專利名稱：高egr率的廢氣高效冷卻系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于EGR廢氣冷卻技術領域，特別是一種基于廢氣再循 環的全氧燃燒發動機中的高EGR率的廢氣高效冷卻系統。
背景技術：
目前，為了降低發動機排氣中的氮氧化物NOx含量，已經開始 采用廢氣再循環(EGR)技術。在EGR系統中，從排氣系統抽取部 分廢氣，然后使其進入發動機的進氣系統，與新鮮空氣或混合氣混合 進入發動機汽缸燃燒，從而減小NOx含量。在廢氣與空氣或混合氣 混合之前，有必要對廢氣進行冷卻，這樣不但可以降低進氣溫度，降 低燃燒溫度，抑制NOx的生成，而且還可減小發動機熱負荷，增強 發動機耐用性，以及防止高溫廢氣導致EGR閥的功能和耐久性惡化。 因此，這就需要采用EGR冷卻器。EGR冷卻器將再循環廢氣冷卻， 使進氣保持在合理溫度，保證了廢氣再循環技術目的的實現，降低了 NOx的的生成。
目前，廢氣再循環冷卻器主要應用在EGR率不高的情況下(20% 以下)，并且大部分是采用一個冷卻器。冷卻器結構是在圓柱形殼體 內部沿軸向使用多個內外表面平滑的不銹鋼管作為冷卻管，在殼體兩 側有一冷卻液進管和出管，冷卻液通過這兩個進出口在殼體中流動， EGR廢氣通過冷卻管時與通入圓柱殼體內的冷卻液進行熱交換降溫， 而后流出冷卻器，經過EGR閥進入進氣管。對于高EGR率的情況下 (70—80%)， EGR廢氣的流量遠大于低EGR的流量，所要進行熱交 換的熱量遠高于低EGR的熱量。如果采用一個冷卻器，為滿足要求 所涉及的冷卻器的尺寸會很大，勢必不能方便地裝到汽車內；并且該 冷卻器的熱變形和熱應力很大，則會嚴重影響冷卻器的使用壽命。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高EGR率的 廢氣高效冷卻系統，該冷卻系統具有冷卻效率高、耐用性高、安裝方便的優點，可滿足高EGR率下的循環廢氣冷卻要求。
一種高EGR率的廢氣高效冷卻系統，包括冷卻器及EGR閥，其 特征在于該系統包括一個前置冷卻器，用于冷卻從排氣系統引入的 高溫大流量廢氣； 一個后置冷卻器，用于冷卻從前置冷卻器引入的經 過前置冷卻器冷卻過的循環廢氣；EGR閥串連安裝于前置冷卻器和 后置冷卻器之間，用于調節廢氣流量。
而且，所述前置冷卻器的冷卻液進口與一個水泵連接，后置冷卻 器的冷卻液進口與另一水泵連接，該兩個水泵的進口端共同連接一進 口三通，前置冷卻器的冷卻液出口與后置冷卻器的冷卻液出口共同連 接一出口三通。
而且，在所述的前置冷卻器與EGR閥之間設置溫度傳感器。 而且，所述的前置冷卻器及后置冷卻器均包括殼體及固裝于殼體 內的冷卻管，該冷卻管的管壁均制有斷續、交錯、螺旋形排列的凹槽。 本發明的優點和有益效果為
1. 本廢氣高效冷卻系統中前置冷卻器用于冷卻從排氣系統引入 的EGR氣體，后置冷卻器用于冷卻從前置冷卻器冷卻過的EGR氣體， EGR閥安裝在前置冷卻器和后置冷卻器之間，與兩個冷卻器串聯起 來，用于控制EGR氣體的流量，通過兩個冷卻器逐步冷卻再循環的 廢氣，實現將一個冷卻器的冷卻量分配給兩個冷卻器，由此可降低冷 卻器尺寸，節省空間，從而可方便將其安裝在汽車內，另外采用這種 結構還可減小熱變形和熱應力，提高冷卻器的耐用性能。
