CN105041513A - 用于柴油机的专用egr系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于柴油机的专用EGR系统，包括发动机缸体，所述发动机缸体上安装有排气歧管，排气歧管通过若干个排气道与发动机缸体连通，若干个排气道之间通过连接管连通；第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管径为d2，其它排气道之间的连接管径为d1，所述d2=0.1～0.5d1，所述1≤N≤M/2，N为整数、M为发动机气缸总数。在工作时，因为连接管径d2处面积较小，所以排气歧管一端的N个气缸内产生较高的压力，该压力大于压气机后压力，部分废气进入进气歧管形成EGR循环，其余废气经过涡轮增压器做功，根据实际情况合理设计d2的直径，保证废气合理分配，满足各个工况下EGR率的要求。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种用于柴油机专用EGR系统，具体的说是一种通过部分气缸进行废气循环来满足发动机排放要求的柴油机专用EGR系统，属于内燃机领域。
背景技术
随着环境保护问题的重要性日趋增加，降低发动机有害排放物这一目标成为当今世界上发动机发展的一个重要方向，所以研究柴油机有害排放物的控制方法，成为柴油机设计者的首要任务，而降低有害排放物的控制技术中最常用的就是废气再循环系统（EGR系统）。
目前关于EGR系统的研究大体分为以下几种：
a.最大压差循环，即EGR废气从涡轮机前引出，从压气机前引入；
b.高压循环，即EGR废气从涡轮机前引出，从压气机后引入；
c.低压循环，即EGR废气从涡轮机后引出，从压气机前引入。
传统高压EGR系统实现循环的必要条件是涡轮机前压力大于压气机后压力，此系统存在两个缺点：
其一，需要使用VGT增压器，它不但价格昂贵而且可靠性较差；
其二，气缸压力升高、进排气压差增大，导致泵气功损失加大，发动机的经济性指标恶化。
国内某公司申请了一种能够使发动机在所有工况实现恒定外部EGR率的高压循环EGR系统的专利，其公布号为CN102207046A，此系统存在一个缺点：大量学术文献已经证明不同的发动机工况对EGR率的需求不同，每个发动机工况都存在一个最佳的EGR率，此EGR系统只能在各工况下实现恒定的EGR率，发动机性能较差。
河南某大学申请了一种双通路可调EGR高压循环系统的专利，其公布号为CN103807057A,此系统存在一个缺点：在进行EGR率调节时，部分废气不经过涡轮机直接排除，废气能量的利用率较低，进而影响发动机的进气。
因此希望设计一种结构简单、成本低、可靠性高、能够精确调控EGR率的废气再循环系统来解决上述EGR系统存在的问题，满足发动机各工况下的性能要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对EGR系统可靠、精确的调节需求，提供一种用于柴油机且能实现发动机全工况EGR率调节精确的专用EGR系统。
为了解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种用于柴油机的专用EGR系统，包括发动机缸体，所述发动机缸体上安装有排气歧管，排气歧管通过若干个排气道与发动机缸体连通，若干个排气道之间通过连接管连通；
第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管径为d2，其它排气道之间的连接管径为d1，所述d2=0.1～0.5d1，所述1≤N≤M/2，N为整数、M为发动机气缸总数。
本发明采用上述方案，在工作时，因为连接管径d2处面积较小，所以排气歧管一端的N个气缸内产生较高的压力，该压力大于压气机后压力，部分废气进入进气歧管形成EGR循环，其余废气经过涡轮增压器做功，根据实际情况合理设计d2的直径，保证废气合理分配，满足各个工况下EGR率的要求。同时，其它各缸的压力相对较低，减小了泵气功损失，降低了发动机的油耗。
以下是本发明对上述方案的进一步优化：
所述排气歧管第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管上设计有减压舱，并且与其他排气道之间的连接管中心错开。
在排气歧管上设置减压舱是为了避免高压气缸和低压气缸之间的窜气，减少脉冲波带来的影响。
另一种优化：
所述排气歧管上安装有EGR冷却器和涡轮增压器，所述EGR冷却器同时与排气歧管和进气歧管相连接。
排气歧管与EGR冷却器的连接处安装有EGR调节阀门。当EGR调节阀门关闭时，EGR率为零，当EGR调节阀门全开时，EGR率小于25%。
另一种优化：
第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管上安装有EGR调节阀门。当EGR调节阀门关闭时，EGR率为25%，当EGR调节阀门全开时，EGR率大于零。
另一种优化：
与EGR冷却器连通的第一个排气道的连接处安装有轴套和调节阀门，所述调节阀门与传动片相连接，所述传动片通过执行器推动做功。
所述调节阀门的截面形状为扇形结构。其截面夹角根据排气歧管的管径进行合理设计，夹角的范围40~120°，当调节阀门在最左端关闭时，EGR率为零，当调节阀门在最右端全开时，EGR率为25%。
本发明不仅可以实现发动机各个工况下EGR率的精确调控，而且只有部分气缸产生高压，降低了进排气压差减小了泵气功损失，同时又避免使用VGT增压器，降低了发动机的成本，增加了发动机的可靠性。该EGR系统结构简单、成本低、容易实现、具有广阔的市场推广价值，能取得良好的应用效果。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
附图1是本发明实施例1中柴油机专用EGR系统的结构示意图；
附图2是本发明实施例2的主视图；
附图3是本发明实施例3的结构示意图；
附图4是本发明实施例4的结构示意图；
附图5是本发明实施例5的主视图。
