EGR气体冷却设备 【技术领域】
本发明涉及一种通过与冷却介质进行热交换来冷却EGR气体的EGR气体冷却设备，特别是涉及一种具有改善的耐久性的EGR气体冷却设备，在该冷却设备上，防止EGR阀处于高温，从而改善设备的耐久性，而且设置在EGR气体冷却设备上的EGR阀对送到进气的EGR气体的流速进行控制。
背景技术
通常，在例如汽油发动机和柴油发动机的汽车发动机中采用EGR(Exhaust Gas Re-circulation)系统，在EGR系统中，在EGR阀的控制下，从废气系统取出部分废气，然后使它返回发动机的进气系统，以便添加到混合气体或进气中。这种EGR系统，特别是用于柴油发动机的高EGR率冷却EGR系统具有EGR气体冷却设备，利用例如冷却水等冷却液、冷却空气、汽车空调的冷却剂来冷却高温EGR气体，以降低废气中NOx的数量，防止燃料效率发生恶化，以及防止因为温度升得过高而导致EGR阀的功能或耐久性发生恶化。
作为EGR气体冷却设备，存在在其内安装了一个EGR气体冷却器的EGR气体冷却设备，在该EGR冷却器的热交换部分上设置：小直径金属热传导管，在该金属热传导管中，通过EGR管从废气总管(exhaust manifold)引入的EGR气体可以流过其内部；或者金属热传导板。同时，适当冷却液流入热交换部分，流经热传导管或热传导板地热传导部分，从而与EGR气体换热，间接冷却EGR气体。
此外，为了控制EGR气体的引入和停止引入进气，以及为了将流速控制为所需的流速，作为专利文献1至3的发明，在EGR气体冷却器的前侧和后侧中的任意一侧上设置EGR阀。此外，作为涉及EGR阀的发明，专利文献4至8公开了如下内容：阀轴的一侧端连接到用来自由打开和闭合EGR流道的阀门，阀轴由与该阀轴另一端相连的致动器(actuator)移动，并利用该阀门控制EGR气体流道的打开和关闭。此外，执行阀门操作的致动器使用如专利文献4、5或7所公开的气缸；或具有内置螺线管的电磁阀，例如专利文献6；或如专利文献8所公开的膜片(diaphragm)。
此外，作为EGR阀的另一传统技术，存在一种两通EGR阀，该两通EGR阀上设有两个循环管，阀轴的上部和下部以一定间隔设置可以封闭每个循环孔的阀碟(valve disc)，以将大量EGR气体引入EGR气体冷却器。在该EGR阀中，通过激活致动器来上、下操作阀轴，然后使一对阀门与相应阀碟分离，并同时打开两个循环孔，最后EGR气体流入EGR气体冷却器。当闭合阀门时，通过使一对阀门与相应阀碟配合，可以同时闭合这两个循环孔。
专利文献1：第Hei(平)9-324707号日本未审(Unexamined)专利申请公开
专利文献2：第2000-74592号日本未审专利申请公开
专利文献3：第2003-184659号日本未审专利申请公开
专利文献4：第Hei(平)11-141411号日本未审专利申请公开
专利文献5：第2000-282964号日本未审专利申请公开
专利文献6：第Hei(平)7-301155号日本未审专利申请公开
专利文献7：第2001-90617号日本未审专利申请公开
专利文献8：第Hei(平)10-159663号日本未审专利申请公开
对于采用例如传统技术的单个EGR气体冷却器的EGR系统，由于使用一个EGR气体冷却器将高温EGR气体冷却到要求的温度，所以应该提高EGR气体与冷却液之间的接触频率，或者需要低温冷却液。因为上述原因，EGR气体冷却器变得更大，发生热变形，而且存在EGR气体与冷却液之间的温差变大的可能。上述原因使热应力提高，因此需要提高EGR气体冷却器的耐久性。
