专利名称：改进流动混和作用的流动阻碍结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及在内燃发动机内的空气流，包括但不局限于在内燃发动机内与进入空气混和的再循环的废气回流。
背景技术：
已知内燃发动机包括废气再循环(EGR)系统，以减少Nox(氮氧化物)排放物。空气通过对空气加压的压缩机经过涡轮增压器进入发动机。压缩空气流到入口管和进入发动机缸体。压缩机连接于一涡轮机，该涡轮机由来自缸体的废气驱动。来自缸体的废气进入废气总管和流入涡轮机。废气从涡轮机流出和通入大气。在称为废气循环(EGR)的过程中，将进入涡轮机的一部分废气转向和返回到进气总管。到达缸体的所产生的空气注入量包含新鲜空气和燃烧过的废气。
来自废气总管的EGR流被驱动和与来自压缩机的空气混和，以提供对气缸的空气注入量。该混和过程可能需要在较短的路径中发生，因而妨碍EGR流与压缩空气的良好混和。因为压缩空气流是处于与EGR流相同的或更高的压力之下，所以可能部分地妨碍EGR流进入带有压缩空气的通道。因此，EGR流不可能如所需的那样良好地进入缸体内。
因此，需要在将该混合物引入缸体内之前使EGR流与空气混和的较好的方法。
发明概要一种用于改进流动混和的装置包括具有一EGR流的一EGR通道，EGR流通过该EGR通道和进入一混和通道。一发动机进气通道具有一第一端，发动机进入空气流通过发动机进入空气通道和进入混和通道。废气循环通道、混和通道和发动机进入空气通道形成一连接处。一阻碍结构位于发动机进入空气流中，以致一部分发动机进入空气流被阻断而进入混和通道，同时允许EGR流进入混和通道并与空气流混和。
附图简要说明
图1是带有一EGR阀和按照本发明的对于空气流的一阻碍结构的一进气总管被切开的侧向立体图。
图2是带有按照本发明的对于空气流的一阻碍结构的一进气总管被切开的侧向立体图。
图3是带有按照本发明的对于空气流的一阻碍结构的一进气总管被切开的侧视图。
图4是带有按照本发明的对于空气流的一阻碍结构的一进气总管的俯视立体图。
图5是示出在带有按照本发明的对于空气流的一阻碍结构的一连接处的流动状态的剖视示意图。
图6是示出在带有按照本发明的对于空气流的一阻碍结构的一连接处的流动内含物的示意图。
图7是示出在没有对于空气流的一阻碍结构的连接处的流动速度的示意图。
图8是示出在带有按照本发明的对于空气流的一阻碍结构的连接处的流动速度的示意图。
图9是示出在带有按照本发明的对于空气流的一阻碍结构的连接处的流动压力的示意图。
最佳实施例的描述以下叙述阻挡例如进入空气流的一第一流的装置和方法，以在例如EGR流的一第二流被引入至第一流时增加混和和驱动力。EGR通道的出口被放置在空气流的流动中间处。空气流的阻碍结构能够使EGR流与空气流较好地和较快地混和。产生压力差，以增加将EGR流吸入进入空气流中，从而造成较多的EGR流进入发动机的缸体内。
图1示出了带有EGR阀和对空气流的阻碍结构191的内燃机的进气总管被切开的侧向立体图。阻碍结构101被示为一楔状物，该楔状物具有带被连接为两侧面的两个倾斜壁的一矩形表面。EGR流103通过EGR入口105进入和被一EGR阀107调节。EGR流103通过EGR操作结构109和通过在阻碍结构101内的一孔作为被调节的EGR流111排出。阻碍结构加速了EGR流111。如图1所示，EGR流111基本上平行于阻碍结构101的矩形表面。EGR流111进入内燃机的进气总管的一混和通道113。当涡轮增压器与发动机一起使用时可以是压缩空气的发动机进入空气流115从空气通道(未示出)进入一空气入口117。空气流在进入沿着进气总管的各侧119朝向缸体的它的路径上的混和通道113之前，一部分空气流115被阻碍结构101阻挡或妨碍，从而造成在出口、即阻碍结构101的下游有一低压区。阻碍结构101引起在进入空气流115内的湍流。
图2示出了带有一对于空气流的阻碍结构101的一进气总管被切开的侧向立体图。在这侧图中，部分地切去了阻碍结构，以示出来自EGR阀107(没有示出，以示出流动路径)的气流111进入混和通道113。一旦EGR流111和空气流115通过阻碍结构101，该两股流混入包括EGR流111和空气流115的混合流201。因此，改进了驱动EGR流111进入空气流115以及进入进气总管113和119的能力。混合流201进入发动机的缸体内。
图3示出了带有一对于空气流的阻碍结构的一进气总管被断开的侧视图。该视图示出了通过EGR入口105进入的EGR流103。EGR流103通过EGR阀107(未示出)、通过阻碍结构101，以及通入进气总管的混和通道113。空气流115示为基本上垂直于EGR流111。EGR流的出口被设置在空气流内的中流。流动中的速度越高，所产生的流动混和作用越好。
