CN104797805B - 一种egr冷却器的废气进气端结构 - Google Patents

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Abstract

一种EGR冷却器的废气进气端结构，包括：水壳体(3)、进气管(11)、波纹管(8)、隔热管(10)、进气室(6)、预冷水室(7)和主板(5)。水壳体(3)上设有进水管(2)；隔热管(10)置于波纹管(8)内，一端与进气管(11)联接，另一端悬置；进气室的大口径端(22)与主板(5)联接形成进气腔室(24)，联接部分与水壳体之间形成冷却液通道(23)；中间部分管体(14)的外表面与波纹管(8)端部联接形成与冷却液通道联通的预冷却腔室(13)；进气室的小口径端(15)与隔热管(10)中间部分的外表面接触。通过增加预冷水室，降低了主板和进气室的壁面温度；由于小口径端对隔热管的支承，提高了隔热管的抗振动性能；由于进气室的特殊结构，增加了EGR冷却器内部轴向热膨胀位移补偿能力。因此，该EGR冷却器的可靠性被显著提高。

Description

一种EGR冷却器的废气进气端结构
技术领域
本发明属于热交换器技术领域，涉及一种发动机废气再循环冷却器的结构形式改进和结构可靠性的提高，具体地说是一种EGR冷却器的废气进气端结构。
背景技术
废气再循环技术是发动机实现国4以上排放的主要技术路线之一。废气再循环进入发动机汽缸之前需要通过废气再循环冷却器(简称：EGR冷却器)冷却到一定温度。EGR冷却器的热侧高温废气的工作温度一般在120℃～730℃之间，冷侧冷却液温度在80℃～120℃之间。因此，EGR冷却器在工作过程中，冷却管的壁面温度较高，纵向热膨胀会导致冷却管与主板联接处出现变形失效。而EGR冷却器的废气进气端温度通常在500℃～730℃之间，通常情况下，进气室内侧直接与废气接触，外侧直接环境空气接触，进气室的内壁面温度通常达到400℃～600℃之间；主板的进气侧直接受到高温废气的正面冲击，虽然另一侧与冷却液接触，但是主板的壁面最高温度同样达到400℃～600℃之间；进气室与主板的高温热变形是导致EGR冷却器失效的另一重要原因。一般的EGR冷却器的主板周边通常与进气室、水壳体同时相联接，当进气室与主板出现高温横向热膨胀时会受到温度相对低的水壳体的约束而产生变形，当变形严重时就会导致EGR冷却器失效。因此，降低EGR冷却器壁面温度和释放热膨胀是提高EGR冷却器可靠性的有效措施之一。另外，一般EGR冷却器进气管设计波纹管时内衬的隔热管仅有一端与进气管固定联接，当隔热管较长时，在工作过程中由于振动的原因会导致波纹管或者隔热管失效。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在上述问题，旨在是提供一种改进型的用于发动机的EGR冷却器的废气进气端结构，使EGR冷却器可靠性得到显著提高。
本发明是通过具有以下技术方案来实现的：
一种EGR冷却器的废气进气端结构，包括水壳体、进气管、波纹管、隔热管、进气室、预冷水室和主板，所述的水壳体上设有进水管，其特征在于所述的进气管、波纹管、预冷水室和水壳体依次联接；所述的隔热管置于所述的波纹管内，一端与所述的进气管联接，另一端悬置；所述的进气室为两级变径管体，包括大口径端、中间部分管体和小口径端，所述的大口径端与所述的主板联接形成进气腔室，联接部分与水壳体之间保留有一定的空间，形成冷却液通道；所述的中间部分管体的外表面与所述的波纹管和/或预冷水室的端部联接形成与所述的冷却液通道联通的预冷却腔室；所述的小口径端与所述隔热管中间部分的外表面接触。
本发明的一种EGR冷却器的废气进气端结构具有以下有益效果：
1、所述的EGR冷却器进气室的中间部分管体与大口径端之间的过渡台阶平面具有一定的轴向位移补偿功能，能适应EGR冷却器工作时轴向热膨胀的位移补偿。
2、所述的EGR冷却器废气进气端主板的周边与进气室联接后与水壳体之间保留有一定的空间，形成预冷却腔室的冷却液通道，主板周边不受水壳体约束，能够适应主板横向热膨胀释放的需要。
3、所述的EGR冷却器进气室小口径端内表面与隔热管的中间接触而不固定，对隔热管起到径向支承作用，轴向则可以滑移，提高了隔热管的抗振动性能，能够对隔热管和波纹管起到很好的保护作用。
4、所述的EGR冷却器废气进气端通过波纹管与预冷水室和进气管联接，具有较大自由度的位移补偿功能，能适应进气管热膨胀变形产生的位移补偿要求。
5、增加了预冷水室，降低了主板和进气室的壁面温度，显著地提高EGR冷却器的可靠性。
作为本发明的进一步改进，所述进气室的中间部分设计有膨胀节，可以增加轴向位移补偿量，能更好地适应EGR冷却器工作时轴向热膨胀的位移补偿。
作为本发明的更一步改进，所述隔热管的悬置端为呈喇叭口，可以起到改善气流的作用。
