CN115030841B

CN115030841B - 一种增压装置及egr排气系统

Info

Publication number: CN115030841B
Application number: CN202210494042.XA
Authority: CN
Inventors: 康丽丽; 雷刚勤; 安涛; 孟照康
Original assignee: Dongfeng Commercial Vehicle Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Commercial Vehicle Co Ltd
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2042-04-29
Also published as: CN115030841A

Abstract

本发明公开了一种废气增压装置，涉及发动机设计领域，该装置包括ECU控制模块，其用于接收发动机的排气参数，并根据发动机排气参数标定预设阈值；气体供给模块，其与ECU控制模块相连，且气体供给模块被配置为按预设阈值输送压缩空气；气流输送模块，其包括气流加速机构和废气输送管道，废气输送管道一端用于与发动机的进气管相连另一端用于通过气流加速机构与发动机的排气管相连，气流加速机构用于接收气体供给模块的压缩空气以在废气输送管道的中心产生负压区。本发明中的增压装置使用气流加速机构，使得废气增压装置只需要少量的压缩空气就能够实现对发动机派出的废气进行增压以节省了成本投入，提高EGR系统的可靠性。

Description

一种增压装置及EGR排气系统

技术领域

本发明涉及发动机设计技术领域，具体涉及一种增压装置及EGR排气系统。

背景技术

从柴油发动机排出的废气含有NOx、SOx、烟尘等有害物质。尤其是，使用低质的燃料的船舶用的柴油发动机中，废气所含有的有害物质的量较多。因此，为了与各种废气限制对应，船舶用的柴油发动机需要处理该有害物质的技术、废气处理装置。

作为减少废气中的NOx的方法，存在废气再循环(EGR)。该EGR将从柴油发动机的燃烧室排出的废气的一部分(再循环气体)混入燃烧用空气并作为燃烧用气体回到燃烧室。因此，燃烧用气体的氧气浓度降低，使燃料和氧气的反应即燃烧的速度变慢，从而使燃烧温度降低，能够减少NOx的产生量。然而，一般来说增压柴油机的进气管压力会大于排气管压力时，废气再循环系统需克服压力逆差，使足够量的废气进入进气管中实现废气再循环。相关技术中采用单向阀解决上述问题，但单向阀在这种高温环境中的频繁开闭容易失效，导致从业人员不得不频繁更换导致成本上升。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于解决废气循环系统的增压问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是提供一种废气增压装置，其包括：

ECU控制模块，其用于接收发动机的排气参数，并根据所述发动机排气参数标定预设阈值；

气体供给模块，其与所述ECU控制模块相连，且所述气体供给模块被配置为按所述预设阈值输送压缩空气；

气流输送模块，其包括气流加速机构和废气输送管道，所述废气输送管道一端用于与所述发动机的进气管相连另一端用于通过所述气流加速机构与所述发动机的排气管相连，所述气流加速机构用于接收所述气体供给模块的压缩空气以在所述废气输送管道的中心产生负压区。

一些实施例中，所述气流加速机构包括：

外管，其用于与所述发动机的排气管连通，且所述外管的侧壁面开有进气孔，所述进气孔用于与所述气体供给模块相连；

内管，其内嵌在所述外管之中，且所述内管与所述外管之间形成环形空腔，所述内管的一端与所述排气管间隔设置，所述内管与所述排气管之间形成窄隙，所述窄隙通过所述环形空腔与所述进气孔相连。

一些实施例中，所述窄隙的宽度为1.3mm。

一些实施例中，所述内管在所述窄隙处设有弧形的凸起。

一些实施例中，所述凸起的弧面半径为8mm。

一些实施例中，所述气体供给模块包括：

储气罐，其通过压缩空气管路向所述气流输送模块输送压缩空气；

控制阀，其设于所述压缩空气管路上，所述控制阀与所述ECU控制模块相连，所述控制阀可用于调整所述压缩空气管路的输出功率。

另一方面，本申请还提供一种EGR排气系统，其包括：

气流输送模块，其包括气流加速机构和废气输送管道，所述废气输送管道一端用于与所述发动机的进气管相连另一端用于通过所述气流加速机构与所述发动机的排气管相连，所述气流加速机构用于接收所述气体供给模块的压缩空气以在所述废气输送管道的中心产生负压区；

