[發(fā)明專利]熱管EGR冷卻器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810062184.9
• 申請日: 2008-06-12
• 公開（公告）號: CN101289976A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸國棟;安曉平;陳子強(qiáng);張文鋒;張首都
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江銀輪機(jī)械股份有限公司
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07;F28D15/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 沈孝敬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體冷卻裝置，具體說是一種廢氣再循環(huán)冷卻器。它可以廣泛應(yīng)用在使用廢氣再循環(huán)的動力裝置上。

背景技術(shù)

隨著排放要求的日益嚴(yán)格，廢氣再循環(huán)技術(shù)越來越多地應(yīng)用在動力裝置上?；硎菍⒌谝淮闻懦龅牟糠謴U氣經(jīng)冷卻后再導(dǎo)回發(fā)動機(jī)內(nèi)以有效降低廢氣中的氮氧化物的生成。傳統(tǒng)的廢氣再循環(huán)(EGR)過程中的冷卻器分管殼式和板翅式兩種。主要存在以下弊端：1、傳統(tǒng)的廢氣冷卻方式利用發(fā)動機(jī)冷卻液進(jìn)行冷卻，由于蒸汽狀態(tài)的冷卻液會對發(fā)動機(jī)冷卻回路造成嚴(yán)重氣蝕，因此發(fā)動機(jī)冷卻液在工作狀態(tài)下總以液態(tài)形式存在，也就是說廢氣冷卻是靠發(fā)動機(jī)冷卻液溫升的方式帶走熱量，這種方式冷卻效果較差。2、常規(guī)EGR冷卻器采用管殼式或板翅式結(jié)構(gòu)，緊湊的結(jié)構(gòu)更易結(jié)炭，會大大降低EGR冷卻器的冷卻效率。3、傳統(tǒng)的管殼式EGR冷卻器，管束與兩側(cè)端板焊接處受熱應(yīng)力作用明顯，易泄漏。4、傳統(tǒng)的管殼式EGR冷卻器，廢氣流向與冷卻液流向相同，目的是減少冷卻液汽化程度，但順流的冷卻效果不如逆流好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，旨在提供一種新的EGR冷卻器，可有效地降低冷卻后的廢氣溫度，在同樣再循環(huán)廢氣量的前提下，可以有效緩解廢氣對發(fā)動機(jī)升功率造成的影響。能有效降低結(jié)炭帶來的負(fù)面影響。彈簧狀加熱段結(jié)構(gòu)能有效避免熱脹冷縮造成的負(fù)面影響，殼體更能均勻地?zé)崦浝淇s，大大減少殼體與法蘭焊接面的泄漏機(jī)會。

解決上述問題采用的技術(shù)方案是：一種熱管EGR冷卻器，主要包括殼體和熱管兩部分，所述殼體兩端分別設(shè)廢氣進(jìn)口和廢氣出口，所述熱管由依次首尾連通的加熱段、蒸汽管、冷凝段、冷凝管組成，其特征在于所述加熱段設(shè)置在所述殼體內(nèi)。

因?yàn)闊峁艿睦鋮s功能，是由加熱段內(nèi)的冷卻液受熱汽化帶走熱量而實(shí)現(xiàn)的，這換熱方式的換熱能力要比用液態(tài)冷卻液受熱升溫帶走熱量的方式高100多倍。所以本發(fā)明擯棄借用發(fā)動機(jī)冷卻液冷卻的方式，而采用獨(dú)立的熱管換熱系統(tǒng)，其冷卻發(fā)動機(jī)廢氣的效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的EGR冷卻器。并且，熱管內(nèi)的冷凝液無需外加泵的驅(qū)動力，可以根據(jù)物質(zhì)各狀態(tài)的物理性質(zhì)自行循環(huán)，有效的節(jié)約了能源，并且簡化了機(jī)器的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明中，所述殼體為圓柱形筒狀，其兩端的廢氣進(jìn)口和廢氣出口與發(fā)動機(jī)排氣管和回氣管之間通過法蘭連接。所述熱管加熱段在所述殼體的內(nèi)腔，呈雙層柱形螺旋狀布置，采用這種結(jié)構(gòu)的目的，一方面是彎曲的加熱段管體，有效地增加了加熱段換熱工作面面積；另一方面，管體的彈簧狀布置可以使其在管體發(fā)生熱脹冷縮時自由伸縮，而不會裂損。并且管體的伸縮還可以促使其上掛結(jié)的積炭脫落。為增加冷凝效果，所述冷凝段呈迂回狀設(shè)置。

在本發(fā)明中，為了使冷卻液實(shí)現(xiàn)良好的定向循環(huán)，所述冷凝段與所述蒸汽管的接口應(yīng)該高于與所述冷凝管的接口。

做為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述熱管加熱段內(nèi)冷卻液的流向與殼體內(nèi)廢氣流向相反。這種廢氣與冷卻液相互逆向流動的設(shè)計，有利于充分換熱。其具體實(shí)現(xiàn)方式可以是，所述蒸汽管與所述加熱段接口位于殼體的廢氣進(jìn)口端，所述冷凝管與所述加熱段接口位于殼體的廢氣出口端。由于殼體內(nèi)靠近廢氣進(jìn)口的一段和靠近廢氣出口一段段溫差較大，這種布置方式有利于熱管內(nèi)介質(zhì)自然循環(huán)。

本發(fā)明的熱管EGR冷卻器優(yōu)點(diǎn)如下：1、利用冷卻液的汽化潛熱進(jìn)行冷卻，換熱能力與常規(guī)冷卻液相比可提高100倍以上，也就是說，經(jīng)本發(fā)明冷卻器冷卻后的廢氣溫度更低，在這種前題下，相同量的廢氣經(jīng)本發(fā)明冷卻器冷卻后再回到發(fā)動機(jī)內(nèi)會占用更小空間，這樣便有效的降低了廢氣再循環(huán)對發(fā)動機(jī)升功率的影響。2、與傳統(tǒng)的冷卻液走殼程的方式相反，在本發(fā)明中廢氣已不再走管道狹小的換熱管，而是從殼體內(nèi)腔通過。這種采用廢氣走殼程的方法，由于加熱段為彈簧狀裝結(jié)構(gòu)，熱脹冷縮時更容易令附在管表面的積炭破裂、脫落，具有自動除炭功能，可大大降低結(jié)炭帶來的負(fù)面影響。3、本發(fā)明的熱管加熱段采用彈簧狀螺旋結(jié)構(gòu)設(shè)計，其橫向自由伸縮性較強(qiáng)，可以有效緩沖熱應(yīng)力的影響。4、逆流形式更利于廢氣與冷卻液進(jìn)行熱交換。

附圖說明

圖1是常規(guī)管殼式EGR冷卻器示意圖。

圖2是熱管EGR冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1的正視圖。

圖4是圖1的左視圖。

圖5是圖1的右視圖。

圖6是熱管部分介質(zhì)流向示意圖。

圖7是殼體部分廢氣流向示意圖。

圖8是熱管EGR冷卻器外觀圖。

具體實(shí)施方式