因为使用低温冷却液，热传导面的温度变得更低，而包含在EGR气体内的水蒸气、未燃烧的气体、硫酸溶液以及碳氢化合物被冷凝和液化，因此容易沉积在热传导面上。为了防止因为冷凝物而导致金属腐蚀，利用高防蚀材料形成热传导管、热传导板或钎焊材料，这样导致成本升高。此外，在热传导面上，在冷凝物沉淀的同时，EGR气体内的烟灰沉积，因此在热传导面上沉积具有高容积密度颗粒的含水粘性烟灰层，并且烟灰层产生隔热效应，因而降低了热传导面的热传导效果，使热交换效率发生恶化。
此外，对于专利文献1和2，当EGR阀安装在EGR气体冷却器的前侧时，高温EGR气体通过EGR阀，该高温EGR气体可能沿插在致动器与EGR气体流道之间的阀轴泄漏到致动器侧。高温EGR气体使致动器发生老化(degradation)，缩短了EGR阀的寿命。此外，为了防止EGR气体发生泄漏，需要在致动器与EGR气体流道之间使用高耐热的高价密封件，导致产品成本增加。
在专利文献4、5和7中，为了防止高温热量产生的缺点，通过使冷却剂在致动器气缸的外周面循环来冷却该致动器，保护密封件不受EGR气体的热量，从而改善产品的耐久性。此外，在专利文献8中，利用气冷方法冷却EGR阀，在该方法中，使部分进气进入EGR阀。然而，安装这种冷却设备导致EGR阀的尺寸、重量和复杂性增加，因此增加了生产成本，而且需要用于容纳该阀的空间。此外，对于例如专利文献8使用进气充分冷却EGR阀的气冷型EGR阀，需要通过增大冷却设备来引入大量进气，导致EGR阀的尺寸、重量和复杂性增加，而且需要用于容纳该阀的空间。
此外，对于具有一对阀碟的两通EGR阀，并且该阀安装在EGR气体冷却器的前侧，当位于一对阀之间的阀轴或具有一对阀碟的主体因为高温EGR气体的热传导而发生热膨胀时，由于材料不同而导致热膨胀系数不同，因而一对阀碟之间的距离和一对阀之间的距离会产生不同。由于上述原因，在关闭EGR阀时，该阀中的任意一个或者二个无法准确定位在阀碟上，导致EGR阀的关闭性能降低。
为了解决上述问题，应该限制调节一对阀碟和一对阀热膨胀后的距离，导致结构和生产过程变得复杂，成本提高。
相反，如专利文献2和3所述，如果将EGR阀安装在EGR气体冷却器的后侧，即安装在低于出口孔的位置，则被EGR气体冷却器冷却的EGR气体流经EGR阀，因而不会发生密封件恶化或气密性降低的情况。然而，低温EGR气体可能含有具有高容积密度颗粒的强腐蚀性冷凝物粘性烟灰。含有该物质的EGR气体被泄漏到致动器，腐蚀部件或沉积烟灰，使致动器不能平稳工作。特别是对于例如专利文献6的电磁阀，由于对强腐蚀性冷凝物或烟灰的耐久性低，为了防止电磁阀老化，需要具有良好抗腐蚀性和高气密性的高价密封件。
【发明内容】
本发明用于解决上述问题，其一个目的在于通过防止包含在EGR气体内的水蒸气、未燃烧气体、硫酸溶液以及碳氢化合物的冷凝物沉积，或者通过防止产生具有高容积密度颗粒的含水粘性烟灰，来改善EGR气体冷却设备，特别是EGR阀的耐久性，并且降低由于EGR气体冷却器内的热变形或温差产生的热应力。此外，本发明的另一目的在于获得一种具有良好耐久性的高质量产品，方式是通过防止各部件老化，通过将EGR阀设置在不可能接触到强腐蚀性冷凝物或高容积密度粘性烟灰的位置，以及通过不将该EGR阀暴露在高温下，来使EGR阀保持平稳工作特性或气密性。此外，本发明的又一目的在于通过不使用强抗腐蚀性或强耐热材料，并且通过形成无需因为热膨胀率而进行高精度控制的部件，来降低EGR阀的生产成本和维护成本。此外，本发明的又一目的在于防止EGR阀尺寸、重量和结构复杂性的增加，并通过弃用EGR阀的冷却部分，同时避开高温EGR气体，提供一种具有高存储效率(storage efficiency)的EGR阀。
为了实现上述目的，本发明提供一种EGR气体冷却设备，包括：一前置EGR气体冷却器，用于冷却从EGR管引入的EGR气体；一后置EGR气体冷却器，用于引入和冷却在前置EGR气体冷却器冷却过的EGR气体；以及一EGR阀，安装在前置EGR气体冷却器与后置EGR气体冷却器之间，用于串联连接前置EGR气体冷却器和后置EGR气体冷却器，控制EGR气体的流速。
