專利名稱：Egr裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種EGR裝置，通過將流經(jīng)發(fā)動機的排氣通路的廢氣的 一部分供給進氣通路，使混合氣體的燃燒溫度下降，由此減少NOx的排 出量，并可以將供給進氣通路的廢氣(EGR氣體)冷卻到更低溫度。
背景技術(shù)：
作為柴油機等的排放對策，將流經(jīng)排氣通路的廢氣的一部分供給進 氣通路，降低混合氣的燃燒溫度，抑制NOx的生成的EGR(排氣再循環(huán)) 裝置被熟知且被廣泛實用化(專利文獻1等)。
EGR裝置例如圖4所示，具有連通發(fā)動機1的排氣通路9和進氣 通路3的EGR通路15、設(shè)置在該EGR通路15上的EGR冷卻器30、 在冷卻器30的下流側(cè)設(shè)置在EGR通路15上的EGR閥31。
從排氣通路9向EGR通路15流入的廢氣(EGR氣體)在由EGR冷 卻器30冷卻后，通過EGR閥31調(diào)節(jié)流量并向進氣通路3回流。另外， 圖中2是進氣歧管、7是排氣歧管、5是中間冷卻器、12是渦輪增壓器。
通過EGR冷卻器30冷卻EGR氣體的理由是當將高溫的EGR氣 體直接返回進氣通路3時，由于因高溫而膨脹的EGR氣體被供給到汽 缸(燃燒室)內(nèi)，因此EGR氣體的質(zhì)量下降，進入汽缸內(nèi)的實質(zhì)的EGR 氣體的比例減小。特別是在燃料噴射量多的高負荷運轉(zhuǎn)時，因為燃燒需 要大量的空氣，所以需要將EGR氣體冷卻使它的體積減小，來確保需 要的EGR量。
此外，當冷卻EGR氣體時，由于混合氣的燃燒溫度就變得更低， 所以還能獲得進一步減少NOx排出量的效果。
因此，近年來為了使NOx降低效果增大，提出設(shè)置多個EGR冷 卻器30，或者增大EGR冷卻器30的能力 容量，從而將EGR氣體冷 卻到更低溫度。
專利文獻1:日本特開平10 —196462號公報
但是，當提高EGR氣體的冷卻程度時，在通過EGR閥31時，EGR 氣體中含有的碳氫化合物(HC)成分凝結(jié)或凝固、成為液體或固體，其有 時會附著在EGR閥31的工作部上。這樣的話，EGR閥31的工作部固 定，產(chǎn)生工作不良。
因此，在以前的EGR裝置中，提高EGR氣體的冷卻程度實際上很難。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種EGR裝置，解決上述問題，即 使提高EGR氣體的冷卻程度，也不發(fā)生EGR閥的工作不良。
為達到上述目的，本發(fā)明的EGR裝置，具有EGR通路，用于將 流經(jīng)發(fā)動機的排氣通路的廢氣的一部分供給進氣通路、并連通上述排氣 通路和上述進氣通路；EGR冷卻器，設(shè)置在上述EGR通路上，冷卻流 經(jīng)上述EGR通路的廢氣；EGR閥，設(shè)置在上述EGR通路上，用來調(diào)節(jié) 從上述EGR通路向上述進氣通路供給的廢氣的流量，上述EGR冷卻器 在上述EGR通路上設(shè)置多個，上述EGR閥設(shè)置在上述EGR冷卻器中 鄰接的任意兩個EGR冷卻器之間。
在這里，優(yōu)選位于上述EGR閥的上游側(cè)的EGR冷卻器的能力為， 通過上述EGR閥的廢氣的溫度被設(shè)定為比IOO'C高。
此外，設(shè)置旁路通路，將上述EGR通路的上述EGR閥的設(shè)置位置、 在上述EGR閥的下游側(cè)，與一個或多個EGR冷卻器下游側(cè)的位置連通， 上述EGR閥也可以是方向切換閥，可有選擇地使流入上述EGR閥的廢 氣流向上述EGR通路和上述旁路通路中的任意一個。
根據(jù)本發(fā)明，由于在EGR閥的下游側(cè)至少設(shè)置一個EGR冷卻器， 因此通過該EGR冷卻器(即比EGR閥靠下游側(cè)的EGR冷卻器)，即使將 廢氣冷卻到碳氫化合物成分的凝結(jié)溫度或是凝固溫度以下，也不會發(fā)生 EGR閥的工作不良。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于在EGR閥的上游側(cè)也設(shè) 置至少一個EGR冷卻器，所以可以防止EGR閥的密封部件等由于高溫 廢氣而熱劣化。


圖1是本發(fā)明一個實施方式的EGR裝置的概略圖； 圖2是表示流經(jīng)EGR通路的EGR氣體的溫度的圖表； 圖3是本發(fā)明的其他實施方式的EGR裝置的概略圖； 圖4是現(xiàn)有的EGR裝置的概略圖。
符號說明
1發(fā)動機 3進氣通路 9排氣通路 15 EGR通路
