CN117090675A - 排气管、排气管的优化设计方法和发动机 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种排气管、排气管的优化设计方法和发动机，其中，排气管包括第一排气管路、EGR管路和涡前管路。第一排气管路沿第一方向设置，EGR管路沿第二方向设置，且EGR管路的输入端与第一排气管路的输出端相连通，第一方向和第二方向之间的夹角θ ₁小于60°。涡前管路与EGR管路和第一排气管路位于第一平面，涡前管路沿第三方向设置，涡前管路与EGR管路相连通，第三方向与第二方向之间的夹角θ ₂小于或等于90°，涡前管路的截面直径D为第一排气管路直径H的0.2~1倍。本发明所述的排气管，可保障排气管具有较高的EGR率，也可使得排气脉冲利用的更充分，涡前流量与EGR率分配更合理，从而满足不同用途发动机对涡前流量和EGR率的需求。

Description

排气管、排气管的优化设计方法和发动机

技术领域

本发明涉及发动机排气技术领域，具体涉及一种排气管、排气管的优化设计方法和发动机。

背景技术

为缓解能源危机和环境污染，降低气耗和排放是目前天然气发动机亟待解决的问题，而提升热效率是降气耗的必经之路。提升EGR率可以降低缸内温度，抑制爆震，对于提升热效率意义重大。

传统的天然气发动机多为涡流进气系统，对于EGR的容忍度较低，不需要太高的EGR率，故而传统天然气发动机的排气管设计理念为优先保证涡前流量。如图1所示，在现有的发动机的排气管中，排气管的主管路多为直段，且主管路与涡前管路和EGR管路连通多采用直角连通。

但是，由于棚顶系统重型天然气发动机，对于EGR的容忍度更高，可通过更高的EGR率来抑制爆震，提升热效率。而采用上述的排气管结构，因EGR管路与排气管的主管路的连通结构设计不合理，使得某些发动机气缸的排气无法顺利导向EGR管路入口，导致EGR管路取气能力较弱，EGR率较低，无法满足棚顶系统重型天然气发动机对高EGR率的需求。此外，由于排气管的主管路为直段，从气缸出口到涡前入口，排气管路上没有很好的导向性，各缸排气在排气管主管内会相互干扰，排气脉冲不能得到很好的利用。而且，主管路与涡前管路和EGR管路连通多采用直角连通，容易出现管路压损大，管路拐弯处热应力集中，可靠性差的情况。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有排气管的结构无法满足高EGR率的需求的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种排气管，包括：

第一排气管路，所述第一排气管路沿第一方向设置；

EGR管路，所述EGR管路沿第二方向设置，且所述EGR管路的输入端与所述第一排气管路的输出端相连通，所述第一方向和所述第二方向之间的夹角θ ₁小于60°；

涡前管路，所述涡前管路与所述EGR管路和所述第一排气管路位于第一平面，所述涡前管路沿第三方向设置，所述涡前管路与所述EGR管路相连通，所述第三方向与所述第二方向之间的夹角θ ₂小于或等于90°，所述涡前管路的截面直径D为所述第一排气管路直径H的0.2~1倍。

本发明所述的排气管，包括第一排气管路、EGR管路和涡前管路。通过将EGR管路的输入端与第一排气管路的输出端连通，且涡前管路与EGR管路的中部连通，使得气缸的排气优先到EGR管道中，使得EGR的取气更为顺畅。同时，限定第一方向和第二方向之间的夹角、第三方向与第二方向之间的夹角，以及EGR管路的截面直径，不仅可保障排气管具有较高的EGR率，也可使得排气脉冲利用的更充分，涡前流量与EGR率分配更合理，从而满足不同用途发动机对涡前流量和EGR率的需求。