图中：1-EGR冷却器；2-发动机缸体；3-进气歧管；4-排气歧管；5-涡轮增压器；6-传动片；7-轴套；8-调节阀门；9-EGR调节阀门；10-减压舱。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种用于柴油机的专用EGR系统，包括发动机缸体2，所述发动机缸体2上安装有进气歧管3和排气歧管4，所述排气歧管4上安装有EGR冷却器1和涡轮增压器5，所述EGR冷却器1同时与进气歧管3相连接。
排气歧管4通过若干个排气道11与发动机缸体2连通，若干个排气道11之间通过连接管连通，其中，第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管径为d2，其它排气道之间的连接管径为d1，所述d2=0.1~0.5d1，所述1≤N≤M/2，N为整数、M为发动机气缸总数。
所述排气歧管4第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管上设计有减压舱10，并且与其他排气道之间的连接管中心错开。
在工作时，因为连接管径d2处面积较小，所以排气歧管一端的N个气缸内产生较高的压力，该压力大于压气机后压力，部分废气进入进气歧管形成EGR循环，其余废气经过涡轮增压器做功，根据实际情况合理设计d2的直径，保证废气合理分配，满足各个工况下EGR率的要求。
同时，其它各缸的压力相对较低，减小了泵气功损失，降低了发动机的油耗。在排气歧管上设置减压舱，是为了避免高压气缸和低压气缸之间的窜气，减少脉冲波带来的影响。
实施例2：如图2所示，在实施例1基础上增加EGR调节阀门9，安装位置在排气歧管4与EGR冷却器1连接处。
在工作时，根据发动机的实际工况适时调节EGR调节阀门9的开度来实现对EGR率的精确控制，当EGR调节阀门9关闭时EGR率为零，当EGR调节阀门9全开时EGR率小于25%。
实施例3：如图3所示，在实施例1基础上增加EGR调节阀门9，安装位置排气歧管4一端的第N个排气道与N+1个排气道的连接处。
在工作时，根据发动机的实际工况适时调节EGR调节阀门9的开度来实现对EGR率的精确控制，当EGR调节阀门9关闭时EGR率为25%，当EGR调节阀门9全开时EGR率大于零。
实施例4：如图4、5所示，该实施例适用于四缸发动机，在排气歧管4第1个排气道的连接处安装有轴套7和调节阀门8，所述调节阀门8的截面形状为扇形结构，其截面夹角a根据排气歧管的管径进行合理设计，夹角的范围为40~120°，并且与传动片6相连接，所述传动片6通过执行器推动做功。
在工作时，根据发动机的实际工况适时调节调节阀门8的开度，实现对EGR率的精确控制，当调节阀门8在最左端关闭时EGR率为零，当调节阀门8在最右端全开时EGR率为25%。
现在我们已经按照国家专利法对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员会识别本文所公开的具体实施例的改进或代替。这些修改是在本发明的精神和范围内的。
Claims (10)
1.一种用于柴油机的专用EGR系统，包括发动机缸体（2），所述发动机缸体（2）上安装有排气歧管（4），排气歧管（4）通过若干个排气道（11）与发动机缸体（2）连通，若干个排气道（11）之间通过连接管连通，其特征在于：
第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管径为d2，其它排气道之间的连接管径为d1，所述d2=0.1～0.5d1，所述1≤N≤M/2，N为整数、M为发动机气缸总数。
2.根据权利要求1所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：
所述排气歧管（4）第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管上安装有减压舱（10），并且与其他排气道之间的连接管中心错开。
3.根据权利要求1所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：
所述排气歧管（4）上安装有EGR冷却器（1）和涡轮增压器（5），所述EGR冷却器（1）同时与排气歧管（4）和进气歧管（3）相连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：
排气歧管（4）与EGR冷却器（1）的连接处安装有EGR调节阀门（9）。
5.根据权利要求4所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：
当EGR调节阀门（9）关闭时，EGR率为零，当EGR调节阀门（9）全开时，EGR率小于25%。
6.根据权利要求3所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：第N个排气道与N+1个排气道之间的连接管上安装有EGR调节阀门（9）。
7.根据权利要求6所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：
当EGR调节阀门（9）关闭时，EGR率为25%，当EGR调节阀门（9）全开时，EGR率大于零。
8.根据权利要求3所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：
与EGR冷却器（1）连通的第一个排气道的连接处安装有轴套（7）和调节阀门（8），所述调节阀门（8）与传动片（6）相连接，所述传动片（6）通过执行器推动做功。
9.根据权利要求8所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：
所述调节阀门（8）的截面形状为扇形结构。
10.根据权利要求9所述的一种用于柴油机的专用EGR系统，其特征在于：
当调节阀门（8）在最左端关闭时，EGR率为零，当调节阀门（8）在最右端全开时，EGR率为25%。
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