專利名稱：一種帶有旁通閥的廢氣再循環(huán)冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種帶有旁通閥的廢氣再循環(huán)冷卻器，是一種汽車零部件，是一 種廢氣再循環(huán)冷卻器與旁通閥的整合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著汽車排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，發(fā)動機廢氣再循環(huán)冷卻系統(tǒng)用冷卻器的應(yīng)用越來 越廣泛，同時由于受到發(fā)動機空間的限制，對整個廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的要求也越來越高，不僅 要求整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，而且對冷卻器的換熱性能的要求也越來越高，因此，需要將廢氣再 循環(huán)冷卻器與廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用閥綜合考慮，盡量減少各部件所占用的空間，因此，需要將 廢氣再循環(huán)冷卻器和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用閥進(jìn)行整合設(shè)計，從而滿足發(fā)動機布局的要求；同 時還要考慮到廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用產(chǎn)品的加工難度和成本。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用是有效的降低發(fā)動機廢氣排放的有效措施 之一，因此，廢 氣再循環(huán)技術(shù)在國內(nèi)外得到越來越廣泛的應(yīng)用；廢氣再循環(huán)冷卻技術(shù)是將汽車發(fā)動機所排 放的部分廢氣先通過冷卻器進(jìn)行冷卻后，重新回傳到發(fā)動機燃燒室與新鮮空氣共同參與燃 燒，從而有效降低NOx排放的一種技術(shù)。該技術(shù)利用廢氣中含有的大量化學(xué)惰性氣體(C02、 N2, H2O)具有較高比熱這一特性來降低NOx的生成。因為NOx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 NOx的高溫生成區(qū)；另一方面廢氣對新鮮空 氣的稀釋也相應(yīng)降低了氧的濃度，從而有效地抑制NOx的生成。因此在汽車發(fā)動機廢氣再 循環(huán)系統(tǒng)中，設(shè)置高效可靠的廢氣再循環(huán)冷卻器可以使汽車的尾氣排放滿足嚴(yán)格的法規(guī)要 求。目前，汽車發(fā)動機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)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(yīng)用最為廣泛。由于廢氣再循環(huán)冷卻器的 加入會影響發(fā)動機整個冷卻系統(tǒng)的運行，甚至?xí)φ麄€發(fā)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(chǎn)品，為客戶節(jié)省成本同時保證產(chǎn)品的批量供應(yīng)，管殼式冷卻器是合適的選 擇；而板翅式換熱器應(yīng)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，因此板翅式冷卻器的應(yīng)用越來越少。另外，還有一種管翅式冷卻器，但 這種冷卻器的功率密度低，單位空間的有效換熱量較少，因此，在需要應(yīng)用高效換熱器的環(huán) 境中需綜合考慮是否會采用這種冷卻器的型式。