專利名稱：一種廢氣再循環(huán)冷卻器及其冷卻管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種廢氣再循環(huán)冷卻器及其冷卻管技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種采用新型冷卻管結(jié)構(gòu)的廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器。EGR系統(tǒng) 是用以再循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的廢氣，降低氮氧化物(N0x)的生成。EGR冷卻器作用是 冷卻再循環(huán)的廢氣。
背景技術(shù)：
近來，為了降低汽車發(fā)動機(jī)排氣中的氮氧化物(N0x)含量，采用了廢氣再 循環(huán)(EGR)技術(shù)。即把在內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī)、汽油機(jī))中燃燒后排出的廢氣適量 地(一部分)引入進(jìn)氣岐管內(nèi)，與新鮮空氣或霧化混合氣混合后進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸 進(jìn)行再燃燒，以便降低發(fā)動機(jī)排出的廢氣中氮氧化物(N0x)的含量。但是，當(dāng) 一部分廢氣與新鮮空氣或霧化混合氣混合后，會使進(jìn)氣的溫度升高，這不但提高 了燃燒溫度，對抑制NOx生成不利，而且會增加發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷，影響發(fā)動機(jī) 的耐用性。所以，在與新鮮空氣混合之前，有必要對通過EGR閥的廢氣預(yù)先進(jìn) 行冷卻，這就需要采用EGR冷卻器。EGR冷卻器將再循環(huán)的廢氣冷卻，因而在 不顯著降低發(fā)動機(jī)的輸出功率的條件下，使發(fā)動機(jī)燃燒室的溫度降低，從而降低 了氮氧化物(N0x)的生成。早期的廢氣再循環(huán)冷卻器，使用的是內(nèi)外表面平滑不銹鋼管，當(dāng)發(fā)動機(jī)排放 的廢氣通過這種內(nèi)外表面平滑的不銹鋼管時，廢氣的熱量被散出，但由于廢氣在 平滑不銹鋼管內(nèi)呈直線流動狀態(tài)，因此其散熱效率較低，而通過增加平滑管的數(shù) 量，雖然可以增加換熱面積，但冷卻器的體積較大、較重，制造及安裝的成本較 高。圖l-3是采用平滑不銹鋼冷卻管的傳統(tǒng)EGR冷卻器的剖面圖。在圖中，l代 表圓柱形殼體，在其軸向的兩端分別貼合了端板2，在殼體內(nèi)部沿殼體軸向方向 布置了許多冷卻管3，這些冷卻管的兩端分別與兩端的端板2上的孔嵌入配合。
冷卻水進(jìn)水管4與出水管5分別布置在殼體的兩側(cè)的相對位置上，因此冷卻水9 通過進(jìn)水管4進(jìn)入殼體1內(nèi)，流經(jīng)冷卻管3的外圍，然后通過出水管5流出殼體 1。而在殼體1的兩側(cè)，錐形集氣管6分別裝配在端板2上，形成了進(jìn)氣口 7和 出氣口 8，因而從燃燒室排出的廢氣IO通過進(jìn)氣口 7進(jìn)入集氣管6，在流過冷卻 管3時，與流經(jīng)冷卻管3外圍的冷卻水9發(fā)生熱交換后，再通過出氣口 8從集氣 管6循環(huán)到發(fā)動機(jī)氣缸。此EGR冷卻器，對于氣側(cè)，平滑不銹鋼冷卻管由于沒有對氣體進(jìn)行紊流的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，高溫廢氣10在平滑不銹鋼冷卻管3內(nèi)直通，沒有紊流效果，使得廢氣 10與冷卻水9的熱交換效果不佳；再則，因于缺少對廢氣10的紊流，廢氣10 中的碳等固體顆粒容易沉附在平滑不銹鋼冷卻管3的內(nèi)壁上，形成積碳，降低換 熱效果。