一种防回流EGR出气管及发动机EGR系统的制作方法

一种防回流egr出气管及发动机egr系统
技术领域
1.本技术涉及发动机废气再循环技术领域，特别涉及一种防回流egr出气管及发动机egr系统。


背景技术：

2.egr(是英文exhaust gas recirculation的缩写，中文名称为废气再循环)技术是将发动机燃烧后的一部分废气重新引入发动机气缸中进行再燃烧的技术。该技术可以降低排出气体中的氮氧化合物(nox)，并提高燃油经济性。
3.现有的发动机egr系统主要包括发动机、增压器、egr冷却器和egr管路，egr管路的两端分别与增压器的涡轮机前管路和发动机进气管路连通，egr冷却器设置于egr管路中。发动机存在排气脉冲，在一个完整的发动机循环过程中，发动机的各个气缸依次完成排气过程，形成排气压力波，这种周期性的压力波动即为排气脉冲，处于排气压力波的波峰的涡轮机前压力要高于发动机的进气压力，在排气脉冲的作用下，egr管路从涡轮机前管路取废气，废气经egr管路、egr冷却器后进入发动机进气管路，最终进入发动机气缸，因此，可以利用排气脉冲实现一定的egr率(再循环的废气量与吸入气缸的进气总量之比)；即使在较小进排气压差的情况下，利用排气脉冲也可以实现相对较高的egr率。
4.但是，由于发动机和增压器本身固有的特性，当发动机处于低速大扭矩的工况时，发动机的进气压力高于涡轮机前压力，发动机进气管中的气体甚至会通过egr管路回流至涡轮机前管路，很难实现egr。这时就要在egr管路中增加egr止回阀(单向阀)，又或者以牺牲增压压力为代价降低进气侧压力。通过在egr管路中增加egr止回阀带来成本与故障点的上升；通过牺牲增压压力为代价降低进气侧压力导致油耗上升。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种防回流egr出气管及发动机egr系统，以解决相关技术中通过在egr管路中增加egr止回阀带来成本与故障点的上升；通过牺牲增压压力为代价降低进气侧压力导致油耗上升的问题。
6.本技术实施例第一方面提供了一种防回流egr出气管，包括：
7.第一出气管，所述第一出气管的一端设有第一通气口，所述第一出气管的另一端设有第二通气口；
8.第二出气管，所述第二出气管包括相互连通的直线段管体和弯曲段管体，所述直线段管体上远离弯曲段管体的一端设有第三通气口，所述弯曲段管体上远离直线段管体的一端设有第四通气口；
9.所述第一出气管的第二通气口与直线段管体的管壁连通，所述弯曲段管体的第四通气口与第一出气管的管壁连通，且所述弯曲段管体的第四通气口朝向所述第一出气管的第二通气口。
10.在一些实施例中：当所述第一通气口侧的第一气体压力小于所述第三通气口侧的
第二气体压力时，第二气体由第三通气口进入直线段管体后分为两路，一路第二气体进入弯曲段管体后从第四通气口流出进入第一出气管；
11.另一路第二气体由第二通气口进入第一出气管，所述第四通气口流出的第二气体与第一出气管内的第二气体对冲，并将第一出气管内的第二气体返回至直线段管体内。
12.在一些实施例中：从所述第四通气口流出的第二气体压力大于从第二通气口进入第一出气管内的第二气体压力。
13.在一些实施例中：所述第一出气管与直线段管体的夹角为133
°
至137
°
。
14.在一些实施例中：所述弯曲段管体的第四通气口伸入所述第一出气管内，且朝向所述第一出气管的第二通气口方向延伸。
15.在一些实施例中：所述第一出气管的管壁上设有向外凸起的环形槽，所述环形槽的槽口朝向所述第一出气管的第二通气口。
16.在一些实施例中：所述环形槽包括沿所述第一出气管的轴线直径逐渐缩小的喇叭口，以及位于所述喇叭口的入口端向内翻卷的圆弧形翻边。
17.在一些实施例中：所述环形槽设有多个，多个所述环形槽沿所述第一出气管的轴线方向间隔设置，相邻的两个所述环形槽之间通过第一出气管连接。
18.本技术实施例第二方面提供了一种发动机egr系统，包括：发动机、egr进气管、egr冷却器和egr混合器，所述egr进气管与所述发动机的排气歧管连通，所述egr冷却器与egr进气管连通，所述egr混合器与发动机的进气歧管连通，所述egr冷却器和egr混合器之间通过上述任一项所述的防回流egr出气管连通。
