EGR发动机及车辆的制作方法

egr发动机及车辆
技术领域
1.本实用新型实施例涉及废气再循环技术领域，尤其涉及一种egr发动机及车辆。


背景技术：

2.发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源，废气再循环系统可将发动机排出的废气再次引入进气管，随新鲜空气混合气进入气缸，再次参与燃烧过程，以减少发动机氮氧化物的排放。
3.相关技术中，egr(exhaust gas recirculation，废气再循环)发动机是具有废气再循环系统的发动机，egr发动机包括发动机和egr系统，发动机具有进气管和排气管，egr系统包括废气再循环管及依次设置在废气再循环管上的冷却器、单向阀和egr阀，废气再循环管的一端与进气管连通，另一端与排气管连通，且冷却器靠近排气管，egr阀靠近进气管。排气管中的部分废气流入废气再循环管，经冷却器冷却后，流经单向阀和egr阀，然后引入到进气管内，实现发动机的废气再循环。
4.然而，排气管排出的废气经过冷却器时，由于冷却器内具有较大的容积，废气流到冷却器内之后，废气的脉冲能量降低，导致egr发动机的egr率降低。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型实施例的主要目的是提供一种egr发动机及车辆，以解决相关egr发动机的egr率低的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种egr发动机，包括：气缸、第一进气管、排气管以及废气再循环组件，所述第一进气管和所述排气管均与所述气缸连接，所述废气再循环组件包括废气再循环管、单向阀、egr阀及冷却器，所述废气再循环管具有排气端和进气端，所述排气端与所述排气管连通，所述进气端与所述第一进气管连通；所述单向阀、所述egr阀及所述冷却器依次设置于所述废气再循环管，且所述单向阀位于所述排气端和所述egr阀之间，所述冷却器位于所述egr阀和所述进气端之间。
7.在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述气缸为多个，各所述气缸与所述第一进气管均通过进气歧管连通，各所述气缸与所述排气管均通过排气歧管连通。
8.在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述排气管为多个，各所述排气管与至少一个所述排气歧管连通；所述废气再循环管包括第一管段和多个第二管段，各所述第二管段的一端分别与对应的所述排气管连通，各所述第二管段的另一端均与所述第一管段的一端连通，所述第一管段的另一端与所述第一进气管连通；各所述第二管段上均设置有所述单向阀，所述egr阀和所述冷却器设置于所述第一管段，且所述egr阀位于所述单向阀和所述冷却器之间。
9.在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述egr发动机还包括增压器，所述增压器具有进气口和排气口，所述排气口与所述第一进气管连通。
10.在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述egr发动机还包括第二进气管，所述
第二进气管连接在所述排气口和所述第一进气管之间，所述废气再循环管的末端连接于所述第二进气管。
11.在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述egr发动机还包括冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述第二进气管内的空气。
12.在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述冷却装置为中冷器，所述中冷器连接于所述第二进气管。
13.在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述废气再循环管连接于所述第二进气管的位于所述中冷器和所述第一进气管之间的管段。
14.在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述增压器包括涡轮机和压气机，所述涡轮机具有第一进气口、第一排气口、第一叶轮和穿设在所述第一叶轮上的转动轴，所述第一进气口与所述排气管的末端连通；所述压气机具有第二进气口、第二排气口及第二叶轮，所述转动轴还穿设在所述第二叶轮上，所述第二排气口与所述第一进气管连通。
15.本实用新型实施例还提供了一种车辆，包括上述的egr发动机。
16.本实用新型实施例提供的车辆包括egr发动机，egr发动机包括：气缸、第一进气管、排气管以及废气再循环组件，第一进气管和排气管均与气缸连接，废气再循环组件包括废气再循环管、单向阀、egr阀及冷却器，废气再循环管具有排气端和进气端，排气端与排气管连通，进气端与第一进气管连通；单向阀、egr阀及冷却器依次设置于废气再循环管，且单向阀位于排气端和egr阀之间，冷却器位于egr阀和进气端之间。由于单向阀具有防止废气回流的作用，经过单向阀后的废气无法回流至排气管内，经过单向阀后的废气均可经egr阀和冷却器流入第一进气管，与将冷却器设置在排气管和单向阀之间相比，使流入第一进气管处的废气量增加，进而使egr发动机的egr率增加。将egr阀设置在冷却器之前，当egr阀处于关闭状态时，废气无法到达冷却器，这样可有效减少冷却器的换热翅片上的碳氢覆盖，从而可提高冷却器的冷却效率。
