Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaswärmetauscher. Zum Beispiel kann
der Abgaswärmetauscher
geeignet für
einen Abgasrückführungskühler (EGR-Kühler) verwendet
werden, der in einer Abgasrückführungsvorrichtung
(EGR) bereitgestellt ist, um Abgas zu kühlen.The
The present invention relates to an exhaust gas heat exchanger. For example, can
the exhaust gas heat exchanger
suitable for
an exhaust gas recirculation cooler (EGR cooler) is used
be in an exhaust gas recirculation device
(EGR) is provided to cool exhaust gas.
Im
Allgemeinen wird ein Abgasrückführungskühler (EGR-Kühler) in
einem Dieselmotor oder ähnlichem
als ein Abgaswärmetauscher
verwendet. Zum Beispiel ist der allgemeine EGR-Kühler unter Bezug auf JP-2004-77024A in
einer Mittelposition einer Abgasrückführungsrohrleitung angeordnet,
um Abgas von dem Motor teilweise direkt an die Ansaugseite des Motors
zurückfließen zu lassen.In general, an exhaust gas recirculation cooler (EGR cooler) in a diesel engine or the like is used as an exhaust gas heat exchanger. For example, the general EGR cooler is with reference to JP-2004-77024A disposed in a center position of an exhaust gas recirculation piping to partially return exhaust gas from the engine directly to the intake side of the engine.
In
diesem Fall ist der EGR-Kühler
mit mehreren Rohren versehen, die gestapelt sind, wobei in jedem
eine Innenrippe angeordnet ist. In dem Rohr strömendes Abgas tauscht mit Kühlwasser,
das auf der Außenseite
des Rohrs strömt,
Wärme aus,
so dass Abgas gekühlt
wird. In diesem Fall ist die Innenrippe aus einer geraden Rippe
aufgebaut.In
In this case, the EGR cooler
provided with several tubes that are stacked, with each in one
an inner rib is arranged. In the pipe flowing exhaust gas exchanges with cooling water,
that on the outside
of the pipe is flowing,
Heat out,
so that exhaust cooled
becomes. In this case, the inner rib is a straight rib
built up.
Neben
der geraden Rippe oder einer gewellten Rippe kann die Innenrippe
auch aus einer versetzten Rippe aufgebaut sein, die im Allgemeinen
in einem Zwischenkühler
oder ähnlichem
verwendet wird, um zum Beispiel unter Bezug auf JP-3766914 eine andere Verwendung
als einen EGR-Kühler
zu haben.Besides the straight rib or a corrugated fin, the inner fin may also be constructed of a staggered rib which is generally used in an intercooler or the like, for example, with reference to FIG JP-3766914 to have a use other than an EGR cooler.
Die
versetzte Rippe ist anfällig
dafür,
verstopft zu werden, wenngleich sie eine höhere Wärmeaustauschkapazität als die
gerade Rippe hat. Da in durch den EGR-Kühler strömendem Abgase viel Kohle enthalten
ist, so dass die versetzte Rippe anfällig dafür ist, verstopft zu werden,
ist es schwierig, die versetzte Rippe als die Innenrippe des EGR-Kühlers zu
verwenden.The
staggered rib is vulnerable
for this,
although they have a higher heat exchange capacity than the
straight rib has. Because there is a lot of carbon in the exhaust gases flowing through the EGR cooler
so that the staggered rib is prone to becoming clogged
It is difficult to use the offset rib as the inner rib of the EGR cooler
use.
Da
das Kühlverfahren,
die erforderliche Leistung, die technischen Umgebungsdaten und ähnliches
des EGR-Kühlers
außerdem
andere als die des Zwischenkühlers
sind, können
technische Daten (wie etwa Rippenabstand fp, Rippenhöhe fh, Segmentlänge L und ähnliche)
der in dem Zwischenkühler
verwendeten versetzten Rippe nicht direkt (ohne Änderung) in dem EGR-Kühler verwendet
werden.There
the cooling process,
the required power, the technical environment data and the like
of the EGR cooler
Furthermore
other than that of the intercooler
are, can
technical data (such as rib distance fp, rib height fh, segment length L and similar)
in the intercooler
used staggered rib not directly (without change) used in the EGR cooler
become.
Zum
Beispiel ist das Kühlverfahren
des Zwischenkühlers
verschieden von dem des EGR-Kühlers.
Das heißt,
der Zwischenkühler
ist im Allgemeinen ein Luftkühler,
während
der EGR-Kühler
im Allgemeinen ein Wasserkühler
ist. Auf diese Weise ist das Beitragsmaß der Innenrippe zu der Wärmeaustauschkapazität in dem
Zwischenkühler
anders als das in dem EGR-Kühler.To the
Example is the cooling process
of the intercooler
different from that of the EGR cooler.
This means,
the intercooler
is generally an air cooler,
while
the EGR cooler
generally a water cooler
is. In this way, the contribution dimension of the inner fin to the heat exchange capacity in the
intercooler
unlike that in the EGR cooler.
Außerdem ist
die Temperatur (z.B. 170°C) des
Kühlobjektgases
des Zwischenkühlers
anders als die (z.B. 400°C)
des EGR-Kühlers.Besides that is
the temperature (e.g., 170 ° C) of the
Cooling object gas
of the intercooler
other than (e.g., 400 ° C)
of the EGR cooler.
Außerdem ist
der Zwischenkühler
aus einem anderen Material als dem des EGR-Kühlers gefertigt. Der Zwischenkühler ist
im Allgemeinen aus Aluminium gefertigt. Andererseits muss der EGR-Kühler aus einem
rostfreien Stahl gefertigt werden, um eine Korrosionsbeständigkeit
aufrecht zu erhalten, da der EGR-Kühler aufgrund
der Hochtemperaturoxidation und Kondenswasser einer Korrosionsumgebung ausgesetzt
ist.Besides that is
the intercooler
made of a different material than that of the EGR cooler. The intercooler is
generally made of aluminum. On the other hand, the EGR cooler from a
Stainless steel are manufactured to a corrosion resistance
to maintain, since the EGR cooler due
exposed to high temperature oxidation and condensation in a corrosive environment
is.
Die
technischen Daten der versetzten Rippe sind in einer derartigen
Weise festgelegt, dass die Wärmeaustauschkapazität (bezüglich des
Kühlverfahrens,
der Temperatur des Kühlobjektgases,
des Materials der Innenrippe und ähnlichem) des EGR-Kühlers einen
maximalen Wert hat. In dem Fall, in dem die technischen Daten der
versetzten Rippe für
den Zwischenkühler
jedoch einfach als die technischen Daten der versetzten Rippe für den EGR-Kühler verwendet werden, wird
die Wärmeaustauschkapazität des EGR-Kühlers gesenkt.The
technical data of the staggered rib are in such a
Determined that the heat exchange capacity (in terms of
Cooling method,
the temperature of the cooling object gas,
the material of the inner fin and the like) of the EGR cooler
has maximum value. In the case where the technical data of the
staggered rib for
the intercooler
however, simply as the specifications of the offset rib are used for the EGR cooler
lowered the heat exchange capacity of the EGR cooler.
Außerdem ist
es in einer Abgasrückführungsvorrichtung,
in der der EGR-Kühler
verwendet wird, notwendig, dass der Druckabfall in dem EGR-Kühler klein
ist, um den Strömungsdurchsatz im
Fall der hohen Last aufrecht zu erhalten. In dem Fall, in dem die
technischen Daten (Rippenabstand fp = 2 mm) der versetzten Rippe
jedoch, wie in JP-3766914 offenbart,
definiert sind, wird der Druckabfall in dem Rohr übermäßig hoch.In addition, in an exhaust gas recirculation device in which the EGR cooler is used, it is necessary that the pressure drop in the EGR cooler be small in order to maintain the flow rate in the case of the high load. However, in the case where the technical data (rib distance fp = 2 mm) of the offset rib, as in JP-3766914 are defined, the pressure drop in the tube becomes excessively high.
Die
vorstehend beschriebenen Nachteile werden nicht nur in dem EGR-Kühler, sondern
auch in einer anderen Art von Abgaswärmetauscher auftreten, der
ein Wasserkühler
ist und aus rostfreiem Strahl gefertigt ist.The
disadvantages described above are not only in the EGR cooler, but
also occur in another type of exhaust gas heat exchanger, the
a water cooler
is made of stainless steel.
Angesichts
der vorstehend beschriebenen Nachteile ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Abgaswärmetauscher
mit einer verbesserten Leistung in dem Fall, in dem eine versetzte Rippe
als eine Innenrippe verwendet wird, zur Verfügung zu stellen.in view of
The disadvantages described above, it is an object of the present invention
Invention, an exhaust gas heat exchanger
with improved performance in the case where a staggered rib
as an inner fin is used to provide.
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Abgaswärmetauscher,
in dem aufgrund einer Verbrennung erzeugtes Abgas mit Kühlfluid
Wärme austauscht,
ein Rohr, in dem das Abgas strömt
und außerhalb
dessen das Kühlfluid strömt, und
eine Innenrippe, die in dem Rohr angeordnet ist, um einen Wärmeaustausch
zwischen dem Abgas und dem Kühlfluid
zu verbessern. Die Innenrippe hat einen Querschnitt, der eine gewellte
Form hat, um konvexe Abschnitte zu enthalten, die an Höhe- und
Tiefpunkten der gewellten Form positioniert sind, und ist aus einer
versetzten Rippe mit eingeschnittenen Segmenten aufgebaut, die teilweise
eingeschnitten und im Wesentlichen in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet
sind. Die Höhe- und
Tiefpunkte sind abwechselnd angeordnet, und der Querschnitt ist
im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung des Abgases.
Ein Rippenabstand fp und eine Rippenhöhe fh der Innenrippe (32) sind definiert
durch 3,5 mm < fh ≤ 12 mm und
2 mm < fp ≤ 12 mm, wobei
der Rippenabstand fp eine Entfernung zwischen Mittellinien der benachbarten
konvexen Abschnitte ist, die in dem Querschnitt der Innenrippe auf
einer Seite des Höhepunkts
oder des Tiefpunkts angeordnet sind, und die Rippenhöhe fh ein
Abstand zwischen den konvexen Abschnitten ist, die in dem Querschnitt
der Innenrippe jeweils auf der Seite des Höhepunkts und der Seite des
Tiefpunkts angeordnet sind.According to a first aspect of the present invention, an exhaust heat exchanger in which exhaust gas generated due to combustion exchanges heat with cooling fluid, a pipe in which the exhaust gas flows and outside of which the cooling fluid flows, and an inner fin disposed in the pipe to improve a heat exchange between the exhaust gas and the cooling fluid. The inner fin has a cross section that has a corrugated shape to contain convex portions that are positioned at high and low points of the corrugated shape are, and is composed of an offset rib with cut segments, which are partially cut and arranged substantially in a flow direction of the exhaust gas. The high and low points are arranged alternately, and the cross section is substantially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. A rib pitch fp and a rib height fh of the inner rib (32) are defined by 3.5 mm <fh ≦ 12 mm and 2 mm <fp ≦ 12 mm, the rib pitch fp being a distance between center lines of the adjacent convex portions formed in the Cross section of the inner rib are arranged on one side of the peak or the low point, and the rib height fh is a distance between the convex portions, which are arranged in the cross section of the inner rib on the side of the high point and the side of the low point.