此外，较佳的，前置EGR气体冷却器通过使高沸点的液体在热交换器内循环来间接冷却EGR气体。
此外，较佳的，前置EGR气体冷却器连接至一通过气冷或液冷间接冷却高沸点热介质流体的冷却液用冷却器；来自冷却液用冷却器的高沸点热介质流体的供应路径上设置有一循环泵和/或一控制阀；以及通过增加和减少循环泵的流速和/或打开和关闭控制阀来控制前置EGR气体冷却器热交换部分的高沸点热介质流体的流速或者停止供应。
此外，较佳的，前置EGR气体冷却器将EGR气体冷却到150℃～200℃的温度。
此外，较佳的，热介质流体的沸点等于或高于150℃。
【附图说明】
图1是根据本发明第一实施例的EGR气体冷却设备的原理图。
图2是根据本发明第二实施例的EGR气体冷却设备的原理图。
【具体实施方式】
[实施例一]
下面参考图1说明本发明的EGR气体冷却设备用于汽车的实施例一。前置EGR气体冷却器1连接到引入管2的一端，通过引入高温EGR气体来执行第一冷却步骤，在该引入管2中，安装有废气总管端的EGR管的连接孔(未示出)。在前置EGR气体冷却器1冷却过的中温EGR气体被引入到后置EGR气体冷却器3冷却至所需的温度，该后置EGR气体冷却器3通过第二供气管4串接至前置EGR气体冷却器的一端。后置EGR气体冷却器3连接到出口管5，出口管5连接到进气总管，而在其另一端通过，因此，它可以将被冷却到所需温度的低温EGR气体送到进气总管。
EGR阀6安装在位于前置EGR气体冷却器1与后置EGR气体冷却器3之间的供气管4上，借此控制到进气(intake air)的EGR气体的流速，并且通过控制到EGR气体冷却设备的EGR气体的流速来引入或者停止引入。尽管EGR阀6未示出，但其内安装有EGR气体的流道(flow path)，阀轴气密性地插入EGR气体的流道和致动器，安装在该阀轴一端的阀位于EGR气体流道与阀碟对应的位置上，通过操纵该致动器，可以使该阀位于阀碟上或者从该阀碟下降，从而控制EGR阀6的打开和关闭。此外，致动器通过阀轴控制阀的操作，该致动器可以是例如专利文献4、5和7的气缸，也可以是例如专利文献6的电磁阀、例如专利文献8的膜片以及其他装置，因此，操作装置不重要。
如图1所示，前置EGR气体冷却器1连接到阀帽(bonnet)11，在阀帽11上圆柱形体管(body pipe)7两端的安装有EGR气体引入孔8和出口孔10，引入孔8连接到供气管2，出口孔10连接到第二供气管4。此外，由耐热(heat resistance)金属管、不锈钢管等构成的多个热传导管13设置在安装于体管7内的热交换部分12上。此外，通过引入管8从供气管2引入的高温EGR气体流入热传导管13，随后流经出口孔10排出到第二供气管4。此外，冷却剂引入路径14和冷却剂排出路径15安装在体管7上，用于向热交换部分12提供和循环冷却液，在热交换部分12，热传导管13的外周面流过冷却液，通过流过热传导管13的金属热传导面16，可以在高温EGR气体与冷却液之间进行热交换。此外，作为流入热交换部分12的冷却液，较佳采用高沸点热介质流体(thermal medium fluid)，使其不会因为高温EGR气体被沸腾。
类似的，后置EGR气体冷却器3连接到阀帽21，在阀帽21上圆柱形体管17的两端安装有EGR气体引入孔18和出口孔20，引入孔18连接到第二供气管4，出口孔20连接到出口管5。此外，多个热传导管23设置在体管17的热交换部分22上，通过引入孔18，可以从第二供气管4引入中温EGR气体。