附图说明
17.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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
18.图1为本实用新型实施例提供的egr发动机的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的egr发动机中单向阀的结构示意图；
20.图3为图2中单向阀的剖视图。
21.附图标记说明：
22.10、气缸；
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20、第一进气管；
23.210、进气歧管；
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30、排气管；
24.310、排气歧管；
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40、废气再循环组件；
25.410、废气再循环管；
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411、第一管段；
26.412、第二管段；
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420、单向阀；
27.421、阀芯；
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422、阀体；
28.423、阀芯外侧流道；
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424、中心渐缩流道；
29.425、圆台壳体；
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426、翅片结构；
30.427、圆锥面；
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428、圆弧过渡面；
31.429、连接筋板；
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430、egr阀；
32.440、冷却器；
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50、增压器；
33.510、涡轮机；
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520、压气机；
34.530、转动轴；
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60、第二进气管；
35.70、中冷器。
具体实施方式
36.首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。
37.其次，需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或构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实用新型的限制。
38.此外，还需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以是两个构件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
39.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
40.相关技术中，egr发动机是具有废气再循环系统的发动机，egr发动机包括发动机和egr系统，发动机包括气缸、进气管和排气管，气缸具有进气口和排气口，进气管与进气口连通，排气管与排气口连通，新鲜空气从进气管进入气缸，和燃油混合并燃烧，燃油燃烧产生的化学能在气缸中转化为机械能，燃油燃烧产生的废气从排气管排出。
41.egr系统包括废气再循环管及依次设置在废气再循环管上的冷却器、单向阀和egr阀，废气再循环管的一端与进气管连通，另一端与排气管连通，且冷却器靠近排气管，egr阀靠近进气管。排气管中的废气具有脉冲能量，排气管中的部分废气在脉冲能量的作用下流入废气再循环管，经冷却器冷却后，流经单向阀和egr阀，然后引入到进气管内，以将部分废气再送回气缸，使气缸内燃油燃烧过程中的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，气缸内最高燃烧温度下降，从而破坏氮氧化物生成所需要的高温富氧的条件，使氮氧化物的排放量降低。
42.然而，排气管排出的废气经过冷却器时，由于冷却器内具有较大的容积，废气流到冷却器内之后，废气的脉冲能量降低，可流经单向阀的废气量减小，导致被输送至进气管处
的废气量减少，进而导致再循环的废气量与吸入气缸的进气总量之比(即egr率)降低。
