CN205422987U - 一种循环进气系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于发动机的循环进气系统,包括涡轮增压器压气机壳和EGR混合器,EGR混合器包括混合器外壳体及其内部的外空气气道和循环废气气道,循环进气系统还包括调节外空气气道口径的调节阀,调节阀设置于混合器外壳体内,调节阀机械连接有控制执行器,控制执行器包括执行响应装置和一端接通涡轮增压器压气机壳的气控装置。通过气控装置感应涡轮增压器压气机壳内的外接进入空气的气压,并由气控装置发起控制动作并通过执行响应装置产生机械运动,并将运动传导至调节阀,调节外空气气道内外空气气压,令其与进入混合器外壳体内的循环废气的气压保持在理想的差值内,在不同的工况下令发动机的废气循环系统都能保持高效工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车工业技术领域,更具体地说,涉及一种用于发动机的循环进气系统。
背景技术
随着中国排放法规的日益严格,发动机尤其是柴油机必须大幅度地降低其主要排放物NOx的排放。目前,EGR技术是国际公认的降低柴油机NOx排放的有效手段之一。EGR越来越多的应用在发动机上,EGR全称为ExhaustGasRecirculation,是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管,并与新鲜空气一起混合再次进入气缸,从而减少了NOx的生成量。
NOx是一种对人体危害极大的气体,主要是在高温富氧的条件下生成,燃烧温度和氧浓度越高,持续时间越长,NOx的生成物也越多。在发动机工作过程中,如果适时、适量地将部分废气再次引入气缸内,因废气中的主要成份CO2比热容较大,所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸,并对进气有一定的稀释作用,因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量,从而减少了NOx化合物的生成。
通常情况下,为了满足EGR的工作需要,EGR流道废气(压力为PT)与进气歧管内新鲜气体(压力为PK)之间存在一个合适的驱动关系,即PT>PK,当二者保持一定的差值时,采用EGR系统的发动机稳定工作并且其排放的NOx处于一个相对较低的水平。
但是实用新型人发现,常规的EGR装置或系统存在一些问题:具体表现在,为保证PT>PK,容易想到将PT增大,然而PT增大会造成发动机排温升高,油耗增加;而在增压中冷柴油机上,为了保证PT>PK,保持一定的差值,可以采用较小截面积的涡轮壳的涡轮增压器压气机壳,但为了确保不同工况的工作效果(EGR率),一种可选的方式是采用可变截面涡轮增压器压气机壳,通过增压器的截面变化来调节涡轮前PT与PK的压差以此驱动EGR系统,但此类可变截面涡轮增压器被成本和可靠性两方面限制了应用的广泛程度,所以如何保证采用EGR系统的发动机内EGR系统的有效工作依然存在较大问题。
另外,目前市场上的常规EGR系统还存在气孔位置分布不合理,造成系统工作中,系统内压差向有利于工作的条件(PT>PK)的反方向趋向的趋势,造成EGR工作异常。
综上所述,如何有效地解决现有发动机中废气循环系统在不同工况下正常工作等问题,是目前本领域技术人员急需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种用于发动机的循环进气系统,该循环进气系统的结构设计可以有效地解决现有发动机中废气循环系统在不同工况下正常工作等问题。
为了达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种用于发动机的循环进气系统,包括用于对外界进入空气增压的涡轮增压器压气机壳和与所述涡轮增压器压气机壳的输出端连接的EGR混合器,所述EGR混合器包括混合器外壳体及其内部的外空气气道和循环废气气道,所述循环进气系统还包括调节所述外空气气道口径的调节阀,所述调节阀设置于所述混合器外壳体内,所述调节阀机械连接有控制执行器,所述控制执行器包括执行响应装置和一端接通所述涡轮增压器压气机壳的气控装置。
优选的,上述进气循环系统中,所述调节阀包括设置于所述外空气气道内的可转的叶片结构,所述叶片结构固定连接有控制轴杆,所述控制轴杆一端伸出所述混合器外壳体与所述执行响应装置机械连接。
