专利名称：用于调节内燃机废气流的阀、废气冷却的热交换器，具有至少一个阀和至少一个热交换器 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于调节内燃机废气流的阀及具有至少一个阀并用于废 气冷却的热交换器和具有至少一个阀和至少一个热交换器的系统。
背景技术：
为了满足现今和未来的废气排放法规的要求，在轿车或载货车的柴油机
或汽油机上釆用了废气冷却再循环系统，作为减少氮氧化物(NOx)排放的手 段。但是，这些系统由于例如AGR阀的失效或故障而在可靠性上出现问题， 其原因在于废气流的高温所造成的热负荷或由废气流形成的积炭。AGR阀特 别是调节再循环的废气的流动，所述废气流可以穿过一个热交换器、特别是 废气热交换器。AGR阀大多数可为电动或气动控制或操纵。AGR阀可以具有不 同的控制或调节位置。例如在第一位置处，AGR阀阻止废气热交换器被废气 穿流。例如在第二位置处，废气热交换器被整个再循环的废气流穿流。在AGR 阀的第三位置处，废气热交换器被再循环的废气流穿流，但这个废气流的规 模处于穿过所述热交换器的再循环废气流为零和穿流的再循环废气流达到最 大这两者之间。
AGR阀可布置在热交换器、特别是废气热交换器的上游或下游。此外， AGR阀可布置在废气冷却器之中或靠近它的位置。在另一个实施形式中，AGR 阀可与热交换器、特别是废气冷却器形成一体。
在一个具有至少一个内燃机和至少一个特别是可驱动压缩机进行增压空 气增压或增压空气-废气增压的涡轮机的系统中，AGR阀和热交换器、特别是 废气冷却器可以布置在涡轮机的流出侧即低压侧或涡轮机的流入侧即高压
当AGR阀布置在热交换器、特别是废气冷却器的流入侧时，由于废气的高温，AGR阀面临很高的温度要求。在这里已知的是，当废气不是直接从废 气管输送到AGR阀，而是在再循环的废气首先经过发动机的气缸盖后再送到 AGR阀或废气热交换器时，对AGR阀的温度要求可以降低。通过这样引导废 气，可以在高温废气与AGR阀接触之前，就己通过发动机冷却液将热量吸走。 但尽管如此，AGR阀还是承受着非常高的温度负荷。
AGR阀大多数情况下布置在废气冷却器的流出侧，以降低AGR阀和相应 的驱动机构、特别是电动或气动驱动机构的温度负荷。但其缺点在于，废气 中所含的未燃烧的碳氢化合物(HC)与碳黑颗粒在AGR阀上形成积炭。由于 在穿过废气热交换器之后气体温度相对较低，并且由于积炭很难烧尽，因此， AGR阀中所形成的积炭很难清除。积炭使得阀由于积炭层或结焦而被堵塞， 从而无法发挥功能。
相反，当AGR阀布置在废气冷却器的流入侧时，由于在废气热交换器之 前的废气温度很高，使得所形成的积炭能够烧尽，例如在内燃机处于负荷较 大的工作状态下。但是AGR阀所承受的高温也使驱动机构同样处于高负荷之 下。并且，再循环的废气在气缸盖中经过发动机冷却液冷却后，驱动机构和 AGR阀还是处于高负荷下。
在申请人未公布的专利申请DE 102 005 029 322.0中公开了一种AGR 阀以及带有AGR阀的内燃机的废气再循环和冷却的装置。在这里的一个实施 例中，阀元件布置在高温冷却器的流入侧，或者在另一个实施例中，布置在 废气冷却器的流出侧。
此外，在申请人未公布的专利申请DE 102 005 048 911.7中还同样公开 了一种内燃机的废气再循环和冷却的布置，其中，AGR阀布置在废气冷却器 的流出侧。在申请人同样未公布的专利申请DE 102 005 049 309.2中公开 了一种特别是带有氧化催化器的AGR阀，布置在废气冷却器的流入侧。
在申请人未公布的专利申请DE 102 005 044 088.6中公开了 AGR阀在热 交换器、特别是废气热交换器中的集成。
发明内容
本发明的目的是改善前面所述的阀。这个目的由具有以下特征的装置实现。 发明的其它较佳实施形式将结合
。
本发明提供一种用于调节内燃机的废气流的阀，它具有至少一个关闭元 件和至少一个用于操纵关闭元件的驱动机构，其中，阀具有至少一个用于阀 冷却的传热流道，它可被至少一个第一介质穿流。
这至少一个关闭元件能够控制或调节第二介质、特别是废气的流动。关 闭元件的操纵可通过驱动机构进行。阀具有至少一个用于阀冷却的传热流道， 它应被或可被或将被至少一个介质、特别是冷却介质如冷却液或空气穿流。
在一个较佳的实施形式中，传热流道由环形槽形成。第一介质、特别是 冷却液或空气可具有优点地从进口流向出口 。
此外，传热流道还具有至少一个双壁，其各壁相互同心。通过这种方式， 这个流道可以具有优点地通过一种成型加工方法如浇铸或一种切削加工方法 如铣削例如在一个板中形成。
在一个较佳的实施形式中，阀具有至少一个为第一介质的流入而设的第 一开口和/或至少一个为第一介质流出而设的第二开口。通过这种方式，第一 介质可以特别具有优点地通过第一开口进入传热流道，并且在流经传热流道 后又特别具有优点地从第二开口流出。
此外，第一介质是冷却介质、特别是冷却液或空气。通过这种方式，阀 可以具有优点地被冷却。