43.本实施例提供一种egr发动机及车辆，通过使排气管中的部分废气依次流经单向阀、egr阀和冷却器后再流入进气管，排气管排出的废气先流经单向阀，由于单向阀具有防止废气回流的作用，经过单向阀后的废气均可流入进气管，从而使流入进气管处的废气量增加，进而使egr发动机的egr率增加。
44.本实施例提供一种车辆，该车辆可以为汽车、火车、摩托车、轮船等通过发动机来提供动力的设备，其中，车辆包括egr发动机。
45.如图1所示，egr发动机包括气缸10、第一进气管20、排气管30以及废气再循环组件40，气缸10具有气缸10进气口和气缸10排气口，第一进气管20与气缸10进气口连通，排气管30与气缸10排气口连通。
46.新鲜空气从第一进气管20进入气缸10，在气缸10内和燃油混合并燃烧，燃油燃烧产生的化学能在气缸10中转化为机械能，以为车辆提供动力。燃油燃烧产生的废气从排气管30排出。
47.废气再循环组件40包括废气再循环管410、单向阀420、egr阀430及冷却器440，废气再循环管410具有排气端和进气端，排气端与排气管30连通，进气端与第一进气管20连通。
48.单向阀420、egr阀430及冷却器440依次设置于废气再循环管410，且单向阀420位于排气端和egr阀430之间，冷却器440位于egr阀430和进气端之间。排气管30中的废气具有脉冲能量，排气管30中的部分废气在脉冲能量的作用下流入废气再循环管410，经废气再循环管410流向第一进气管20，进而被输送至气缸10，使气缸10内燃油燃烧过程中的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，气缸10内最高燃烧温度下降，从而破坏氮氧化物生成所需要的高温富氧的条件，使氮氧化物的排放量降低。
49.如图2和图3所示，单向阀420为可耐高温的单向阀，示例性的，单向阀420可以包括同轴且固定连接的阀芯421和阀体422，阀芯421和阀体422通过连接筋板429连接，阀芯421和阀体422之间形成有阀芯外侧流道423，阀芯421内设有中心渐缩流道424，中心渐缩流道424由阀芯进口向阀芯出口沿径向渐缩；阀芯421包括圆台壳体425和与圆台壳体425的大径端连接且用于防止反向回流的翅片结构426，翅片结构426朝向egr阀的一侧具有圆锥面427，圆锥面427与圆台壳体425的外周面之间设置有圆弧过渡面428，可根据防回流要求设计圆弧过渡面428的弧长大小和圆心角。当废气正向流过单向阀420时，废气可以经阀芯421内的中心渐缩流道424顺利通过，中心渐缩流道424的渐缩设置可使废气从阀芯出口流出时被加速、进而压力降低，该位置相比阀芯进口为相对负压，阀芯421外侧的废气也可在相对负压的作用下由阀芯外侧流道423顺利通过，有效降低单向阀420的压降。
50.当流体介反向流经翅片结构426的圆弧过渡面428时，在圆弧过渡面428的导向下会在该处形成较大的回流区，该回流区的存在扩大了阀芯出口位置的紊流区域，从而增大回流阻力，减小废气反向通过中心渐缩流道424和阀芯外侧流道423，达到防反向回流的目的。
51.该单向阀420通过自身机械结构实现单向导通的作用，在高温条件下不易损坏，可靠性好。
52.进入废气再循环管410的废气先流经单向阀420，单向阀420使废气只能从排气管
30流向egr阀430，而不能从egr阀430流向排气管30，从而避免废气回流至排气管30，经过单向阀420后的废气均可经egr阀430和冷却器440流入第一进气管20，即便废气在冷却器440处会由于冷却器440内部的容积而导致废气的脉冲能量降低，但是废气已经流过了单向阀420，无法回流至排气管30，最终流向第一进气管20的废气量不会减少，而且废气再循环管410朝向排气管30的一端的废气的脉冲能量未被削减，从而保证了进入废气再循环管410的废气量，提高了egr发动机的egr率，其中egr率是指再循环的废气量与吸入气缸10的进气总量之比。
53.egr阀430将来自单向阀420的废气引导至冷却器440，冷却器440对废气进行冷却，以降低进入第一进气管20的废气的温度。气缸10中的燃油燃烧不充分时，废气中会含有碳氢(也叫“碳氢化合物”)，将egr阀430设置在冷却器440之前，当egr阀430处于关闭状态时，废气无法到达冷却器440，这样可有效减少冷却器440的换热翅片上的碳氢覆盖，从而可提高冷却器440的冷却效率。
54.上述气缸10可以为多个，示例性的，气缸10可以为两个、三个、四个、五个或六个等，各气缸10与第一进气管20均通过进气歧管210连通，各气缸10与排气管30均通过排气歧管310连通。在缸径和行程相同的情况下，气缸10的数量越多，egr发动机的动力越强、运动作功越平稳。
55.在气缸10为多个的实现方式中，排气管30可以为多个，各排气管30与至少一个排气歧管310连通，也就是说，各排气管30可以接收多个气缸10的排气。
56.以egr发动机具有六个气缸10、两个排气管30为例进行描述，其中一个排气管30可以与一个排气歧管310连通，另一个排气管30可以与五个排气歧管310连通；或者，其中一个排气管30可以与两个排气歧管310连通，另一个排气管30可以与四个排气歧管310连通；或者，其中各排气管30都与三个排气歧管310连通。