另外，根据本发明的排气管，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施方式中，所述排气管还包括：

第二排气管路，所述第二排气管路的数量为多个，且多个所述第二排气管路的输出端均与所述涡前管路相连通。

在本发明的一些实施方式中，所述排气管还包括：

传输管路，全部所述第二排气管路分别与所述传输管路相连通，且所述传输管路的输出端与所述涡前管路相连通，且所述传输管路与所述涡前管路的连接处采用圆弧进行过渡。

在本发明的一些实施方式中，所述圆弧的半径R的取值范围为10mm≤R≤50mm。

在本发明的一些实施方式中，全部所述第二排气管路和所述第一排气管路均沿第四方向并排设置，且所述第四方向与所述第一平面相垂直。

在本发明的一些实施方式中，全部所述第二排气管路与所述传输管路的连接处均采用圆弧进行过渡。

在本发明的一些实施方式中，全部所述第二排气管路为相邻设置，且全部所述第二排气管路的输出端之间相连通。

本发明的第二方面还提出了一种排气管的优化设计方法，用于制作本发明所述的排气管，所述排气管的优化设计方法包括：

根据发动机机型，构建排气管的优化仿真模型；

基于所述优化仿真模型进行仿真计算，获取涡前流量和EGR流量；

根据所述EGR流量不满足所述发动机机型的需求，调整所述第一方向和所述第二方向之间的夹角θ ₁，以及所述第三方向与所述第二方向之间的夹角θ ₂；

根据所述涡前流量不满足所述发动机机型的需求，调整所述涡前管路的截面直径D。

本发明所述的排气管的优化设计方法，通过仿真手段，能够对涡前流量与EGR流量分配进行快速选型优化，减小试验周期与成本。通过调整调整第一方向和第二方向之间的夹角θ ₁、以及第三方向与第二方向之间的夹角θ ₂、以及涡前管路的截面直径D，能够获得所需的EGR流量与涡前流量分配，进而满足不同用途发动机对涡前流量和EGR率的需求。

在本发明的一些实施方式中，在根据发动机机型，构建排气管的优化仿真模型前包括：

将标准排气管安装在试验台中进行试验，并获取第一调整参数，所述第一调整参数包括所述标准排气管在规定工况下的涡前流量与EGR流量；

利用仿真软件构建所述标准排气管的仿真模型；

基于所述仿真模型进行仿真计算，并获取第二调整参数，所述第二调整参数包括涡前流量与EGR流量；

根据所述第二调整参数与所述第一调整参数之间的差值满足试验需要，将所述仿真模型中的网格和参数设为计算数据。

本发明的第三方面还提出了一种发动机，包括本发明所述的排气管。

相对于现有技术，本发明提出的发动机具有上述排气管所具备的技术优势，在此将不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为现有发动机的排气管的结构示意图；

图2为本发明实施方式的所示的两组排气管的结构示意图；

图3为本发明实施方式的所示的两组排气管的在某一视角下的结构示意图；

图4为本发明实施方式的所示的两组排气管的在另一视角下的结构示意图；

图5为本发明实施方式的所示的排气管的结构示意图；

图6为图5中A-A的局部剖面示意图；

图7为图5中A-A的局部剖面示意图；

图8为本发明实施方式的所示的排气管的优化设计方法的流程示意图；

图9为本发明实施方式的所示的排气管的优化设计方法的逻辑示意图；

图10为本发明实施方式的所示的排气管与现有的排气管的对比示意图。

附图中各标记表示如下：

10、排气管；

1、第一排气管路；

2、第二排气管路；

3、EGR管路；31、取气部；32、传输部；

4、涡前管路；

5、传输管路。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面” 或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向（旋转90度或者在其它方向）并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

本发明涉及一种排气管10，其主要包括第一排气管路1、EGR管路3和涡前管路4。

其中，第一排气管路1沿第一方向a设置。EGR管路3沿第二方向b设置，且EGR管路3的输入端与第一排气管路1的输出端连通，第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁小于60°。涡前管路4与EGR管路3和第一排气管路1位于第一平面，涡前管路4沿第三方向c设置，涡前管路4与EGR管路3的中部连通，第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂小于或等于90°，涡前管路4的截面直径D为第一排气管路1直径H的0.2~1倍。

