专利名称：一种废气再循环冷却器及其冷却管的制作方法
技术领域：
一种废气再循环冷却器及其冷却管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(N0x)的生成。EGR冷却器作用是 冷却再循环的废气。
背景技术：
近來，为了降低汽车发动机排气中的氮氧化物(N0x)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(N0x)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NOx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(N0x)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l-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，l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IO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。作为本发明的进一歩改进，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e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。所的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歩改进，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9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。这样，废气在冷却管内流动时，由于冷却管内壁均匀压设了分布密度合理的 凹槽，使通过的废气产生了涡流紊乱，大大的提高了的换热效果；同时冷却水在 冷却管外侧流动时，冷却管上的凹槽对冷却水进行扰流，冷却管的外表面就不会 形成隔热气层，保证使废气与冷却水能充分换热；同时凹槽的存在增加了热交换 面积，提高了热交换效果。由于管内良好的紊流效应使废气流中的颗粒物无法沉 积在不锈钢冷却管的内壁上，从而有效的防止了积碳现象发生。因而获得了良好 的实际应用效果。
图1是传统EGR冷却器的侧剖视图。 图2是图6中沿I-1箭头方向剖丌后的示意图。 图3是传统的外表面平滑的冷却管的截面图。 图4是本发明的EGR冷却器的侧剖视图。 图5是本发明的新型结构的冷却管轴侧图。 图6是本发明新型结构的冷却管的主视图。 图7是本发明新型结构的冷却管的侧剖视图。 图8是新型结构的冷却管上凹槽的放大图。图中1-壳体2-端板3-冷却管4-进水管5-出水管6-集气管7-进气口 8-出气口 9-冷却水10-废气 11-凹槽具体实施方式
以下参照附图对本发明的EGR冷却器的实施例进行具体说明。参照图1-3， 现有的EGR冷却器新，其缺陷前面己经描述过了，在此不再赘述。参照图4、 8，本发明的EGR冷却器是在传统EGR冷却器的基础上作的改进， 其主体结构基本不变，区别在于在冷却管管壁上具有多个凹槽11，而所述的多 个凹槽11是呈断续交错排列的，从而形成螺旋效果。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，如图4所示，不锈钢冷却管上的凹槽旋向角度e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。在图5中，此新型EGR 冷却器的冷却管外侧压出"U"型凹槽，而凹槽深度H可以在0.4mm与0.8mm 之间。废气在本发明的冷却管内流动时，首先能形成螺旋式的紊流，提高了换热效果；其次冷却水在冷却管外侧流动时，冷却管上的凹槽能对冷却水进行扰流，冷 却管的外表面就不会形成隔热气层，保证废气与冷却水能充分换热。由于管内良 好的紊流效应使废气流中的颗粒物无法沉积在不锈钢冷却管的内壁上，从而有效 的防止了积碳现象发生。因而使用此新型结构冷却管能够大大提高冷却器的换热 效果与使用寿命。本发明涉及的EGR冷却器及冷却管不仅仅局限于上述实施例，各种类似的变 换和修改均不脱离本发明的范畴。对于任何形状的凹槽("U"型、"V"型、半 球形等其他形状)，对于任何排列方式的凹槽(螺旋的、非螺旋的)均在本发明的范畴。
权利要求1、一种废气再循环冷却器的冷却管，包括管体，其特征在于所述的冷却管(3)管壁上设有凹槽(11)。
2、 如权利要求1所述的冷却管，其特征在于所述的凹槽(11)为多个，且呈断续交错排列。
3、 如权利要求2所述的冷却管，其特征在于所述的多个凹槽(11)形成螺旋排列。
4、 如权利要求1所述的冷却管，其特征在于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。
5、 如权利要求1~4任何一项所述的冷却管，其特征在于所述的凹槽(11)与轴 线之间的旋向角度(e)为15° ~90° 。
6、 如权利要求5任何一项所述的冷却管，其特征在于所述的凹槽(11)的节距(P)在6mm与15mm之间。
7、 一种废气再循环冷却器，包括壳体(1)和冷却管(3)，在壳体(1)轴向的 两端分别贴合了端板(2)，多个冷却管(3)轴向设置在壳体(1)内，其两 端分别与相应端板(2)上的孔嵌入配合，其特征在于所述的冷却管(3)管 壁上设有凹槽(11)。
8、 如权利要求7所述的冷却器，其特征在于所述的凹槽(11)为多个，且呈断 续交错排列。
9、 如权利要求8所述的冷却器，其特征在于所述的多个凹槽(11)形成螺旋排列。
专利摘要本实用新型公开了一种采用新型冷却管结构的废气再循环(EGR)冷却器其主要特点在于在冷却管管壁上设有凹槽，而凹槽是呈断续交错排列的，从而形成螺旋效果。废气在本实用新型的冷却管内流动时，首先能形成螺旋式的紊流，提高了的换热效果；其次冷却水在冷却管外侧流动时，冷却管上的凹槽能对冷却水进行扰流，冷却管的外表面就不会形成隔热气层，保证废气与冷却水能充分换热。由于管内良好的紊流效应使废气流中的颗粒物无法沉积在不锈钢冷却管的内壁上，从而有效的防止了积碳现象发生。因而使用此新型结构冷却管能够大大提高冷却器的换热效果与使用寿命。
文档编号F28D7/16GK201011324SQ20062010897
公开日2008年1月23日 申请日期2006年10月26日 优先权日2006年10月26日
发明者安晓平, 宋世健, 张文峰, 陈子强 申请人:浙江银轮机械股份有限公司