CN110529298A - 一种双入口集成冷、热egr阀的可控egr*** - Google Patents

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Abstract

一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，包括双入口集成EGR阀与排气管，其中，双入口集成EGR阀包括互通的一号入口、二号入口、热EGR出口、冷EGR出口，排气管包括第一排气歧管与第二排气歧管，第一排气歧管与一号入口、涡轮机的进气端相连接，第二排气歧管与二号入口、涡轮机的进气端相连接，冷EGR出口与冷却器的进气端相连接，冷却器的出气端、热EGR出口、压气机的出气端都与混合器的进气端相连接，混合器的出气端经进气管与发动机相连接。本设计不仅对EGR温度和EGR率的调节范围更广，而且调控能力较强，结构简洁性较高。

Description

一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***
技术领域
本发明涉及一种EGR***，属于发动机排气再循环技术领域，尤其涉及一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，具体适用于提高EGR率及EGR温度的调节范围。
背景技术
EGR即排气再循环***，是指将发动机的部分排气引入到气缸内，降低缸内燃烧温度，从而降低NOx排放。EGR分为冷EGR与热EGR，冷EGR指利用冷却器将部分排气冷却后引入缸内，热EGR指排气不经过冷却器直接进入缸内，冷EGR的温度较热EGR更低，能够实现更低的缸内燃烧温度，进一步降低NOx排放。
申请公布号为CN105422323A，申请公布日为2016年3月23日的发明专利公开了一种实现冷、热EGR可控引入装置，其包括发动机、涡轮机、EGR阀、压气机、冷却器与节气门，涡轮机的进气口端与发动机中的排气歧管的出气口端管路连接，EGR阀的进气口A与发动机的排气端管路连接，EGR阀的出气口C与冷却器的进气口端管路连接，压气机的出气口端与冷却器的进气口管路连接，冷却器的出气口与节气门的一端管路连接，节气门的另一端与发动机中进气歧管的进气口端管路连接，EGR阀的出气口B与进气歧管的进气口端管路连接，涡轮机与压气机通过转子连接。虽然该设计存在冷、热EGR两种EGR应用方式，但其存在以下缺陷：
首先，该设计只能实现冷EGR或热EGR，无法同时采用冷、热EGR，导致EGR温度的调节范围受限；
其次，该设计没有涡前节流功能，无法对EGR驱动压差进行调节，从而无法实现更高的EGR率。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的对EGR温度的调节范围小的问题，提供一种对EGR温度的调节范围更广的双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，包括发动机、压气机与涡轮机，所述发动机的内部设置有多个气缸，压气机的出气端经进气管与发动机的一端相连接，发动机的另一端经排气管与涡轮机的进气端相连接；
所述可控EGR***还包括双入口集成EGR阀、冷却器与混合器，所述双入口集成EGR阀包括互通的一号入口、二号入口、热EGR出口与冷EGR出口，所述排气管包括第一排气歧管与第二排气歧管，第一排气歧管与一号入口、涡轮机的进气端相连接，第二排气歧管与二号入口、涡轮机的进气端相连接；
所述冷EGR出口与冷却器的进气端相连接，冷却器的出气端、热EGR出口、压气机的出气端都与混合器的进气端相连接，混合器的出气端经进气管与发动机相连接。
所述双入口集成EGR阀包括阀壳体及其内部设置的阀内腔，阀壳体的一端设置有上下布置的一号入口、二号入口，阀壳体的另一端设置有上下布置的热EGR出口、冷EGR出口，且一号入口、二号入口、热EGR出口、冷EGR出口都与阀内腔相通；
所述阀内腔的内部设置有外宽内窄的扇形阀片，该扇形阀片的外端沿阀内腔的腔壁转动，扇形阀片的内端近阀内腔的圆心设置，扇形阀片的长度小于阀内腔的横截面的半径，热EGR出口的口上边缘、冷EGR出口的口下边缘之间所夹区域的面积小于或等于扇形阀片的外端的覆盖面积，热EGR出口、一号入口之间夹成的入出口夹区的面积大于或等于扇形阀片的外端的覆盖面积。
