发动机的低压EGR系统及发动机的制作方法

发动机的低压egr系统及发动机
技术领域
1.本公开涉及egr(exhaust gas re
‑
circulation，废气再循环装置)技术领域，具体地，涉及一种发动机的低压egr系统及发动机。


背景技术：

2.现在行业内柴油车和汽油车都配有egr系统和曲轴箱通风系统。以轻型柴油车为例，自2020年开始，随着国六排放法规的实施，基本都已开始研究搭载“低压egr”。egr，是将发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜空气混合后一起再次进入燃烧室中，由于废气中含有大量的co2等多原子气体，而co2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而抑制no
x
的排放。
3.相关技术中，发动机排出的“尾气”中含有大量的h2o，在寒冷的冬季(温度低于例如
‑
19℃)“低压egr”系统打开后，当“炙热潮湿的尾气”进入进气系统与进气系统中的低温空气混合时，尾气中的h2o会迅速形成水滴，水滴粘在进气管路壁面上，会形成冷凝水，几分钟后形成冰。而当机舱内温度变高时，冰脱离进气管路的壁面，被高速流过的进气带入增压器的压气机中。因增压器的压气机内部有高速旋转的叶轮，当有冰块与之接触，增压器的叶轮就会被撞击损坏。经研究发现黄豆粒大小的冰块，足以破坏增压器叶轮，造成增压器失效。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种发动机的低压egr系统及发动机，该发动机的低压egr系统能够解决在低温环境下废气中的水分进入进气系统中结冰以损坏增压器的问题。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种发动机的低压egr系统，所述低压egr系统包括与涡轮机的排气口连通的废气流路、与压气机的进气口连通的空气流路以及连通所述废气流路和所述空气流路的egr流路，所述egr流路上设置有egr冷凝器，所述egr流路包括连通所述egr冷凝器进口与所述废气流路的egr进气流路和连通所述egr冷凝器出口与所述空气流路的egr排气流路；
6.所述低压egr系统包括内烘箱，所述内烘箱设置于所述空气流路的下方且所述内烘箱中构造有内腔，所述egr进气流路穿过所述内烘箱的内腔且通过所述egr进气流路的管壁与所述内腔隔断，以用于在所述内腔中提供热源，所述egr排气流路包括连通所述内腔和所述egr冷凝器出口的第一连接管和设置在所述内烘箱的上部且连通所述内腔和所述空气流路的第二连接管。
7.可选地，所述内烘箱包括壳体，所述壳体中形成所述内腔，所述第一连接管插入所述壳体中且延伸至所述内腔中的部分管体位于所述egr进气流路的上方。
8.可选地，所述第二连接管构造为锥形管，该锥形管的大头连接于所述空气流路、小头连通于所述内腔。
9.可选地，所述低压egr系统还包括连通发动机曲轴箱的通风出口与所述空气流路
的通风流路，所述空气流路用于与所述通风流路连通的第一连接口位于所述空气流路用于与所述第二连接管连通的第二连接口的上方，且所述第二连接口的直径大于所述第一连接口的直径。
10.可选地，所述空气流路包括与所述压气机的进口连通的金属管，所述第一连接口设置在所述金属管的上侧，所述第二连接口设置在所述金属管的下侧。
11.可选地，所述金属管的轴线方向与水平面成角度且朝向所述压气机的一端向上方倾斜。
12.可选地，所述通风流路通过金属接头连接于所述第一连接口，所述金属接头构造有环形内腔，该环形内腔中设置有加热线圈。
13.可选地，所述金属接头的底端具有插入所述第一连接口并延伸至所述空气流路中的引气管，该引气管的端部构造有斜切口，且所述斜切口所在平面垂直于所述空气流路的管路横截面。
14.可选地，所述低压egr系统还包括连通所述废气流路与所述egr进气流路的后处理系统，该后处理系统与所述egr进气流路的连接点位于所述后处理系统的后端锥上。
15.本公开的另一方面提供一种发动机，该发动机包括上述的发动机的低压egr系统。
16.通过上述技术方案，即本公开提供的发动机的低压egr系统，利用废气流路中的高温气体为内烘箱提供热源，从而可以蒸发从第二连接管中在重力的作用下回流至内烘箱的冷凝水，从而能够防止废气中的水汽进入空气流路中结冰，同时也可以防止冷凝水回流至内烘箱中结冰。具体的工作中，废气流路中的部分废气流入egr进气流路中，在经过内烘箱的内腔时为其提供热源，随后废气经由egr冷凝器冷却后通过第一连接管流入内腔中，并经由设置在内烘箱上面的第二连接管流入空气流路中与新鲜空气混合，在流经第二连接管的过程中以及在第二连接管与空气流路的接口处形成的冷凝水在重力的作用下回流至内烘箱中进行蒸发，以防止冷凝水进入空气流路后结冰。综上所述，本公开提供的发动机的低压egr系统能够解决在低温环境下废气中的水分进入进气系统中结冰以损坏增压器的问题。
17.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
18.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
19.图1是本公开示例性实施方式中提供的发动机的低压egr系统的装配示意图；
