一种EGR冷却器冷却温度控制装置及方法与流程

一种egr冷却器冷却温度控制装置及方法
【技术领域】
1.本发明属于热交换器技术领域，具体涉及一种egr冷却器冷却温度控制装置及方法。


背景技术：

2.egr(exhaust gas recirculation)即废气再循环系统，是将发动机燃烧后排出的废气冷却后再引入进气管进和新鲜进气混合后进入内燃机气缸内燃烧的技术。egr系统可以减少污染气体的排放。内燃机尾气温度一般为500～700℃，需要冷却到一定温度范围内才能导入进气管，冷却后气温过低会在egr冷却器及egr阀中生成积碳和结胶物，过多积碳和结胶物会导致egr冷却器堵塞，冷却效率下降，egr阀卡滞等故障；冷却后温度过高会导致egr阀损坏，内燃机进气温度过高，充气效率下降，排放超标。一般推荐的冷却后气温范围120～180℃。
3.目前常见的egr冷却系统，一般没有直接的冷却后气温控制装置，冷却后气温随内燃机运行工况的变化而变化，在内燃机低负荷时温度较低，可能不足80℃，在高负荷时可能超过220℃。有的egr冷却系统包含冷却后气温控制装置，比如专利申请号为cn201611227352.6的专利公开了一种水端可控的egr冷却系统，在冷却水端上设置了一个阀，该阀和egr气端的阀通过机械或电控方式联动，水端阀和气端阀同时开启和关闭。冷却水流量虽然可控，但依旧不能控制egr冷却后气温，因为一般内燃机低负荷时需要较大的egr率，即egr气端阀开度较大，若水端阀一起联动，水端阀开度也大，在内燃机低负荷时废气温度较低，反而不需要那么多的冷却水。
4.专利申请号为cn201810122901.6的专利公开了一种egr冷却系统及控制方法，在egr冷却水路上增加了一个流量控制阀，通过发动机控制器内标定好的egr率控制流量控制阀的开度，从而达到控制egr冷却后气温的目的。在egr冷却器气端出口设置温度传感器，通过发动机控制器内标定好的数据控制电磁阀开度，从而控制冷却水流量到达控制egr冷却后气温的目的。该类方法前期需要大量标定工作，采用电磁流量控制阀，成本较高，且部件和液体长期接触，其可靠性相对较差，容易发生卡滞、漏水等机械故障，短路开路等电路故障。
5.专利申请号为cn201420404339.3的专利公开了一种egr冷却器，其原理为在egr冷却器进水口前连接有节温器，发动机冷机起动初期水温低节温器不打开，水不流经冷却器，该方案虽能避免起动初期废气冷却温度过低，但不能在水温升高节温器打开后还能控制废气冷却后的温度。
6.综上所述，目前egr冷却后气温控制主要在水路采用电磁阀控制水路水流量，或是在水路上加装节温器从而达到控制冷却后气温的目的，前者控制精度虽高，但成本较高，且水路安装电磁阀可靠性无法保证；后者在水温高节温器全打开后就无法控制冷却温度，效果差。为解决以上技术问题，本方案提出一种结构简单，成本低且能准确控制冷却后温度的装置及方法。
7.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种egr冷却器冷却温度控制装置及方法，以解决现有egr冷却结构中存在不能准确且自动控制废气温度，采用水温控制水流量造成冷却温度不好控制，效果差，电路控制的控温装置可靠性差，成本高等问题。
9.为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
10.一种egr冷却器冷却温度控制装置，包括冷却器壳体和冷却器芯体，所述冷却器壳体的两端分别设有进气口和出气口，所述冷却器壳体内设有冷气器芯体，所述冷却器壳体的底部开设有圆孔，所述圆孔内设有进水管，所述进水管和冷却器芯体连接，所述冷却器芯体上设有控温装置，所述控温装置包括密封盖，弹簧，锥形塞，膨胀腔，所述密封盖内设有弹簧，所述弹簧的底部设有锥形塞，所述冷却器芯体的底部设有膨胀腔。
11.进一步地，所述冷却器芯体的一侧的顶面设有出水口，所述密封盖设于冷却器芯体的出水口处。
12.进一步地，所述密封盖的侧壁上设有出水管。
13.进一步地，所述密封盖的底部设有凸环，所述凸环的剖面状成倒梯形，所述凸环内设有对应形状的锥形塞。
14.进一步地，所述锥形塞的底部设有推杆，所述冷却器芯体的底部开设有供推杆穿过的圆孔。
15.进一步地，所述膨胀腔位于冷却器芯体底部供推杆穿过的圆孔的下方。
16.进一步地，还包括膨胀介质，所述膨胀腔内设有膨胀介质。
17.进一步地，所述膨胀腔内，膨胀介质的上方设有一层形变膜。
18.一种egr冷却器冷却温度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
19.步骤一：高温气体经过冷却器芯体冷却后，流经膨胀腔处；
20.步骤二：当冷却后的气体气温低于设定的目标下限温度时，膨胀腔内的膨胀介质不膨胀，推杆不会顶开锥形塞，冷却器芯体内水流不流动，不进行冷却；
21.步骤三：当冷却后的气体气温高于设定的目标下限温度且低于目标上限温度时，若气温还在升高，膨胀腔内的膨胀介质受热膨胀推动推杆克服弹簧弹力打开锥形塞，使水流量增大，温度越高锥形塞开度越大，水流量越大，冷却能力增强，从而减缓冷却后气体气温上升趋势，直到冷却后气体气温稳定且开始下降；若冷却后气温下降，膨胀腔内的膨胀介质收缩，弹簧推动锥形塞及推杆关闭，使水流量减小，温度越低锥形塞开度越小水流量越小，冷却能力降低，从而减缓冷却后气温下降趋势，直到冷却后气体气温稳定且开始上升；
22.步骤四：当冷却后的气体气温高于设定的目标上限温度时，膨胀腔内的膨胀介质膨胀推动推杆使其到达最大升程，完全打开锥形塞，最大水流量经过冷却器全力冷却，使气温降低。
23.本发明所达到的有益效果是：
24.(1)本温度控制装置采用在冷却器芯体底部设置膨胀腔，使膨胀腔和带有热量的
