CN102748169B

CN102748169B - 一种用于车用发动机废气再循环（egr）的混合装置

Info

Publication number: CN102748169B
Application number: CN201210231307.3A
Authority: CN
Inventors: 陈镇; 殷勇; 余建华; 阳松林
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: CN102748169A

Abstract

一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，包括进气管、废气管、导流壳与废气导流装置，所述废气导流装置包括一号导流板、二号导流板、正面废气通道、侧面废气通道与背面废气通道，所述一号、二号导流板的一端均与进气管的外壁相连接，另一端均与导流壳的内壁相连接，一号、二号导流板之间进气腔的小腔口与废气管相通，大腔口与正面废气通道相对，进气管上与正面废气通道相对的部位开设有背面废气通道，正面、背面废气通道之间开设有侧面废气通道，正面废气通道小于侧面废气通道，侧面废气通道小于背面废气通道。本设计不仅能提高废气、进气混合的均匀度，增强发动机运行的稳定性，而且进气压力损失较小，结构简单，便于制造。

Description

一种用于车用发动机废气再循环(EGR)的混合装置

技术领域

本发明涉及一种气体混合装置，尤其涉及一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，具体适用于提高废气、进气混合的均匀度。

背景技术

目前，废气再循环EGR（Exhaust Gas Recirculation）是降低车用发动机有害排放NO_X的有效措施之一，国内外已将EGR技术广泛地应用于车用发动机上，随着汽车排放指标的要求越来越严，对EGR技术的研究也越来越重视。

废气再循环是在保证发动机动力性不显著降低的前提下，根据发动机的温度及负荷大小将发动机排出的废气的一部份再送回进气管，并和新鲜空气或新鲜混合气混合后再次进入气缸参加燃烧，减慢燃烧反应速度，降低燃烧温度，从而降低NOx的排放量。

由于发动机废气和新鲜空气或新鲜混合气的热力学状态相差较大，所以要求废气能够与新鲜空气或新鲜混合气充分接触、混合，否则容易造成废气局部区域过浓或者过稀，导致废气在各缸内分布不均匀，而各缸EGR进气的不均匀将直接影响发动机的工作稳定性。大量研究表明合理的气体混合装置能够促进不同气体的充分混合，从而提高废气分布的均匀性，增强发动机的工作稳定性。

中国专利公开号为CN102182586A，公开日为2011年9月14日的发明专利公开了一种占用空间小、混合效率高的EGR混合器，包括第一腔体和第二腔体，第一腔体包括第一进气口和出气口，第二腔体包括第二进气口，第二腔体通过第一腔体腔壁上开有的多个通气孔与第一腔体内部连通。虽然该发明通过设置两个腔体的方式，提高了混合的均匀度及混合效率，但其仍旧具有以下缺陷：

首先，该发明中的废气管与导流壳不垂直，在废气管、导流壳之间存在一个锐角夹角，该夹角的存在会造成废气在进气管中的流向为斜向，从而降低废气、进气混合的均匀度；

其次，该发明中的废气导流装置是进气管（第一腔体）腔壁上开设的多个通气孔，该通气孔负责将废气引入进气管中，由于通气孔在进气管上均匀设置，而废气的气流强度却随废气的进气方向逐渐减弱，因而通过通气孔进入进气管中的废气并不均匀，进气管中不均匀的废气会降低废气、进气混合的均匀度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的废气、进气混合的均匀度较低的缺陷与问题，提供一种废气、进气混合的均匀度较高的用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，包括进气管、废气管与导流壳，所述导流壳的侧部与废气管相通，导流壳的内部贯穿设置有同轴的进气管，导流壳的前端面、后端面均与进气管的外壁相连接，且在进气管上设置有废气导流装置；

