CN104204493A - 发动机的排气再循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机的排气再循环系统。本发明的发动机的排气再循环系统包括：第1气缸组(12a)及第2气缸组(12b)，其由从发动机的气缸中选择的气缸构成；第1歧管(21)，其与所述第1气缸组(12a)连接，并将从所述第1气缸组(12a)的气缸排出的排气合流而进行排出；第2歧管(22)，其与所述第2气缸组(12b)连接，并将从所述第2气缸组(12b)的气缸排出的排气合流而进行排出；分支单元(100)，其与所述第1歧管(21)和所述第2歧管(22)连接，对从所述第1歧管(21)和所述第2歧管(22)双方排出的排气进行合流；第1，第2排气管(23，24)，其一侧从所述分支单元(100)分支，另一侧与涡轮增压器的涡轮(30)成对地连接，将所述排气的一部分供给到所述涡轮(30)：以及合流再循环路线(70)，其从所述分支单元(100)分支而成。

Description

发动机的排气再循环系统
技术领域
本发明涉及发动机的排气再循环系统，更具体地，涉及如下的发动机的排气再循环系统：将从发动机排出的排气的一部分混合到燃烧用空气中而使其进行再循环，从而抑制氮氧化物(NOx)的产生。
背景技术
通常，发动机以汽油或柴油为燃料，在这样的燃料燃烧而排出气体时，在排气中包含氮氧化物(NOx)而排出。
氮氧化物引发环境污染，因此研发了用于抑制氮氧化物的产生的技术，作为这样的技术有排气再循环(EGR，Exhaust Gas Recirculation)系统。
排气再循环系统是这样的技术：将排气的一部分混合到燃烧用空气中，从而降低氧气浓度，防止急剧的火焰温度的上升，由此抑制氮氧化物的产生。
另外，发动机中可设有涡轮增压器(Turbocharger)。在涡轮增压器中，涡轮和压缩机由一个轴连接，这样的涡轮增压器通过排出气体的能量(温度，压力)而使涡轮旋转，并通过其旋转力来驱动压缩机。使压缩的空气与更多的燃料混合而提高发动机的效率。
另外，当打开气缸的排气阀时所传播的压力波(Pressure Wave or PressurePulse)可作为其他气缸的背压而起作用。这样的背压干涉作用具有降低排气再循环系统的性能的问题。
为了抑制这样的排气干涉现象，在从排气歧管流入涡轮的部分适用了具备两个独立的通道的双入口布局(Twin-entryLayout)。
在排气再循环系统中，如果仅从一侧的排气歧管取得再循环气体，则流入涡轮的两个路线之间的压力及流量发生不均匀，其会恶化涡轮及发动机系统整体的性能。
另外，在同时适用进行了双入口布局的涡轮增压器和排气再循环系统的情况下，一般从两侧的排气歧管取得再循环气体。但是，在不能有效地抑制通过两侧的排气歧管而彼此交换排气压力波的现象的情况下，导致背压增加而存在恶化排气再循环系统的性能的问题。
另外，还有在排气再循环系统中适用双入口，从两个再循环路线取得再循环气体的例子。在两个再循环路线分别设置阀，从而可抑制背压交换现象。但在这样的例子中，需要设置和设计追加性的阀，因此存在费用上升的问题。
为了改善上述的问题点，又研发了一种排气再循环系统，关于以往的排气再循环系统，参照图1来进行说明。
在发动机10配置有多个气缸，这样的气缸为第1气缸组12a和第2气缸组12b。在第1气缸组12a和第2气缸组12b分别连接有第1，第2排气歧管21，22。第1，第2排气歧管21，22与涡轮增压器的涡轮30连接。
即，从第1，第2气缸组12a，12b排出的排气通过第1，第2排气歧管21，22而被供给到涡轮30。
涡轮30与压缩机40连接，通过排气所具有的能量而驱动涡轮，由其驱动力来驱动压缩机40而压缩空气。