對于水側(cè)，冷卻水9在平滑不銹鋼冷卻管3外表面之間的空隙流動時， 由于冷卻管3的外表面是光滑的，冷卻水9在高溫的平滑不銹鋼冷卻管3外壁會 氣化，易形也一層氣體隔熱層，對廢氣10與冷卻水9之間的熱交換是極為不利 的。發(fā)明內(nèi)容為能使EGR冷卻器氣側(cè)與水側(cè)能充分換熱，使EGR冷卻器的換熱能力提高， 本發(fā)明提供了一種新型結(jié)構(gòu)的EGR冷卻器及其冷卻管。此發(fā)明主要涉及一種EGR冷卻器包括殼體和采用新型結(jié)構(gòu)的冷卻管，在殼 體軸向的兩端分別貼合了端板，在殼體內(nèi)部沿殼體軸向方向布置了多個冷卻管， 這些冷卻管的兩端分別與兩端的端板上的孔嵌入配合，其特征在于所述的冷卻管管壁上設(shè)有凹槽。作為本發(fā)明的進(jìn)一歩改進(jìn)，所述的凹槽為多個，且呈斷續(xù)交錯排列。從而形 成螺旋效果。所述的多個凹槽與軸線之間的旋向角度e可以在15°與90°之間。所述的斷續(xù)交錯排列可以是這樣實(shí)現(xiàn)的所述的每個凹槽均為環(huán)型槽，多個 凹槽延軸向均勻設(shè)置?；蛘哌M(jìn)而將上述的環(huán)型凹槽均勻打斷形成。所的續(xù)交錯排列也可以是這樣實(shí)現(xiàn)的由單個螺旋凹槽、雙螺旋凹槽或者多螺旋凹槽均勻打斷形成。作為本發(fā)明的再進(jìn)一歩改進(jìn)，所述的凹槽也可以是連續(xù)的單螺旋凹槽、雙螺
旋凹槽或者多螺旋凹槽。此發(fā)明也涉及一種用于EGR冷卻器的新型結(jié)構(gòu)的冷卻管，此發(fā)明的冷卻管的 管壁上設(shè)有凹槽。為使不銹鋼冷卻管在保證紊流的面積盡可能大的前提下，同時 盡量減少管內(nèi)突棱對廢氣的阻力，通過理論計(jì)算和試驗(yàn)，不銹鋼冷卻管上的凹槽 旋向角度9可以在15°與90°之間選擇，凹槽節(jié)距P可以在6mm與15mm之 間選擇，而凹槽深度可以在0.4mm與1.0mm之間。冷卻管的直徑為6 14mm， 壁厚為0.25 0.5mm，該不銹鋼冷卻管可以采用無縫鋼管，也可以采用焊接成型的 不銹鋼管。這樣，廢氣在冷卻管內(nèi)流動時，由于冷卻管內(nèi)壁均勻壓設(shè)了分布密度合理的 凹槽，使通過的廢氣產(chǎn)生了渦流紊亂，大大的提高了的換熱效果；同時冷卻水在 冷卻管外側(cè)流動時，冷卻管上的凹槽對冷卻水進(jìn)行擾流，冷卻管的外表面就不會 形成隔熱氣層，保證使廢氣與冷卻水能充分換熱；同時凹槽的存在增加了熱交換 面積，提高了熱交換效果。由于管內(nèi)良好的紊流效應(yīng)使廢氣流中的顆粒物無法沉 積在不銹鋼冷卻管的內(nèi)壁上，從而有效的防止了積碳現(xiàn)象發(fā)生。因而獲得了良好 的實(shí)際應(yīng)用效果。

圖1是傳統(tǒng)EGR冷卻器的側(cè)剖視圖。 圖2是圖6中沿I-1箭頭方向剖丌后的示意圖。 圖3是傳統(tǒng)的外表面平滑的冷卻管的截面圖。 圖4是本發(fā)明的EGR冷卻器的側(cè)剖視圖。 圖5是本發(fā)明的新型結(jié)構(gòu)的冷卻管軸側(cè)圖。 圖6是本發(fā)明新型結(jié)構(gòu)的冷卻管的主視圖。 圖7是本發(fā)明新型結(jié)構(gòu)的冷卻管的側(cè)剖視圖。 圖8是新型結(jié)構(gòu)的冷卻管上凹槽的放大圖。圖中1-殼體2-端板3-冷卻管4-進(jìn)水管5-出水管6-集氣管7-進(jìn)氣口 8-出氣口 9-冷卻水10-廢氣 11-凹槽具體實(shí)施方式