发动机，其通过进气管和排气管与所述废气增压装置的气流输送模块相连。

一些实施例中，所述排气管上设有EGR冷却器。

一些实施例中，所述排气管上设有单向阀。

一些实施例中，所述气流加速机构包括：

外管，其与所述发动机的排气管连通，且所述外管的侧壁面开有进气孔，所述进气孔与所述气体供给模块相连；

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中的增压装置使用气流加速机构，使得废气增压装置只需要少量的压缩空气就能够实现对发动机派出的废气进行增压以节省了成本投入，提高EGR系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例中EGR排气系统的原理示意图；

图2为本发明实施例中增压装置的气流输送模块的剖面图。

图中：1、ECU控制模块；2、气体供给模块；21、储气罐；22、控制阀；3、气流输送模块；4、发动机；41、进气管；42、排气管；5、气流加速机构；51、外管；52、内管；521、凸起；53、进气孔；54、环形空腔；55、窄隙；6、废气输送管道；7、EGR冷却器；8、单向阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。如图2所示，本申请提供一种废气增压装置，其包括：ECU控制模块1、气体供给模块2和气流输送模块3；其中，

ECU控制模块1，其与检测组件相连，所述ECU控制模块1用于接收检测得到的发动机4的排气参数，并根据所述发动机排气参数标定预设阈值；气体供给模块2，其与所述ECU控制模块1相连，且所述气体供给模块2被配置为按所述预设阈值输送压缩空气；气流输送模块3，其包括气流加速机构5和废气输送管道6，所述废气输送管道6一端与所述发动机4的进气管41相连另一端通过所述气流加速机构5与所述发动机4的排气管42相连，所述气流加速机构5用于接收所述气体供给模块2的压缩空气，且所述气流加速机构5可在所述废气输送管道6的中心产生低压区或负压区。

可以理解的是，本申请中的废气增压装置，是为了解决发动机4的进气管41压力大于排气管42，因此废弃循环再次输送至排气管42中时需要克服压力逆差。因此需要对废气进行加压以使足够量的废气进入进气管41中。

具体地，气流加速机构5包括：外管51和内管52；其中，

外管51，其与所述发动机4的排气管42连通，且所述外管51的侧壁面开有进气孔53，所述进气孔53与所述气体供给模块2相连；内管52，其内嵌在所述外管51之中，且所述内管52与所述外管51之间形成环形空腔54，所述内管52的一端与所述排气管42间隔设置，所述内管52与所述排气管42之间形成窄隙55，所述窄隙55通过所述环形空腔54与所述进气孔53相连。

可以理解的是，所述进气孔53进入所述环形空腔54，压缩空气经所述环形空腔54朝所述窄隙55移动。压缩空气经过所述窄隙55向内管52的通道移动，最终通往所述发动机4的进气管41内。

压缩空气在经过窄隙55时由于所述窄隙55为一个相对较窄的缝隙，压缩空气通过所述窄隙55时速度加快，在内管52中造成“附壁”现象，由于“附壁效应”影响，喷出的压缩空气将沿内管52的侧壁向前流动，从而形成一圈高速环形气流。高速环形气流导致中心区域产生低压，从而引起中心区域产生大量向前的外喷气流。中心区域的气流(即废气)与外部环境流入的清新气流混合向前运动，最终通过进气管41进入发动机4，从而在废气输送管道6后方产生很高的负压，而该负压就是一种动力源。通过该负压能够快速的将发动机4从排气管42排出的废弃吸入到进气管41中回到发动机4。

优选地，窄隙55的宽度选为1.3mm。内管52在形成窄隙55的部分处为一个弧形的凸起521.该凸起的弧度半径为8mm。弧形结构可以对压缩空气流动方向起到很好的引导功能。

值得说明的是，气体供给模块2包括：

储气罐21，其通过压缩空气管路向所述气流输送模块3输送压缩空气；控制阀22，其设于所述压缩空气管路上，所述控制阀22与所述ECU控制模块1相连，所述控制阀22可用于调整所述压缩空气管路的输出功率。