所述扇形阀片的内端与圆转块的外边缘相连接，圆转块的内部设置有转动轴，且圆转块、转动轴、阀内腔同轴设置。
所述阀壳体的左端与阀左端部相连接，阀左端部的内部开设有与一号入口、二号入口对应相通的阀左上端腔、阀左下端腔，所述阀壳体的右端与阀右上端部、阀右下端部相连接，阀右上端部内开设有与热EGR出口相通的阀右上端腔，阀右下端部内开设有与冷EGR出口相通的阀右下端腔。
所述冷却器的出气端经一号单向阀与混合器的进气端相连接，所述热EGR出口经二号单向阀与混合器的进气端相连接。
所述可控EGR***还包括流量调节阀、散热器、调温器与水泵，在小循环工况下，冷却器经流量调节阀从发取水口取水，冷却器的出水、发出水口的出水一并经调温器、水泵后，回流至发回水口；在大循环工况下，冷却器经流量调节阀从发取水口取水，冷却器的出水、发出水口的出水一并经散热器、调温器、水泵后，回流至发回水口。
所述可控EGR***还包括风扇与空冷器，所述压气机经空冷器与混合器的进气端相通，调温器位于散热器、水泵之间。
所述压气机的进气端与空气滤清器相连接，所述涡轮机的出气端与排气后处理装置相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***中，增设的双入口集成EGR阀包括两个出口，即热EGR出口与冷EGR出口，其中，冷EGR出口经冷却器与混合器的进气端相连接，热EGR出口直接与混合器的进气端相连接，应用时，本设计能采用冷、热EGR相结合的方式实现对EGR温度与EGR率的更宽范围的调节，既可以只输出热EGR气，也可以只输出冷EGR气，还可以同时输出冷、热EGR气，以获得更宽的EGR温度和EGR率的调节范围，从而满足不同发动机工况对EGR的需求。因此，本发明能采用冷、热EGR结合的方式进行调节，对EGR温度和EGR率的调节范围更广。
2、本发明一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***中，双入口集成EGR阀包括阀壳体及其内的阀内腔，阀壳体的一端设置有一号入口、二号入口，另一端设置有热EGR出口、冷EGR出口，阀内腔的内部设置有沿腔壁转动的扇形阀片，该设计的优点包括：首先，随着扇形阀片的转动，不仅可以实现热EGR出口、冷EGR出口的开启与关闭，而且能够控制热EGR出口、冷EGR出口的开口比例，实现对冷EGR气、热EGR气的比例控制，从而提高对EGR温度与EGR率的调控能力；其次，该设计在一个阀体上集成了四个气口，不仅有利于实现排气的分流与控制，而且在布置上更方便简洁，节省占用空间，降低安装难度；再次，扇形阀片对热EGR出口、冷EGR出口的开合控制都属于一种在线操作，具有较强的可调性，可根据实际应用时的各种不同状况或需求进行调整。因此，本发明不仅调控能力较强，而且简洁性较高。
3、本发明一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***中，排气管包括第一排气歧管与第二排气歧管，每个排气歧管都包括两个气体流向，一个流经混合器、进气管后进入发动机再次利用，另一个流经涡轮机作为废气排出，此时，当对流向涡轮机的排气流量进行调整时，就会改变第一排气歧管、第二排气歧管处的压力，即涡前压力，从而改变涡前压力、进气压力之间的压差，即EGR的驱动压差，进而调整EGR驱动能力与EGR率，取得更高的EGR驱动能力与EGR率。因此，本发明能够对EGR的驱动压差进行调节，以获得更好的EGR驱动能力与EGR率。
4、本发明一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***中，冷EGR出口依次经冷却器、一号单向阀流向混合器，热EGR出口经二号单向阀也流向混合器，而冷EGR出口、热EGR出口的气源分别来源于第一排气歧管与第二排气歧管，此时，由于第一排气歧管、第二排气歧管相互独立，单个歧管的容积减小，使得歧管内的压力脉冲效应增强，结合单向阀防止气体倒流的作用，这种脉冲能量+单向阀的组合能够提高EGR驱动能力，增大EGR率，同时，还能降低涡前节流技术的使用频率，使得在提高EGR率的基础上，还能降低泵气损失，改善发动机经济性。因此，本发明不仅能够提高EGR驱动能力与EGR率，而且能够降低泵气损失，改善发动机经济性。
