CN104533584B - 发动机进排气系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机进排气系统，包括气缸，气缸设有切向气道和螺旋气道；切向气道连接第一进气歧管，第一进气歧管连接第一进气管；螺旋气道连接第二进气歧管，第二进气歧管连接第二进气管；第二进气管与发动机的排气总管之间连接废气再循环系统EGR管路，EGR管路上设有EGR阀。本发明通过EGR阀来控制EGR管路的废气量，达到EGR废气与油气混合气的分区域分布的目的，从而降低发动机的HC和CO的排放量。

Description

发动机进排气系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆发动机技术领域，特别涉及一种发动机进排气系统。

背景技术

现有汽车的发动机一般采用内燃机的发动机，这是利用了内燃机具有热效率高的特点，其主要燃料是石油(汽油和/或柴油)。

发动机排出的气体一般含有未燃碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、醛类化合物、氮氧化物(NOx)及微粒物(Soot)等多种有害成分；HC与NOx在太阳光照射下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，刺激眼睛和喉咙，阻碍植物生长；发动机排出的微粒物(PM)一般小于1微米，可吸入到人肺的底部，威胁人的健康。当车辆在中低负荷时，燃料在燃烧过程中产生的有害气体及颗粒物较多。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机进排气系统，当车辆在中低负荷时，以解决燃料在燃烧过程中产生有害气体及颗粒物较多的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机进排气系统，包括气缸，所述气缸设有切向气道和螺旋气道；所述切向气道连接第一进气歧管，所述第一进气歧管连接第一进气管；所述螺旋气道连接第二进气歧管，所述第二进气歧管连接第二进气管；所述第二进气管与所述发动机的排气总管之间连接废气再循环系统EGR管路，所述EGR管路上设有EGR阀。

进一步的，所述EGR阀设在靠近所述排气总管的EGR管路上。

进一步的，所述切向气道还连接汽油喷油器，所述切向气道通入新鲜空气与汽油的混合气。

进一步的，所述第一进气管和第二进气管共同连接进气总管。

进一步的，所述第一进气歧管与所述第二进气歧管为上下并列布置。

进一步的，所述气缸的排气口与所述排气总管之间连接有排气歧管。

相对于现有技术，本发明所述的发动机进排气系统具有以下优势：

通过EGR阀来控制EGR管路的废气量，并与新鲜空气混合后，进入气缸的螺旋气道内产生涡流，并流动到气缸内燃烧室的壁面区域；同时，新鲜空气与汽油的混合气体(或只有新鲜空气)将进入气缸的切向气道内产生滚流，并使油气混合气在气缸燃烧室内的中心部位扩散，使其不易融入到燃烧室壁面，从而达到EGR废气与油气混合气的分区域分布的目的。此种EGR废气与油气混合气的分区域分布可以使EGR废气填充燃烧室的缝隙，避免油气混合气扩散到燃烧室的缝隙中去，从而在燃料燃烧过程中能够避免HC的狭缝效应和淬熄效应，降低发动机的HC的排放；另外，EGR废气提升了壁面和燃烧室内的温度，从而有效避免骤冷区与蓝焰反应的低温区的产生，降低CO的产生率；由于新鲜空气中含有集中在燃烧室的中心附近，有助于HC、CO和NOx及有害颗粒物的氧化，从而进一步降低有害废气及颗粒物的排放量。

本发明还涉及一种车辆，设置有上述发动机进排气系统。

所述车辆与上述发动机进排气系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一，所述的发动机进排气系统的气路连接示意图；

图2为本发明实施例一，所述的发动机进排气系统的气体流向图。

附图标记说明：

1-进气总管，2-第一进气管，3-第一进气歧管，4-汽油喷油器，5-切向气道，

6-排气歧管，7-排气总管，8-EGR阀，9-EGR管路，10、缸盖，

11、螺旋气道，12、第二进气歧管，13、第二进气管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本发明的实施例中所提到的管路间的连接是指管路之间气路相连通。