优选地，检测组件需要检测发动机4的排气参数，并根据此计算出进排气流量，再根据进排气流量标定气体供给模块2的压缩空气输入值。

可以理解的是，内管52的内壁面置有一定弧度，整体可以设置成稍外扩的喇叭口状，一方面可为从窄隙55进入的压缩空气气流提供扩容通道，另一方面可扩大风束的角度。

第二方面，本申请还提供一种EGR排气系统，其包括：

废气增压装置和发动机4，发动机4通过进气管41和排气管42与所述废气增压装置的气流输送模块3相连。

而废弃增压装置，其包括：ECU控制模块1、气体供给模块2和气流输送模块3；其中，

ECU控制模块1，其与检测组件相连，所述ECU控制模块1用于接收检测得到的发动机4的排气参数，并根据所述发动机排气参数标定预设阈值；气体供给模块2，其与所述ECU控制模块1相连，且所述气体供给模块2被配置为按所述预设阈值输送压缩空气；气流输送模块3，其包括气流加速机构5和废气输送管道6，所述废气输送管道6一端与所述发动机4的进气管41相连另一端通过所述气流加速机构5与所述发动机4的排气管42相连，所述气流加速机构5用于接收所述气体供给模块2的压缩空气，且所述气流加速机构5可在所述废气输送管道6的中心产生低压区。

具体地，气流加速机构5包括：外管51和内管52；其中，

可以理解的是，所述进气孔53进入所述环形空腔54，压缩空气经所述环形空腔54朝所述窄隙55移动。压缩空气经过所述窄隙55向内管52的通道移动，最终通往所述所述发动机4的进气管41内。

值得说明的是，气体供给模块2包括：

一些实施例中，如图1所示，上述排气管42上设有EGR冷却器7和单向阀8。与此同时，进气管41与外界环境连通。

具体地，EGR冷却器7为可变流量式样的。EGR冷却器7上设有水温传感器，所述第二水温传感器将检测到的信号传递给ECU控制模块1。

一种实施例中，上述EGR冷却器7包括散热装置、EGR废气入口、EGR废气出口、冷却液入口、冷却液出口，关键在于：所述EGR冷却液入口设有用于控制冷却液流量的控制阀门。

本申请的EGR冷却器7，在EGR废气再循环的系统中，对冷却液的流动进行精细的控制，当需要冷态EGR的时候，控制阀门全开，开启对EGR的冷却液循环；当需要热态EGR的时候，控制阀门关闭或只开启很小的开度，让冷却液停止流过EGR冷却装置或只让很少一部分的冷却液流过EGR冷却装置，以满足不同工况对冷、热EGR的需求，达到更加精细化控制发动机燃烧的目的，更进一步的减少油耗和污染物排放；本发明只需要在现有冷却器的冷却液入口处增加一个控制阀门即可，没有对现有冷却液本身结构作任何修改，不会影响原有EGR冷却器的强度和冷却效果，具有成本低，效果优良的特点。具体的说，所述控制阀门为电控线性阀，所述电控线性阀与发动机电控装置连接。通过发动机电控装置控制电控线性阀的开度，即可达到更精细化控制发动机燃烧的目的。

另一种实施例中，废气再循环冷却系统包括：废气排气管、发动机进气管、缸盖、EGR冷却器7、支架、机油冷却器、EGR冷却器7冷却水进水管、EGR冷却器7冷却水回水管、EGR冷却器7出气接管、EGR控制阀总成、新空气进气管、以及EGR冷却器7回水接头等，部件连接方案是；废气排气管和发动机进气管设置在缸盖的两侧，废气排气管与发动机进气管之间接有EGR冷却器7。EGR冷却器7通过支架固定在缸盖的后端，机油冷却器置于发动机进气管的下方。机油冷却器冷却水出口接至EGR冷却器7冷却水进水管，EGR冷却器7冷却水回水管接至EGR冷却器7回水接头。EGR冷却器7出气接管一端连接EGR冷却器7；另一端连接EGR控制阀总成，EGR冷却器7出气接管通过固定卡固定在发动机进气管上。新空气进气管通过法兰方式与发动机进气管连接，EGR冷却器7回水接头设置在缸盖的后端，冷却废气后的回水经EGR冷却器7回水接头流回发动机冷却水通道。目前的废气再循环冷却系统、在废气排气管上取气，然后经过很长一段管路进入EGR冷却器7进行冷却，冷却后再经一段管路以及控制阀进入进气管，与新鲜空气混合后进入气缸。

