CN211598859U - 一种发动机的排气***及发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发动机的排气***，应用于多气缸发动机，包括主排气管、EGR取气管和第一旁通管路，发动机的部分气缸的排气端通过主排气管与涡轮增压器的涡轮机的进气端连通，其余气缸的排气端通过EGR取气管与发动机的进气侧连通，且EGR取气管向发动机的进气侧导通的开度可调节；第一旁通管路的一端设置在EGR取气管上，第一旁通管路的另一端连接于涡轮机的排气端与后处理之间的连接管路上，且第一旁通管路向连接管路的导通开度可调节。该排气***在应用过程中，当后处理温度比较高，EGR取气管连接气缸只作为EGR驱动来用，将EGR取气管向发动机的进气侧的导通的开度调节至最大，实现高效的EGR率控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动进排气技术领域，尤其涉及一种发动机的排气***及发动机。
背景技术
废气再循环是将柴油机或汽油机产生的废气的一部分引出排气管路，并通过一个控制阀(比如EGR阀)将适量的废气引入进气管路中与新鲜空气混合，再进入燃烧室参与燃烧的一种排放控制技术。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却吸收大量的热量，进而降低了气缸中混合气的燃烧温度，从而减少了NOX的生成量。然而，尾气排放标准的升级以及后处理***的老化问题使得柴油机需要提升EGR率，但是，在增压器规格一定(即，增压器的压比一定)的条件下，EGR率的提升较为困难。
综上所述，如何提升EGR率的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种发动机的排气***及发动机，以提升发动机的EGR率。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种发动机的排气***，应用于多气缸发动机，包括主排气管、EGR取气管和第一旁通管路，所述发动机的部分气缸的排气端通过所述主排气管与涡轮增压器的涡轮机的进气端连通，其余气缸的排气端通过所述EGR取气管与所述发动机的进气侧连通，且所述EGR取气管向所述发动机的进气侧导通的开度可调节；所述第一旁通管路的一端设置在所述EGR取气管上，所述第一旁通管路的另一端连接于所述涡轮机的排气端与后处理之间的连接管路上，且所述第一旁通管路向所述连接管路的导通开度可调节。
优选地，所述EGR取气管上设置有EGR阀，且所述EGR阀位于所述第一旁通管路的连接位的下游，所述第一旁通管路上设置有第一旁通阀。
优选地，所述EGR取气管与所述第一旁通管路的连接位置处设置有三通阀。
优选地，所述EGR取气管上还设置有EGR冷却器，且所述EGR冷却器位于所述第一旁通管路的连接位的下游。
优选地，所述发动机为四缸发动机，其中一个气缸的排气端通过EGR取气管与所述发动机的进气侧连通，另外三个气缸的排气端通过所述主排气管与所述涡轮机的进气端连通。
优选地，所述发动机为六缸发动机，其中两个气缸的排气端通过EGR取气管与所述发动机的进气侧连通，另外四个气缸的排气端通过所述主排气管与所述涡轮机的进气端连通。
相比于背景技术介绍内容，上述发动机的排气***，应用于多气缸发动机，包括主排气管、EGR取气管和第一旁通管路，发动机的部分气缸的排气端通过主排气管与涡轮增压器的涡轮机的进气端连通，其余气缸的排气端通过EGR取气管与发动机的进气侧连通，且EGR取气管向发动机的进气侧导通的开度可调节；第一旁通管路的一端设置在EGR取气管上，第一旁通管路的另一端连接于涡轮机的排气端与后处理之间的连接管路上，且第一旁通管路向连接管路的导通开度可调节。该排气***在实际工作过程中，当发动机冷机启动过程中，为保证SCR温度快速提升达到较高的转换效率，将EGR取气管的尾气通过第一旁通管路快速旁通到后处理，通过将EGR取气管向发动机的进气侧的导通的开度调节至零或者比较小的开度，将第一旁通管路向涡轮机的排气端与后处理之间的连接管路的导通开度调节至最大或较大开度，即可将EGR取气管的大部分废气旁通到后处理，快速提高后处理的温度，从而提升SCR转化效率和DPF再生温度；当后处理温度比较高，EGR取气管连接气缸只作为EGR驱动来用，将EGR取气管向发动机的进气侧的导通的开度调节至最大，第一旁通管路向涡轮机的排气端与后处理之间的连接管路的导通开度调节至较小或者是零，实现高效的EGR率控制，达到降低NOx的目的。
另外，本实用新型还提供了一种发动机，包括进气***和排气***，其并且该排气***为上述任一方案所描述的排气***。由于上述排气***具有上述技术效果，因此具有上述排气***的发动机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
优选地，所述进气***包括设置在所述发动机的进气侧的混合器，新鲜空气进气管与EGR取气管通过所述混合器与所述发动机的进气端连通。
优选地，所述发动机的进气端与所述混合器之间还设置有辅助增压器。
优选地，所述辅助增压器的进气口与所述辅助增压器的排气口之间还并联有第二旁通管路。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的四缸发动机的排气***采用独立的EGR阀和第一旁通阀的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的四缸发动机的排气***EGR取气管上采用三通阀的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的六缸发动机的排气***采用独立的EGR阀和第一旁通阀的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的六缸发动机的排气***EGR取气管上采用三通阀的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的发动机进气***上设置辅助增压器的结构示意图。
