[發明專利]EGR空氣混合裝置及帶EGR系統的燃油發動機

有效

• 申請號: 201310213403.X
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103306858A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 龔英利;代子陽;高翠;姚旺
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07
• 代理公司: 北京大成律師事務所 11352
• 代理人: 王衛東

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，特別地，涉及一種EGR空氣混合裝置及帶EGR系統的燃油發動機。

背景技術

隨著排放法規越來越嚴格，對包括柴油發動機和汽油發動機的燃油發動機的要求也越來越高。以增壓柴油機為例，增壓柴油機需要更大的排氣再循環（EGR、Exhaust?Gas?Recirculation）率才能滿足排放法規要求。對于渦輪增壓柴油機，一些工況下渦輪前壓力低于壓氣機后的壓力，很難達到所需的EGR率。排氣再循環技術是降低發動機NOx排放的有效措施之一。排氣再循環是指把發動機排出的部分廢氣回送到進氣支管，并與新鮮混合氣一起再次進入氣缸。由于廢氣中含有大量的二氧化碳，而二氧化碳不能燃燒卻吸收大量的熱，使氣缸中混合氣的燃燒溫度降低，從而減少了NOx的生成量。

對于增壓柴油機而言，進氣平均壓力高于排氣平均壓力。然而，高壓EGR系統，要實現EGR需要滿足的條件是：渦輪前排氣壓力高于中冷后進氣壓力。即，進、排氣壓差ΔP＝（渦前排氣壓力－中冷后進氣壓力）＞0；對于增壓柴油機，只有在低負荷時ΔP才大于0，在高負荷區ΔP小于0，若不采取輔助措施，則EGR無法實現。

為使廢氣順利回流到進氣系統，可采用的輔助措施主要有兩類：增加排氣背壓或降低局部進氣壓力。其中，增加排氣背壓的方法通常采用在渦輪后加排氣節流閥或使用可變幾何截面渦輪增壓器（VGT，Variable?Geometry?Turbochargers）來實現。然而，加排氣節流閥會導致排溫升高，燃燒惡化，煙度急劇增大，燃油耗增加等不良后果，所以不能采用。使用VGT的柴油機，高負荷時可以通過減少渦輪的流通面積來提高排氣壓力，進而增大高負荷時的EGR率。但實踐證明，若對EGR、VGT執行器分別進行控制并不能使它們同時處于最優工作運行點，EGR-VGT的耦合協調控制才是實現EGR率精確控制的前提。有研究表明通過多變量反饋控制器協調控制EGR、VGT，可在滿足發動機扭矩要求的條件下實現NOx的最低排放，但采用VGT存在成本高、控制復雜等缺點。對于降低局部進氣壓力使ΔP＞0，通常采用在中冷器后的進氣管串接節流閥或文丘里管來實現。但加進氣節流閥會降低充氣效率，使經濟性受到損失。在進氣系統中串聯文丘里管（Venturi?tube），可以降低壓氣機后的氣體壓力，在高負荷實現充足的EGR率，并且對燃油消耗率的負面影響小，具有很大的優越性。

現有技術在進氣管中引入EGR的主要方式是采用三通式，即采用EGR管與文丘里混合器喉口段直接連接。然而，三通式混合器將EGR管與喉口段直接連通，只是在進氣管路的一側導入EGR氣體，因此，會造成整個進氣管截面內局部EGR氣體濃度過高，無法實現廢氣與新鮮空氣或新鮮混合氣的均勻混合，導致各缸EGR分布不均勻。EGR在各缸分配不均勻，會使NOx和微粒（PM）的折衷關系惡化，即，降低同樣多的NOx會導致煙度增加更多，減少了EGR在降低排放方面的效果，同時還會導致燃油消耗增加。

總之，需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題就是：促使EGR氣體與新鮮空氣混合均勻，保證EGR在各缸分配均勻，使燃油發動機在高負荷時也能達到合格的EGR率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種EGR空氣混合裝置，有效提高EGR率。

為了解決上述問題，一方面提供了一種EGR空氣混合裝置，包括EGR引入管和文丘里混合器，上述文丘里混合器包括：收縮段、喉口段、擴壓段；上述擴壓段設置有接口，上述EGR引入管與上述擴壓段接口連通；上述喉口段與上述擴壓段為一體結構，上述喉口段嵌入上述擴壓段接口內，在嵌接部位留有沿上述喉口段周向的環形縫隙，上述環形縫隙與上述喉口段軸線成一定角度；上述收縮段與上述擴壓段在上述擴壓段接口處密封連接。

優選的，上述環形縫隙與上述喉口段軸線所成角度的范圍為30°～60°。

優選的，上述收縮段與上述擴壓段接口通過法蘭密封連接。

優選的，上述收縮段與上述擴壓段接口采用焊接方式密封連接。

相應的，還提供了一種帶EGR系統的燃油發動機，包括EGR空氣混合裝置，上述EGR空氣混合裝置包括文丘里混合器和EGR引入管，上述文丘里混合器包括：收縮段、喉口段、擴壓段；上述擴壓段設置有接口，上述EGR引入管與上述擴壓段接口連通；上述喉口段與上述擴壓段為一體結構，上述喉口段嵌入上述擴壓段接口內，在嵌接部位留有沿上述喉口段周向的環形縫隙，上述環形縫隙與上述喉口段軸線成一定角度；上述收縮段與上述擴壓段在上述擴壓段接口處密封連接。