优选的,上述进气循环系统中,所述执行响应装置包括与所述控制轴杆机械连接的连杆和控制所述轴杆进给的推力执行件,所述连杆通过销片组件与所述控制轴杆销接。
优选的,上述进气循环系统中,所述气控装置包括一端与所述涡轮增压器压气机壳连通的气管,所述气管的另一端与所述执行响应装置接通;所述涡轮增压器压气机壳上设置有气嘴,所述气管与所述气嘴密封连接。
优选的,上述进气循环系统中,所述涡轮增压器压气机壳设置有分别用于进气和输出的进气法兰和出气法兰,所述进气法兰接通有空气滤清器,所述出气法兰与所述EGR混合器的一端通过密封卡箍密封连接。
优选的,上述进气循环系统中,所述EGR混合器包括相互扣合的连接法兰和文丘里喷嘴装置,所述连接法兰与所述出气法兰密封连接,所述文丘里喷嘴装置的内周与所述连接法兰的外周之间构成所述循环废气气道,所述文丘里喷嘴装置一侧设置有循环废气进气法兰,所述进气法兰与所述循环废气气道连通。
优选的,上述进气循环系统中,调节阀还包括容纳所述叶片结构的内导管壳,所述内导管壳通过辐条结构同轴的悬置固定于所述连接法兰的内腔,所述内导管壳的外周与所述连接法兰的内周之间构成横截面呈环形的外空气减压气道,所述外空气减压气道与所述循环废气气道各自的出口方向夹角范围为-15°至+15°,包括端点值。
优选的,上述进气循环系统中,所述连接法兰伸入所述文丘里喷嘴装置的一端为弧形内收管状结构,所述内导管壳的外壁形状与其配合,构成的所述外空气减压气道沿进气端至出气端的方向口径呈一定比例递减。
优选的,上述进气循环系统中,所述连接法兰和所述文丘里喷嘴装置相互扣合的连接间隙处设置有隔热衬垫。
优选的,上述进气循环系统中,所述执行响应装置上固设有安装板与所述涡轮增压器压气机壳上固定一体设置有连接板,所述执行响应装置与所述涡轮增压器压气机壳通过所述安装板与所述连接板螺栓安装固定。
本实用新型提供的用于发动机的循环进气系统,包括用于对外界进入空气增压的涡轮增压器压气机壳和与所述涡轮增压器压气机壳的输出端连接的EGR混合器,所述EGR混合器包括混合器外壳体及其内部的外空气气道和循环废气气道,所述循环进气系统还包括调节所述外空气气道口径的调节阀,所述调节阀设置于所述混合器外壳体内,所述调节阀机械连接有控制执行器,所述控制执行器包括执行响应装置和一端接通所述涡轮增压器压气机壳的气控装置。采用这种循环进气系统,通过气控装置感应涡轮增压器压气机壳内的外接进入空气的气压,并由气控装置发起控制动作并通过执行响应装置产生机械运动,并将运动传导至调节阀,调节阀产生相应的运动以改变混合器外壳体内的外空气气道口径,通过对气道通过能力的改变,有效调节外空气气道内外空气气压PK,令其与进入混合器外壳体内的循环废气的气压PT保持在理想的差值内,以达到在不同的工况下令发动机的废气循环系统都能保持高效工作。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例,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为本实用新型实施例提供的循环进气系统的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的循环进气系统的EGR混合器的俯视的剖面结构示意图;
图3为本实用新型实施例提供的循环进气系统的EGR混合器的侧视的剖面结构示意图。
附图中标记如下:
销片组件1、连杆2、安装板3、执行响应装置4、涡轮增压器压气机壳5、气管6、气管夹子7、气嘴8、进气法兰10、出气法兰11、卡箍12、循环废气进气法兰13、文丘里喷嘴装置14、连接法兰15、叶片结构16、控制轴杆17、内导管壳18、隔热衬垫19、循环废气气道20、减压气道21。
具体实施方式
本实用新型实施例公开了一种用于发动机的循环进气系统,以解决现有发动机中废气循环系统在不同工况下正常工作等问题。
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-图3,图1为本实用新型实施例提供的循环进气系统的结构示意图;图2为本实用新型实施例提供的循环进气系统的EGR混合器的俯视的剖面结构示意图;图3为本实用新型实施例提供的循环进气系统的EGR混合器的侧视的剖面结构示意图。