此外特别优选的是，阀具有至少一个板，在板中布置着传热流道。通过 这种方式，传热流道可以特别具有优点地通过一种成型加工方法如浇铸或通 过一种切削加工方法如铣削或钻削在板中形成，并与阀特别具有优点地相连。
在另一个较佳实施形式中，板具有加固元件和/或用于减轻重量的空腔。 通过这种方式，阀可以是特别轻。
此外，板与阀体形成材料锁合联接和/或形锁合联接。通过这种方式，板 与阀体可以具有优点地通过例如钎接、焊接、粘接等相连，和/或特别具有优 点地形成形锁合联接。
在另一个较佳的实施形式中，板与阀体形成一体。通过这种方式可以特 别具有优点地减少装配过程。此外，板具有至少一个用于固定的法兰面。在这个法兰面上可以特别具 有优点地固定其它部件如进口扩流器等。
另一个较佳的实施形式的特征在于，在传热流道中布置着至少一个隔板， 用于阻止传热流道中出现环流。通过这种方式，可以特别具有优点地阻止第 一介质如冷却液或空气从第一开口、特别是进口直接流到第二开口、特别是 出口，并在同时不穿流传热流道，这样，阀元件就相应地不会被冷却。
此外，特别优选的是，'阔具有至少一个密封元件、特别是平面密封件， 用于进行密封。通过这种方式可以特别具有优点地阻止介质如第一介质从阀 流出和/或其它介质进入到阀中。
此外，发明还建议一种用于废气冷却的热交换器，它具有至少一个如权
利要求1到12中任一项所述的阀。
在一个特别优选的实施形式中，热交换器具有一个可被第一介质和/或第 二介质穿流的第一流道。通过这种方式，热交换器可特别具有优点地被之前 在阀中穿流的第一介质和/或第二介质穿流。
此外，特别优选的是，热交换器具有一个可被第三介质穿流的第二流道。 通过这种方式，热交换器、特别是废气热交换器可以特别具有优点地被第三 介质如废气穿流。
此外，可规定第二介质是冷却液和/或空气，和/或第三介质是废气。通 过这种方式，第三介质、特别是废气可特别具有优点地被第二介质、特别是 冷却液或空气冷却。
在一个较佳的实施形式中，热交换器具有一个用于第三介质的进口扩流 器。通过这种方式，第三介质可特别具有优点地通过进口扩流器进入到热交 换器中。
此外，进口扩流器具有一个第二法兰面，它可与阀的第一法兰面相连。 通过这种方式，阀可以特别具有优点地与热交换器相连。
此外，特别优选的是，用于使阀相对于进口扩流器密封的密封元件布置 在第一法兰面和第二法兰面之间。通过这种方式，阀可以特别具有优点地相 对于进口扩流器密封，或者进口扩流器可以特别具有优点地相对于密封元件 密封。在另一个较佳实施形式中，热交换器具有至少一个旁通阀，用于使第三 介质绕开热交换器。通过这种方式，第三介质如废气可特别具有优点地不经 过热交换器、特别是废气热交换器，而是绕过它，从而使废气特别具有优点 地不被冷却。
另一个较佳实施形式的特征在于，这至少一个旁通阀由至少一个第二驱 动机构操纵。通过这种方式，旁通阀可以特别具有优点地被一个电动或气动 或液动的驱动机构操纵。
此外，这至少一个旁通阀和/或阀布置在进口扩流器中或靠近它的位置。 通过这种方式可以特别具有优点地节省空间。
此外，发明还建议一种系统，它具有至少一个如权利要求1到12中任一 项所述的阀和至少一个如权利要求13到22中任一项所述的热交换器，并具 有至少一个汽车内燃机和至少一个废气涡轮增压机的第一涡轮机，其中，阀 布置在热交换器的流入侧，热交换器布置在第一涡轮机的高压侧。通过这种 方式，这至少一个热交换器、特别是废气热交换器和阀可以特别具有优点地 布置在高压侧，这样就可以特别具有优点地在高压侧进行废气再循环。
此外，发明还建议另一种系统，它具有至少一个如权利要求1到12中任 一项所述的阀和至少一个如权利要求13到22中任一项所述的热交换器，并 具有至少一个汽车内燃机和至少一个废气涡轮增压机的第一涡轮机，其中， 阀布置在热交换器的流入侧，热交换器布置在第一涡轮机的低压侧。通过这 种方式，这至少一个热交换器、特别是废气热交换器和阀可以特别具有优点 地布置在低压侧，这样就可以特别具有优点地在低压侧进行废气再循环。
此外，特别优选的是，系统具有至少一个用于增压空气冷却的第二热交 换器和/或第一涡轮机驱动压縮机，进行增压空气增压。通过这种方式，增压 空气可以特别具有优点地在第二热交换器中被冷却，和/或增压空气可特别具 有优点地被压縮机压縮。
此外，系统具有至少一个第二涡轮机，它驱动至少一个第二压縮机，进 行增压空气增压。通过这种方式，增压空气和/或再循环的废气可特别具有优 点地经过两级增压或压縮。
本发明的其它较佳实施形式来自从属权利要求和附图。从属权利要求既涉及如发明所述的、用于调节内燃机的废气流的阀，还涉及如发明所述的、 用于废气冷却的、包括至少一个阀的热交换器，还涉及如发明所述的、包括 至少一个阀和至少一个热交换器的系统。
下面通过实施例和附图对本发明进行详细说明，但本发明不应受这些实 施例的限制。其中，
图1:具有一个可冷却阀和一个旁通阀的废气热交换器的等角投影图； 图2:阀的冷却板的等角投影剖视图； 图3:阀的冷却板的等角投影图4:具有一个密封元件的阀的冷却板的等角投影图； 图5:具有一个驱动机构的旁通阀的等角投影图； 图6:旁通阀的截面图A-A;