所述废气导流装置包括导流板与废气通道，所述导流板包括对称设置的一号导流板与二号导流板，所述废气通道包括正面废气通道、侧面废气通道与背面废气通道；

所述一号导流板、二号导流板的一端均与进气管的外壁相连接，另一端均与导流壳的内壁相连接，一号导流板、二号导流板之间形成有喇叭型的进气腔，进气腔一端的小腔口与导流壳侧部上设置的废气管相通，进气腔另一端的大腔口与进气管上开设的正面废气通道相对，进气管上与正面废气通道相对的部位开设有背面废气通道，进气管上位于正面废气通道、背面废气通道之间的部位开设有侧面废气通道，所述侧面废气通道的数量为偶数，且侧面废气通道绕进气管的中心轴均匀设置。

所述正面废气通道的面积小于侧面废气通道的面积，侧面废气通道的面积小于背面废气通道的面积。

所述正面废气通道的形状为矩形、圆形或椭圆形，所述侧面废气通道、背面废气通道的形状一致，均为矩形、圆形或椭圆形。

所述侧面废气通道的数量为4–8个。

所述一号导流板、二号导流板均为弧形，且一号导流板、二号导流板的弧度一致。

所述小腔口的面积是废气管管口面积的1/4–1/2。

所述正面废气通道的面积与废气管管口的面积相同。

所述废气管与导流壳的侧部相垂直。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置中的废气导流装置包括一号导流板、二号导流板、正面废气通道、侧面废气通道与背面废气通道，一号导流板、二号导流板之间形成有喇叭型的进气腔，进气腔一端的小腔口与导流壳侧部上设置的废气管相通，另一端的大腔口与进气管上开设的正面废气通道相对，使用时，废气管中的废气被导流板分为两部分，一部分依次从小腔口、大腔口、正面废气通道进入进气管中，另一部分从侧面废气通道或背面废气通道进入进气管中，由于废气的气流强度沿其气流方向逐渐变弱，本发明特意设计正面废气通道、侧面废气通道、背面废气通道的面积逐渐扩大以与废气的气流强度逐渐变弱相配合，从而确保进气管中各处废气的浓度一致，有利于提高废气、进气混合的均匀度，从而增强发动机运行的稳定性。因此本发明不仅能提高废气、进气混合的均匀度，而且能增强发动机运行的稳定性。

2、本发明一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置中废气导流装置设置在进气管的外部，未在进气管内插入阻碍气流的部件，因而导致进气压力损失较小。因此本发明造成的进气压力损失较小。

3、本发明一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置仅包括进气管、废气管与导流壳三个零部件，进气管上开设有废气通道，并在进气管与导流壳之间设置有导流板，不仅结构简单、布置清晰，而且体积较小，制造成本较低，便于制作。因此本发明不仅结构简单，而且便于制造。

4、本发明一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置中的废气管与导流壳的侧部相垂直，废气管中的废气沿同一方向进入进气管，便于对废气流进行引导，以提高废气、进气混合的均匀度。因此本发明能提高废气、进气混合的均匀度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中进气管的结构示意图。

图3是图1中废气管内废气的流向示意图。

图中：进气管1、废气管2、导流壳3、前端面31、后端面32、导流板4、一号导流板41、二号导流板42、废气通道5、正面废气通道51、侧面废气通道52、背面废气通道53、进气腔6、小腔口61、大腔口62。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1–图3，一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，包括进气管1、废气管2与导流壳3，所述导流壳3的侧部与废气管2相通，导流壳3的内部贯穿设置有同轴的进气管1，导流壳3的前端面31、后端面32均与进气管1的外壁相连接，且在进气管1上设置有废气导流装置；

所述废气导流装置包括导流板4与废气通道5，所述导流板4包括对称设置的一号导流板41与二号导流板42，所述废气通道5包括正面废气通道51、侧面废气通道52与背面废气通道53；

