EGR冷却器及带EGR系统的发动机的制作方法

本实用新型涉及发动机进排气系统技术领域，具体涉及一种egr冷却器及带egr系统的发动机。

背景技术：

发动机废气再循环技术(egr)，是指把发动机排出的部分废气再次引入到进气系统参与缸内燃烧的技术，废气再循环技术可以有效的提高发动机的燃油经济性，并对降低排放尤其是nox排放有很好的效果。

由于发动机排出的废气温度较高，目前进气系统大部分零件都是塑料或者橡胶材质，为了确保进气系统零件的可靠使用，同时对进气充气效率不造成影响，在废气引入发动机进气系统之前需要进行冷却，因此一般带egr系统的发动机都配备有egr冷却器。

egr冷却器通过引入发动机的冷却液对废气进行降温，冷却液和废气在egr冷却器中的流动通道相对独立。流动通道中设计有不同的换热元件，以有效提升换热效率，保证egr出气温度在合理范围内。

目前的汽油发动机egr冷却器大部分废气进气口、出气口布置在两端，以保证废气压力损失最优。然而，这种方案一般长度较长，在小型发动机上布置极为困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种结构紧凑、易于布置的egr冷却器。

为实现上述目的，本实用新型所设计的egr冷却器包括冷却管总成、将废气引入所述冷却管总成的进气口以及将废气导出所述冷却管总成的出气口；所述进气口与所述出气口设置在所述冷却管总成的同侧。

作为优选方案，所述egr冷却器包括顶部气室及底部气室，所述顶部气室、所述冷却管总成及所述底部气室由上至下顺次设置，所述进气口与所述底部气室之间连通所述冷却管总成的进气冷却管，所述出气口与所述底部气室之间连通所述冷却管总成的出气冷却管，所述进气口和所述出气口设置在所述顶部气室上使得废气经由所述进气口顺次进入所述顶部气室、所述进气冷却管、所述底部气室、所述出气冷却管、所述顶部气室后从所述出气口中排出。

作为优选方案，所述顶部气室为一体成型铸件，包括进气法兰、出气法兰及隔板，所述进气口开设在所述进气法兰上，所述出气口开设在所述出气法兰上，所述隔板分割开连通所述进气口与所述冷却管总成的进气通道以及连通冷却管总成与所述出气口的出气通道。

作为优选方案，所述egr冷却器进一步包括包围在所述冷却管总成外的壳体，所述壳体的表面设有向内的凹槽，所述凹槽与所述冷却管总成中靠近所述壳体的冷却管贴合。

作为优选方案，所述egr冷却器进一步包括水道翅片、上端盖、下端盖，所述水道翅片设置在所述冷却管之间，所述冷却管总成及所述水道翅片安装在所述壳体内且上下两端分别用所述上端盖、所述下端盖扣合。

作为优选方案，所述egr冷却器进一步包括进水管总成及出水管，所述进水管总成及所述出水管分别设置在所述壳体的两侧向所述壳体内输入和输出冷却液。

作为优选方案，所述进水管总成在所述壳体上的位置低于所述出水管的位置，所述出水管布置在靠近进气侧的所述冷却管的位置。

作为优选方案，所述egr冷却器进一步包括设置在所述壳体一侧的侧支架及设置在所述底部气室下方的下支架，所述侧支架、所述下支架上分别开设有侧安装孔、下安装孔，所述顶部气室上形成有带固定孔的集成式支架，所述egr冷却器通过穿过所述侧安装孔、所述下安装孔、所述固定孔的紧固件固定在发动机缸体上。

本实用新型的目的还在在于，提供一种结构紧凑、易于布置的带egr系统的发动机。

为实现上述目的，本实用新型所设计的带egr系统的发动机，包括发动机缸体及egr冷却器，所述egr冷却器固定在所述发动机缸体上；所述egr冷却器包括冷却管总成、将所述发动机缸体排出的废气引入所述冷却管总成的进气口以及将废气导出所述冷却管总成的出气口，所述进气口与所述出气口设置在所述冷却管总成的同侧。

作为优选方案，所述egr冷却器进一步包括为所述冷却管总成的外壁提供冷却液的进水管总成及出水管，所述进水管总成的缸体接头伸入到所述发动机缸体的水套孔中并通过进水管密封圈与所述水套孔密封性配合。

