CN114576048A - 一种egr冷却装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种EGR冷却装置和车辆，所述EGR冷却装置包括：EGR冷却器、进气管道、出气管道，其中，所述进气管道和所述出气管道位于所述EGR冷却器的两侧，且所述出气管道内置金属散热片。本发明所述的EGR冷却装置不需要额外增加EGR冷却器的占用空间，也不需要对EGR冷却器内部的冷却系统作复杂的调整，能够简单有效、低成本地增强EGR冷却器的冷却能力，降低EGR冷却器的排气温度，进而用于降低车辆氮氧化物的排放量，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种EGR冷却装置及车辆。
背景技术
在车辆技术领域，EGR(Exhaust Gas Re-circulation)技术，即，废气再循环技术，是指将部分废气导入燃烧室，由于废气中含有大量的CO2等多原子气体，而CO2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而抑制氮氧化物的排放，减少环境污染。
EGR技术的实现具体为：由EGR冷却器对汽车发动机产生的一部分废气进行冷却，再将冷却后的废气送入发动机的进气歧管，和空气混合，从而使气缸中混合气的最高燃烧温度降低。可以说，EGR冷却器的排气(即，再次送入发动机气缸的废气)的温度越低，对氮氧化物排放的抑制效果就越好。
因此，EGR冷却器的冷却能力至关重要。EGR冷却器通常是依靠内部的是流体循环冷却系统来完成废气的冷却，如果需要增强EGR冷却器的冷却能力，难免需要通过加大冷却器的体积来实现，这对于汽车的整车动力系统设计显然是不利的。
目前的解决方案，都还不能做到在不增加EGR冷却器空间占用的前提下，简单有效、低成本地增强EGR冷却器的冷却能力，降低EGR冷却器的排气温度。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种EGR冷却装置及车辆，以解决现有的EGR冷却器的占用空间大、冷却能力不足的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种EGR冷却装置，所述装置包括：EGR冷却器20、进气管道10、出气管道30，其中，所述进气管道10和所述出气管道30位于所述EGR冷却器20的两侧，且所述出气管道30内置金属散热片31。
进一步的，包括：
所述金属散热片31的表面覆盖碳化钨涂层，所述出气管道30的管道内壁覆盖碳化钨涂层。
进一步的，包括：
所述出气管道30内置多个平行设置的金属散热片31。
进一步的，包括：
所述金属散热片31采用瓦楞结构，所述金属散热片31与所述出气管道30的内壁之间形成沿所述EGR冷却器20的出气方向的多个平行流道。
进一步的，包括：
所述出气管道30内置多个平行设置的金属散热片31，每两个相邻金属散热片31之间形成沿所述EGR冷却器20的出气方向的多个平行流道。
进一步的，所述金属散热片31的材质包括：铜、铝。
进一步的，包括：
所述金属散热片31的厚度为0.2mm到0.3mm。
进一步的，包括：
所述金属散热片31钎焊在所述出气管道30内部。
进一步的，所述的EGR冷却装置中的进气管道10与所述车辆的发动机排气歧管44或者发动机排气管45相连通。
相对于现有技术，本发明所述的EGR冷却装置具有以下优势：
本发明实施例所述的EGR冷却装置在出气管道内置金属散热片，相较于现有的EGR冷却器，不需要额外增加EGR冷却器的占用空间，也不需要对EGR冷却器内部的冷却系统作复杂的调整，受益于气体通过EGR冷却器后温度大大降低，将金属散热片内置于出气管道，也能够有效减少散热片上的积碳问题，能够简单有效、低成本地增强EGR冷却器的冷却能力，降低EGR冷却器的排气温度。
本发明的另一目的在于提出一种车辆，以解决现有的车辆中的EGR冷却器的冷却能力不足，导致氮氧化物排放量高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，所述车辆包括：如以上任一实施例所述的EGR冷却装置。
