一种多流道EGR冷却器及发动机的制作方法

一种多流道egr冷却器及发动机
技术领域
1.本技术涉及发动机尾气冷却设备技术领域，具体涉及一种多流道egr冷却器及发动机。


背景技术：

2.egr冷却器在工作过程中，因工况变化，egr进气流量和温度不断变化，egr冷却器不断经历冷热冲击发生热胀冷缩，在此过程中会产生热应力，尤其在冷却管与安装板的连接位置，热应力较高，长时间使用后容易发生疲劳开裂，导致漏水失效。为了解决热应力的问题，一些egr冷却器设有波纹管结构，利用其可伸缩的特性吸收热应力，然而现有技术均是针对单流道egr冷却器进行设计的，对于多流道egr冷却器的热应力吸收问题，仍待改善。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种多流道egr冷却器，以至少解决单流道egr冷却器冷却效率低的问题，以及优化多流道egr冷却器内部流道的排布问题、热应力吸收问题。
4.本技术所采用的技术方案为：
5.一种多流道egr冷却器，包括：主壳体和设于所述主壳体内的多个并列布置的废气流道，所述废气流道由波纹管组件和冷却组件连通限定，所述废气流道的一端与进气室连通、另一端与出气室连通，所述进气室与所述主壳体连接，所述出气室与所述主壳体连接，所述主壳体、所述废气流道、所述进气室以及所述出气室围合形成冷却腔，所述主壳体的侧壁设有与所述冷却腔连通的冷却液入口和冷却液出口。
6.本技术的多流道egr冷却器，还具有如下附加技术特征：
7.所述波纹管组件包括波纹管；所述冷却组件包括进气主板、出气主板以及连接于所述进气主板与所述出气主板之间的若干个冷却管，所述波纹管连接于所述进气主板与所述进气室之间。
8.所述波纹管的横截面为矩形。
9.所述矩形的四个角均为圆角。
10.所述冷却液入口的至少部分区域正对所述波纹管。
11.所述冷却液入口设置在靠近所述进气室的一端，所述冷却液出口设置在靠近所述出气室的一端；所述冷却液入口与所述冷却液出口错位布置。
12.所述冷却管为螺纹式或波浪式冷却管；或者所述冷却管内设有多个翅片。
13.所述主壳体的侧壁还设有与所述冷却腔连通的排气口；所述排气口设置在靠近所述出气室的一端。
14.所述波纹管组件还包括设于所述波纹管内的加强管或隔热管；所述主壳体的侧壁设有多个脊部以增大所述冷却腔。
15.进一步地，本技术还提供了一种发动机，其包括上述多流道egr冷却器，多流道egr冷却器设于发动机的排气通道与进气通道之间。
16.由于采用了上述技术方案，本技术所取得的有益效果为：
17.1.本技术的多流道egr冷却器，通过设置多个并列布置的废气流道，可实现多路废气同时处理，可提升废气处理效率；并且，每个废气流道均设有波纹管组件，该波纹管组件能够吸收由热胀冷缩产生的热应力，因此可防止冷却组件受热应力长期影响而发生疲劳变形开裂等情况，确保了冷却组件的使用寿命；并且，多个废气流道彼此相互独立，可构成冗余设置，有助于提高egr冷却器整体的使用可靠性。
18.2.作为本技术一种优选的实施方式，波纹管组件包括波纹管；冷却组件包括进气主板、出气主板以及连接于进气主板与出气主板之间的若干个冷却管，波纹管连接于进气主板与进气室之间；本技术通过优化波纹管的布置方位，一方面可利用其伸缩特性吸收来自冷却组件产生的热膨胀、热应力和热疲劳的作用(冷却管与进气主板的连接位置的热应力较大)，可避免冷却组件变形失效，延长其使用寿命；另一方面由于波纹管靠近进气室，其还可吸收来自废气的热膨胀、热应力和热疲劳的作用，且有助于降低废气温度，因此有助于降低冷却组件的冷却要求，节约能耗；此外，波纹管还具有减振功能，有助于延长egr冷却器的使用寿命。
19.作为本实施方式下一种优选的实施例，波纹管的横截面为矩形；通过设置矩形波纹管，可提升空间利用率，优化多个废气流道的排布，以实现多流道egr冷却器的紧凑化布局。
20.进一步地，矩形的四个角均为圆角；通过设置圆角，可提高波纹管的伸缩变形能力，有助于提高热应力吸收效率。
21.3.作为本技术一种优选的实施方式，冷却液入口的至少部分区域正对波纹管；通过优化冷却液入口的布置，使其至少部分区域正对波纹管，可增加冷却液流过波纹管外表面的范围，可实现废气进气的预冷却，以降低废气到达冷却组件的温度，有助于降低冷却组件的冷却要求，节约能耗。
22.4.作为本技术一种优选的实施方式，冷却液入口设置在靠近进气室的一端，冷却液出口设置在靠近出气室的一端；冷却液入口与冷却液出口错位布置；通过优化冷却液入口与冷却液出口的布置方式，可延长冷却液的流动路径、增加冷却液的换热面积，有助于提升冷却效率。
23.5.作为本技术一种优选的实施方式，冷却管为螺纹式或波浪式冷却管；或者冷却管内设有多个翅片；通过优化冷却管结构，可进一步增加废气的换热面积，可提升冷却效率。
