[發明專利]兩級熱管EGR冷卻器

有效

• 申請號: 200810063527.3
• 申請日: 2008-06-25
• 公開（公告）號: CN101307736A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 陸國棟;安曉平;張首都;葉萬鑫;褚禮亞
• 申請（專利權）人: 浙江銀輪機械股份有限公司
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司
• 代理人: 沈孝敬

技術領域

本發明涉及一種氣體冷卻裝置，具體說是一種廢氣再循環冷卻器。它可以廣泛應用在使用廢氣再循環的動力裝置上。?

背景技術

隨著排放要求的日益嚴格，廢氣再循環技術越來越多地應用在動力裝置上。其原理是將第一次排出的部分廢氣經冷卻后再導回發動機內以有效降低廢氣中的氮氧化物的生成。傳統的廢氣再循環(EGR)過程中的冷卻器分大致分為管殼式和板翅式兩種。它們主要存在以下弊端：1、傳統的廢氣冷卻方式利用發動機冷卻液進行冷卻，由于蒸汽狀態的冷卻液會對發動機冷卻回路造成嚴重氣蝕，因此發動機冷卻液在工作狀態下總以液態形式存在，也就是說廢氣冷卻是靠發動機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EGR冷卻器采用管殼式或板翅式結構，緊湊的結構更易結炭，會大大降低EGR冷卻器的冷卻效率。3、傳統的管殼式EGR冷卻器，管束與兩側端板焊接處受熱應力作用明顯，易泄漏。4、傳統的管殼式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。?

發明內容

本發明要解決的是現有技術存在的上述缺陷，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，在同樣再循環廢氣量的前提下，可以有效緩解廢氣對發動機升功率造成的影響。能有效降低結炭帶來的負面影響。也可以有效減少殼體與法蘭焊接面的泄漏機會。?

解決上述問題采用的技術方案是：一種兩級熱管EGR冷卻器，主要由兩端分別設廢氣進口和廢氣出口的殼體、兩個其加熱段設置在所述殼體內部的熱管組成。所述熱管由首尾依次連通的加熱段、蒸汽管、冷凝段、冷凝管四段管體組成，所述兩級熱管的加熱段在殼體內沿廢氣流向先后排列，所述兩級熱管的冷凝段沿散熱風吹向重疊布置。所述殼體的廢氣進口和廢氣出口分別通過法蘭與發動機排氣管和回氣管連通。?

因為熱管的冷卻功能，是由加熱段內的冷卻液受熱汽化帶走熱量而實現的，?這種換熱方式的換熱能力要比用液態冷卻液受熱升溫帶走熱量的方式高100多倍。所以本發明擯棄借用發動機冷卻液冷卻的方式，而采用與發動機冷卻系統相獨立的熱管換熱系統，其冷卻發動機廢氣的效果明顯優于傳統的EGR冷卻器。并且，熱管內的冷凝液無需外加泵的驅動力，可以根據物質各種狀態的物理性質自行循環，有效地節約了能源，并且簡化了機器的結構。此外，兩級熱管的合理組合，進一步提高了冷卻器的降溫效果。?

在本發明中，所述殼體為圓柱形筒狀，其兩端的廢氣進口和廢氣出口與發動機排氣管和回氣管之間通過法蘭連接。所述兩級熱管的加熱段適宜采用相同結構，這樣會便于生產和制造。比較優選的加熱段結構方案是，加熱段在所述殼體內部呈雙層柱形螺旋狀布置。采用這種結構的目的，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的積炭脫落。為增加冷凝效果，所述冷凝段適宜呈迂回狀設置。?

在每級熱管中，為了使冷卻液實現良好的定向循環，所述冷凝段與所述蒸汽管的接口應該高于與所述冷凝管的接口。?

作為本發明的進一步改進，所述兩級熱管內的冷卻液循環方向與殼體內廢氣流向相反。這種廢氣與冷卻液相互逆向流動的設計，有利于充分換熱。其具體實現方式可以是，所述蒸汽管與所述加熱段接口位于殼體的廢氣進口方向，所述冷凝管與所述加熱段接口位于殼體的廢氣出口方向。由于殼體內靠近廢氣進口的一段和靠近廢氣出口一段溫差較大，這種布置方式有利于熱管內介質自然循環。?

作為本發明的進一步改進，將第一級熱管的加熱段設置在殼體內靠近廢氣進口的一側，第二級熱管的加熱段設置在殼體內靠近廢氣出口的一側。并且在第一級熱管內使用水做為冷卻介質，而第二級熱管內使用甲醇做為冷卻介質。由于殼體內廢氣進口處溫度較高，它可以很容易將水汽化，用大比熱高沸點的水做冷卻介質，可以吸收更多的熱量。而廢氣出口的溫度較低，如果在第二級熱管中再用水做為冷卻介質，那么工作過程中，將只有少量水被較低溫度的廢氣汽化，發揮作用不大。而甲醇的沸點較低，用在溫度較低的廢氣出口處比較合適。采用這種兩級不同散熱介質的設計，可以有效的發揮兩級雙重冷卻結構的冷卻性能。?