一种具有废气再循环功能的排气管路、排气系统及发动机的制作方法

1.本实用新型涉及发动机的废气再循环技术领域，尤其涉及一种具有废气再循环功能的排气管路、排气系统及发动机。


背景技术：

2.废气再循环技术(简称：egr)是指将燃烧过的废气再引入气缸内参与燃烧的技术，通过燃烧过的二氧化碳的引入降低了缸内氧浓度和可燃工质热容，降低了燃烧温度，实现了对氮氧化物生成的抑制和爆震(气体发动机) 的抑制。egr率是衡量废气再循环量的一个参数，指再循环废气占进入气缸的全部气体的百分比。
3.废气再循环技术是实现高效低排放燃烧的常规手段之一，目前排气管路实现废气再循环的布置方式，多采用将涡轮机前废气直接引入压气机后方的进气管路中，但该种布置方式在实际应用中，随着增压器效率的不断提升，废气再循环管路中废气的驱动压差越来越小，使得发动机获取高egr率受到限制。
4.综上所述，如何解决发动机获取高egr率受到限制的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种具有废气再循环功能的排气管路、排气系统及发动机，以解决发动机获取高egr率受到限制的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种具有废气再循环功能的排气管路，包括用于汇集发动机的气缸所产生的废气的排气总管，所述排气总管上集成有第一管路和第二管路；所述第一管路用于将废气再循环气缸与发动机的进气管路连通，且所述第一管路上设置有egr控制阀；所述第二管路用于将排气气缸与排气尾管上的涡轮机的进口连通；
7.所述排气总管上设置有阀体，且所述阀体位于所述废气再循环气缸和与所述废气再循环气缸相邻的排气气缸之间的管段上；所述阀体包括串联布置的流量控制阀和第一单向阀，所述流量控制阀用于控制所述废气再循环气缸与所述第二管路的导通流量，所述第一单向阀用于所述废气再循环气缸向所述第二管路单向导通。
8.优选地，所述排气总管为分段式排气总管，且至少一段管段上同时连接有所述废气再循环气缸和所述排气气缸。
9.优选地，所述废气再循环气缸位于所述发动机的气缸排布的端侧位置。
10.优选地，所述发动机包括依次排布的第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸和第六气缸，所述排气总管为两段式排气总管，且分别为第一管段和第二管段；所述第一管段用于汇集第一气缸、第二气缸和第三气缸的废气，所述第二管段用于汇集第四气缸、第五气缸和第六气缸的废气；所述第一气缸和所述第六气缸均为废气再循环气缸。
11.优选地，所述第一管路包括第一分管路、第二分管路和合路管路，所述第一分管路集成在所述第一管段上；所述第二分管路集成在所述第二管段上；所述合路管路用于将所
述第一分管路和所述第二分管路合并成一条管路，所述egr控制阀设置在所述合路管路上。
12.优选地，所述第一管路上还设置有分路中冷器，所述分路中冷器上设置有第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口；所述第一进气口与所述第一分管路连通，所述第二进气口与所述第二分管路连通；所述第一出气口和所述第二出气口均与所述合路管路连通。
13.优选地，所述第一出气口和所述第二出气口处均设置有第二单向阀。
14.优选地，所述合路管路上还设置有缓冲腔室，所述缓冲腔室位于所述egr 控制阀的上游，且所述合路管路位于所述缓冲腔室与所述egr控制阀之间的部分为缩口管路。
15.相比于背景技术介绍内容，上述具有废气再循环功能的排气管路，包括用于汇集发动机的气缸所产生的废气的排气总管，排气总管上集成有第一管路和第二管路；第一管路用于将废气再循环气缸与发动机的进气管路连通，且第一管路上设置有egr控制阀；第二管路用于将排气气缸与排气尾管上的涡轮机的进口连通；排气总管上设置有阀体，且阀体位于废气再循环气缸和与废气再循环气缸相邻的排气气缸之间的管段上；阀体包括串联布置的流量控制阀和第一单向阀，流量控制阀用于控制废气再循环气缸与第二管路的导通流量，第一单向阀用于废气再循环气缸向第二管路单向导通。