冷却剂引入路径24和冷却剂排出路径25连接至热交换部分22以流过冷却液，通过由金属或树脂制成的热传导管23的热传导面26，中温EGR气体与冷却液进行热交换。此外，仅将适当冷却的中温EGR气体引入后置EGR气体冷却器3，因此，可以利用例如冷却水的低沸点低价热介质进行低价冷却，而不会产生沸腾问题。利用低沸点的热介质，通过由树脂构成的热传导面26，可以有效的间接冷却EGR气体。冷却后的低温EGR气体可以从出口孔20排出至排出管5，然后通过排出管5返回进气总管。
此外，后置EGR气体冷却器3的热传导管23可以由耐热金属管、不锈钢管等构成。然而，将被前置EGR气体冷却器1冷却的中温EGR气体引入后置EGR气体冷却器3，导致不需要例如金属材料的高耐热性。因此，可以使用例如具有如表1所示的耐热性的树脂构成热传导管23，与金属管相比，这样可以降低生产成本。如果对耐热的要求不高，可以使用许多树脂。
以下说明上述实施例一EGR气体冷却器内的热交换方法。首先，打开位于前置EGR气体冷却器1与后置EGR气体冷却器3之间的EGR阀6。阀的开度可被充分调节，以根据EGR气体的流速或温度以及发动机的驱动条件，使所需数量的EGR气体引入EGR气体冷却设备。然后，根据阀的开度，通过连接路径，使EGR气体从位于废气总管端的EGR管引入供气管2。通过与供气管2相连的供气通路8，将高温EGR气体引入前置EGR气体冷却器1的多个热传导管13内。当高温EGR气体流入热传导管13时，它可以通过热传导管13的金属热传导面16与流入热交换部分12的冷却液有效的进行热交换。这种热交换可以使高温EGR气体被间接冷却至中温，该中温比引入温度低，但比最终目标冷却温度高。
表1树脂名称 符号 等级 出现弯曲时的温度 连续使 用温度 熔点 0.45MPa 1.82MPa (电) ℃ ℃ ℃ ℃单体铸型尼龙 PA 耐热 ＞215 ＞200 150 200聚酰胺-酰亚 胺 PAI N 玻璃填充 滑动 - - - 278 271 278 250 260 250 - - -聚苯并咪唑 PBI N - 435 345 -聚醚醚酮 PEEK N GF 30％ 滑动 传导 - - - - 155 230 195 230 250 250 250 250 340 334 340 340聚醚酰亚胺 PEI N GF 30％ 210 212 200 210 170 170 - -聚醚砜 PES N GF 30％ 210 - 203 216 180 180 - -聚酰亚胺 PI N - 360 304 -聚苯硫醚 PPS N GF 40％ - - 121 260 220 220 282 278聚砜 PSU GF 30％ 190 185 160 -聚四氟乙烯 PTFE 121 55 260 327可熔性聚四氟 乙烯 PFA 74 47 260 310氟乙烯-丙烯 FEP 72 50 200 275聚三氟氯乙烯 PCTFE 126 - 177至 220 220四氟乙烯-乙烯共聚物 ETFE 104 74 150至 180 270乙烯-三氟氯乙烯共聚物 ECTFE 116 77 165至 180 220至 245
如上所述，高温EGR气体被引入前置EGR气体冷却器1。因此，由金属构成的热传导面16保持在一定程度的高温上。此外，EGR气体与具有高沸点的热介质流体之间的温差变小，从而使得热应力变小，并且可以防止EGR气体内水蒸气的沉积或未燃烧气体、硫酸溶液、碳氢化合物以及类似物质的冷凝。因此，烟灰难以附着，但易于清除，从而防止烟灰沉积在热传导面16上，并且通过保持高热传导特性，可以有效进行热交换。通过排气路径10，在前置EGR气体冷却器1冷却为中温的EGR气体被排入第二供气管4内。
如上所述，尽管中温EGR气体通过EGR阀6，但EGR气体已在前置EGR气体冷却器1内冷却过，不会导致高腐蚀性冷凝物的沉积或高容积密度颗粒粘性烟灰的累积。因此，可以防止EGR阀6的致动器被加热到高温和被腐蚀。即使烟灰与EGR气体混合，其仍难以附着在EGR阀6内，因为颗粒的容积密度低且干燥，因而可以防止例如粘附的缺点的出现。
