CN105545535B - Egr系统及其废气驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废气驱动装置，用于驱动废气由EGR阀进入发动机的进气歧管，包括插套配合的废气管、第一气管和第二气管，第一气管和第二气管中的一者套于废气管外、一者插入废气管内；第一气管导流空气进入进气歧管，EGR阀安装于废气管内的上游端，第一气管的出气口、废气管的出气口、第二气管的出气口同时连通；废气管内安装叶轮，而第一气管内安装涡轮，空气气流驱动涡轮带动叶轮转动；第一气管的侧壁开设环形豁口，环形豁口安装连接叶轮与涡轮的环形分隔盘，环形分隔盘与第一气管的侧壁密封且转动连接。通过该装置增压废气，从而使其自动顺利的进入进气歧管。

Description

EGR系统及其废气驱动装置

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别涉及一种废气驱动装置，在此基础上，还涉及一种应用该废气驱动装置的EGR系统。

背景技术

EGR(Exhaust Gas Recirculation)为废气再循环，即将发动机排出的废气重新引入进气管与新鲜空气进行混合后再进入燃烧室进行燃烧。从而降低发动机NO_X的排放。

在增压直喷柴油机中，由于其进气管平均压力高于循环废气压力，废气不能自动从排气管流向进气管，对实现废气再循环增加了难度。另外，增压后的高温气体直接进入发动机内，导致发动机爆震、损坏甚至死火等现象。对此，通常需要对增压后的气体进行降温，提高涡轮增压发动机的换气效率。

现有技术中，EGR系统通常采用较小截面积的涡轮壳，使得循环废气压力增大，保证循环废气压力大于进气管平均压力，并使之保证一定差值，从而能够使废气自动的由排气管流向进气管。同时，为了确保各个工况下EGR系统效率，通常还采用可变截面涡轮增压器调节循环废气压力与进气管平均压力的压差，从而用于驱动EGR系统循环的废气进入发动机进气歧管中。但是，采用可变截面涡轮增压器时，成本较高，且可靠性低。

并且，采用上述方式后，增压的废气温度较高，需要另增加中冷器作为降温构件，又增加了设备成本。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中的EGR系统做进一步优化设计，提供一种结构简单、成本低，既能够增大循环废气压力，又能够降低进入发动机废气温度的废气驱动装置。

发明内容

本发明的目的为提供一种用于驱动废气由EGR阀进入发动机进气歧管的废气驱动装置，通过该装置增压废气，从而使其自动顺利的进入进气歧管。在此基础上，本发明的另一目的为提供一种应用该废气驱动装置的EGR系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种废气驱动装置，用于驱动废气由EGR阀进入发动机的进气歧管，包括：

第一气管，导流空气进入所述进气歧管；

废气管，与所述第一气管插套配合，且两者之间形成环形通道，所述废气管的一端密封，另一端与所述第一气管的出气口连通，所述EGR阀安装于所述废气管内的密封端；

叶轮，安置于所述废气管内；

涡轮，安置于所述第一气管内，空气气流驱动所述涡轮带动所述叶轮转动；

所述第一气管的侧壁开设环形豁口，所述环形豁口安装连接所述叶轮与所述涡轮的环形分隔盘，所述环形分隔盘与所述第一气管的侧壁密封且转动连接。

可选地，所述废气管的通道截面积沿废气流动方向渐扩。

可选地，所述涡轮迎空气气流侧的中心位置安装导流罩，所述导流罩导流空气至所述涡轮。

可选地，所述导流罩为锥形。

可选地，还包括与所述废气管插套配合的第二气管，两者之间形成环形通道，所述第二气管的出气口连通所述第一气管的出气口、所述废气管的出气口，所述第二气管导流空气进入进气歧管。

可选地，所述第一气管和所述第二气管的进气口各自设置进口开关。

可选地，所述第二气管的通道截面积沿空气气流方向渐缩。

可选地，相互插套的所述第二气管、所述废气管、所述第一气管中，套于外层的气管的出气口端均伸出插入其内的气管的出气口端。

可选地，所述第二气管、所述废气管、所述第一气管的出气口端的侧壁均向内倾斜。

本发明还提供一种EGR系统，包括控制再循环废气量的EGR阀和以上所述的废气驱动装置，所述EGR阀安装于所述废气驱动装置的废气管。

本发明提供的一种废气驱动装置，包括第一气管、套于第一气管外周的废气管、叶轮和涡轮，其中，涡轮安置于第一气管内，而叶轮安置于废气管内。空气由第一气管的进气口流向涡轮，从而对涡轮做功，使涡轮带动叶轮对废气管内循环的废气做功。如此设置，将第一气管内空气内能转化为机械能，再通过叶轮将机械能转化为废气的内能，从而把温度能转化为循环废气压力，有效提高循环废气压力，使其高于进气歧管平均压力，利于废气自动的由排气管流向进气歧管；并且，空气经过涡轮、废气经过叶轮后，两者在第一气管的出气口与废气管的出气口的连通处旋转汇合，从而在进入发动机前均匀混合。