隨著排放法規(guī)的要求日益嚴(yán)格，帶廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機在運行的大多數(shù)工況 都需要回流廢氣，但如果在發(fā)動機冷啟動階段，廢氣通過冷卻器后進(jìn)入發(fā)動機燃燒室重新 燃燒，不僅會降低發(fā)動機的性能而且會增加顆粒物的排放，因此需要通過未冷卻的廢氣，一 方面可以使發(fā)動機冷啟動時刻加快，使發(fā)動機快速暖機，同時降低發(fā)動機的排放；因此，需 要為廢氣再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置旁通管路和旁通閥，當(dāng)冷卻水溫低于設(shè)定溫度時，受旁通閥控制， 再循環(huán)廢氣不經(jīng)過廢氣再循環(huán)冷卻器，直接回到發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng)參與燃燒；當(dāng)冷卻水溫度升高到預(yù)定或更高的溫度時，旁通閥使再循環(huán)廢氣通過廢氣再循環(huán)冷卻器，冷卻后的廢氣 再進(jìn)入進(jìn)氣歧管與新鮮空氣混合后參與燃燒；旁通管路和旁通閥的設(shè)置提高了發(fā)動機的性 能并降低污染物的排放總水平。設(shè)置旁通管路的方法，可以在冷卻器外側(cè)通過旁通管路，同時需要將旁通閥和 EGR(廢氣再循環(huán)ExhaustGas Recirculation)流量閥單獨布置，這樣會占用很多的發(fā)動機 空間；另外還有旁通管路內(nèi)置于冷卻器的設(shè)計，這種方法需要占用廢氣再循環(huán)冷卻器的空 間，降低冷卻器的換熱性能，上述布置方式都沒有兼顧到發(fā)動機空間的要求和對冷卻器高 換熱性能的要求。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型提出一種帶有旁通閥的廢氣再循環(huán)冷卻器，是一 種廢氣再循環(huán)冷卻器與旁通閥的整合結(jié)構(gòu)。該整合結(jié)構(gòu)將廢氣再循環(huán)冷卻器與旁通閥的直 接連接在一起，省去了旁通管路的布置，同時將廢氣再循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥的閥座與旁通閥的 閥座設(shè)計成一體，從而可以使廢氣再循環(huán)冷卻器、廢氣再循環(huán)旁通閥和廢氣再循環(huán)流量閥 三者緊密的結(jié)合在一起；應(yīng)用這種整合結(jié)構(gòu)的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，省去了廢氣再循環(huán)冷卻器 與EGR流量閥之間所需的EGR管和旁通回路所需的旁通管，因此有效的減少了結(jié)構(gòu)的裝配 空間，同時未降低冷卻器的換熱性能。該冷卻器的外殼為矩形截面，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(nèi)的空間，緊湊的布置換熱管束，使冷 卻器的性能滿足要求，具有升級換代的能力。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種帶有旁通閥的廢氣再循環(huán)冷卻器，包括:U 型回路的換熱器，所述的換熱器的管殼設(shè)置有多根換熱管，所述的管殼側(cè)面設(shè)置有進(jìn)水口 和出水口，所述管殼的一端設(shè)置有封頭，所述管殼的另一端設(shè)置冷卻器法蘭，所述的冷卻器 法蘭通過螺釘與旁通閥法蘭連接，所述的旁通閥法蘭與旁通閥閥座固定連接為一整體，所 述的旁通閥閥座內(nèi)腔中設(shè)有隔斷，所述的隔斷將旁通閥閥座內(nèi)腔分割為進(jìn)氣腔和出氣腔的 同時也將多根換熱管分分割兩組，一組換熱管與進(jìn)氣腔聯(lián)通，另一組換熱管與出氣腔聯(lián)通； 所述的旁通閥閥座上還設(shè)有與所述進(jìn)氣腔聯(lián)通的氣入口和與所述出氣腔聯(lián)通的氣出口 ；所 述的隔斷上設(shè)有聯(lián)通進(jìn)氣腔和出氣腔的聯(lián)通孔，所述的聯(lián)通孔上安裝有與旁通閥執(zhí)行機構(gòu) 連接的閥片。本實用新型產(chǎn)生的有益效果是EGR冷卻器與EGR旁通閥的整合結(jié)構(gòu)，采用機械連接的方式將EGR冷卻器與EGR旁通閥和EGR流量閥的閥座連接在一起，EGR旁通閥閥片的 動作，可以決定再循環(huán)的廢氣是否通過EGR冷卻器，然后進(jìn)入進(jìn)氣歧管與新鮮空氣混合后 參與燃燒；由于EGR冷卻器與EGR旁通閥整合在一起，從而省去了所需的EGR管和EGR旁通 管，有效節(jié)省了發(fā)動機的空間，同時冷卻器的性能沒有降低，這種方案解決了更高排放要求 對發(fā)動機的要求；由于整合結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計緊湊，可靠性高，即滿足可靠性要求又滿足性能 要求，從而有效降低再循環(huán)廢氣的溫度，降低了廢氣中氮氧化合物的排放，對環(huán)保做出應(yīng)有 的貢獻(xiàn)。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。[0011]


