CN112031956A - 一种前端集成式多通道脉冲egr系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种前端集成式多通道脉冲EGR系统，在现有EGR系统的基础上应用了脉冲转换器，进一步提高脉冲能量利用率，达到更高的EGR驱动能力，达到改善发动机排放和经济性的目的。本发明相比现有技术，EGR率提升，在负压的条件下也能实现EGR驱动。脉冲转换器集成在EGR冷却器前端盖上具有充分利用发动机排气脉冲能量的功能，可有效提高排气能量的传递。

Description

一种前端集成式多通道脉冲EGR系统
技术领域
本发明属于发动机排气再循环技术领域，涉及一种EGR系统，具体的是涉及到一种前端集成式多通道脉冲EGR系统。
背景技术
EGR即排气再循环系统，是指将发动机的部分排气引入到气缸内，降低缸内燃烧温度，从而降低NOx排放。EGR分为冷EGR与热EGR，冷EGR是利用冷却器将部分排气冷却后引入缸内，热EGR指排气不经过冷却器直接进入缸内，冷EGR的温度较热EGR更低，能够实现更低的缸内燃烧温度，进一步降低NOx排放。
中国专利“一种应用集成双通道EGR冷却器的可控EGR系统”，公开号CN110500208A，公开日20191126，公开了一种应用集成双通道EGR冷却器的可控EGR系统，包括集成冷却器及由两个排气歧管构成的双通道结构，集成冷却器包括相互独立的两个冷通道与两个热通道，单个排气歧管分别经三个气道以与一个冷通道、一个热通道、涡轮机的进气端进行对应连接，冷、热通道的出气端与集成冷却器内设置的器出气腔的进气端相连接，器出气腔、压气机的出气端均依次经混合器、进气歧管后与发动机相连接。其实公开的是一种应用集成双通道EGR冷却器的可控EGR系统能利用排气脉冲能量驱动EGR，提高EGR率与驱动能力，而且能够采用冷、热EGR结合的方式以调节EGR温度和EGR率。然而，这种应用集成双通道EGR冷却器的可控EGR系统虽然能够利用排气脉冲能力，但是在利用排气脉冲能量方面比较低。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种提高脉冲能量利用率的前端集成式多通道脉冲EGR系统。
为了达到上述目的，本发明设计的前端集成式多通道脉冲EGR系统，包括发动机、增压器压气机、增压器涡轮、EGR冷却器和EGR混合器，所述增压器压气机经进气歧管与发动机的一端连接，发动机的另一端经排气歧管与增压器涡轮连接，且发动机的内部设置有多个气缸；增压器压气机的出气端与EGR混合器的进气端连接，EGR混合器的出气端经进气歧管与发动机连接；其特征在于：
还包括集成在EGR冷却器前端盖上的脉冲转换器，所述脉冲转换器设有相互独立的第一脉冲进气道至第N脉冲进气道，所述第一至第N脉冲进气道在脉冲转换器内部汇集成一个脉冲出气道，其中N为大于2的自然数；
所述EGR冷却器进气端与所述脉冲出气道的出气端集成为一个通路，所述EGR冷却器出气端与EGR混合器的进气端连接；
所述排气歧管通过多个气道分别与所述第一脉冲进气道至第N脉冲进气道、增压器涡轮进气端连接。
优选的，N个脉冲进气道入口处圆心的连线为等N边形，所述脉冲出气道入口的中心线与上述等N边形垂直相交于该等N边形的几何中心。
优选的，所述第一至第N脉冲进气道在脉冲转换器内部汇集处的截面面积小于所述第一至第N脉冲进气道的入口截面面积之和。
优选的，N＝3，所述排气歧管包括第一排气歧管和第二排气歧管；所述第一排气歧管的出气端分别通过第一甲气道、第一乙气道、第一丙气道与第一脉冲进气道、第二脉冲进气道、增压器涡轮的进气端对应连接；所述第二排气歧管的出气端分别通过第二甲气道、第二乙气道、第二丙气道与第二脉冲进气道、第三脉冲进气道、增压器涡轮的进气端对应连接。