附图说明

图1为具体实施方式中废气驱动装置的内部结构示意图；

图2为废气驱动装置的平面结构示意图；

图3为图1中所示的转子轴承结构示意图。

其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

废气驱动装置10；

第一气管11、第二气管12、废气管13、叶轮14、涡轮15、环形分隔盘16、导流罩17、滚动轴承18、全支撑转子19；

第一气管进口开关111、第一开关控制器112、第二气管进口开关121；

轴承壳181、轴承座182；

EGR阀20。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种用于驱动废气由EGR阀进入发动机进气歧管的废气驱动装置，通过该装置增压废气，从而使其自动顺利的进入进气歧管。在此基础上，本发明的另一核心为提供一种应用该废气驱动装置的EGR系统。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3所示，图1为具体实施方式中废气驱动装置的内部结构示意图；图2为废气驱动装置的平面结构示意图；图3为图1中所示的转子轴承结构示意图。

其中，图2中的箭头为气体的流动方向。

在一种具体实施方式中，如图1所示，本发明提供一种废气驱动装置10，用于驱动废气由EGR阀20进入发动机的进气歧管内。该废气驱动装置10包括第一气管11和废气管13，其中废气管13套于第一气管11的外周，也就是说，废气是在环形的废气管13内流动。其中，第一气管11的进气口连接涡轮15增压器，出气口连接进气歧管，将空气导流入发动机；而废气管13内上游端安装有EGR阀20，从而将部分废气引入该废气管13内，沿废气管13的导向将废气导流入进气歧管内；第一气管11的出气口与废气管13的出气口连通，再同时连接进气歧管，如此，使空气与废气在进入发动机前充分混合均匀。

结合图1和图2所示，在废气管13内安装有叶轮14，第一气管11内安装有涡轮15，两者通过环形分隔盘16连接。该环形分隔盘16安装于第一气管11侧壁的环形豁口处，并与环形豁口的端面密封、转动连接。如此，将叶轮14固定于环形分隔盘16的一侧、涡轮15固定于环形分隔盘16的另一侧，从而使叶轮14、涡轮15分隔在对应的通道内。

具体工作时，空气由第一气管11的进气口流向涡轮15，对涡轮15进行做功，从而使涡轮15带动叶轮14对废气管13内循环的废气做功。利用第一气管11内空气的流动，将空气的内能转化为机械能，在通过叶轮14将机械能转化为废气的内能，即实现增压废气的压力，从而有效提高循环废气压力，使其高于进气歧管平均压力，实现废气自动的由排气管流向进气歧管。

在具体实施例中，涡轮15与叶轮14设置为一体结构，如图1和图2所示，即通过上述的环形分隔盘16连接，结构简单紧凑。

结合图3所示的转子轴承结构，其涡轮15通过该结构支撑于第一气管11内。具体包括滚动轴承18，安装于两侧的轴承壳181，其滚动轴承18套装于转子，该转子为全支撑转子19，通过螺栓连接于轴承座182上，涡轮15安装于全支撑转子19结构上。

进一步地，废气管13的通道截面积沿废气流动方向渐扩，也就是说，废气管13的通道截面面积由废气进气位置向出气口位置逐渐增大。如此，进一步确保废气管13内废气压力的提高，提升废气由废气管13流入进气歧管的顺畅性。

为了安装EGR阀20，废气管13的上游端为一段通道截面积较大的通道，仅是为了便于安装EGR阀20，且此段的截面积变化并不在上述叙述的通道截面积渐大的范围内。也就是说，上述进气口位置应为EGR阀20在废气管13内导流入废气的位置。

如图1所示，涡轮15迎空气气流侧的中心位置安装导流罩17，导流罩17将空气导流至涡轮15，使空气能够均匀充分的流向涡轮15，有利于对涡轮15做功。

在具体实施例中，导流罩17为圆锥形，其结构简单，且能够使空气流畅均匀的流向涡轮15。并且，占用第一气管11的空间较小，便于安装实施。

针对上述实施例，该废气驱动装置10还包括套于废气管13外周的第二气管12，该第二气管12导流空气进入进气歧管，并且，第二气管12的出气口连通第一气管11的出气口、废气管13的出气口。结合图1和图2所示，第二气管12为环形的空气流通通道，其进气口连通涡轮增压器，空气进入该第二气管12后，流向出气口端，在其出气口位置与废气、第一气管11流通的空气充分混合。

需要说明的是，本文中采用“第一、第二”限定废气驱动装置10不同位置的导流空气的通道，其中，第一气管11指的是位于该废气驱动装置10中心处，该第一气管11位于废气管13内部，且与废气管13的内壁具有一定距离；而第二气管12指的是套于废气管13的外周，并且与废气管13的外壁具有一定距离。因此，第一、第二的限定仅是为了区分不同位置的通道，对本申请请求保护的技术方案并不构成限制。

如图1所示，在第一气管11和第二气管12的进气口均设置进口开关，通过进口开关能够控制各自进气口的大小、开关，从而控制空气的流量及通断。

其中，第一气管11通过第一开关控制器112调节第一气管进口开关111进行开闭、控制打开大小。第二气管进口开关121为设置于环形的第二气管12进气口的环形开关，通过旋转第二气管进口开关121的开闭及打开大小，控制进入第二气管12的空气量。