相对于现有技术，本发明所述的车辆与上述EGR冷却装置相对于现有技术所具有的优势相同，还可以基于上述EGR冷却装置所具有的优势，进一步降低车辆的氮氧化物的排放量，减少环境污染。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为相关技术中的一种包含EGR冷却装置的发动机系统的结构示意简图；
图2为本发明实施例所述的一种EGR冷却装置的结构示意图。
图3为本发明实施例所述的一种EGR冷却装置的出气端的结构示意图。
图4为本发明实施例所述的一种金属散热片的结构示意图。
图5为本发明实施例所述的一种出气管道的出口截面示意图；
图6为本发明实施例所述的一种高压EGR车辆动力系统的结构示意图；
图7为本发明实施例所述的一种低压EGR车辆动力系统的结构示意图；
附图标记说明：
10-进气管道，20-EGR冷却器，21-进水管道，22-出水管道，30-出气管道，31-金属散热片，31.1-第一平行流道，31.2-第二平行流道，31.3-第三平行流道，31.4-第四平行流道，32.1-第一连接位置，32.2-第二连接位置，32.3-第三连接位置，41-发动机进气管，42-发动机进气歧管，43-发动机本体，44-发动机排气歧管，45-发动机排气管，46-增压器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为相关技术中的一种包含EGR冷却装置的发动机系统的结构示意简图，如图1所示，空气从发动机进气管41进入发动机系统，通过发动机进气歧管42进入发动机本体43，发动机本体43产生的废气通过发动机排气歧管44从发动机排气管45排出发动机系统。其中，部分废气通过进气管道10进入EGR冷却装置，废气在被EGR冷却器20冷却之后，从出气管道30再次进入发动机进气歧管42，和空气一起再次进入发动机本体43，用以降低发动机气缸内部的反应温度，抑制氮氧化物的生成和排放。
本发明实施例考虑对现有的EGR冷却装置进行改进，在不改变EGR冷却装置的内部冷却系统和不增加EGR冷却装置体积的前提下，提高EGR冷却装置的冷却能力，用以抑制发动机系统的氮氧化物排放，减少环境污染。
另外，在本发明的实施例中所提到的进气管道和出气管道，是EGR冷却器或EGR冷却装置对应的气体流道；进气和出气，是指气体相对于EGR冷却器或EGR冷却装置的动作。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图2，图2为本发明实施例所述的一种EGR冷却装置的结构示意图。参照图3，图3为本发明实施例所述的一种EGR冷却装置的出气端的结构示意图。
结合图2和图3所示，本发明实施例提供了一种EGR冷却装置，所述装置包括：EGR冷却器20、进气管道10、出气管道30，其中，所述进气管道10和所述出气管道30位于所述EGR冷却器20的两侧，且所述出气管道30内置金属散热片31。
在本发明的一种实施方式中，所述EGR冷却器20可以包括进水管道21、出水管道，EGR冷却器20内置水冷系统，对从进气管道10进入的废气进行冷却，使得废气在从出气管道30排出时，温度能够有所下降。
如图2所示，废气通过进气管道10进入EGR冷却装置，废气在被EGR冷却器20冷却之后，从出气管道30排出。其中EGR冷却器20内置冷却系统，循环的冷却液通过进水管道21进入EGR冷却器，在对废气进行冷却之后，从出水管道22流出EGR冷却器。
如图2和图3所示，本发明实施例所述的EGR冷却装置可以包括多个进气管道10和多个出气管道30。
目前，在车辆技术领域，汽车动力系统的积碳也是技术人员面临的一道难题，迟迟不能得到妥善的解决。积碳是发动机的气门、燃烧室和进气管上积累的一种混合物。它是由发动机的油料未能充分燃烧，在高温和氧的催化作用下形成盐酸和树脂状的胶质，粘附在零件表面上，再经过高温作用进一步浓缩成沥青质和油焦质等复杂的混合物。
实际上更准确的说，这些不完全燃烧产生的碳化合物是在特定温度下，与缸壁、管壁金属发生了化学反应，产生了以碳氢化合物(HC)为主的混合物固体，这些混合物固体十分牢固地粘在了缸壁、管壁上，即我们所说的积碳。
而由于EGR冷却装置所接收的发动机排出的废气同样可能未充分燃烧，且处于高温，则同样可以和金属表面发生化学反应，容易在金属散热片31表面形成积碳，长此以往，将造成EGR冷却装置的进出口通过的废气量减少，冷却能力下降，甚至因堵塞造成EGR冷却装置的失灵。