所述一号导流板41、二号导流板42的一端均与进气管1的外壁相连接，另一端均与导流壳3的内壁相连接，一号导流板41、二号导流板42之间形成有喇叭型的进气腔6，进气腔6一端的小腔口61与导流壳3侧部上设置的废气管2相通，进气腔6另一端的大腔口62与进气管1上开设的正面废气通道51相对，进气管1上与正面废气通道51相对的部位开设有背面废气通道53，进气管1上位于正面废气通道51、背面废气通道53之间的部位开设有侧面废气通道52，所述侧面废气通道52的数量为偶数，且侧面废气通道52绕进气管1的中心轴均匀设置。

所述正面废气通道51的面积小于侧面废气通道52的面积，侧面废气通道52的面积小于背面废气通道53的面积。

所述正面废气通道51的形状为矩形、圆形或椭圆形，所述侧面废气通道52、背面废气通道53的形状一致，均为矩形、圆形或椭圆形。

所述侧面废气通道52的数量为4–8个。

所述一号导流板41、二号导流板42均为弧形，且一号导流板41、二号导流板42的弧度一致。

所述小腔口61的面积是废气管2管口面积的1/4–1/2。

所述正面废气通道51的面积与废气管2管口的面积相同。

所述废气管2与导流壳3的侧部相垂直。

本发明的原理说明如下：

本发明中的废气管2与导流壳3的侧部相垂直，废气管2中的废气沿同一方向（纵向）依次进入导流壳3、进气管1，该设计便于对废气流进行引导，若废气管2与导流壳3的侧部不垂直，两者之间形成有夹角，废气的流向则为斜向，不易引流以提高废气、进气混合的均匀度。

当废气管2中的废气沿同一方向（纵向）依次进入导流壳3、进气管1时，沿废气流方向，气流的强度逐渐减弱，若不做任何改变，直接让废气经正面废气通道51冲入进气管1，进气管1中不同位置的废气浓度将与距正面废气通道51之间的距离成反比，距离越近浓度越高，距离越远浓度越低，非常不利于废气、进气的均匀混合。正是考虑到这一点，本设计特意在进气管1上与正面废气通道51相对的部位开设有背面废气通道53，并在进气管1上位于正面废气通道51、背面废气通道53之间的部位开设有侧面废气通道52，侧面废气通道52的数量为偶数，且侧面废气通道52绕进气管1的中心轴均匀设置，此外，本设计还强调正面废气通道51的面积小于侧面废气通道52的面积，侧面废气通道52的面积小于背面废气通道53的面积，此时，虽然废气的气流强度随其进气方向逐渐减弱，但由于沿废气方向的废气通道的面积是逐渐增大的，这就可以保证废气强度越弱，与其对应的废气通道的面积越大，从而确保进气管1中不同位置进入的废气浓度一致，同时，由于小腔口61的面积是废气管2管口面积的1/4–1/2，因而经正面废气通道51进入进气管1的废气只是一小部分，大部分的废气是通过侧面废气通道52、背面废气通道53进入进气管1的，该设计进一步提高了进气管1中不同位置废气浓度的均匀度，更加便于废气、进气的均匀混合，进而提高废气、进气混合的均匀度，以增强发动机运行的稳定性。

实施例1：

参见图1–图3，一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，包括进气管1、废气管2、导流壳3与废气导流装置，所述废气导流装置包括导流板4与废气通道5，所述导流板4包括对称设置的一号导流板41与二号导流板42，一号导流板41、二号导流板42均为弧形，且一号导流板41、二号导流板42的弧度一致，所述废气通道5包括正面废气通道51、侧面废气通道52与背面废气通道53；