本发明实施例中所提到的汽柴油比例为：G/(G+D)，其中，G为汽油的质量，D为柴油的质量。

本发明中所提到的气缸是指往复活塞式内燃机的工作腔。

本发明的中心思想是，在气缸内设置螺旋气道和切向气道，螺旋气道和切向气道均连接进气歧管，但是螺旋气道内通入EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环系统)废气与新鲜空气的混合气，使其在燃烧室内的壁面产生涡流；切向气道通入新鲜空气或通入新鲜空气与汽油的油气混合气，并使其在燃烧室中心生成滚流，最终使EGR废气与油气混合气形成分区域分布状态，利用不同的气流运动，改善燃烧室内的燃烧环境，减少HC和CO的排放量。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

以四缸双燃料发动机为例，如图1所示。此种燃料发动机是一种气道喷射汽油预混，缸内喷射柴油燃料引燃的发动机。

本发明实施例一种发动机进排气系统，如图1所示，包括气缸(四个)，气缸设有切向气道5和螺旋气道11；切向气道5连接第一进气歧管3，第一进气歧管3(四个)共同连接第一进气管2；螺旋气道11连接第二进气歧管12，第二进气歧管12(四个)共同连接第二进气管13；第二进气管13与发动机的排气总管7之间连接废气再循环系统EGR管路9，EGR管路9上设有EGR阀8。

如图1和图2所示，螺旋气道11和切向气道5的入口均设在气缸的缸盖10上。本实施例中的发动机进排气系统的进排气过程如下：一方面，燃料在气缸内燃烧后产生的废气经过排气歧管6排出进入排气总管7；当废气经过EGR管路9与排气总管7的连通处时，通过EGR阀8的控制将废气进入EGR管路9中；然后通过EGR管路9将废气导入到第二进气管13处与新鲜空气混合，混合气体依次经过第二进气歧管12和螺旋气道11进入到气缸燃烧室内，由于螺旋气道11可以使气流产生涡流，混合气体进入气缸后会在涡流的作用下运动到燃烧室壁面区域。另一方面，新鲜空气依次经过第一进气管2和第一进气歧管3到达切向气道5，汽油喷油器4安装在切向气道5上，汽油喷油器4喷出的汽油与空气混合后经过切向气道5进入到气缸燃烧室内，切向气道5使混合气体产生滚流，混合气体在滚流的作用下，会在燃烧室中心部分扩散，不易融入到燃烧室壁面的混合气体内；同理，柴油喷入气缸后，也会在燃烧室中心附近扩散，不易融入到燃烧室壁面的混合气体内。从而达到EGR废气与油气混合气的分区域分布的目的，此种EGR废气与油气混合气体的分区域分布具有如下优点。

本实施例具有传统的EGR系统的功能，能够有效降低NOx的排放量。由于EGR废气分布在燃烧室的壁面区域，不仅可以填充燃烧室的缝隙，同时，由于燃油主要分布在燃烧室中心，从而不会扩散到燃烧室的缝隙中去，在燃料燃烧过程中能够避免HC的狭缝效应和淬熄效应，降低发动机的HC的排放；由于分布在燃烧室壁面的EGR废气提升了壁面和燃烧室内的温度，能够有效避免骤冷区与蓝焰反应的低温区的产生，从而能够降低CO的产生率；此外，由于新鲜空气主要集中在燃烧室的中心附近，有助于HC、CO和NOx以及颗粒物的氧化，从而降低有害废气及颗粒物的排放量。

本实施例中，将EGR阀8设在靠近排气总管7的EGR管路9上。

本实施例中，切向气道5还连接汽油喷油器4，用来向切向气道5喷射汽油，且切向气道5只允许通入新鲜空气与汽油的混合气体通过。

如图1所示，本实施例中，第一进气管2和第二进气管13共同连接进气总管1，即第一进气管2和第二进气管13是总进气管1的两个直接进气歧管，采用一个进气总管1同时为第一、第二进气管提供新鲜的空气，此种管路设置，只需在进气总管1上设置有空气过滤器等设备即可，具有结构简单的优点。