作为本发明的再进一步改进，所述的波纹管为双层结构，内外二层波纹管壁面之间仅接触，而不进行焊接；单层波纹管材料厚度为0.25～0.6mm，波节数量为5～10个，波节高度为6～12mm。由于波纹管采用双层结构，可以提高波纹管联接强度。
作为本发明的更进一步改进，所述的EGR冷却器进水管布置在靠近主板位置处，冷却液能够充分进入预冷却腔室，直接对主板和进气室外表面进行冷却，降低主板和进气室的壁面温度，减少热膨胀和变形量。
本发明还要提供另一种结构的EGR废气冷却器的进气端结构，包括水壳体、进气管、隔热管、进气室、预冷水室和主板，所述的水壳体上设有进水管，其特征在于所述的预冷水室两端分别与所述的进气管和水壳体联接；所述的隔热管置于预冷水室内，一端与所述的进气管联接，另一端悬置；所述的进气室为一变径管，包括大口径端和小口径端，所述的大口径端与所述的主板联接形成进气腔室，联接部分与水壳体之间保留有一定的空间，形成冷却液通道；所述的小口径端的外表面与所述的预冷水室的端部联接形成与所述的冷却液通道联通的预冷却腔室；进气室的小口径端与大口径端之间由一台阶平面过渡联接。
本发明提供的上述EGR冷却器的废气进气端结构，其特点是：增加了预冷水室，降低了主板和进气室的壁面温度；隔热管中间增加了支承，提高了隔热管的抗振动性能；进气室的特殊结构，增加了EGR冷却器内部轴向热膨胀位移补偿能力。本发明通过以上改进，显著地提高EGR冷却器可靠性。
附图说明
图1是本发明的EGR冷却器废气进气端结构的第一种实施方式的总体结构示意图。
图2是图1实施方式的进气室结构示意图，其中图2(1)为剖视图，图2(2)、(3)和(4)为不同截面形状时的右视图。
图3是与本发明EGR冷却器废气进气端结构的另一种实施方式的结构示意图。
图4是本图3实施方式的进气室结构示意图，其中图3(1)为剖视图，图3(2)和(3)为不同截面形状时的右视图。
图5是本发明的EGR冷却器废气进气端结构中带有膨胀节的进气室结构示意图，其中图5(1)为两级变径管体，图5(2)为一级变径管体。
图中，1-进水口，2-进水管，3-水壳体，4-散热芯子，5-主板，6-进气室，7-预冷水室，8-波纹管，9-进气管，10-隔热管，11-进气管，12-台阶平面，13-预冷却腔室，14-进气室的中间部分管体，15-进气室的小口径端，16-波纹管的一端，18-圆管，20-方管，21-膨胀节，22-进气室大口径端，23-冷却液通道，24-进气腔室，31-隔热管的喇叭口，50-隔热管，51-喇叭口，52-进气室的台阶平面，53-进气室的大口径端，54-进气室的小口径端，55-主板，56-进气室，57-预冷水室，58-水壳体，59-进气管，63-进气腔室，64-冷却液通道，65-预冷却腔室。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明进行进一步描述。
参照图1和图2，本发明的一种EGR冷却器的废气进气端结构，包括水壳体3、进气管9、波纹管8、隔热管10、进气室6、预冷水室7和主板5，所述的水壳体3上设有进水管2，水壳体3内设有散热芯子4，散热芯子4的一端与主板5联接。所述的进气管9、波纹管8、预冷水室7和水壳体3通过钎焊或氩弧焊依次联接。所述的隔热管10置于所述的波纹管8内，一端与所述的进气管9焊接，另一端悬置。所述的进气室6为两级变径管体，包括大口径端22、中间部分管体14和小口径端15，所述的大口径端22与所述的主板5焊接形成进气腔室24，联接部分与水壳体3之间保留有一定的空间，形成冷却液通道23；所述的中间部分管体14的外表面与所述的波纹管8和预冷水室7的端部焊接形成与所述的冷却液通道23联通的预冷却腔室13；所述的小口径端15与所述隔热管10中间部分的外表面接触但无固定联接，进气室6的小口径端对于隔热管10的径向起到支承作用，轴向则仍可以相对滑移。
所述隔热管10的悬置端为喇叭口31，可以起到改善气流的作用。
所述的波纹管8为双层结构，内外二层波纹管壁面之间仅接触，而不进行焊接；单层波纹管材料厚度为0.25～0.6mm，波节数量为5～10个，波节高度为6～12mm。采用双层结构，可以提高波纹管联接强度。
所述的进水管2设置在靠近主板5处，冷却液能够充分进入预冷却腔室7，直接对主板5和进气室6外表面进行冷却，降低主板5和进气室6的壁面温度，减少热膨胀和变形量。
上述本发明的一种用于发动机的EGR冷却器的废气进气端结构，包括进气管组、进气腔室和预冷却腔室三大部份。其中，进气管9、双层波纹管8和隔热管10组成进气管组；主板5的周边与进气室6的大口径端焊接后在进气室6内形成进气腔室24；进气室6与预冷水室7焊接后形成进气室6的外表面与预冷水室7的内表面之间的预冷却腔室；同时，预冷水室7与水壳体3联接后，在水壳体3与主板外围和进气室的大口径端22之间形成冷却液通道23。
