CN113006982A - 发动机egr混合装置及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机EGR混合装置及发动机，发动机EGR混合装置包括混合壳体，具有混合腔及均与混合腔连通的第一进气口、第二进气口及出气口；第一EGR进气管路，一端配接于第一进气口处，另一端穿设于混合腔内，并朝向第二进气口延伸，第一EGR进气管路与混合腔的内壁之间具有连通第二进气口与出气口的混合间隙；第二EGR进气管路，一端与第二进气口相连；第一EGR进气管路开设有多个混合孔，多个混合孔沿第一EGR进气管路的纵长方向间隔设置。本发明提供的发动机EGR混合装置及发动机，能够使发动机气缸进气流道上不同轴向截面间废气均匀，减小了废气波动导致的各缸废气不均匀，有效提高发动机各缸工作的一致性，提高发动机工作稳定性、可靠性。

Description

发动机EGR混合装置及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种发动机EGR混合装置及发动机。

背景技术

气体燃料发动机主要采用主流的EGR当量燃烧技术，即将一定量的发动机废气引入进气管内，与新鲜空气、燃气共同参与燃烧。

引入EGR废气可以降低缸内燃烧温度、抑制氮氧化物的产生，并能降低发动机热负荷及获得更低的污染物排放，在燃烧设计时要求EGR废气与新空气、天然气能够进行充分扰动混合，并使进入各缸的EGR废气量保持一致。

但现有混合装置存在进入发动机各缸的EGR废气量差异较大的情况，故易造成发动机失火、爆震、各缸均匀性差、排放物超标等一系列问题，进而影响发动机的运行可靠性。

发明内容

基于此，有必要针对现有混合装置存在进入发动机各缸的EGR废气量差异较大的情况，而影响发动机运行可靠性的问题，提供一种能减小发动机各缸的EGR废气量差异，以提高发动机运行可靠性的发动机EGR混合装置及发动机。

本申请的一方面，提供一种发动机EGR混合装置，混合壳体，具有混合腔及均与所述混合腔连通的第一进气口、第二进气口及出气口；

第一EGR进气管路，一端配接于所述第一进气口处，另一端穿设于所述混合腔内，并朝向所述第二进气口延伸，所述第一EGR进气管路与所述混合腔的内壁之间具有连通所述第二进气口与所述出气口的混合间隙；以及

第二EGR进气管路，一端与所述第二进气口相连；

其中，所述第一EGR进气管路开设有多个混合孔，所述多个混合孔沿所述第一EGR进气管路的纵长方向间隔设置。

在其中一个实施例中，所述第二进气口与所述出气口相对设置，所述第一进气口位于所述第二进气口与所述出气口之间。

在其中一个实施例中，所述第一EGR进气管路至少部分自所述第二进气口伸入所述第二EGR进气管路设置；

所述第一EGR进气管路伸入所述第二EGR进气管路的一端呈半球型。

在其中一个实施例中，所述第二EGR进气管路包括本体段和连接段，所述连接段的一端与所述第二进气口相连，所述连接段的另一端与所述本体段的一端相连；

其中，所述连接段的径向尺寸自所述本体段向所述第二进气口的方向逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述混合壳体包括第一段和与所述第一段相连的第二段，所述第一段远离所述第二段的一端具有所述第二进气口，所述第二段远离所述第一段的一端具有所述出气口；

其中，所述第二段的径向尺寸向靠近所述出气口的方向逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述第一进气口设于所述第二段，所述第一EGR进气管路至少部分位于所述第二段内，且至少部分所述混合孔位于所述第二段。

在其中一个实施例中，所述混合腔的内壁设有导流旋槽，所述导流旋槽设于所述第二进气口与所述出气口之间。

在其中一个实施例中，所述导流旋槽靠近所述第二进气口设置。

在其中一个实施例中，所述多个混合孔的面积总和不小于所述第一EGR进气管路在所述第一进气口处的横截面面积。

本申请的另一方面，还提供过一种发动机，包括发动机气缸及上述的发动机EGR混合装置。

上述发动机EGR混合装置及发动机，由于第一EGR进气管路和第二EGR进气管路连接不同气缸组的排气管，因此，废气的波动不同，废气自第一EGR进气管路进入后，会从沿其纵长方向的多个混合孔排出，而由于沿纵长方向相邻的混合孔排出的废气速度不一致，因此，从各混合孔排出至混合腔内的废气波动也存在差异化，各混合孔排出至混合腔内的废气再与来自第二EGR进气管路的废气在混合腔内相遇，而由于两路气流间的波动差异，能够带来压力差异，两路气流在此压力差异下将通过混合孔在第一EGR进气管路内和混合腔之间流动而混合，最终从出气口排出。

