[发明专利]一种进气歧管及具有其的废气再循环系统

说明书

本发明提供一种进气歧管，其包括稳压腔、多个进气歧管分气道以及EGR分配腔，稳压腔和EGR分配腔与进气歧管分气道相连，EGR分配腔与进气歧管分气道之间装设有多个EGR阀，各EGR阀由与其相连的电机单独控制。进气歧管还包括新鲜空气进气管，稳压腔位于新鲜空气进气管与进气歧管分气道之间，稳压腔的横截面自靠近新鲜空气进气管的一端向远离新鲜空气进气管的一端逐渐缩小。新鲜空气进气管为直管，沿轴向设于稳压腔的一端。进气歧管分气道设于稳压腔外，卷曲包围稳压腔。本发明还提供一种废气再循环系统包括依次连接的进气总管、空气滤器、节气门、上述进气歧管、气缸、排气歧管催化器、EGR冷却器以及EGR管路。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种进气歧管及具有其的废气再循环系统。

背景技术

现今的发动机上大多将EGR(废气再循环)气体引流至进气歧管节气门安装法兰后、稳压腔前的一段总管上，使EGR气体与空气进气混合后一同进入歧管稳压腔再分配至各缸气道。此种结构的EGR率(EGR进气量/总进气量)一致性取决于进气歧管空气气道的进气一致性和两股气体能否在进入稳压腔前混合好这两个因素，合格的进气歧管空气气道的进气一致性通常会设计到±3％甚至是±1％以内，因此EGR气体与空气在进入稳压腔前能否混合好是达到较好的EGR率一致性的关键所在。为了使EGR气体与空气在进入稳压腔前混合好，通常需要设计一段较长的总管(大于100mm)，以连接进气歧管的入口和稳压腔，再加上EGR管和进气歧管间需要通过法兰连接和密封，其布置和安装空间也是影响EGR气体和空气在进入稳压腔前能否混合均匀的因素。若法兰与稳压腔之间距离过短，两股气体没有足够的混合空间，则极有可能导致最靠近进气入口的气道进入最多的EGR气流，导致其对应的气缸燃烧最差，从而影响各缸燃烧的一致性。一致性差，会产生发动机振动大等问题，也会导致发动机无法达到理想的油耗和排放指标。

图1所示的进气歧管中，进气入口A到稳压腔B前的进气总管是一段较长的管路，通常进气总管越长两种气体的混合越好，某大型咨询公司建议长度＞140mm，在进气总管上布置EGR管的安装法兰C，安装法兰C的结构占据空间较大，EGR气体经安装法兰C进入进气总管，与空气混合后一起进入进气歧管的稳压腔内，再分流至进气歧管分气道。

上述结构存在的缺点是EGR响应速度较慢，由于EGR气体从进气总管进气后，与空气混合再分流的过程占据一定时间，当发动机运行至需要EGR的工况时，从控制系统发出指令到EGR阀开启再到EGR气体真正参与燃烧发挥作用仍有一段空白期，这段时间越短则响应速度越快，EGR越能得到最大程度的发挥。

集成在进气歧管分气道上的分管进气结构明显较总管结构省空间、且通过气道走向设计，孔径设计可以有效的调整EGR率均匀性。但目前而言，行业内这方面的仿真计算经验较少，由于发动机实际工况的复杂性，仿真无法完全体现发动机运转在各个工况下的实际进气情况。例如，进排气都是以压力波的形式体现，不同工况下压力波都不同，这使得计算时难以获得准确值；再例如，各个气缸之间会有相互窜气，根据发动机各缸的做功顺序，不同缸之间的窜气不同，不同工况下的窜气现象也不同。种种原因导致在结构设计前期仿真无法准确指导设计优化，前期仿真耗费大量时间而收益较少，试验就成为最后一环最直接有效的检验设计的手段。而即使通过试验手段指导完成方案选型，最终由于两股气体本身存在的规律性，以及整个废气再循环系统的结构固定问题，导致最终仅优化进气歧管结构也最多只能满足某个或者某几个工况点的性能要求(尤其是EGR率的均匀性问题)。

图2所示为一款自吸进气歧管，进气歧管上集成了较复杂的EGR分配结构。但此种进气歧管的分配管路结构比较复杂，EGR从EGR法兰位置接入进气歧管，最终经过扭曲的气道分别分配至各个进气歧管分气道，再与进气歧管分气道内的空气混合，一起进入缸内参与燃烧。

上述结构存在缺点1：EGR分配气道的进气一致性固定，无法满足不同工况的EGR率需求的问题。显然，同一个不可变的结构无法在不断改变的工况下，满足不断变化的EGR率均匀性的需求。缺点2：EGR分配路径结构复杂，导致EGR有加大的损失，一定程度上限制了最大EGR率的提升，且设计开发过程较费时间。