Auf
diese Weise können
der Druckabfall des Abgases, das in dem Rohr strömt, und der hydraulische Widerstand
des Kühlfluids
(wie etwa Kühlwasser)
beschränkt
werden. Daher kann das Verstopfen des Rohrs beschränkt werden,
und es kann mit einer höheren
Wärmeabstrahlungskapazität bereitgestellt werden.On
this way you can
the pressure drop of the exhaust gas flowing in the pipe and the hydraulic resistance
of the cooling fluid
(like cooling water)
limited
become. Therefore, the clogging of the pipe can be limited
and it can with a higher
Heat radiation capacity can be provided.
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abgaswärmetauscher,
in dem aufgrund einer Verbrennung erzeugtes Abgas mit Kühlfluid
Wärme austauscht,
mit einem Rohr, in dem das Abgas strömt und außerhalb dessen das Kühlfluid
strömt,
und einer Innenrippe versehen, die in dem Rohr angeordnet ist, um
einen Wärmeaustausch
zwischen dem Abgas und dem Kühlfluid
zu verbessern. Die Innenrippe hat einen Querschnitt, der eine gewellte
Form hat, um konvexe Abschnitte zu umfassen, die an Höhe- und
Tiefpunkten der gewellten Form positioniert sind, und ist aus einer
versetzten Rippe mit eingeschnittenen Segmenten aufgebaut, die teilweise
eingeschnitten und im Wesentlichen in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind.
Die Höhepunkte
und die Tiefpunkte sind abwechselnd angeordnet, und der Querschnitt
ist im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung des Abgases.
Ein äquivalenter
Kreisdurchmesser de ist durch die folgenden Formeln definiert: wenn 0 < L < 5 mm, 1,2 mm ≤ de ≤ 6,1 mm,
wenn
5 mm ≤ L ≤ 15 mm, 1,0
mm ≤ de ≤ 4,3 mm,wobei
L eine Länge
des eingeschnittenen Segments in der Strömungsrichtung des Abgases ist
und der äquivalente
Kreisdurchmesser de ein Durchmesser eines äquivalenten Kreises eines Felds
C ist, das von der Innenrippe und dem Rohr umgeben ist und in dem
Querschnitt der Innenrippe zwischen benachbarten konvexen Abschnitten
auf einer Seite des Höhe-
oder des Tiefpunkts der gewellten Form positioniert ist.According to a second aspect of the present invention, an exhaust gas heat exchanger in which exhaust gas generated due to combustion exchanges heat with cooling fluid is provided with a pipe in which the exhaust gas flows and outside of which the cooling fluid flows, and an inner fin disposed in the pipe to improve heat exchange between the exhaust gas and the cooling fluid. The inner fin has a cross section having a corrugated shape to include convex portions positioned at peaks and bottlenecks of the corrugated shape, and is composed of a staggered rib with indented segments partially cut and substantially in a flow direction of the exhaust gas are arranged. The peaks and troughs are alternately arranged, and the cross section is substantially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. An equivalent circular diameter de is defined by the following formulas: if 0 <L <5 mm, 1.2 mm ≤ de ≤ 6.1 mm, if 5 mm ≤ L ≤ 15 mm, 1.0 mm ≤ de ≤ 4.3 mm, wherein L is a length of the cut segment in the flow direction of the exhaust gas, and the equivalent circular diameter de is a diameter of an equivalent circle of a field C surrounded by the inner fin and the tube and in the cross section of the inner fin between adjacent convex portions on one side the high or low point of the corrugated shape is positioned.
Somit
ist die Gasdichte ein Faktor, wenn man berücksichtigt, dass sowohl die
Kühlkapazität als auch
der Druckabfall größer oder
gleich 93% sein werden, so dass der Abgaswärmetauscher mit einer verbesserten
Leistung bereitgestellt werden kann.Consequently
Gas density is a factor, considering that both the
Cooling capacity as well
the pressure drop greater or
be equal to 93%, so that the exhaust gas heat exchanger with an improved
Performance can be provided.
Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abgaswärmetauscher,
in dem aufgrund einer Verbrennung erzeugtes Abgas mit Kühlfluid
Wärme austauscht,
mit einem Rohr, in dem das Abgas strömt und außerhalb dessen das Kühlfluid
strömt,
und einer Innenrippe versehen, die in dem Rohr angeordnet ist, um
einen Wärmeaustausch
zwischen dem Abgas und dem Kühlfluid
zu verbessern. Die Innenrippe hat einen Querschnitt, der eine gewellte
Form hat, um konvexe Abschnitte zu umfassen, die an Höhe- und
Tiefpunkten der gewellten Form positioniert sind, und ist aus einer
versetzten Rippe mit eingeschnittenen Segmenten aufgebaut, die teilweise
eingeschnitten und im Wesentlichen in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind.
Die Höhepunkte
und die Tiefpunkte sind abwechselnd angeordnet, und der Querschnitt
ist im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung des Abgases.
Eine Länge
L des eingeschnittenen Segments ist durch die folgenden Formeln
definiert: wenn fh < 7 mm und fp ≤ 5 mm, 0,5 mm < L ≤ 65 mm,
wenn
fh < 7 mm und fp > 5 mm, 0,5 mm < L ≤ 20 mm,
wenn
fh ≥ 7 mm
und fp ≤ 5
mm, 0,5 mm < L ≤ 50 mm,
wenn
fh ≥ 7 mm
und fp > 5 mm, 0,5
mm < L ≤ 15 mm,wobei
die Länge
L eine Abmessung in der Strömungsrichtung
des Abgases ist, fp ein Rippenabstand ist, der eine Entfernung zwischen
Mittellinien der benachbarten konvexen Abschnitte ist, die in dem
Querschnitt der Innenrippe auf einer Seite des Höhepunkts oder des Tiefpunkts
positioniert sind, und fh eine Rippenhöhe ist, die eine Entfernung
zwischen den konvexen Abschnitten ist, die in dem Querschnitt der
Innenrippe jeweils auf der Seite des Höhepunkts und der Seite des
Tiefpunkts positioniert sind.According to a third aspect of the present invention, an exhaust heat exchanger in which exhaust gas generated due to combustion exchanges heat with cooling fluid is provided with a pipe in which the exhaust gas flows and outside of which the cooling fluid flows, and an inner fin disposed in the pipe to improve heat exchange between the exhaust gas and the cooling fluid. The inner fin has a cross section having a corrugated shape to include convex portions positioned at peaks and bottlenecks of the corrugated shape, and is composed of a staggered rib with indented segments partially cut and substantially in a flow direction of the exhaust gas are arranged. The peaks and troughs are alternately arranged, and the cross section is substantially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. A length L of the cut segment is defined by the following formulas: when fh <7 mm and fp ≤ 5 mm, 0.5 mm <L ≤ 65 mm, when fh <7 mm and fp> 5 mm, 0.5 mm <L ≤ 20 mm, when fh ≥ 7 mm and fp ≤ 5 mm, 0.5 mm <L ≤ 50 mm, when fh ≥ 7 mm and fp> 5 mm, 0.5 mm <L ≤ 15 mm, wherein the length L is a dimension in the flow direction of the exhaust gas, fp is a fin pitch, which is a distance between center lines of the adjacent convex portions positioned in the cross section of the inner fin on one side of the peak or the low, and fh a fin height which is a distance between the convex portions positioned in the cross section of the inner fin at the side of the high point and the low side, respectively.
Daher
kann die Gasdichte größer oder
gleich 97% sein. Folglich kann der Abgaswärmetauscher mit der verbesserten
Leistung bereitgestellt werden.Therefore
the gas density can be larger or
be equal to 97%. Consequently, the exhaust gas heat exchanger with the improved
Power to be provided.
Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abgaswärmetauscher,
in dem aufgrund einer Verbrennung erzeugtes Abgas mit Kühlfluid
Wärme austauscht,
mit einem Rohr, in dem das Abgas strömt und außerhalb dessen das Kühlfluid
strömt,
und einer Innenrippe versehen, die in dem Rohr angeordnet ist, um
einen Wärmeaustausch
zwischen dem Abgas und dem Kühlfluid
zu verbessern. Die Innenrippe hat einen Querschnitt, der eine gewellte
Form hat, um konvexe Abschnitte zu umfassen, die an Höhe- und
Tiefpunkten der gewellten Form positioniert sind, und ist aus einer
versetzten Rippe mit eingeschnittenen Segmenten aufgebaut, die teilweise
eingeschnitten und im Wesentlichen in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind.
Die Höhepunkte
und die Tiefpunkte sind abwechselnd angeordnet, und der Querschnitt
ist im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung des Abgases.
Ein Rippenabstand fp und eine Länge L
des eingeschnittenen Segments sind im Wesentlichen durch die folgenden
Formeln definiert: 2 mm < X ≤ 12
mm 1,1 mm ≤ X ≤ 4,3 mm, wobei
X = de × L0,14/fh0,18 wobei
die Länge
L eine Abmessung in der Strömungsrichtung
des Abgases ist, fh eine Rippenhöhe ist,
die eine Entfernung zwischen den konvexen Abschnitten ist, die in
dem Querschnitt der Innenrippe jeweils auf einer Seite des Höhepunkts
und einer Seite des Tiefpunkts positioniert sind, de ein äquivalenter
Kreisdurchmesser ist, der ein Durchmesser eines äquivalenten Kreises eines Felds
C ist, das von der Innenrippe und dem Rohr umgeben ist und im Querschnitt
der Innenrippe zwischen den benachbarten konvexen Abschnitten auf
der Seite des Höhepunkts oder
des Tiefpunkts positioniert ist, und der Rippenabstand fp eine Entfernung
zwischen Mittellinien der benachbarten konvexen Abschnitte ist,
die in dem Querschnitt der Innenrippe auf einer Seite des Höhepunkts
oder des Tiefpunkts angeordnet sind,According to a fourth aspect of the present invention, an exhaust heat exchanger in which exhaust gas generated due to combustion exchanges heat with cooling fluid is provided with a pipe in which the exhaust gas flows and outside of which the cooling fluid flows, and an inner fin disposed in the pipe to improve heat exchange between the exhaust gas and the cooling fluid. The inner fin has a cross section having a corrugated shape to include convex portions positioned at peaks and bottlenecks of the corrugated shape, and is offset from one another Built up rib with cut segments, which are partially cut and arranged substantially in a flow direction of the exhaust gas. The peaks and troughs are alternately arranged, and the cross section is substantially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. A fin distance fp and a length L of the cut segment are essentially defined by the following formulas: 2 mm <X ≤ 12 mm 1.1 mm ≤ X ≤ 4.3 mm, where X = de × L 0.14 / fh 0.18 wherein the length L is a dimension in the flow direction of the exhaust gas, fh is a rib height, which is a distance between the convex portions positioned in the cross section of the inner rib on each side of the peak and one side of the low point, an equivalent one Is a circle diameter which is a diameter of an equivalent circle of a field C surrounded by the inner fin and the tube and positioned in the cross section of the inner fin between the adjacent convex portions on the side of the peak or the valley, and the fin pitch fp is a distance between center lines of the adjacent convex portions disposed in the cross section of the inner fin on one side of the peak or the low point,
Auf
diese Weise kann die Gasdichte mit größer oder gleich 93% bereitgestellt
werden, so dass der Abgaswärmetauscher
mit einer verbesserten Leistung bereitgestellt werden kann.On
this way, the gas density can be made greater than or equal to 93%
so that the exhaust gas heat exchanger
can be provided with improved performance.
Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die
unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, deutlicher.
In den Zeichnungen:The
Above and other objects, features and advantages of the present invention
The invention will become apparent from the following detailed description, which
with reference to the accompanying drawings, more clearly.