因此，能够使发动机气缸进气流道上不同轴向截面间废气更加均匀，减小了废气波动导致的各缸废气不均匀，有效提高发动机各缸工作的一致性，提高发动机工作稳定性、可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例中的发动机EGR混合装置的结构示意图；

图2为图1所示的发动机EGR混合装置中的第一EGR进气管路的结构示意图；

图3为图1所示的发动机EGR混合装置中的混合壳体的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，附图并不是1：1的比例绘制，并且各元件的相对尺寸在附图中仅以示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。

为了便于理解本发明的技术方案，在详细展开说明之前，首先对现有的混合器进行阐述。

现有发动机均设有混合均匀度较高的燃料气体和空气混合的混合器及EGR和进气混合的混合器，但现有混合其职能使空气和气体燃料及EGR在进气流道的空间轴向截面上混合非常均匀，特别EGR管路从排气岐管提取燃烧废气，因发动机各缸依次排气导致排气歧管中燃烧废气出现周期性的波动，燃烧废气的周期性波动将导致EGR出现周期性波动。

虽然进气道空间轴向截面上EGR是均匀的，但因波动将导致进气流道不同空间轴向截面上EGR波动性差异，发动机不同气缸进气门开启、关闭时刻不同，将导致发动机各缸进入的EGR出现较大差异。

在发动机进气中，如果进入各缸的EGR不一致，会造成发动机失火、爆震、各缸均匀性差、排放物超标等一系列问题，进而影响发动机的正常运行和可靠性。

因此，本申请提供一种能减小发动机各缸的EGR废气量差异，以提高发动机运行可靠性的发动机EGR混合装置及发动机。

图1示出本发明一实施例中的发动机EGR混合装置的立体结构示意图。为便于描述，附图仅示出了与本发明实施例相关的结构。

参阅附图，本发明一实施例提供一种发动机EGR混合装置100，包括混合壳体10、第一EGR进气管路20及第二EGR进气管路30。在本申请的实施例中，第一EGR进气管路20及第二EGR进气管路30分别与不同组的发动机气缸排气管相连，具体地，以6缸发动机为例，第一EGR进气管路20连接1、2、3气缸排气管，第二EGR进气管路30连接4、5、6气缸排气管。

混合壳体10包括混合腔11及均与混合腔11连通的第一进气口12、第二进气口13及出气口14。具体地，混合壳体10能够将来自第一EGR进气管路20及第二EGR进气管路30的废气进行混合并自出气口14排出。在本申请的实施例中，出气口14连接通往发动机进气系统的EGR管路或者EGR冷却器的入口相连。

第一EGR进气管路20一端配接于第一进气口12处，另一端穿设于混合腔11内，并朝向第二进气口13延伸，第二EGR进气管路30一端与第二进气口13相连。具体地，第一EGR进气管路20一端密封配接于第一进气口12处，第二EGR进气管路30一端与第二进气口13密封相连。如此，可避免废气从第一EGR进气管路20与第一进气口12的配接处及第二EGR进气管路30与第二进气口13的连接处泄露，而影响混合效果。

具体到一些实施方式中，第一EGR进气管路20一端通过法兰配接于第一进气口12处，第二EGR进气管路30一端通过法兰与第二进气口13相连，在其他实施方式中，也可采用其他连接方式，例如螺纹连接等，在此不作限制。

第一EGR进气管路20与混合腔11的内壁之间具有连通第二进气口13与出气口14的混合间隙15。具体地，第一EGR进气管路20与混合腔11的内壁之间沿第一EGR进气管路20的径向具有混合间隙15。

其中，第一EGR进气管路20开设有多个混合孔21，多个混合孔21沿第一EGR进气管路20的纵长方向间隔设置。

如此，由于第一EGR进气管路20和第二EGR进气管路30连接不同气缸组的排气管，因此，废气的波动不同，废气自第一EGR进气管路20进入后，会从沿其纵长方向的多个混合孔21排出，而由于沿纵长方向相邻的混合孔21排出的废气速度不一致，因此，从各混合孔21排出至混合腔11内的废气波动也存在差异化，各混合孔21排出至混合腔11内的废气再与来自第二EGR进气管路30的废气在混合腔11内相遇，而由于两路气流间的波动差异，能够带来压力差异，两路气流在此压力差异下将通过混合孔21在第一EGR进气管路20内和混合腔11之间流动而混合，最终从出气口14排出。