本实施方式的排气管10，通过将EGR管路3的输入端与第一排气管路1的输出端连通，且涡前管路4与EGR管路3的中部连通，使得气缸的排气优先到EGR管道中，使得EGR的取气更为顺畅。同时，限定第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁、第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂，以及EGR管路3的截面直径D，不仅可保障排气管10具有较高的EGR率，也可使得排气脉冲利用的更充分，涡前流量与EGR率分配更合理，从而满足不同用途发动机对涡前流量和EGR率的需求。

基于如上整体设计思想，本实施方式的排气管10的一种示例性结构如图1和图2所示，且此时，本实施方式也具体以六缸发动机为例对该排气管10进行介绍。不过，除了为六缸发动机，当然，本实施方式的发动机也可为其他类型的发动机。而且当为其它类型的发动机时，排气管10的具体设计，以及其在发动机中的布置，均参考本实施方式以下的描述即可。

具体来说，排气管10包括第一排气管路1、EGR管路3、涡前管路4、第二排气管路2和传输管路5。其中，第一排气管路1的输出端与EGR管路3的输入端连通，涡前管路4与EGR管路3的中部连通。第二排气管路2的输出端与传输管路5连通，传输管路5的输出端与涡前管路4连通，即第二排气管路2通过传输管路5与涡前管路4连通。且此时，如图2所示，发动机的气缸所排出气体的部分进入第二排气管路2，然后直接进入涡轮机中，发动机的气缸所排出的气体的另一部分进入第一排气管路1，然后优先进入EGR管路3，接着进入EGR管路3的部分气体通过涡前管路4进入涡轮机。如此设置，有助于兼顾涡前流量与EGR流量的分配，并避免气缸的排气出现相互干扰的情况，使得排气脉冲不能得到很好的利用的问题。

结合图1和图4所示，第一排气管路1、EGR管路3和涡前管路4均位于第一平面上。其中，第一排气管路1沿第一方向a布置，EGR管路3沿第二方向b设置，涡前管路4沿第三方向c设置。第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁小于60°。第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂小于或等于90°。其中，第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁的数值可以为10°、20°、30°、40°、45°和50°，第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂为10°、30°、45°、60°和90°。优选地，在本实施方式中，第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁的数值选择的是30°，第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂为60°。

同时，第一排气管路1的输出端与EGR管路3的输入端连通，涡前管路4的输入端与EGR管路3的中部连通。通过限定第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁，有助于保障第一排气管路1中具有足够的气体流向EGR管路3，进而保障排气管10的EGR率。通过对第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂进行限定，能够约束第一排气管路1到涡前管路4的气体流量，且此时，该排气管10能够兼顾涡前流量与EGR流量的分配，且解决EGR取气困难的问题。

此时，涡前管路4截面的直径为D，且涡前管路4的截面直径D为第一排气管路1直径H的0.2~1倍。通过限定涡前管路4的截面直径D，能够配合第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂，以对涡前流量的进行调整，从而满足发动机对涡前流量的需求。同时，还能够第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁作进一步地配合，从而调节涡前流量与EGR流量的分配，以能够进一步地提高该排气管10对不同机型的发动机的适用性。

在此，需要说明的是，在本实施方式中，EGR管路3包括取气部31和传输部32，其中，取气部31与第一排气管路1连通，传输部32和取气部31连通。通过设置具有取气部31和传输部32的EGR管路3，不仅能够与上述的第一排气管路1和涡前管路4进行配合使用，也有助于保障排气管10具有较好的装配空间，以能够更好地适用于其在发动机上的装配，提高其空间利用率。作为一种优选地可实施方式，涡前管路4的输入端与取气部31连通，且此时，取气部31的轴向长度较小，以能够保障用于调节涡前流量与EGR流量的分配，同时，传输部32的轴向与取气部31的轴向成角度设置，以使得该排气管10能够适用于多种发动机机型。优选地，传输部32的朝向与下述第四方向d相同。