优选的，N＝4，所述排气歧管包括第一排气歧管和第二排气歧管；所述第一排气歧管的出气端分别通过第一甲气道、第一乙气道、第一丙气道与第一脉冲进气道、第二脉冲进气道、增压器涡轮的进气端对应连接；所述第二排气歧管的出气端分别通过第二甲气道、第二乙气道、第二丙气道与第三脉冲进气道、第四脉冲进气道、增压器涡轮的进气端对应连接。
优选的，所述前端集成式多通道脉冲EGR系统还包括冷却液流量调节阀、散热器、调温器与水泵，在小循环工况下，EGR冷却器经冷却液流量调节阀从发取水口取水，EGR冷却器的出水、发出水口的出水一并经调温器、水泵后，回流至发回水口；在大循环工况下，EGR冷却器经流量调节阀从发取水口取水，EGR冷却器的出水、发出水口的出水一并经散热器、调温器、水泵后，回流至发回水口；
所述EGR冷却器的侧围上设置有进液口与出液口，所述发取水口依次经流量调节阀、进液口后与EGR冷却器内部连通，出液口与发出水口连通。
优选的，所述前端集成式多通道脉冲EGR系统还包括风扇与空气冷却器，所述增压器压气机经空气冷却器与EGR混合器的进气端连通，调温器位于散热器、水泵之间。
优选的，所述增压器压气机的进气端与空气滤清器连接，所述增压器涡轮的出气端与排气后处理装置连接。
本发明的有益效果是：本发明在现有EGR系统的基础上应用了脉冲转换器，进一步提高脉冲能量利用率，达到更高的EGR驱动能力，达到改善发动机排放和经济性的目的。本发明相比现有技术，EGR率提升，在负压的条件下也能实现EGR驱动。脉冲转换器集成在EGR冷却器前端盖上具有充分利用发动机排气脉冲能量的功能，可有效提高排气能量的传递。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图，其中发动机为L6，
图2是本发明的系统结构示意图，其中发动机为L8，
图3是本发明的系统结构示意图，其中发动机为L12，
图4是本发明的系统结构示意图，其中发动机为L16，
图中实线箭头表示气体流向，虚线箭头表示冷却液流向；
图5是本发明三脉冲转换器的立体结构剖视示意图一，
图6是本发明三脉冲转换器的立体结构剖视示意图二，
图7是本发明三脉冲转换器的主视示意图，
图8是本发明三脉冲转换器的立体示意图；
图9是本发明四脉冲转换器的立体结构剖视示意图一，
图10是本发明四脉冲转换器的立体结构剖视示意图二，
图11是本发明四脉冲转换器的主视示意图，
图12是本发明四脉冲转换器的立体示意图；
图中：1、空气滤清器；2、增压器压气机；3、排气后处理装置；4、增压器涡轮；5、进气歧管；6、第一排气歧管；7、空气冷却器；8、散热器；9、风扇；10、调温器；11、水泵；12、EGR冷却器；13、冷却液流量调节阀；14、EGR混合器；15、脉冲转换器；16、第二排气歧管；17、发动机；6.1、第一甲气道；6.2、第一乙气道；6.3、第一丙气道；15.1、第一脉冲进气道；15.2、第二脉冲进气道；15.3、第三脉冲进气道；15.4、脉冲出气道；15.5第四脉冲进气道；16.1、第二甲气道；16.2、第二乙气道；16.3第二丙气道；17.1、发回水口；17.2、发取水口；17.3、发出水口。
具体实施方式
下面通过图1～图12以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本发明设计的前端集成式多通道脉冲EGR系统，包括发动机17、增压器压气机2、增压器涡轮4、EGR冷却器12、EGR混合器14和集成在EGR冷却器12前端盖上的脉冲转换器15，所述增压器压气机2经进气歧管5与发动机17的一端连接，发动机17的另一端经排气歧管与增压器涡轮4连接，且发动机17的内部设置有多个气缸；增压器压气机2的出气端与EGR混合器14的进气端连接，EGR混合器14的出气端经进气歧管5与发动机17连接；