因此，本实施例提出在出气管道30内置金属散热片31。由于废气在通过EGR冷却器内部的冷却系统之后，气体温度已经得到了一定程度的降低，废气和金属表面发生化学反应的可能性已经有所降低，使得本发明实施例所述的金属散热片31表面的积碳问题将得以缓解。
在上述实施例中，将金属散热片31内置于出气管道30，降低了废气与金属散热片31表面发生化学反应产生积碳的可能性，但仍有一定的风险产生积碳。
为进一步降低产生积碳的风险，在本发明的一种可选实施例中，所述金属散热片31的表面覆盖碳化钨涂层，所述出气管道30的管道内壁覆盖碳化钨涂层。
由于碳化钨(WC)对“积碳”形成的“罪魁祸首”碳氢化合物(HC)具有优秀的脱氢能力，能够使碳氢化合物在碳化钨表面生成活性碳原子(C*)和氢气H2。而活性碳又将与废气中的残余的氧气(O2)生成碳氧化物(CO或CO2)；氢气H2与残余的氧气生成水H2O，因而使得造成积碳的主要成分碳氢化合物通过上述化学反应，最终碳氧化物和水均能够以气态的形式，被废气带走，进一步解决了出气管道30的管道内壁和金属散热片31的表面的积碳问题。
在一种实施方式中，还可以在进气管道10的管道内壁覆盖碳化钨涂层。由于进气管道10相对出气管道30的内部结构更加简单，本身不容易被积碳堵塞，因此该实施方式作为可选项，根据实际应用需求权衡成本和效益，决定是否实施。
图4为本发明实施例所述的一种金属散热片的结构示意图。结合图3和图4所示，为进一步增强所述EGR冷却装置的散热能力，在本发明的一种可选实施例中，所述出气管道30内置多个平行设置的金属散热片31。
结合图3所示，图中仅示出每个出气管道中放置2个金属散热片的情况，还可以根据实际需求对金属散热片的数量进行调整。在本发明实施例中每一个出气管道30中可以内置多个平行设置的金属散热片31，通过增加金属散热片数量的方式，来增强EGR冷却装置的散热能力。
如图4所示，在本发明实施例中的所有金属散热片31之间两两平行，以提高废气排出的流动均匀性和冷却均匀性。
为进一步增强所述EGR冷却装置的散热能力，在本发明的一种可选实施例中，所述金属散热片31采用瓦楞结构，所述金属散热片31与所述出气管道30的内壁之间形成沿所述EGR冷却器20的出气方向的多个平行流道。
参照图5，图5为本发明实施例所述的一种出气管道的出口截面示意图。如图5所示，本发明实施例中的金属散热片31采用瓦楞结构，使其平行于出气管道口的横截面呈波浪形，形成沿所述EGR冷却器20的出气方向的多个平行流道。
如图5所示，流道31.1与流道31.2是金属散热片31与出气管道30的管壁之间形成的流道，且沿所述EGR冷却器20的出气方向互相平行。
如图5所示，在本发明实施例中，为增强出气管道30的结构强度，可以令瓦楞结构金属散热片31与出气管道30的管道内壁多处相接，相接位置包括第一连接位置32.1、第二连接位置32.2和第三连接位置32.3，形成密闭的多条平行流道。
在另一种实施方式中，为进一步降低成本，还可以令瓦楞结构金属散热片31仅与出气管道30两侧的管道内壁相接，相接位置包括第一连接位置32.1，形成非密闭的多条平行流道。
通过本实施例，可以增大金属散热片与废气的接触面积，提高金属散热片的散热能力，进而增强EGR冷却装置的散热能力。
在本发明的一种可选实施例中，所述出气管道30内置多个平行设置的金属散热片31，每两个相邻金属散热片31之间形成沿所述EGR冷却器20的出气方向的多个平行流道。
如图5所示，本发明实施例中采用瓦楞结构的金属散热片两两之间平行，则处于同一出气管道中每两个相邻金属散热片也互相平行，瓦楞结构的截面形状也互相平行，行程形成沿所述EGR冷却器的出气方向的多个平行流道。
如图5所示，流道31.3与流道31.4是同一出气管道内的相邻两个金属散热片之间形成的流道，且沿所述EGR冷却器20的出气方向互相平行。
通过本实施例，可以增强金属散热片对废气的冷却均匀性和废气的流动性，进一步增强EGR冷却装置的散热能力。
此外，考虑到金属的散热能力和经济性，在本发明的一种可选实施例中，所述金属散热片31的材质包括：铜、铝。在保证低成本和高效益的前提下，以进一步提高EGR冷却装置的散热能力。
同样考虑金属的散热能力和经济性，在一种实施方式中，所述金属散热片31的厚度为0.2mm到0.3mm。在保证低成本和高效益的前提下，以进一步提高EGR冷却装置的散热能力。
考虑到工艺的可行性，在一种实施方式中，所述金属散热片31钎焊在所述出气管道30内部。