接着，通过与第二供气管4相连的供气通路18，将流经EGR阀6的中温EGR气体引入后置EGR气体冷却器3，然后流入安装在热交换部分22上的多个热传导管23内。在流动过程中，通过由金属或树脂构成的热传导面26，中温EGR气体与具有低沸点的热介质流体发生热交换。被冷却到目标冷却温度的低温EGR气体从放气路径20排入排气管5，然后返回进气，总管。
如上所述，EGR阀6位于前置EGR气体冷却器1与后置EGR气体冷却器3之间，因此可以防止高温、高腐蚀性冷凝物的沉积和高容积密度粘性烟灰的累积。此外，可以防止包括气缸、电磁阀、膜片等的致动器发生恶化，因而既可以改善EGR阀6的耐久性，又可以改善产品的可靠性。此外，无需采用昂贵的密封件或高耐热、抗腐蚀的抗腐蚀金属材料，而且无需采用冷却装置，因此，可以提供低价的、结构简单、紧凑的EGR阀6。特别是对于EGR气体的流道上设置有一对阀碟的两通EGR阀，当利用设置在阀轴上的一对阀打开和关闭该两通EGR阀时，无需为材料不同导致的热膨胀系数的不同来限制调节。因此，降低了制造成本，能够提供廉价的、能长时间保持高气密性或平稳工作特性的EGR阀6。
此外，与将高温EGR气体引入一个热交换部分冷却至目标冷却温度的传统热交换率相比，热先在前置EGR气体冷却器1交换，然后在后置EGR气体冷却器3内交换。因此，可以使每个热交换部分12、22以相对较低的热交换率进行热交换，从而使部分12、22的尺寸更小。这导致前置EGR气体冷却器1和后置EGR气体冷却器3每个的热变形更小，因而产生更小的热应力，不仅可以改善EGR阀6的耐久性，而且可以改善EGR气体冷却设备的耐久性。此外，小型部件能提供更高的用于汽车的EGR气体冷却设备的安装灵活性。
此外，由于在前置EGR气体冷却器1内金属热传导面16不被腐蚀，所以前置EGR气体冷却器1的热传导管、热传导板、导引材料(lead material)无需采用昂贵的抗腐蚀材料。在后置EGR气体冷却器3中，EGR气体与具有低沸点的热介质流体之间的温差变小，因而热应力变小。此外，可以防止产生腐蚀性冷凝液体，或者防止沉积粘性烟灰，因而可以防止金属热传导面26的热传导率的降低。此外，对于树脂热传导面26，通过引入中温EGR气体，可以防止树脂材料发生老化。也就是说，即使EGR气体与低沸点热介质流体之间的温差变大，并且产生冷凝液体，但树脂热传导面26对冷凝物的抗腐蚀性非常好，而且如果粘附了烟灰，也易于将其从金属热传导面26上清除。因此，可以分别改善前置EGR气体冷却器1和后置EGR气体冷却器3的耐久性，并因此而保持极佳的热交换性能，进行有效的热交换。
当后置EGR气体冷却器3采用由树脂构成的热传导管23时，热传导管23由黑色树脂材料形成，以使热传导面26的热传导率变得更高，并提高EGR气体的冷却效果。在热传导管23的树脂材料中可以包括诸如铜、铝、不锈钢等的高热传导性金属材料、碳材料(carbonic material)、或由玻璃和/或纤维构成的颗粒，或者将混合有金属粉末的油漆涂于树脂材料的表面上，或者将金属粉末涂于或真空蒸镀(vacuum evaporate)到树脂材料的表面上，以提高热交换率。此外，在黑色树脂材料中，可以包括金属材料、碳材料、或由玻璃或纤维构成的颗粒。因此，可以有效改善热交换性能。此外，树脂材料具有优异的制造特性，因而可以自由设计热传导面26，可以在热传导面26上设置凸起和凹陷、曲面、沟槽、凸出部或销钉(pin)。因此，通过增大热传导面的面积，可以实现极佳的热传导特性。
