CN213478456U - 一种排气管结构与一种发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排气管结构与一种发动机，排气管结构包括主排气道和与主排气道一侧连通的多个并列的气缸排气道，主排气道的另一侧连接有EGR管路和涡前接口，EGR管路与主排气道连接的位置位于两个相邻的气缸排气道之间，且EGR管路与涡前接口之间布置有至少一个气缸排气道，EGR管路与涡前接口之间布置的气缸排气道为中间气缸排气道，中间气缸排气道通过人字形导流圆弧结构与主排气道连通，人字形导流圆弧结构包括用于引导排气气流向涡前接口流动的涡前导流圆弧部以及用于引导排气气流向EGR管路流动的EGR导流圆弧部。相比于现有技术，本方案可以利用人字形导流圆弧结构使得更多排气导向EGR管路中，从而提高EGR率。

Description

一种排气管结构与一种发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种排气管结构与一种发动机。

背景技术

现有技术中，某些发动机采用外部EGR可以有效降低氮氧化物(NOx)排放，但采用普通放气阀增压器，即便加上单向阀，也很难在道路用车机的排放循环区(WHSC/WHTC)获取20％～30％的目标EGR率。现有技术中由于排气管结构设计不合理，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。如图1所示，现有的原排气管结构中，主排气道07的一侧连接四个并列的气缸排气道且另一侧连接有涡前接口05和EGR管路06，EGR管路06与主排气道07的连接位置位于一缸排气道01和二缸排气道02之间，其中，EGR率主要由一缸排气道01、三缸排气道03和四缸排气道04的排气提供，而二缸排气道02的排气气流在导流圆弧的作用下主要流向涡前接口05(如图1中的箭头所示)，基本不提供EGR率。

因此，如何提高EGR率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种排气管结构，该排气管结构能够将更多排气气流导入到EGR管路中，提高EGR取气能力和EGR率。本实用新型的另一个目的是提供一种包括上述排气管结构的发动机。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种排气管结构，包括主排气道和与所述主排气道一侧连通的多个并列的气缸排气道，所述主排气道的另一侧连接有EGR管路和涡前接口，所述EGR管路与所述主排气道连接的位置位于两个相邻的所述气缸排气道之间，且所述EGR管路与所述涡前接口之间布置有至少一个所述气缸排气道，所述EGR管路与所述涡前接口之间布置的所述气缸排气道为中间气缸排气道，所述中间气缸排气道通过人字形导流圆弧结构与所述主排气道连通，所述人字形导流圆弧结构包括用于引导排气气流向所述涡前接口流动的涡前导流圆弧部以及用于引导排气气流向所述EGR管路流动的EGR导流圆弧部。

优选地，所述涡前导流圆弧部与所述EGR导流圆弧部连通为一体的且通流截面宽度由所述中间气缸排气道至所述主排气道方向逐渐变大的所述人字形导流圆弧结构，经过多个所述气缸排气道的轴线的平面为参考平面，所述涡前导流圆弧部与所述参考平面的交线为涡前导流圆弧线，所述EGR导流圆弧部与所述参考平面的交线为EGR导流圆弧线。

优选地，所述涡前导流圆弧线的半径为其所在的中间气缸排气道的直径的0.3～0.8倍，所述EGR导流圆弧线的半径为其所在的中间气缸排气道的直径的0.3～0.8倍。

优选地，所述涡前导流圆弧线的半径与所述EGR导流圆弧线的半径相等。

优选地，所述涡前导流圆弧线的曲率中心与其所在的中间气缸排气道的轴线的距离为涡前导流圆弧宽度，所述涡前导流圆弧宽度为所述中间气缸排气道的直径的0.8～1.2倍，所述EGR导流圆弧线的曲率中心与其所在的中间气缸排气道的轴线的距离为EGR导流圆弧宽度，所述EGR导流圆弧宽度为所述中间气缸排气道的直径的0.8～1.2倍。

优选地，所述涡前导流圆弧宽度与所述EGR导流圆弧宽度相等。

优选地，所述主排气道依次连通有并列布置的一缸排气道、二缸排气道、三缸排气道、四缸排气道，所述EGR管路与所述主排气道连接的位置位于所述一缸排气道和所述二缸排气道之间，所述涡前接口位于所述二缸排气道和所述三缸排气道之间。