由于本发明实施例所述的EGR冷却装置主要应用于汽车发动机系统，以用于降低发动机气缸内部的反应温度，如图1所示，在一种实施方式中，所述的EGR冷却装置中的进气管道10与所述车辆的发动机排气歧管44或者发动机排气管45相连通。
如图1所示，发动机产生的废气通过发动机排气歧管部分排出发动机系统，部分废气将通过发动机排气歧管进入进气管道，在被所述EGR冷却装置冷却后，重新进入发动机进气歧管42，最后进入发动机气缸，降低发动机气缸内部反应温度，抑制氮氧化物的产生。
参照图6，图6为本发明实施例所述的一种高压EGR车辆动力系统的结构示意图。如图6所示，在一种实施方式中，本发明还提供一种高压EGR车辆动力系统，所述车辆动力系统包含上述实施例所述的EGR冷却装置(EGR系统)，该EGR冷却装置的进气管道与发动机排气歧管连通，连通的接口位于增压器46前的发动机排气歧管；该EGR冷却装置的出气管道与发动机进气歧管连通，连通的接口位于增压器46后的发动机进气歧管。
参照图7，图7为本发明实施例所述的一种低压EGR车辆动力系统的结构示意图。如图7所示，在一种实施方式中，本发明还提供一种低压EGR车辆动力系统，所述车辆动力系统包含上述实施例所述的EGR冷却装置(EGR冷却器)，该EGR冷却装置的进气管道与发动机排气管连通，连通的接口位于增压器46后的发动机排气管；该EGR冷却装置的出气管道与发动机进气管连通，连通的接口位于增压器46前的发动机进气管。
此外，本发明实施例中的EGR冷却装置还可以用于其他会产生碳氧化物废气、需要降低反应温度的化学反应中，如冶金、冶炼等工业场景。
通过上述实施例，本发明提供的EGR冷却装置，以避免或减少积碳为前提，在在出气管道内置金属散热片，并在通过对金属散热片表面和出气管道的内壁进行处理，覆盖碳化钨涂层，辅以金属散热片瓦楞结构的设计，在不增加EGR冷却器的占用空间和对EGR冷却器内部的冷却系统作复杂调整的情况下，简单有效、低成本地增强了EGR冷却器的冷却能力，降低EGR冷却器的排气温度，可以进一步解决现有的车辆中的EGR冷却器的冷却能力不足，导致氮氧化物排放量高的问题，有效地降低车辆的氮氧化物的排放量，减少环境污染。
本发明实施例还提供了一种车辆，具体可以包括：如以上任一实施例所述的EGR冷却装置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种EGR冷却装置，其特征在于，所述装置包括：EGR冷却器(20)、进气管道(10)、出气管道(30)，其中，所述进气管道(10)和所述出气管道(30)位于所述EGR冷却器(20)的两侧，且所述出气管道(30)内置金属散热片(31)。
2.根据权利要求1所述的EGR冷却装置，其特征在于，所述金属散热片(31)的表面覆盖碳化钨涂层，所述出气管道(30)的管道内壁覆盖碳化钨涂层。
3.根据权利要求1所述的EGR冷却装置，其特征在于，所述出气管道(30)内置多个平行设置的金属散热片(31)。
4.根据权利要求1所述的EGR冷却装置，其特征在于，所述金属散热片(31)采用瓦楞结构，所述金属散热片(31)与所述出气管道(30)的内壁之间形成沿所述EGR冷却器(20)的出气方向的多个平行流道。
5.根据权利要求4所述的EGR冷却装置，其特征在于，所述出气管道(30)内置多个平行设置的金属散热片(31)，每两个相邻金属散热片(31)之间形成沿所述EGR冷却器(20)的出气方向的多个平行流道。
6.根据权利要求1-5任一所述的EGR冷却装置，其特征在于，所述金属散热片(31)的材质包括：铜、铝。
7.根据权利要求1-5任一所述的EGR冷却装置，其特征在于，所述金属散热片(31)的厚度为0.2mm到0.3mm。
8.根据权利要求1-5任一所述的EGR冷却装置，其特征在于，所述金属散热片(31)钎焊在所述出气管道(30)内部。
9.根据权利要求1-5任一所述的EGR冷却装置，其特征在于，所述的EGR冷却装置中的进气管道(10)与车辆的发动机排气歧管(44)或者发动机排气管(45)相连通。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：如权利要求1-9任一项所述的EGR冷却装置。
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