本实用新型提供的用于发动机的循环进气系统,包括用于对外界进入空气增压的涡轮增压器压气机壳5和与所述涡轮增压器压气机壳5的输出端连接的EGR混合器,所述EGR混合器包括混合器外壳体及其内部的外空气气道和循环废气气道20,所述循环进气系统还包括调节所述外空气气道口径的调节阀,所述调节阀设置于所述混合器外壳体内,所述调节阀机械连接有控制执行器,所述控制执行器包括执行响应装置4和一端接通所述涡轮增压器压气机壳5的气控装置。其中本实施例中的调节阀仅用于调节所述外空气气道的口径,虽然其设置于混合器外壳体内,但是其并非是外空气气道内的唯一通路,气体也可以不通过调节阀内部流经外空气气道。
采用这种循环进气系统,通过气控装置感应涡轮增压器压气机壳5内的外接进入空气的气压,并由气控装置发起控制动作并通过执行响应装置4产生机械运动,并将运动传导至调节阀,调节阀产生相应的运动以改变混合器外壳体内的外空气气道口径,通过对气道通过能力的改变,有效调节外空气气道内外空气气压PK,令其与进入混合器外壳体内的循环废气的气压PT保持在理想的差值内,以达到在不同的工况下令发动机的废气循环系统都能保持高效工作。
上述效果具体表现在:发动机工作中,新鲜气体(即外空气)由涡轮增压器压气机壳5的出气一端进入EGR混合器内的外空气气道,当外空气气压PK较小时,控制执行器控制调节阀减小外空气气道的通过口径,新鲜气体经过外空气气道,这一过程中PK下降,压力的减小令待混合的新鲜气体与循环废气之间的压力差减小,二者状态趋于接近,以便与EGR混合器的循环废气气道20流出的循环废气均匀混合。
当外空气气道内新鲜气体的压力PK逐渐增大时,控制执行器控制调节阀增大开启大小,一部分新鲜气体经过外空气气道内调节阀外的空间流出,另一部分新鲜气体经过调节阀内部空间流出,气体压力PK下降,与EGR混合器内流出的循环废气均匀混合。
此外,现有技术中的EGR系统在工作中,循环废气从进气歧管一侧进入,易导致废气与进气歧管内新鲜气体混合不均,容易发生紊流、噪音等现象,造成较大的流动损失;并且,常规EGR进气孔布置在距离涡轮增压器压气机壳5的出气端的位置较远的地方,此时外界空气从涡轮增压器压气机壳5喷出后,其流经管道进一步扩压,进气歧管内新鲜气体PK升至一个较高数值,流速降低,不利于EGR正常工作。因此,本实施例将EGR混合器中同时设置外空气气道和循环废气气道20,令外空气经过涡轮增压器压气机壳5后尽快与循环废气完成混合,有效地阻止了外空气进一步扩压影响系统工作状态。
为进一步优化上述技术方案,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,所述调节阀包括设置于所述设置于所述外空气气道内的可转的叶片结构16,所述叶片结构16固定连接有控制轴杆17,所述控制轴杆17一端伸出所述混合器外壳体与所述执行响应装置4机械连接。叶片结构16设置于外空气气道内,并且以控制轴杆17为旋转中轴旋转,通过其旋转阻止外空气通过气道,控制轴杆17的端部可伸出混合器外壳体,并连接执行响应装置4,由执行相应装置向控制轴杆17传递旋转运动。
为进一步优化上述技术方案,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,所述执行响应装置4包括与所述控制轴杆17机械连接的连杆2和控制所述轴杆进给的推力执行件,所述连杆2通过销片组件1与所述控制轴杆17销接。在上述实施例的基础上进一步优化机械连接结构的设计,采用本实施例的连杆2和销片组件1可以将推力执行件输出的直线进给运动流畅的转换为旋转运动以此驱动叶片结构16旋转。
为进一步优化上述技术方案,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,所述气控装置包括一端与所述涡轮增压器压气机壳5连通的气管6,所述气管6的另一端与所述执行响应装置4接通;所述涡轮增压器压气机壳5上设置有气嘴8,所述气管6与所述气嘴8密封连接。本实施例提出的这种技术方案,采用气管6直接将涡轮增压器压气机壳5的气流环境与执行响应装置4直接接通,直接利用气体压力控制执行响应装置4发生响应的运动,采用气嘴8与气管6连接以便更好地执行密封,其中此连接点处优选设置气管夹子7,以便优化密封效果。
为进一步优化上述技术方案,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,所述涡轮增压器压气机壳5设置有分别用于进气和输出的进气法兰10和出气法兰11,所述进气法兰10接通有空气滤清器,所述出气法兰11与所述EGR混合器的一端通过密封卡箍12密封连接。为了保证循环系统中的气体的清洁度,以便令系统内部件工作流畅延长系统内部件的使用寿命,此处在涡轮增压器压气机壳5进气之前先对空气进行过滤,设置空气滤清器。
