CN109488490B - 一种发动机废气再循环系统混合结构 - Google Patents

一种发动机废气再循环系统混合结构 Download PDF

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Abstract

一种发动机废气再循环系统混合结构，其包括：与气缸相连的稳压腔，所述稳压腔的上部布置有具有新鲜空气入口和废气入口的进气总管总成，其中：在所述新鲜空气入口处安装有新鲜空气管路，在所述进气总管总成的底部具有与所述稳压腔相气体连通的EGR混合器；所述新鲜空气管路为螺旋管道，所述EGR混合器为半球型结构，且其球面布置在所述稳压腔内并具有多个通气孔，其提高每个气缸混合气体的均匀性。

Description

一种发动机废气再循环系统混合结构
技术领域
本发明关于一种发动机废气再循环系统混合结构。
背景技术
面对日益严重的环境保护问题，降低有害物的排放成为当今世界经济发展的一个重要方向。而其中造成大气污染的一个重要来源是发动机排放的有害物质。在2014年，更为严苛的欧VI排放法规在欧洲已经开始正式实施，新的排放标准要求内燃机的排放几乎为零，这对发动机后处理系统和降低排放技术又提出了新一轮的挑战，如何降低车辆尾气有害物质的排放已然成为迫在眉睫的问题。
EGR(Exhaust Gas Recirculation)即废气再循环，是指把发动机排出的部分废气与新鲜空气混合，分别进入进气歧管然后流入气缸。在欧VI发动机上，废气再循环(EGR)作为一种有效的降低发动机排放NOx的技术方案。由于废气中含有大量不能燃烧的CO2，在气缸内气体混合的过程中，CO2能够降低混合气的燃烧温度，从而减少NOX的生成。此外，废气再循环可以减少总的废气流量，因此也会减少相应的有害物质排出量。废气再循环过程中废气进入每个缸中均匀性主要影响发动机的工作性能和排放性能。如果每个缸EGR率分布不均匀，EGR率较高的气缸，废气比较多，其氧浓度较小，排烟浓度比较大；EGR率较低的气缸，废气比较少，混合气体温度不能有效降低，NOx排放量也很难得到控制。EGR混合器的设计目的是使再循环废气均匀的分配到每个气缸内，减小每个缸EGR率的差异，满足发动机工作稳定性及排放指标的需求。
要实现EGR与新鲜空气均匀混合，目前有两种技术方案。一种方案：将EGR管道进行延长至新鲜空气管道内，为了达到新鲜空气与废气混合均匀的效果，需要对深入进气总管的EGR管路进行开孔、斜切或者加长，然而该方案由于新鲜空气与EGR混合器中废气的相互流动，可能会对发动机NVH性能产生不利的影响；另一种方案：加长EGR管路位置与稳压腔之间的距离，使得废气与新鲜空气在进入稳压腔之前有充分的空间混合，但是由于发动机零部件装配空间有限，废气与新鲜空气在进气总管内的混合长度一般难以满足要求。
发明内容
本发明的目的是对排气系统上的废气与新鲜空气的混合结构进行设计和改进，解决因发动机在正常工作时废气流速高、混合空间有限造成的气混合气体不均匀带来的问题，提高每个气缸混合气体的均匀性。
为实现上述技术目的，本发明提供一种发动机废气再循环系统混合结构，其包括：与气缸相连的稳压腔，所述稳压腔的上部布置有具有新鲜空气入口和废气入口的进气总管总成，其中：在所述新鲜空气入口处安装有新鲜空气管路，在所述进气总管总成的底部具有与所述稳压腔相气体连通的EGR混合器；所述新鲜空气管路为螺旋管道，所述EGR混合器为半球型结构，且其球面布置在所述稳压腔内并具有多个通气孔。
该发明结构提供了螺旋管道的进气管路以形成螺旋气流便于气体的混合，同时EGR混合器具有多个通气孔便于再次的气体混合，提高每个气缸混合气体的均匀性。
作为进一步的改进，所述新鲜空气管路包括：两根并联的螺旋管道，和与所述进气总管总成固定连接的法兰盘。
作为进一步的改进，所述EGR混合器沿径向方向具有内外两层。
作为进一步的改进，所述气缸具有四个且经进气气管与所述稳压腔相连。
本发明设计了一种新鲜空气的进气方式和进气总管和稳压腔之间的位置引入半球形混合器的结构，该混合系统简单合理，并且能有效的改善混合气体的混合程度。
附图说明
图1为本发明装配示意图；
图2为新鲜空气管路示意图；
图3为EGR混合器示意图。
附图标记：进气总管总成1，EGR混合器2，稳压腔3，气缸4，新鲜空气管路5，废气入口6。
具体实施方式