另外，在第1排气歧管21和第2排气歧管22分别连接有第1再循环路线51和第2再循环路线52，由此取得排气的一部分。
第1，第2再循环路线51，52的另一侧与脉冲转换单元60连接。脉冲转换单元60起到阻止排气压力波的逆流及交换现象的作用。
即，在第1，第2再循环路线51，52中循环的排气在脉冲转换单元60进行合流。
脉冲转换单元60与合流再循环路线70连接，合流再循环路线70的另一侧与冷却器90连接，在合流再循环路线70上具备阀80。阀80用来抑制背压交换现象。冷却器90冷却高温的排气。
在冷却器90中被冷却的排气被供给到将空气和燃料混合的混合器侧。
但是，在图1所示的以往的排气再循环系统由于结构复杂，存在制造成本上升的问题。
另外，为了提高发动机的效率，需要改善为进一步增加吸入空气量，并进一步提高耗油率。
发明的详细说明
技术课题
因此，本发明要解决的技术课题是提供一种能够将排气再循环系统的结构简单化的发动机的排气再循环系统。
另外，本发明的另一目的在于提供一种增加吸入空气量而提高发动机的输出，并进一步提高耗油率的发动机的排气再循环系统。
本发明要解决的技术课题不限于上述技术课题，本领域技术人员根据下述的内容能够明确地理解在此未涉及到的其他技术课题。
解决技术课题的手段
为了解决上述技术课题，本发明的发动机的排气再循环系统包括：
第1气缸组12a及第2气缸组12b，其由从发动机的气缸中选择的气缸构成：第1歧管21，其与所述第1气缸组12a连接，并将从所述第1气缸组12a的气缸排出的排气合流而进行排出；第2歧管22，其与所述第2气缸组12b连接，并将从所述第2气缸组12b的气缸排出的排气合流而进行排出；分支单元100，其与所述第1歧管21和所述第2歧管22连接，对从所述第1歧管21和所述第2歧管22双方排出的排气进行合流；第1，第2排气管23，24，该第1，第2排气管23，24的一侧从所述分支单元100分支，另一侧与涡轮增压器的涡轮30成对地连接，将所述排气的一部分供给到所述涡轮30：以及合流再循环路线70，其从所述分支单元100分支而成。
另外，本发明的发动机的排气再循环系统还包括：阀80，其设置在所述合流再循环路线70上，对背压交换现象进行抑制。
另外，本发明的发动机的排气再循环系统还包括：冷却器90，其与所述合流再循环路线70连接，对从所述合流再循环路线70流入的排气进行冷却，从而向发动机的混合器侧供给被冷却的排气。
另外，在本发明的发动机的排气再循环系统的所述分支单元100中，所述第1歧管21、所述第2歧管22和所述合流再循环路线70在一个地点相互连通。
其他实时例的具体事项包括在详细的说明及附图中。
发明效果
如上述构成的本发明的发动机的排气再循环系统能够将排气再循环系统的结构简单化，从而能够显著降低制造成本。
另外，本发明的发动机的排气再循环系统能够增加吸入空气量，由此提高发动机的输出，进而提高耗油率。
附图说明
图1是用于对以往的发动机的排气再循环系统进行说明的图。
图2是用于对本发明的一实施例的发动机的排气再循环系统进行说明的图。
图3至图5是用于对本发明的一实施例的发动机的排气再循环系统的效果进行说明的比较曲线图，是分别表示公认耗油率、压力波形、燃料消耗率的图。
符号说明
10：发动机
12a，12b：第1，第2气缸组
21，22：第1，第2排气歧管
23，24：第1，第2排气路线
30：涡轮(turbine)
40：压缩机(compressor)
51，52：第1，第2再循环路线
60：脉冲转换单元(Pulse Converter)
70：合流再循环路线
80：阀
90：冷却器(cooler)
100：分支单元
具体实施方式
通过参照后述的根据附图而详细说明的实施例，能够明确本发明的优点及特征、以及用于实现这些优点和特征的方法。
