CN113027642A - 文丘里管装置、egr系统及发动机 - Google Patents

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王朋飞
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Abstract

本发明涉及一种文丘里管装置，包括文丘里管及加热套，文丘里管包括依次设置的入口段及喉口段，所述入口段的径向尺寸大于所述喉口段的径向尺寸；加热套设置于所述文丘里管的侧壁，且所述加热套自所述入口段延伸至所述喉口段，用于对所述入口段以及所述喉口段进行加热。如此，通过加热套对文丘里管进行加热，可以有效地避免文丘里管装置在低温环境下文丘里管内的水汽结冰，使得文丘里管内气体的流动顺畅，从而不会影响流量检测，确保了流量检测的稳定性。同时，由于文丘里管内的水汽不会结冰，因此也不会对出现堵塞文丘里管的情况，提高了装置运行的稳定性。本发明还涉及一种EGR系统及发动机。

Description

文丘里管装置、EGR系统及发动机
技术领域
本发明涉及发动机设备技术领域，特别是涉及一种文丘里管装置、EGR系统及发动机系统。
背景技术
随着车用发动机排放法规日趋严格，EGR(Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)已经成了降低发动机排放的重要技术路线，而在闭式控制系统中，EGR中流量测量的准确性直接决定了EGR的效果。
EGR中流量测量是通过设置文丘里管，然后测量经过文丘里管的气体的温度与压力以及文丘里管入口段和喉口段的压差，接下来根据测量数据计算出气体的流量。但是现有的EGR在低温环境中，文丘里管内部由于存在水汽，容易结冰，结冰会影响EGR中流量测量的精度。
发明内容
基于此，有必要针对现有的EGR在低温环境下文丘里管内的水汽容易结冰的问题，提供一种避免文丘里管内水汽结冰，提高流量检测精度的文丘里管装置、EGR系统及发动机。
一种文丘里管装置，包括：
文丘里管，包括依次设置的入口段及喉口段，所述入口段的径向尺寸大于所述喉口段的径向尺寸；及
加热套，设置于所述文丘里管的侧壁，且所述加热套自所述入口段延伸至所述喉口段，用于对所述入口段以及所述喉口段进行加热。
如此，通过加热套对文丘里管进行加热，可以有效地避免文丘里管装置在低温环境下文丘里管内的水汽结冰，使得文丘里管内气体的流动顺畅，从而不会影响流量检测，确保了流量检测的稳定性。同时，由于文丘里管内的水汽不会结冰，因此也不会对出现堵塞文丘里管的情况，提高了装置运行的稳定性。
在其中一个实施例中，所述文丘里管包括朝向发动机本体的第一侧及背离所述发动机本体的第二侧，所述加热套设置于所述文丘里管的第二侧。
在其中一个实施例中，所述加热套具有加热腔及与所述加热腔连通的进水口和出水口，所述进水口用于向所述加热腔输入加热介质，所述出水口用于排出所述加热腔内的所述加热介质。
在其中一个实施例中，所述进水口用于与发动机本体的冷却液出口连通。
在其中一个实施例中，所述出水口的高度高于所述进水口的高度。
在其中一个实施例中，所述加热套还开设有与所述加热腔连通的清砂孔，所述文丘里管装置还包括密封塞，所述密封塞可拆卸地连接于所述加热套的所述清砂孔处，用于密封所述清砂孔。
在其中一个实施例中，所述文丘里管装置还包括压差传感器，所述压差传感器设置于所述文丘里管，用于测量所述入口段与所述喉口段的压差。
在其中一个实施例中，所述入口段开设有与其内部连通的第一检测孔，所述喉口段开设有与其内部连通的第二检测孔；