以下參照附圖對本發(fā)明的EGR冷卻器的實(shí)施例進(jìn)行具體說明。參照圖1-3， 現(xiàn)有的EGR冷卻器新，其缺陷前面己經(jīng)描述過了，在此不再贅述。參照圖4、 8，本發(fā)明的EGR冷卻器是在傳統(tǒng)EGR冷卻器的基礎(chǔ)上作的改進(jìn)， 其主體結(jié)構(gòu)基本不變，區(qū)別在于在冷卻管管壁上具有多個凹槽11，而所述的多 個凹槽11是呈斷續(xù)交錯排列的，從而形成螺旋效果。為使不銹鋼冷卻管在保證 紊流的面積盡可能大的前提下，同時盡量減少管內(nèi)突棱對廢氣的阻力，通過理論 計(jì)算和試驗(yàn)，如圖4所示，不銹鋼冷卻管上的凹槽旋向角度e可以在15°與90 °之間選擇，凹槽節(jié)距P可以在6mm與15mm之間選擇。在圖5中，此新型EGR 冷卻器的冷卻管外側(cè)壓出"U"型凹槽，而凹槽深度H可以在0.4mm與0.8mm 之間。廢氣在本發(fā)明的冷卻管內(nèi)流動時，首先能形成螺旋式的紊流，提高了換熱效果；其次冷卻水在冷卻管外側(cè)流動時，冷卻管上的凹槽能對冷卻水進(jìn)行擾流，冷 卻管的外表面就不會形成隔熱氣層，保證廢氣與冷卻水能充分換熱。由于管內(nèi)良 好的紊流效應(yīng)使廢氣流中的顆粒物無法沉積在不銹鋼冷卻管的內(nèi)壁上，從而有效 的防止了積碳現(xiàn)象發(fā)生。因而使用此新型結(jié)構(gòu)冷卻管能夠大大提高冷卻器的換熱 效果與使用壽命。本發(fā)明涉及的EGR冷卻器及冷卻管不僅僅局限于上述實(shí)施例，各種類似的變 換和修改均不脫離本發(fā)明的范疇。對于任何形狀的凹槽("U"型、"V"型、半 球形等其他形狀)，對于任何排列方式的凹槽(螺旋的、非螺旋的)均在本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求1、一種廢氣再循環(huán)冷卻器的冷卻管，包括管體，其特征在于所述的冷卻管(3)管壁上設(shè)有凹槽(11)。
2、 如權(quán)利要求1所述的冷卻管，其特征在于所述的凹槽(11)為多個，且呈斷續(xù)交錯排列。
3、 如權(quán)利要求2所述的冷卻管，其特征在于所述的多個凹槽(11)形成螺旋排列。
4、 如權(quán)利要求1所述的冷卻管，其特征在于所述的凹槽也可以是連續(xù)的單螺旋 凹槽、雙螺旋凹槽或者多螺旋凹槽。
5、 如權(quán)利要求1~4任何一項(xiàng)所述的冷卻管，其特征在于所述的凹槽(11)與軸 線之間的旋向角度(e)為15° ~90° 。
6、 如權(quán)利要求5任何一項(xiàng)所述的冷卻管，其特征在于所述的凹槽(11)的節(jié)距(P)在6mm與15mm之間。
7、 一種廢氣再循環(huán)冷卻器，包括殼體(1)和冷卻管(3)，在殼體(1)軸向的 兩端分別貼合了端板(2)，多個冷卻管(3)軸向設(shè)置在殼體(1)內(nèi)，其兩 端分別與相應(yīng)端板(2)上的孔嵌入配合，其特征在于所述的冷卻管(3)管 壁上設(shè)有凹槽(11)。
8、 如權(quán)利要求7所述的冷卻器，其特征在于所述的凹槽(11)為多個，且呈斷 續(xù)交錯排列。
9、 如權(quán)利要求8所述的冷卻器，其特征在于所述的多個凹槽(11)形成螺旋排列。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用新型冷卻管結(jié)構(gòu)的廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器其主要特點(diǎn)在于在冷卻管管壁上設(shè)有凹槽，而凹槽是呈斷續(xù)交錯排列的，從而形成螺旋效果。廢氣在本實(shí)用新型的冷卻管內(nèi)流動時，首先能形成螺旋式的紊流，提高了的換熱效果；其次冷卻水在冷卻管外側(cè)流動時，冷卻管上的凹槽能對冷卻水進(jìn)行擾流，冷卻管的外表面就不會形成隔熱氣層，保證廢氣與冷卻水能充分換熱。由于管內(nèi)良好的紊流效應(yīng)使廢氣流中的顆粒物無法沉積在不銹鋼冷卻管的內(nèi)壁上，從而有效的防止了積碳現(xiàn)象發(fā)生。因而使用此新型結(jié)構(gòu)冷卻管能夠大大提高冷卻器的換熱效果與使用壽命。
文檔編號F28D7/16GK201011324SQ20062010897
公開日2008年1月23日 申請日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者安曉平, 宋世健, 張文峰, 陳子強(qiáng) 申請人:浙江銀輪機(jī)械股份有限公司