In the drawings:
1 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abgasrückführungsvorrichtung zeigt, wobei
ein Abgaswärmetauscher
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung verwendet wird; 1 FIG. 10 is a schematic view showing an exhaust gas recirculation device using an exhaust heat exchanger according to a first embodiment of the present disclosure; FIG.
2 ist
eine schematische Seitenansicht, die einen EGR-Kühler als den Abgaswärmetauscher gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigt; 2 FIG. 12 is a schematic side view showing an EGR cooler as the exhaust gas heat exchanger according to the first embodiment; FIG.
3 ist
eine entlang der Linie III-III in 2 genommene
schematische Schnittansicht; 3 is one along the line III-III in 2 taken schematic sectional view;
4 ist
eine entlang der Linie IV-IV in 3 genommene
schematische Schnittansicht; 4 is one along the line IV-IV in 3 taken schematic sectional view;
5 ist
eine schematische Perspektivansicht, die den EGR-Kühler gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigt; 5 FIG. 12 is a schematic perspective view showing the EGR cooler according to the first embodiment; FIG.
6 ist
eine schematische Schnittansicht einer Innenrippe des EGR-Kühlers gemäß der ersten Ausführungsform,
die entlang einer Richtung genommen ist, die im Wesentlichen senkrecht
zu einer Abgasströmungsrichtung
ist; 6 FIG. 12 is a schematic sectional view of an inner fin of the EGR cooler according to the first embodiment taken along a direction substantially perpendicular to an exhaust gas flow direction; FIG.
7 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Rippenhöhe einer
versetzten Rippe und einem Druckabfallverhältnis gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt; 7 FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a rib height of an offset rib and a pressure drop ratio according to the first embodiment; FIG.
8 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Rippenhöhe und einem
hydraulischen Widerstand gemäß der ersten
Ausführungsform zeigt; 8th Fig. 15 is a diagram showing a relationship between the fin height and a hydraulic resistance according to the first embodiment;
9 ist
eine schematische Schnittansicht, die entlang einer Richtung genommen
ist, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Abgasströmungsrichtung
ist, die eine Innenrippe eines EGR-Kühlers gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung zeigt; 9 FIG. 12 is a schematic sectional view taken along a direction substantially perpendicular to an exhaust gas flow direction showing an inner fin of an EGR cooler according to a second embodiment of the present disclosure; FIG.
10 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem äquivalenten Kreisdurchmesser
einer versetzten Rippe und einem EGR-Gasdichteverhältnis gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt; 10 FIG. 15 is a graph showing a relationship between an equivalent circle diameter of an offset fin and an EGR gas density ratio according to the second embodiment; FIG.
11 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Segmentlänge einer
versetzten Rippe und einem EGR-Gasdichteverhältnis gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung zeigt; 11 FIG. 15 is a graph showing a relationship between a segment length of an offset fin and an EGR gas density ratio according to a third embodiment of the present disclosure; FIG.
12 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem EGR-Gasdichteverhältnis und einer
Funktion, die einen äquivalenten
Kreisdurchmesser, eine Segmentlänge
und eine Rippenhöhe verwendet,
gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Offenbarung zeigt; 12 FIG. 12 is a graph showing a relationship between an EGR gas density ratio and a function using an equivalent circle diameter, a segment length, and a fin height, according to a fourth embodiment of the present disclosure; FIG.
13A ist ein Diagramm, das eine Änderung
eines Feststoffablagerungsdickenvorteils an der versetzen Rippe
in Bezug auf die Zeit zeigt, und 13B ist
eine schematische Ansicht, die eine Feststoffablagerung auf der
versetzten Rippe zeigt; und 13A FIG. 12 is a graph showing a change of a solid deposition thickness advantage on the displacement rib with respect to time; and FIG 13B Fig. 12 is a schematic view showing a solid deposit on the offset rib; and
14 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Wärmeabstrahlungsleistung des
EGR-Kühlers
und einem Rippenabstand der versetzten Rippe zeigt. 14 FIG. 15 is a graph showing a relationship between a heat radiation performance of the EGR cooler and a rib distance of the offset rib.
Die
Beispielausführungsformen
werden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.The
Example embodiments
will be described with reference to the accompanying drawings.
[Erste Ausführungsform]First Embodiment
Ein
Abgaswärmetauscher
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 1–8 beschrieben.
Der Abgaswärmetauscher
kann zum Beispiel geeignet als ein Abgasrückführungskühler 10 (EGR-Kühler) verwendet
werden.An exhaust heat exchanger according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 1 - 8th described. For example, the exhaust gas heat exchanger may be suitable as an exhaust gas recirculation cooler 10 (EGR cooler).
Wie
in 1 gezeigt, kann der EGR-Kühler 10 für eine Abgasrückführungsvorrichtung
bereitgestellt werden. Die Abgasrückführungsvorrichtung hat zum Beispiel
einen Luftreiniger 3, ein Rohrregelungsstellglied 4,
einen Zwischenkühler 5 und
einen Ansaugverteiler 6, die in einem Mittelabschnitt eines Luftansaugdurchgangs 2 eines
Motors 1 angeordnet sind.As in 1 shown may be the EGR cooler 10 be provided for an exhaust gas recirculation device. The exhaust gas recirculation device has, for example, an air cleaner 3 , a pipe control actuator 4 , an intercooler 5 and an intake manifold 6 located in a middle section of an air intake passage 2 an engine 1 are arranged.
Das
Rohrstellglied 4 und ein DPF 8 (Dieselpartikelfilter)
sind in einem Mittelabschnitt eines Abgasdurchgangs 7 des
Motors 1 angeordnet. Eine erste Abgasrückführungsrohrleitung 9 ist
mit einer stromabwärtigen
Seite des Abgases von dem DPF 8 und einer stromaufwärtigen Seite
der Ansaugluft des Rohrstellglieds 4 verbunden. Ein EGR-Kühler 10 und ein
Abgasrückführungsventil 11 sind
in einem Mittelabschnitt der ersten Abgasrückführungsrohrleitung 9 angeordnet,
die eine Rohrleitung für
den Rückfluss eines
Teils des Abgases, welches das DPF 8 durchlaufen hat, zu
der Ansaugseite des Motors ist.The pipe actuator 4 and a DPF 8th (Diesel Particulate Filter) are in a center portion of an exhaust passage 7 of the motor 1 arranged. A first exhaust gas recirculation pipeline 9 is with a downstream side of the exhaust gas from the DPF 8th and an upstream side of the intake air of the pipe actuator 4 connected. An EGR cooler 10 and an exhaust gas recirculation valve 11 are in a central portion of the first exhaust gas recirculation piping 9 arranged, which is a pipeline for the return flow of a part of the exhaust gas, which is the DPF 8th has passed to the suction side of the engine.
Die
Abgasrückführungsvorrichtung
hat ferner eine zweite Abgasrückführungsrohrleitung 12 und
ein Abgasrückführungsventil 13 (EGR-Ventil), das in einem
Mittelabschnitt der zweiten Abgasrückführungsrohrleitung 12 angeordnet
ist. Ein Teil des Abgases des Motors strömt durch die zweite Abgasrückführungsrohrleitung 12 direkt,
knapp vor dem Durchlaufen des PDF 8, zu der Ansaugseite
des Motors zurück.
Der Druck von Abgas, das durch die erste Abgasrückführungsrohrleitung 9 strömt, kann
niedriger als der des durch die zweite Abgasrückführungsrohrleitung 12 strömenden Gases
sein. In diesem Fall kann die Abgasrückführung sogar betrieben werden,
wenn der Motor 1 eine hohe Last hat.The exhaust gas recirculation device further has a second exhaust gas recirculation piping 12 and an exhaust gas recirculation valve 13 (EGR valve), which in a central portion of the second exhaust gas recirculation piping 12 is arranged. A part of the exhaust gas of the engine flows through the second exhaust gas recirculation piping 12 directly, just before going through the PDF 8th , back to the intake side of the engine. The pressure of exhaust gas flowing through the first exhaust gas recirculation piping 9 may lower than that of the second exhaust gas recirculation piping 12 be flowing gas. In this case, the exhaust gas recirculation can even be operated when the engine 1 has a high load.
Wenn
in diesem Fall Abgas, das aufgrund einer Verbrennung in dem Motor 1 erzeugt
wird, an den Motor zurückgeführt wird,
kühlt der
EGR-Kühler 10 Abgas
mit Kühlmittel
des Motors 1, das in dieser Ausführungsform eine Kühlflüssigkeit
(zum Beispiel Kühlwasser)
ist. Wie in 2–4 gezeigt,
hat der EGR-Kühler 10 mehrere
Rohre 21, mehrere Innenrippen 22, Wasserseitenbehälter 23 und
Gasseitenbehälter 24,
die aus einem rostfreien Stahl gefertigt und durch Hartlöten, Schweißen oder ähnliches
miteinander integriert sein können.In this case, exhaust gas due to combustion in the engine 1 is returned to the engine, the EGR cooler cools 10 Exhaust gas with coolant of the engine 1 which is a cooling liquid (for example, cooling water) in this embodiment. As in 2 - 4 shown has the EGR cooler 10 several pipes 21 , several inner ribs 22 , Water side tank 23 and gas side tanks 24 , which can be made of a stainless steel and integrated by brazing, welding or the like.
Wie
in 3 und 4 gezeigt, definiert das Rohr 21 darin
einen Abgasdurchgang 21a, in dem Abgas strömt. Kühlwasser
strömt
auf der Außenseite des
Rohrs 21, und Abgas tauscht durch das Rohr 21 Wärme mit
dem Kühlwasser
aus.As in 3 and 4 shown, defines the tube 21 in it an exhaust passage 21a , in which exhaust gas flows. Cooling water flows on the outside of the pipe 21 , and exhaust gas travels through the pipe 21 Heat out with the cooling water.
Insbesondere
ist das Rohr 21, wie in 3 gezeigt,
mit einer langen Seite 21c und einer kurzen Seite 21d mit
einem flachen Querschnitt versehen, wenn es aus der Abgasströmungsrichtung
betrachtet wird. Die mehreren Rohre 21 sind in einer Stapelrichtung
(zum Beispiel der Aufwärts-Abwärtsrichtung
in 3) gestapelt, die senkrecht zu der Längsrichtung (d.h.
der Ausdehnungsrichtung der Längsseite 21c) des
Rohrs 21 ist. Außerdem
definieren die zueinander benachbarten äußeren Wandoberflächen der Rohre 21,
wie in 3 und 4 gezeigt, dazwischen einen
Kühlwasserdurchgang 21b,
durch den Kühlwasser
zwischen den benachbarten Rohren 21 fließt.In particular, the tube 21 , as in 3 shown with a long side 21c and a short side 21d provided with a flat cross section when viewed from the exhaust gas flow direction. The several pipes 21 are in a stacking direction (for example, the up-down direction in FIG 3 ) stacked perpendicular to the longitudinal direction (ie, the extension direction of the long side 21c ) of the pipe 21 is. In addition, the mutually adjacent outer wall surfaces of the tubes define 21 , as in 3 and 4 shown, between a cooling water passage 21b , through the cooling water between the adjacent pipes 21 flows.
Kühlwasser,
das in den EGR-Kühler 10 geströmt ist,
wird verteilt und durch den einen Wasserseitenbehälter 23 an
die Rohre 21 zugeführt.
Kühlwasser,
das durch den Kühlwasserdurchgang 21b zwischen
den Rohren 21 geflossen ist, wird gesammelt und von dem
anderen Wasserseitenbehälter 23 zurück gewonnen.