此外，树脂材料中还可以包括碳纳米纤维(carbonicnano-fiber)，这样可以进一步改善树脂材料的热传导性能，并因此而进一步提高热传导管23的热交换性能。此外，在这种情况下，为了获得最佳热传导速率，该树脂材料中可以包括5wt％～30wt％的碳纳米纤维。在碳纳米纤维的重量百分比是5wt％或更低时，对热传导效果的改善不够。此外，不推荐在树脂材料中包括30wt％以上的碳纳米纤维，因为这样降低了生产率，要求的成本高，而热传导效果没有任何差别。
此外，本说明书中的碳纳米纤维是通称，包括碳纳米管、碳纳米突(carbonic nano-horn)以及纳米技术领域的其它碳纳米纤维。此外，可以将碳纳米管、碳纳米突以及其它碳纳米纤维混合在一起包括在树脂材料中，还可以使它们包括在单元中。此外，在树脂材料中包括碳纳米管时，可以包括一层或多层。此外，每层的高度比无关紧要，碳管的厚度、长度也无关紧要。
[实施例二]
在图2所示的第二实施例中，与第一实施例相同，前置EGR气体冷却器1与后置EGR气体冷却器3串接，EGR阀6安装在与冷却器1、3相连的第二供气管4上，因而可以对引入EGR气体冷却设备的EGR气体量进行调节。此外，在第二实施例中，温度传感器27安装在前置EGR气体冷却器1与EGR阀6之间。该温度传感器测量被前置EGR冷却器冷却的中温EGR气体的温度，并监测该温度，使其保持在150℃至200℃。
此外，因为将150℃或者更高温度的高温EGR气体引入前置EGR气体冷却器1，所以采用高沸点热介质流体，例如沸点为150℃或者更高的氟惰性溶剂，以使冷却液不在热交换部分12内沸腾。此外，用于提供并再利用高沸点热介质流体的冷却器28与前置EGR气体冷却器1相连。在冷却液的冷却器28中，高沸点热介质流体通过电动机驱动的循环泵30从冷却剂入口14进入前置EGR气体冷却器1的热交换部分12。温度在冷却高温EGR气体时升高的高沸点热介质流体通过冷却剂出口15返回冷却液的冷却器28，然后被冷却液的冷却器28冷却，送回前置EGR气体冷却器1。该冷却液的冷却器28可以是采用散热器的气冷型，或者是采用例如冷却剂的低沸点冷却液，液冷型。
该系统通过温度传感器27监视来自前置EGR气体冷却器1的中温EGR气体的温度，使其保持在150℃至200℃之间。然而，在中温EGR气体被冷却到低于150℃的温度时，前置EGR气体冷却器1中热传导面16的温度局部变低，以提供更大的热应力，或者在热传导面16上同时产生冷凝物和烟灰，导致高容积密度粘性烟灰的沉积。因此，冷凝物或粘性烟灰通过第二供气管4进入EGR阀6，因而导致各部件被腐蚀和堵塞。
为了避免这种缺点，如果中温EGR气体的温度低于150℃，则通过操纵循环泵30或控制阀31来控制流量，以抑制在冷却液的冷却器28内冷却高沸点热介质流体。这样可使热传导面的温度始终保持高于EGR气体露点(dew point)的150℃。此外，EGR气体内的水蒸气、非燃烧气体、硫酸溶液、碳氢化合物被凝结为冷凝物，以防止它们粘附到热传导面16上，并因此可以防止沉积粘性烟灰。因此，防止冷凝物和烟灰进入EGR阀6。
另一方面，当大量引入高温EGR气体而使前置EGR气体冷却器1的热交换能力不足，进而导致温度传感器27测量的温度高于200℃时，EGR阀的温度升高，这可能导致气密性降低和部件老化。基于该原因，在本实施例中，当中温EGR气体的温度高于200℃时，操纵冷却液冷却器28的循环泵30或控制阀31以提高流速，这样可以加速冷却并提供高沸点热介质流体。因此，极热的EGR气体不进入EGR阀6，而且可以克服因为高温引起的EGR阀6的缺点。
流经EGR阀6的中温EGR气体进入后置EGR气体冷却器3，并流入热交换部分22的热传导管23内。在流动过程中，通过热传导面26，中温EGR气体与低沸点的热介质流体进行热交换。被冷却到目标冷却温度的低温EGR气体通过出口管5返回进气总管。