圖1為本實用新型實施例一、二、三所述的冷卻器的立體圖；圖2為本實用新型實施例一、二、三所述冷卻器的前視圖；圖3為本實用新型實施例一、二、三所述冷卻器的俯視圖；圖4為本實用新型實施例一、二、三所述冷卻器的側(cè)視圖；圖5為本實用新型實施例一、二所述的冷卻器的剖面圖；圖6為本實用新型實施例一所述的冷卻器的一種工作狀態(tài)圖；圖7為本實用新型實施例一所述的冷卻器的另一種工作狀態(tài)圖。
具體實施方式
實施例一本實施例是一種帶有旁通閥的廢氣再循環(huán)冷卻器，包括U型回路的換熱器，所述 的換熱器的管殼21設(shè)置有多根換熱管，所述的管殼側(cè)面設(shè)置有進(jìn)水口 24和出水口 25，所 述管殼的一端設(shè)置有封頭22，所述管殼的另一端設(shè)置冷卻器法蘭26，所述的冷卻器法蘭通 過螺釘與旁通閥法蘭15連接，所述的旁通閥法蘭與旁通閥閥座1固定連接為一整體，所述 的旁通閥閥座內(nèi)腔中設(shè)有隔斷144，所述的隔斷將旁通閥閥座內(nèi)腔分割為進(jìn)氣腔145和出 氣腔146的同時也將多根換熱管分分割兩組，一組換熱管271與進(jìn)氣腔聯(lián)通，另一組換熱管 272與出氣腔聯(lián)通；所述的旁通閥閥座上還設(shè)有與所述進(jìn)氣腔聯(lián)通的氣入口 11和與所述出 氣腔聯(lián)通的氣出口 12 ；所述的隔斷上設(shè)有聯(lián)通進(jìn)氣腔和出氣腔的聯(lián)通孔147，所述的聯(lián)通 孔上安裝有與旁通閥執(zhí)行機構(gòu)連接的閥片143，所述的閥片處于關(guān)閉狀態(tài)時則關(guān)閉聯(lián)通孔， 閥片打開聯(lián)通孔的同時將氣入口與出氣腔聯(lián)通并隔斷氣入口與進(jìn)氣腔的聯(lián)通。如
圖1所示為EGR冷卻器與EGR旁通閥整合結(jié)構(gòu)的立體圖，從
圖1可以看出該整 合結(jié)構(gòu)布局非常緊湊，EGR冷卻器與旁通閥的閥座1通過旁通閥法蘭連接在一起。
圖1可以 清晰的看出EGR冷卻器的外形結(jié)構(gòu)，EGR冷卻器的管殼為矩形截面，端部的封頭為圓滑的弧 形設(shè)計，EGR冷卻器通過支架固定在發(fā)動機上，以減少自身的振動。EGR冷卻器的進(jìn)出水管 通過橡膠軟管與發(fā)動機冷卻系統(tǒng)相連，以提供EGR冷卻器足夠的冷卻液，將高溫廢氣冷卻， 從而保證EGR冷卻器的換熱性能滿足使用要求。如圖2所示為EGR冷卻器與EGR旁通閥整合結(jié)構(gòu)的前視圖，圖2中清晰看到EGR 冷卻器和旁通閥的閥座的連接法蘭通過螺釘3機械連接。再循環(huán)廢氣入口 11和再循環(huán)廢 氣出口 12分別通過法蘭連接方式與廢氣再循環(huán)管路相連，間接與發(fā)動機的排氣歧管和進(jìn) 氣歧管相連；EGR冷卻器支架23焊接在冷卻器的側(cè)面。如圖57所示為EGR冷卻器與EGR旁通閥整合結(jié)構(gòu)的剖面圖，從圖中可以看出整個 結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，以及廢氣和冷卻劑的流動路徑。圖2中可以看到，EGR冷卻器中布置有圓 形的螺旋凹槽換熱管27、還有折流板28，EGR冷卻器這種特殊的結(jié)構(gòu)使得廢氣和冷卻劑通 過冷卻器的流動方式均為U型回路，因此該冷卻器為雙U型回路換熱器；EGR旁通閥的閥片 143可以轉(zhuǎn)動，并固定在兩個位置，每個不同的位置代表了一種工作狀態(tài)。如圖6所示，EGR旁通閥的閥片固定在廢氣入口的右側(cè)，因此廢氣通過入口后只能 從左側(cè)通過，也就是說高溫廢氣需要通過EGR冷卻器進(jìn)行降溫。圖中的粗體虛線代表廢氣 的流動方向和路徑，粗體實線代表冷卻劑的流動方向的路徑，通過采用線條描述，可以清晰 的看到廢氣和冷卻劑的流動路徑均為U型回路。高溫廢氣通過一部分換熱管后，在封頭處改變方向進(jìn)入另外一部分換熱管，然后通過EGR閥流向廢氣出口。