上图1-图5中，
主排气管1、EGR取气管2、第一旁通管路3、发动机4、涡轮机5、后处理6、连接管路7、EGR阀8、第一旁通阀9、三通阀10、EGR冷却器11、混合器12、新鲜空气进气管13、辅助增压器14、第二旁通管路15、第二旁通阀16。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种发动机的排气***及发动机，以提升发动机的EGR率。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1-图5所示，本实用新型实施例提供的一种发动机的排气***，应用于多气缸发动机，包括主排气管1、EGR取气管2和第一旁通管路3，发动机4的部分气缸的排气端通过主排气管1与涡轮增压器的涡轮机5的进气端连通，其余气缸的排气端通过EGR取气管2与发动机4的进气侧连通，且EGR取气管2向发动机4的进气侧导通的开度可调节；第一旁通管路3的一端设置在EGR取气管2上，第一旁通管路3的另一端连接于涡轮机5的排气端与后处理6之间的连接管路7上，且第一旁通管路3向连接管路7的导通开度可调节。
该排气***在实际工作过程中，当发动机冷机启动过程中，为保证SCR温度快速提升达到较高的转换效率，将EGR取气管的尾气通过第一旁通管路快速旁通到后处理，通过将EGR取气管向发动机的进气侧的导通的开度调节至零或者比较小的开度，将第一旁通管路向涡轮机的排气端与后处理之间的连接管路的导通开度调节至最大或较大开度，即可将EGR取气管的大部分废气旁通到后处理，快速提高后处理的温度，从而提升SCR转化效率和DPF再生温度；当后处理温度比较高，EGR取气管连接气缸只作为EGR驱动来用，将EGR取气管向发动机的进气侧的导通的开度调节至最大，第一旁通管路向涡轮机的排气端与后处理之间的连接管路的导通开度调节至较小或者是零，实现高效的EGR率控制，达到降低NOx的目的。
这里需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，EGR又叫废气再循环，是将发动机排出的废气重新引入进气管和新鲜气体混合后进入燃烧室进行燃烧，此举有效可降低发动机NOx排放。
而后处理具体可以包括DOC、DPF和SCR。其中，DOC:Diesel Oxidation Catalyst，氧化催化转换器，一种柴油车排气后处理技术，主要是通过催化剂的氧化反应除去颗粒中的可挥发有机物，减少PM排放；DPF:Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器，安装在柴油车排气***中，通过过滤来降低排气中颗粒物(PM)的装置；SCR:Selective CatalyticReduction，选择性催化还原，是降低NOx排放的一种后处理装置。
在一些具体的实施方案中，上述EGR取气管向发动机的进气侧的导通的开度调节，具体可以采用EGR取气管2上设置有EGR阀8，且EGR阀8位于第一旁通管路3的连接位的下游；第一旁通管路向涡轮机的排气端与后处理之间的连接管路的导通开度调节，具体可以是第一旁通管路3上设置有第一旁通阀9。通过分别控制EGR阀和第一旁通阀的开度即可很方便且精确的控制EGR取气管中尾气的走向，通过控制不同的走向方式可以实现不同的目的。通过将上述EGR阀和第一旁通阀分别与整车控制器建立联系，再通过对应传感器检测温度即可实现EGR取气管中尾气的按需控制。
这里需要说明的是，上述采用EGR取气管和第一旁通管路上分别设置对应的控制阀的方式仅仅是本实用新型实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以采用在EGR取气管2与第一旁通管路3的连接位置处设置有三通阀10。通过设置一个三通阀的方式，能够通过一个阀体实现两个控制阀的作用，一方面能够节约成本，另一方便使得控制更加方便，节省了阀体的占用控制。
进一步的实施方案中，为了避免由气缸直接排除的尾气重新通过EGR取气管进入发动机进气侧的温度过高，一般在EGR取气管2上还设置有EGR冷却器11，且EGR冷却器11位于第一旁通管路3的连接位的下游。
在一些更具体的实施方案中，上述发动机的排气***可以应用于四缸发动机，具体可以是，其中一个气缸的排气端通过EGR取气管2与发动机4的进气侧连通，另外三个气缸的排气端通过主排气管1与涡轮机5的进气端连通。这样设置使得其中一个气缸排出的尾气可以专门用于EGR控制，更加方便EGR控制。当然可以理解的是，实际应用过程中，对于四缸发动而言，当有更高要求的EGR控制时，也可以将四缸发动机的其中两个气缸专门用于与EGR取气管连通，另外两个气缸通过主排气管与涡轮机的进气端连通。
在另外一些具体的实施方案中，上述发动机的排气***还可以应用于六缸发动机，并且，对于六缸发动机而言，其一般采用其中两个气缸的排气端通过EGR取气管2与发动机4的进气侧连通，另外四个气缸的排气端通过主排气管1与涡轮机5的进气端连通。当然可以理解的是，上述采用两个气缸专门用于EGR取气的布置方式仅仅是本实用新型实施例的优选举例而已，实际应用过程中，当有更高需求的EGR率时，还可以设置成三个或者四个气缸专门用于EGR取气，在此不做具体限定；当然在EGR率需求较低时，对于六缸发动机而言，其也可以选择仅用其中一个气缸专门用于EGR取气也是可以的，实际应用中，可以根据实际需求进行选择。
