[实用新型]一种废气再循环冷却器及其冷却管

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用新型冷却管结构的废气再循环(EGR)冷却器。EGR系统是用以再循环内燃机的废气，降低氮氧化物(NOx)的生成。EGR冷却器作用是冷却再循环的废气。

背景技术

近来，为了降低汽车发动机排气中的氮氧化物(NOx)含量，采用了废气再循环(EGR)技术。即把在内燃机(柴油机、汽油机)中燃烧后排出的废气适量地(一部分)引入进气岐管内，与新鲜空气或雾化混合气混合后进入发动机气缸进行再燃烧，以便降低发动机排出的废气中氮氧化物(NOx)的含量。但是，当一部分废气与新鲜空气或雾化混合气混合后，会使进气的温度升高，这不但提高了燃烧温度，对抑制NO_X生成不利，而且会增加发动机的热负荷，影响发动机的耐用性。所以，在与新鲜空气混合之前，有必要对通过EGR阀的废气预先进行冷却，这就需要采用EGR冷却器。EGR冷却器将再循环的废气冷却，因而在不显著降低发动机的输出功率的条件下，使发动机燃烧室的温度降低，从而降低了氮氧化物(NOx)的生成。

早期的废气再循环冷却器，使用的是内外表面平滑不锈钢管，当发动机排放的废气通过这种内外表面平滑的不锈钢管时，废气的热量被散出，但由于废气在平滑不锈钢管内呈直线流动状态，因此其散热效率较低，而通过增加平滑管的数量，虽然可以增加换热面积，但冷却器的体积较大、较重，制造及安装的成本较高。

图1-3是采用平滑不锈钢冷却管的传统EGR冷却器的剖面图。在图中，1代表圆柱形壳体，在其轴向的两端分别贴合了端板2，在壳体内部沿壳体轴向方向布置了许多冷却管3，这些冷却管的两端分别与两端的端板2上的孔嵌入配合。冷却水进水管4与出水管5分别布置在壳体的两侧的相对位置上，因此冷却水9通过进水管4进入壳体1内，流经冷却管3的外围，然后通过出水管5流出壳体1。而在壳体1的两侧，锥形集气管6分别装配在端板2上，形成了进气口7和出气口8，因而从燃烧室排出的废气10通过进气口7进入集气管6，在流过冷却管3时，与流经冷却管3外围的冷却水9发生热交换后，再通过出气口8从集气管6循环到发动机气缸。

此EGR冷却器，对于气侧，平滑不锈钢冷却管由于没有对气体进行紊流的结构设计，高温废气10在平滑不锈钢冷却管3内直通，没有紊流效果，使得废气10与冷却水9的热交换效果不佳；再则，因于缺少对废气10的紊流，废气10中的碳等固体颗粒容易沉附在平滑不锈钢冷却管3的内壁上，形成积碳，降低换热效果。对于水侧，冷却水9在平滑不锈钢冷却管3外表面之间的空隙流动时，由于冷却管3的外表面是光滑的，冷却水9在高温的平滑不锈钢冷却管3外壁会气化，易形也一层气体隔热层，对废气10与冷却水9之间的热交换是极为不利的。

发明内容

为能使EGR冷却器气侧与水侧能充分换热，使EGR冷却器的换热能力提高，本发明提供了一种新型结构的EGR冷却器及其冷却管。

此发明主要涉及一种EGR冷却器：包括壳体和采用新型结构的冷却管，在壳体轴向的两端分别贴合了端板，在壳体内部沿壳体轴向方向布置了多个冷却管，这些冷却管的两端分别与两端的端板上的孔嵌入配合，其特征在于所述的冷却管管壁上设有凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述的凹槽为多个，且呈断续交错排列。从而形成螺旋效果。所述的多个凹槽与轴线之间的旋向角度θ可以在15°与90°之间。

所述的断续交错排列可以是这样实现的：所述的每个凹槽均为环型槽，多个凹槽延轴向均匀设置。或者进而将上述的环型凹槽均匀打断形成。

所述的断续交错排列也可以是这样实现的：由单个螺旋凹槽、双螺旋凹槽或者多螺旋凹槽均匀打断形成。

作为本发明的再进一步改进，所述的凹槽也可以是连续的单螺旋凹槽、双螺旋凹槽或者多螺旋凹槽。

此发明也涉及一种用于EGR冷却器的新型结构的冷却管，此发明的冷却管的管壁上设有凹槽。为使不锈钢冷却管在保证紊流的面积尽可能大的前提下，同时尽量减少管内突棱对废气的阻力，通过理论计算和试验，不锈钢冷却管上的凹槽旋向角度θ可以在15°与90°之间选择，凹槽节距P可以在6mm与15mm之间选择，而凹槽深度可以在0.4mm与1.0mm之间。冷却管的直径为6～14mm，壁厚为0.25～0.5mm，该不锈钢冷却管可以采用无缝钢管，也可以采用焊接成型的不锈钢管。