在整个说明书中，同一符号表示同一构成要素，对于与以往的技术相同的构成要素，赋予相同的符号，并省略重复的说明。
另外，后述的用语是考虑在本发明中起到的功能而设定的用语，其根据生产者的意图或惯例而会有所不同，因此应该基于整个说明书的内容来对其用语进行定义。
下面，参照图2，对本发明的一实施例的发动机的排气再循环系统进行说明。
图2是用于对本发明的一实施例的发动机的排气再循环系统进行说明的图。
在本发明的一实施例的发动机的排气再循环系统中，发动机将从气缸排出的排气的一部分供给到涡轮增压器，将剩余的一部分冷却并使其进行再循环。
发动机的气缸为多个，将从多个气缸中选择的几个气缸分别定义为第1气缸组12a及第2气缸组12b。
在第1气缸组12a及第2气缸组12b中分别具备第1，第2歧管21，22。
第1歧管21与上述的第1气缸组12a连接，将从第1气缸组12a的气缸排出的排气合流而进行排出。
另外，第1歧管22与上述的第2气缸组12b连接，将从第2气缸组12b的气缸排出的排气合流而进行排出。
在上述的第1歧管21和上述的第2歧管22上配置有分支单元100。
从上述的第1，第2歧管21，22排出的排气在分支单元100被合流。
另外，第1，第2排气管23，24成对地与分支单元100连接。第1，第2排气管23，24的另一侧与涡轮增压器的涡轮30成对地连接。
即，第1，第2排气管23，24使在分支单元100合流的排气的一部分供给到涡轮30。
另外，上述的分支单元100与合流再循环路线70连接，从而被合流的排气的一部分从上述的分支单元100分支而被排出。
对上述的分支单元100更具体地说明的话，第1歧管21和第2歧管22和合流再循环路线70在一个地点相互连通。
在第1歧管21的压力为高压，第2歧管22的压力为低压的情况下，第1歧管21的高压可作为背压而对第2歧管22起作用，但通过上述的结构，与合流再循环路线70连通，由此能够降低背压。
另外，在本发明的发动机的排气再循环系统中，还可在上述的合流再循环路线70上设置阀80。阀80对背压交换现象进行抑制。
另外，在本发明的发动机的排气再循环系统中，还可在合流再循环路线70设置冷却器90。冷却器90将从合流再循环路线70流入的排气冷却，从而向发动机的混合器侧供给被冷却的排气。
如上述构成的本发明的一实施例的发动机的排气再循环(EGR)系统与以往所知的排气再循环系统相比，结构被简单化，因此具有容易制造的优点，并能够降低制造成本。
另外，由于第1歧管21和第2歧管22在分支单元100合流，因此可能存在会发生背压干涉现象的顾虑，但通过调节阀80而能够消除这样的顾虑。
另外，交换背压的部分可以是分支单元100连通的地点，但由于在这样连通的地点取得要再循环的排气，因此背压干涉效果被减半，从而使得排气再循环系统稳定化。
另外，本发明的一实施例的排气再循环系统具有增加吸入空气量，改善耗油率的作用效果，对此，将参照图3至图5而进行说明。
图3至图5是用于对本发明的一实施例的发动机的排气再循环系统的效果进行说明的比较图表，是分别表示公认耗油率、压力波形、燃料消耗率的图。
图3是作为新鲜空气(fresh air)吸入性能的尺度的空燃比(AFR，Air to FuelRatio)的结果，更具体地，是对以往的比较例和本发明进行比较而示出的。
在此，可以理解为，空燃比越高，新鲜空气吸入性能越优异。新鲜空气吸入性能越优异，越对发动机性能有利。
另外，关于排气中的要进行再循环的排气的量即，EGR(排气再循环)比例，在比较例和本发明中设置相同的量而进行了实验。
从图3可知，本发明的排气再循环系统与比较例相比，空气吸入性能更加优异，这表示与以往的技术相比实现更好的发动机性能。
另外，本发明的排气再循环系统在发动机转数为高速时，与低速时相比，性能相对好。
另外，在最大扭矩点附近也体现了与比较例类似的新鲜空气吸入性能。