图7:在高压侧具有废气热交换器和可冷却阀并具有单级增压的系统的 示意图8:在高压侧具有废气热交换器和可冷却阀并具有双级增压的系统的 示意图9:在低压侧具有废气热交换器和可冷却阀并具有单级增压的系统的 示意图10:在低压侧具有废气热交换器和可冷却阀并具有双级增压的系统的 示意图。
具体实施例方式
不同实施例的特征可任意组合。本发明也可用于其它与这里所示不同的 领域。
图1是具有一个可冷却阀1和一个旁通阀14的废气热交换器2的等角投影图。
阀l具有至少一个阀体7及至少一个板3、特别是冷却板3。阀体7具有 一个阀体法兰8，它基本上是一个矩形板。在图示的实施例中，板的各角均倒圆，并且在靠近阀体法兰8的未详示的角的位置处分别设有一个阀体法兰 孔9。在图示的实施例中，在阀体法兰8中设有四个阀体法兰孔9。在另一个 实施例中，在阀体法兰上设有一到四个或四个以上的阀体法兰孔9。阀体法 兰孔可以是圆孔或者阶梯式孔或者正方形孔或者椭圆形及圆形孔或者由上述 形状组合而成的孔。在另一个实施例中，阀体法兰8是圆形、特别是圆圈形 或椭圆形的板或者星形的板。阀体法兰8的形状也可以由多角形、正方形或 矩形和/或圆形或椭圆形组合而成。
在图示的实施例中，阀体7从阀体法兰8中形成。阀体7基本上由圆柱 体部分组成，所述截面在不同位置形成多个其它的圆柱体部分及不同形状和 大小的圆柱体。此外，阀体连接法兰盘10从阀体7中形成。阀体连接法兰盘 具有一个阀体连接法兰盘开口 13。阀体连接法兰开口 13基本上为矩形，并 带有与之相连的扇形部分。在另一个实施例中，阀体连接法兰开口 13可以是 矩形或正方形和/或圆形或扇形和/或椭圆形的开口。阀体连接法兰10具有一 个图未示的框架，在这里，框架在图示的实施例中是一个带有扇形或弧形部 分的框架。在另一个实施例中，图未详示的框架可以是矩形或由矩形元件和 弧形元件形成。在图示的实施例中，从框架中形成圆柱体部分，这些圆柱体 部分分别具有一个阀体连接法兰开口 12。紧固件例如螺栓可以穿过阀体连接 法兰开口 12。在阀体连接法兰10上，其他部件如驱动机构或其它阀元件可 与阀体通过螺栓形成形锁合联接和/或通过例如钎接、焊接、粘接等形成材料 锁合联接。
在图示的实施例中，阀体连接法兰10具有四个阀体连接法兰孔12。在 另一个实施例中，阀体连接法兰10具有一到四个或四个以上阀体连接法兰孔 12。
阀体紧固耳环11在阀体7上形成。在图示实施例中，在阀体7上形成了 三个阀体紧固耳环ll。在另一个实施例中，在阀体7上可形成一到三个或三 个以上阀体紧固耳环。在图示的实施例中，阀体紧固耳环11与阀体7形成一 体。同样，在图示实施例中，阀体连接法兰10和/或阀体法兰8与阀体7形 成一体。
在另一个实施例中，阀体法兰8和/或阀体连接法兰10和/或阀体紧固耳环11与阀体7通过例如焊接、钎接、粘接等形成材料锁合联接。在图示实施
例中，阀体和/或阀体法兰8和/或阀体连接法兰10和/或阀体紧固耳环11
通过成型加工方法例如浇铸制成。
在另一个实施例中，阀体7和/或阀体法兰8和/或阀体连接法兰10和/ 或阀体紧固耳环11通过切削加工方法如铣削或车削或钻削形成。阀体7和/ 或阀体法兰8和/或阀体连接法兰10或/或阀体紧固耳环11可由金属如钢、 优质钢或铝或由另一种金属或由陶瓷或由塑料或由一种纤维复合材料制成。 阀体法兰8与板3、特别是与冷却板3通过例如钎接、焊接、粘接等形成材 料锁合联接。板3、特别是冷却板3基本上平行于阀体法兰8。在图示实施例 中，板3为矩形板，它带有被倒圆的角、特别是带有四个图未详示的角。但 板3也可以是圆形或圆柱形和/或椭圆形和/或由矩形和圆柱形和/或椭圆形 或圆形元件组合而成。在图示实施例中，流入口4为圆柱形管。
在另一个实施例中，流入口 4可由横断面为正方形或矩形或多角形的管 形成。
在图示实施例中，流入口4与板3成为一体。在另一个实施例中，流入 口 4可与板3通过例如焊接、钎接、粘接等形成材料锁合联接，和/或形成形 锁合联接。流出口5基本上由管形成。
在图示实施例中，这个管的横断面为圆形。在另一个实施例中，这个管 的横断面可以为矩形或正方形或多角形或者具有由矩形和圆形和/或椭圆形 元件组成的横断面。在图示实施例中，流出口5与板3成为一体。在另一个 实施例中，流出口 5与板3通过例如钎接、焊接、粘接等形成材料锁合联接， 和/或形成形锁合联接。在图示实施例中，流出口5与热交换器2、特别是废 气热交换器的冷却介质进口 20相连。在另一个实施例中，流出口 5不与热交 换器2、特别是废气热交换器相连。紧靠着板3的一侧布置着阀体7的阀体 法兰8。在相对的另一侧，紧靠着板3布置着进口扩散器6，用于第三介质、 特别是废气进入到热交换器2、特别是进入到废气热交换器中。这个进口扩 散器与热交换器进口扩散器法兰23沿着流动方向连接。在图示实施例中，热 交换器进口扩散器法兰23与进口扩散器6成为一体。在另一个实施例中，热 交换器进口扩散器法兰23与进口扩散器6通过例如焊接、钎接、粘接等形成材料锁合联接，和/或形成形锁合联接。