當(dāng)高溫氣體通過換熱管 時，遇到螺旋凸起部位的阻礙作用，流動方向發(fā)生變化，產(chǎn)生復(fù)雜的二次流渦旋流動，同時 在螺旋凸起的后面也形成了渦旋，增大了廢氣的湍流度，尤其增大了對近壁區(qū)邊界層的擾 動，破壞或減薄了流體的邊界層，從而增強了換熱；同時，流體擾動的增強使得臨界雷諾數(shù) 降低，即從層流向湍流的轉(zhuǎn)變提早發(fā)生，強烈的湍流運動使得污垢在管內(nèi)遭到了激烈的沖 蝕，不易結(jié)垢，利于清洗。發(fā)動機的冷卻液通過冷卻器進(jìn)水管進(jìn)入EGR冷卻器，由于受折流 板的阻擋，冷卻液繞過折流板呈U型流出EGR冷卻器的出水管，這種布置方式使廢氣和冷卻 液的流動路徑延長，可以進(jìn)行充分的換熱，從而提高了 EGR冷卻器的換熱性能，使發(fā)動機廢 氣排放中的氮氧化合物進(jìn)一步降低。EGR冷卻器中采用的換熱管可以是圓形螺旋凹槽換熱 管，為了進(jìn)一步提高換熱效率，也可以是扁狀的凹槽 換熱管。如圖7所示EGR旁通閥的閥片固定在廢氣入口的左側(cè)，廢氣只能從右側(cè)通過，不需 要通過EGR冷卻器降溫；廢氣直接通過EGR閥后流過廢氣出口，進(jìn)入發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng)。當(dāng)發(fā) 動機剛啟動時，發(fā)動機冷卻水溫較低，低于預(yù)定值，此時不需要冷卻廢氣，廢氣直接回流到 進(jìn)氣系統(tǒng)；當(dāng)冷卻水溫度升高至預(yù)定值或更高時，此時旁通閥的閥片固定在如圖6所示的 方向，高溫廢氣需要冷卻后再進(jìn)入發(fā)動機重新燃燒，以降低氮氧化合物的排放。采用EGR冷卻器與EGR旁通閥整合結(jié)構(gòu)，不僅可以減少不必要的管路連接，使EGR 系統(tǒng)的整體設(shè)計更緊湊，且不降低EGR冷卻器的換熱效率，更重要的是該結(jié)構(gòu)可以使廢氣 再循環(huán)技術(shù)可以充分發(fā)揮其作用，有效降低發(fā)動機廢氣中氮氧化合物的排放。EGR冷卻器通 過釬焊的方式直接成型，EGR旁通閥的閥座為鑄件，旁通閥的執(zhí)行機構(gòu)與閥座、閥座與EGR 冷卻器通過機械連接的方式牢固連接在一起，這種整合結(jié)構(gòu)部件結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，特別 適于批量生產(chǎn)的需求。實施例二 本實施例是實施例一的改進(jìn)，是實施例一關(guān)于閥片和旁通閥執(zhí)行機構(gòu)的細(xì)化。本 實施例所述閥片是旋轉(zhuǎn)活門，所述活門的一端連接轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與所述旁通閥執(zhí)行機構(gòu) 14的連桿機構(gòu)連接，所述連桿機構(gòu)與旁通閥執(zhí)行機構(gòu)的帶有真空入口管141的真空室連接。
圖1中可以看到，旁通閥的執(zhí)行機構(gòu)通過真空入口管與真空管路相連，當(dāng)真空室 產(chǎn)生足夠的真空度，連桿機構(gòu)推動閥片運動，從而改變廢氣的流動通道。圖3中可以清晰看到EGR旁通閥的執(zhí)行器通過連接板與旁通閥閥座牢固的連接在 一起，采用這種連接方式，一方面是便于整個執(zhí)行機構(gòu)的安裝，另一方面可以使維修更方便 快捷。實施例三本實施例是上述實施例的改進(jìn)，是上述實施例關(guān)于旁通閥閥座的細(xì)化。本實施例 所述的旁通閥閥座上還設(shè)有流量閥連接口。本實施例如
圖1-5所示。包括EGR旁通閥、EGR冷卻器。EGR旁通閥不止包含了 旁通閥的執(zhí)行機構(gòu)和旁通閥的閥座，同時還包含的EGR流量閥的閥座，因為EGR旁通閥的閥 座和EGR閥的閥座是一個整體的鑄件結(jié)構(gòu)。在閥座上包含了再循環(huán)廢氣入口、再循環(huán)廢氣 的出口、EGR冷卻器相連的連接法蘭、以及安裝EGR閥的連接口，通過流量閥連接口可以將 EGR流量閥直接與旁通閥閥座連接在一起。EGR旁通閥的執(zhí)行機構(gòu)包含與真空入口管相連的真空室、連桿機構(gòu)以及閥片等裝置，EGR旁通閥的執(zhí)行機構(gòu)通過一個連接片機械連接到旁通閥閥座上。EGR冷卻器包含管殼、封頭、支架、進(jìn)水管、出水管、與閥座相連的連接法蘭、換 熱管以及折流板。EGR冷卻器與閥座通過螺釘機械連接在一起。圖4為EGR冷卻器與EGR旁通閥整合結(jié)構(gòu)的側(cè)視。