20.图2是图1中发动机的低压egr系统的另一角度的装配示意图；
21.图3是图1中发动机的低压egr系统的移除内烘箱部分壳体的结构示意图；
22.图4是图1中发动机的低压egr系统的立体图；
23.图5是图4中发动机的低压egr系统的另一角度的立体图。
24.附图标记说明
[0025]1‑
压气机；2
‑
空气流路；21
‑
第一连接口；22
‑
第二连接口；23
‑
金属管；3
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egr流路；31
‑
egr进气流路；32
‑
egr排气流路；321
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第一连接管；322
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第二连接管；4
‑
egr冷凝器；5
‑
内烘箱；51
‑
内腔；52
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壳体；6
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通风流路；7
‑
金属接头；71
‑
引气管；72
‑
斜切口；8
‑
后处理系统。
具体实施方式
[0026]
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0027]
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指发动机处于使用状态时，其所处空间内的上、下。“内、外”是指相关构件轮廓的内、外。“第一、第二”等是指为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。
[0028]
下面将结合附图和具体实施方式对本公开作进一步地说明。
[0029]
根据本公开的第一个方面，提供一种发动机的低压egr系统，参考图1至图5所示，所述低压egr系统包括与涡轮机的排气口连通的废气流路、与压气机1的进气口连通的空气流路2以及连通所述废气流路和所述空气流路2的egr流路3，egr流路3上设置有egr冷凝器4，egr流路3包括连通egr冷凝器4进口与所述废气流路的egr进气流路31和连通egr冷凝器4出口与空气流路2的egr排气流路32；所述低压egr系统包括内烘箱5，内烘箱5设置于空气流路2的下方且内烘箱5中构造有内腔51，egr进气流路31穿过内烘箱5的内腔且通过egr进气流路31的管壁与内腔51隔断，以用于在内腔51中提供热源，egr排气流路32包括连通内腔51和egr冷凝器4出口的第一连接管321和设置在内烘箱5的上部且连通内腔51和空气流路2的第二连接管322。
[0030]
通过上述技术方案，即本公开提供的发动机的低压egr系统，利用废气流路中的高温气体为内烘箱5提供热源，从而可以蒸发从第二连接管322中在重力的作用下回流至内烘箱5的冷凝水，从而能够防止废气中的水汽进入空气流路2中结冰，同时也可以防止冷凝水回流至内烘箱5中结冰。具体的工作中，废气流路中的部分废气(该废气是指发动机排出的高温废气，其内含有大量的水分)流入egr进气流路31中，在经过内烘箱5的内腔51时通过egr进气流路31的管壁为其提供热源，随后废气经由egr冷凝器4冷却后通过第一连接管321流入内腔51中，并经由设置在内烘箱5上面的第二连接管322流入空气流路2(该空气流路2为发动机的进气管路，管路中的气体经压气机1增压后进入发动机中)中与新鲜空气混合，在流经第二连接管322的过程中以及在第二连接管322与空气流路2的接口处形成的冷凝水在重力的作用下回流至内烘箱5中进行蒸发，以防止冷凝水进入空气流路2后结冰。综上所述，本公开提供的发动机的低压egr系统能够解决在低温环境下废气中的水分进入进气系统中结冰以损坏增压器的问题。
[0031]
内烘箱5可以以任意合适的方式构造，其目的是利用egr进气流路31中废气的热量对进入到内烘箱5中的冷凝水进行蒸发。例如，在一些实施方式中，参考图3至图5所示，内烘箱5包括壳体52，壳体52中形成内腔51。壳体52可以依托于与第一连接管321、egr进气流路31以及空气流路2的连接相对固定在发动机上。当然，也可以的是，壳体52可以通过增加额外的零部件例如支架等固定在发动机上，本公开在此不作具体限制。
[0032]
在一些具体的实施方式中，壳体52可以采用金属材质，以增强导热性能，进一步加快蒸发附着在壳体52内壁上的冷凝水。同时，因egr进气流路31中进入的废气温度很高，通过设置壳体52可以减少因egr进气流路31的高温对周边零部件的损伤，减少了需要增加隔热措施的成本。
[0033]
在一些具体的实施方式中，参考图3所示，第一连接管321插入壳体52中且延伸至内腔51中的部分管体位于egr进气流路31的上方。这样，可以防止回流至内腔51中的冷凝水
通过第一连接管321回流至egr冷凝器4中，能够增加低压egr系统的可靠性。
[0034]