19.在一些实施例中：还包括涡轮增压器、中冷器和egr阀，所述涡轮增压器的涡轮机与发动机的排气歧管连通，所述涡轮增压器的压气机与egr混合器之间通过中冷器连通，所述egr阀设置在所述egr冷却器和egr混合器之间的防回流egr出气管上。
20.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
21.本技术实施例提供了一种防回流egr出气管及发动机egr系统，由于本技术的一种防回流egr出气管设置了第一出气管，该第一出气管的一端设有第一通气口，在第一出气管的另一端设有第二通气口；第二出气管，该第二出气管包括相互连通的直线段管体和弯曲段管体，在直线段管体上远离弯曲段管体的一端设有第三通气口，在弯曲段管体上远离直线段管体的一端设有第四通气口；第一出气管的第二通气口与直线段管体的管壁连通，弯曲段管体的第四通气口与第一出气管的管壁连通，且弯曲段管体的第四通气口朝向第一出气管的第二通气口。
22.因此，本技术的一种防回流egr出气管当第一通气口侧的第一气体压力大于第三通气口侧的第二气体压力时，第一气体由第一通气口正向进入第一出气管后分为两路，一路第一气体进入弯曲段管体后进入直线段管体。另一路第一气体直接由第二通气口进入直线段管体，两路第一气体在直线段管体内汇合后与第二气体混合，第一气体在防回流egr出气管内流阻小，保证第一气体正向顺畅流动。
23.当第一通气口侧的第一气体压力小于第三通气口侧的第二气体压力时，第二气体由第三通气口逆向进入直线段管体后分为两路，一路第二气体进入弯曲段管体后从第四通气口流出进入第一出气管；另一路第二气体由第二通气口进入第一出气管。由于弯曲段管体的第四通气口朝向第一出气管的第二通气口，从第四通气口流出的第二气体与第一出气
管内的第二气体对冲，并将第一出气管内的第二气体返回至直线段管体内，从而起到止回阀的作用，防止第二气体在管路中回流。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
25.图1为本技术实施例的防回流egr出气管的结构示意图；
26.图2为本技术实施例的气流正向流动的结构示意图；
27.图3为本技术实施例的气流逆向流动的结构示意图；
28.图4为本技术另一实施例的防回流egr出气管的结构示意图；
29.图5为本技术另一实施例的气流逆向流动的结构示意图；
30.图6为本技术实施例的发动机egr系统的结构示意图。
31.附图标记：
32.1、第一出气管；2、第二出气管；3、环形槽；11、第一通气口；12、第二通气口；21、直线段管体；22、弯曲段管体；23、第三通气口；24、第四通气口；31、喇叭口；32、圆弧形翻边；
33.101、防回流egr出气管；102、发动机；103、egr进气管；104、egr冷却器；105、egr混合器；106、涡轮机；107、压气机；108、中冷器；109、egr阀。
具体实施方式
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
35.本技术实施例提供了一种防回流egr出气管及发动机egr系统，其能解决相关技术中通过在egr管路中增加egr止回阀带来成本与故障点的上升；通过牺牲增压压力为代价降低进气侧压力导致油耗上升的问题。
36.参见图1所示，本技术实施例第一方面提供了一种防回流egr出气管，该防回流egr出气管101包括：
37.第一出气管1，该第一出气管1的一端设有第一通气口11，在第一出气管1的另一端设有第二通气口12，第一出气管1优选为长直形圆管。
38.第二出气管2，该第二出气管2包括相互连通的直线段管体21和弯曲段管体22，在直线段管体21上远离弯曲段管体22的一端设有第三通气口23，在弯曲段管体22上远离直线段管体21的一端设有第四通气口24。
39.第一出气管1的第二通气口12与直线段管体21的管壁连通，弯曲段管体22的第四通气口24与第一出气管1的管壁连通，且弯曲段管体22的第四通气口24朝向第一出气管1的第二通气口12。
40.本技术实施例的该防回流egr出气管101可使气流顺畅的正向流动，并阻止气流逆
向流动。当气体正向流动时，气体从第一通气口11进入第一出气管1，然后气体分为两路，第一路气体由第二通气口12进入直线段管体21，第二路气体由第四通气口24进入离弯曲段管体22后与第一路气体在直线段管体21内汇合最终从第三通气口23流出。