如图1、图5至图8所示，所述脉冲转换器15设有三个相互独立的第一脉冲进气道15.1、第二脉冲进气道15.2和第三脉冲进气道15.3，所述第一、第二、第三脉冲进气道15.1、15.2、15.3在脉冲转换器15内部汇集成一个脉冲出气道15.4；所述EGR冷却器12进气端与所述脉冲出气道15.4的出气端集成为一个通路，所述EGR冷却器12出气端与EGR混合器14的进气端连接；所述排气歧管包括第一排气歧管6和第二排气歧管16；所述第一排气歧管6的出气端分别通过第一甲气道6.1、第一乙气道6.2、第一丙气道6.3与第一脉冲进气道15.1、第二脉冲进气道15.2、增压器涡轮4的进气端对应连接；所述第二排气歧管16的出气端分别通过第二甲气道16.1、第二乙气道16.2、第二丙气道16.3与第二脉冲进气道15.2、第三脉冲进气道15.3、增压器涡轮4的进气端对应连接。
三个脉冲进气道入口处圆心的连线为等边三角形，所述脉冲出气道15.4入口的中心线与上述等边三角形垂直相交于该等边三角形的几何中心。所述第一至第三脉冲进气道15.1、15.2、15.3在脉冲转换器15内部汇集处的截面面积小于所述第一至第三脉冲进气道15.1、15.2、15.3的入口截面面积之和。三个脉冲进气道的截面面积相等。
如图2至图4、图9至图12所示，所述脉冲转换器15设有四个相互独立的第一脉冲进气道15.1、第二脉冲进气道15.2、、第三脉冲进气道15.3和第四脉冲进气道15.5，所述第一、第二、第三、第四脉冲进气道15.1、15.2、15.3、15.5在脉冲转换器15内部汇集成一个脉冲出气道15.4；所述EGR冷却器12进气端与所述脉冲出气道15.4的出气端集成为一个通路，所述EGR冷却器12出气端与EGR混合器14的进气端连接；所述排气歧管包括第一排气歧管6和第二排气歧管16；所述第一排气歧管6的出气端分别通过第一甲气道6.1、第一乙气道6.2、第一丙气道6.3与第一脉冲进气道15.1、第二脉冲进气道15.2、增压器涡轮4的进气端对应连接；所述第二排气歧管16的出气端分别通过第二甲气道16.1、第二乙气道16.2、第二丙气道16.3与第三脉冲进气道15.3、第四脉冲进气道15.5、增压器涡轮4的进气端对应连接。
四个脉冲进气道入口处圆心的连线为等边四边形，所述脉冲出气道15.4入口的中心线与上述等四边形垂直相交于该等四边形的几何中心。所述第一至第四脉冲进气道15.1、15.2、15.3、15.5在脉冲转换器15内部汇集处的截面面积小于所述第一至第四脉冲进气道15.1、15.2、15.3、15.5的入口截面面积之和。四个脉冲进气道的截面面积相等。
如图1至图4所示，所述前端集成式多通道脉冲EGR系统还包括冷却液流量调节阀13、散热器8、调温器10与水泵11，在小循环工况下，EGR冷却器12经冷却液流量调节阀13从发取水口17.2取水，EGR冷却器12的出水、发出水口17.3的出水一并经调温器10、水泵11后，回流至发回水口17.1；在大循环工况下，EGR冷却器12经流量调节阀从发取水口17.2取水，EGR冷却器12的出水、发出水口17.3的出水一并经散热器8、调温器10、水泵11后，回流至发回水口17.1；
所述EGR冷却器12的侧围上设置有进液口与出液口，所述发取水口17.2依次经流量调节阀、进液口后与EGR冷却器12内部连通，出液口与发出水口17.3连通。