在图示实施例中，热交换器进口扩散器23是平行四边形的板，并带有图 未示的进口。平行四边形的角基本被倒圆。在图示实施例中，进口扩散器6
由优质钢或另一种钢制成。在另一个实施例中，进口扩散器6可由一种密度
较低的金属如铝或由陶瓷或由一种特别耐热的塑料或由一种纤维复合材料制成。
在图示实施例中，进口扩散器6为方形，包括在内部的至少一个空腔以 及包括至少一个图未示的、用于第三介质、特别是废气进入的开口。在另一 个实施例中，进口扩散器例如为棱锥体、特别是四棱锥或三棱锥。在另一个 实施例中，进口扩散器6可以是柱体，带有圆形或椭圆形的横断面。在另一 个实施例中，进口扩散器可由长方体和/或柱体和/或棱锥体元件组成。
在图示实施例中，板3、特别是冷却板由一种钢、特别是优质钢制成。 在另一个实施例中，板3可由陶瓷或由一种耐热的塑料或由一种纤维复合材 料或由一种密度较低的金属如铝制成。
热交换器2尤其为一个废气热交换器。在另一个实施例中，热交换器2
可以是冷却液冷却器和/或油冷却器和/或中冷器和/或用于空调设备的冷凝 器和/或用于空调设备的气体冷却器和/或用于空调设备的蒸发器。
在图示的实施例中，热交换器2、特别是废气热交换器由金属如由一种 钢、特别是优质钢，和/或由一种密度较低的金属如铝和/或由一种塑料、特 别是一种耐热的塑料，和/或由陶瓷和/或由一种纤维复合材料制成。
热交换器2、特别是废气热交换器，具有至少一个热交换器壳体19。在 图示的实施例中，热交换器壳体19由一个第一长方体形成。这个长方体的横 断面基本上为正方形。在这个长方体的相对的两侧分别形成另一个长方体， 其横断面大于第一长方体，而第一长方体则处于两个外侧的长方体之间的中 央位置。位于中央的第一长方体和与之相接的外侧长方体之间的过渡分别为 圆形过渡。在另一个实施例中，这个过渡也可以是多边形的，例如由凸台形 成。在图示的实施例中，第一长方体和与之相接的另外的长方体形成一体。 在另一个实施例中，这些在外部相接的长方体可以形成形锁合联接和/或通过 例如焊接、钎接、粘接等形成材料锁合联接。在另一个实施例中，热交换器壳体19为圆柱体或由多个圆柱体元件组
成。此外，在另一个实施例中，热交换器壳体19可以为棱锥体，例如三棱锥 或四棱椎或多棱椎。另外，在另一个实施例中，热交换器壳体19可以由圆锥 段或截椎段形成。在另一个实施例中，热交换器壳体19由长方体段和/或棱 锥体段和/或圆锥或截椎段形成。
热交换器2、特别是废气热交换器在其内部具有多个管、特别是多个扁 平管，第三介质、特别是废气在这些管中穿流，并且这些管与至少一个图未 示的第一管板、特别是与两个管板相连。所述连接是形锁合联接，特别是通 过扩口、卡接或翻边或巻边，和/或材料锁合联接，例如通过焊接、钎接、粘 接等。在图示的实施例中，图未示的管、特别是扁平管由金属例如由钢、特 别是优质钢，或由一种密度较低的金属如铝，或由一种纤维复合材料或由一 种耐热的塑料制成。扁平管具有多个涡流发生元件，例如小翅片或其它压出 部分。这些涡流发生元件可通过一种变形加工方法例如起伏、冲裁、挤压等 在扁平管中制成，或通过一种成型加工方法制成。此外，涡流衬层如涡流板 也可插入到扁平管中或扁平管之间。
图未示的管板与热交换器壳体19通过例如翻边、巻边、卡接等形成形锁 合联接，和/或通过例如焊接、钎接、粘接等形成材料锁合联接。在另一个实 施例中，第三介质、特别是废气在应相互叠置或已相互叠置的板之间流动。 在这些板之间可插入例如涡流发生元件如涡流板，它们导致涡流的产生，从 而改善传热或换热。这些板之间可以通过例如焊接、钎接、粘接等形成材料 锁合联接和/或通过卡接或翻边形成形锁合联接。
在靠近热交换器2和/或靠近阀1和/或靠近进口扩流器6的地方布置着
至少一个旁通阀14。
旁通阀14具有一个图未示的阀门元件，所述元件应通过或通过或可通过 一个旁通阀驱动机构15操作。旁通阀门提升装置17应通过或通过旁通阀驱 动装置15操作，而旁通阀元件则通过所述旁通阀门提升装置在若干位置之间 调节或者可以处于若干位置。旁通阀门提升装置17具有至少一个旁通阀弹簧 元件16。在图示的实施例中，旁通阀弹簧元件16为螺旋形弹簧。在另一个 实施例中，旁通阀弹簧元件16可以为其它的弹簧元件如板式弹簧元件等。在图示的实施例中，旁通阀14与进口扩流器6和/或热交换器2、特别 是废气热交换器成为一体。在另一个实施例中，旁通阀14可以为独立的附装 元件，在靠近热交换器2和/或进口扩流器6的位置形成，和/或与热交换器 2、特别是废气热交换器，和/或与进口扩流器6，通过例如焊接、钎接、粘 接等形成材料锁合联接和/或形锁合联接。