5、本发明一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***中，增设有流量调节阀、散热器、调温器与水泵，并以此为基础在发动机、流量调节阀、散热器、调温器、水泵之间构建有专门的冷却液回路，该设计能对通过冷却器的冷却液流量进行精确的调节控制，以实现对冷却器的出口温度的精确调节，满足不同发动机工况对EGR的需求。因此，本发明对冷EGR控制的精确度较高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中双入口集成EGR阀的结构示意图。
图3是本发明中双入口集成EGR阀的第一种操作示意图。
图4是本发明中双入口集成EGR阀的第二种操作示意图。
图中：压气机1、发动机2、气缸21、发回水口22、发出水口23、进气管24、排气管25、发取水口26、涡轮机3、冷却器4、混合器5、一号单向阀51、二号单向阀52、第一排气歧管6、第二排气歧管7、双入口集成EGR阀8、阀内腔80、一号入口81、二号入口82、热EGR出口83、口上边缘831、入出口夹区832、冷EGR出口84、口下边缘841、阀壳体85、阀左端部851、阀左上端腔852、阀左下端腔853、阀右上端部854、阀右下端部855、阀右上端腔856、阀右下端腔857、扇形阀片86、圆转块87、转动轴88、散热器9、散进水口91、散出水口92、流量调节阀10、调温器11、水泵12、风扇13、空冷器14、空气滤清器15、排气后处理装置16。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图4，一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，包括发动机2、压气机1与涡轮机3，所述发动机2的内部设置有多个气缸21，压气机1的出气端经进气管24与发动机2的一端相连接，发动机2的另一端经排气管25与涡轮机3的进气端相连接；
所述可控EGR***还包括双入口集成EGR阀8、冷却器4与混合器5，所述双入口集成EGR阀8包括互通的一号入口81、二号入口82、热EGR出口83与冷EGR出口84，所述排气管25包括第一排气歧管6与第二排气歧管7，第一排气歧管6与一号入口81、涡轮机3的进气端相连接，第二排气歧管7与二号入口82、涡轮机3的进气端相连接；
所述冷EGR出口84与冷却器4的进气端相连接，冷却器4的出气端、热EGR出口83、压气机1的出气端都与混合器5的进气端相连接，混合器5的出气端经进气管24与发动机2相连接。
所述双入口集成EGR阀8包括阀壳体85及其内部设置的阀内腔80，阀壳体85的一端设置有上下布置的一号入口81、二号入口82，阀壳体85的另一端设置有上下布置的热EGR出口83、冷EGR出口84，且一号入口81、二号入口82、热EGR出口83、冷EGR出口84都与阀内腔80相通；
所述阀内腔80的内部设置有外宽内窄的扇形阀片86，该扇形阀片86的外端沿阀内腔80的腔壁转动，扇形阀片86的内端近阀内腔80的圆心设置，扇形阀片86的长度小于阀内腔80的横截面的半径，热EGR出口83的口上边缘831、冷EGR出口84的口下边缘841之间所夹区域的面积小于或等于扇形阀片86的外端的覆盖面积，热EGR出口83、一号入口81之间夹成的入出口夹区832的面积大于或等于扇形阀片86的外端的覆盖面积。
所述扇形阀片86的内端与圆转块87的外边缘相连接，圆转块87的内部设置有转动轴88，且圆转块87、转动轴88、阀内腔80同轴设置。
所述阀壳体85的左端与阀左端部851相连接，阀左端部851的内部开设有与一号入口81、二号入口82对应相通的阀左上端腔852、阀左下端腔853，所述阀壳体85的右端与阀右上端部854、阀右下端部855相连接，阀右上端部854内开设有与热EGR出口83相通的阀右上端腔856，阀右下端部855内开设有与冷EGR出口84相通的阀右下端腔857。
所述冷却器4的出气端经一号单向阀51与混合器5的进气端相连接，所述热EGR出口83经二号单向阀52与混合器5的进气端相连接。
所述可控EGR***还包括流量调节阀10、散热器9、调温器11与水泵12，在小循环工况下，冷却器4经流量调节阀10从发取水口26取水，冷却器4的出水、发出水口23的出水一并经调温器11、水泵12后，回流至发回水口22；在大循环工况下，冷却器4经流量调节阀10从发取水口26取水，冷却器4的出水、发出水口23的出水一并经散热器9、调温器11、水泵12后，回流至发回水口22。