本申请的发动机EGR混合装置100，能够使发动机气缸进气流道上不同轴向截面间废气更加均匀，减小了废气波动导致的各缸废气不均匀，有效提高发动机各缸工作的一致性，提高发动机工作稳定性、可靠性。

在一些实施例中，第二进气口13与出气口14相对设置，第一进气口12位于第二进气口13与出气口14之间。一方面，第一EGR进气管路20能够自第一进气口12拐入第二进气口13，而不影响出气口14的排气，另外，混合气自第二进气口13向出气口14排出气体的路径更短，阻力小。

在一些实施例中，第一EGR进气管路20至少部分自第二进气口13伸入第二EGR进气管路30设置，第一EGR进气管路20伸入第二EGR进气管路30的一端呈半球型。如此，废气自第二EGR进气管路30进入后，可借助半球型的第一EGR进气管路20的端面顺畅地流动至混合腔11中，因此，避免废气直接冲撞第一EGR进气管路20的端面而造成气流波动，减小了废气的流动阻力。

在一些实施例中，第一EGR进气管路20伸入第二EGR进气管路30的一端设有至少部分混合孔21。从该处的混合孔21出来的废气能够在第二EGR进气管路30内与其废气进行混合，进一步地提高了混合效果。

图2示出了图1所示的发动机EGR混合装置中的第一EGR进气管路的结构示意图，参阅附图，在一些实施例中，多个混合孔21中的相邻两个混合孔21之间的间距可相等也可不等，在此不作限制。

在一些实施例中，混合孔21的形状可为圆形或者椭圆等，在此也不作限制。

在一些实施例中，各混合孔21的面积相同或不同，在此也不作限制。

在一些实施例中，多个混合孔21的面积总和不小于第一EGR进气管路20在第一进气口12处的横截面面积。如此，能够减小废气在第一EGR进气管路20内流动的流动阻力，并且可避免来自第一EGR进气管路20外侧的废气由于管内阻力而无法从混合孔21进入，而降低混合效果的情况。

请再次参阅图1，在一些实施例中，第二EGR进气管路30包括本体段31和连接段32，连接段32的一端与第二进气口13相连，连接段32的另一端与本体段31的一端相连，其中，连接段32的径向尺寸自本体段31向第二进气口13的方向逐渐增大。具体地，连接段32呈锥型。如此，由于连接段32的径向尺寸自本体段31向第二进气口13的方向逐渐增大，故使得第二EGR进气管路30的废气能够在连接段32处进行减速缓和，并且能够在连接段32产生涡流，故可进一步地减小废气波动。

进一步地，第一EGR进气管路20至少部分自第二进气口13伸入连接段32内。

图3示出了图1所示的发动机EGR混合装置中的混合壳体的结构示意图，参阅附图，在一些实施例中，混合壳体10包括第一段16和与第一段16相连的第二段17，第一段16远离第二段17的一端具有第二进气口13，第二段17远离第一段16的一端具有出气口14，其中，第二段17的径向尺寸自第一段16向向出气口14的方向逐渐增大。具体地，第一段16呈圆柱型，第二段17呈锥型。如此，由于第二段17的径向尺寸自第一段16向出气口14的方向逐渐增大，故使得废气能够在第二段17处进行减速缓和，并且能够在第二段17产生涡流，故可进一步地减小废气波动。

请再次参阅图，进一步地，第一进气口12开设于第二段17，第一EGR进气管路20至少部分位于第二段17内，至少部分混合孔21位于第二段17。如此，第一EGR进气管路20内的废气能够从位于第二段17内的混合孔21中直接冲出至第二段17，并在第二段17内进行减速缓和及产生涡流效果，从而减小废气波动。

在一些实施例中，第一EGR进气管路20为折弯管，第一EGR进气管路20的折弯处位于第二段17内。具体地，第一EGR进气管路20的折弯角度小于90度。优选地，第一EGR进气管路20的折弯处呈圆弧状。

在一些实施例中，混合腔11的内壁还设有导流旋槽111，导流旋槽111设于第二进气口13与出气口14之间。如此，通过导流旋槽111可引导混合后的废气朝向出气口14排出。并且导流旋槽111也具有一定的混合作用，并可以使废气能够沿第一EGR进气管路20的周向均匀地进入个混合孔21内，因此，使得混合效果更佳。

进一步地，导流旋槽111靠近第二进气口13设置。因靠近第二进气口13处的来自第二EGR进气管路30的废气流速最大，因此，设置靠近第二进气口13可使得废气在流速最大时就形成旋流，而此旋流可一直向后持续。

