CN110242444A - 一种发动机的排气***、排气管及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机的排气管，所述排气管包括并联设置的第一分排气管和第二分排气管，所述第一分排气管和第二分排气管靠近气缸的汇合处的隔离壁上设置有连通口，所述连通口旁设置有控制阀，所述第一分排气管和第二分排气管中的一者的出口与EGR进气管连通，所述控制阀用于控制所述第一分排气管和第二分排气管的连通开度。本发明的发动机的排气管，其能够实现发动机不同工况下的EGR需求，以及良好的低速响应。本发明还公开了一种发动机的排气***和发动机的排气管的控制方法。

Description

一种发动机的排气***、排气管及其控制方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机的排气***、排气管及其控制方法。

背景技术

EGR(Exhaust Gas Recirculation)，即废气再循环，汽车的内燃机在燃烧后将一部分排气引入进气进行再燃烧的技术，其能够降低排出气体中的氮氧化合物(NOx)，提高燃油经济性。

目前发动机的EGR率的进一步提高受到增压器以及发动机经济性的限制，而且低速响应和高速油耗也存在冲突，无法实现发动机不同工况下的EGR需求、良好的低速响应和对经济性的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种发动机的排气管，其能够实现发动机不同工况下的EGR需求，以及良好的低速响应。

本发明的另一目的是提供一种发动机的排气***。

本发明的又一目的是提供一种发动机的排气管的控制方法。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的一种发动机的排气管，所述排气管包括并联设置的第一分排气管和第二分排气管，所述第一分排气管和第二分排气管靠近气缸的汇合处的隔离壁上设置有连通口，所述连通口旁设置有控制阀，所述第一分排气管和第二分排气管中的一者的出口与EGR进气管连通，所述控制阀用于控制所述第一分排气管和第二分排气管的连通开度。

优选地，所述控制阀的阀片为旋转阀片，所述旋转阀片的位置变动控制所述第一分排气管和第二分排气管的连通开度。

优选地，所述控制阀包括转轴，所述旋转阀片转动连接在所述转轴上，所述转轴上固定连接有齿轮，所述齿轮与步进电机输出轴上的主动齿轮啮合，从而控制所述旋转阀片的转动方向和角度，通过控制所述旋转阀片的转动，控制气流的改变。

本发明还提供了一种发动机的排气***，包括发动机的多个气缸和涡轮机，所述气缸与排气管连通，所述排气管为上述的发动机的排气管，所述排气管的出口与所述涡轮机连通。

优选地，所述涡轮机上设置有分别与所述第一分排气管和第二分排气管连接的接口。

优选地，所述第一分排气管与所述EGR进气管连通，所述控制阀的阀片用于封堵所述连通口或所述第二分排气管。

优选地，所述第二分排气管与所述EGR进气管连通，所述控制阀的阀片用于封堵所述连通口或所述第一分排气管。

本发明还提供了一种发动机的排气管的控制方法，所述发动机的排气管为上述的排气管，根据发动机的实际运行工况控制所述控制阀的不同开度。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的一种发动机的排气管，通过在并联设置的第一分排气管和第二分排气管的隔离壁上设置连通口，连通口旁设置控制阀，使发动机不同运行工况下，控制阀片的不同开度，实现气流的改变及排气管排气模式的改变，从而实现发动机较高的EGR率，使发动机具有良好的低速响应。

本发明还提供了一种发动机的排气***，包括发动机的多个气缸和涡轮机，所述排气管为上述的发动机的排气管，因此具有上述优点，此处不再赘。

本发明还提供了一种发动机的排气管的控制方法，所述发动机的排气管为上述的排气管，根据发动机的实际运行工况控制控制阀的不同开度。由于所述发动机的排气管为上述的排气管，因此具有上述优点，此处不再赘。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的发动机的排气管的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发动机的排气管的一种工作状态结构示意图；

图3为本发明实施例提供的发动机的排气管的另一种工作状态结构示意图；

图4为本发明实施例提供的发动机的排气管的又一种工作状态结构示意图；

图5为本发明实施例提供的发动机的排气***的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种发动机的排气管，其能够实现发动机不同工况下的EGR需求，以及良好的低速响应。