在图示的实施例中，热交换器2、特别是废气热交换器在一个外部长方 体中具有冷却介质进口 20。冷却介质如冷却液、特别是含水冷却液或者空气 可通过这个冷却介质进口 20进入到热交换器2中，并穿过这个热交换器2、 特别是废气热交换器，在这一过程中冷却第三介质、特别是废气。第二介质、 特别是冷却介质，尤其是冷却液或空气，在这里环绕着扁平管或板流动，而 第三介质、特别是废气在它们之间流动。在这里，第二介质、特别是冷却介 质在热交换器壳体19、特别是热交换器壳体壁和扁平管或板之间的至少一个 流道中流动。所带有的涡流发生元件如压出部分、圆形突出部、小肋片或涡 流板改善了传热。第二介质、特别是冷却液通过图未示的、位于热交换器壳 体19下侧(在图1中无法看见)的出口离开热交换器2、特别是废气热交换 器。在图示的实施例中，冷却介质从靠近热交换器出口扩流器21的外部长方 体流出。在另一个实施例中，冷却介质进口 20布置在外部长方体或内部长方 体的任一侧。同样在另一个实施例中，第一或第二介质、特别是冷却介质可 在外部长方体的任意一侧的任意位置或内部长方体的任意一侧的任意位置流 出。在图示的实施例中，第一介质、特别是冷却介质、特别是冷却液或空气 的流出口 5与热交换器2、特别是废气热交换器的冷却介质进口 20相连。在 另一个实施例中，流出口 5未与冷却介质进口20相连。在图示的实施例中， 第一介质Ml通过流入口 4进入到板3中并穿过板3并通过流出口 5离开板3， 又通过管和弯头进入到热交换器2、特别是废气热交换器的冷却介质进口 20 中，并穿过所述热交换器，同时冷却第三介质、特别是废气，然后又从图未 示的冷却介质出口离开热交换器2、特别是废气热交换器，经过这一过程， 穿过热交换器2的第三介质废气被第一介质M1、特别是冷却介质、特别是冷 却液或空气冷却。随后，冷却介质1可从被一个图未示的冷却液冷却器冷却， 然后又输送到板3、特别是冷却板3的流入口 4。图2是阀1的冷却板3的等角投影剖视图。与图1相同的特征具有相同 的附图标号。
在图示的实施例中，板3、特别是冷却板由一种金属如优质钢或由另一 种钢制成。在另一个实施例中，板3可由一种密度较低的金属如铝或由一种 耐热的塑料或由陶瓷或由一种纤维复合材料制成。
板3用于冷却阀1和/或一个这里图未示的旁通板及其旁通板驱动机构。 板3具有一个特别是环绕一周形成的板外壁43。在图示的实施例中，板 3为五角形板，它的角被倒圆。在另一个实施例中，板3可以具有尖角。在 另一个实施例中，板3的形状为三角形、四角形或多角形。在另一个实施例 中，板的横断面为方形和/或圆形和/或椭圆形。板3可通过一种成型加工方 法如浇铸、特别是金属浇铸制成，或者通过一种切削加工方法制成，在这里， 特别是凹处和/或空腔和/或孔可通过切削加工方法如钻削、铣削、腐蚀等在 板中加工而成。
在图示的实施例中，板外壁43基本上为框架元件。在这个框架内，板3 具有一个双壁31，它具有至少一个第一板壁32和另一个第二板壁33。在图 示的实施例中，第一板壁32由圆柱体段形成，它具有圆形的横断面。在图示 的实施例中，第二板壁33同样由圆柱体段形成，其横断面为圆形。第一板壁 32的横断面直径大于第二板壁33。在第一板壁32和第二板壁33之间形成环 形槽30。环形槽30是传热流道36的可能成形形式。在另一个实施例中，传 热流道36可以为矩形管道或星形管道或带有弧形段和矩形段组合的管道。传 热流道36或环形槽30的底部由在第一法兰面40的平面中的第一传热流道底 部45形成。
第二板壁33将板孔44包围。在图示的实施例中，板孔44是通孔。在另 一个实施例中，板孔44的横断面可以是圆形和/或椭圆形和/或矩形和/或多 角形。在图示的实施例中，第一板壁32至少在局部与板外壁43形成一体。 在板外壁43的被倒圆的角中形成空心圆柱体，它具有固定孔42。固定孔42
可以具有例如螺纹。但它也可以是不带螺纹的孔。在图示的实施例中，板3 具有四个这样形成并分别带有一个固定孔42的角。在另一个实施例中，板3 具有一到四个或四个以上的这样形成并分别带有一个固定孔42或带有一个以上固定孔42的角。作为加固支撑或加固隔板的加固元件37,从板外壁43 延伸到传热流道36或环形槽30。若干这种加固元件37相互交叉，相互间形 成不同的角，这样使板3得到加固。加固元件37和/或板外壁43将用于减轻 板3重量的空腔38包围。这些空腔38可以通过制造板3时所用的成型加工 方法或通过一种切削加工方法如腐蚀和/或钻削和/或铣削在板3中形成。在 图示的实施例中，板外壁43和/或加固元件37和/或第一板壁32和/或第二 板壁33和/或隔板41和/或流入口 4和/或流出口 5与板形成一体。在另一个 实施例中，上述元件也可以通过例如钎接、焊接、粘接等方法与板3形成材 料锁合联接。
第一介质M1、特别是冷却介质如冷却液或空气，通过流入口4进入到板 3或传热流道36或环形槽30中。在图示的实施例中，隔板41由两个突出部 形成，其中一个由第一板壁32的内侧向传热流道36或向环形槽30中突出， 第二个突出部则是从第二板壁33的管道内侧向传热流道36或向环形槽30 中突出。隔板41防止第一介质直接从流入口向后流到流出口5，从而使其在 整体上主要在传热流道36中穿流。在另一个实施例中，隔板41也可由连贯 的壁形成。第一介质Ml通过第一板开口 34进入到传热流道36或环形槽30 中后，在传热流道36或环形槽30中穿流，然后通过第二板开口 35离开，以 便通过流出口 5从板3中流出。板3在其下侧具有第一法兰面40。板3还具 有与第一法兰面40相对并基本平行的第三法兰面39。