在一些实施方式中，参考图2和图3所示，第二连接管322可以构造为锥形管，该锥形管的大头连接于空气流路2、小头连通于内腔51，以便于引导在第二连接管322或第二连接管322与空气流路2的接口处形成的冷凝水回流至内烘箱5中，且锥形管结构可以减少占用空间。其中，第二连接管322的大头可以以任意合适的方式连接于空气流路2，例如可以采用法兰连接或环箍连接的方式；同理，第二连接管322的小头也可以以任意合适的方式连接于壳体51，例如可以采用焊接或法兰连接的方式，本公开在此不作具体限定。
[0035]
在一些具体的实施方式中，第二连接管322可以沿竖直方向或略偏于竖直方向延伸，以更好的引导冷凝水回流至内烘箱5中进行蒸发。
[0036]
基于上述技术方案，考虑到发动机曲轴箱通风管的热气到达与空气流路2的接口处时，也会形成水滴，如果不及时处理，同样会在空气流路2中结冰，存在损坏增压器叶轮的风险。因此，在一些实施方式中，参考图2和图4所示，所述低压egr系统还包括连通发动机曲轴箱的通风出口与空气流路2的通风流路6，空气流路2用于与通风流路6连通的第一连接口21位于空气流路2用于与第二连接管322连通的第二连接口22的上方，且第二连接口22的直径大于第一连接口21的直径。这样，在通风流路6与空气流路2的接口处，即第一连接口21处形成的水滴，会在其重力作用下通过第二连接口22落入第二连接管322中，进而会进入内烘箱5中进行蒸发，以防止形成的水滴落入空气流路2中结冰损坏增压器。
[0037]
增压器有两个重要的特征部分，一个是压气机，另一个是涡轮机，涡轮机被炙热的排气吹转，压气机的叶轮随之被带动旋转。发动机正常工作时，涡轮机有几百度的高温，加之增压器的材料是金属的，压气机也会被热传导。所以为了充分利用压气机上的热量，在一些实施方式中，参考图2和图4所示，空气流路2包括与压气机1的进口连通的金属管23，第一连接口21设置在金属管23的上侧，第二连接口22设置在金属管23的下侧。这样通过设置金属管23可以将压气机的热量传递至第一连接口21和第二连接口22处，以进一步地降低冷凝水在第一连接口21和第二连接口22处结冰的风险。
[0038]
在一些具体的实施方式中，金属管23可以为与压气机1一体构造的进气管，也可以额外的设置金属管23连接压气机1的进气口和空气流路2，本公开在此不作具体限定。
[0039]
考虑到在第一连接口21处形成的水滴可能会在空气流路2中的空气的带动下一部分落在第二连接口22靠近压气机1一侧的金属管23内壁上，因此，在一些实施方式中，金属管23的轴线方向与水平面成角度且朝向压气机1的一端向上方倾斜。这样，滴落在金属管23上的冷凝水会在结冰之前流入第二连接口22中，以避免在金属管23上结冰。其中，当金属管23为额外设置的管路以连接压气机1的进口和空气流路2时，可以将金属管23自身倾斜设置以使其轴线与水平面成夹角；而在金属管23为与压气机1一体构造的进气管时，也可以将压气机1叶轮的中心轴线设置为与水平面成夹角，此时金属管23的轴线平行于压气机1叶轮的中心轴线。
[0040]
在一些实施方式中，参考图4和图5所示，通风流路6通过金属接头7连接于第一连接口21，金属接头7构造有环形内腔，该环形内腔中设置有加热线圈。这样，通过加热线圈对金属接头7和第一连接口21处进行加热，可以进一步防止冷凝水在第一连接口21处结冰。其中，金属接头7可以采用例如螺纹连接的方式连接于第一连接口21，同时金属接头7可以通过环箍连接的方式与通风流路6的管路连接，本公开在此不作具体限定。
[0041]
在一些实施方式中，参考图5所示，金属接头7的底端具有插入第一连接口21并延伸至空气流路2中的引气管71，该引气管71的端部构造有斜切口72，且斜切口72所在平面垂直于空气流路2的管路横截面。这样，通过该引气管71和斜切口72不仅可以增强虹吸作用，以将曲轴箱中的气体“抽出”，还可以引导冷凝水更准确地进入第二连接口22中。此外，通过将斜切口72所在平面垂直于空气流路2的管路横截面，在具有上述虹吸作用和引导作用的同时，还有利于减少进气阻力。
[0042]
考虑到废气中的pm值较高，进入空气流路2后可能会损伤压气机1，因此，在一些实施方式中，参考图1和图2所示，所述低压egr系统还包括连通所述废气流路与egr进气流路31的后处理系统8，该后处理系统8与egr进气流路31的连接点位于后处理系统8的后端锥上。其中，后处理系统8为dpf，可以有效净化废气中的颗粒物，dpf为较成熟的现有技术，此处不再赘述。此外，将egr进气流路31连接于后处理系统8即dpf(diesel particulate filter，柴油颗粒捕集器)的后端锥上取气，相对于其他位置气压大，有利于废气更多地进入到egr进气流路31中。egr进气流路31可以以任意合适的方式连接于dpf，例如可以采用法兰连接或环箍连接的方式，本公开在此不作具体限定。
[0043]
在一些实施方式中，egr流路3上设置有位于egr进气流路31或egr排气流路32上的egr阀，以通过egr阀控制egr流路3的通断。
[0044]
本公开的第二方面还提供一种发动机，该发动机包括上述的发动机的低压egr系统，并具有其所有的优点，本公开在此不作赘述。
[0045]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0046]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0047]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。