57.废气再循环管410可以包括第一管段411和多个第二管段412，各第二管段412的一端分别与对应的一个排气管30连通，各第二管段412的另一端均与第一管段411的一端连通，第一管段411的另一端与第一进气管20连通。
58.也就是说，多个第二管段412并联，每个第二管段412分别与一个排气管30连通，各排气管30排出的废气流入相连通的第二管段412内，多个第二管段412内的废气汇集到第一管段411内，经第一管段411流入第一进气管20。
59.各第二管段412上均设置有单向阀420，egr阀430和冷却器440设置于第一管段411，且egr阀430位于单向阀420和冷却器440之间。
60.将排气管30设置成多个，可以避免其中一个排气管30中的废气返流至其他的排气管30而导致进入废气再循环管410内的废气量减少，从而提高了进入废气再循环内的废气量，进而提高了egr发动机的egr率。
61.在一些实施例中，egr发动机还可以包括增压器50，增压器50具有进气口和排气口，排气口与第一进气管20连通。增压器50可以包括废气涡轮增压器50、机械涡轮增压器50或电辅助涡轮增压器50等，环境空气从进气口进入增压器50，在增压器50内被压缩后，从排气口排出至第一进气管20，以提高egr发动机的进气密度，从而可以提高发动机的升功率。同时，egr发动机的进气密度增加，还可以提高燃油的燃烧效率，从而达到节省燃油和降低排放的效果。
62.在一些实施例中，egr发动机还可以包括第二进气管60，第二进气管60连接在增压器50的排气口和第一进气管20之间，环境空气从进气口进入增压器50，在增压器50内被压缩后，从排气口排出至第二进气管60，并从第二进气管60流入第一进气管20内。
63.废气再循环管410的末端连接于第二进气管60，废气再循环管410内的废气随第二进气管60内的新鲜空气流入第一进气管20内。
64.通过第二进气管60将增压器50与第一进气管20连通，并将废气再循环管410的末端连接于第二进气管60，这样只需要将第二进气管60背离增压器50的一端与第一进气管20连通即可同时将废气和新鲜空气引入第一进气管20内，可避免在第一进气管20上分别设置与废气和新鲜空气连通的接口，从而简化了第一进气管20与第二进气管60及废气再循环管410的连接结构。
65.在一些实施例中，egr发动机还可以包括冷却装置，冷却装置用于冷却第二进气管60内的空气。冷却装置可以包括风冷式冷却器或中冷器70。
66.在冷却装置包括风冷式冷却器的实现方式中，风冷式冷却器具有出风侧，出风侧朝向第二进气管60，从出风侧吹出的风可以加快第二进气管60处的空气流动，从而使第二进气管60内的新鲜空气的温度降低。
67.优选地，冷却装置包括中冷器70，中冷器70连接于第二进气管60，以降低被增压器50压缩后的新鲜空气的温度，从而降低egr发动机的热负荷，提高进气量，进而增加egr发动机的功率，避免egr发动机由于燃烧温度过高而出现爆震甚至损伤熄火的现象。
68.此外，进入第一进气管20内的新鲜空气的温度降低后，气缸10内最高燃烧温度下降，从而破坏氮氧化物生成所需要的高温富氧的条件，使氮氧化物的排放量降低。
69.进一步地，废气再循环管410连接于第二进气管20的位于中冷器70和第一进气管20之间的管段，从废气再循环管410排出的废气与降温后的新鲜空气混合后流向第一进气管20。
70.在增压器50包括涡轮增压器50的实现方式中，涡轮增压器50包括涡轮机510和压气机520，涡轮机510具有第一进气口、第一排气口、第一叶轮和穿设在第一叶轮上的转动轴530，第一进气口与排气管30的末端连通。
71.压气机520具有第二进气口、第二排气口及第二叶轮，转动轴530还穿设在第二叶轮上，第二排气口与第一进气管20连通。
72.排气管30的末端排出的废气驱动第一叶轮转动，由于转动轴530穿设在第一叶轮上，第一叶轮转动的同时，转动轴530也随第一叶轮而转动，进而带动转动轴530上的第二叶轮转动。第二叶轮转动时，环境空气从第二进气口进入压气机520，经压气机520压缩后，从第二排气口排出至第二进气管60内。通过废气驱动涡轮机510和压气机520工作，更加节能环保。
73.本实施例中的egr发动机，包括：气缸10、第一进气管20、排气管30以及废气再循环组件40，第一进气管20和排气管30均与气缸10连接，废气再循环组件40包括废气再循环管410、单向阀420、egr阀430及冷却器440，废气再循环管410具有排气端和进气端，排气端与排气管30连通，进气端与第一进气管20连通；单向阀420、egr阀430及冷却器440依次设置于废气再循环管410，且单向阀420位于排气端和egr阀430之间，冷却器440位于egr阀430和进气端之间。通过上述设置，由于单向阀420具有防止废气回流的作用，经过单向阀420后的废
气无法回流至排气管30内，经过单向阀420后的废气均可经egr阀430和冷却器440流入第一进气管20，与将冷却器440设置在排气管30和单向阀420之间相比，使流入第一进气管20处的废气量增加，进而使egr发动机的egr率增加。将egr阀430设置在冷却器440之前，当egr阀430处于关闭状态时，废气无法到达冷却器440，这样可有效减少冷却器440的换热翅片上的碳氢覆盖，从而可提高冷却器440的冷却效率。
74.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。