所述文丘里管装置还包括安装座，所述安装座开设有均贯穿所述安装座的第一检测通道及第二检测通道，所述安装座装设于所述文丘里管，所述第一检测通道与所述第一检测孔连通，所述第二检测通道与所述第二检测孔连通，所述压差传感器设置于所述安装座，且与所述第一检测通道及所述第二检测通道连通。
在其中一个实施例中，所述加热套与所述安装座连接，以对所述第一检测通道及所述第二检测通道加热。
在其中一个实施例中，所述文丘里管装置还包括压力检测器，所述压力检测器设置于所述入口段，用于检测所述入口段的压力。
在其中一个实施例中，所述文丘里管装置还包括连接组件，所述连接组件与所述文丘里管固定连接，用于与发动机本体连接。
一种EGR系统，包括如上所述的文丘里管装置。
一种发动机，包括发动机本体及如上所述的EGR系统。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的文丘里管装置的结构示意图；
图2为图1所示的文丘里管装置的爆炸结构示意图；
图3为图1所示的文丘里管装置另一角度的爆炸结构示意图；
图4为图1所示的文丘里管装置的A-A处的剖视结构示意图；
图5为图4所示的文丘里管装置的B-B处的剖视结构示意图；
图6为图5所示的文丘里管装置的C-C处的剖视结构示意图。
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。
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。
为了便于理解本发明的技术方案，在此对现有的EGR中流量检测方式进行简单说明：EGR中设置文丘里管，文丘里管的入口段和喉口段的径向尺寸不同，因此气体经过时压力也会不同，而且气体流量越大，两段的压差就越大。文丘里管的管径是已知的，在获取到入口段的压力以及气体的温度后，首先可根据压力和温度计算出气体的密度，然后根据管径、密度及压差计算出气体的流量。如果低温环境下文丘里管内的水汽结冰，结冰之后会阻碍气体的流动，从而影响EGR中流量检测的精度，严重情况下会堵塞文丘里管，导致EGR故障。
如图1-图3所示，本发明一实施例提供的文丘里管装置100，包括文丘里管10及加热套20，加热套20可对文丘里管10加热，避免在低温环境下文丘里管10内结冰，提高装置的稳定性。
进一步地，文丘里管10包括依次设置的入口段11、喉口段13及扩散段14，入口段11的径向尺寸大于喉口段13的径向尺寸。加热套20设置于文丘里管10的外侧壁，且自入口段11延伸扩散段14，用于对入口段11至扩散段14进行加热。
如此，通过加热套20对文丘里管10进行加热，可以有效地避免文丘里管装置在低温环境下文丘里管10内的水汽结冰，使得文丘里管10内气体的流动顺畅，从而不会影响流量检测，确保了流量检测的稳定性。同时，由于文丘里管10内的水汽不会结冰，因此也不会对出现堵塞文丘里管10的情况，提高了装置运行的稳定性。
在一些实施例中，文丘里管10还包括收缩段12，收缩段12连接于入口段11和喉口段13之间，用于衔接入口段11和喉口段13，入口段11、收缩段12、喉口段13及扩散段14依次固定连接并连通，喉口段13的径向尺寸最小。
实际应用中，入口段11及喉口段13呈圆柱状，收缩段12及扩散段14均为锥形管。
需要说明的是，文丘里管10的横截面为圆形，而文丘里管10的入口段11、收缩段12、喉口段13及扩散段14的壁厚是相同的，因此喉口段13的径向尺寸小于入口段11和扩散段14的径向尺寸，即喉口段13的管径小于入口段11和扩散段14的管径。
气体的流经入口段11时的速度大于气体流经喉口段13时的速度，根据伯努利原理，入口段11的压力大于喉口段13的压力，因此入口段11与喉口段13之间存在压差。
本实施例中将加热套20设置于第一侧，且自入口段11延伸至扩散段14，并不限制加热套20完全覆盖第一侧的入口段11及扩散段14，只要确保对文丘里管10的加热效果，避免文丘里管10内结冰即可。