在图示的实施例中，流入口 4和/或流出口 5由横断面为圆形的管形成。 在另一个实施例中，流入口 4和/或流出口 5可以由横断面为椭圆形和/或矩 形和/或多角形的管形成。
流入口4和流出口5之间的角度为a。角度a的值可以为l。到18(T ， 特别是IO。到150° ，尤其是20。到120° ,特别是30°到l(Xr ，更特 别是35。
到90。，特别是4(T 到70。。
图3是阀1的冷却板3的等角投影图。与前面的图相同的特征具有相同 的附图标号。
与图2不同的是，图3中还包括第二传热流道底部50。传热流道36或 环形槽30至少在局部被图未示的第一板壁32、第二板壁33、图未示的第一传热流道底部45和第二传热流道底部50包围。
图4是具有一个密封元件60的阀1的冷却板3的等角投影图。与前面的 图相同的特征具有相同的附图标号。.
与图3不同的是，图4中的板3、特别是冷却板包括密封元件60，它基 本上与第三法兰面39平行和/或靠近。密封元件60由橡胶或另一种塑料、特 别是一种弹性体制成。在图示的实施例中，密封元件60为平面密封。密封元 件60具有第一密封孔61和第二密封孔62。在图示的实施例中，密封元件60 具有四个第二密封孔62和两个第一密封孔61。在另一个图未示的实施例中， 密封元件60可以具有一到四个或四个以上的第二密封孔62和/或一到两个或 两个以上第一密封孔61。第一密封孔61和第二密封孔62基本上布置在靠近 密封元件60的未标注的外边缘的位置。在图示的实施例中，密封元件60的 形状基本上为角被倒圆的矩形。在另一个实施例中，密封元件60的形状可以 是圆形和/或方形和/或椭圆形和/或多角形。密封元件还具有第三密封孔63。 第三密封孔63的直径基本上与板孔44相同。第二密封孔62的直径基本上与 固定孔42相同。第一密封孔61的直径小于第二密封孔62的直径。在另一个 实施例中，第一密封孔61的直径大于第二密封孔62。第三密封孔63的直径 大于第一密封孔61和/或第二密封孔62。在另一个实施例中，第三密封孔的 直径可以小于第一密封孔61和/或第二密封孔62。
图5是具有一个旁通阀驱动机构15的旁通阀14的等角投影图。与前面 的图相同的特征具有相同的附图标号。
热交换器2、特别是废气热交换器的热交换器壳体段70基本上为边棱被 倒圆的长方体，并且横断面基本上为正方形。在另一个实施例中，热交换器 壳体段70的横断面可以是矩形和/或正方形和/或圆形和/或椭圆形。
管板71基本上由优质钢或另一种金属如铝，或由一种耐热的塑料或由陶 瓷或由一种纤维复合材料制成，并具有基本上为长孔的旁通开口 72。旁通阀 隔板76将这个旁通开口 72与多个管板开口 73分开。管板开口 73基本上为 长孔，其横断面小于旁通开口 72。若干管板开口 73以若干行和列的形式布 置成网栅状。图未示的扁平管插入到管板开口 73中，并与管板通过例如翻边、 巻边、卡接等形成形锁合联接和/或通过焊接、钎接、粘接等形成材料锁合联接。第三介质、特别是废气M3、特别是冷却液或空气沿箭头M3所示方向流 向旁通阀元件75。在这里，旁通阀元件可以处于不同位置。在第一位置时， 整个第三介质M3穿过管板开口 73，没有第三介质M3经过旁通开口 72。在第 二位置时，没有第三介质M3经过管板开口 73，整个第三介质M3穿过旁通开 口 72。在旁通阀元件75的第三位置时，第三介质M3既穿过管板开口 73，也 穿过旁通开口 72。在旁通阀元件75的第四位置时，第三介质M3既不穿过旁 通开口 72也不穿过管板开口 73。
旁通阀元件75基本上由旁通阀驱动机构15控制或操纵。在图示的实施 例中，旁通阀驱动机构15具有一个未详细标注的壳体，它由特别是同心布置 的圆柱体段组成。旁通阀驱动机构15操纵旁通阀提升装置17，后者又通过 旁通阀弹簧元件16操纵旁通阀元件75。旁通阀弹簧元件16用于使旁通阀元 件75按照旁通阀驱动机构15的控制返回到某一位置。
热交换器壳体段70具有冷却介质进口 74，第一介质、特别是冷却介质 如冷却液或空气或者第二介质、特别是冷却液或空气，通过所述冷却介质进 口进入到热交换器2中。
在此需提及本申请人尚未公布的专利申请DE 102 005 044 088.6，在这 个专利申请中公开了一种控制废气流的装置。由此，本申请人尚未公布的DE 102 005 044 088.6的全部内容被认为是已公开。
图6是旁通阀14的截面图A-A。与前面的图相同的特征具有相同的附图 标号。
旁通阀14布置在壳体壁段80中。壳体壁段具有为旁通阀元件81所设的 第一限位82及为旁通阀元件81所设的第二限位83。当旁通阀元件靠近第一 限位81或特别是触及第一限位82时，第三介质可以进入到旁路BP中，而不 是流向热交换器WT。当旁通阀元件81靠近第二限位83或者旁通阀元件至少 局部触及第二限位83时，整个第三介质M3流向热交换器、特别是废气热交 换器2，而不是流向旁路BP。当旁通阀元件81处于第一限位82和第二限位 83之间的位置时，第三介质既流向热交换器WT、特别是废气热交换器2，也 流向旁路BP。