在一优选地实施方式中，导流旋槽111沿混合腔11的纵长方向的长度小于第一段16的长度。如此，在不影响导流旋槽111的导流效果的同时，也简化了混合壳体10的内部结构，降低了成本。

在一些实施例中，导流旋槽111包括多个，多个导流旋槽111沿混合腔11的内壁周向间隔设置。如此，可加强废气导流和相互混合的效果。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种发动机，包括发动机气缸及上述的发动机EGR混合装置100。

具体地，第一EGR进气管路20及第二EGR进气管路30分别与不同组的发动机气缸的排气管相连，出气口14连接通往发动机进气系统的EGR管路或者EGR冷却器的入口相连。

本发明实施例提供的发动机EGR混合装置100及发动机，相较于现有技术，具有以下有益效果：

由于第一EGR进气管路20和第二EGR进气管路30连接不同气缸组的排气管，因此，废气的波动不同，废气自第一EGR进气管路20进入后，会从沿其纵长方向的多个混合孔21排出，而由于沿纵长方向相邻的混合孔21排出的废气速度不一致，因此，从各混合孔21排出至混合腔11内的废气波动也存在差异化，各混合孔21排出至混合腔11内的废气再与来自第二EGR进气管路30的废气在混合腔11内相遇，而由于两路气流间的波动差异，能够带来压力差异，两路气流在此压力差异下将通过混合孔21在第一EGR进气管路20内和混合腔11之间流动而混合，最终从出气口14排出。

因此，能够使发动机气缸进气流道上不同轴向截面间废气更加均匀，减小了废气波动导致的各缸废气不均匀，有效提高发动机各缸工作的一致性，提高发动机工作稳定性、可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，包括：

混合壳体(10)，具有混合腔(11)及均与所述混合腔(11)连通的第一进气口(12)、第二进气口(13)及出气口(14)；

第一EGR进气管路(20)，一端配接于所述第一进气口(12)处，另一端穿设于所述混合腔(11)内，并朝向所述第二进气口(13)延伸，所述第一EGR进气管路(20)与所述混合腔(11)的内壁之间具有连通所述第二进气口(13)与所述出气口(14)的混合间隙(15)；以及

第二EGR进气管路(30)，一端与所述第二进气口(13)相连；

其中，所述第一EGR进气管路(20)开设有多个混合孔(21)，所述多个混合孔(21)沿所述第一EGR进气管路(20)的纵长方向间隔设置。

2.根据权利要求1所述的发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，所述第二进气口(13)与所述出气口(14)相对设置，所述第一进气口(12)位于所述第二进气口(13)与所述出气口(14)之间。

3.根据权利要求1所述的发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，所述第一EGR进气管路(20)至少部分自所述第二进气口(13)伸入所述第二EGR进气管路(30)设置；

所述第一EGR进气管路(20)伸入所述第二EGR进气管路(30)的一端呈半球型。

4.根据权利要求1所述的发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，所述第二EGR进气管路(30)包括本体段(31)和连接段(32)，所述连接段(32)的一端与所述第二进气口(13)相连，所述连接段(32)的另一端与所述本体段(31)的一端相连；

其中，所述连接段(32)的径向尺寸自所述本体段(31)向所述第二进气口(13)的方向逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，所述混合壳体(10)包括第一段(16)和与所述第一段(16)相连的第二段(17)，所述第一段(16)远离所述第二段(17)的一端具有所述第二进气口(13)，所述第二段(17)远离所述第一段(16)的一端具有所述出气口(14)；

其中，所述第二段(17)的径向尺寸向靠近所述出气口(14)的方向逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，所述第一进气口(12)设于所述第二段(17)，所述第一EGR进气管路(20)至少部分位于所述第二段(17)内，且至少部分所述混合孔(21)位于所述第二段(17)。

7.根据权利要求1所述的发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，所述混合腔(11)的内壁设有导流旋槽(111)，所述导流旋槽(111)设于所述第二进气口(13)与所述出气口(14)之间。

8.根据权利要求7所述的发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，所述导流旋槽(111)靠近所述第二进气口(13)设置。

9.根据权利要求1所述的发动机EGR混合装置(100)，其特征在于，所述多个混合孔(21)的面积总和不小于所述第一EGR进气管路(20)在所述第一进气口(12)处的横截面面积。

10.一种发动机，其特征在于，包括发动机气缸及如权利要求1～9任一项所述的发动机EGR混合装置(100)。

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