24.6.作为本技术一种优选的实施方式，主壳体的侧壁还设有与冷却腔连通的排气口；排气口设置在靠近出气室的一端；通过设置排气口，其可用于排出主壳体内的热蒸汽，以减少热蒸汽占用冷却液的空间；由于靠近出气室位置的冷却液的温度较高，冷却液易发生沸腾产生热蒸汽，通过将排气口设置在该位置，可及时、充分排出热蒸汽，以确保冷却液循环充分、确保冷却效果。
25.7.作为本技术一种优选的实施方式，波纹管组件还包括设于波纹管内的加强管或隔热管；通过设置加强管或隔热管，可提高波纹管组件整体的强度，有助于延长波纹管的使用寿命。
26.进一步地，主壳体的侧壁设有多个脊部以增大冷却腔；通过设置隆起的脊部可增
大冷却腔容积，有助于增加冷却液流量，提升冷却效率。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
28.图1是本技术一种实施方式下的多流道egr冷却器的结构示意图；
29.图2是图1的多流道egr冷却器在另一视角下的示意图；
30.图3是图1的多流道egr冷却器的剖视示意图；
31.图4是图3的多流道egr冷却器的局部区域的放大示意图；
32.图5是图3的多流道egr冷却器的局部区域的放大示意图；
33.图6是本技术一种实施方式下的波纹管的结构示意图；
34.图7是本技术另一种实施方式下的波纹管的结构示意图；
35.图8是本技术一种实施方式下的波纹管的横截面的示意图；
36.图9是本技术另一种实施方式下的波纹管的横截面的示意图。
37.附图标记：
38.10-主壳体，11-进气室，12-出气室，101-冷却腔，13-冷却液入口，14-冷却液出口，15-排气口，102-脊部；20-波纹管，21-进气主板，22-出气主板，23-冷却管，201-圆角，211-外翻边。
具体实施方式
39.为了更清楚的阐释本技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
40.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及各实施例中的特征可以相互结合。
41.另外，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
42.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述
意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
44.在现有技术的方案中，尽管一些egr冷却器设有波纹管结构，以用于吸收热应力，然而该类egr冷却器均是单流道egr冷却器，限制了egr冷却器的使用范围。另有一些egr冷却器(可能是多流道egr冷却器)未设置波纹管，而是使用其他结构来解决热应力的问题，例如一种是将出气主板减薄，利用出气主板发生弯曲变形来吸收热应力；还有一种是在出气主板上设置轴孔结构(配合密封圈)，通过冷却芯沿轴向滑动来释放热应力。然而，上述针对出气主板的改进方案，除了自身存在的缺点如出气主板减薄后支撑效果差、容易振动失效，而轴孔的方案不仅对加工、装配要求高，还可能出现移动卡滞现象，还存在进气位置热应力大的问题。
45.为解决上述问题，改善egr冷却器的构型/排布、改善冷却效果，同时满足热应力吸收的需求，本技术可提供一种改进的egr冷却器结构。
46.如图1至图9所示，本技术可提供一种多流道egr冷却器，包括：主壳体10和设于所述主壳体10内的多个并列布置的废气流道，所述废气流道由波纹管组件和冷却组件连通限定，所述废气流道的一端与进气室11连通、另一端与出气室12连通，所述进气室11与所述主壳体10连接，所述出气室12与所述主壳体10连接，所述主壳体10、所述废气流道、所述进气室11以及所述出气室12围合形成冷却腔101，所述主壳体10的侧壁设有与所述冷却腔101连通的冷却液入口13和冷却液出口14。
47.根据本技术实施方式的多流道egr冷却器，通过设置多个并列布置的废气流道，可实现多路废气处理，可提升废气处理效率。该多个废气流道可构成冗余设置，既可同时处理多路废气，也可单次处理单路废气，当其中一个或一些废气流道无法正常使用时，其余的废气流道可作为备用进行废气处理，确保了egr冷却器使用的可靠性。
48.具体地，多流道egr冷却器使用时，废气可从进气室11经由波纹管组件进入冷却组件，即依次流过废气流道，经降温后可从出气室12流出。同时地，冷却腔101内充满冷却液，可对流过的废气进行热量交换，确保了冷却效果。冷却液可通过冷却液入口13和冷却液出口14进行循环流动，以保证冷却效果。
49.本技术设置的波纹管组件，其可吸收热膨胀、热应力和热疲劳，可降低废气的进气温度，可减少热应力对冷却组件造成的变形，有助于延长冷却组件的使用寿命。