优选地，经过所述中间气缸排气道的轴线并且将所述涡前导流圆弧部与所述EGR导流圆弧部分隔开的平面为中间气缸轴向对称面，所述涡前导流圆弧部与所述EGR导流圆弧部相对所述中间气缸轴向对称面对称布置。

优选地，所述中间气缸轴向对称面与所述主排气道的长度方向垂直布置。

本实用新型提供的排气管结构，包括主排气道和与主排气道一侧连通的多个并列的气缸排气道，主排气道的另一侧连接有EGR管路和涡前接口，EGR管路与主排气道连接的位置位于两个相邻的气缸排气道之间，且EGR管路与涡前接口之间布置有至少一个气缸排气道，EGR管路与涡前接口之间布置的气缸排气道为中间气缸排气道，中间气缸排气道通过人字形导流圆弧结构与主排气道连通，人字形导流圆弧结构包括用于引导排气气流向涡前接口流动的涡前导流圆弧部以及用于引导排气气流向EGR管路流动的EGR导流圆弧部。

本方案的工作原理如下：

发动机排气过程中，排气气流由各个气缸排气道流向主排气道，并最终流向涡前接口和EGR管路，其中，中间气缸排气道通过人字形导流圆弧结构与主排气道连通，使得中间气缸排气道的排气气流在进入主排气道时不仅流向涡前接口，还有一部分排气气流在EGR导流圆弧部的导向作用下流向EGR管路，因此，相比于现有技术的原排气管就结构，本方案可以利用人字形导流圆弧结构使得更多排气导向EGR管路中，从而提升EGR取气能力，提高EGR率。

本实用新型还提供了一种包括上述任一种排气管结构的发动机。该发动机产生的有益效果的推导过程与上述排气管结构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

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为现有技术中的原排气管结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例中的新排气管结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例中的新排气管的结构示意图；

图4为本实用新型具体实施例中的新排气管与现有的原排气管的EGR取气能力对比图。

图1中的各项附图标记的含义如下：

01-一缸排气道、02-二缸排气道、03-三缸排气道、04-四缸排气道、05-涡前接口、06-EGR管路、07-主排气道；

图2至图4中的各项附图标记的含义如下：

1-一缸排气道、2-二缸排气道、3-三缸排气道、4-四缸排气道、5-涡前接口、6-EGR管路、7-主排气道、8-涡前导流圆弧部、9-EGR导流圆弧部、10-中间气缸排气道轴线、11-原排气管方案曲线、12-新排气管方案曲线、13-涡前导流圆弧线、14-EGR导流圆弧线。

具体实施方式

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。

请参照图2和图3，图2为本实用新型具体实施例中的新排气管结构示意图；图3为本实用新型具体实施例中的新排气管的结构示意图。

本实用新型提供了一种排气管结构，包括主排气道7和与主排气道7一侧连通的多个并列的气缸排气道，主排气道7的另一侧连接有EGR管路6和涡前接口5，EGR管路6与主排气道7连接的位置位于两个相邻的气缸排气道之间，且EGR管路6与涡前接口5之间布置有至少一个气缸排气道，EGR管路6与涡前接口5之间布置的气缸排气道为中间气缸排气道，中间气缸排气道通过人字形导流圆弧结构与主排气道7连通，人字形导流圆弧结构包括用于引导排气气流向涡前接口5流动的涡前导流圆弧部8以及用于引导排气气流向EGR管路6流动的EGR导流圆弧部9。

本方案的工作原理如下：

发动机排气过程中，排气气流由各个气缸排气道流向主排气道7，并最终流向涡前接口5和EGR管路6，其中，中间气缸排气道通过人字形导流圆弧结构与主排气道7连通，使得中间气缸排气道的排气气流在进入主排气道7时不仅流向涡前接口5，还有一部分排气气流在EGR导流圆弧部9的导向作用下流向EGR管路6，因此，相比于现有技术的原排气管就结构，本方案可以利用人字形导流圆弧结构使得更多排气导向EGR管路6中，从而提升EGR取气能力，提高EGR率。

