EGR冷却器新技术及生产工艺介绍

EGR 冷却器新技术及生产工艺介绍 摘要：EGR 可有效的减少 NOx 排放，但同时也对内燃机的动力性、燃油经 济性、 碳烟排放带来不同程度的消极影响，冷 EGR 技术在 EGR 的基础上对高温 废气进行冷却汽车冷凝器折流板作用， 降低排气浓度， 发动机的功耗得到全面提高， 冷却器作为冷 EGR 系统的核心组件，其研发设计变得尤为重要。本文进行探讨。 关键词：EGR 冷凝器 新技术 制造工艺 一、EGR 冷却器技术概述 发动机排气温度高达 600~700℃，如果直接将废气引入进气管，则高温的废 气将加温进气，导致缸内的浓度、压力大幅度上升，抵消了 EGR 降低 NOx 的作 用，同时炙热的尾气会对内燃机的动力性、燃油经济性、碳烟排放带来不同程度 的消极影响， 因此， 现在 EGR 技术应用厂商大多采用冷 EGR 技术， 如图 1 所示。 图 1 冷 EGR 系统 冷 EGR 技术是在热 EGR 技术的基础上增设 EGR 冷却器， 高温再循环废气 经冷却器冷却后再与新鲜的进气混合，降低了进气温度，对提升汽油的经济性和 降低 NOx 和碳烟排放均造成积极的妨碍。 EGR 冷却器是冷 EGR 系统的核心组件，其功耗优劣对冷 EGR 的效果造成 决定性的妨碍。

EGR 冷却器除了具有一般换热器换热效率高、压力损失小等特 点外，还要耐低温、耐腐蚀，抗震、不易积碳等特点。 二、EGR 冷却器的类别 按照制造， 产品小巧紧凑。 但板翅式换热器制造工艺要求苛刻， 工艺过程复杂， 且低温的烟气在其内遇冷积炭，极易出现积水，清理检修困难。 2)管壳式换热器 管壳式换热器是由一个壳体和包括许多管子的管束构成，冷、热流体之间通 过管壁进行除氧的三通阀。管壳式换热器具有结构简洁、操作可靠、且其清洗简 单方便， 很好的满足了 EGR 冷却器的基本要求，现在 EGR 冷却器中的使用未非 常普遍。目前，常见的管壳式 EGR 冷却器又分为如下五种形式:光管式 EGR 冷 却器，弓形折流板式 EGR 冷却器，波纹管式 EGR 冷却器，翅片式 EGR 冷却器， 螺旋折流板式 EGR 冷却器。

a)光管式 EGR 冷却器 光管式 EGR 冷却器是管壳式换热器最简洁、最基本的方式，制造费用较低， 清洗检修方便。光管式 EGR 冷却器的特点是传热面积小，且其光管对流体缺乏 扰动，EGR 废气极易沉积附着在光管表面，使得传热效率进一步增加。随着时 代的发展，对废气冷却效果要求越来越高，光管式 EGR 冷却器已较少使用。 b)弓形折流板式 EGR 冷却器 弓形折流板式 EGR 冷却器是在光管式 EGR 冷却器的基础上降低弓形折流 板，以提升壳程流体速度，增加传热系数。弓形折流板式 EGR 冷却器的缺点是 壳程流体易造成传热和流动死角， 传热面积无法充分利用， 易渗漏， 流体阻力大。 且当流体横掠管束时，管束易振动，影响冷却器的寿命。 c）波纹管式 EGR 冷却器 波纹管式 EGR 冷却器利用挤压设备将光管制成内凸外凹的槽纹。将光管制 成波纹管可以大大增加换热面积， 且波纹管可以对内外流体扰流， 破坏其界限层， 对内外流体均进行提升传热，但与此同时，却因而流动阻力减小，积炭增加。随 着对波纹管的优化设计与不断改进，其特点日渐受到提升，目前已变成 EGR 冷 却器应用更广泛的方式之一。

d)翅片式 EGR 冷却器 翅片式 EGR 冷却器在光管上增设一定高度、一定片距、一定长度的翅片，利用翅片可以降低单位重量内的有效传热面积汽车冷凝器折流板作用，同时对紊流进行扰动，破坏流体 边界层，从而减少传热系数。按翅片布置方式主要分为螺旋翅片、套装翅片。螺 旋翅片就是把钢带平面平行于管子轴线，以螺旋线的方式缠绕在管子外表面上， 在产生螺旋翅片时，根部褶皱，增加了氧气流动的阻力。套装翅片就是用冲压加 工出一批单个翅片，然后用人工或机械的方式，按一定的内腔间距，靠过盈将翅 片套装在管子外表面上。此方式结构简洁，但必须长期的劳动力，且翅片与光管 的结合不紧密，增加了传热传质。 e)螺旋折流板式 EGR 冷却器 螺旋折流板是将传统的弓形折流板加工成螺旋状或类似螺旋状的折流板， 使 得流体沿着壳程呈螺旋状运动。 螺旋状运动不会出现传统折流板流动“死区”的问 题，且旋转运动造成的紊流与管束表面相互作用，传热系数得到改善。有研究表 明螺旋折流 EGR 冷却器单位压降下的壳侧传热系数比弓形折流板换热器要高 33%-136%。封闭螺旋道产生的高速旋转介质流，有利于冲走颗粒物及沉淀物， 避免壳侧积炭的出现。 三、EGR 冷却器的选型与设计 1)选型标准 EGR 冷却器是一种换热器，选型的标准很多，最基本的涉及待处理流体的 类型、操作压力、温度、热负荷和成本等。

用于对废气进行冷却的 EGR 冷却器不仅应满足热交换器的基本规定，还要 满足它自身冷却温度不能过低的特殊规定。 过低的冷却水温将使排气中的水蒸气 凝结， 与排气中的醇类化合物结合产生酸， 造成对冷却器及联接管路的酸性腐蚀， 降低冷却器的寿命与可靠性。由于 EGR 冷却器的冷却对象是频率较高的再循环 废气， 要求冷却器在较小的换热面积下实现大的热量释放，而且需要尽可能提高 废气再循环冷却器的冷却效率， 同时需要适应发动机振动大的特征。此种工作条 件下对冷却器的要求是: (1)冷却器要耐高温、耐腐蚀; (2)体积小、散热效率高、压力损失小、能防堵塞。 EGR 冷却器换热的对象是浓度非常低的水跟废气，对于低浓度流体—低粘 度流体，高温低压场合用管壳式(STHE)换热器。而且管壳式冷却器结构简洁， 体积小，造价低，散热效率高，

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-140897-1.html