50.图1至图5示出了一种双流道egr冷却器的结构，其并不构成对本技术的限定，本技术的流道数量还可设置多于两个。
51.为便于本领域技术人员理解方案，下文对单个流道的结构进行描述，其他流道的结构可根据下文进行参考。
52.作为本技术一种优选的实施方式，所述波纹管组件包括波纹管20；所述冷却组件包括进气主板21、出气主板22以及连接于所述进气主板21与所述出气主板22之间的若干个冷却管23，所述波纹管20连接于所述进气主板21与所述进气室11之间。
53.具体地，进气主板21与出气主板22可将若干个冷却管23连接固定，并限定冷却管23两端的轴向位置。进气主板21与出气主板22可使用金属板，以提供对多个冷却管23的支
撑，且能够承受一定程度的热应力的冲击。如图4所示，进气主板21设有与波纹管20配合的外翻边211，波纹管20与外翻边211例如可通过焊接连接，以确保连接的牢固性并提供密封。进一步地，波纹管20与进气室11也可通过焊接连接。
54.如图4所示，波纹管20设于进气室11与进气主板21之间，于进气室11侧波纹管20可吸收来自废气的热膨胀、热应力和热疲劳的作用，且有助于降低废气的进气端的温度；于进气主板21侧波纹管20可吸收来自冷却组件的热膨胀、热应力和热疲劳的作用(冷却管与进气主板的连接位置的热应力较大)，可避免冷却组件变形失效，延长其使用寿命。
55.优选地，所述波纹管20的横截面为矩形。
56.如图6至图9所示，通过设置矩形波纹管20，可提升空间利用率，优化多个废气流道的排布，以实现多流道egr冷却器的紧凑化布局。
57.可以理解的是，波纹管20的横截面不限于设置为矩形，也可以设置为圆形等形状。
58.进一步地，所述矩形的四个角均为圆角。
59.如图8和图9所示，本技术可通过调节圆角201的大小来改善波纹管20的伸缩能力。圆角201越大，波纹管20的伸缩性越好，圆角201越小，波纹管20可利用的面积越大。在一些实施例中，圆角201可形成一个半圆形，以形成如图6所示的波纹管20构型。
60.进一步地，在一些实施例中，所述冷却液入口13的至少部分区域正对所述波纹管20。
61.如图1至图4所示，通过优化冷却液入口13的布置，可使冷却液不仅能流经冷却管23，还能与波纹管20充分接触，可实现废气进气的预冷却，以降低废气到达冷却组件的温度，有助于降低冷却组件的冷却要求，节约能耗。
62.作为本技术一种优选的实施方式，所述冷却液入口13设置在靠近所述进气室11的一端，所述冷却液出口14设置在靠近所述出气室12的一端；所述冷却液入口13与所述冷却液出口14错位布置。通过优化冷却液入口13与冷却液出口14的布置方式，可延长冷却液的流动路径、增加冷却液的换热面积，有助于提升冷却效率。
63.在另一些实施方式中，如图1至图3所示，冷却液入口13与所述冷却液出口14也可设于同一侧，如均设于主壳体10的下侧，以方便进水和排水。
64.为进一步提升换热效率，本技术可优化冷却管23的结构，例如冷却管23可设计为螺纹式或波浪式的构型，以增加与冷却液的接触面积；或者冷却管23内可设置多个翅片，以增加废气与翅片的接触面积。
65.作为本技术一种优选的实施方式，所述主壳体10的侧壁还设有与所述冷却腔101连通的排气口15；所述排气口15设置在靠近所述出气室12的一端。
66.通过设置排气口15，其可用于排出主壳体10内的热蒸汽，以减少热蒸汽占用冷却液的空间；由于靠近出气室12位置的冷却液的温度较高，冷却液易发生沸腾产生热蒸汽，通过将排气口15设置在该位置，可及时、充分排出热蒸汽，以确保冷却液循环充分、确保冷却效果。
67.作为本技术一种优选的实施方式，所述波纹管组件还包括设于所述波纹管20内的加强管或隔热管。通过设置加强管或隔热管，可提高波纹管组件整体的强度，有助于延长波纹管20的使用寿命。
68.进一步地，所述主壳体10的侧壁设有多个脊部102以增大所述冷却腔101。如图2所
示，通过设置隆起的脊部可增大冷却腔容积，有助于增加冷却液流量，提升冷却效率。
69.在上述多流道egr冷却器的基础上，本技术还提供了一种发动机，其中，多流道egr冷却器可设于发动机的排气通道与进气通道之间。
70.具体地，废气可从发动机的排气通道流入多流道egr冷却器，经换热后一部分废气可经发动机的进气通道流回发动机。基于egr冷却器的多流道设计，egr冷却器可同时用于多台发动机的废气处理，可提高废气处理效率。
71.本技术中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。
72.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
73.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。