如图2所示，所述的进气室6的大口径端22形状为柜形(如图2(2)和图2(4)所示)或圆形(如图2(3)所示)，进气室6的中间部分管体14横截面形状为柜形(如图2(4)所示)或圆形(如图2(2)和图2(3)所示)，进气室6的小口径端15形状为圆形，进气室6的大口径端22与中间部分管体14由一平面台阶12过渡联接。
如图3所示，本发明一种EGR冷却器的废气进气端的另一种结构，包括水壳体58、进气管59、隔热管50、进气室56、预冷水室57和主板55，所述的水壳体53上设有进水管52，其特征在于所述的预冷水室57两端分别与所述的进气管59和水壳体58联接；所述的隔热管50置于预冷水室57内，一端与所述的进气管59联接，另一端悬置，该悬置端为喇叭口51；所述的进气室56为一变径管，包括大口径端53和小口径端54，所述的大口径端53与所述的主板55联接形成进气腔室63，联接部分与水壳体58之间保留有一定的空间，形成冷却液通道64；所述的小口径端54的外表面与所述的预冷水室57的端部联接形成与所述的冷却液通道64联通的预冷却腔室65。如图4所示，所述的进气室56的大口径端53形状为柜形(如图4(2)所示)或圆形(如图4(3)所示)，进气室56的小口径端54形状为圆形，进气室56的大口径端53与小口径端54由一平面台阶52过渡联接。
如图5所示，所述进气室56中间部分设计有膨胀节21。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种EGR冷却器的废气进气端结构，包括水壳体(3)、进气管(9)、波纹管(8)、隔热管(10)、进气室(6)、预冷水室(7)和主板(5)，所述的水壳体(3)上设有进水管(2)，其特征在于所述的进气管(9)、波纹管(8)、预冷水室(7)和水壳体(3)依次联接；所述的隔热管(10)置于所述的波纹管(8)内，一端与所述的进气管(9)联接，另一端悬置；所述的进气室(6)为两级变径管体，包括大口径端(22)、中间部分管体(14)和小口径端(15)，所述的大口径端(22)与所述的主板(5)联接形成进气腔室(24)，联接部分与水壳体(3)之间保留有一定的空间，形成冷却液通道(23)；所述的中间部分管体(14)的外表面与所述的波纹管(8)和/或预冷水室(7)的端部联接形成与所述的冷却液通道(23)联通的预冷却腔室(13)；所述的小口径端(15)与所述隔热管(10)中间部分的外表面接触。
2.如权利要求1所述的一种EGR冷却器的废气进气端结构，其特征在于所述进气室(6)的中间部分管体(14)上设有膨胀节(21)。
3.如权利要求1所述的一种EGR冷却器的废气进气端结构，其特征在于所述进气室(6)的横截面的形状为圆管或方管结构，进气室(6)的中间部分管体(14)与大口径端(22)之间由一台阶平面(12)过渡联接。
4.如权利要求1所述的一种EGR冷却器的废气进气端结构，其特征在于所述隔热管(10)的悬置端为喇叭口(31)。
5.如权利要求1所述的一种EGR冷却器的废气进气端结构，其特征在于所述的波纹管(8)为双层结构，内外二层波纹管壁面之间仅接触，而不进行焊接；单层波纹管材料厚度为0.25～0.6mm，波节数量为5～10个，波节高度为6～12mm。
6.如权利要求1-5任何一项所述的一种EGR冷却器的废气进气端结构，其特征在于所述的进水管(2)设置在靠近主板(5)处。
7.一种EGR冷却器的废气进气端结构，包括水壳体(58)、进气管(59)、隔热管(50)、进气室(56)、预冷水室(57)和主板(55)，所述的水壳体(58)上设有进水管(52)，其特征在于所述的预冷水室(57)两端分别与所述的进气管(59)和水壳体(58)联接；所述的隔热管(50)置于预冷水室(57)内，一端与所述的进气管(59)联接，另一端悬置；所述的进气室(56)为一变径管，包括大口径端(53)和小口径端(54)，所述的大口径端(53)与所述的主板(55)联接形成进气腔室(63)，联接部分与水壳体(58)之间保留有一定的空间，形成冷却液通道(64)；所述的小口径端(54)的外表面与所述的预冷水室(57)的端部联接形成与所述的冷却液通道(64)联通的预冷却腔室(65)；进气室(56)的小口径端(54)与大口径端(53)之间由一台阶平面(52)过渡联接。
8.如权利要求7所述的一种EGR冷却器的废气进气端结构，其特征在于所述进气室(56)的横截面的形状为圆管或方管结构。
9.如权利要求7或8所述的一种EGR冷却器的废气进气端结构，其特征在于所述隔热管(50)的悬置端为喇叭口(51)。
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