一种具有节流装置的发动机废气再循环系统.pdf

本发明提出一种具有节流装置的发动机废气再循环系统，包括发动机燃烧室、发动机的排气歧管、进气歧管，以及连接在排气歧管和进气歧管之间的废气再循环管(EGR管)；所述废气再循环管中设置有节流装置，节流装置横向阻断废气再循环管的通路，在节流装置上开有节流孔，导通废气再循环管。采用本发明的技术方案，可以在发动机上既采用外部废气再循环，又使用塑料进气歧管时，有效控制废气进入进气歧管的温度，以满足进气歧管的可靠性和耐久性。由于本发明技术方案是在原有的EGR管路内布置节流装置，因此不会占用额外的布置空间，同时又可以有效地替代目前发动机上常用的EGR中冷装置，利用节流降温机理来控制废气温度，具有结构简单和成本更低的特点。

1.  一种具有节流装置的发动机废气再循环系统，包括发动机燃烧室(1)、发动机的排气歧管(2)、进气歧管(6)，以及连接在排气歧管(2)和进气歧管(6)之间的废气再循环管(3)；其特征在于，所述废气再循环管(3)中设置有节流装置(4)，所述节流装置(4)横向阻断废气再循环管(3)的通路，在节流装置(4)上开有节流孔(7)，导通废气再循环管(3)。

2.  按照权利要求1所述的具有节流装置的发动机废气再循环系统，其特征在于，所述节流装置(4)是一柱状体，外壁面与废气再循环管(3)的内壁面固定密封连接，节流孔(7)轴向贯通分布在柱体中。

3.  按照权利要求1所述的具有节流装置的发动机废气再循环系统，其特征在于，所述的节流装置(4)是管状体，前端管口封闭，节流孔(7)径向开在靠近前端的管壁上，节流装置(4)的前端伸进废气再循环管(3)内，废气再循环管(3)在此部分的管径大于节流装置(4)的前端管径；节流装置(4)的后端与管径由大变小的废气再循环管(3)的向后收小部分的内壁紧耦合连接，并且节流装置(4)的后端向后延伸形成废气再循环管(3)，与进气歧管(6)连接。