需要说明的是，上述人字形导流圆弧结构具体是指中间气缸排气道的出气端与主排气道7之间的连接处形成一个类似于“人”字形的过渡导流气道结构，如图2所示，该过渡导流气道结构的侧壁包括由中间气缸排气道过渡到主排气道7的两个圆弧壁面，这两个圆弧壁面分别形成由中间气缸排气道向涡前接口5方向延伸的涡前导流圆弧部8以及由中间气缸排气道向EGR管路6方向延伸的EGR导流圆弧部9，该人字形导流圆弧结构可以将来自中间气缸排气道的排气气流导向两个不同的方向，即，使排气气流分别导向涡前接口5和EGR管路6，相比于现有技术中的中间气缸排气道只能将排气气流导向涡前接口5，本方案可以将该排气气流中的一部分导向EGR管路6，从而提升了EGR管路6的取气能力。

需要说明的是，本方案中的涡前导流圆弧部8和EGR导流圆弧部9之间可以设有分隔部，用于进一步引导排气气流分成两个方向；本方案中的涡前导流圆弧部8和EGR导流圆弧部9之间也可以不设置分隔部，而是将二者连通成一体，形成一个气道结构。优选地，涡前导流圆弧部8与EGR导流圆弧部9连通为一体的且通流截面宽度由中间气缸排气道至主排气道7方向逐渐变大的人字形导流圆弧结构，经过多个气缸排气道的轴线的平面为参考平面，涡前导流圆弧部8与参考平面的交线为涡前导流圆弧线13，EGR导流圆弧部9与参考平面的交线为EGR导流圆弧线14，如图3所示。

为了使人字形导流圆弧结构的连接更加可靠，优选地，本方案将涡前导流圆弧线13的半径(如图3中的R2所示)设计为其所在的中间气缸排气道的直径(如图3中的D所示)的0.3～0.8倍，即，R2＝0.3D～0.8D，EGR导流圆弧线14的半径(如图3中的R1所示)为其所在的中间气缸排气道的直径(如图3中的D所示)的0.3～0.8倍，即，R1＝0.3D～0.8D。较大半径的导流圆弧结构还可以防止热应力集中导致的排气管开裂等故障发生，从而进一步提高排气管的可靠性。

进一步优选地，涡前导流圆弧线13的半径R2与EGR导流圆弧线14的半径R1相等。

优选地，涡前导流圆弧线13的曲率中心与其所在的中间气缸排气道的轴线(即图3中所示的中间气缸排气道轴线10)的距离为涡前导流圆弧宽度(如图3中的D2所示)，涡前导流圆弧宽度D2为中间气缸排气道的直径D的0.8～1.2倍，即，D2＝0.8D～1.2D，EGR导流圆弧线14的曲率中心与其所在的中间气缸排气道的轴线(即图3中所示的中间气缸排气道轴线10)的距离为EGR导流圆弧宽度(如图3中的D1所示)，EGR导流圆弧宽度D1为中间气缸排气道的直径D的0.8～1.2倍，即，D1＝0.8D～1.2D。

进一步优选地，涡前导流圆弧宽度D2与EGR导流圆弧宽度D1相等。

在一种具体实施例方案中，主排气道7依次连通有并列布置的一缸排气道1、二缸排气道2、三缸排气道3、四缸排气道4，EGR管路6与主排气道7连接的位置位于一缸排气道1和二缸排气道2之间，涡前接口5位于二缸排气道2和三缸排气道3之间，即，EGR管路6与涡前接口5之间的主排气道7布置有二缸排气道2，二缸排气道2通过人字形导流圆弧结构与主排气道7连通。本方案将二缸排气道2也能提供EGR率，从而有助于降低排放。

优选地，经过中间气缸排气道的轴线并且将涡前导流圆弧部8与EGR导流圆弧部9分隔开的平面为中间气缸轴向对称面，涡前导流圆弧部8与EGR导流圆弧部9相对中间气缸轴向对称面对称布置，如此设置，可以使人字形导流圆弧结构更均衡地分别导向气流，还便于中间气缸排气道的加工。

优选地，中间气缸轴向对称面与主排气道7的长度方向垂直布置，如此设置，可以便于人字形导流圆弧结构更加均衡地分配气流，便于中间气缸排气道的布置。

请参照图4，图4为本实用新型具体实施例中的新排气管与现有的原排气管的EGR取气能力对比图。其中，横坐标为曲轴转角(deg)，纵坐标为EGR质量流量(kg/s)，本方案通过软件仿真计算了曲轴转角为0-720°CA的排气管内的气体流动情况，仿真结果表明，通过比较现有技术的原排气管方案曲线11(图4中带有黑色菱形块线型的曲线)和本实用新型的新排气管方案曲线12，二缸排气道的导流圆弧结构设计成人字形结构之后，可见，在二缸排气道的排气过程中(对应图4中曲轴转角为680～840°CA)，EGR取气能力得到明显改善。