图4示出了带有一对于空气流的阻碍结构101的一进气总管的俯视立体图。来自EGR系统的EGR流通过在其到达EGR入口105的路径上的一EGR通道401。EGR流111通过在阻碍结构101中的孔口和进入混和通道113，在那里它与空气混和，以提供到达缸体的混合流201。在这例子中，进气总管是大体U形，以提供通过该U形的腿部119和403到达发动机缸体的一半的混和的空气和废气201。也可以利用其它进气总管的形状，以成功地实现本发明。
如附图所示，EGR入口105、用于EGR阀109的支座和阻碍结构101被结合进入进气总管，更具体地说，可以一体地被铸造进入进气总管。EGR入口105、用于EGR阀109的支座和/或阻碍结构101可以一体地被结合到进气总管内，或者可以与进气总管分开，或者将它们组合起来。
图5示出了在带有一对空气流的阻碍结构的一连接处的多股流的示意图。该图示出了流动方向和EGR流111和空气流115混和成为混合流201，混合流通过进气总管的一个或多个混和通道113。在这例子中，其中汇合EGR流111和空气流115的混和通道113被示为平行于空气流通道501。
在图6中示出了在带有一对空气流的阻碍结构的一连接处的多股流的内含物的示意图。该图示出了在EGR入口105内和阻碍结构101附近的混和通道113内的EGR流111。空气流115出现在空气通道501内和阻碍结构101的下游。在更远的下游处，EGR流111和空气流115混和，形成提供给气缸的混合流201。
在图7中示出了在没有一对于空气流的阻碍结构的一连接处的多股流的流动速度的示意图。该图示出了当空气流和EGR流处在相同压力时没有EGR流通过连接处。
图8示出了在带有一对空气流的阻碍结构的一连接处的多股流的流动速度的示意图。该图示出了通过阻碍结构101的空气流115如何造成在通道105的出口处产生低压区(见图9)，便于EGR流111进入混和通道113，用于较有效地与空气流115混和，产生的混合流201中包含的EGR流111的百分比比图7所示的例子中所含的EGR流111更高。并且，阻碍结构101产生的流动阻挡较好地能够混和空气流115和EGR流111。较高的EGR流造成从发动机的较低的排放量。
图9示出了在带有一对于空气流的阻碍结构的一连接处的多股流的压力的示意图。如期待的那样，相对于空气流115最高压力发现在阻碍结构的上游，相对于空气流105最低压力在EGR入口105的下游或阻碍结构101的下游。吸入力正比于在两流动之间的压力差。通过局部利用阻碍结构101所造成的压力下降增加了在EGR流111与空气流115之间的压力差，从而驱动EGR流111进入混和通道113。
图1-4示出了呈一楔状装置的阻碍结构101，该装置带有一壁，该壁延伸横越过空气流115的通道的一半路程并具有两个大体平行的侧面，这两个侧面离开该壁而渐缩，，该两侧面和该壁一起提供了用于EGR流111的一路径，以使EGR流进入混和通道113和与空气流115混和。用于阻碍结构101的其它形状也会是成功的。例如，阻碍结构101的总体形状可以是被弄圆并在端部带有锥形切割，使相对于空气流115阻碍结构101的较长端为阻碍结构101的较短端的上游。通常，无论它的形状怎样，阻碍结构101起到以与Pitot管相反方式的作用，即为反向的Pitot管的作用，以致阻碍结构101干扰空气流115，同时便于EGR流111混入空气流115。
虽然EGR流111被示为大体平行于由阻碍结构提供的孔口、空气流115被示为大体垂直于EGR流111和混和通道113被示为大体垂直于EGR流111和空气流115，在多股流、诸通道和阻碍结构之间的其它定向将会成功地使用本发明。
通过在空气流中放置障碍或阻碍结构，改进了在EGR流与空气流之间的吸取。在EGR混和位置处的较低压力提供了驱动EGR流进到进入空气流中的较有效方式。也造成了增加的EGR流和改进的来自EGR通道和发动进入空气通道的诸气流的混和。因为较多的EGR流到达缸体，减小了关于发动机的排放量。
本发明还可以体现在不脱离它的原理或基本特征的其它特定形式中。所述的实施例在所有方面仅仅认为是示例性而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是以上叙述限定。落在权利要求的含义和等价物范围内的所有变化都被包含在它们的范围内。
权利要求
1.一种用于内燃发动机内的装置，该装置包括一废气再循环通道，该通道具有流过该废气再循环通道和流入一混和通道的一废气回流；一发动机进入空气通道，该通道具有一第一端和一发动机进入空气流，该进入空气流通过发动机进入空气通道和进入该混和通道，其中，废气再循环通道、混和通道和发动机进入空气通道的第一端形成一连接处；一阻碍结构，它位于发动机进入空气通道内和发动机进入空气通道的第一端的附近，以使发动机进入空气流部分地被阻挡的同时进入混和通道，同时允许废气回流进入混和通道和与发动机进入空气流混和。
2.如权利要求1所述的结构，其特征在于阻碍结构被定位成平行于废气回流和垂直于发动机进入空气流。
3.如权利要求1所述的结构，其特征在于阻碍结构是一颠倒的Pitot管。
