[發明專利]一種中重型車用串聯式廢氣再循環冷卻器

有效

• 申請號: 200910308164.X
• 申請日: 2009-10-10
• 公開（公告）號: CN101655053A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 景建周;湯俊潔;沈董浩
• 申請（專利權）人: 北京美聯橋科技發展有限公司
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司
• 代理人: 孫福春;李桂玲

技術領域

本發明涉及一種中重型車用串聯式廢氣再循環冷卻器，是一種應用于中、重型汽車發動機廢氣再循環冷卻系統的熱交換器。

背景技術

隨著汽車排放法規的日益嚴格，發動機廢氣再循環冷卻系統用冷卻器的應用越來越廣泛，同時由于受到發動機空間的限制，對冷卻器換熱性能的要求也越來越高，因此，廢氣再循環冷卻器需要不斷的改進以滿足使用要求；對于中重型柴油機車而言，廢氣再循環冷卻器的成本較輕型柴油機車用冷卻器的成本要高、加工難度大，因此在為客戶設計和制造冷卻器時，不僅要充分考慮到其換熱性能和可靠性，同時要兼顧到加工的難易程度和成本問題。

廢氣再循環冷卻器是廢氣再循環冷卻技術的一個重要組元，而廢氣再循環冷卻技術的應用在汽車行業是降低尾氣排放的有效措施之一。廢氣再循環冷卻技術是將汽車發動機所排放的部分廢氣先通過冷卻器進行冷卻后，重新回傳到發動機燃燒室與新鮮空氣共同參與燃燒，從而有效降低NO_X排放的一種技術。該技術利用廢氣中含有的大量化學惰性氣體(CO₂、N₂、H₂O)具有較高比熱這一特性來降低NO_X的生成。因為NO_X的生成條件是高溫富氧，而溫度較低廢氣的引入一方面使混合氣熱容量增大，使得相同量的混合氣升高同樣溫度所需的熱量增加，從而有效降低最高燃燒溫度，偏離了NO_X的高溫生成區；另一方面廢氣對新鮮空氣的稀釋也相應降低了氧的濃度，從而有效地抑制NO_X的生成。因此在汽車發動機廢氣再循環系統中，設置高效可靠的廢氣再循環冷卻器可以使汽車的尾氣排放滿足嚴格的法規要求。

目前，汽車發動機廢氣再循環系統用的冷卻器有兩大類。一類為板翅式冷卻器，一類為管殼式冷卻器，其中以管殼式冷卻器的類型應用最為廣泛。由于廢氣再循環冷卻器的加入會影響發動機整個冷卻系統的運行，甚至會對整個發動機造成影響，因此不僅要求冷卻器緊湊高效，更重要的是要保證其可靠性，同時從成本方面考慮，要用最實用的工藝制造出高可靠性的產品，為客戶節省成本同時保證產品的批量供應，管殼式冷卻器是合適的選擇；而板翅式換熱器應用在中重型車上有其固有的缺點，不僅成本高、加工難度大、可靠性較差，而且容易堵塞，因此在中重車上很少應用板翅式換熱器作為廢氣再循環冷卻器。

由于中重型車的運行環境比較惡劣，因此廢氣再循環冷卻器的可靠性非常重要，如果冷卻器在運行過程中出現泄漏，無論是氣側還是水側泄漏都將直接對發動機造成破壞性的傷害。由于中重型車用廢氣再循環冷卻器一般都較長，因此不能忽略由于管殼和管束的受熱不等而引起的熱應力，如未考慮熱膨脹問題，冷卻器的可靠性會較差，長時間運行后，可能導致冷卻器泄漏，從而對發動機產生破壞，因此，為了避免這種情況發生，必須采取措施保證冷卻器整體的強度和可靠性。

目前在國內設計和生產的中重型柴油機車用管殼式廢氣再循環冷卻器中，管殼多采用鑄件，冷卻器的整體結構比較笨重，占用發動機較大的空間，這種形式的冷卻器的功率密度較低，未充分發揮單位體積內冷卻器的換熱效果，而且這種冷卻器升級換代的能力較差；更重要的一點是對于采用鑄件管殼的冷卻器而言，解決管殼與管束之間的熱膨脹問題較難，或者是解決熱膨脹問題所帶來的成本較高。

發明內容

為解決現有技術的問題，本發明提出一種中重型車用串聯式廢氣再循環冷卻器，所述冷卻器的外殼為圓形或矩形截面，管殼由金屬薄板圍成而非鑄件，可以有效地利用外部空間，且充分利用管殼內的空間，緊湊的布置換熱管束，使冷卻器的性能滿足要求，具有升級換代的潛力。冷卻器的換熱管體組件設計，各管束之間為串聯的關系，管殼和管束的數目并不是對應的，分體管殼的數目大于等于管束的數目；換熱管體組件的設計有效解決了管殼和管束由于受熱不均而產生的熱應力問題，提高了冷卻器整體的可靠性，從性能和可靠性兩方面滿足發動機的使用要求，從而滿足日趨嚴格的排放法規要求。換熱管體組件的設計使管殼和換熱管的設計標準化、模塊化，縮短了新產品的開發周期，同時由于降低了加工難度，滿足冷卻器批量生產的需求。