即，本发明与以往的技术相比，虽然结构被简单化，但能够体现相同或更优异的新鲜空气吸入性能，进而有望提高发动机性能。
图4是在排出气体端口检测了压力波形的结果。
当驱动发动机时，根据曲轴(crankshaft)旋转的变位角度，另外根据气缸数量，压力发生变化，图4的压力波形表示这样的压力变化。
与气缸的数量相应地，在压力波形中形成波峰和波谷，在这样的波峰的部分中，波形越以柔和的形态出现，表示性能越好。
参照图4，本发明与比较例相比较可知，比较例在一部分区间波谷较深而形成急剧的波形，但在本发明中波谷相对不深，形成比比较例柔和的波形。
另外，本发明与比较例相比，整体的排气压力值大，这表示在相同的新鲜空气吸入条件下能够吸入更多的流量的新鲜空气，进而理解为新鲜空气吸入性能得到提高。
即，本发明与以往的技术相比，虽然结构被简单化，但能够体现相同或更优异的新鲜空气吸入性能，进而有望提高发动机性能。
图5是表示燃料消耗率的图表。
如图5所示，本发明与比较例相比燃料消耗率相对低，由此可知耗油率更加优异。
即，本发明与以往的技术相比，虽然结构被简单化，但体现相同或更优异的耗油率的改善。
如上述，本发明的发动机的排气再循环系统将排气再循环系统的结构简单化，从而能够显著降低制造成本。
另外，本发明的发动机的排气再循环系统虽然结构被简单化，但仍然能够增加吸入空气量，由此提高发动机的输出，进而进一步提高耗油率。
以上，参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本领域的技术人员应该理解本发明在不改变其技术思想或必要特征的情况下，能够以其他形态实施。
因此，应该理解，以上所述的实施例在所有方面均为例示，本发明不限于此，本发明的范围由后述的权利要求书来定义，并且从权利要求书的意思和范围以及其等价概念导出的所有变更或变形的形态应均包括在本发明的范围内。
产业上的利用可能性
本发明的发动机的排气再循环系统可利用于抑制氮氧化物的产生。

Claims (4)

1.一种发动机的排气再循环系统，其特征在于，该发动机的排气再循环系统包括：
第1气缸组(12a)及第2气缸组(12b)，其由从发动机的气缸中选择的气缸构成；
第1歧管(21)，其与所述第1气缸组(12a)连接，并将从所述第1气缸组(12a)的气缸排出的排气合流而进行排出；
第2歧管(22)，其与所述第2气缸组(12b)连接，并将从所述第2气缸组(12b)的气缸排出的排气合流而进行排出；
分支单元(100)，其与所述第1歧管(21)和所述第2歧管(22)连接，对从所述第1歧管(21)和所述第2歧管(22)双方排出的排气进行合流；
第1，第2排气管(23，24)，该第1，第2排气管(23，24)的一侧从所述分支单元(100)分支，另一侧与涡轮增压器的涡轮(30)成对地连接，将所述排气的一部分供给到所述涡轮(30)；以及
合流再循环路线(70)，其从所述分支单元(100)分支而成。
2.根据权利要求1所述的发动机的排气再循环系统，其特征在于，
该发动机的排气再循环系统还包括：阀(80)，其设置在所述合流再循环路线(70)上，对背压交换现象进行抑制。
3.根据权利要求2所述的发动机的排气再循环系统，其特征在于，
该发动机的排气再循环系统还包括：冷却器(90)，其与所述合流再循环路线(70)连接，对从所述合流再循环路线(70)流入的排气进行冷却，从而向发动机的混合器侧供给被冷却的排气。
4.根据权利要求1所述的发动机的排气再循环系统，其特征在于，
在所述分支单元(100)中，所述第1歧管(21)、所述第2歧管(22)和所述合流再循环路线(70)在一个地点相互连通。
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