本发明的另一目的是提供一种发动机的排气***。

本发明的又一目的是提供一种发动机的排气管的控制方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，本发明公开了一种发动机的排气管，所述排气管包括并联设置的第一分排气管1和第二分排气管2。

其中，第一分排气管1用于与一部分气缸4的排气口连通，第二分排气管2用于与剩余的气缸4的排气口连通。

第一分排气管1和第二分排气管2靠近气缸4的汇合处的隔离壁上设置有连通口9，连通口9旁设置有控制阀3，第一分排气管1和第二分排气管2中的一者的出口与EGR进气管7连通，控制阀3的阀片31用于封堵连通口9或未与EGR进气管7连通的分排气管。为了实现阀片31对气流的控制，EGR进气管7位于控制阀3的后方位置，此处的后方，是针对气流的流动方向而言的；也就是说，EGR进气管7在所述排气管上的设置位置为控制阀3与涡轮机8之间的位置。

本发明的发动机的排气管，通过在第一分排气管1和第二分排气管2的隔离壁上设置有连通口9，连通口9旁设置有控制阀3，在发动机不同运行工况下，控制阀片31的不同开度，实现气流的改变及排气管排气模式的改变，从而实现发动机较高的EGR率，使发动机具有良好的低速响应。根据发动机的实际运行工况实现控制阀3的阀片31不同开度的切换，有效改善了发动机的瞬态响应性能。

如图3所示，当发动机处于低速大扭矩以及低速低负荷工况时，控制阀3的阀片31开度为100％，此时，阀片31封堵第二分排气管2，所述排气管变成定压形式，气缸4排出的废气全部经过第一分排气管1的出口进入涡轮机8的一个流道内，EGR进气管7与第一分排气管1的出口连接，实现EGR的取气。

由于此时本发明的所述排气管的第一分排气管1连通，第二分排气管2截止，从而使得所述排气管的出口截面积减半，涡轮机8的入口压力迅速增加，从而在低速大扭矩以及低速低负荷区域实现较高的EGR率。

此外，由于涡轮机8入口流速的增加可以有效提高增压压力，解决低速大扭矩进气不足的问题。当阀片31处于图3位置时，由于所述排气管的总出口面积减半，有效提高了涡轮机8入口处气流的流速，有效解决了低速响应慢的问题，且增加了低速大扭矩的进气量。

如图2所示，当控制阀3的阀片31开度为0时，即阀片31处于图2的位置时，本发明的所述排气管仍然是传统的脉冲排气管，可以实现一定的EGR率需求，并且在中高转速以及负荷可以满足排放以及经济性的要求。

如图4所示，当阀片31处在中间开度位置时，此时可以灵活调节阀片31的开度实现EGR率以及过量空气系数的需求，即可以通过改变阀片31的位置实现排气流量的合理分配，从而达到EGR率以及过量空气系数的要求，实现了涡轮机8连通的第一分排气管1和第二分排气管2内流量的不均匀分配，也即非对称流道增压器的另一种表现形式。当阀片31处在不同开度位置时,可以实现增压器的不同非对称度。

通过控制控制阀3的阀片31的位置，实现与涡轮机8连通的第一分排气管1和第二分排气管2这两个废气流道的不同气流量的分配，也即涡轮机8的两个废气流道的非对称度是灵活可调的。此外，不管阀片31开度多大，本发明的第一分排气管1和第二分排气管2均是完全相通的类似定压形式的结构；当阀片31开度为0时，即关闭时，本发明的第一分排气管1和第二分排气管2为脉冲排气管形式。不管阀片开度多大，各缸排气背压均相同，各缸均匀性较好。

具体的，控制阀3的阀片31为旋转阀片，所述旋转阀片的位置变动控制第一分排气管1和第二分排气管2的连通开度，根据发动机的实际运行工况实现控制阀3不同开度的切换，有效改善发动机的瞬态响应性能。

进一步的，控制阀3包括转轴32，所述旋转阀片转动连接在转轴32上，转轴32上固定连接有齿轮，所述齿轮与步进电机输出轴上的主动齿轮啮合，从而控制所述旋转阀片的转动方向和角度，通过控制所述旋转阀片的转动，控制气流的改变。