2. 本廢氣高效冷卻系統中前置冷卻器及后置冷卻器的冷卻液進 口均安裝有水泵，并且該兩水泵的進口端共同連接一進口三通，該進 口三通與發動機散熱器的冷卻液出口連接，前置冷卻器及后置冷卻器 的冷卻液出口共同連接一出口三通，冷卻液從發動機散熱器的出口經 進口三通進行分流，完成換熱工作后的冷卻液從兩個冷卻器的出口通 過出口三通匯合并經發動機散熱器的入口循環回到發動機散熱器，可 見該兩個冷卻器的冷卻液的通入為并聯方式，以簡化結構，提高效率。
3. 本廢氣高效冷卻系統在前置冷卻器和EGR閥之間安裝溫度傳 感器，用以監測冷卻液的溫度，使其保持在合理的溫度范圍，根據最 大冷卻要求量對兩個冷卻器進行設計，以滿足冷卻要求，通過溫度傳感器與兩個冷卻器的配合使用可以有效的冷卻高溫大流量的EGR廢 氣，并準確地將其控制在合理的范圍內。
4. 本廢氣高效冷卻系統的前置冷卻器及后置冷卻器內所安裝的 冷卻管管壁上設置多個凹槽，這些凹槽是呈斷續、交錯、螺旋形排列， 由此管內流體形成螺旋式紊流，提高了換熱效率；并且對冷卻管外側 流體進行擾流，由此冷卻管外表面不會形成隔熱氣層，保證冷卻管內 外的廢氣與冷卻水能充分換熱；另外，冷卻管內良好的紊流效應使廢 氣中的顆粒物不能沉積在冷卻管的內壁上，從而防止積碳現象發生， 進而提高了冷卻器的換熱效率和使用壽命。
5. 本發明具有設計科學合理，特別用于基于廢氣再循環的全氧燃 燒發動機中高EGR率廢氣的冷卻，在EGR率高達70%-80%的情況 下，保證發動機進氣溫度在發動機全部負荷范圍內都能夠被有效控 制，從而提高發動機的工作能力和壽命，具有冷卻效率高、占用空間 小、便于安裝、耐用性高等優點。
圖1為本發明冷卻系統的示意圖； 圖2為本發明冷卻器的結構示意圖3為本發明前置冷卻器內部所安裝冷卻管的結構放大示意圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
一種高EGR率的廢氣高效冷卻系統，包括與EGR管連接的冷卻 器及EGR閥。該冷卻系統的創新之處為其包括一前置冷卻器1、 一后置冷卻器7，EGR閥6串連安裝于前置冷卻器與后置冷卻器之間。 前置冷卻器冷卻從排氣端引入的高溫大流量的廢氣，后置冷卻器冷卻 從前置冷卻器出來經過冷卻的廢氣，此兩個冷卻器的最終目標是將廢 氣控制在合理溫度內(150-200°C)。 EGR閥對引入冷卻系統的廢氣量 進行控制控制，按發動機的要求對廢氣進行精確調節。
前置冷卻器的結構如圖2所示，由殼體15、安裝于殼體內兩端 的孔板14，固裝于孔板上的多根冷卻管16構成，殼體兩端設置氣體 進口 17、氣體出口 13，殼體側壁固裝冷卻液進口 2及出口 4。冷卻管的管壁均制有斷續、交錯、螺旋形排列的凹槽18，如圖3所示。 后置冷卻器與前置冷卻器具有相同結構。循環廢氣在冷卻管內流動 時，由于該冷卻管所制凹槽結構而形成螺旋式的紊流，提高了換熱效 率；其次，冷卻水在冷卻管外側流動時，這些凹槽能對冷卻水進行擾 流，冷卻管的外表面不會形成隔熱氣層，保證廢氣與冷卻水能充分換 熱，另外管內良好的紊流效應使廢氣中的顆粒物不能沉積在冷卻管的 內壁上，從而防止積碳現象發生，進而提高了冷卻器的換熱效率和使 用壽命。