所述导流壳3的侧部与废气管2垂直相通，导流壳3的内部贯穿设置有同轴的进气管1，导流壳3的前端面31、后端面32均与进气管1的外壁相连接，所述一号导流板41、二号导流板42的一端均与进气管1的外壁相连接，另一端均与导流壳3的内壁相连接，一号导流板41、二号导流板42之间形成有喇叭型的进气腔6（进气腔6两端小腔口61、大腔口62的开口大小以及导流板4的圆弧形式可采用CFD流体仿真的方法根据具体发动机进排气情况优化），进气腔6一端的小腔口61与导流壳3侧部上设置的废气管2相通，进气腔6另一端的大腔口62与进气管1上开设的正面废气通道51相对，进气管1上与正面废气通道51相对的部位开设有背面废气通道53，进气管1上位于正面废气通道51、背面废气通道53之间的部位开设有侧面废气通道52，所述侧面废气通道52的数量为两个，该两个侧面废气通道52绕进气管1的中心轴均匀设置；所述正面废气通道51的面积小于侧面废气通道52的面积，侧面废气通道52的面积小于背面废气通道53的面积，所述正面废气通道51的形状为圆形，所述侧面废气通道52、背面废气通道53的形状一致，均为矩形；所述小腔口61的面积是废气管2管口面积的1/4–1/2，所述正面废气通道51的面积与废气管2管口的面积相同。

采用本发明的技术方案，不仅可以使得汽车发动机废气再循环（EGR）系统的废气和新鲜空气得到充分的混合，提高发动机工作稳定性，同时不会产生较大的进气压力损失，经流体力学仿真软件模拟计算，在废气、进气混合处后端0.4mm处，现有混合器在额定工况时的废气均匀度指数为0.93/1，进气管的压力损失为3155Pa，而本设计的废气均匀度指数为0.98/1，进气管的压力损失为2022Pa。

Claims

1.一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，包括进气管（1）、废气管（2）与导流壳（3），所述导流壳（3）的侧部与废气管（2）相通，导流壳（3）的内部贯穿设置有同轴的进气管（1），导流壳（3）的前端面（31）、后端面（32）均与进气管（1）的外壁相连接，且在进气管（1）上设置有废气导流装置，其特征在于：

所述废气导流装置包括导流板（4）与废气通道（5），所述导流板（4）包括对称设置的一号导流板（41）与二号导流板（42），所述废气通道（5）包括正面废气通道（51）、侧面废气通道（52）与背面废气通道（53）；

所述一号导流板（41）、二号导流板（42）的一端均与进气管（1）的外壁相连接，另一端均与导流壳（3）的内壁相连接，一号导流板（41）、二号导流板（42）之间形成有喇叭型的进气腔（6），进气腔（6）一端的小腔口（61）与导流壳（3）侧部上设置的废气管（2）相通，进气腔（6）另一端的大腔口（62）与进气管（1）上开设的正面废气通道（51）相对，进气管（1）上与正面废气通道（51）相对的部位开设有背面废气通道（53），进气管（1）上位于正面废气通道（51）、背面废气通道（53）之间的部位开设有侧面废气通道（52），所述侧面废气通道（52）的数量为偶数，且侧面废气通道（52）绕进气管（1）的中心轴均匀设置；

所述正面废气通道（51）的面积小于侧面废气通道（52）的面积，侧面废气通道（52）的面积小于背面废气通道（53）的面积；

所述小腔口（61）的面积是废气管（2）管口面积的1/4–1/2。

2.根据权利要求1所述的一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，其特征在于：所述正面废气通道（51）的形状为矩形、圆形或椭圆形，所述侧面废气通道（52）、背面废气通道（53）的形状一致，均为矩形、圆形或椭圆形。

3.据权利要求1所述的一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，其特征在于：所述侧面废气通道（52）的数量为4–8个。

4.根据权利要求1所述的一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，其特征在于：所述一号导流板（41）、二号导流板（42）均为弧形，且一号导流板（41）、二号导流板（42）的弧度一致。

5.根据权利要求1所述的一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，其特征在于：所述正面废气通道（51）的面积与废气管（2）管口的面积相同。

6.根据权利要求1所述的一种用于车用发动机废气再循环（EGR）的混合装置，其特征在于：所述废气管（2）与导流壳（3）的侧部相垂直。