为进一步优化上述技术方案,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,所述EGR混合器包括相互扣合的连接法兰15和文丘里喷嘴装置14,所述连接法兰15与所述出气法兰11密封连接,所述文丘里喷嘴装置14的内周与所述连接法兰15的外周之间构成所述循环废气气道20,所述文丘里喷嘴装置14一侧设置有循环废气进气法兰13,所述循环废气进气法兰13与所述循环废气气道20连通。本实施例在混合气体的混合和出口部分设置文丘里管,主要是文丘里管的装置简单,且由于它的扩散段使流体逐渐减速,减小了湍流度,所以压头损失小。其中循环废气进气法兰13设置凸起连接口用于与其他部分的气道连通,废气进气法兰内设置气道,气道与混合器外壳体内的循环废气气道20连通。
实用新型人发现:关于在系统中可用到的文丘里管,常规文丘里管并联系统中的混合装置受限,一般为固定结构,喉口处尺寸受限于需要同时满足不同工况下的小流量及大流量要求,喉口尺寸不能设计太小,以至于小流量时,喉口压降能力有限,不能很好的满足EGR的工作要求。并且常规文丘里管采用并联方案,系统结构复杂、体积大、成本高。
针对这种情况,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,调节阀还包括将所述叶片结构16的容纳在内的内导管壳18,所述内导管壳18通过辐条结构同轴的悬置固定于所述连接法兰15的内腔,所述内导管壳18的外周与所述连接法兰15的内周之间构成横截面呈环形的外空气减压气道21,所述外空气减压气道与所述循环废气气道各自的出口方向夹角范围为-15°至+15°,包括端点值。
本实施例中,外空气减压气道与循环废气气道各自的出口方向夹角范围为-15°至+15°,令相互混合的循环废气和外空气基本是同向流动,流动效率高流通能力大,混合相对均匀,所以通过后期混合易获得较高品质的混合气,有助于发动机的高效工作。
其中,内导管壳18为中空管状的结构,其内设置叶片结构16,可通过叶片结构16的转动将内导管壳18完全封闭阻止气体流过;内导管壳18通过三个均匀分布的紧固辐条悬置于连接法兰15的内腔,所以内导管壳18与连接法兰15之间留有供气体通过的空间,此空间为外空气减压气道21,由于连接法兰15内壁和内导管壳18大体都呈圆筒状,所以该外空气减压气道21的横截面呈圆环形,当内导管壳18内被完全封闭时,外空气只能通过外空气减压气道21流经混合器外壳体,其具体效果件上述第一条实施例中的叙述情况,实际上通过外空气减压气道21的缓流作用减小了流经外空气的压力以便于循环废气更好混合。
为进一步优化上述技术方案,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,所述连接法兰15伸入所述文丘里喷嘴装置14的一端为弧形内收管状结构,所述内导管壳18的外壁形状与其配合,构成的所述外空气减压气道21沿进气端至出气端的方向口径呈一定比例递减。具体的参考附图3,其中减压气道21内的流域长度L1=L2=L3,而其各自所对应的节点位置的环形的横截面面积满足如下的大小关系1.1<S4/S3<S3/S2<S2/S1<2.0,即减压气道21的环形截面面积按一定的比例逐渐减小,以达到令气压缓慢减小的目的,防止引起涡流震动,造成系统的运行不稳定。其中图中D1、D2、D3、D4分别为图中管件部件相应位置的内径大小,尺寸D2<D1=D4<D3,该尺寸结构保证了气体的流通、有利于废气与新鲜空气充分混合、减少混合时的流动损失。
为进一步优化上述技术方案,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,所述连接法兰15和所述文丘里喷嘴装置14相互扣合的连接间隙处设置有隔热衬垫19。
为进一步优化上述技术方案,在上述实施例的基础上优选的,上述进气循环系统中,所述执行响应装置4上固设有安装板3与所述涡轮增压器压气机壳5上固定一体设置有连接板,所述执行响应装置4与所述涡轮增压器压气机壳5通过所述安装板3与所述连接板螺栓安装固定。