作为优选方案，所述进水管总成进一步包括开设有通孔的固定法兰，所述通孔供紧固件穿过将所述进水管总成压紧在所述发动机缸体的排气侧的端面上。

作为优选方案，所述带egr系统的发动机进一步包括egr阀，所述出水管通过设置在所述egr阀的密封槽中的出水管密封圈与所述egr阀密封性配合。

作为优选方案，所述egr冷却器包顶部气室及底部气室，所述顶部气室、所述冷却管总成及所述底部气室由上至下顺次设置，所述进气口和所述出气口设置在所述顶部气室上使得废气经由所述进气口顺次进入所述顶部气室、所述冷却管总成、所述底部气室、所述冷却管总成、所述顶部气室后从所述出气口中排出。

作为优选方案，所述egr冷却器进一步包括壳体、水道翅片、上端盖及下端盖，所述水道翅片设置在所述冷却管总成的冷却管之间，所述冷却管总成及所述水道翅片安装在所述壳体内且上下两端分别用所述上端盖、所述下端盖扣合。

作为优选方案，所述进水管总成及所述出水管分别设置在所述壳体的两侧向所述壳体内输入和输出冷却液，所述进水管总成在所述壳体上的位置低于所述出水管的位置，所述出水管布置在靠近进气侧的所述冷却管的位置。

作为优选方案，所述egr冷却器进一步包括设置在所述壳体一侧的侧支架及设置在所述底部气室下方的下支架，所述侧支架、所述下支架上分别开始有侧安装孔、下安装孔，所述顶部气室上形成有带固定孔的集成式支架，所述侧安装孔、所述下安装孔、所述固定孔内设有将所述egr冷却器固定在发动机缸体上的紧固件。

作为优选方案，所述顶部气室为一体成型铸件，包括进气法兰、出气法兰及隔板，所述进气口开设在所述进气法兰上，所述出气口开设在所述出气法兰上，所述隔板分割开连通所述进气口与所述冷却管总成的进气通道以及连通冷却管总成与所述出气口的出气通道。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的egr冷却器及带egr系统的发动机中，废气进气和出气设置在冷却管总成的同侧，有效缩短egr冷却器的长度和整体尺寸，结构更加紧凑，解决了狭小空间的机舱搭载问题。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的egr冷却器的主视图。

图2为图1中的egr冷却器的侧视图。

图3为图1中的egr冷却器的爆炸图。

图4为图3中的顶部气室的仰视图。

图5a为沿图1中a-a方向的剖视图，图中标出气体流动方向；

图5b为图5a中i部分的放大图；

图5c为图5a中ii部分的放大图。

图6a为图1中的上端盖的主视图；

图6b为图1中的上端盖的俯视图。

图7a为图1中的冷却管总成的主视图；

图7b为图1中的冷却管总成的侧视图；

图7c为图1中的冷却管总成的俯视图。

图8为图3中的上端盖、冷却管及下端盖的装配立体图。

图9为沿图1中c-c方向的阶梯剖视图。

图10a为图1中的上端盖、冷却管及下端盖的装配图；

图10b为沿图10a中d-d方向的剖视图；

图10c为图10b中iii部分的放大图。

图中各部件标号如下：顶部铸造气室1(其中，进气法兰1.1、进气口1.2、出气法兰1.3、出气口1.4、集成式支架1.5、固定孔1.6、隔板1.7、凸缘1.8、顶部气室翻边1.9、进气通道1.10、出气通道1.11)；壳体2(其中，凹槽2.1)；底部气室3(其中，底部气室翻边3.1)；进水管总成4(其中，壳体接头4.1、缸体接头4.2、固定法兰4.3、管身4.4、通孔4.5)；出水管5(其中，管身5.1、水管接头5.2、固定法兰5.3、波纹管5.4)；进水管密封圈6；出水管密封圈7；侧支架8(其中，侧安装孔8.1)；下支架9(其中，下安装孔9.1)；上端盖10(其中，长孔10.1、上端盖翻边10.2)；下端盖11；冷却管总成12(其中，冷却管12.1)；水道翅片13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参阅图1和图2，本实用新型优选实施例的egr冷却器包括顶部铸造气室1、壳体2、底部气室3、进水管总成4、出水管5、进水管密封圈6、出水管密封圈7、侧支架8、下支架9、上端盖10、下端盖11、冷却管总成12及水道翅片13。顶部气室1、冷却管总成12及底部气室3由上至下顺次设置，egr冷却器的进气口(进气口1.2)和出气口(出气口1.4)设置在顶部气室1上使得废气经由进气口1.2顺次进入顶部气室1、冷却管总成12(进气冷却管)、底部气室3、冷却管总成12(出气冷却管)后，返回顶部气室1后从所述出气口1.4中排出。冷却管总成12及水道翅片13安装在壳体2内，且上下两端分别用上端盖10、下端盖11扣合。进水管总成4、出水管5分别设置在壳体2的两侧向壳体2内输入冷却液。侧支架8、下支架9上分别提供侧安装孔8.1、下安装孔9.1，将egr冷却器固定在发动机缸体上，并达到良好的模态水平。上述egr冷却器中，废气进口(进气口1.2)和废气出口(出气口1.4)设置在冷却管总成12的同侧。