进一步地，第二气管12的通道截面积沿空气气流方向渐缩，也就是说，由第二气管12的进气口向其出气口方向，其通道截面面积逐渐缩小，从而可加速空气的流动速度，提升对废气的冷却效果。

如图2所示，在一种具体实施例中，相互插套的所述第二气管12、所述废气管13、所述第一气管11中，套于外层的气管的出气口端均伸出插入其内的气管的出气口端；也就是说，第二气管12的出气口端伸出废气管13的出气口端、废气管13的出气口端伸出第一气管11的出气口端。如此设置，该第二气管12的通道壁连接于进气歧管，也就是使得三者混合后的气体进入进气歧管，实现在进入进气歧管前均匀混合空气与废气，同时规避分别与进气歧管连接的繁琐。

进一步地，为了有效使来自三处通道的气体充分混合，第二气管12、废气管13、第一气管11的出气口端的侧壁向内倾斜，也就是说，第二气管12、废气管13、第一气管11的出气口端末端向各自通道的内部折弯，从而形成缩口，导流气体在该废气驱动装置10的末端汇集，并充分均匀的混合。

需要说明的是，上述方位词“内”指的插于中心的管子内部，“外”指的是套于最外层管子的外部；由此可知，由外至内指的是由该废气驱动装置的外部到其中心管子的内部。

在一种具体实施例中，废气管13的上游端为封闭的，其仅安装有导入废气的EGR阀20，且废气管13的上游端设置于靠近第一气管11的中部；且第一气管11、第二气管12的进气口端平齐。如此设置，能够使废气管13完全位于第一气管11、第二气管12之间，使空气能够充分对废气管13内的废气进行冷却，提高冷却效果。

当然，也可使废气管13的上游端近似平齐第一气管11、第二气管12的进气口，只需使废气管13的上游端仍处于封闭状态即可。

除上述废气驱动装置10外，本发明还提供一种EGR系统，其包括控制再循环废气量的EGR阀20和上述的废气驱动装置10，EGR阀20安装于废气驱动装置10的废气管13内，从而将废气导入该废气驱动装置10中。该EGR系统的其他结构及连接关系、工作原理请一并参见现有技术，由于上述废气驱动装置10具有以上技术效果，因此，具有该废气驱动装置10的EGR系统也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的EGR系统及其废气驱动装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种废气驱动装置，用于驱动废气由EGR阀(20)进入发动机的进气歧管，其特征在于，包括：

第一气管(11)，导流空气进入所述进气歧管；

废气管(13)，与所述第一气管(11)插套配合，且两者之间形成环形通道，所述废气管(13)的一端密封，另一端与所述第一气管(13)的出气口连通，所述EGR阀(20)安装于所述废气管(13)内的密封端；

叶轮(14)，安置于所述废气管(13)内；

涡轮(15)，安置于所述第一气管(11)内，空气气流驱动所述涡轮(15)带动所述叶轮(14)转动；

所述第一气管(11)的侧壁开设环形豁口，所述环形豁口安装连接所述叶轮(14)与所述涡轮(15)的环形分隔盘(16)，所述环形分隔盘(16)与所述第一气管(11)的侧壁密封且转动连接。

2.根据权利要求1所述的废气驱动装置，其特征在于，所述废气管(13)的通道截面积沿废气流动方向渐扩。

3.根据权利要求1所述的废气驱动装置，其特征在于，所述涡轮(15)迎空气气流侧的中心位置安装导流罩(17)，所述导流罩(17)导流空气至所述涡轮(15)。

4.根据权利要求3所述的废气驱动装置，其特征在于，所述导流罩(17)为锥形。

5.根据权利要求1-4任一项所述的废气驱动装置，其特征在于，还包括与所述废气管(13)插套配合的第二气管(12)，两者之间形成环形通道，所述第二气管(12)的出气口连通所述第一气管(11)的出气口、所述废气管(13)的出气口，所述第二气管(12)导流空气进入进气歧管。

6.根据权利要求5所述的废气驱动装置，其特征在于，所述第一气管(11)和所述第二气管(12)的进气口各自设置进口开关。

7.根据权利要求5所述的废气驱动装置，其特征在于，所述第二气管(12)的通道截面积沿空气气流方向渐缩。

8.根据权利要求5所述的废气驱动装置，其特征在于，相互插套的所述第二气管(12)、所述废气管(13)、所述第一气管(11)中，套于外层的气管的出气口端均伸出插入其内的气管的出气口端。

9.根据权利要求8所述的废气驱动装置，其特征在于，所述第二气管(12)、所述废气管(13)、所述第一气管(11)的出气口端的侧壁均向内倾斜。

10.一种EGR系统，其特征在于，包括控制再循环废气量的EGR阀(20)和权利要求1-9任一项所述的废气驱动装置(10)，所述EGR阀(20)安装于所述废气驱动装置(10)的废气管(13)。