图7是在高压侧具有废气热交换器AGK和可冷却阀VP1并具有单级增压的系统的示意图。与前面的图相同的特征具有相同的附图标号。
图7所示的系统具有一个内燃机M， 一个与热交换器2、特别是废气热交
换器相同的热交换器AGK。此外，这个系统还具有一个与阀1相同的阀VT1。 从外部吸入的空气具有压力ND1，即低压。所述空气通过由第一涡轮机驱动 的第一压縮机VI压縮到较高的压力HD，即高压。涡轮机Tl和压縮机VI作 为涡轮增压机。被压缩到高压HD的空气温度上升，然后在增压空气冷却器 LLK1中冷却。被冷却的增压空气与再循环和被冷却的废气混合，然后增压空 气废气混合物进入到内燃机M中。废气从内燃机M排出， 一部分废气被送往 第一阀VT1即阀1、特别是AGR阀，接着在热交换器AGK、特别是热交换器2、 尤其是废气热交换器中被冷却，然后又与经压縮和冷却的增压空气混合。在 图7中，增压空气通过压縮机VI或涡轮增压机进行单级增压。
图8是在高压侧具有废气热交换器AGK和可冷却阀VT1并具有双级增压 的系统的示意图。与前面的图相同的特征具有相同的附图标号。
与图8不同的是，处于低压压力级ND2的空气经压縮机V2压縮达到低压 压力级ND1。在这个过程中，被压縮的空气温度上升，并在增压空气冷却器 LLK2中冷却，然后被压縮机VI压縮达到高压压力级HD。压縮机VI由第一涡 轮机H驱动，所述涡轮机将一部分废气从高压压力级HD减压到低压压力级 ND1。此外，压縮机V2由第二涡轮机T2驱动，所述涡轮机将一部分废气从低 压压力级ND1减压到低压压力级ND2。在图7和图8中，阀VT1、特别是阀1 布置在热交换器AGK、特别是废气热交换器2的流入侧。在图1和图8中， 阀VT1作为废气热交换器AGK、特别是热交换器2之前的单独的部件。在另 一个实施例中，阀VT1可与废气热交换器AGK形成一体或集成到其中。
在另一个实施例中，阀l、 VT1也可布置在热交换器AGK、 2的流出侧。
图9是在低压侧具有废气热交换器AGK和可冷却阀VT1并具有单级增压 的系统的示意图。与前面的图相同的特征具有相同的附图标号。
与图7不同的是，可冷却阀VT1、特别是阀l，和/或热交换器AGK、特 别是废气热交换器2布置在低压侧，即第一涡轮机T1的流出侧。在图示的实 施例中，阀VT1、特别是阀1作为单独的部件布置在热交换器AGK、特别是废 气热交换器2的流入侧。在另一个实施例中，阀VT1与热交换器AGK、特别是废气热交换器2成为一体和/或集成到其中。
图IO是在低压侧具有废气热交换器AGK和可冷却阀VT1并具有双级增压 的系统的示意图。与前面的图相同的特征具有相同的附图标号。
与图9不同的是，阀VT1禾口/或热交换器AGK、特别是废气热交换器2布 置在低压区域ND2。与废气热交换器AGK、特别是废气热交换器2 —样，阀 VT1、特别是阀1布置在第二涡轮机T2的流出侧，其中，阀VT1作为单独的 部件布置在热交换器AGK的流入侧。在另一个实施例中，阀VT1、特别是阀1 与热交换器AGK、特别是废气热交换器2成为一体或集成到其中。被吸入的 空气与经过冷却的再循环废气混合，并在第二压縮机V2中被压縮增压到低压 压力级ND1，接着在第二增压空气冷却器LLK2中被冷却，并在第一压縮机V1 中被压縮增压到高压压力级HD。
阀l、 VT1可以为滑阀，如在未公布的DE 102 005 041 149.5中所述， 在此这个专利申请的全部内容被认为是己公开的。此外，阀1、 VT1可以是如 申请人:未公布的DE 102 005 041 150.9所公开的阀，由此这个专利申请的 全部内容被认为是己公开的。
阀l、 VT1可以是如未公布的DE 102 005 044 089.4所公开的阀，由此 这个专利申请的全部内容被认为是已公开的。此夕卜，阀1、 VT1可以是如申请 人未公布的102 005 058 494.2所公开的阀，由此这个专利申请的全部内容 被认为是已公开的。
不同实施例的特征可相互任意组合。本发明也可用于与这里所述不同的 领域。
权利要求
1. 用于调节内燃机的废气流的阀，它具有至少一个关闭元件和至少一个用于操纵关闭元件的驱动机构，其特征在于，阀(1，VT1)具有至少一个用于阀冷却的传热流道(30，36)，该传热流道(30，36)被至少一个第一介质(M1)穿流。
2. 根据权利要求1所述的阀，其特征在于，传热流道(36)由环形槽(30) 形成。
3. 根据前面的权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，传热流道(30， 36)具有至少一个双壁(31)，其各壁(32， 33)相互同心。