所述可控EGR***还包括风扇13与空冷器14，所述压气机1经空冷器14与混合器5的进气端相通，调温器11位于散热器9、水泵12之间。
所述压气机1的进气端与空气滤清器15相连接，所述涡轮机3的出气端与排气后处理装置16相连接。
本发明的原理说明如下：
参见图2，本发明中的双入口集成EGR阀8具备以下功能：冷热EGR全开或全关；热EGR开度为0，冷EGR实现0―100%控制；冷EGR开度为0，热EGR实现0―100%控制；热EGR开度为100%，冷EGR实现0―100%控制；冷EGR开度为100%，热EGR实现0―100%控制。以下是具体工作过程介绍，设定初始状态下扇形阀片86的角度为0°，冷、热EGR开度为0。
参见图3，第一种操作：
扇形阀片86逆时针0—32°，冷EGR出口84的开度为0—100%，热EGR出口83的开度为0；扇形阀片86逆时针63—95°，冷EGR出口84的开度为100%，热EGR出口83的开度为0—100%；扇形阀片86逆时针到95°，冷EGR出口84、热EGR出口83的开度均为100%。
参见图4，第二种操作：
扇形阀片86顺时针0—32°，热EGR出口83的开度为0—100%，冷EGR出口84的开度为0；扇形阀片86顺时针63—95°，热EGR出口83的开度为100%，冷EGR出口84的开度为0—100%；扇形阀片86顺时针到95°时，冷EGR出口84、热EGR出口83的开度均为100%。
实施例1：
参见图1至图4，一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，包括发动机2、压气机1、涡轮机3、冷却器4、混合器5与双入口集成EGR阀8，所述发动机2的内部设置有多个气缸21，压气机1的出气端经进气管24与发动机2的一端相连接，发动机2的另一端经排气管25与涡轮机3的进气端相连接；所述双入口集成EGR阀8包括互通的一号入口81、二号入口82、热EGR出口83与冷EGR出口84，所述排气管25包括第一排气歧管6与第二排气歧管7，第一排气歧管6与一号入口81、涡轮机3的进气端相连接，第二排气歧管7与二号入口82、涡轮机3的进气端相连接；所述冷EGR出口84与冷却器4的进气端相连接，冷却器4的出气端、热EGR出口83、压气机1的出气端都与混合器5的进气端相连接，混合器5的出气端经进气管24与发动机2相连接。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述双入口集成EGR阀8包括阀壳体85及其内部设置的阀内腔80，阀壳体85的一端设置有上下布置的一号入口81、二号入口82，阀壳体85的另一端设置有上下布置的热EGR出口83、冷EGR出口84，且一号入口81、二号入口82、热EGR出口83、冷EGR出口84都与阀内腔80相通；所述阀内腔80的内部设置有外宽内窄的扇形阀片86，该扇形阀片86的外端沿阀内腔80的腔壁转动，扇形阀片86的内端近阀内腔80的圆心设置，扇形阀片86的长度小于阀内腔80的横截面的半径，热EGR出口83的口上边缘831、冷EGR出口84的口下边缘841之间所夹区域的面积小于或等于扇形阀片86的外端的覆盖面积，热EGR出口83、一号入口81之间夹成的入出口夹区832的面积大于或等于扇形阀片86的外端的覆盖面积。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述冷却器4的出气端经一号单向阀51与混合器5的进气端相连接，所述热EGR出口83经二号单向阀52与混合器5的进气端相连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，包括发动机(2)、压气机(1)与涡轮机(3)，所述发动机(2)的内部设置有多个气缸(21)，压气机(1)的出气端经进气管(24)与发动机(2)的一端相连接，发动机(2)的另一端经排气管(25)与涡轮机(3)的进气端相连接，其特征在于：
所述可控EGR***还包括双入口集成EGR阀(8)、冷却器(4)与混合器(5)，所述双入口集成EGR阀(8)包括互通的一号入口(81)、二号入口(82)、热EGR出口(83)与冷EGR出口(84)，所述排气管(25)包括第一排气歧管(6)与第二排气歧管(7)，第一排气歧管(6)与一号入口(81)、涡轮机(3)的进气端相连接，第二排气歧管(7)与二号入口(82)、涡轮机(3)的进气端相连接；