16a EGR冷卻器(第一冷卻器) 16b EGR冷卻器(第二冷卻器) 17 EG幽 17' EGR閥 19旁路通路
具體實施方式
(實施例1)
下面，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式。 圖1是本實施方式的EGR裝置的概略圖。
本實施方式的EGR裝置適用于柴油機，該柴油機具有發(fā)動機l; 通過進氣歧管2連接在發(fā)動機1上的進氣通路3;設(shè)置在進氣通路3上 的中間冷卻器5;在中間冷卻器5的下流側(cè)設(shè)置在進氣通路3上的節(jié)流 閥(throttle)6;通過排氣歧管7連接在發(fā)動機1上的排氣通路9;渦輪增 壓器12，具有設(shè)置在排氣通路9上的渦輪機(turbine)10和設(shè)置在進氣通 路3上的壓縮機11;電子控制節(jié)流閥6等各種裝置的控制器13等。
EGR裝置具有連通渦輪機10上游側(cè)的排氣通路9和節(jié)流閥6下 流側(cè)的進氣通路3的EGR通路15;設(shè)置在該EGR通路15上、用于冷
卻流經(jīng)EGR通路15內(nèi)的廢氣(EGR氣體)的EGR冷卻器16a、 16b;設(shè) 置在EGR通路15上、用于調(diào)節(jié)從EGR通路15向進氣通路3供給的 EGR氣體的流量的EGR閥17。
EGR閥17的閥開度可階段地或連續(xù)地調(diào)節(jié)，通過控制器13控制調(diào) 節(jié)其閥開度。在控制器13中構(gòu)建有對發(fā)動機1的每個運轉(zhuǎn)狀態(tài)決定了 EGR閥17的最佳閥開度的邏輯，控制器13根據(jù)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)傳感器、油 門開度傳感器和進氣流量傳感器等未圖示的檢測單元的檢測值，決定 EGR閥17閥開度的目標值，并根據(jù)該目標值來開閉控制EGR閥17。 通過將EGR閥17的閥開度控制 調(diào)節(jié)為最佳，將從EGR通路15向進 氣通路3供給的EGR氣體的流量控制 調(diào)節(jié)為最佳。
根據(jù)圖可知，在本實施方式的EGR裝置中，兩個EGR冷卻器16a、 16b在EGR通路15上串聯(lián)地設(shè)置，在該EGR冷卻器16a、 16b之間設(shè) 置EGR閥17。即，在本實施方式的EGR裝置中，在EGR閥17的上游 側(cè)和下流側(cè)分別設(shè)置一個EGR冷卻器。另外，在以下說明中，將EGR 閥17上游側(cè)的EGR冷卻器16a稱為第1冷卻器，將EGR閥17下流側(cè) 的EGR冷卻器16b稱為第2冷卻器。
在此，位于EGR閥17上游側(cè)的第1冷卻器16a的能力 容量被設(shè) 定為，通過EGR閥17的EGR氣體(廢氣)的溫度，不成為EGR氣體中 含有的碳氫化合物(HC)成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度以下。更具體地說， 設(shè)定第1冷卻器16a的能力 容量，以使通過EGR閥17的EGR氣體 溫度比IO(TC高。
另一方面，位于EGR閥17下流側(cè)的第2冷卻器16b的能力 容量 被設(shè)定為，向進氣通路3供給的EGR氣體的溫度，為EGR氣體中含有 的碳化氫化合物成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度以下，就是說被設(shè)定為 IO(TC以下那樣的能力，容量。
下面，說明本實施方式的EGR裝置的作用。
在發(fā)動機1的運轉(zhuǎn)中，流經(jīng)排氣通路9內(nèi)的廢氣的一部分向EGR 通路15流入，在由第1冷卻器16a冷卻到第1溫度后，流向EGR閥17。 此時，當根據(jù)設(shè)定在控制器13中的閥開度打開EGR閥17時，對應(yīng)該 閥開度的流量的廢氣(EGR氣體)流向EGR閥17的下流側(cè)，并由第2冷
卻器16b進一步冷卻到比第1溫度低的第2溫度。然后，EGR氣體流入 進氣通路3，并與從節(jié)流閥6的上游側(cè)供給的空氣(新氣)一起供給到發(fā) 動機1的汽缸(燃'燒室)內(nèi)。通過將低溫的EGR氣體供給到汽缸內(nèi)，混合 氣的燃燒溫度和氧濃度下降，抑制NOx的生成。
在此，利用圖2說明流經(jīng)EGR通路15內(nèi)的EGR氣體的溫度。