请结合参阅图3、图4和图5，顶部气室1为一体铸造件，包括进气法兰1.1、出气法兰1.3、集成式支架1.5及隔板1.7。进气口1.2位于进气法兰1.1上，出气口1.4位于出气法兰1.3上。集成式支架1.5上开设有固定孔1.6，与侧支架8、下支架9上的侧安装孔8.1、下安装孔9.1共同提供固定点，将egr冷却器固定到发动机缸体上。隔板1.7分割开连通进气口1.2与冷却管总成12的进气冷却管的进气通道1.10以及连通冷却管总成12的出气冷却管与出气口1.4的出气通道1.11。顶部气室1的结构，保了egr冷却器进气、出气可以布置在同一侧，从而有效缩小了整体外形尺寸，确保了egr系统的灵活搭载性。通过固定孔1.6、侧安装孔8.1、下安装孔9.1、进水管总成4上的安装孔(通孔4.5)与螺栓的配合，将egr冷却器固定在发动机缸体上，并达到良好的模态水平。

顶部气室1中废气入口和废气出口(进气口1.2、出气口1.4)都布置在气室上，进气通道1.10和出气通道1.11之间通过气室内部的一根横筋(隔板1.7)隔开。横筋(隔板1.7)和上端盖10贴合后，将冷却管总成12分成两部分，废气从进气口1.2经冷却管总成12(进气冷却管)进入底部气室3后，再经另外的冷却管总成12(出气冷却管)进入出气口1.4。通过将隔板1.7和上端盖10接合位置填充焊料焊接密封，确保进气通道1.10、出气通道1.11之间不会出现窜气。

顶部铸造气室1内部设计有隔板1.7、凸缘1.8，隔板1.7和凸缘1.8分别和上端盖10的顶面贴合，贴合缝隙处涂有焊料，焊接之后，形成相对密封的进气通道1.10和出气通道1.11。同时，顶部气室1上的顶部气室翻边1.9的内壁和上端盖10上的上端盖翻边10.2的外壁贴合(如图5b中所示)，贴合缝隙处同样涂有焊料，在焊接完成后，确保进气通道1.10、出气通道1.11和外界之间的良好密封性。

如图3中所示，壳体2采用冲压成型，无缝焊接而成。壳体2的表面设计有凹槽2.1，一方面可提高壳体2的整体强度，另一方面凹槽2.1底部内侧和冷却管总成12中的外侧冷却管12.1外壁面贴合，将冷却管12.1和水道翅片13的位置固定住，贴合位置仍涂有焊料进行焊接，确保水道翅片13在长期振动使用过程中不会移位和窜动。

如图5c中所示，底部气室3的底部气室翻边3.1内壁和下端盖11的翻边11.1外壁贴合，贴合缝隙处同样涂有焊料，在焊接完成后，确保底部气室3和外界的良好密封性。

如图3中所示，进水管总成4分为壳体接头4.1、缸体接头4.2、固定法兰4.3及管身4.4。固定法兰4.3和缸体接头4.2间隙配合、缸体接头4.2和管身4.4间隙配合，采用点焊方式确定相对位置后，在间隙部位涂焊料，最终通过钎焊确保牢固固定。缸体接头4.2上加工有密封槽，装配有o型密封圈(进水管密封圈6)，缸体接头4.2伸入到发动机缸体水套孔中，和发动机缸体水套孔间隙配合，通过进水管密封圈6和水套孔的内径过盈配合实现密封。固定法兰4.3上开有通孔4.5，通过螺栓将固定法兰4.3压紧在发动机缸体排气侧的端面上。管身4.4的直管段设计有波纹，一方面利用波纹的柔韧性来调整装配误差，另一方面可达到吸收和减少振动的效果。进水管总成4上缸体接头4.2和发动机缸体水套相连，通过进水管密封圈6实现径向密封，进水管总成4的在壳体2上的位置低于出水管5在壳体2上的位置。因此，即使egr冷却器中的冷却液存在气泡，也可以顺利的被液流向上带走，避免了气泡附着在冷却管的换热面带来的局部过热甚至失效的可靠性问题。此外，如此设计亦可节省一根除气管(排出冷却液中的气体)，从而降低了系统成本。