Die Wasserseitenbehälter 23 sind um
die gestapelten Rohre 21 in der Nachbarschaft der zwei
Enden (der Abgasströmungsrichtung)
des Rohrs 21 angeordnet. Jeder der Wasserseitenbehälter 23 ist
mit einer Kühlwasseröffnung 23a (als
Kühlwasserauslass
oder Einlass) versehen.Cooling water in the EGR cooler 10 has flowed, is distributed and through the one water side tank 23 to the pipes 21 fed. Cooling water flowing through the cooling water passage 21b between the pipes 21 is collected and collected from the other water side tank 23 won back. The water side tanks 23 are around the stacked tubes 21 in the vicinity of the two ends (the exhaust gas flow direction) of the pipe 21 arranged. Each of the water side tanks 23 is with a cooling water hole 23a (as cooling water outlet or inlet).
Die
Gasseitenbehälter 24 sind
jeweils an den zwei Enden (der Abgasströmungsrichtung) des Rohrs 21 angeordnet.
Die Gasseitenbehälter 24 sind mit
der ersten Abgasrückführungsrohrleitung 9 verbunden.
Abgas wird durch den einen Gasseitenbehälter 24 verteilt und
an die Rohre 21 zugeführt.
Das Abgas, das Wärme
ausgetauscht hat, wird gesammelt und durch den anderen Gasseitenbehälter 24 aus
den Rohren 21 zurück
gewonnen.The gas side tanks 24 are respectively at the two ends (the exhaust gas flow direction) of the pipe 21 arranged. The gas side tanks 24 are with the first exhaust gas recirculation piping 9 connected. Exhaust gas is through the one gas side tank 24 distributed and to the pipes 21 fed. The exhaust gas that has exchanged heat is collected and through the other gas side tank 24 from the pipes 21 won back.
Die
Innenrippen 22 sind jeweils in den Rohren 21 angeordnet,
um den Wärmeaustausch
zwischen Abgas und Kühlwasser
zu verbessern. Die Innenrippe 22 kann an der inneren Wandoberfläche des
Rohrs befestigt sein.The inner ribs 22 are each in the tubes 21 arranged to improve the heat exchange between exhaust and cooling water. The inner rib 22 may be attached to the inner wall surface of the pipe.
Unter
Bezug auf 5 und 6 hat die
Innenrippe 22, die aus der versetzten Rippe aufgebaut ist,
einen Querschnitt (entlang einer Richtung genommen, die im Wesentlichen
senkrecht zu der Abgasströmungsrichtung
ist), der einen gewellte Form hat, die sich in der Längsrichtung
des Rohrs 21 erstreckt. Das heißt, dieser Querschnitt der
Innenrippe 22 hat konvexe Abschnitte 31, die jeweils
an Höhepunktpositionen
und Tiefpunktpositionen der gewellten Form angeordnet sind, welche
abwechselnd angeordnet sind. Der konvexe Abschnitt 31 der
Innenrippe 22 ist derart angeordnet, dass er die Innenwandoberfläche des
Rohrs 21 berührt.With reference to 5 and 6 has the inner rib 22 formed of the offset rib, having a cross section (taken along a direction substantially perpendicular to the exhaust gas flow direction) having a corrugated shape extending in the longitudinal direction of the tube 21 extends. That is, this cross section of the inner rib 22 has convex sections 31 which are respectively arranged at peak positions and low point positions of the corrugated shape, which are alternately arranged. The convex section 31 the inner rib 22 is arranged so that it is the inside wall surface of the pipe 21 touched.
Die
Innenrippe 22 (versetzte Rippe) ist teilweise eingeschnitten
(geschnitten und erhöht),
um mehrere eingeschnittene Segmente 32 zu haben. Die eingeschnittenen
Segmente 32 sind in der Abgasströmungsrichtung in einer derartigen
Weise angeordnet, dass die benachbarten eingeschnittenen Segmente 32 in
der Längsrichtung
des Rohrs 21 (d.h. der Längsrichtung der Innenrippe 22)
gegenseitig versetzt sind. In diesem Fall kann die Innenrippe 22 mit
mehreren Reihen (im Wesentlichen in der Gasströmungsrichtung) der eingeschnittenen
Segmente 32 bereitgestellt werden.The inner rib 22 (staggered rib) is partially cut (cut and raised) to several cut segments 32 to have. The cut segments 32 are arranged in the exhaust gas flow direction in such a manner that the adjacent cut segments 32 in the longitudinal direction of the tube 21 (ie the longitudinal direction of the inner rib 22 ) are mutually offset. In this case, the inner rib 22 with multiple rows (substantially in the gas flow direction) of the cut segments 32 to be provided.
Wie
in 3 gezeigt, wird das Innere des Rohrs 21 durch
Bereitstellung der Innenrippe 22 in dem Rohr 21 in
mehrere Durchgänge
unterteilt, die in Bezug auf die Längsrichtung (Ausdehnungsrichtung der
Längsseite 21a)
des Rohrs 21 im Wesentlichen parallel zueinander sind.As in 3 shown is the inside of the pipe 21 by providing the inner rib 22 in the tube 21 divided into a plurality of passages, with respect to the longitudinal direction (extension direction of the longitudinal side 21a ) of the pipe 21 are substantially parallel to each other.
Das
heißt,
wie in 5 gezeigt, sind die Wandabschnitte 33 der
eingeschnittenen Segmente 32, die darin den Durchgang definieren.
in der Längsrichtung
der Innenrippe 22 gestaffelt angeordnet. In diesem Fall
ist es, wie in 6 gezeigt, wünschenswert, dass ein Versatzbetrag
s im Wesentlichen gleich der Hälfte
der Durchgangshöhe
u ist, so dass der Wärmeübertragungskoeffizient
hoch werden kann und der Gaswiderstand klein werden kann. Der Versatzbetrag
s und die Durchgangshöhe
u sind Abmessungen in der Längsrichtung
der Rippe 22. In diesem Fall weichen die eingeschnittenen
Segmente 32, die in der Strömungsrichtung des Abgases zueinander
benachbart sind, in der Längsrichtung
der Rippe 22 (die im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung
des Abgases ist) um den Versatzbetrag s voneinander ab.That is, as in 5 shown are the wall sections 33 the cut segments 32 that define the passage in it. in the longitudinal direction of the inner rib 22 staggered arranged. In this case, it's like in 6 that is, it is desirable that an offset amount s is substantially equal to half the passing height u, so that the heat transfer coefficient can become high and the gas resistance can become small. The offset amount s and the clearance height u are dimensions in the longitudinal direction of the rib 22 , In this case, the cut segments give way 32 which are adjacent to each other in the flow direction of the exhaust gas, in the longitudinal direction of the rib 22 (which is substantially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas) by the offset amount s from each other.
Die
Innenrippe 22 kann in einer derartigen Form geformt sein,
dass der konvexe Abschnitt 31 in dem Querschnitt (entlang
einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Abgasströmungsrichtung) der
Innenrippe 22 einen linearen Abschnitt umfasst oder keinen
linearen Abschnitt umfasst. In diesem Fall ist es unter Bezug auf 6,
die ein Querschnitt (im Wesentlichen senkrecht zu der Abgasströmungsrichtung)
der Innenrippe 22 ist, in Anbetracht dessen, dass der Druckabfall
zunehmen wird, wenn das Verhältnis
der Versatzfläche
zu dem Feld C kleiner als 25% ist, wünschenswert, dass das Verhältnis einer Versatzfläche T zu
der Fläche
eines Felds C (das für die
Kennzeichnung gepunktet ist) in diesem Querschnitt der Innenrippe 22 im
Wesentlichen in einem Bereich von 25% bis 40% liegt.The inner rib 22 can be shaped in such a shape that the convex portion 31 in the cross section (along a direction substantially perpendicular to the exhaust gas flow direction) of the inner fin 22 comprises a linear section or does not include a linear section. In this case it is with reference to 6 that is a cross section (substantially perpendicular to the exhaust gas flow direction) of the inner fin 22 In view of the fact that the pressure drop will increase when the ratio of the offset area to the field C is less than 25%, it is desirable that the ratio of an offset area T to the area of a field C (which is dotted for the designation) be this cross section of the inner rib 22 essentially in a range of 25% to 40%.
Das
gepunktete Feld C in diesem Querschnitt der Innenrippe 22 ist
zwischen den konvexen Abschnitten 31 positioniert, die
an den Höhepunkten (oder
Tiefpunkten) angeordnet sind und in der Längsrichtung der Innenrippe 22 benachbart
zueinander sind, und von der Innenrippe 22 und dem Rohr 21 umgeben.
Das heißt,
das gepunktete Feld C ist zwischen den Wandabschnitten 33 (die
einander zugewandt sind) der zwei eingeschnittenen Segmente 32 positioniert,
welche in der Längsrichtung
der Innenrippe 22 zueinander benachbart sind, und von der
Innenrippe 22 und dem Rohr 21 umgeben. Die Versatzfläche T ist
eine Fläche
eines Teils, der in diesem Querschnitt definiert ist und von den
Wandabschnitten 33 der zwei eingeschnittenen Segmente 32 umgeben
ist, die in der Abgasströmungsrichtung
benachbart zueinander sind und in der Längsrichtung der Innenrippe 22 gegeneinander
versetzt sind.The dotted field C in this cross section of the inner rib 22 is between the convex sections 31 positioned at the peaks (or troughs) and in the longitudinal direction of the inner fin 22 are adjacent to each other, and from the inner rib 22 and the tube 21 surround. That is, the dotted field C is between the wall sections 33 (which face each other) of the two cut segments 32 positioned in the longitudinal direction of the inner rib 22 adjacent to each other, and from the inner rib 22 and the tube 21 surround. The offset surface T is a surface of a part defined in this cross section and of the wall sections 33 the two cut segments 32 which are adjacent to each other in the exhaust gas flow direction and in the longitudinal direction of the inner fin 22 offset from each other.
Die
Innenrippe 22 kann durch ein ebenes Blech hergestellt werden,
das durch Pressen derart gebogen wird, dass es eine gewellte Form
hat und ferner durch Pressen eingeschnitten wird, um das Segment 32 zu
bilden.The inner rib 22 can be made by a flat sheet, which is bent by pressing so that it has a corrugated shape and is further cut by pressing to the segment 32 to build.
Das
Einschneiden des Segments 32 kann in einer derartigen Weise
durchgeführt
werden, dass im Voraus, bevor die gewellte Form bereitgestellt wird, Schlitze
ausgebildet werden, und danach das Erhöhen durchgeführt wird.
Auf diese Weise wird die Innenrippe 22 mit dem Querschnitt
mit der gewellten Form ausgebildet. Alternativ kann das Einschneiden des
Segments 32 auch in einer derartigen Weise durchgeführt werden,
dass die zwei Oberflächen
des ebenen Blechs von einer Pressvorrichtung gepresst werden, so
dass das Einschneiden. und Erhöhen gleichzeitig
durchgeführt
werden. Außerdem
kann die Innenrippe 22 auch durch Walzen oder eine Kombination
aus Walzen und Pressen hergestellt werden.The cutting of the segment 32 may be performed in such a manner that slots are formed in advance, before the corrugated shape is provided, and thereafter the elevation is performed. In this way, the inner rib 22 formed with the cross section of the corrugated shape. Alternatively, the cutting of the segment 32 also be performed in such a way that the two surfaces of the flat sheet are pressed by a pressing device, so that the cutting. and increasing at the same time. Also, the inner rib can 22 also be produced by rolling or a combination of rolling and pressing.