本实用新型具有以下有益效果：

1)本方案提供的排气管结构紧凑、易于布置，只需要改动原排气管结构中的一个或几个气缸排气道的结构，不需要改动发动机其他外围零部件，即可获得更高的EGR率；

2)本方案中的人字形导流圆弧结构采用较大半径的导流圆弧结构，可以防止热应力集中导致的排气管开裂等故障发生，从而进一步提高排气管的可靠性；

3)本方案可以兼顾较高的EGR率以及低速响应性，不会造成低速起步加速性能过差。

本实用新型还提供了一种包括上述任一种排气管结构的发动机。该发动机产生的有益效果的推导过程与上述排气管结构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

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)

1.一种排气管结构，其特征在于，包括主排气道(7)和与所述主排气道(7)一侧连通的多个并列的气缸排气道，所述主排气道(7)的另一侧连接有EGR管路(6)和涡前接口(5)，所述EGR管路(6)与所述主排气道(7)连接的位置位于两个相邻的所述气缸排气道之间，且所述EGR管路(6)与所述涡前接口(5)之间布置有至少一个所述气缸排气道，所述EGR管路(6)与所述涡前接口(5)之间布置的所述气缸排气道为中间气缸排气道，所述中间气缸排气道通过人字形导流圆弧结构与所述主排气道(7)连通，所述人字形导流圆弧结构包括用于引导排气气流向所述涡前接口(5)流动的涡前导流圆弧部(8)以及用于引导排气气流向所述EGR管路(6)流动的EGR导流圆弧部(9)。

2.根据权利要求1所述的排气管结构，其特征在于，所述涡前导流圆弧部(8)与所述EGR导流圆弧部(9)连通为一体的且通流截面宽度由所述中间气缸排气道至所述主排气道(7)方向逐渐变大的所述人字形导流圆弧结构，经过多个所述气缸排气道的轴线的平面为参考平面，所述涡前导流圆弧部(8)与所述参考平面的交线为涡前导流圆弧线(13)，所述EGR导流圆弧部(9)与所述参考平面的交线为EGR导流圆弧线(14)。

3.根据权利要求2所述的排气管结构，其特征在于，所述涡前导流圆弧线(13)的半径为其所在的中间气缸排气道的直径的0.3～0.8倍，所述EGR导流圆弧线(14)的半径为其所在的中间气缸排气道的直径的0.3～0.8倍。

4.根据权利要求3所述的排气管结构，其特征在于，所述涡前导流圆弧线(13)的半径与所述EGR导流圆弧线(14)的半径相等。

5.根据权利要求2所述的排气管结构，其特征在于，所述涡前导流圆弧线(13)的曲率中心与其所在的中间气缸排气道的轴线的距离为涡前导流圆弧宽度，所述涡前导流圆弧宽度为所述中间气缸排气道的直径的0.8～1.2倍，所述EGR导流圆弧线(14)的曲率中心与其所在的中间气缸排气道的轴线的距离为EGR导流圆弧宽度，所述EGR导流圆弧宽度为所述中间气缸排气道的直径的0.8～1.2倍。

6.根据权利要求5所述的排气管结构，其特征在于，所述涡前导流圆弧宽度与所述EGR导流圆弧宽度相等。

7.根据权利要求1所述的排气管结构，其特征在于，所述主排气道(7)依次连通有并列布置的一缸排气道(1)、二缸排气道(2)、三缸排气道(3)、四缸排气道(4)，所述EGR管路(6)与所述主排气道(7)连接的位置位于所述一缸排气道(1)和所述二缸排气道(2)之间，所述涡前接口(5)位于所述二缸排气道(2)和所述三缸排气道(3)之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的排气管结构，其特征在于，经过所述中间气缸排气道的轴线并且将所述涡前导流圆弧部(8)与所述EGR导流圆弧部(9)分隔开的平面为中间气缸轴向对称面，所述涡前导流圆弧部(8)与所述EGR导流圆弧部(9)相对所述中间气缸轴向对称面对称布置。

9.根据权利要求8所述的排气管结构，其特征在于，所述中间气缸轴向对称面与所述主排气道(7)的长度方向垂直布置。

10.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的排气管结构。

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