出水管5和进水管总成4的密封方式相同，通过o型密封圈(出水管密封圈7)和带egr系统的发动机中的对手件egr阀过盈配合实现径向密封，密封槽设计在egr阀的水道中。

上端盖10和下端盖11结构完全相同，可有效避免错装。请参阅图6、图7、图8和图9，上端盖10上开设设有6个长孔10.1，冷却管总成12由6个结构相同的冷却管12.1(3根进气冷却管12.1和3根出气冷却管12.1)组成，长孔10.1的尺寸与冷却管12.1的外形尺寸相同，长孔10.1之间的间隙t与冷却翅片13的厚度相同。上端盖10、下端盖11上开设有和冷却管总成12外形相匹配的孔，冷却管总成12的两端插入上端盖10、下端盖11，间隙配合，插入深度通过工装进行控制。

如图8中所示，装配时，冷却管12.1先插入上端盖10对应的长孔10.1中，插入深度由工装保证；然后将冷却翅片13分别插入每两个冷却管12.1之间，再将壳体2和上端盖10的上端盖翻边10.2内沿贴合，最后以同样的方式将下端盖11和冷却管12.1、壳体2装配，在所有配合位置涂焊料，用于最后的总成焊接。按照如下顺序进行装配，下端盖11、冷却管总成12、水道翅片13、壳体2、上端盖10，上端盖10和下端盖11的外表面与壳体2内表面之间间隙配合，装配完成后形成图8中所示的壳体总成。

上述egr冷却器的装配过程如下：顶部铸造气室1、底部气室3、进水管总成4、出水管5和壳体2之间间隙装配，装配完后和侧支架8、下支架9一起采用点焊方式固定位置，再将egr冷却器涂焊料后放置在工装上，进入钎焊炉完成总成焊接。

在上述egr冷却器中，由于气体流动路径近似“u”型，在相同的进气长度条件下，可以有效的缩短egr冷却器的整体尺寸，解决egr系统在在狭小空间的布置问题。

带egr系统的发动机的工作原理如下：发动机排气通过顶部气室1上的进气口1.2进入进气通道1.10，再进入冷却管总成12中3根冷却管12.1，然后进入底部气室3中，经由冷却管总成12中另外3根冷却管12.1进入出气通道1.11，最后由出气口1.4进入发动机进气系统。

与现有技术相比较，本实用新型的egr冷却器及带egr系统的发动机至少具有以下优点：

(1)本实用新型的egr冷却器及带egr系统的发动机中，废气进气和出气设置在冷却管总成的同侧，废气进出口均设计在顶部气室上，有效缩短了冷却器的长度和整体尺寸，解决了狭小空间的机舱搭载问题。

(2)本实用新型的egr冷却器中，废气进气位置较高(顶部气室1)，废气从向下流动，可以实现较好的对流换热，大大提升整个egr冷却器的换热效率，有效降低出气温度。

(3)本实用新型的带egr系统的发动机中，egr冷却器的进气口与egr阀的出气口直接相连，减少了egr废气连接管，降低了整个egr系统的成本。

(4)本实用新型的egr冷却器中，进水管总成在egr冷却器(壳体)上的位置较低，出水管的位置较高并偏向进气侧的冷却管，因为出水管位的位置较高，冷却系统产生的气泡可以顺利的从egr冷却器中排出，避免出现局部过热造成egr冷却器的可靠性问题，同时减少了除气管设计，简化设计、降低成本。

(5)本实用新型的egr冷却器中，进水管总成和出水管的位置更靠近进气侧的冷却管，大部分冷却液直接对进气侧的高温废气进行冷却，加强了冷却效果；再者，冷却液的流动方向和进气的流动方向相反，大大提高了对流换热效率。

(6)本实用新型的带egr系统的发动机中，egr冷却器有3个固定点和发动机缸体连接，其中1个固定点集成在顶部气室上，另外2个固定点分别在侧支架和下支架上，固定点的位置布置经过仿真校核计算，可以确保egr冷却器具有较高的使用可靠性。

综上所述，本实用新型的egr冷却器及带egr系统的发动机采用合理的气体流动和水路流动方案设计，减小了egr冷却器的体积，大大提升了换热效率，并使出气温度控制在合理的水平；各子零件之间配合设计精密，既确保了进气通道和出气通道之间的相互独立，还保证了气体通道和水路通道之间的密封设计，同时也大幅度提高了总成的使用可靠性。

本实用新型的以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。