废气的温度比EGR气体中含有的碳氢化合物成分 的凝结温度和凝固温度(约100。C)高即可。
另外，在EGR阀下流侧存在多个EGR冷却器的情况下，可以将在 图3的实施方式中所示的旁路通路19的下流侧，在最下流侧的EGR冷 却器的下流侧与EGR通路15连接，也可以在一个或者多个EGR冷却 器的上游侧与EGR通路15连接。总之，旁路通路19将EGR阀17'的 设置位置、在该EGR阀17'下流侧与一个或多个EGR冷却器下流侧的 位置连通即可，并且使通过旁路通路19时比通过EGR通路15整体时， 通过的EGR冷却器的数目变少即可。
权利要求
1、一种EGR装置，其特征在于，具有EGR通路，用于将流经发动机排气通路的废气的一部分供给到进气通路，并连通上述排气通路和上述进气通路；EGR冷却器，设置在上述EGR通路上，对流经上述EGR通路的废气进行冷却；EGR阀，设置在上述EGR通路上，调节从上述EGR通路向上述进气通路供给的废气的流量，在上述EGR通路上设置多个上述EGR冷却器，上述EGR阀设置在多个EGR冷却器中邻接的任意两个EGR冷却器之间。
2、 根据权利要求1所述的EGR装置，其特征在于位于上述EGR阀的上游侧的EGR冷却器的能力被设定为，使通过 上述EGR阀的废气的温度比IO(TC高。
3、 根据权利要求1或2所述的EGR装置，其特征在于 设置旁路通路，该旁路通路将上述EGR通路中的上述EGR阈的设置位置、在上述EGR阀的下流侧、与一个或多个EGR冷却器的下流侧的位置连通，上述EGR阀是方向切换阀，该方向切换阀可有选择地使流入上述EGR阀的废气流入上述EGR通路和上述旁路通路中的任意一 水
全文摘要
一种EGR装置，具有用于将流经发动机(1)的排气通路(9)的废气的一部分供给进气通路(3)，连通排气通路(9)和进气通路(3)的EGR通路(15)；设置在EGR通路(15)上，冷却流经EGR通路(15)的废气的EGR冷却器(16a、16b)；设置在EGR通路(15)上，用于调节从EGR通路(15)向进气通路(3)供给的废气的流量的EGR阀(17)，EGR冷却器(16a、16b)在EGR通路(15)中设置多个，EGR阀(17)设置在多个EGR冷却器(16a、16b)中邻接的任意两个EGR冷却器(16a、16b)之间。
文档编号F02M25/07GK101103195SQ20058004681
公开日2008年1月9日 申请日期2005年12月19日 优先权日2005年1月18日
发明者植田隆广 申请人:五十铃自动车株式会社