圖4中可以清晰看到EGR流量 閥連接口，將EGR流量閥的底部直接插入閥座連接口中，由于EGR流量閥的氣體通道為下進(jìn) 側(cè)出的方式，因此，廢氣通過EGR流量閥調(diào)節(jié)流量后，會從氣出口流出，進(jìn)入發(fā)動機進(jìn)氣系 統(tǒng)中。以上只是顯示了本實用新型的典型的EGR冷卻器與EGR旁通閥整合的結(jié)構(gòu)，其中 關(guān)于冷卻器管殼的外形、冷卻水管的布置位置，換熱管的形狀以及冷卻器與閥連接的方式 等都可以修改。EGR冷卻器與EGR旁通閥整合的結(jié)構(gòu)，有效縮小了 EGR系統(tǒng)的整體空間，使 EGR系統(tǒng)的整體設(shè)計更緊湊，且不降低EGR冷卻器的換熱效率，更重要的是該結(jié)構(gòu)可以使廢 氣再循環(huán)技術(shù)充分發(fā)揮其作用，有效降低發(fā)動機廢氣中氮氧化合物的排放。最后應(yīng)說明的是，以上僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳布置方案對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實 用新型的技術(shù)方案(比如殼體的外形、水管的外形、法蘭形狀、冷卻器與閥的連接方式等) 進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求一種帶有旁通閥的廢氣再循環(huán)冷卻器，包括U型回路的換熱器，所述的換熱器的管殼設(shè)置有多根換熱管，所述的管殼側(cè)面設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，所述管殼的一端設(shè)置有封頭，所述管殼的另一端設(shè)置冷卻器法蘭，其特征在于，所述的冷卻器法蘭通過螺釘與旁通閥法蘭連接，所述的旁通閥法蘭與旁通閥閥座固定連接為一整體，所述的旁通閥閥座內(nèi)腔中設(shè)有隔斷，所述的隔斷將旁通閥閥座內(nèi)腔分割為進(jìn)氣腔和出氣腔的同時也將多根換熱管分分割兩組，一組換熱管與進(jìn)氣腔聯(lián)通，另一組換熱管與出氣腔聯(lián)通；所述的旁通閥閥座上還設(shè)有與所述進(jìn)氣腔聯(lián)通的氣入口和與所述出氣腔聯(lián)通的氣出口；所述的隔斷上設(shè)有聯(lián)通進(jìn)氣腔和出氣腔的聯(lián)通孔，所述的聯(lián)通孔上安裝有與旁通閥執(zhí)行機構(gòu)連接的閥片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻器，其特征在于，所述閥片是旋轉(zhuǎn)活門，所述活門的一端 連接轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與所述旁通閥執(zhí)行機構(gòu)的連桿機構(gòu)連接，所述連桿機構(gòu)與旁通閥執(zhí)行 機構(gòu)的帶有真空入口管的真空室連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻器，其特征在于，所述的旁通閥閥座上還設(shè)有流量閥連 接口。
專利摘要本實用新型涉及一種帶有旁通閥的廢氣再循環(huán)冷卻器，是一種廢氣再循環(huán)冷卻器與旁通閥的整合結(jié)構(gòu)。包括U型回路的換熱器，換熱器的管殼設(shè)置有多根換熱管，管殼側(cè)面設(shè)置有進(jìn)、出水口，管殼的一端設(shè)置有封頭，管殼的另一端設(shè)置冷卻器法蘭，冷卻器法蘭通過螺釘與旁通閥法蘭連接，旁通閥座內(nèi)腔中設(shè)有隔斷，隔斷將旁通閥閥座內(nèi)腔分割為進(jìn)氣腔和出氣腔的同時也將多根換熱管分分割兩組，閥座上還設(shè)有氣入口和氣出口；隔斷上設(shè)有聯(lián)通孔，聯(lián)通孔上安裝有閥片。冷卻器與旁通閥的閥座連接在一起，旁通閥閥片的動作，可以使再循環(huán)的廢氣通過或不通過冷卻器，解決了更高排放要求對發(fā)動機的要求；由于整合結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計緊湊，可靠性高。
文檔編號F02M25/07GK201568164SQ200920315099
公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
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