前置冷卻器的冷卻液進口與一個水泵3連接，后置冷卻器的冷卻 液進口 8與另一水泵9連接，該兩個水泵的進口端共同連接一進口三 通12，前置冷卻器的冷卻液出口與后置冷卻器的冷卻液出口 10共同 連接一出口三通11。冷卻液從發動機散熱器的出口經進口三通進行 分流，通過各水泵進入各冷卻器，完成換熱工作后的冷卻液從兩個冷 卻器的出口通過一個三通匯合，并經發動機散熱器的入口循環回到發 動機散熱器，可見該兩個冷卻器的冷卻液的通入為并聯方式。
在前置冷卻器與EGR閥之間設置溫度傳感器5，該溫度傳感器通 過控制單元控制分別與前置冷卻器的冷卻液進口及后置冷卻器的冷 卻液進口相連接的水泵。溫度傳感器檢測到廢氣溫度小于15(TC時， 這表明一個前置冷卻器已經滿足要求，系統關閉后置冷卻器的水泵， 停止向后置冷卻器提供冷卻液。同時控制前置冷卻器的水泵，調節冷 卻液的流量抑制冷卻液對廢氣的冷卻。當廢氣溫度在15(TC與200°C 之間時，保持當前狀態。當廢氣溫度大于20(TC時，開啟后置冷卻器 的水泵，并控制水泵的流量增加對廢氣的冷卻。因此通過溫度傳感器 與兩個冷卻器的配合使用可以有效的冷卻高溫大流量的EGR廢氣， 并準確地將其控制在合理的范圍內。
權利要求
1.一種高EGR率的廢氣高效冷卻系統，包括冷卻器及EGR閥，其特征在于該系統包括一個前置冷卻器，用于冷卻從排氣系統引入的高溫大流量廢氣；一個后置冷卻器，用于冷卻從前置冷卻器引入的經過前置冷卻器冷卻過的循環廢氣；EGR閥串連安裝于前置冷卻器和后置冷卻器之間，用于調節廢氣流量。
2. 根據權利要求1所述的高EGR率的廢氣高效冷卻系統，其特征在于-所述前置冷卻器的冷卻液進口與一個水泵連接，后置冷卻器的冷卻液進口 與另一水泵連接，該兩個水泵的進口端共同連接一進口三通，前置冷卻器 的冷卻液出口與后置冷卻器的冷卻液出口共同連接一出口三通。
3. 根據權利要求2所述的高EGR率的廢氣高效冷卻系統，其特征在于 在所述的前置冷卻器與EGR閥之間設置溫度傳感器。
4. 根據權利要求1或2或3所述的高EGR率的廢氣高效冷卻系統，其 特征在于所述的前置冷卻器及后置冷卻器均包括殼體及固裝于殼體內的 冷卻管，該冷卻管的管壁均制有斷續、交錯、螺旋形排列的凹槽。
全文摘要
本發明涉及一種高EGR率的廢氣高效冷卻系統，包括冷卻器及EGR閥，其創新點為該系統包括一個前置冷卻器，用于冷卻從排氣系統引入的高溫大流量廢氣；一個后置冷卻器，用于冷卻從前置冷卻器引入的經過前置冷卻器冷卻過的循環廢氣；EGR閥串連安裝于前置冷卻器和后置冷卻器之間，用于調節廢氣流量。本發明具有設計科學合理，特別用于基于廢氣再循環的全氧燃燒發動機中高EGR率(70-80％)廢氣冷卻，具有冷卻效率高、占用空間小、便于安裝、耐用性高等優點。
文檔編號F02M25/07GK101526048SQ20091006808
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月11日 優先權日2009年3月11日
發明者衛海橋, 祚 張, 韋 張, 梁興雨, 舒歌群, 睿 韓 申請人:天津大學