请同时参阅图5，在一些实施例中，文丘里管10包括朝向发动机本体的第一侧及背离发动机本体的第二侧。
需要解释的是，文丘里管装置设置于发动机本体的附近，因此文丘里管10会有一侧朝向发动机本体，第一侧和第二侧是以文丘里管10的径向分布的，即沿文丘里管10的中心轴线将文丘里管10均匀分成两部分后，其中一部分的外侧为第一侧，其中另一部分的外侧为第二侧。而上述实施例中的入口段11、收缩段12、喉口段13及扩散段14是沿文丘里管10的轴向依次布设的，即第一侧和第二侧均包括入口段11、收缩段12、喉口段13及扩散段14。
进一步地，加热套20设置于文丘里管10的第二侧，以在保证加热文丘里管10的同时降低材料成本。
需要说明的是，文丘里管10的第一侧朝向发动机本体，而发动机本体运行时自身会发热，因此发动机本体与文丘里管10的第一侧之间发生热传递，即发动机本体会对文丘里管10的第一侧加热，而在低温环境下，文丘里管10的第二侧会与外界冷空气接触，加热套20设置于文丘里管10的第二侧，可以对文丘里管10的第二侧进行加热，而且也避免文丘里管10的第二侧与冷空气接触，从而避免文丘里管10内的水汽结冰。
同时需要解释的是，上述的低温环境可能是零下几十度的温度，发动机本体对于文丘里管10的热传递主要是对文丘里管10的第一侧加热，其对于第二侧的影响较小，外界冷空气对于第二侧的影响较大。而且由于文丘里管10为金属材质，在不设置加热套20的情况下，冷空气对文丘里管10的降温效果会大于发动机本体的加热效果，导致文丘里管10内部的水汽结冰。
实际应用中，加热套20的横截面呈C形。可以理解的是，由于加热套20自入口段11延伸至喉口段13，即加热套20覆盖了入口段11、收缩段12以及喉口段13的第一侧，而入口段11、收缩段12及喉口段13的径向尺寸存在变化，因此加热套20为不规则形状。但是加热套20设置于文丘里管10的第二侧，也就是说加热套20并没有完全包裹文丘里管10外侧，因此加热套20的横截面呈C形。
请同时参阅图4-图6，在一些实施例中，加热套20具有加热腔21及与加热腔21连通的进水口22和出水口23，进水口22用于向加热腔21内输入加热介质，出水口23用于排出加热腔内的加热介质。
实际应用中，进水口22用于与发动机本体的冷却液出口连通，即进水口21用于向加热腔21内输入经过发动机本体的冷却液，出水口23用于排出加热腔21内的冷却液。
冷却液经过发动机本体以对发动机本体进行降温，而冷却液自身会升温，升温后的冷却液能够进入加热腔21后用于对文丘里管10进行加热。如此，无需额外设置加热的装置，进一步地降低了结构成本，而且发动机本体的冷却液重复利用，冷却液在加热文丘里管10的同时也能进行换热降温，方便后续冷却液的降温。
在一些实施例中，出水口23的高度高于进水口22的高度，以方便冷却液中的气体排出，提高冷却液对文丘里管10的加热效果。
需要解释的是，冷却液在经过发动机本体后，冷却液的温度会升高，且可能存在部分气化的情况，而加热腔21内如果存在较多的气体，会影响冷却液与文丘里管10的换热，即影响对文丘里管10的加热效果，因此将出水口23的高度设置为高于进水口22的高度，在气体进入加热腔21后，气体会优先于液体排出，有效地减少了加热腔21内气体的含量，从而提高了加热效果。
实际应用中，进水口22开设于加热套20的底部，而出水口23开设于加热套20的顶部。具体地，进水口22开设于加热套20底面，而出水口23开设于加热套20朝向发动机本体的一侧表面。
在一些实施例中，加热套20还开设有与加热腔21连通的清砂孔24，以方便清除加热套20成型时残留在加热腔21内的粘砂。进一步地，清砂孔24包括两个，且均开设于加热套20背离发动机本体的一侧表面。