圖2表示EGR通路15內(nèi)的三個測定點的EGR氣體溫度，線A表 示流經(jīng)第l冷卻器16a入口(圖1的點a)的EGR氣體的溫度，線B表示 流經(jīng)第2冷卻器16b入口(圖1的點b)的EGR氣體的溫度，線C表示的 是流經(jīng)第2冷卻器16b的出口(圖1的點c)的EGR氣體的溫度。
根據(jù)圖可知，第1冷卻器16a的入口的EGR氣體溫度(線A)最高， EGR闊17的出口側(cè)、即第2冷卻器16b的入口的EGR氣體溫度(線B) 降低為線A的一半左右。
但是，第2冷卻器16b的入口(EGR閥17的出口)的EGR氣體溫度 (線B)，其平均值比EGR氣體中含有的碳氫化合物(HC)成分的凝結(jié)溫度 和凝固溫度(約IOO'C)高。其原因是，如上所述，設(shè)置第1冷卻器16a 的能力 容量，以使流入EGR閥17的EGR氣體的溫度比碳氫化合物 成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度高。因此，在EGR氣體通過EGR閥17時， 該碳氫化合物成分不液化或固化。
然后，第2冷卻器16b的出口的EGR氣體溫度(線C)，進一步降低 到第2冷卻器16b的入口的EGR氣體溫度(線B)的一半左右。該溫度比 EGR氣體中含有的碳氫化合物成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度(約100°C) 低，該溫度成為供給進氣通路3的EGR氣體的溫度。
如以上所說明的那樣，在本實施方式的EGR裝置中，在兩個EGR 冷卻器16a、 16b之間設(shè)置EGR閥17，并且將位于EGR閥17上游側(cè)的 EGR冷卻器16a的能力 容量設(shè)定為，通過EGR閥17的EGR氣體的 溫度不為碳氫化合物成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度以下。因此，在EGR 氣體通過EGR闊17內(nèi)時，該碳氫化合物成分不液化或固化并附著在工 作部上，不發(fā)生工作部的固定引起的EGR閥17的工作不良。
此外，因為在EGR閥17的下流側(cè)設(shè)置有EGR冷卻器16b，可通過 該EGR冷卻器16b將EGR氣體充分冷卻，并減少其容量。
詳細說明這一點，在圖4所示的現(xiàn)有的EGR裝置中，當通過EGR 冷卻器30使EGR氣體的溫度下降到碳氫化合物成分的凝結(jié)溫度和凝固 溫度以下時，液化或是固化的成分附著在EGR閥31上而引起工作不良， 因此不能將EGR氣體冷卻到碳氫化合物成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度以 下。對此，在本實施方式的EGR裝置中，因為EGR冷卻器16b位于 EGR閥17的下流側(cè)，所以可以通過該EGR冷卻器16b使EGR氣體的 溫度下降到碳氫化合物成分的凝結(jié)溫度和凝固溫度以下。
這樣，在本實施方式的EGR裝置中，因為可將EGR氣體冷卻到比 以往低的溫度從而充分減小其容積、并增大密度，所以在發(fā)動機l的汽 缸內(nèi)、EGR氣體所占的質(zhì)量比例可變大，并能夠以較大比例將EGR氣 體供給到汽缸(燃燒室)內(nèi)。因此，即使在高負荷運轉(zhuǎn)區(qū)域也能使EGR裝 置工作并實現(xiàn)減少NOx的目的。
此外，因為可以將EGR氣體冷卻到比以往低的溫度，所以混合氣 的燃燒溫度比以往降低，提高了減少NOx的效果。
并且，在本實施方式的EGR裝置中，因為在EGR閥17的上游側(cè) 也設(shè)置了 EGR冷卻器16a(第1冷卻器)，所以可以防止EGR閥17的密 封部件等的熱劣化。就是說，當將高溫的EGR氣體直接流入EGR閥17 時，EGR閥17的密封部件等可能熱劣化，但是在本實施方式的EGR 裝置中，由于可將流入EGR閥17的EGR氣體的溫度降低到某種程度， 因此可以防止EGR閥17的密封部件等的熱劣化，并提高EGR閥17的 耐久性。但是，位于EGR閥17上游側(cè)的EGR冷卻器16a的能力 容 量被設(shè)定為，流入EGR閥17的EGR氣體的溫度比碳氫化合物成分的 凝結(jié)溫度和凝固溫度高，該情況與上述的相同。
(實施例2)
下面，利用圖3說明其他實施方式。
該實施方式的基本結(jié)構(gòu)和圖1所示的相同，對于和圖1相同的構(gòu)成 要素賦予相同的符號并省略其說明，只說明不同點。
該實施方式的特征為，在EGR通路15上設(shè)置旁路通路19，其連通 EGR閥17'的設(shè)置位置、和比位于EGR閥17'下流側(cè)的EGR冷卻器 16b(第2冷卻器)靠下流側(cè)的位置，作為EGR閥17'，可有選擇地使流入