Die
Leistung des EGR-Kühlers 10 wird
in Beziehung zu den technischen Daten der Innenrippe 22, wie
etwa einem Rippenabstand fp, einer Rippenhöhe fh und ähnlichem, gesetzt. Der Rippenabstand
fp ist eine Entfernung zwischen Mittellinien der zwei konvexen Abschnitte 31 (die
benachbart zueinander sind) einer Höhepunktseite oder einer Tiefpunktseite in
dem gewellten Querschnitt (im Wesentlichen senkrecht zu der Abgasströmungsrichtung
genommen) der Innenrippe 22. Die Rippenhöhe fh ist
eine Entfernung zwischen den Oberseiten der zwei konvexen Abschnitte 31,
die in diesem gewellten Querschnitt jeweils auf der Höhepunktseite
und der Tiefpunktseite positioniert sind.The performance of the EGR cooler 10 is related to the technical data of the inner rib 22 , such as a rib distance fp, a rib height fh, and the like. The fin pitch fp is a distance between centerlines of the two convex portions 31 (which are adjacent to each other) of a peak side or a low-point side in the corrugated cross-section (taken substantially perpendicular to the exhaust gas flow direction) of the inner fin 22 , The rib height fh is a distance between the tops of the two convex portions 31 , which are positioned in this corrugated cross section respectively on the high side and the low side.
Die
optimalen technischen Daten der Innenrippe 22 werden in
dieser Ausführungsform
untersucht. In diesem Fall werden Experimente für die EGR-Kühler 10 durchgeführt, die
jeweils mit den verschiedenen Rippenabständen fp und Rippenhöhen fh versehen
sind, um den Druckabfall des in dem Rohr 21 strömenden Abgases,
den hydraulischen Widerstand von auf der Außenseite des Rohrs 21 fließendem Kühlwasser,
den Verstopfungsgrad des Rohrs 21 und die Wärmeabstrahlungsleistung
jedes EGR-Kühlers 10,
wenn Abgas und Kühlwasser unter einer
vorgegebenen Bedingung strömen,
zu beurteilen. Auf diese Weise können
die optimalen technischen Daten der Innenrippe 22 bestimmt
werden. Die vorgegebenen Bedingungen werden in einer derartigen
Weise festgelegt, dass die Temperatur Tg1 an dem Abgaseinlass gleich
400°C ist,
der Abgasdurchsatz gleich 30 g/s ist, der Abgaseinlassdruck Pg1 gleich
50 kPa ist, die Temperatur Tw1 an dem Kühlwassereinlass gleich 80°C ist und
der Durchsatz von Kühlwasser
gleich 10 l/min ist.The optimum technical data of the inner rib 22 are examined in this embodiment. In this case, experiments for the EGR cooler 10 performed, each with the different rib spacing fp and rib heights fh are provided to the pressure drop in the tube 21 flowing exhaust gas, the hydraulic resistance of on the outside of the pipe 21 flowing ßendem cooling water, the degree of clogging of the pipe 21 and the heat radiation performance of each EGR cooler 10 to judge when exhaust gas and cooling water flow under a given condition. In this way, the optimal technical data of the inner rib 22 be determined. The predetermined conditions are set in such a manner that the temperature Tg1 at the exhaust gas inlet is 400 ° C, the exhaust gas flow rate is 30 g / s, the exhaust gas inlet pressure Pg1 is 50 kPa, the temperature Tw1 at the cooling water inlet is 80 ° C is and the flow rate of cooling water is equal to 10 l / min.
7 zeigt
die Beziehung zwischen der Rippenhöhe fh und einem Druckabfallverhältnis (ΔPg-Verhältnis).
Der Druckabfall ist eine Differenz zwischen dem Abgasdruck Pg1 an
dem Abgaseinlass des Wasserseitenbehälters 14 und dem Abgasdruck
Pg2 an dem Abgasauslass des Wasserseitenbehälters 14. Das Druckabfallverhältnis (ΔPg-Verhältnis) ist
ein Verhältnis
(Prozentsatz), wenn der Maximalwert des Druckabfalls bei den verschiedenen Bedingungen
als 100 festgelegt wird. 7 Fig. 15 shows the relationship between the fin height fh and a pressure drop ratio (ΔPg ratio). The pressure drop is a difference between the exhaust pressure Pg1 at the exhaust inlet of the water side tank 14 and the exhaust pressure Pg2 at the exhaust outlet of the water side tank 14 , The pressure drop ratio (ΔPg ratio) is a ratio (percentage) when the maximum value of the pressure drop at the various conditions is set as 100.
In
diesem Fall ist die versetzte Rippe 22 mit der Blechdicke
von etwa 0,2 mm, dem Rippenabstand fp von etwa 5 mm oder 7 mm, der
Länge L
(was die Abmessung in der Abgasströmungsrichtung ist und später Segmentlänge L genannt
wird) des eingeschnittenen Segments 32 von etwa 1 mm oder
5 mm und dem Krümmungsradius
R (des konvexen Abschnitts 31) von etwa 0,2 mm versehen.In this case, the staggered rib is 22 with the sheet thickness of about 0.2 mm, the fin pitch fp of about 5 mm or 7 mm, the length L (which is the dimension in the exhaust gas flow direction and later called segment length L) of the cut segment 32 of about 1 mm or 5 mm and the radius of curvature R (of the convex portion 31 ) of about 0.2 mm.
Die
in 7 gezeigten Kurven A-C, welche die Beziehung zwischen ΔPg und fh
anzeigen, werden in einer derartigen Weise erhalten, dass der Aufbau
des EGR-Kühlers 10 einen
festen Wert hat (das heißt,
die Größe des Wasserseitenbehälters 23 und die
des Gasseitenbehälters 24 sind
fest), und der Rippenabstand fp und die Segmentlänge L werden mit verschiedenen
Werten bereitgestellt.In the 7 Curves AC showing the relationship between ΔPg and fh are obtained in such a manner that the structure of the EGR cooler 10 has a fixed value (that is, the size of the water side tank 23 and the gas side tank 24 are fixed), and the fin pitch fp and the segment length L are provided with different values.
Die
Kurve A wird in einer derartigen Weise erhalten, dass der Rippenabstand
fp etwa gleich 5 mm ist und die Segmentlänge L etwa gleich 1 mm ist. Die
Kurve B wird in einer derartigen Weise erhalten, dass der Rippenabstand
fp etwa gleich 5 mm ist und die Segmentlänge L etwa gleich 5 mm ist.
Die Kurve C wird in einer derartigen Weise erhalten, dass der Rippenabstand
fp etwa gleich 7 mm ist und die Segmentlänge L etwa gleich 5 mm ist.The
Curve A is obtained in such a manner that the rib spacing
fp is approximately equal to 5 mm and the segment length L is approximately equal to 1 mm. The
Curve B is obtained in such a way that the rib distance
fp is approximately equal to 5 mm and the segment length L is approximately equal to 5 mm.
The curve C is obtained in such a manner that the fin pitch
fp is approximately equal to 7 mm and the segment length L is approximately equal to 5 mm.
Unter
Bezug auf die in 7 gezeigte Kurve A ist das Steigungsänderungsverhältnis des
Druckabfalls, wenn die Rippenhöhe
fh kleiner oder gleich 3,5 mm ist, größer als wenn die Rippenhöhe größer als
3,5 mm ist. Es gibt Wendepunkte an den Kurven A-C, wenn die Rippenhöhe fh etwa
gleich 3, 5 mm ist. Das heißt,
das Steigungsänderungsverhältnis des Druckabfalls
hat auf den beiden Seiten der Rippenhöhe fh von 3,5 mm verschiedene
Werte.With reference to in 7 Curve A shown, the pitch change ratio of the pressure drop, when the fin height fh is less than or equal to 3.5 mm, greater than when the fin height is greater than 3.5 mm. There are turning points on the curves AC, when the rib height fh is about equal to 3, 5 mm. That is, the pitch change ratio of the pressure drop has different values on both sides of the rib height fh of 3.5 mm.
In
dem Fall, in dem der Aufbau des Kühlers den festen Wert hat und
der Rippenabstand fp und die Segmentlänge L im Wesentlichen gleich
sind, ist folglich der Druckabfall relativ groß, wenn fh kleiner oder gleich
3,5 mm ist, und der Druckabfall ist relativ klein, wenn fh größer als
3,5 mm ist. Daher ist es wünschenswert,
dass die Rippenhöhe
größer als
3,5 mm ist.In
in the case where the structure of the radiator has the fixed value and
the fin pitch fp and the segment length L are substantially the same
Consequently, the pressure drop is relatively large when fh is less than or equal to
3.5 mm, and the pressure drop is relatively small when fh greater than
3.5 mm. Therefore, it is desirable
that the rib height
greater than
3.5 mm.
8 zeigt
die Beziehung zwischen der Rippenhöhe fh und einem hydraulischen
Widerstand ΔPw,
der eine Differenz zwischen einem Wasserdruck an dem Kühlwassereinlass 23a des
Wasserseitenbehälters 23 und
dessen Kühlwasserauslasses 23a ist.
Die in 8 gezeigte Beziehung wird erhalten, wobei die
Innenrippe 22 mit den gleichen Bedingungen wie denen von 7 bereitgestellt
wird. 8th Fig. 14 shows the relationship between the fin height fh and a hydraulic resistance ΔPw, which is a difference between a water pressure at the cooling water inlet 23a of the water side tank 23 and its cooling water outlet 23a is. In the 8th The relationship shown is obtained with the inner rib 22 with the same conditions as those of 7 provided.
Wenn
die Rippenhöhe
fh groß wird
und der Aufbau des EGR-Kühlers 10 einen
festen Wert hat, neigt der hydraulische Widerstand ΔPw, wie in 8 gezeigt,
dazu, zu steigen. Folglich wird eine Wasserpumpe mit einer hohen
Leistung notwendig, um den Durchsatz von Kühlwasser (um die Kühlleistung
aufrecht zu erhalten) aufrecht zu erhalten, wenn der hydraulische
Widerstand ΔPw
größer oder
gleich 3 kPa wird. Zum Beispiel ist der hydraulische Widerstand ΔPw in dem
Fall, in dem die Rippenhöhe
fh auf 12 mm eingestellt ist, im Wesentlichen gleich 3,2 kPa. Auf
diese Weise werden die Kosten hoch. Daher ist es wünschenswert,
dass die Rippenhöhe
fh kleiner oder gleich 10 mm ist.When the fin height fh becomes large and the structure of the EGR cooler 10 has a fixed value, the hydraulic resistance ΔPw tends, as in 8th shown to rise. Consequently, a high-power water pump becomes necessary to maintain the flow rate of cooling water (to maintain cooling performance) when the hydraulic resistance ΔPw becomes greater than or equal to 3 kPa. For example, in the case where the fin height fh is set to 12 mm, the hydraulic resistance ΔPw is substantially equal to 3.2 kPa. In this way the costs are high. Therefore, it is desirable that the fin height fh is less than or equal to 10 mm.
Wenn
der Rippenabstand fp klein wird, wird außerdem der Versatzbetrag s
klein. In dem Fall, in dem die Rippenblechdicke t kleiner oder gleich
etwa 0,2 mm ist, wird der Versatzbetrag s übermäßig klein, wenn der Rippenabstand
fp kleiner oder gleich 2 mm ist. Folglich wird die Innenrippe 22 anfällig dafür, durch
Kohle in Abgas verstopft zu werden. Daher ist es wünschenswert,
dass der Rippenabstand fp größer als
2 mm ist.In addition, when the fin pitch fp becomes small, the offset amount s becomes small. In the case where the fin plate thickness t is less than or equal to about 0.2 mm, the offset amount s becomes excessively small when the fin pitch fp is less than or equal to 2 mm. Consequently, the inner rib becomes 22 prone to be clogged by coal in exhaust gas. Therefore, it is desirable that the fin pitch fp is larger than 2 mm.
