[发明专利]用于发动机排气的热交换方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机，且尤其涉及暴露于内燃发动机排气供给流的热交换器。

背景技术

本部分的内容仅提供与本发明相关的背景信息，因此可以不构成现有技术。

内燃发动机产生排气，包括碳氢化合物（HC），一氧化碳（CO），氮氧化物（NOx），颗粒物质（PM）和其他排放气体。可采用排气再循环（EGR）系统通过用惰性的再循环排气稀释进入的空气来减少氮氧化物（NOx），从而减少峰值燃烧温度并相应地减少NOx水平。

燃烧温度可通过冷却再循环的排气而得以进一步降低，导致浓度更高的再循环排气。EGR系统可包括在再循环排气进入进气歧管之前冷却再循环排气的热交换器。EGR阀或其他计量装置可调节进入进气歧管的排气流量。

用于与EGR系统一起使用的热交换器包括排气流再循环通过其的多个热交换管道，这些热交换管道由导热材料构成。热交换管道与吸收通过热交换管道壁的排气的热量的流体（例如发动机冷却剂或空气）接触。通过热交换管道壁的热传递效率在颗粒物质（PM）淀析和凝结或以其他方式沉积在热交换管道壁上时会降低。已知的包括热交换器的排气系统可包括氧化催化转换器装置，其在热交换器入口的上游，用于与EGR系统一起使用以去除排气供给流中的颗粒物质（PM），从而减少由于堵塞（即，颗粒物质(PM)在热交换器管道壁上的淀析和沉积）而引起的热效率损失。

用于EGR系统的热交换器设计可包括补偿在其使用期限期间的热效率损失，包括使热交换器的大小设定为具有过度的传热能力以补偿在其使用期限期间会发生的堵塞。该过度的传热能力会消耗可用的封装空间，增加重量，以及影响热交换器的整体设计。

发明内容

一种用于内燃发动机排气再循环系统的热交换器装置，包括具有第一表面和第二表面的热交换装置。第一表面与在排气系统中流动的排气的再循环部分流体接触，且第二表面与第二流体进行流体接触。第一表面进行表面处理以减少粘附性能，该粘附性能与从排气的再循环部分淀析的颗粒物质的表面张力相关。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1：一种用于内燃发动机的排气再循环系统的热交换器装置，其包括：

热交换装置，其包括第一表面和第二表面，其中第一表面与在排气系统中流动的排气的再循环部分流体接触，且第二表面与第二流体进行流体接触；且

第一表面包括用于减小粘附性能的表面处理，该粘附性能与从所述排气的所述再循环部分淀析出的碳氢化合物分子的表面张力相关。

技术方案2：如技术方案1所述的热交换器装置，其中所述表面处理包括涂层，该涂层包括利用化学镀方法涂敷的镍基材料。

技术方案3：如技术方案1所述的热交换器装置，其中所述表面处理包括利用物理气相沉积涂敷的类金刚石碳涂层。

技术方案4：一种用于保持内燃发动机的排气再循环系统中的热交换装置的热效率的方法，包括：

构造所述热交换装置具有第一表面和第二表面，其中第一表面与在所述排气再循环系统中流动的排气的再循环部分流体接触且第二表面与第二流体进行流体接触；和

对第一表面进行处理以减少与从所述排气的再循环部分淀析出的颗粒物质的表面张力相关的粘附性能。

技术方案5：如技术方案4所述的方法，其中对第一表面进行处理以减少与从所述排气的再循环部分淀析出的颗粒物质的表面张力相关的粘附性能包括用镍基材料涂敷第一表面。

技术方案6：如技术方案5所述的方法，还包括涂敷利用化学镀工艺涂敷的镍基材料。

技术方案7：如技术方案4所述的方法，其中对第一表面进行处理以减少与从所述排气的再循环部分淀析出的颗粒物质的表面张力相关的粘附性能包括对第一表面涂敷类金刚石碳涂层。

技术方案8：如技术方案7所述的方法，还包括利用物理气相沉积涂敷所述类金刚石碳涂层。

技术方案9：一种用于保持内燃发动机的排气再循环系统中的热交换装置的热效率的方法，包括：

构造所述热交换装置具有第一表面和第二表面，其中第一表面与在所述排气再循环系统中流动的排气的再循环部分流体接触且第二表面与第二流体进行流体接触；和

对第一表面进行处理以减轻在第一表面上淀析的颗粒物质的沉积并促进其蒸发。