本发明的发动机的排气管，通过在发动机不同运行工况点控制阀片31的不同开度实现高EGR率的需求，而且能够增加低速大扭矩的进气量，改善低速响应性。

一种发动机的排气***，包括发动机的多个气缸4和涡轮机，其特征在于，气缸4与排气管连通，所述排气管为权利要求1-3任一项所述的发动机的排气管，所述排气管的出口与所述涡轮机连通。

如图5所示，本发明还提供了一种发动机的排气***，涡轮机8上设置有分别与第一分排气管1和第二分排气管2连接的接口，使得涡轮机8通过第一分排气管1和第二分排气管2两个废气流道与气缸4连通。所述排气管的布置是传统的脉冲排气管，增压器为双流道的涡轮增压器，EGR进气管7在涡轮机8之前，只有一路分排气管EGR取气，经过EGR冷却器6后由EGR阀5控制废气流量。所述排气管为上述各实施例提供的发动机排气管，因此，本发明的发动机的排气***具有上述优点。

在一具体实施例中，第一分排气管1与EGR进气管7连通，控制阀3的阀片31用于封堵连通口9或第二分排气管2。

在另一具体实施例中，第二分排气管2与EGR进气管7连通，控制阀3的阀片31用于封堵连通口9或第一分排气管1。

可以理解的，在其他实施例中，控制阀3的阀片31的开度可调，使得第一分排气管1与第二分排气管2以一定的开度连通。

需要说明的是，以上各图的箭头方向为气流的流动方向。

本发明还提供了一种发动机的排气管的控制方法，所述发动机的排气管为上述的排气管，根据发动机的实际运行工况控制控制阀3的不同开度。由于所述发动机的排气管为上述的排气管，因此具有上述优点，此处不再赘述。

在本方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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方案的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本方案的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种发动机的排气管，所述排气管包括并联设置的第一分排气管(1)和第二分排气管(2)，其特征在于，所述第一分排气管(1)和第二分排气管(2)靠近气缸(4)的汇合处的隔离壁上设置有连通口(9)，所述连通口(9)旁设置有控制阀(3)，所述第一分排气管(1)和第二分排气管(2)中的一者的出口与EGR进气管(7)连通，所述控制阀(3)用于控制所述第一分排气管(1)和第二分排气管(2)的连通开度。

2.根据权利要求1所述的发动机的排气管，其特征在于，所述控制阀(3)的阀片(31)为旋转阀片，所述旋转阀片的位置变动控制所述第一分排气管(1)和第二分排气管(2)的连通开度。

3.根据权利要求2所述的发动机的排气管，其特征在于，所述控制阀(3)包括转轴(32)，所述旋转阀片转动连接在所述转轴(32)上，所述转轴(32)上固定连接有齿轮，所述齿轮与步进电机输出轴上的主动齿轮啮合，从而控制所述旋转阀片的转动方向和角度，通过控制所述旋转阀片的转动，控制气流的改变。

4.一种发动机的排气***，包括发动机的多个气缸(4)和涡轮机(8)，其特征在于，所述气缸(4)与排气管连通，所述排气管为权利要求1-3任一项所述的发动机的排气管，所述排气管的出口与所述涡轮机(8)连通。

5.根据权利要求4所述的发动机的排气***，其特征在于，所述涡轮机(8)上设置有分别与所述第一分排气管(1)和第二分排气管(2)连接的接口。

6.根据权利要求4所述的发动机的排气***，其特征在于，所述第一分排气管(1)与所述EGR进气管(7)连通，所述控制阀(3)的阀片(31)用于封堵所述连通口(9)或所述第二分排气管(2)。

7.根据权利要求4所述的发动机的排气***，其特征在于，所述第二分排气管(2)与所述EGR进气管(7)连通，所述控制阀(3)的阀片(31)用于封堵所述连通口(9)或所述第一分排气管(1)。

8.一种发动机的排气管的控制方法，所述发动机的排气管为权利要求1-3任一项所述的排气管，其特征在于，根据发动机的实际运行工况控制所述控制阀(3)的不同开度。