在一些实施例中，文丘里管装置还包括密封塞30，密封塞30可拆卸地连接于加热套20的清砂孔24处，用于密封清砂孔24。如此，在加热套20成型之后，可通过清砂孔24清楚加热腔21内的粘砂，清除粘砂之后，可将密封塞30连接于清砂孔24处，从而密封清砂孔24，方便加热套20后续的使用。
进一步地，密封塞30螺纹连接于清砂孔24。实际应用中，清砂孔24的孔壁开设有螺纹，密封塞30为螺纹塞，螺纹塞与清砂孔24螺纹连接。
在一些实施例中，文丘里管还包括压差传感器40，压差传感器40设置于文丘里管10，用于测量入口段11与喉口段13的压差，从而方便后续根据压差换算出文丘里管10内气体的流量。
在一些实施例中，入口段11开设有与其内部连通的第一检测孔，喉口段13开设有与其内部连通的第二检测孔，压差传感器40通过第一检测孔和第二检测孔检测入口段11和喉口段13的压差。
进一步地，文丘里管装置还包括安装座50，安装座50开设有均贯穿安装座50的第一检测通道51及第二检测通道52，安装座50装设于文丘里管10，且第一检测通道51与第一检测孔连通，第二检测通道52与第二检测孔连通，压差传感器40设置于安装座50，且与第一检测通道51及第二检测通道52连通，以通过第一检测通道51及第一检测孔与第二检测通道52及第二检测孔检测入口段11及喉口段13的压差。
实际应用中，加热套20与安装座50连接，以对第一检测通道51和第二检测通道52加热。可以理解的是，第一检测通道51和第二检测通道52内气体的流速较慢，在低温环境下，第一检测通道51和第二检测通道52内存在水汽的话更容易结冰，加热套20对第一检测通道51和第二检测通道52加热，可以避免第一检测通道51和第二检测通道52内结冰，从而确保压差传感器40对入口段11和喉口段13压差的检测稳定进行，提高压差检测的可靠性。
在一些实施例中，文丘里管装置还包括压力检测器60，压力检测器60设置于入口段11，用于检测入口段11的压力，从而可以在获取气体温度后，配合压差传感器40检测的压差以及文丘里管10各部分的管径，即可计算出气体的流量。
需要进行说明的是，本实施例中的文丘里管10中并未设置温度传感器，在实际使用时，文丘里管10的前端也通过管道与其他设备连接，而温度传感器设置于文丘里管10前端的管道上，用于检测气体的温度。
需要解释的是，温度传感器检测气体温度时，需要将温度检测探头伸入到气体流经的通道内部，伸入通道内部的探头会影响气流的稳定性，从而影响压差以及压力的检测，影响流量检测的精度。压力检测器60为压力传感器，压力检测器60对压力检测不会影响气流的稳定性。
同时需要进一步解释的是，本实施例中温度传感器设置于文丘里管10前端的管道上，气体先经过温度传感器后再进入文丘里管10内，加热套20设置于文丘里管10，并对文丘里管10进行加热，加热套20主要用于避免文丘里管10内水汽结冰，而且文丘里管10内部的气体流速较快，因此加热套20对气体温度的影响较小，相较于温度传感器的探头对流量检测的影响，加热套20对于流量检测的影响更小，而且加热套20还能避免文丘里管10内的水汽结冰，故优选将温度传感器设置于文丘里管10前端的管道上。
此外，将温度传感器设置于文丘里管10前端的管道上时，还可以进行标定，即经过有限次数的实验确定温度传感器检测的温度与文丘里管10内温度的大致关系，以进一步地提高流量检测的准确性。
实际应用中，文丘里管10入口段11的顶部开设有安装孔15，安装孔15与入口段11内部连通，压力检测器60装设于安装孔15处。
在一些实施例中，文丘里管装置还包括连接组件，连接组件与文丘里管10固定连接，用于与发动机本体连接，从而使得文丘里管10相对发动机本体固定。
