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
技術領域：
一種廢氣再循環(huán)冷卻器及其冷卻管技術領域本發(fā)明涉及一種采用新型冷卻管結構的廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器。EGR系統(tǒng) 是用以再循環(huán)內燃機的廢氣，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：
近來，為了降低汽車發(fā)動機排氣中的氮氧化物(N0x)含量，采用了廢氣再 循環(huán)(EGR)技術。即把在內燃機(柴油機、汽油機)中燃燒后排出的廢氣適量 地(一部分)引入進氣岐管內，與新鮮空氣或霧化混合氣混合后進入發(fā)動機氣缸 進行再燃燒，以便降低發(fā)動機排出的廢氣中氮氧化物(N0x)的含量。但是，當 一部分廢氣與新鮮空氣或霧化混合氣混合后，會使進氣的溫度升高，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)動機的熱負荷，影響發(fā)動機 的耐用性。所以，在與新鮮空氣混合之前，有必要對通過EGR閥的廢氣預先進 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)動機的輸出功率的條件下，使發(fā)動機燃燒室的溫度降低，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，使用的是內外表面平滑不銹鋼管，當發(fā)動機排放 的廢氣通過這種內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。
冷卻水進水管4與出水管5分別布置在殼體的兩側的相對位置上，因此冷卻水9 通過進水管4進入殼體1內，流經冷卻管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，錐形集氣管6分別裝配在端板2上，形成了進氣口 7和 出氣口 8，因而從燃燒室排出的廢氣IO通過進氣口 7進入集氣管6，在流過冷卻 管3時，與流經冷卻管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)動機氣缸。此EGR冷卻器，對于氣側，平滑不銹鋼冷卻管由于沒有對氣體進行紊流的結 構設計，高溫廢氣10在平滑不銹鋼冷卻管3內直通，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的內壁上，形成積碳，降低換 熱效果。對于水側，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)明內容為能使EGR冷卻器氣側與水側能充分換熱，使EGR冷卻器的換熱能力提高， 本發(fā)明提供了一種新型結構的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構的冷卻管，在殼 體軸向的兩端分別貼合了端板，在殼體內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有凹槽。作為本發(fā)明的進一歩改進，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 凹槽延軸向均勻設置。或者進而將上述的環(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)明的再進一歩改進，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冷卻器的新型結構的冷卻管，此發(fā)明的冷卻管的 管壁上設有凹槽。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 盡量減少管內突棱對廢氣的阻力，通過理論計算和試驗，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，廢氣在冷卻管內流動時，由于冷卻管內壁均勻壓設了分布密度合理的 凹槽，使通過的廢氣產生了渦流紊亂，大大的提高了的換熱效果；同時冷卻水在 冷卻管外側流動時，冷卻管上的凹槽對冷卻水進行擾流，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。由于管內良好的紊流效應使廢氣流中的顆粒物無法沉 積在不銹鋼冷卻管的內壁上，從而有效的防止了積碳現(xiàn)象發(fā)生。因而獲得了良好 的實際應用效果。

圖1是傳統(tǒng)EGR冷卻器的側剖視圖。 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冷卻器的側剖視圖。 圖5是本發(fā)明的新型結構的冷卻管軸側圖。 圖6是本發(fā)明新型結構的冷卻管的主視圖。 圖7是本發(fā)明新型結構的冷卻管的側剖視圖。 圖8是新型結構的冷卻管上凹槽的放大圖。圖中1-殼體2-端板3-冷卻管4-進水管5-出水管6-集氣管7-進氣口 8-出氣口 9-冷卻水10-廢氣 11-凹槽具體實施方式
以下參照附圖對本發(fā)明的EGR冷卻器的實施例進行具體說明。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冷卻器的基礎上作的改進， 其主體結構基本不變，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，同時盡量減少管內突棱對廢氣的阻力，通過理論 計算和試驗，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流動時，冷卻管上的凹槽能對冷卻水進行擾流，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。由于管內良 好的紊流效應使廢氣流中的顆粒物無法沉積在不銹鋼冷卻管的內壁上，從而有效 的防止了積碳現(xiàn)象發(fā)生。因而使用此新型結構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)管壁上設有凹槽(11)。
2、 如權利要求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、 如權利要求1~4任何一項所述的冷卻管，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、 如權利要求5任何一項所述的冷卻管，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)軸向設置在殼體(1)內，其兩 端分別與相應端板(2)上的孔嵌入配合，其特征在于所述的冷卻管(3)管 壁上設有凹槽(11)。
8、 如權利要求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。
專利摘要本實用新型公開了一種采用新型冷卻管結構的廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器其主要特點在于在冷卻管管壁上設有凹槽，而凹槽是呈斷續(xù)交錯排列的，從而形成螺旋效果。廢氣在本實用新型的冷卻管內流動時，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流動時，冷卻管上的凹槽能對冷卻水進行擾流，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。由于管內良好的紊流效應使廢氣流中的顆粒物無法沉積在不銹鋼冷卻管的內壁上，從而有效的防止了積碳現(xiàn)象發(fā)生。因而使用此新型結構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)先權日2006年10月26日
發(fā)明者安曉平, 宋世健, 張文峰, 陳子強 申請人:浙江銀輪機械股份有限公司