4. 根据前面的权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，阀(l， VT1) 具有至少一个为第一介质(Ml)的流入(4)而设的第一开口 (34)和/或至少一个 为第一介质(Ml)的流出(5)而设的第二开口 (35)。
5. 根据前面的权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，第一介质(M1) 是冷却介质，特别是冷却液或空气。
6. 根据前面的权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，阀(l， VT1) 具有至少一个板(3)，在板中布置着传热流道(30, 36)。
7. 根据权利要求6所述的阀，其特征在于，板(3)具有加固元件(37)和/ 或用于减轻重量的空腔(38)。
8. 根据权利要求6或7所述的阀，其特征在于，板(3)与阀体(7)形成材 料锁合联接和/或形锁合联接。
9. 根据权利要求8所述的阀，其特征在于，板(3)与阀体(7)形成一体。
10. 根据权利要求6到9中任一项所述的阀，其特征在于，板(3)具有至 少一个用于固定的第一法兰面(39， 40)。
11. 根据前面的权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，在传热流道 (30， 36)中布置着至少一个隔板(41)，用于阻止传热流道(30， 36)中出现环
12. 根据前面的权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，阀(l， VT1) 具有至少一个密封元件(60)、特别是平面密封件，用于进行密封。
13. 用于废气冷却的热交换器，具有至少一个如权利要求1到12中任一项所述的阀(l , VT1)。
14. 根据权利要求13所述的热交换器，其特征在于，热交换器(2， AGK) 具有一个可被第一介质(Ml)和/或第二介质(M2)穿流的第一流道。
15. 根据权利要求13或14所述的热交换器，其特征在于，热交换器(2， AGK)具有一个可被第三介质(M3)穿流的第二流道。
16. 根据权利要求14或15所述的热交换器，其特征在于，第二介质(M2) 是冷却液和/或空气，和/或第三介质(M3)是废气。
17. 根据权利要求13到16中任一项所述的热交换器，其特征在于，热 交换器(2， AGK)具有一个用于第三介质(M3)的进口扩流器(6)。
18. 根据权利要求17所述的热交换器，其特征在于，进口扩流器(6)具 有一个第二法兰面，它可与阀(l ， VT1 )的第一法兰面(40)相连。
19. 根据权利要求18所述的热交换器，其特征在于，用于使阀(l , VT1) 相对于进口扩流器(6)密封的密封元件(60)布置在第一法兰面(40)和第二法 兰面之间。
20. 根据权利要求13到19中任一项所述的热交换器，其特征在于，热 交换器(2， AGK)具有至少一个旁通阔(14)，用于使第三介质绕开热交换器(2， AGK)。
21. 根据权利要求20所述的热交换器，其特征在于，这至少一个旁通阀 (14)由至少一个第二驱动机构(15)操纵。
22. 根据权利要求20或21所述的热交换器，其特征在于，这至少一个 旁通阀(14)和/或阀(1 ， VT1)布置在进口扩流器(6)中或靠近它的位置。
23. —种系统，具有至少一个如权利要求1到12中任一项所述的阀(1, VT1)和至少一个如权利要求13到22中任一项所述的热交换器(2， AGK)，并 具有至少一个汽车内燃机(M)和至少一个废气涡轮增压机的第一涡轮机(T1)， 其中，阀布置在热交换器(2, AGK)的流入侧，热交换器(2, AGK)布置在第一 涡轮机(T1)的高压侧。
24. —种系统，具有至少一个如权利要求l到12中任一项所述的阀a，VT1)和至少一个如权利要求13到22中任一项所述的热交换器(2, AGK)，并 具有至少一个汽车内燃机(M)和至少一个废气涡轮增压机的第一涡轮机(n)， 其中，阀(l, VT1)布置在热交换器(2， AGK)的流入侧，热交换器(2， AGK)布 置在第一涡轮机(T1)的低压侧。
25. 根据权利要求23或24所述的系统，其特征在于，该系统具有至少 一个用于增压空气冷却的第二热交换器(LLK1 , LLK2)和/或第一涡轮机(T1) 驱动压縮机(V1)，进行增压空气增压。
26. 根据权利要求23到25中任一项所述的系统，其特征在于，该系统 具有至少一个第二涡轮机(T2)，它驱动至少一个第二压縮机(V2)，进行增压 空气增压。
全文摘要
本发明提供一种用于调节内燃机的废气流的阀(1，VT1)，它具有至少一个关闭元件和至少一个用于操纵关闭元件的驱动机构，并具有至少一个用于阀冷却的传热流道(30，36)，该传热流道可被至少一个第一介质(M1)穿流。
文档编号F02M25/07GK101415932SQ200780006625
公开日2009年4月22日 申请日期2007年2月12日 优先权日2006年2月24日
发明者罗尔夫·米勒, 马伦·克里斯特 申请人:贝洱两合公司