作为技术对比，本冷却系统在发动机缸盖后端留有EGR冷却器7回水口，EGR冷却器7回水直接送回到缸盖后端，废气排气管与EGR冷却器7直接相连，EGR冷却器7也布置在缸盖后端。该结构可以减少相关连接管路，使发动机在整车上的布置更加紧凑合理。

该申请实施例的特点及产生的效果是，将EGR冷却器7布置在缸盖后端，将布置在缸盖后端很长的EGR冷却器7进气接管省略掉，取消连接到发动机前侧水箱或节温器的EGR冷却器7回水管，只在发动机缸盖后端开孔用以装配回水接头，冷却水直接流回发动机冷却水通道。该系统装置发动机的整体尺寸没有发生变化，减少了发动机相关零部件，使外型布置更为紧凑可靠合理。在满足对EGR系统冷却要求的基础上，更有利于发动机整车的装配。

综上所述，本申请中的增压装置使用气流加速机构，使得废气增压装置只需要少量的压缩空气就能够实现对发动机派出的废气进行增压以节省了成本投入，提高EGR系统的可靠性

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种废气增压装置，其特征在于，包括：

ECU控制模块（1），其用于接收发动机（4）的排气参数，并根据所述发动机排气参数标定预设阈值；

气体供给模块（2），其包括储气罐（21）和控制阀（22），所述储气罐（21）通过压缩空气管路输送压缩空气，所述控制阀（22），其设于所述压缩空气管路上，所述控制阀（22）与所述ECU控制模块（1）相连，所述控制阀（22）可用于调整所述压缩空气管路的输出功率，且所述气体供给模块（2）被配置为按所述预设阈值输送压缩空气；

气流输送模块（3），其包括气流加速机构（5）和废气输送管道（6），所述废气输送管道（6）一端用于与所述发动机（4）的进气管（41）相连另一端用于通过所述气流加速机构（5）与所述发动机（4）的排气管（42）相连，所述气流加速机构（5）用于接收所述气体供给模块（2）的压缩空气以在所述废气输送管道（6）的中心产生负压区；其中，

所述气流加速机构（5）包括：外管（51）和内管（52），所述外管（51）用于与所述发动机（4）的排气管（42）连通，且所述外管（51）的侧壁面开有进气孔（53），所述进气孔（53）用于与所述气体供给模块（2）相连，所述内管（52）其内嵌在所述外管（51）之中，且所述内管（52）与所述外管（51）之间形成环形空腔（54），所述内管（52）的一端与所述排气管（42）间隔设置，所述内管（52）与所述排气管（42）之间形成窄隙（55），所述窄隙（55）通过所述环形空腔（54）与所述进气孔（53）相连。

2.如权利要求1所述的废气增压装置，其特征在于，所述窄隙（55）的宽度为1.3mm。

3.如权利要求1所述的废气增压装置，其特征在于，所述内管（52）在所述窄隙（55）处设有弧形的凸起（521）。

4.如权利要求3所述的废气增压装置，其特征在于，所述凸起（521）的弧面半径为8mm。

5.一种EGR排气系统，其特征在于，其包括：

所述气流加速机构（5）包括：外管（51）和内管（52），所述外管（51）用于与所述发动机（4）的排气管（42）连通，且所述外管（51）的侧壁面开有进气孔（53），所述进气孔（53）用于与所述气体供给模块（2）相连，所述内管（52）其内嵌在所述外管（51）之中，且所述内管（52）与所述外管（51）之间形成环形空腔（54），所述内管（52）的一端与所述排气管（42）间隔设置，所述内管（52）与所述排气管（42）之间形成窄隙（55），所述窄隙（55）通过所述环形空腔（54）与所述进气孔（53）相连；

发动机（4），其通过进气管（41）和排气管（42）与所述气流输送模块（3）相连。

6.如权利要求5所述的EGR排气系统，其特征在于，所述排气管（42）上设有EGR冷却器（7）。

7.如权利要求5所述的EGR排气系统，其特征在于，所述排气管（42）上设有单向阀（8）。