4.  按照权利要求1、2或3所述的具有节流装置的发动机废气再循环系统，其特征在于，在所述废气再循环管(3)的管路上安装有控制阀(5)。

5.  按照权利要求4所述的具有节流装置的发动机废气再循环系统，其特征在于，所述控制阀(5)安装在废气再循环管(3)安装有节流装置的部分之后的管路上。

一种具有节流装置的发动机废气再循环系统
技术领域
本发明涉及发动机的废气再循环系统，特别是因空间限制无法布置和安装中冷装置的外部废气再循环系统。
背景技术
EGR即废气再循环技术，是改善发动机的燃油经济性和降低排放的重要技术手段之一。其中，e-EGR即外部废气再循环技术，就是将发动机的部分废气从排气歧管引出，通过进气歧管重新引入气缸内，进而实现对燃烧过程的优化控制，改善发动机的燃油经济性、排放等性能。在汽车领域，塑料进气歧管相对于铝合金进气歧管具有更光滑的气道表面、更好的成型工艺，有利于发动机性能的提高和更好的满足空间布置要求。由于这些优点，塑料进气歧管已经成为首选。塑料进气歧管工作温度一般在-30℃~130℃左右。
中国专利号200620012181公开了一种名称为“废气热交换器”，是用于汽车废气再循环的废气冷却器，该换热器采用中冷装置，冷却介质如水、或其他液体来冷却废气。但是，如果在发动机上既要采用EGR系统，又要采用塑料进气歧管，而在成本和空间限制方面又无法采用中冷装置的情况下，那么通过EGR管路进入进气歧管的废气温度可能会较高，达到120摄氏度左右，尤其是在无EGR系统的发动机增加EGR系统时，在原有空间较小无法布置中冷装置，同时又必须采用较短的EGR管路时，就会存在进气歧管附近局部温度过高问题，无法满足进气歧管的可靠和耐久性要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有节流装置的发动机废气再循环系统，在采用外部废气再循环，又使用塑料进气歧管时，能够有效控制废气进入进气歧管的温度，以满足进气歧管的可靠性和耐久性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种具有节流装置的发动机废气再循环系统，包括发动机燃烧室、发动机的排气歧管、进气歧管，以及连接在排气歧管和进气歧管之间的废气再循环管(EGR管)；所述废气再循环管中设置有节流装置，所述节流装置横向阻断废气再循环管的通路，在节流装置上开有节流孔，导通废气再循环管。
所述节流装置是一柱状体，外壁面与废气再循环管的内壁面固定密封连接，节流孔轴向贯通分布在柱体中。
所述的节流装置是管状体，前端管口封闭，节流孔径向开在靠近前端的管壁上，节流装置的前端伸进废气再循环管内，废气再循环管在此部分的管径大于节流装置的前端管径；节流装置的后端与管径由大变小的废气再循环管的向后收小部分的内壁紧耦合连接，并且节流装置的后端向后延伸形成废气再循环管，与进气歧管连接。
采用本发明的技术方案，可以在发动机上既采用外部废气再循环，又使用塑料进气歧管时，有效控制废气进入进气歧管的温度，以满足进气歧管的可靠性和耐久性。由于本发明技术方案是在原有的EGR管路内布置节流装置，因此不会占用额外的布置空间，同时又可以有效地替代目前发动机上常用的EGR中冷装置，利用节流降温机理来控制废气温度，具有结构简单和成本更低的特点。
附图说明
图1是本外部废气循环系统的结构原理示意图。
图2是本发明的节流装置的第一种结构的剖视图。
图3是本发明的节流装置的第二种结构的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本废气再循环系统由废气再循环管3、节流装置4、控制阀5、发动机的排气歧管2、进气歧管6和燃烧室1组成。排气歧管2和进气歧管6之间连接废气再循环管3，在废气再循环管3中设置节流装置4，所述节流装置4横向阻断废气再循环管3的通路，在节流装置4上开有节流孔7，导通废气再循环管3。在废气再循环管(3)安装有节流装置的部分之后的管路上安装有控制阀(5)。
该系统的工作原理是：发动机燃烧产生的废气由发动机燃烧室1排入排气歧管2，再通过废气再循环管3进入节流装置4，根据焦耳-汤姆逊效应的积分负效应机理，非理想气体在经过节流装置4后，由于摩擦耗能会产生较大的节流压降和温降，因此当高温废气经过节流装置后其压力和温度会降低。经过节流降温后的废气再通过控制阀5以及相应的废气再循环管3，进入进气歧管6，然后进入发动机(燃烧室)参与新的燃烧过程，从而完成整个的外部废气再循环过程。
其中节流装置有多种结构，如图1所示，作为本发明的一种优选方式是采用轴向节流装置4，整个节流装置4是一圆柱体，中间分布有轴向贯通的节流孔7，该圆柱体外壁面与废气再循环管3内壁紧耦合连接，节流孔7两端连通废气再循环管3。当废气从废气再循环管3一端通过节流孔7流入另一端时，其流通管道截面先由大变小，再由小变大。
如图3所示，作为本发明的另一种优选方式采用径向节流装置，其是一个圆柱空心管，整个节流装置4的前端面是密封的，前端的四周壁面带有节流孔7，节流装置4两边的废气再循环管3的横截面积不相等，废气流入一端的管路横截面积大于废气流出一端管路横截面积。节流装置4后端与横截面积较小的废气再循环管3的内壁紧耦合连接，前端延伸至横截面积较大的废气再循环管3中。在截面积较大的废气再循环管3中的节流装置4，其端面为密封状态，同时在壁面上分布有节流孔7。这些节流孔7将横截面积较大的废气再循环管3和横截面积较小的废气再循环管3连通起来，在实际生产中，节流装置4的后端可以向后延伸支撑形成后续的横截面较小的废气再循环管3，与进气歧6连接。在该管路中，废气先流入横截面较大的废气再循环管3，然后再通过节流孔流入横截面较小的废气再循环管3中，整个流动过程的截面积先由大变小，再由小变大。
总的来说，节流装置的外形应随废气再循环管3的形状而定，节流孔7可以是一个，也可以是多个。
在本技术方案中，具体降低的程度取决于节流装置4的具体参数以及废气的相关状态参数，如节流前后的压力、温度等。也就是说如果确定了节流装置4的结构参数以及节流前废气的压力、温度和所需达到的EGR率，就可以通过相关流体力学公式或者专业的分析软件计算出节流后废气温度，从而判断出节流后的废气温度是否满足塑料进气歧管的工作温度范围。当然，如果确定了节流前废气的压力、温度和所需达到的EGR率，以及塑料进气歧管的工作温度范围，也可以反算出合适的节流装置的结构参数，从而设计和制造出满足进气温度要求的EGR系统。
本发明的效果是利用焦耳-汤姆逊效应的积分负效应节流降温机理，在外部EGR系统中利用节流装置4取代传统的EGR冷却装置，达到降低废气温度作用，从而满足塑料进气歧管的温度要求，有效的解决了当发动机上既采用外部废气再循环，又使用塑料进气歧管时，控制废气进入进气歧管的温度以满足进气歧管的可靠性和耐久性这一技术问题。由于该系统可在原有的废气再循环管3内布置和安装节流装置4，因此不会占用额外的布置空间，同时又可以有效地替代目前发动机上常用的EGR中冷装置，尤其适用于因空间限制无法布置和安装EGR中冷装置的情况，具有结构简单，易于实施，成本更加低廉的特点。