41.当气体逆向流动时，气体从第三通气口23进入直线段管体21，然后气体分为两路，第一路气体由第二通气口12进入第一出气管1，第二路气体进入离弯曲段管体22后从第四通气口24流出，第二路气体的流动方向与第一路气体的流动方向相反，第二路气体与第一路气体对冲并汇合，并一同反向回流至第三通气口23，从而起到止回阀的作用。
42.在一些可选实施例中：参见图2和图3所示，本技术实施例提供了一种防回流egr出气管，该防回流egr出气管101当第一通气口11侧的第一气体压力小于第三通气口23侧的第二气体压力时，第一气体为废气，第二气体为压缩空气。
43.第二气体由第三通气口23进入直线段管体21后分为两路，一路第二气体进入弯曲段管体22后从第四通气口24流出进入第一出气管1。另一路第二气体由第二通气口12进入第一出气管1，第四通气口24流出的第二气体与第一出气管1内的第二气体对冲，并将第一出气管1内的第二气体返回至直线段管体21内，最终从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧。
44.该防回流egr出气管101当第一通气口11侧的第一气体压力大于第三通气口23侧的第二气体压力时，第一气体为废气，第二气体为压缩空气，第一气体由第一通气口11进入第一出气管1后分为两路，一路第一气体由第四通气口24进入弯曲段管体22后进入直线段管体21。
45.另一路第一气体由第二通气口12进入直线段管体21，两路第一气体在直线段管体21内汇合，最终从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧。
46.在一些可选实施例中：参见图1至图3所示，本技术实施例提供了一种防回流egr出气管，该防回流egr出气管101的第一出气管1与直线段管体21的夹角优选但不限于为133
°
至137
°
，第一出气管1与直线段管体21的夹角进一步优选为135
°
。
47.本技术实施例将第一出气管1与直线段管体21之间形成钝角，第一出气管1与直线段管体21之间夹角优选但不限于为133
°
至137
°
。保证第一出气管1内的气体向直线段管体21内正向流动时，气体在防回流egr出气管101内的流阻小，保证向发动机102内正常输送废气。
48.且保证直线段管体21内的气体向第一出气管1逆向流动时，直线段管体21内的气体进入弯曲段管体22内的气体流量大于进入第一出气管1内的气体流量，以保证从第四通气口24流出的第二气体压力大于从第二通气口12进入第一出气管1内的第二气体压力。
49.从第四通气口24流出的第二气体有足够的压力对冲从第二通气口12进入第一出气管1内的第二气体，从第四通气口24流出的第二气体和从第二通气口12进入第一出气管1内的第二气体共同从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧。
50.在一些可选实施例中：参见图1所示，本技术实施例提供了一种防回流egr出气管，该防回流egr出气管101的弯曲段管体22的第四通气口24伸入第一出气管1内，且朝向第一出气管1的第二通气口12方向延伸。
51.本技术实施例将弯曲段管体22的第四通气口24伸入第一出气管1内，并将第四通气口24朝向第一出气管1的第二通气口12方向延伸，当第二气体逆向进入直线段管体21内
后分为两路，一路第二气体进入弯曲段管体22后从第四通气口24流出进入第一出气管1。
52.另一路第二气体由第二通气口12进入第一出气管1，从第四通气口24流出的第二气体与第一出气管1内的第二气体正面对冲，增强第四通气口24流出的第二气体的推力，并将绝大部分第一出气管1内的第二气体返回至直线段管体21内，最终从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧。
53.在一些可选实施例中：参见图4和图5所示，本技术实施例提供了一种防回流egr出气管，该防回流egr出气管101的第一出气管1的管壁上设有向外凸起的环形槽3，该环形槽3的槽口朝向第一出气管1的第二通气口12。
54.本技术实施例在第一出气管1的管壁上设有向外凸起的环形槽3，且该环形槽3的槽口朝向第一出气管1的第二通气口12。该防回流egr出气管101当第一通气口11侧的第一气体压力大于第三通气口23侧的第二气体压力时，第一气体为废气，第二气体为压缩空气。