如上所述，安装温度传感器27和冷却液的冷却器28，以便根据进入EGR气体冷却设备的EGR气体的温度或流速来调节前置EGR气体冷却器1内的热交换率，并有效冷却EGR气体。可以维持不产生腐蚀性冷凝物或高容积密度粘性烟灰的温度，可以使所引入EGR气体的温度不恶化部件的气密性或使部件老化。因此，可以提供长寿命的高耐久性产品，并且保持高耐久性阀的良好功能。
尽管在第一和第二实施例中，通过采用热传导管13、23的EGR气体冷却设备实现了本发明，也可以通过采用热传导板的EGR气体冷却设备来实现本发明。在第二实施例中，调整进入EGR阀6和后置EGR气体冷却器3的中温EGR气体的温度，使其保持在150℃至200℃。然而，可以根据EGR阀6和后置EGR气体冷却器3的耐热温度，将进入温度设置成不同于200℃的其他温度。当耐热温度高时，可以将上限温度设置得高于200℃。当耐热温度相对低时，可以将下限温度设置得低于200℃。此外，为了防止产生冷凝物和防止沉积粘性烟灰，较佳将下限温度设置为150℃。然而，当在发动机或燃料内产生的冷凝物或者沉积的烟灰少时，可以将下限温度设置得低于150℃。此外，当EGR阀6或后置EGR气体冷却器3具有相对高的耐热性时，可以将下限温度设置得高于150℃。
如上所述的本发明不是像以前那样，利用单个热交换部分将EGR阀打开时通过EGR管从排气总管引入的高温EGR气体立即冷却到目标冷却温度；而是将气体冷却至一温度，在该温度下前置EGR气体冷却器的热交换部分不沉降冷凝物或累积高容积密度粘性烟灰，然后将被冷却到给定温度的中温EGR气体引入后置EGR气体冷却器的热交换部分，并将其冷却到目标冷却温度，同时利用EGR阀控制流量，最后，使低温EGR气体返回进气总管。
因此，在前置EGR气体冷却器冷却到给定温度的中温EGR气体进入设置在前置EGR气体冷却器与后置EGR气体冷却器之间的EGR阀，不会沉降强腐蚀性冷凝物，并且不会累积高容积密度粘性烟灰。因此，不易发生因热膨胀或腐蚀而使密封性能降低和部件恶化。因此，可以获得可长期保持高气密性或平稳工作特性且具有良好耐久性的EGR阀。
此外，无需使用昂贵的高耐热性和高抗腐蚀性材料进行密封，而且无需因为设置在阀之间的阀轴与安装有阀碟的主体之间热膨胀系数的不同来进行限制调节，该热膨胀系数的不同是因为两者的材料不同。此外，物需对EGR阀安装例如气冷或液冷的冷却部分，能够获得尺寸减小、重量减小和简化的EGR阀，因此，由于降低了制造成本，可以获得价格低廉且存储效率极佳的EGR阀。此外，可以降低维护成本。
此外，如上所述，利用两个EGR气体冷却器逐步冷却EGR气体，因此，应该由单个热交换部分交换的热量比传统技术交换的热量小。因此，可以降低EGR气体冷却器的尺寸，热变形变小，并能减小热应力。此外，EGR气体与每个热交换部分的冷却剂之间的温差变小，因此热应力减小，每个EGR气体冷却器的耐久性得到提高。此外，与在汽车内安装一个大尺寸的EGR气体冷却器相比，通过在汽车内安装两个互相相连的小尺寸EGR气体冷却器，可以提高布局的自由度。
此外，可以使前置EGR气体冷却器的温度始终保持高于EGR气体的露点，因为没有低温EGR气体进入其内。因此，可以防止EGR气体内的蒸汽、未燃烧气体、硫酸溶液、碳氢化合物等的冷凝物沉积到热传导面上。因此，无需对热传导管或热传导板、导引材料等采用昂贵的强抗腐蚀性材料，因而可以降低制造成本。此外，很少累积烟灰且不破坏热传导面的热传导特性，因而EGR气体可与冷却液有效换热。此外，仅向后置EGR气体冷却器引入已在前置EGR气体冷却器冷却到给定温度的中温EGR气体，无需建立严格的耐热措施，后置EGR气体冷却器可以低成本制造，EGR气体与冷却液之间的温差小，由高耐热树脂材料制造的热传导管或热传导板使得烟灰更难以粘附到热传导面上，并且更易将其清除，因而可以限制烟灰的累积，最终能提高耐久性和热交换效率。