在本实用新型提供的进气循环系统的具体使用中,为了满足中冷柴油机中冷器清洁的要求,可拆分该可调式EGR混合器,安装在中冷器之后;对特殊用途的发动机,可以通过优化发动机匹配,去掉调节机构后单独使用,满足多种不同的发动机需求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于发动机的循环进气系统,包括用于对外界进入空气增压的涡轮增压器压气机壳(5)和与所述涡轮增压器压气机壳(5)的输出端连接的EGR混合器,其特征在于,所述EGR混合器包括混合器外壳体及其内部的外空气气道和循环废气气道(20),所述循环进气系统还包括调节所述外空气气道口径的调节阀,所述调节阀设置于所述混合器外壳体内,所述调节阀机械连接有控制执行器,所述控制执行器包括执行响应装置(4)和一端接通所述涡轮增压器压气机壳(5)的气控装置。
2.根据权利要求1所述的循环进气系统,其特征在于,所述调节阀包括设置于所述外空气气道内的可转的叶片结构(16),所述叶片结构(16)固定连接有控制轴杆(17),所述控制轴杆(17)一端伸出所述混合器外壳体与所述执行响应装置(4)机械连接。
3.根据权利要求2所述的循环进气系统,其特征在于,所述执行响应装置(4)包括与所述控制轴杆(17)机械连接的连杆(2)和控制所述轴杆进给的推力执行件,所述连杆(2)通过销片组件(1)与所述控制轴杆(17)销接。
4.根据权利要求3所述的循环进气系统,其特征在于,所述气控装置包括一端与所述涡轮增压器压气机壳(5)连通的气管(6),所述气管(6)的另一端与所述执行响应装置(4)接通;所述涡轮增压器压气机壳(5)上设置有气嘴(8),所述气管(6)与所述气嘴(8)密封连接。
5.根据权利要求2至4任一项所述的循环进气系统,其特征在于,所述涡轮增压器压气机壳(5)设置有分别用于进气和输出的进气法兰(10)和出气法兰(11),所述进气法兰(10)接通有空气滤清器,所述出气法兰(11)与所述EGR混合器的一端通过密封卡箍(12)密封连接。
6.根据权利要求5所述的循环进气系统,其特征在于,所述EGR混合器包括相互扣合的连接法兰(15)和文丘里喷嘴装置(14),所述连接法兰(15)与所述出气法兰(11)密封连接,所述文丘里喷嘴装置(14)的内周与所述连接法兰(15)的外周之间构成所述循环废气气道(20),所述文丘里喷嘴装置(14)一侧设置有循环废气进气法兰(13),所述循环废气进气法兰(13)与所述循环废气气道(20)连通。
7.根据权利要求6所述的循环进气系统,其特征在于,调节阀还包括容纳所述叶片结构(16)的内导管壳(18),所述内导管壳(18)通过辐条结构同轴的悬置固定于所述连接法兰(15)的内腔,所述内导管壳(18)的外周与所述连接法兰(15)的内周之间构成横截面呈环形的外空气减压气道(21),所述外空气减压气道(21)与所述循环废气气道(20)各自的出口方向夹角范围为-15°至+15°,包括端点值。
8.根据权利要求7所述的循环进气系统,其特征在于,所述连接法兰(15)伸入所述文丘里喷嘴装置(14)的一端为弧形内收管状结构,所述内导管壳(18)的外壁形状与其配合,构成的所述外空气减压气道(21)沿进气端至出气端的方向口径呈一定比例递减。
9.根据权利要求6所述的循环进气系统,其特征在于,所述连接法兰(15)和所述文丘里喷嘴装置(14)相互扣合的连接间隙处设置有隔热衬垫(19)。
10.根据权利要求1所述的循环进气系统,其特征在于,所述执行响应装置(4)上固设有安装板(3)与所述涡轮增压器压气机壳(5)上固定一体设置有连接板,所述执行响应装置(4)与所述涡轮增压器压气机壳(5)通过所述安装板(3)与所述连接板螺栓安装固定。
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CN105351116A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-24 | 康跃科技股份有限公司 | 一种循环进气系统 |
CN110541778A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-12-06 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种集成egr阀座的两段式文丘里管 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20160803 Effective date of abandoning: 20190910 |