该排气管路在实际应用过程中，由于第一管路可以将废气再循环气缸的废气在不经过涡轮机的情况下输送至进气管路，继而避免了经过涡轮机的压力损失，保证了高egr率的获取；同时由于在废气再循环气缸和排气气缸之间设置流量控制阀，通过控制流量控制阀的开度配合egr控制阀，增加了控制维度，实现了 egr率和涡轮能量的合理平衡，可以实现废气再循环的精确控制：在低egr 率需求时，流量控制阀的阀门全开，此时通过调节egr控制阀控制egr率；当egr控制阀全开仍达不到目标egr率时，此时保持egr控制阀全开，通过流量控制阀的开度减小甚至关闭，可以进一步增加egr率，最终实现egr 率较大范围内连续有效调节，并且当流量控制阀的阀门开度至最小或者关闭， egr控制阀开度最大时，能够获得最大egr率；在流量控制阀的开度调节过程中，若流量控制阀的阀门开度增加，则废气再循环量减少，废气更多的参与到涡轮机做功中，保证了经济性；此外，由于在废气再循环气缸和排气气缸之间设置有第一单向阀，这样在低egr率工况下，废气再循环气缸的废气能够参与涡轮机做功，改善了整机经济性；在高egr率工况，正常工作的排气气缸的排气脉冲不会参与到废气再循环中，保证了废气再循环量控制的精确性同时保证了足够的排气脉冲参与到涡轮机做功中，进一步地保证了发动机运行的经济性。
16.另外，本实用新型还提供了一种排气系统，包括排气管路，该排气管路为上述任一方案所描述的具有废气再循环功能的排气管路。由于上述具有废气再循环功能的排气管路具有上述技术效果，因此具有上述排气管路的排气系统也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
17.此外，本实用新型还提供了一种发动机，包括排气系统，该排气系统为上述方案所描述的排气系统。由于该排气系统具有上述技术效果，因此具有该排气系统的发动机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例提供的具有废气再循环功能的排气管路的结构示意图。
19.上图1中，
20.气缸1、废气再循环气缸11、排气气缸12、排气总管2、第一管段2a、第二管段2b、第一管路21、第一分管路21a、第二分管路21b、合路管路21c、分路中冷器21d、缓冲腔室21e、缩口管路21f、第二管路22、涡轮机22a、流量控制阀23、第一单向阀24、进气管路3、egr控制阀4、第二单向阀5。
具体实施方式
21.本实用新型的核心是提供一种具有废气再循环功能的排气管路、排气系统及发动机，以解决发动机获取高egr率受到限制的问题。
22.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
23.如图1所示，本实用新型实施例提供的一种具有废气再循环功能的排气管路，包括用于汇集发动机的气缸1所产生的废气的排气总管2，排气总管2 上集成有第一管路21和第二管路22；第一管路21用于将废气再循环气缸11 与发动机的进气管路3连通，且第一管路21上设置有egr控制阀4；第二管路22用于将排气气缸12与排气尾管上的涡轮机22a的进口连通；排气总管2 上设置有阀体，且阀体位于废气再循环气缸11和与废气再循环气缸11相邻的排气气缸12之间的管段上；阀体包括串联布置的流量控制阀23和第一单向阀24，流量控制阀23用于控制废气再循环气缸11与第二管路22的导通流量，第一单向阀24用于废气再循环气缸11向第二管路22单向导通。
24.该排气管路在实际应用过程中，由于第一管路可以将废气再循环气缸的废气在不经过涡轮机的情况下输送至进气管路，继而避免了经过涡轮机的压力损失，保证了高egr率的获取；同时由于在废气再循环气缸和排气气缸之间设置流量控制阀，通过控制流量控制阀的开度配合egr控制阀，增加了控制维度，实现了egr率和涡轮能量的合理平衡，可以实现废气再循环的精确控制：在低egr率需求时，流量控制阀的阀门全开，此时通过调节egr控制阀控制egr率；当egr控制阀全开仍达不到目标egr率时，此时保持egr 控制阀全开，通过流量控制阀的开度减小甚至关闭，可以进一步增加egr率，最终实现egr率较大范围内连续有效调节，并且当流量控制阀的阀门开度至最小或者关闭，egr控制阀开度最大时，能够获得最大egr率；在流量控制阀的开度调节过程中，若流量控制阀的阀门开度增加，则废气再循环量减少，废气更多的参与到涡轮机做功中，保证了经济性；此外，由于在废气再循环气缸和排气气缸之间设置有第一单向阀，这样在低egr率工况下，废气再循环气缸的废气能够参与涡轮机做功，改善了整机经济性；在高egr率工况，正常工作的排气气缸的排气脉冲不会参与到废气再循环中，保证了废气再循环量控制的精确性同时保证了足够的排气脉冲参与到涡轮机做功中，进一步地保证了发动机运行的经济性。
25.这里需要说明的是，对于当前egr率向目标egr率调节时，为了避免阀体在临界位置反复动作，一般来说当前egr率和目标egr率之差满足绝对值小于某一设定值即可，该值被认为是可以接受的误差值，取值范围根据不同机型标定。
26.在一些具体的实施方案中，上述排气总管2具体可以为分段式排气总管，且至少一段管段上同时连接有废气再循环气缸11和排气气缸12；也可以是整段式排气总管，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择。