如图3所示，第二排气管路2的数量为多个，且多个第二排气管路2和第一排气管路1均与发动机气缸的气体输出端连通。在本实施方式中，第二排气管路2的数量为两个，每两个第二排气管路2与一个第一排气管路1为一组，且每一个六缸发动机采用两组排气管10。为便于描述，将两组排气管10中的其中一个称为第一排气管10，将两组排气管10中的另外一个称为第二排气管10。且此时，第一排气管10中的两个第二排气管路2分别与发动机的第一缸和第二缸连通，第一排气管路1与发动机的第三缸连通，相应地，第一排气管路1与发动机的第四缸连通，第一排气管10中的两个第二排气管路2分别与发动机的第五缸和第六缸连通。且此时，第三缸和第四缸的排气优先进入EGR管路3，然后部分气体通过涡前管路4进入涡轮机，如此设置，使得第一缸、第二缸、第五缸和第六缸和涡前管路4直接连通，而第三缸和第四缸通过EGR管路3与涡前管路4，有助于解决现有排气管10之间存在的排气干扰的问题，同时，也能够解决现有排气管10中存在的EGR取气困难的问题。

此时，全部第二排气管路2沿第一方向a布置，传输管路5沿第四方向d布置，第一方向a和第四方向d垂直设置。在本实施方式中，第一排气管路1和两个第二排气管路2沿第四方向d并排设置，且第一排气管10和第二排气管10沿第四方向d并列设置。第四方向d与第一方向a垂直，同时，第四方向d与第三方向c和第二方向b垂直。其中，第一排气管10中的第一排气管路1与第二排气管10的第一排气管路1为相邻设置。优选地，第一排气管10中的第一排气管路1与第二排气管10的第一排气管路1抵接。且此时，第一排气管10中的涡前管路4与第二排气管10的涡前管路4抵接。当然，第一排气管10和第二排气管10可通过焊接或其他方式进行固定连接，以能够提高第一排气管10和第二排气管10之间的可靠性。

结合图4所示，全部第二排气管路2与传输管路5的连接处均采用圆弧进行过渡。由于管路转向采用直角拐弯的结构时，管路压损较大，且管路拐弯处容易出现热应力集中的情况，进而导致管路可靠性差。为了提高管路的可靠性，在本实施方式中，两个第二排气管路2与传输管路5的连接处均采用圆弧进行过渡。其中，过渡圆的半径可与下述圆弧的半径R相同或不同。通过采用圆弧过渡的方式进行第二排气管路2和传输管路5的连通，有助于对发动机气缸的排气进行导向，以减少排气干扰，提高排气脉冲的利用率。

此时，全部第二排气管路2为相邻设置，且全部第二排气管路2的输出端之间连通。仍如图3所示，两个第二排气管路2相邻设置以实现共法兰设计，有助于提升排气管10的可靠性。而两个第二排气管路2的输出端之间连通，由于两个第二排气管路2与传输管路5的连接处均采用圆弧进行过渡，如此设置，使得两个第二排气管路2中的气体呈现出以先汇集再进入传输管路5的运动方式，且此时，两个第二排气管路2的输出端与传输管路5之间的管道结构为渐缩过渡结构，有助于增加气体在传输管路5内的流速，进而实现增加排气脉冲的效果。

在本实施方式中，传输管路5的输出端与涡前管路4的中部连通，且传输管路5与涡前管路4的连接处采用圆弧进行过渡。结合图5所示，传输管路5的输出端与涡前管路4的中部连通。同时，为了进一步地提高传输管路5的对气体流向的导向性，传输管路5的输出端的朝向与涡前管路4的布置方向相同。如此设置，有助于进一步地减少排气干扰，保障传输管路5的输出效果。作为一种优选地可实施方式，传输管路5与涡前管路4的连接处的圆弧的半径R的取值范围为10mm≤R≤50mm。通过对圆弧的半径R进行限定，有助于提高排气管10对排气脉冲的利用率。具体地，当圆弧的半径R增大时，排气脉冲的利用会变得更加充分。优选地，本实施方式中的圆弧的半径R为10mm、20mm、30mm、40mm、45mm和50mm。其中，以圆弧的半径R为30mm时，排气脉冲的利用效果最好。

此时，作为优选实施方式，从传输管路5的输入端到输出端，传输管路5的内径为逐渐减小。通过对传输管路5的内径进行限定，有助于进一步地增加气体在传输管路5内的流速，并进一步地增加排气脉冲的利用率。