如图1至3所示，本发明提供一种发动机废气再循环系统混合结构，其包括：与气缸4相连的稳压腔3，所述稳压腔3的上部布置有具有新鲜空气入口和废气入口6的进气总管总成1，其中：在所述新鲜空气入口处安装有新鲜空气管路5，在所述进气总管总成1的底部具有与所述稳压腔3相气体连通的EGR混合器2；所述新鲜空气管路5为螺旋管道，所述EGR混合器2为半球型结构，且其球面布置在所述稳压腔3内并具有多个通气孔。
该发明结构提供了螺旋管道的进气管路以形成螺旋气流便于气体的混合，同时EGR混合器具有多个通气孔便于再次的气体混合，提高每个气缸混合气体的均匀性。
作为进一步的改进，所述新鲜空气管路5包括：两根并联的螺旋管道，和与所述进气总管总成1固定连接的法兰盘。
作为进一步的改进，所述EGR混合器2沿径向方向具有内外两层。
作为进一步的改进，所述气缸4具有四个且经进气气管与所述稳压腔3相连。
本发明设计了一种新鲜空气的进气方式和进气总管和稳压腔之间的位置引入半球形混合器的结构，该混合系统简单合理，并且能有效的改善混合气体的混合程度。
在本发明的实施例中，提供一种简单有效的EGR混合系统，改善新鲜空气与废气之间的混合，优化发动机工作性能。如图1所示，本发明改变普通新鲜空气进气方式，采用两根并联螺旋管道引入新鲜空气，该螺旋管路与进气总管之间采用法兰面连接，新鲜空气通过该螺旋管道与废气经过初步混合后，进入半球形混合器进一步充分混合流入稳压腔，混合气体最终均匀进入每个气缸4。新鲜空气流通管路为两条螺旋弯管，半球形混合器是双层结构且中间由多个分布均匀的圆形小孔连通。
参照附图2，新鲜空气引入管路为螺旋形式，在与进气总管连接处将气流通道做成蜗壳形式，新鲜空气经过两个螺旋管路出来之后，会形成两股螺旋气流，螺旋气流碰到进气总管管壁之后继续往稳压腔方向流动，会形成沿进法兰面轴线方向旋转的气流，此时两股气流与从废气入口进入的废气混合，增加与废气的混合强度和面积，初步混合之后混合气体经由进气总管进入半球形混合器，在到达半球形混合器之前，在半球形中心位置处会形成了一个较大的涡流，有利于新鲜空气和废气的混合。当混合气体流经半圆形的混合器时，气体经过小圆孔流通结构流入稳压腔，混合气体的速度增加。气体通过小圆孔流通结构之后，在半球型混合器与稳压腔3之间的壁面处由于比较大的流动分离，在稳压腔3内形成两个较大的涡流，该涡流会进一步的改善新鲜空气与废气之间的混合，混合气体由进气歧管流进气缸，进而提高每个气缸内废气的混合效果，优化发动机工作稳定性，提高发动机污染物排放水平。
本发明首先改变新鲜空气的引入方式，采用并列的两个螺旋管道，其次是在进气总管与稳压腔之间引入一个混合器，若无混合器，废气与新鲜空气直接进入稳压腔内，没有涡流的产生则混合气体不均匀。该EGR混合器系统设计简单合理，将原本混合不均匀的气体通过两种方法充分促进新鲜空气与废气之间的混合，改善了废气与新鲜空气的混合效果，进而提高了各缸EGR进气的均匀性。
如前所述，本发明利用在首先采用并列螺旋管路引入新鲜空气，在进气总管内预先混合废气和新鲜空气，并且在进气总管与稳压腔接口之处布置半球形混合器，利用该特殊位置引起的流动分离，产生涡流，改善废气与新鲜空气的混合效果，以实现每个气缸内EGR率分配均匀，各缸工作一致性，改善发动机工作工况，控制NOx的排放，减少环境污染。
应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质的保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。

Claims (1)

1.一种发动机废气再循环系统混合结构，其包括：与气缸(4)相连的稳压腔(3)，所述稳压腔(3)的上部布置有具有新鲜空气入口和废气入口(6)的进气总管总成(1)，其特征在于：
在所述新鲜空气入口处安装有新鲜空气管路(5)，在所述进气总管总成(1)的底部具有与所述稳压腔(3)相气体连通的EGR混合器(2)；
所述新鲜空气管路(5)为螺旋管道，所述EGR混合器(2)为半球型结构，且其球面布置在所述稳压腔(3)内并具有多个通气孔；
所述新鲜空气管路(5)包括：两根并联的螺旋管道，和与所述进气总管总成(1)固定连接的法兰盘；所述EGR混合器(2)沿径向方向具有内外两层；所述气缸(4)具有四个且经进气气管与所述稳压腔(3)相连。
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