废气接触，在冷却器芯体中设置锥形塞，通过推杆连接膨胀腔及锥形塞，运用热胀冷缩原理，膨胀腔根据冷却后气温高低膨胀或收缩推动锥形塞开关实现自动控制冷却器水侧的水流大小，实现冷却强度自动变化，从而实现自动控温。
25.(2)通过冷却气温高低变化自动调整冷却水流量，使冷却后气温达到动态平衡，而非用水温来调控水流量，控制的冷却后气温更加准确。
26.(3)该装置无需电磁阀、温度传感器等电子元件实现自动控温，避免了电子元件在水路及高温环境使用出现的各种问题，提高了可靠性，且前期不需大量标定工作。
27.(4)锥形塞、推杆、膨胀腔可以制成一个零件，只要拆开密封盖就可以将整个零件取出，方便安装使用和更换。该装置结构简单，成本低廉，即装即用。
【附图说明】
28.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
29.图1是本发明的主视图的剖视图；
30.图2是本发明的实施方式提供的一种egr冷却器冷却温度控制方法流程图。
31.1、进气口；2、冷却器壳体；3、冷却器芯体；4、密封盖；4
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1、出水管；4
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2、凸环；5、锥形塞；5
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1、推杆；6、弹簧；7、出气口；8、膨胀介质；9、膨胀腔；10、进水管。
【具体实施方式】
32.下面结合具体实施例进行具体说明。
33.下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
34.如图1所示，一种egr冷却器冷却温度控制装置，冷却器壳体2和冷却器芯体3，冷却器壳体3的左端设有设有进气口1、右端设有出气口7，冷却器壳体2内设有冷气器芯体3，冷却器壳体2的底部开设有圆孔，圆孔内设有进水管10，进水管10和冷却器芯体3的底部连接，冷却器芯体3上设有控温装置，控温装置包括密封盖4，弹簧6，锥形塞5，膨胀腔9，冷却器芯体3的中右侧的顶面设有出水口，密封盖4设于冷却器芯体3的出水口的上方，密封盖4的侧壁上设有出水管4
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1，密封盖4内设有弹簧6，密封盖4的底部设有凸环4
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2，凸环4
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2的剖面状成倒梯形，凸环4
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2内设有对和凸环4
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2剖面应形状的锥形塞5，弹簧6的底部和锥形塞5的顶部相连，锥形塞5的底部设有推杆5
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1，冷却器芯体3的底部开设有供推杆5
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1穿过的圆孔。
35.冷却器芯体3的底部设有膨胀腔9，膨胀腔9具体的位置位于冷却器芯体3底部供推杆5
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1穿过的圆孔的下方。膨胀腔9内设有膨胀介质8，膨胀介质为石蜡或在加热过程中能够由固体状态转化为熔融状态且膨胀系数较大的物质，膨胀腔9内，膨胀介质8的上方设有一层形变膜，形变膜的材质为聚四氟乙烯或其他耐热好的塑性材料，形变膜用于防止膨胀介质8在加热过程中溢出，还用于撑起本控制装置的锥形塞5底部的推杆5
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1，根据实际热量来调节水口流量的大小，以达到温度控制的效果。
36.本方案还提供了一种egr冷却器冷却温度控制方法，具体包括以下步骤：
37.高温气体经过冷却器芯体3冷却后，流经膨胀腔9处和膨胀腔9接触；当冷却后的气体气温低于设定的目标下限温度时，假设低于120度时，膨胀腔9内的膨胀介质8不膨胀，推
杆5
‑
1不会顶开锥形塞5，冷却器芯体3内水流不流动，不进行冷却；
38.当冷却后的气体气温高于设定的目标下限温度且低于目标上限温度时，若气温还在升高，膨胀腔9内的膨胀介质8受热膨胀推动推杆5
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1克服弹簧6的弹力打开锥形塞5，使水流量增大，温度越高锥形塞5开度越大，水流量越大，冷却能力增强，从而减缓冷却后气体气温上升趋势，直到冷却后气体气温稳定且开始下降；若冷却后气温下降，膨胀腔9内的膨胀介质8收缩，弹簧6推动锥形塞5及推杆5
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1缓缓关闭，使水流量减小，温度越低锥形塞5开度越小水流量越小，冷却能力降低，从而减缓冷却后气温下降趋势，直到冷却后气体气温稳定且开始上升；
39.当冷却后的气体气温高于设定的目标上限温度时，膨胀腔8内的膨胀介质8膨胀推动推杆5
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1使其到达最大升程，完全打开锥形塞5，最大水流量经过冷却器全力冷却，使气温降低。
40.以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。