4.如权利要求1所述的结构，其特征在于阻碍结构具有一第一表面和与该第一表面相对的一第二表面，其中，该第二表面相对于发动机进入空气流为第一表面的下游，其中，与第二表面离开废气再循环通道延伸相比，第一表面更远地离开废气再循环通道延伸。
5.如权利要求1所述的结构，其特征在于阻碍结构包括一第一壁、一第二壁和一第三壁；其中，第一壁阻挡发动机进入空气流；其中，第一壁与第二壁形成一第一角和与第三壁形成一第二角；其中，第二壁基本上平行于第三壁；其中，第二壁和第三壁从第一壁的远端朝废气再循环通道倾斜；以及，其中废气回流在第一壁、第二壁和第三壁之间流过。
6.如权利要求1所述的结构，其特征在于废气再循环通道垂直于混和通道，其中，发动机进入空气通道垂直于废气再循环通道和混和通道。
7.如权利要求1所述的结构，其特征在于废气再循环通道、发动机进入空气通道、混和通道的至少一部分以及阻碍结构被结合在一进气总管内。
8.一种方法包括下列步骤在混合通道内接收来自废气再循环通道的废气回流；在混合通道内接收来自混和通道的发动机进入空气流的一第一部分；阻挡发动机进入空气流的一第二部分，同时进入混合通道，以致废气回流和发动机进入空气流的第二部分在混合通道内混和。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于阻挡步骤包括产生压差的步骤，用于增加将废气回流吸入发动机进入空气流的吸力。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于阻挡步骤包括将阻挡部分定位成平行于废气回流和垂直于发动机进入空气流。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于阻挡步骤包括放置一颠倒的Pitot管，用于阻挡发动机进入空气流的第二部分。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于阻挡步骤包括将阻挡部分定位成平行于废气回流和垂直于发动机进入空气流，其中阻挡部分具有一第一表面和与该第一表面相对的一第二表面，相对于发动机进入空气流第二表面位于第一表面的下游，其中，与第二表面离开废气回流通道延伸相比，第一表面更远地离开废气回流通道延伸。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于阻挡步骤包括将一阻挡部分定位成平行于废气回流和垂直于发动机进入空气流，其中，该阻挡部分包括一第一壁、一第二壁和一第三壁；其中，第一壁阻挡发动机进入空气流；其中，第一壁与第二壁形成一第一角和与第三壁形成一第二角；其中，第二壁基本上平行于第三壁；其中，第二壁和第三壁从第一壁的远端朝向废气再循环通道倾斜；以及，其中废气回流在第一壁、第二壁和第三壁之间流过。
14.一种装置包括一废气循环通道，该通道具有流过废气再循环通道和进入混和通道的一废气再循环(EGR)流；一发动机进入空气通道，该通道具有一第一端和流过发动机进入空气通道和进入混和通道的一发动机进入空气流，其中，废气再循环通道、混和通道和发动机进入空气通道形成一连接处；一阻碍结构，它被定位在发动机进入空气流中，以致发动机进入空气流的一部分被干扰的同时进入混和通道，同时允许EGR流进入混和通道和与空气流混和。
15.如权利要求14所述的结构，其特征在于阻碍结构具有一第一表面和与第一表面相对的一第二表面，其中，第二表面相对于空气流为第一表面的下游，其中，与第二表面离开废气再循环通道延伸相比，第一表面更远地离开废气再循环通过延伸。
16.如权利要求14所述的结构，其特征在于废气再循环通道垂直于混和通道，其中发动机进入空气通道垂直于废气再循环通道和混和通道。
17.如权利要求14所述的结构，其特征在于阻碍结构被定位成增加EGR流。
18.如权利要求14所述的结构，其特征在于阻碍结构产生压差，以增加将废气回流吸入发动机进入空气流的吸力。
19.如权利要求14所述的结构，其特征在于废气再循环通道、发动机进入空气通道、混和通道的至少一部分和阻碍结构被一体地铸造在进入总管内。
全文摘要
一种阻挡进入空气流(115)的装置和方法，在将EGR流(111)引入进入空气流(115)时增加了混和与驱动力。在EGR流(111)进入用于与空气流(115)混和的通道(113)之前，空气流(115)被阻挡，用于使EGR流(111)和空气流(115)较好和较快的混和。产生压差，以增大将EGR流(111)吸入该进入空气流(115)的吸力，从而使更多的EGRI流(111)进入发动机的缸体内。
文档编号F02M25/07GK1742154SQ200480002745
公开日2006年3月1日 申请日期2004年1月26日 优先权日2003年1月27日
发明者L·瑞卡特－乌盖治, I·乔杰克 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司