本实施例中，第一进气歧管3与第二进气歧管12为上下并列布置，图中未示出。

如图1所示，本实施例中，在气缸的排气口与排气总管7之间连接有排气歧管6，实现各气缸排气的均一性。

本实施例中的发动机进排气系统中，除了能够降低NOx的排放外，当发动机在中低负荷时，汽柴油比例较高，产生的HC和CO较多，缸内的温度较低，开启EGR阀8，则能够降低HC和CO的排放量；当发动机在高负荷时，汽柴油比例较低，产生的HC和CO极低，而且缸内温度较高，双燃料发动机燃烧室内燃料的燃烧受到了压力升高率的限制，故需要关闭EGR阀，此EGR系统将不起作用。

综上所述，发动机在中低负荷时，能够有效降低发动机的HC、CO和NOx以及颗粒物的排放量，降低发动机排出气体的后处理成本，节省贵金属资源；尤其，发动机在低负荷时，燃烧室周围的温度较高的EGR废气可以提升气缸壁面的温度，从而提高发动机燃烧室内双燃料的燃烧稳定性，减少热量传递，提高发动机热效率。

上述实施例中，是以四缸发动机为例，但是本发明不限于此，例如：还可以是双缸、6缸、8缸、10缸、12缸发动机，等。

需要说明的是，上述实施例是以双燃料发动机的进排气系统为具体实例进行说明的，除此之外，单燃料发动机的排气系统同样也可以采用此种形式的进排气系统，其不同之处是，切向气道5内通入的气体不同。当将此种进排气系统应用到汽油单燃料发动机时，切向气道5内通入的气体也是只允许汽油与空气的混合气体，发动机燃烧室的中心附近为新鲜空气与汽油的混合气；当将此种进排气系统应用到柴油单燃料发动机时，切向气道5内只能通入新鲜的空气，则发动机燃烧室的中心附近为新鲜空气与柴油的混合气。当两种单燃料发动机采用此种进排气系统时，同样能够实现将EGR废气与油气混合气分区域分布，从而降低HC、CO和NOx以及颗粒物的排放量。其具体工作原理及有益效果与上述双燃料发动机的进排气系统相同，在此不再赘述。

实施例二

本发明实施例是一种设置有上述实施例一中的发动机进排气系统的车辆。

相对于现有技术来说，本实施例中的车辆与上述实施例一中的发动机进排气系统所具有的相同的优点，即能够有效减少HC、CO和NOx等有害气体以及颗粒物的排放量，其具体工作原理在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种发动机进排气系统，包括气缸，其特征在于，所述气缸设有切向气道(5)和螺旋气道(11)；所述切向气道(5)连接第一进气歧管(3)，所述第一进气歧管(3)连接第一进气管(2)；所述螺旋气道(11)连接第二进气歧管(12)，所述第二进气歧管(12)连接第二进气管(13)；所述第二进气管(13)与所述发动机的排气总管(7)之间连接废气再循环系统EGR管路(9)，所述EGR管路(9)上设有EGR阀(8)；

所述螺旋气道(11)用于使EGR废气产生涡流，并流动到气缸内燃烧室的壁面区域；所述切向气道(5)用于使油气混合气在气缸燃烧室内的中心部位扩散，以使EGR废气与油气混合气分区域分布。

2.根据权利要求1所述的发动机进排气系统，其特征在于，所述EGR阀(8)设在靠近所述排气总管(7)的EGR管路(9)上。

3.根据权利要求2所述的发动机进排气系统，其特征在于，所述切向气道(5)还连接汽油喷油器(4)，所述切向气道(5)通入新鲜空气与汽油的混合气体。

4.根据权利要求1-3任一项所述的发动机进排气系统，其特征在于，所述第一进气管(2)和第二进气管(13)共同连接进气总管(1)。

5.根据权利要求1所述的发动机进排气系统，其特征在于，所述第一进气歧管(3)与所述第二进气歧管(12)为上下并列布置。

6.根据权利要求1所述的发动机进排气系统，其特征在于，所述气缸的排气口与所述排气总管(7)之间连接有排气歧管(6)。

7.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-6任一项所述的发动机进排气系统。