另外，本实用新型还提供了一种发动机，包括进气***和排气***，其并且该排气***为上述任一方案所描述的排气***。由于上述排气***具有上述技术效果，因此具有上述排气***的发动机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
进一步的实施方案中，上述进气***一般具体包括设置在发动机4的进气侧的混合器12，新鲜空气进气管13与EGR取气管2通过混合器12与发动机4的进气端连通。并且一般来说，新鲜空气经过空气滤清器后经过涡轮增压器的压气机进行增压后，由新鲜空气进气管13进入混合器内，并且一般在进入混合器之前其还会经过中冷器，因此新鲜空气进气管13上一般还设置有中冷器。
对于采用了功率和扭矩需求比较的发动机，通过单独的气缸(EGR缸)作为EGR驱动缸，做功能力会降低，为了避免此问题的发生，还可以在发动机4的进气端与混合器12之间还设置有辅助增压器14，从而来提升发动机的进气量。需要说明的是，该辅助增压器具体可以是机械式增压器，也可以是电动式增压器，实际应用过程中可以根据实际需求进行选择。另外，需要说明的是，增设该辅助增压器的具体应用场景，可以适用于六缸发动机，同样也适用于四缸发动机，在此不做具体的限定。
并且，进一步的实施方案中，上述辅助增压器14的进气口与辅助增压器14的排气口之间还并联有第二旁通管路15，并且该第二旁通管路15上设置有调节导通开度的第二旁通阀16。这样通过控制第二旁通阀的开启和关闭，可以控制在辅助增压器的介入与退出之间的灵活切换，实现灵活控制。
以上对本实用新型所提供的发动机的排气***及发动机进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种发动机的排气***，应用于多气缸发动机，其特征在于，包括主排气管(1)、EGR取气管(2)和第一旁通管路(3)，所述发动机(4)的部分气缸的排气端通过所述主排气管(1)与涡轮增压器的涡轮机(5)的进气端连通，其余气缸的排气端通过所述EGR取气管(2)与所述发动机(4)的进气侧连通，且所述EGR取气管(2)向所述发动机(4)的进气侧导通的开度可调节；所述第一旁通管路(3)的一端设置在所述EGR取气管(2)上，所述第一旁通管路(3)的另一端连接于所述涡轮机(5)的排气端与后处理(6)之间的连接管路(7)上，且所述第一旁通管路(3)向所述连接管路(7)的导通开度可调节。
2.如权利要求1所述的发动机的排气***，其特征在于，所述EGR取气管(2)上设置有EGR阀(8)，且所述EGR阀(8)位于所述第一旁通管路(3)的连接位的下游，所述第一旁通管路(3)上设置有第一旁通阀(9)。
3.如权利要求1所述的发动机的排气***，其特征在于，所述EGR取气管(2)与所述第一旁通管路(3)的连接位置处设置有三通阀(10)。
4.如权利要求1所述的发动机的排气***，其特征在于，所述EGR取气管(2)上还设置有EGR冷却器(11)，且所述EGR冷却器(11)位于所述第一旁通管路(3)的连接位的下游。
5.如权利要求1-4中任一项所述的发动机的排气***，其特征在于，所述发动机(4)为四缸发动机，其中一个气缸的排气端通过EGR取气管(2)与所述发动机(4)的进气侧连通，另外三个气缸的排气端通过所述主排气管(1)与所述涡轮机(5)的进气端连通。
6.如权利要求1-4中任一项所述的发动机的排气***，其特征在于，所述发动机(4)为六缸发动机，其中两个气缸的排气端通过EGR取气管(2)与所述发动机(4)的进气侧连通，另外四个气缸的排气端通过所述主排气管(1)与所述涡轮机(5)的进气端连通。
7.一种发动机，包括进气***和排气***，其特征在于，所述排气***为如权利要求1-6中任一项所述的排气***。
8.如权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述进气***包括设置在所述发动机(4)的进气侧的混合器(12)，新鲜空气进气管(13)与EGR取气管(2)通过所述混合器(12)与所述发动机(4)的进气端连通。
9.如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述发动机(4)的进气端与所述混合器(12)之间还设置有辅助增压器(14)。
10.如权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述辅助增压器(14)的进气口与所述辅助增压器(14)的排气口之间还并联有第二旁通管路(15)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112211759A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-12 | 哈尔滨工程大学 | 一种气体机爆震抑制装置及其抑制方法 |
| CN112377338A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-02-19 | 哈尔滨工程大学 | 宽流域三级可调排气再循环*** |
| CN115387938A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-25 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机egr***、车辆及发动机egr控制方法 |
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