Der
Versatzbetrag s kann größer als
0,5 mm eingestellt werden, wobei berücksichtigt wird, dass der Ablagerungsdickenvorteil
des Feststoffs auf der Oberfläche
des einzelnen ausgeschnittenen Segments 32, wie in 13A und 13B gezeigt,
etwa 0,25 mm ist, wenn etwa 8 Stunden vergangen sind. Auf diese
Weise kann das Verstopfen eingeschränkt werden.The offset amount s can be set larger than 0.5 mm taking into consideration that the deposit thickness advantage of the solid on the surface of the single cut-out segment 32 , as in 13A and 13B is about 0.25 mm when about 8 hours have passed. In this way, the clogging can be restricted.
Außerdem kann
die Wärmeabstrahlungskapazität der Innenrippe 22 erhöht werden,
indem die Segmentlänge
L verkürzt
wird. In diesem Fall wird die Beziehung zwischen dem Rippenabstand
fp und der Wärmeabstrahlungskapazität der Innenrippe 22 in dem
Fall, in dem die Segmentlänge
L mit einem Maximalwert bereitgestellt wird, untersucht. Als ein
Ergebnis ist es schwierig, den EGR-Kühler 10 mit der notwendigen
Wärmeabstrahlurtgskapazität bereitzustellen,
wenn der Rippenabstand fp größer als
etwa 16 mm ist. Folglich ist es wünschenswert, dass der Rippenabstand
fp kleiner oder gleich etwa 16 mm ist. Außerdem ist es wünschenswert,
dass der Rippenabstand fp kleiner oder gleich 12 mm ist, was, wie
in 14 gezeigt, ein ungefährer maximaler Rippenabstand
ist, um die von der Gasregelung benötigte Leistung zu erfüllen. In 14 stellt
Q den Wärmeabstrahlungsbetrag
des EGR-Kühlers 10 dar,
V stellt die Kapazität
des Kerns (der zu dem Wärmeaustausch beiträgt und den
Abgasdurchgang und den Kühlwasserdurchgang
umfasst) des EGR-Kühlers 10 dar.
In diesem Fall wird die Beziehung zwischen Q/V und fp (Rippenabstand)
bestimmt, wobei die Rippenhöhe
fh jeweils als 12 mm (fh12) und 3,6 mm (fh3,6) eingestellt wird
und die Segmentlänge
L als 1 mm (L1) und 10 mm (L10) eingestellt wird.In addition, the heat radiation capacity of the inner fin 22 be increased by the segment length L is shortened. In this case, the relationship between the fin pitch fp and the heat radiation capacity of the inner fin becomes 22 in in the case where the segment length L is provided with a maximum value is examined. As a result, it is difficult to use the EGR cooler 10 with the necessary Wärmeabstrahlurtgskapazität when the fin pitch fp is greater than about 16 mm. Consequently, it is desirable that the fin pitch fp is less than or equal to about 16 mm. In addition, it is desirable that the fin pitch fp be less than or equal to 12 mm, as shown in FIG 14 shown is an approximate maximum rib spacing to meet the power required by the gas control. In 14 Q represents the heat radiation amount of the EGR cooler 10 V represents the capacity of the core (which contributes to the heat exchange and includes the exhaust passage and the cooling water passage) of the EGR cooler 10 In this case, the relationship between Q / V and fp (fin pitch) is determined with the fin height fh set as 12 mm (fh12) and 3.6 mm (fh3.6), respectively, and the segment length L as 1 mm ( L1) and 10 mm (L10).
Gemäß den vorstehend
beschriebenen Untersuchungen ist es wünschenswert, dass der Rippenabstand
fp und die Rippenhöhe
fh in dem durch die folgende Formel (1) definierten Bereich liegen. 3,5 mm < fh ≤ 12 mm
2
mm < fp ≤ 12 mm (1) According to the researches described above, it is desirable that the fin pitch fp and the fin height fh are in the range defined by the following formula (1). 3.5 mm <fh ≤ 12 mm 2 mm <fp ≤ 12 mm (1)
Auf
diese Weise können
der Druckabfall von in dem Rohr 21 strömendem Abgas und der hydraulische
Widerstand ΔPw
des auf der Außenseite
des Rohrs 21 fließenden
Kühlwassers
beschränkt
werden, so dass das Verstopfen des Rohrs 21 beschränkt werden
kann, und die Wärmeabstrahlungskapazität kann verbessert
werden.In this way, the pressure drop in the pipe can be reduced 21 flowing exhaust gas and the hydraulic resistance ΔPw of the outside of the pipe 21 flowing cooling water, so that the clogging of the pipe 21 can be limited, and the heat radiation capacity can be improved.
[Zweite Ausführungsform]Second Embodiment
Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die optimalen technischen Daten
der Innenrippe 22 gemäß anderen
Kriterien und Parametern als denen der vorstehend beschriebenen
ersten Ausführungsform
bestimmt.According to a second embodiment of the present invention, the optimum technical data of the inner fin 22 determined according to different criteria and parameters than those of the first embodiment described above.
In
der zweiten Ausführungsform
werden die optimalen technischen Daten der Innenrippe 22 basierend
auf der Beziehung zwischen einem äquivalenten Kreisdurchmesser
de und einem EGR-Gasdichteverhältnis ρ bestimmt.In the second embodiment, the optimum specifications of the inner fin 22 based on the relationship between an equivalent circular diameter de and an EGR gas density ratio ρ determined.
In
diesem Fall bedeutet der äquivalente Kreisdurchmesser
de, wie in 6 gezeigt, einen Durchmesser
eines äquivalenten
Kreises, in den das Feld C in dem Querschnitt (im Wesentlichen senkrecht
zu der Abgasströmungsrichtung)
der Innenrippe (22) umgerechnet wird. Das Feld C ist zwischen den
konvexen Abschnitten 31 positioniert, die an den Positionen
der Höhepunkte
(oder der Tiefpunkte) und benachbart zueinander angeordnet sind,
und von der Innenrippe 22 und dem Rohr 21 umgeben.
Der äquivalente
Kreisdurchmesser de kann mit der folgenden Formel (2) berechnet
werden. de = 4 × S/W (2) In this case, the equivalent circle diameter de, as in 6 shown a diameter of an equivalent circle in which the field C in the cross section (substantially perpendicular to the exhaust gas flow direction) of the inner fin ( 22 ) is converted. The field C is between the convex portions 31 positioned at the positions of the peaks (or troughs) and adjacent to each other and from the inner fin 22 and the tube 21 surround. The equivalent circular diameter de can be calculated by the following formula (2). de = 4 × b / w (2)
S
stellt eine Fläche
des Querschnitts des Abgasdurchgangs dar (die der Querschnittfläche des Kreises
entspricht und durch ΠD2/4 berechnet wird, wobei der Kreisdurchmesser
durch D dargestellt wird). W stellt eine Länge eines benetzten Umkreises dar,
der einem durch ΠD
berechneten Umfang entspricht, wobei der Kreisdurchmesser durch
D dargestellt ist. Die Länge
W ist eine Länge
(das heißt,
die Länge
des Teils, wo die Innenwand Abgas berührt) der Innenwandoberfläche des
einfachen Gasdurchgangs, der durch die Innenrippe 22 und
das Rohr 21 definiert ist.S represents an area of the cross section of the exhaust passage (which corresponds to the cross-sectional area of the circle and is calculated by ΠD 2/4 , the circle diameter being represented by D). W represents a length of a wetted perimeter corresponding to a circumference calculated by ΠD, the circle diameter being represented by D. The length W is a length (that is, the length of the part where the inner wall contacts exhaust gas) of the inner wall surface of the simple gas passageway passing through the inner fin 22 and the pipe 21 is defined.
Als
nächstes
wird die Berechnung des äquivalenten
Kreisdurchmessers beschrieben. 9 ist eine
schematische Schnittansicht der Innenrippe 22, die entlang
der Richtung senkrecht zu der Abgasströmungsrichtung genommen ist.Next, the calculation of the equivalent circle diameter will be described. 9 is a schematic sectional view of the inner fin 22 taken along the direction perpendicular to the exhaust gas flow direction.
Wie
in 9 gezeigt, ist die Hälfte der benetzten Umkreislänge W/2
(die der rechten Hälfte des
zum Beispiel in 6 gezeigten gepunkteten Felds
C entspricht) durch fünf
Teile w1-w5 angezeigt. Die Hälfte
der benetzten Umkreislänge
W/2, die eine Summe von w1-w5 ist (das heißt, W/2 = w1 + w2 + w3 + w4
+ w5) kann basierend auf dem Rippenabstand fp, der Rippenhöhe fh, der
Blechdicke t und dem Krümmungsradius
R des gebogenen Abschnitts der Innenrippe 22 gemäß den folgenden
Formeln (3)–(7)
berechnet werden, wenn die lineare Länge des Teils w3 größer oder
gleich null ist. w1 = fp/2 – (fp/2 – (2R +
t))/2 (3) w2 = Π(R
+ t)/2 (4) w3 = fh – 2(R
+ t) (5) w4 = ΠR/2 (6) w5 = (fp/2 – (2R
+ t))/2 (7) As in 9 is half of the wetted perimeter length W / 2 (that of the right half of, for example, in 6 shown dotted field C) indicated by five parts w1-w5. Half of the wetted perimeter length W / 2, which is a sum of w1-w5 (that is, W / 2 = w1 + w2 + w3 + w4 + w5), can be based on the fin pitch fp, the fin height fh, the sheet thickness t and the radius of curvature R of the bent portion of the inner fin 22 are calculated according to the following formulas (3) - (7) when the linear length of the part w3 is greater than or equal to zero. w1 = fp / 2 - (fp / 2 - (2R + t)) / 2 (3) w2 = Π (R + t) / 2 (4) w3 = fh - 2 (R + t) (5) w4 = ΠR / 2 (6) w5 = (fp / 2 - (2R + t)) / 2 (7)
Die
Hälfte
der Querschnittfläche
S/2 des Gasdurchgangs (entspricht der rechten Hälfte des zum Beispiel in 6 gezeigten
gepunkteten Felds C) ist durch vier Teile a-d angezeigt. Die Hälfte der Querschnittfläche S/2,
die eine Summe aus a-d ist (das heißt, S/2 = a + b + c + d), kann
basierend auf dem Rippenabstand fp, der Rippenhöhe fh, der Blechdicke t und
dem Krümmungsradius
R des gebogenen Abschnitts gemäß den folgenden
Formeln (8)-(11) berechnet werden. a
= (fh – t)
(fp/2 – (2R
+ t))/2 (8) b = (fh – (R
+ t))/R (9) c = ΠR/2/4 (10) d = (R + t)2 – Π(R + t)2/4 (11) Half of the cross-sectional area S / 2 of the gas passage (corresponds to the right half of, for example, in FIG 6 shown dotted field C) is indicated by four parts ad. Half of the cross-sectional area S / 2, which is a sum of ad (that is, S / 2 = a + b + c + d), may be based on the fin pitch fp, the fin height fh, the sheet thickness t, and the radius of curvature R of the bent portion according to the following formulas (8) - (11) are calculated. a = (fh -t) (fp / 2 - (2R + t)) / 2 (8) b = (fh - (R + t)) / R (9) c = ΠR / 2/4 (10) d = (R + t) 2 - Π (R + t) 2/4 (11)
Daher
kann der äquivalente
Kreisdurchmesser de gemäß dem Rippenabstand
fp, der Rippenhöhe
fh, der Blechdicke t und dem Krümmungsradius
R des gebogenen Abschnitts bestimmt werden.Therefore
can the equivalent
Circle diameter de according to the rib distance
fp, the rib height
fh, the sheet thickness t and the radius of curvature
R of the bent portion are determined.