EGR閥17'的廢氣流入下流側(cè)的EGR通路15、和旁路通路19中的任意 一個，并且使用可調(diào)節(jié)其流量的方向切換閥。
在該實施方式中，通過控制器13切換EGR閥17'，使通過了第1 冷卻器16a的EGR氣體流入旁路通路19，由此可以不進行第2冷卻器 16b的冷卻。由此，可避免在發(fā)動機1低溫時和低負荷運轉(zhuǎn)時等的EGR 氣體的過冷卻，并可以防止不完全燃燒引起的未燃燒HC的發(fā)生和不發(fā) 火等。更具體的進行說明，冷卻器13根據(jù)未圖示的水溫傳感器和負荷 檢測傳感器(油門開度傳感器等)等的檢測值，切換EGR閥17'(g卩，在低 溫時和低負荷時使EGR氣體流入旁路通路19，在高溫時和高負荷時等 使EGR氣體流入EGR通路15)，由此，可以使供給進氣通路3的EGR 氣體的溫度一直合適。
另外，本發(fā)明并不限定于以上說明的實施方式。
例如，在上述兩個實施方式中設(shè)置兩個EGR冷卻器，本發(fā)明在這 一點上不被限定，也可以設(shè)置3個以上的EGR冷卻器。在該情況下， 將EGR閥設(shè)置在多個EGR冷卻器中鄰接的任意兩個EGR冷卻器之間， 并且將位于EGR閥上游側(cè)的一個或多個EGR冷卻器的能力 容量設(shè)定 為，使通過EGR閥的廢氣的溫度比EGR氣體中含有的碳氫化合物成分 的凝結(jié)溫度和凝固溫度(約100。C)高即可。
另外，在EGR閥下流側(cè)存在多個EGR冷卻器的情況下，可以將在 圖3的實施方式中所示的旁路通路19的下流側(cè)，在最下流側(cè)的EGR冷 卻器的下流側(cè)與EGR通路15連接，也可以在一個或者多個EGR冷卻 器的上游側(cè)與EGR通路15連接?？傊?，旁路通路19將EGR閥17'的 設(shè)置位置、在該EGR閥17'下流側(cè)與一個或多個EGR冷卻器下流側(cè)的 位置連通即可，并且使通過旁路通路19時比通過EGR通路15整體時， 通過的EGR冷卻器的數(shù)目變少即可。
權(quán)利要求
1、一種EGR裝置，其特征在于，具有EGR通路，用于將流經(jīng)發(fā)動機排氣通路的廢氣的一部分供給到進氣通路，并連通上述排氣通路和上述進氣通路；EGR冷卻器，設(shè)置在上述EGR通路上，對流經(jīng)上述EGR通路的廢氣進行冷卻；EGR閥，設(shè)置在上述EGR通路上，調(diào)節(jié)從上述EGR通路向上述進氣通路供給的廢氣的流量，在上述EGR通路上設(shè)置多個上述EGR冷卻器，上述EGR閥設(shè)置在多個EGR冷卻器中鄰接的任意兩個EGR冷卻器之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的EGR裝置，其特征在于位于上述EGR閥的上游側(cè)的EGR冷卻器的能力被設(shè)定為，使通過 上述EGR閥的廢氣的溫度比IO(TC高。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的EGR裝置，其特征在于 設(shè)置旁路通路，該旁路通路將上述EGR通路中的上述EGR閾的設(shè)置位置、在上述EGR閥的下流側(cè)、與一個或多個EGR冷卻器的下流側(cè)的位置連通，上述EGR閥是方向切換閥，該方向切換閥可有選擇地使流入上述EGR閥的廢氣流入上述EGR通路和上述旁路通路中的任意一 水
全文摘要
一種EGR裝置，具有用于將流經(jīng)發(fā)動機(1)的排氣通路(9)的廢氣的一部分供給進氣通路(3)，連通排氣通路(9)和進氣通路(3)的EGR通路(15)；設(shè)置在EGR通路(15)上，冷卻流經(jīng)EGR通路(15)的廢氣的EGR冷卻器(16a、16b)；設(shè)置在EGR通路(15)上，用于調(diào)節(jié)從EGR通路(15)向進氣通路(3)供給的廢氣的流量的EGR閥(17)，EGR冷卻器(16a、16b)在EGR通路(15)中設(shè)置多個，EGR閥(17)設(shè)置在多個EGR冷卻器(16a、16b)中鄰接的任意兩個EGR冷卻器(16a、16b)之間。
文檔編號F02M25/07GK101103195SQ20058004681
公開日2008年1月9日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者植田隆廣 申請人:五十鈴自動車株式會社