所述冷EGR出口(84)与冷却器(4)的进气端相连接，冷却器(4)的出气端、热EGR出口(83)、压气机(1)的出气端都与混合器(5)的进气端相连接，混合器(5)的出气端经进气管(24)与发动机(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，其特征在于：所述双入口集成EGR阀(8)包括阀壳体(85)及其内部设置的阀内腔(80)，阀壳体(85)的一端设置有上下布置的一号入口(81)、二号入口(82)，阀壳体(85)的另一端设置有上下布置的热EGR出口(83)、冷EGR出口(84)，且一号入口(81)、二号入口(82)、热EGR出口(83)、冷EGR出口(84)都与阀内腔(80)相通；
所述阀内腔(80)的内部设置有外宽内窄的扇形阀片(86)，该扇形阀片(86)的外端沿阀内腔(80)的腔壁转动，扇形阀片(86)的内端近阀内腔(80)的圆心设置，扇形阀片(86)的长度小于阀内腔(80)的横截面的半径，热EGR出口(83)的口上边缘(831)、冷EGR出口(84)的口下边缘(841)之间所夹区域的面积小于或等于扇形阀片(86)的外端的覆盖面积，热EGR出口(83)、一号入口(81)之间夹成的入出口夹区(832)的面积大于或等于扇形阀片(86)的外端的覆盖面积。
3.根据权利要求2所述的一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，其特征在于：所述扇形阀片(86)的内端与圆转块(87)的外边缘相连接，圆转块(87)的内部设置有转动轴(88)，且圆转块(87)、转动轴(88)、阀内腔(80)同轴设置。
4.根据权利要求2所述的一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，其特征在于：所述阀壳体(85)的左端与阀左端部(851)相连接，阀左端部(851)的内部开设有与一号入口(81)、二号入口(82)对应相通的阀左上端腔(852)、阀左下端腔(853)，所述阀壳体(85)的右端与阀右上端部(854)、阀右下端部(855)相连接，阀右上端部(854)内开设有与热EGR出口(83)相通的阀右上端腔(856)，阀右下端部(855)内开设有与冷EGR出口(84)相通的阀右下端腔(857)。
5.根据权利要求1―4中任意一项所述的一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，其特征在于：所述冷却器(4)的出气端经一号单向阀(51)与混合器(5)的进气端相连接，所述热EGR出口(83)经二号单向阀(52)与混合器(5)的进气端相连接。
6.根据权利要求1―4中任意一项所述的一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，其特征在于：所述可控EGR***还包括流量调节阀(10)、散热器(9)、调温器(11)与水泵(12)，在小循环工况下，冷却器(4)经流量调节阀(10)从发取水口(26)取水，冷却器(4)的出水、发出水口(23)的出水一并经调温器(11)、水泵(12)后，回流至发回水口(22)；在大循环工况下，冷却器(4)经流量调节阀(10)从发取水口(26)取水，冷却器(4)的出水、发出水口(23)的出水一并经散热器(9)、调温器(11)、水泵(12)后，回流至发回水口(22)。
7.根据权利要求6所述的一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，其特征在于：所述可控EGR***还包括风扇(13)与空冷器(14)，所述压气机(1)经空冷器(14)与混合器(5)的进气端相通，调温器(11)位于散热器(9)、水泵(12)之间。
8.根据权利要求1―4中任意一项所述的一种双入口集成冷、热EGR阀的可控EGR***，其特征在于：所述压气机(1)的进气端与空气滤清器(15)相连接，所述涡轮机(3)的出气端与排气后处理装置(16)相连接。
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