Andererseits
ist die EGR-Gasdichte ρ (mit
einer Einheit von zum Beispiel kg/m3) ein
Faktor, der sowohl die Kühlkapazität des EGR-Kühlers 10 als auch
den Druckabfall berücksichtigt
und gemäß der folgenden
Formel (12) berechnet werden kann. Der Füllfaktor des EGR-Gases wird
hoch, wenn die EGR-Gasdichte ρ groß wird.
Auf diese Weise kann die EGR-Rate erhöht werden. ρ =
Pg2/(R·Tg2) (12) On the other hand, the EGR gas density ρ (with a unit of, for example, kg / m 3 ) is a factor that affects both the cooling capacity of the EGR cooler 10 as well as the pressure drop and can be calculated according to the following formula (12). The EGR gas filling factor becomes high as the EGR gas density ρ becomes large. In this way, the EGR rate can be increased. ρ = Pg2 / (R * Tg2) (12)
Pg2
stellt einen Absolutdruck (Pa) des Gasauslasses dar. R stellt eine
Gaskonstante 287,05 J/kg·K
dar. Tg2 stellt eine Temperatur (K) des Gasauslasses dar.Pg2
represents an absolute pressure (Pa) of the gas outlet. R represents a
Gas constant 287.05 J / kg · K
Tg2 represents a temperature (K) of the gas outlet.
10 zeigt
eine Beziehung zwischen dem äquivalenten
Kreisdurchmesser de und dem EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis), das ein Verhältnis ist,
wenn der Maximalwert der EGR-Gasdichte ρ als 100% festgelegt wird. Die
in 10 gezeigten Beziehungen werden mit dem Gaseinlassdruck Tg1
von etwa 400°C,
dem Gasstromdurchsatz von etwa 30 g/s, dem Gaseinlassdruck Pg1 von
etwa 50 kPa, der Kühlwassereinlasstemperatur
Tw1 von etwa 80°C,
dem Kühlwasserdurchsatz
von etwa 10 l/min, der Rippenblechdicke t von etwa 0,2 mm, der Rippenhöhe fh von
etwa 9 mm und dem Krümmungsradius
von etwa 0,2 mm erhalten. 10 FIG. 12 shows a relationship between the equivalent circular diameter de and the EGR gas density ratio (ρ ratio), which is a ratio when the maximum value of the EGR gas density ρ is set as 100%. In the 10 shown relationships with the gas inlet pressure Tg1 of about 400 ° C, the gas flow rate of about 30 g / s, the gas inlet pressure Pg1 of about 50 kPa, the cooling water inlet temperature Tw1 of about 80 ° C, the cooling water flow rate of about 10 l / min, the fin sheet thickness t of about 0.2 mm, the fin height fh of about 9 mm and the radius of curvature of about 0.2 mm.
Die
in 10 gezeigte Kurve D wird gemessen, wenn die Segmentlänge L etwa
gleich 1 mm ist, und die in 10 gezeigte
Kurve E wird gemessen, wenn die Segmentlänge L etwa 5 mm ist. Wenn die Segmentlänge L in
dem Bereich von etwa 0 < L < 5 ist, kann die
Beziehung zwischen dem äquivalenten Kreisdurchmesser
de und dem EGR-Dichteverhältnis durch
eine Kurve angezeigt werden, die ähnlich der Kurve D ist. Wenn
die Segmentlänge
L in dem Bereich von etwa 5 ≤ L ≤ 15 ist, kann
die Beziehung durch eine Kurve angezeigt werden, die ähnlich der Kurve
E ist.In the 10 shown curve D is measured when the segment length L is approximately equal to 1 mm, and the in 10 shown curve E is measured when the segment length L is about 5 mm. If the segment length L is in the range of about 0 <L <5, the relationship between the equivalent circle diameter de and the EGR density ratio may be indicated by a curve similar to the curve D. When the segment length L is in the range of about 5 ≦ L ≦ 15, the relationship may be indicated by a curve similar to the curve E.
Unter
Bezug auf die Kurve D in 10 kann das ρ-Verhältnis im
Fall von etwa 0 < L < 5 größer oder
gleich etwa 93% werden, indem der äquivalente Kreisdurchmesser
de in dem Bereich von etwa 1,2 ≤ de ≤ 6,1 eingestellt
wird, das ρ-Verhältnis kann
größer oder
gleich etwa 95% werden, indem der äquivalente Kreisdurchmesser
de in dem Bereich von etwa 1,3 ≤ de ≤ 5,3 eingestellt
wird, und das ρ-Verhältnis kann
größer oder
gleich etwa 97% werden, indem der äquivalente Kreisdurchmesser
de in dem Bereich von etwa 1,5 ≤ de ≤ 4,5 eingestellt
wird.With reference to the curve D in FIG 10 For example, in the case of about 0 <L <5, the ρ ratio may become greater than or equal to about 93% by setting the equivalent circular diameter de in the range of about 1.2 ≦ de ≦ 6.1, the ρ ratio may become larger or equal to about 95% by setting the equivalent circular diameter de in the range of about 1.3 ≦ de ≦ 5.3, and the ρ ratio can become greater than or equal to about 97% by the equivalent circular diameter de in the Range of about 1.5 ≤ de ≤ 4.5 is set.
Unter
Bezug auf die Kurve E in 10 kann das ρ-Verhältnis im
Fall von etwa 5 ≤ L ≤ 15 größer oder
gleich etwa 93% werden, indem der äquivalente Kreisdurchmesser
de in dem Bereich von etwa 1,0 ≤ de ≤ 4,3 eingestellt
wird, das ρ-Verhältnis kann
größer oder
gleich etwa 95% werden, indem der äquivalente Kreisdurchmesser
de in dem Bereich von etwa 1,1 ≤ de ≤ 4,0 eingestellt
wird, und das ρ-Verhältnis kann
größer oder
gleich etwa 97% werden, indem der äquivalente Kreisdurchmesser
de in dem Bereich von etwa 1,3 ≤ de ≤ 3,5 eingestellt
wird.With reference to the curve E in 10 For example, in the case of about 5 ≤ L ≤ 15, the ρ ratio may become greater than or equal to about 93% by setting the equivalent circular diameter de in the range of about 1.0 ≤ de ≤ 4.3, the ρ ratio may become larger or equal to about 95% by setting the equivalent circular diameter de in the range of about 1.1 ≦ de ≦ 4.0, and the ρ ratio can become greater than or equal to about 97% by the equivalent circular diameter de in the Range of about 1.3 ≤ de ≤ 3.5 is set.
In
diesem Fall sind die Segmentlänge
L und der äquivalente
Kreisdurchmesser de und ähnliche
in der Einheit mm bereitgestellt.In
In this case, the segment length
L and the equivalent
Circle diameter de and similar
provided in the unit mm.
Die
in 10 gezeigte Beziehung wird gemessen wenn die Blechdicke
t und der Krümmungsradius
R der Rippe gleich 0,2 mm sind. Diese Beziehung kann durch ähnliche
Kurven wie die Kurven D und E angezeigt werden, selbst wenn die
Blechdicke t und der Krümmungsradius
in dem Bereich, der ausgeführt
werden kann, geändert
werden. Zum Beispiel kann diese Beziehung durch ähnliche Kurven wie die Kurven
D und E angezeigt werden, wenn die Blechdicke t und der Krümmungsradius
R jeweils im Bereich von 0,1 mm bis 0,2 mm geändert werden.In the 10 The relationship shown is measured when the sheet thickness t and the radius of curvature R of the rib are equal to 0.2 mm. This relationship can be indicated by similar curves as the curves D and E even if the sheet thickness t and the radius of curvature are changed in the range that can be performed. For example, this relationship may be indicated by curves similar to the curves D and E when the sheet thickness t and the radius of curvature R are changed in the range of 0.1 mm to 0.2 mm, respectively.
Was über den
Aufbau des EGR-Kühlers 10 in der
zweiten Ausführungsform
nicht beschrieben wurde, ist gleich wie in der ersten Ausführungsform.What about the structure of the EGR cooler 10 in the second embodiment is not the same as in the first embodiment.
[Dritte Ausführungsform]Third Embodiment
Gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die optimalen technischen Daten
der Innenrippe 22 gemäß anderen
Kriterien und Parametern als denen der vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
bestimmt.According to a third embodiment of the present invention, the optimum technical data of the inner fin 22 determined according to different criteria and parameters than those of the embodiments described above.
In
der dritten Ausführungsform
werden die optimalen technischen Daten der Innenrippe 22 basierend
auf der Beziehung zwischen der Segmentlänge L und dem EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis) bestimmt.In the third embodiment, the optimum specifications of the inner fin 22 based on the relationship between the segment length L and the EGR gas density ratio (ρ ratio).
11 zeigt
die Beziehung zwischen der Segmentlänge L und dem EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis),
das ein Verhältnis
ist, wenn der Maximalwert der EGR-Gasdichte ρ als 100% festgelegt ist. Die
in 11 gezeigte Beziehung 11 wird, abgesehen
von der die Rippenhöhe
fh und der Segmentlänge
L, unter den gleichen Bedingungen wie denen von 10 erhalten. 11 FIG. 12 shows the relationship between the segment length L and the EGR gas density ratio (ρ ratio), which is a ratio when the maximum value of the EGR gas density ρ is set as 100%. In the 11 shown relationship 11 apart from the rib height fh and the segment length L, under the same conditions as those of 10 receive.
Die
Kurve F in 11 wird berechnet, wenn fh < 7 und fp ≤ 5, wenn zum
Beispiel fh gleich 4,6 ist und fp gleich 4,5 ist. Wenn folglich
die Segmentlänge L
in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 65 ist, kann
das EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis) größer oder gleich
etwa 95% sein. Wenn die Segmentlänge
L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 25 ist, kann
das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 97% sein. Wenn die Segmentlänge L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 7 eingestellt
ist, kann das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 99% sein.The curve F in 11 is calculated when fh <7 and fp ≦ 5, for example, when fh is 4.6 and fp is 4.5. Accordingly, when the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 65, the EGR gas density ratio (ρ ratio) may be greater than or equal to about 95%. When the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 25, the ρ ratio may be greater than or equal to about 97%. When the segment length L is set in the range of 0.5 <L ≦ 7, the ρ ratio may be greater than or equal to about 99%.
Die
Kurve G in 11 wird berechnet, wenn fh < 7 und fp > 5, wenn zum Beispiel
fh etwa gleich 4,6 ist und fp etwa gleich 5,5 ist. Wenn folglich
die Segmentlänge
L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 20 ist, kann
das EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis) größer oder
gleich etwa 95% sein. Wenn die Segmentlänge L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 8 ist, kann das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 97% sein. Wenn die Segmentlänge L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 1 ist, kann
das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 99% sein.The curve G in 11 is calculated when fh <7 and fp> 5, for example, when fh is about equal to 4.6 and fp is about equal to 5.5. Accordingly, when the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 20, the EGR gas density ratio (ρ ratio) may be greater than or equal to about 95%. When the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 8, the ρ ratio may be greater than or equal to about 97%. When the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 1, the ρ ratio may be greater than or equal to about 99%.