此外，还需要说明的是，排气管10在具体制备时，优选的其可采用一体成型工艺进行制造。同时，如本实施方式中的发动机的第一排气管10和第二排气管10可通过一体成型工艺进行制作。当然，除了一体成型，第一排气管10和第二排气管10可单独制作。

本发明的排气管10的整体布置形式紧凑，能够将排气脉冲利用的更充分，使得涡前流量与EGR率得到合理的分配，有助于实现较好的EGR率。同时，增压器效率也能够得到有效地提升，使得爆震倾向变得更小，点火提前角可以更靠前，热效率可以做到更高。

本实施方式还涉及一种排气管10的制作方法，以用于制作上述的排气管10。具体来说，该排气管10的制作方法包括：

根据发动机机型，构建排气管10的优化仿真模型；

基于优化仿真模型进行仿真计算，获取涡前流量和EGR流量；

根据EGR流量不满足发动机机型的需求，调整第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁，以及第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂；

根据EGR流量不满足发动机机型的需求，调整涡前管路4的截面直径D。

本发明所述的排气管10的制作方法，通过仿真手段，能够对涡前流量与EGR流量分配进行快速选型优化，减小试验周期与成本。通过调整调整第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁、以及第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂、以及涡前管路4的截面直径D，能够获得所需的EGR流量与涡前流量分配，进而满足不同用途发动机对涡前流量和EGR率的需求。

作为一种优选地可实施方式，在根据发动机机型，构建排气管10的优化仿真模型前包括：

将标准排气管10安装在试验台中进行试验，并获取第一调整参数，第一调整参数包括标准排气管10在规定工况下的涡前流量与EGR流量；

利用仿真软件构建标准排气管10的仿真模型；

基于仿真模型进行仿真计算，并获取第二调整参数，第二调整参数包括涡前流量与EGR流量；

根据第二调整参数与第一调整参数之间的差值满足试验需要，将仿真模型中的网格和参数设为计算数据。

如图8所示，在实际制作过程中，首先，取一个排气管10作为标准排气管10，并将该标准排气管10安装在试验台上，并通过试验以获取第一调整参数。其中，第一调整参数包括标准排气管10在规定工况下的涡前流量与EGR流量。然后根据该标准排气管10的尺寸搭建排气管10模块块仿真模型。利用仿真软件构建标准排气管10的仿真模型后，基于该仿真模型进行仿真计算以获取第二调整参数，且此时，该第二调整参数包括涡前流量与EGR流量。然后将同试验结果进行对标，若标定误差超过吻合范围，就对仿真模型的参数设置及网格进行调整，当第二调整参数与第一调整参数之间的差值满足试验需要，将仿真模型中的网格和参数设为计算数据（规范）。且此时，该计算数据（规范）适用于后续其他机型的排气管10的仿真选型。

接着，根据此规范，并按照所需发动机机型的需要，构建排气管10的优化仿真模型。然后基于优化仿真模型进行仿真计算，获取涡前流量和EGR流量，最后根据计算得到的EGR流量和涡前流量，来判断该排气管10的优化仿真模型是否满足该发动机机型的需要。

在具体地判断过程中，若涡前的流线不够顺畅，则对传输管路与涡前管路4的连接处的圆弧的半径R进行调整，再次进行仿真评价。若排气管10的优化仿真模型不满足该发动机机型的所需EGR流量的需求，则对第一方向a和第二方向b之间的夹角θ ₁，以及第三方向c与第二方向b之间的夹角θ ₂进行调整，再次进行仿真评价。若排气管10的优化仿真模型不满足该发动机机型的所需涡前流量需求，则对涡前管路4的截面直径D进行调整，直至满足需求。

最后，根据满足需求的排气管10的优化仿真模型获取排气管10的具体参数，并根据排气管10的具体参数进行排气管10的制作。通过仿真计算进行排气管10的匹配选型，相比试验选型，时间更短，成本更低。