实际应用中，连接组件包括连接件70及锁紧件，连接件70固定连接于文丘里管10，锁紧件用于将连接件70锁紧于发动机本体上。具体地，连接件70上开设有螺纹孔，锁紧件为锁紧螺栓。
在一些实施例中，文丘里管10、加热套20、连接件70及安装座50一体成型，即成型之后该结构具有供气体流通的通道(即文丘里管10内部的通道)、加热腔21、进水口22、出水口23、清砂孔24、第一检测通道51、第二检测通道52、第一检测孔及第二检测孔。
本发明还涉及一种EGR系统，EGR系统包括上述实施例中的文丘里管装置。进一步地，EGR系统还包括连接于文丘里管10前端的管道以及设置于管道上的温度传感器，温度传感器用于检测经过管道输送到文丘里管10内的气体的温度。
本发明还涉及一种发动机，该发动机包括上述实施例中的EGR系统。进一步地，发动机还包括发动机本体。
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 (13)

1.一种文丘里管装置，其特征在于，包括：
文丘里管，包括依次设置的入口段、喉口段及扩散段，所述喉口段的径向尺寸小于所述入口段及所述扩散段的径向尺寸；及
加热套，设置于所述文丘里管的外侧壁，且所述加热套自所述入口段延伸至所述扩散段，用于对所述入口段至所述扩散段进行加热。
2.根据权利要求1所述的文丘里管装置，其特征在于，所述文丘里管包括朝向发动机本体的第一侧及背离所述发动机本体的第二侧，所述加热套设置于所述文丘里管的第二侧。
3.根据权利要求1所述的文丘里管装置，其特征在于，所述加热套具有加热腔及与所述加热腔连通的进水口和出水口，所述进水口用于向所述加热腔输入加热介质，所述出水口用于排出所述加热腔内的所述加热介质。
4.根据权利要求3所述的文丘里管装置，其特征在于，所述进水口用于与发动机本体的冷却液出口连通。
5.根据权利要求3所述的文丘里管装置，其特征在于，所述出水口的高度高于所述进水口的高度。
6.根据权利要求3所述的文丘里管装置，其特征在于，所述加热套还开设有与所述加热腔连通的清砂孔，所述文丘里管装置还包括密封塞，所述密封塞可拆卸地连接于所述加热套的所述清砂孔处，用于密封所述清砂孔。
7.根据权利要求1所述的文丘里管装置，其特征在于，所述文丘里管装置还包括压差传感器，所述压差传感器设置于所述文丘里管，用于测量所述入口段与所述喉口段的压差。
8.根据权利要求7所述的文丘里管装置，其特征在于，所述入口段开设有与其内部连通的第一检测孔，所述喉口段开设有与其内部连通的第二检测孔；
所述文丘里管装置还包括安装座，所述安装座开设有均贯穿所述安装座的第一检测通道及第二检测通道，所述安装座装设于所述文丘里管，所述第一检测通道与所述第一检测孔连通，所述第二检测通道与所述第二检测孔连通，所述压差传感器设置于所述安装座，且与所述第一检测通道及所述第二检测通道连通。
9.根据权利要求8所述的文丘里管装置，其特征在于，所述加热套与所述安装座连接，以对所述第一检测通道及所述第二检测通道加热。
10.根据权利要求1所述的文丘里管装置，其特征在于，所述文丘里管装置还包括压力检测器，所述压力检测器设置于所述入口段，用于检测所述入口段的压力。
11.根据权利要求1所述的文丘里管装置，其特征在于，所述文丘里管装置还包括连接组件，所述连接组件与所述文丘里管固定连接，用于与发动机本体连接。
12.一种EGR系统，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的文丘里管装置。
13.一种发动机，其特征在于，包括发动机本体及如权利要求12所述的EGR系统。
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