55.第一气体由第一通气口11正向进入第一出气管1后分为两路，一路第一气体由第四通气口24进入弯曲段管体22后进入直线段管体21。另一路第一气体由第二通气口12进入直线段管体21，两路第一气体在直线段管体21内汇合，最终从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧，环形槽3对第一气体没有阻碍作用。
56.当第一通气口11侧的第一气体压力小于第三通气口23侧的第二气体压力时，第一气体为废气，第二气体为压缩空气，第二气体由第三通气口23进入直线段管体21后分为两路，一路第二气体进入弯曲段管体22后从第四通气口24流出进入第一出气管1。
57.另一路第二气体由第二通气口12进入第一出气管1，第四通气口24流出的第二气体与第一出气管1内的第二气体对冲，并将第一出气管1内的第二气体返回至直线段管体21内，最终从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧。
58.未从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧的第二气体继续逆向流入第一出气管1，第二气体在第一出气管1内逆向流动的过程中受到向外凸起的环形槽3的抑制作用下流动阻力逐渐增大，使得第二气体无法再逆向流动，第二气体并跟随第一气体一起正向流动进入发动机102内参与燃烧。
59.在一些可选实施例中：参见图4和图5所示，本技术实施例提供了一种防回流egr出气管，该防回流egr出气管101的环形槽3包括沿第一出气管1的轴线直径逐渐缩小的喇叭口31，以及位于喇叭口31的入口端向内翻卷的圆弧形翻边32。环形槽3设有多个，多个环形槽3沿第一出气管1的轴线方向间隔设置，相邻的两个环形槽3之间通过第一出气管1连接。
60.本技术实施例的环形槽3包括沿第一出气管1的轴线直径逐渐缩小的喇叭口31，喇叭口31的入口端朝向第一通气口11，喇叭口31的出口端朝向第二通气口12，在喇叭口31的入口端设有向内翻卷的圆弧形翻边32。
61.当第一通气口11侧的第一气体压力小于第三通气口23侧的第二气体压力时，第一气体为废气，第二气体为压缩空气，第二气体由第三通气口23进入直线段管体21后分为两路，一路第二气体进入弯曲段管体22后从第四通气口24流出进入第一出气管1。
62.另一路第二气体由第二通气口12进入第一出气管1，第四通气口24流出的第二气体与第一出气管1内的第二气体对冲，并将第一出气管1内的第二气体返回至直线段管体21内，最终从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧。
63.未从第三通气口23流出进入发动机102内参与燃烧的第二气体继续逆向流入第一
出气管1，第二气体在第一出气管1内逆向流动的过程中受到向外凸起的环形槽3的抑制作用下流动阻力逐渐增大，阻止了第二气体在第一出气管1内逆向流动。环形槽3不仅增大了第二气体的流动阻力，且第二气体在圆弧形翻边32的导流作用下使流动方向发生折返，折返后的第二气体无法再逆向流动，使折返后的第二气体在第一出气管1内正向流动。
64.折返后的第二气体在第一出气管1内正向流动的过程中，折返后的第二气体与未发生折返的第二气体之间发生对冲，增大未发生折返的第二气体的流阻，使未发生折返的第二气体的流速逐渐降低直至停止流动。位于第一出气管1内的第二气体并跟随第一气体一起正向流动进入发动机102的缸体内参与燃烧。
65.参见图6所示，本技术实施例第二方面提供了一种发动机egr系统，包括：发动机102、egr进气管103、egr冷却器104和egr混合器105，egr进气管103与发动机102的排气歧管连通，egr冷却器104与egr进气管103连通，egr混合器105与发动机102的进气歧管连通，egr冷却器104和egr混合器105之间通过上述任一实施例所述的防回流egr出气管101连通。
66.发动机egr系统还包括涡轮增压器、中冷器108和egr阀109，涡轮增压器的涡轮机106与发动机102的排气歧管连通，涡轮增压器的压气机107与egr混合器105之间通过中冷器108连通，egr阀109设置在egr冷却器104和egr混合器105之间的防回流egr出气管101上。