27.进一步的实施方案中，上述废气再循环气缸11具体可以布置在位于发动机的气缸1排布的端侧位置，通过将废气再循环气缸11布置在端侧位置仅需设置一个流量控制阀和一个第一单向阀即可实现该废气再循环气缸与第二管路之间的流量控制。当然可以理解的是，实际应用过程中，也可以根据实际布置需求选择布置在气缸排布的中间位置，比如采用分段式排气管时，对应某段管段所连接的气缸中靠近管段端部的位置的气缸设计成废气再循环气缸；又或者是整段式排气总管的气缸排布的中间位置，此时为了实现废气再循环气缸与相邻的排气气缸之间的流量单向控制，只不过此时需要布置两套阀体。
28.在一些更具体的实施方案中，上述发动机具体可以是六缸发动机，其缸体包括依次排布的第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸和第六气缸，而排气总管2具体可以为两段式排气总管，且分别为第一管段2a 和第二管段2b；第一管段2a用于汇集第一气缸、第二气缸和第三气缸的废气，第二管段2b用于汇集第四气缸、第五气缸和第六气缸的废气；第一气缸和第六气缸均为废气再循环气缸11。通过选用第一缸和第六缸的废气作为废气再循环的废气来源，增加了最大废气再循环量，并且采用双缸取气用于废气再循环，理论上最大egr率可以达到33.3％，继而egr率可以实现从0％
‑
33.3％的连续有效调节，大大提升了egr率的调节范围。
29.进一步的实施方案中，当采用两段式排气总管时，上述第一管路21具体可以包括第一分管路21a、第二分管路21b和合路管路21c，第一分管路21a 集成在第一管段2a上；第二分管路21b集成在第二管段2b上；合路管路21c 用于将第一分管路21a和第二分管路21b合并成一条管路，egr控制阀4设置在合路管路21c上。通过分管路和合路管路使得egr最终输送至进气管路更加方便，并且仅需布置一个egr即可。
30.更进一步的实施方案中，上述第一管路21上还设置有分路中冷器21d，分路中冷器21d上设置有第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口；第一进气口与第一分管路21a连通，第二进气口与第二分管路21b连通；第一出气口和第二出气口均与合路管路21c连通。通过分路中冷器可以实现对第一分管路和第二分管路的分别冷却。
31.在一些更具体的实施方案中，上述第一出气口和第二出气口处均设置有第二单向阀5。通过设置第二单向阀，能够避免合路管路中气体倒流的问题。
32.在一些更具体的实施方案中，上述合路管路21c上还设置有缓冲腔室21e，缓冲腔室21e位于egr控制阀4的上游，且合路管路21c位于缓冲腔室21e 与egr控制阀4之间的部分为缩口管路21f。通过缓冲腔室和缩口管路的布置，两者之间的合理匹配，削减了排气脉冲对egr各缸均匀性的影响，保证了各缸工作均匀性。需要说明的是，上述缩口管路的直径一般设计成为(正常废气再循环管路合路管路除缩口管路之外的管段)直径的1/10
‑
1/6之间。
33.另外，本实用新型还提供了一种排气系统，包括排气管路，该排气管路为上述任一方案所描述的具有废气再循环功能的排气管路。由于上述具有废气再循环功能的排气管路具有上述技术效果，因此具有上述排气管路的排气系统也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
34.此外，本实用新型还提供了一种发动机，包括排气系统，该排气系统为上述方案所描述的排气系统。由于该排气系统具有上述技术效果，因此具有该排气系统的发动机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
35.这里需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，对于发动机而言，其还
应该包括进气系统，该进气系统一般包括进气滤清器6、压气机、中冷器8、燃气供给装置4和用于控制燃气供给装置4供入进气管路的流量的进气节流阀5。对于排气系统来说，对应排气尾管上的涡轮机后方的管段上一般还会布置有后处理装置，由于这部分属于现有技术，在本实用新型中不再一一赘述。
36.以上对本实用新型所提供的具有废气再循环功能的排气管路、排气系统及发动机进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。
37.还需要说明的是，在本文中，诸如术语“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，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。