优选的，所述前端集成式多通道脉冲EGR系统还包括风扇9与空气冷却器7，所述增压器压气机2经空气冷却器7与EGR混合器14的进气端连通，调温器10位于散热器8、水泵11之间。
优选的，所述增压器压气机2的进气端与空气滤清器1连接，所述增压器涡轮4的出气端与排气后处理装置3连接。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种前端集成式多通道脉冲EGR系统，包括发动机、增压器压气机、增压器涡轮、EGR冷却器和EGR混合器，所述增压器压气机经进气歧管与发动机的一端连接，发动机的另一端经排气歧管与增压器涡轮连接，且发动机的内部设置有多个气缸；增压器压气机的出气端与EGR混合器的进气端连接，EGR混合器的出气端经进气歧管与发动机连接；其特征在于：
还包括集成在EGR冷却器前端盖上的脉冲转换器，所述脉冲转换器设有相互独立的第一脉冲进气道至第N脉冲进气道，所述第一至第N脉冲进气道在脉冲转换器内部汇集成一个脉冲出气道，其中N为大于2的自然数；
所述EGR冷却器进气端与所述脉冲出气道的出气端集成为一个通路，所述EGR冷却器出气端与EGR混合器的进气端连接；
所述排气歧管通过多个气道分别与所述第一脉冲进气道至第N脉冲进气道、增压器涡轮进气端连接。
2.根据权利要求1所述的前端集成式多通道脉冲EGR系统，其特征在于：N个脉冲进气道入口处圆心的连线为等N边形，所述脉冲出气道入口的中心线与上述等N边形垂直相交于该等N边形的几何中心。
3.根据权利要求1或2所述的前端集成式多通道脉冲EGR系统，其特征在于：所述第一至第N脉冲进气道在脉冲转换器内部汇集处的截面面积小于所述第一至第N脉冲进气道的入口截面面积之和。
4.根据权利要求3所述的前端集成式多通道脉冲EGR系统，其特征在于：N＝3，所述排气歧管包括第一排气歧管和第二排气歧管；所述第一排气歧管的出气端分别通过第一甲气道、第一乙气道、第一丙气道与第一脉冲进气道、第二脉冲进气道、增压器涡轮的进气端对应连接；所述第二排气歧管的出气端分别通过第二甲气道、第二乙气道、第二丙气道与第二脉冲进气道、第三脉冲进气道、增压器涡轮的进气端对应连接。
5.根据权利要求3所述的前端集成式多通道脉冲EGR系统，其特征在于：N＝4，所述排气歧管包括第一排气歧管和第二排气歧管；所述第一排气歧管的出气端分别通过第一甲气道、第一乙气道、第一丙气道与第一脉冲进气道、第二脉冲进气道、增压器涡轮的进气端对应连接；所述第二排气歧管的出气端分别通过第二甲气道、第二乙气道、第二丙气道与第三脉冲进气道、第四脉冲进气道、增压器涡轮的进气端对应连接。
6.根据权利要求3所述的前端集成式多通道脉冲EGR系统，其特征在于：还包括冷却液流量调节阀、散热器、调温器与水泵，在小循环工况下，EGR冷却器经冷却液流量调节阀从发取水口取水，EGR冷却器的出水、发出水口的出水一并经调温器、水泵后，回流至发回水口；在大循环工况下，EGR冷却器经流量调节阀从发取水口取水，EGR冷却器的出水、发出水口的出水一并经散热器、调温器、水泵后，回流至发回水口；
所述EGR冷却器的侧围上设置有进液口与出液口，所述发取水口依次经流量调节阀、进液口后与EGR冷却器内部连通，出液口与发出水口连通。
7.根据权利要求3所述的前端集成式多通道脉冲EGR系统，其特征在于：还包括风扇与空气冷却器，所述增压器压气机经空气冷却器与EGR混合器的进气端连通，调温器位于散热器、水泵之间。
8.根据权利要求3所述的前端集成式多通道脉冲EGR系统，其特征在于：所述增压器压气机的进气端与空气滤清器连接，所述增压器涡轮的出气端与排气后处理装置连接。
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