67.该发动机egr系统的工作原理和工作过程为：在发动机102高速工况时，涡轮机106前排气压力大于发动机102进气压力，发动机102的排气歧管中的一部分废气进入egr进气管103中，依次经egr冷却器104、egr阀、防回流egr出气管101进入egr混合器105，废气与从压气机107进入的新鲜压缩空气在egr混合器105中混合后进入发动机102的进气歧管，实现废气再循环。
68.并且由于在发动机egr系统中设置有防回流egr出气管101，对废气正向流动不受影响，保证了发动机egr率。而当发动机102处于低转速大扭矩工况时，此时，新鲜气体经压气机107压缩和中冷器108冷却后进入egr混合器105与废气进行混合，最终进入发动机102的进气歧管参与缸内燃烧做功。
69.当发动机102的进气压力大于涡轮机106前排气压力时，压缩气体会产生回流，由于在发动机egr系统中设置有防回流egr出气管101，因此，防回流egr出气管101能够抑制气体的倒流，保证了废气再循环的顺利实现，提高egr率。
70.发动机egr系统还包括设置于egr冷却器104和egr混合器105之间的防回流egr出气管101上的egr阀109，通过egr阀109控制防回流egr出气管101的通断，在需要进行废气再循环时，打开egr阀109，在不需要进行废气再循环工作时，关闭egr阀109即可。
71.本技术的发动机egr系统中设置防回流egr出气管101后，无需单独增加egr止回阀，降低了发动机egr系统的成本，且防回流egr出气管101的使用寿命长、免维护，提高了发动机egr系统的可靠性和使用寿命。
72.工作原理
73.本技术实施例提供了一种防回流egr出气管及发动机egr系统，由于本技术的防回流egr出气管101设置了第一出气管1，该第一出气管1的一端设有第一通气口11，在第一出气管1的另一端设有第二通气口12；第二出气管2，该第二出气管2包括相互连通的直线段管体21和弯曲段管体22，在直线段管体21上远离弯曲段管体22的一端设有第三通气口23，在弯曲段管体22上远离直线段管体21的一端设有第四通气口24；第一出气管1的第二通气口
12与直线段管体21的管壁连通，弯曲段管体22的第四通气口24与第一出气管1的管壁连通，且弯曲段管体22的第四通气口24朝向第一出气管1的第二通气口12。
74.因此，本技术的一种防回流egr出气管101当第一通气口11侧的第一气体压力大于第三通气口23侧的第二气体压力时，第一气体由第一通气口11正向进入第一出气管1后分为两路，一路第一气体进入弯曲段管体22后进入直线段管体21。另一路第一气体直接由第二通气口12进入直线段管体21，两路第一气体在直线段管体21内汇合后与第二气体混合进入发动机102内参与燃烧，第一气体在防回流egr出气管101内流阻小，保证第一气体正向顺畅流动。
75.当第一通气口11侧的第一气体压力小于第三通气口23侧的第二气体压力时，第二气体由第三通气口23逆向进入直线段管体21后分为两路，一路第二气体进入弯曲段管体22后从第四通气口24流出进入第一出气管1；另一路第二气体由第二通气口12进入第一出气管1。由于弯曲段管体22的第四通气口24朝向第一出气管1的第二通气口12，从第四通气口24流出的第二气体与第一出气管1内的第二气体对冲，并将第一出气管1内的第二气体返回至直线段管体21内，从而起到止回阀的作用，防止第二气体在防回流egr出气管101中回流。
76.在本技术的描述中，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技术和简化描述，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技术的限制。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技术中的具体含义。
77.需要说明的是，在本技术中，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。
78.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。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技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术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。