Die
Kurve H in 11 wird berechnet, wenn fh ≥ 7 und fp ≤ 5, wenn zum
Beispiel fh etwa gleich 9 ist und fp etwa gleich 4,5 ist. Wenn folglich
die Segmentlänge
L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 50 ist, kann das
EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis) größer oder
gleich etwa 95% sein. Wenn die Segmentlänge L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 15 ist, kann
das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 97% sein. Wenn die Segmentlänge L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 4,5 eingestellt
ist, kann das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 99% sein.The curve H in 11 is calculated when fh ≥ 7 and fp ≦ 5, for example, when fh is about equal to 9 and fp is about equal to 4.5. Accordingly, when the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 50, the EGR gas density ratio (ρ ratio) may be greater than or equal to about 95%. When the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 15, the ρ ratio may be greater than or equal to about 97%. When the segment length L is set in the range of 0.5 <L ≦ 4.5, the ρ ratio may be greater than or equal to about 99%.
Die
Kurve I in 11 wird berechnet, wenn fh ≥ 7 und fp > 5, wenn zum Beispiel
fh etwa gleich 9 ist und fp etwa gleich 5,5 ist. Wenn folglich die
Segmentlänge
L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 15 ist, kann das
EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis) größer oder
gleich etwa 95% sein. Wenn die Segmentlänge L in dem Bereich von 0,5 < 1 ≤ 6 ist, kann
das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 97% sein. Wenn die Segmentlänge L in dem Bereich von 0,5 < L ≤ 1,5 ist, kann
das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 99% sein.The curve I in 11 is calculated when fh ≥ 7 and fp> 5, for example, when fh is about equal to 9 and fp is about equal to 5.5. Accordingly, when the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 15, the EGR gas density ratio (ρ ratio) may be greater than or equal to about 95%. When the segment length L is in the range of 0.5 <1 ≦ 6, the ρ ratio may be greater than or equal to about 97%. When the segment length L is in the range of 0.5 <L ≦ 1.5, the ρ ratio may be greater than or equal to about 99%.
In
diesem Fall sind der Rippenabstand fp, die Rippenhöhe fh, die
Segmentlänge
L und ähnliche
in der Einheit mm bereitgestellt. Die in 11 gezeigte Beziehung
wird erhalten, wenn die Blechdicke t und der Krümmungsradius R der Innenrippe 22 gleich etwa
0,2 mm sind. Diese Beziehung kann durch ähnliche Kurven wie die Kurven
F-I angezeigt werden, selbst wenn die Blechdicke t und der Krümmungsradius
R in dem Bereich, der ausgeführt
werden kann, geändert
werden. Zum Beispiel kann diese Beziehung durch Kuren angezeigt
werden, die ähnlich
den Kurven F-I sind, wenn die Blechdicke t und der Krümmungsradius
R jeweils in dem Bereich von 0,1 mm bis 0,2 mm geändert werden.In this case, the fin pitch fp, the fin height fh, the segment length L and the like are provided in the unit mm. In the 11 The relationship shown is obtained when the sheet thickness t and the radius of curvature R of the inner fin 22 are equal to about 0.2 mm. This relationship can be indicated by curves similar to the curves FI even if the sheet thickness t and the radius of curvature R are changed in the range that can be performed. For example, this relationship may be indicated by cures similar to the curves FI when the sheet thickness t and the radius of curvature R are changed in the range of 0.1 mm to 0.2 mm, respectively.
Was über den
Aufbau des EGR-Kühlers 10 in der
dritten Ausführungsform
nicht beschrieben wurde, ist gleich wie in der ersten Ausführungsform.What about the structure of the EGR cooler 10 in the third embodiment is not the same as in the first embodiment.
[Vierte Ausführungsform]Fourth Embodiment
Gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die optimalen technischen Daten
der Innenrippe 22 gemäß anderen
Kriterien und Parametern als denen der vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
bestimmt.According to a fourth embodiment of the present invention, the optimum technical data of the inner fin 22 determined according to different criteria and parameters than those of the embodiments described above.
In
der vierten Ausführungsform
werden die optimalen technischen Daten der Innenrippe 22 basierend
auf der Beziehung zwischen dem EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis) und einer Funktion X unter
Verwendung des äquivalenten
Kreisdurchmessers de, der Segmentlänge L und der Rippenhöhe fh bestimmt.In the fourth embodiment, the optimum specifications of the inner fin 22 based on the relationship between the EGR gas density ratio (ρ ratio) and a function X using the equivalent circular diameter de, the segment length L and the fin height fh.
12 zeigt
die Beziehung zwischen dem EGR-Gasdichteverhältnis (ρ-Verhältnis) und der Funktion X,
die durch die folgende Formel (13) angegeben werden kann. X = de × L0,14/fh0,18 (13) 12 Fig. 12 shows the relationship between the EGR gas density ratio (ρ ratio) and the function X which can be given by the following formula (13). X = de × L 0.14 / fh 0.18 (13)
Außerdem zeigt 12 das
Berechnungsergebnis des EGR-Gasdichteverhältnisses
(ρ-Verhältnisses)
in dem Fall, in dem der Rippenabstand fp, die Rippenhöhe fh und
die Segmentlänge
L jeweils mit verschiedenen Werten bereitgestellt werden.Also shows 12 the calculation result of the EGR gas density ratio (ρ ratio) in the case where the fin pitch fp, the fin height fh and the segment length L are respectively provided with different values.
Die
Kurven in 10 werden in dem Fall erhalten,
in dem der Rippenabstand fp einen beliebigen Wert hat, während die
Segmentlänge
L und die Rippenhöhe
fh mit einem festen Wert bereitgestellt werden. Insbesondere wird
der Rippenabstand fp mit einem Wert im Wesentlichen in dem Bereich
von 1,5 mm bis 14 mm bereitgestellt, während die Rippenhöhe fh im
Wesentlichen gleich 3,6 mm, 4,6 mm, 5,6 mm, 7 mm, 9 mm und 12 mm
ist und die Segmentlänge
L im Wesentlichen gleich 1 mm und 10 mm ist. Andere Messbedingungen
von 12 sind gleich wie die von 10 und 11.The curves in 10 are obtained in the case where the fin pitch fp has an arbitrary value while providing the segment length L and the fin height fh with a fixed value. Specifically, the fin pitch fp is provided with a value substantially in the range of 1.5 mm to 14 mm, while the fin height fh is substantially equal to 3.6 mm, 4.6 mm, 5.6 mm, 7 mm, 9 mm and 12 mm and the segment length L is substantially equal to 1 mm and 10 mm. Other measurement conditions of 12 are the same as those of 10 and 11 ,
Wie
in 12 gezeigt, zeigen die Kurven, welche die Beziehung
zwischen dem EGR-Gasdichteverhältnis
(ρ-Verhältnis) und
der Funktion X angeben, unter verschiedenen Bedingungen eine ähnliche
Tendenz. Wenn die Segmentlänge
L und der äquivalente
Kreisdurchmesser de folglich derart eingestellt werden, dass die
Funktion X einen Wert im Wesentlichen in dem Bereich von 1,1 ≤ X ≤ 4,3 hat, kann
das EGR-Gasdichteverhältnis
(ρ-Verhältnis) größer oder
gleich etwa 93% sein. Wenn die Segmentlänge L und der äquivalente
Kreisdurchmesser de derart eingestellt werden, dass die Funktion
X einen Wert im Wesentlichen in dem Bereich von 1,2 ≤ X ≤ 3,9 hat,
kann das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 95% sein.As in 12 4, the curves indicating the relationship between the EGR gas density ratio (ρ ratio) and the function X show a similar tendency under various conditions. Thus, if the segment length L and the equivalent circle diameter de are set so that the function X has a value substantially in the range of 1.1 ≦ X ≦ 4.3, For example, the EGR gas density ratio (ρ ratio) may be greater than or equal to about 93%. When the segment length L and the equivalent circle diameter de are set so that the function X has a value substantially in the range of 1.2 ≦ X ≦ 3.9, the ρ ratio may be greater than or equal to about 95%.
Die
Segmentlänge
L und der äquivalente Kreisdurchmesser
de können
derart eingestellt werden, dass die Funktion X einen Wert im Wesentlichen in
dem Bereich von 1,3 ≤ X ≤ 3,5 hat.
Auf diese Weise kann das ρ-Verhältnis größer oder
gleich etwa 97% sein. Außerdem
kann die Größe des Kerns
des Abgaswärmetauschers
verringert werden.The
segment length
L and the equivalent circle diameter
you can
be set such that the function X is a value substantially in
has the range of 1.3 ≤ X ≤ 3.5.
In this way, the ρ ratio can be larger or
equal to about 97%. Furthermore
can be the size of the core
the exhaust gas heat exchanger
be reduced.
In
diesem Fall sind die Funktion X und ähnliches in der Einheit mm
bereitgestellt. Die in 12 gezeigten Beziehungen werden
erhalten, wenn die Blechdicke t und der Krümmungsradius R der Rippe etwa
gleich 0,2 mm sind. Diese Beziehung kann ähnlich dem angegeben werden,
was in 12 gezeigt ist, selbst wenn
die Blechdicke t und der Krümmungsradius
R in dem Bereich, der ausgeführt
werden kann, geändert
werden. Zum Beispiel kann diese Beziehung ähnlich angegeben werden, wenn
die Blechdicke t und der Krümmungsradius
R jeweils in dem Bereich von 0,1 mm bis 0,2 mm geändert werden.In this case, the function X and the like are provided in the unit mm. In the 12 The relationships shown are obtained when the sheet thickness t and the radius of curvature R of the rib are approximately equal to 0.2 mm. This relationship can be stated similarly to what is in 12 is shown even if the sheet thickness t and the radius of curvature R are changed in the range that can be performed. For example, this relationship may be similarly given when the sheet thickness t and the radius of curvature R are changed in the range of 0.1 mm to 0.2 mm, respectively.
Was über den
Aufbau des EGR-Kühlers 10 in der
vierten Ausführungsform
nicht beschrieben wurde, ist gleich wie in der ersten Ausführungsform.What about the structure of the EGR cooler 10 in the fourth embodiment is the same as in the first embodiment.
[Andere Ausführungsform]Other Embodiment
Der
Abgaswärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auch geeignet als ein EGR-Kühler verwendet werden, der
in einem Mittelabschnitt der zweiten Abgasrückführungsrohrleitung 12 angeordnet
ist, durch die ein Teil des Abgases des Motors 1 direkt
an die Ansaugseite des Motors 1 zurückgeführt wird, bevor es durch das
DPF 8 strömt.The exhaust heat exchanger according to the present invention may also be suitably used as an EGR cooler that is in a middle portion of the second exhaust gas recirculation piping 12 is arranged, through which a part of the exhaust gas of the engine 1 directly to the suction side of the engine 1 is traced back before it passes through the DPF 8th flows.
Außerdem kann
die vorliegende Erfindung außer
für den
EGR-Kühler
auch geeignet für
den anderen Abgaswärmetauscher,
der aus einem rostfreien Stahl oder ähnlichem gefertigt ist, verwendet
werden. Die vorliegende Erfindung kann geeignet für den Abgaswärmetauscher
verwendet werden, durch den Kühlwasser
mit Abgas, das in die Umgebungsluft ausgelassen wird, Wärme austauscht,
um erwärmt zu
werden.In addition, can
the present invention except
for the
EGR cooler
also suitable for
the other exhaust gas heat exchanger,
which is made of a stainless steel or the like used
become. The present invention may be suitable for the exhaust gas heat exchanger
be used by the cooling water
with exhaust gas that is released into the ambient air, exchanges heat,
to get warmed up
become.