本发明的排气管10的整体布置形式紧凑，对于不同用途的机型，排气管10只需要对关键参数进行调整。关键参数的改动可以使得排气脉冲利用的更充分，涡前流量与EGR率得到合理的分配，带来了更大的EGR率，增压器效率得到有效提升，使得爆震倾向更小，点火提前角可以更靠前，热效率可以做到更高。

相较于传统方案，采用本发明所述的排气管10在实际使用具有较好的使用效果，如图9所示，如通过对排气管10优化前后的使用状况进行对比可知，排气管10的EGR率提升了53%，而管路压损则降低24.6%。

本实施方式还涉及一种发动机，该发动机包括上述的排气管10。

本实施方式的发动机中排气管10的具体设置等，参见如上述描述即可，而通过设置以上所述的排气管10，使得本实施例的发动机不仅可对排气管10内的气体进行较好的导向，减小了各缸排气之间的相互干扰，并增加气体在排气管10内的流速，增加排气脉冲的利用率。同时，还可使得EGR的取气变得更为顺畅，且有助于使得涡前流量与EGR率分配更合理。此外，排气管10的结构简单易于调整，更适于根据不同机型对于EGR率及涡前流量的需求进行调整。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种排气管，其特征在于，包括：

第一排气管路，所述第一排气管路沿第一方向设置；

EGR管路，所述EGR管路沿第二方向设置，且所述EGR管路的输入端与所述第一排气管路的输出端相连通，所述第一方向和所述第二方向之间的夹角θ ₁小于60°；

涡前管路，所述涡前管路与所述EGR管路和所述第一排气管路位于第一平面，所述涡前管路沿第三方向设置，所述涡前管路与所述EGR管路相连通，所述第三方向与所述第二方向之间的夹角θ ₂小于或等于90°，所述涡前管路的截面直径D为所述第一排气管路直径H的0.2~1倍。

2.根据权利要求1所述的排气管，其特征在于，所述排气管还包括：

第二排气管路，所述第二排气管路的数量为多个，且多个所述第二排气管路的输出端均与所述涡前管路相连通。

3.根据权利要求2所述的排气管，其特征在于，所述排气管还包括：

传输管路，全部所述第二排气管路分别与所述传输管路相连通，且所述传输管路的输出端与所述涡前管路相连通，且所述传输管路与所述涡前管路的连接处采用圆弧进行过渡。

4.根据权利要求3所述的排气管，其特征在于，所述圆弧的半径R的取值范围为10mm≤R≤50mm。

5.根据权利要求3所述的排气管，其特征在于，全部所述第二排气管路和所述第一排气管路均沿第四方向并排设置，且所述第四方向与所述第一平面相垂直。

6.根据权利要求5所述的排气管，其特征在于，全部所述第二排气管路与所述传输管路的连接处均采用圆弧进行过渡。

7.根据权利要求6所述的排气管，其特征在于，全部所述第二排气管路为相邻设置，且全部所述第二排气管路的输出端之间相连通。

8.一种排气管的优化设计方法，其特征在于，用于制作权利要求1-7中任一项所述的排气管，所述排气管的优化设计方法包括：

根据发动机机型，构建排气管的优化仿真模型；

基于所述优化仿真模型进行仿真计算，获取涡前流量和EGR流量；

根据所述EGR流量不满足所述发动机机型的需求，调整所述第一方向和所述第二方向之间的夹角θ ₁，以及所述第三方向与所述第二方向之间的夹角θ ₂；

根据所述涡前流量不满足所述发动机机型的需求，调整所述涡前管路的截面直径D。

9.根据权利要求8所述的排气管的优化设计方法，其特征在于，在根据发动机机型，构建排气管的优化仿真模型前包括：

将标准排气管安装在试验台中进行试验，并获取第一调整参数，所述第一调整参数包括所述标准排气管在规定工况下的涡前流量与EGR流量；

利用仿真软件构建所述标准排气管的仿真模型；

基于所述仿真模型进行仿真计算，并获取第二调整参数，所述第二调整参数包括涡前流量与EGR流量；

根据所述第二调整参数与所述第一调整参数之间的差值满足试验需要，将所述仿真模型中的网格和参数设为计算数据。

10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的排气管。