具有高压混合器的排气回收系统技术方案

本公开提供了“具有高压混合器的排气回收系统”。一种发动机系统包括：发动机，所述发动机具有进气歧管；涡轮增压器，所述涡轮增压器具有压缩机；以及排气回收(EGR)混合器，所述排气回收混合器联接在所述压缩机与所述进气歧管之间。所述EGR混合器包括：中心空气风道，所述中心空气风道具有中心轴线；环形环，所述环形环包围所述中心风道并且具有可连接到EGR系统的入口和与所述中心空气风道流体连通的出口；以及叶片组件，所述叶片组件设置在所述环形环上游的所述中心空气风道中并且具有多个叶片，所述多个叶片被配置为使传递通过其中的空气发生涡流。空气发生涡流。空气发生涡流。

【技术实现步骤摘要】
具有高压混合器的排气回收系统


[0001]本申请涉及机动车辆发动机系统中的排气再循环(EGR)，并且更特别地，涉及高压EGR混合器。

技术介绍

[0002]增压内燃发动机可能表现出比等效输出功率的自然进气式发动机更高的燃烧和排气温度。此类较高的温度可能会增加氮氧化物(NOx)排放。排气再循环(EGR)是一种用于减少NOx排放的方法。EGR策略通过用排气稀释进气充气来降低进气充气的氧含量。当使用经稀释的空气
‑
排气混合物代替新鲜空气来支持发动机中的燃烧时，导致较低的燃烧和排气温度。

技术实现思路

[0003]根据一个实施例，一种发动机系统包括：发动机，所述发动机具有进气歧管；涡轮增压器，所述涡轮增压器具有压缩机；以及排气回收(EGR)混合器，所述排气回收混合器联接在所述压缩机与所述进气歧管之间。所述EGR混合器包括：中心空气风道，所述中心空气风道具有中心轴线；环形环，所述环形环包围所述中心风道并且具有可连接到EGR系统的入口和与所述中心空气风道流体连通的出口；以及叶片组件，所述叶片组件设置在所述环形环上游的所述中心空气风道中并且具有多个叶片，所述多个叶片被配置为使传递通过其中的空气发生涡流。
[0004]根据另一实施例，一种发动机系统包括：发动机，所述发动机具有进气歧管；涡轮增压器，所述涡轮增压器具有压缩机；以及排气回收(EGR)混合器，所述排气回收混合器联接在所述压缩机与所述进气歧管之间，并且被配置为将来自压缩机的新鲜空气与来自EGR系统的回收的排气进行混合。所述EGR混合器具有：空气风道，所述空气风道限定EGR端口；以及可变节距叶片组件，所述可变节距叶片组件与所述空气风道流体连通并且设置在所述EGR端口的上游。所述叶片组件包括多个叶片，所述多个叶片围绕所述空气风道的中心轴线周向地布置并且可在各种节距之间移动，以增大和减小所述空气风道的有效横截面面积并修改传递通过其中的空气的涡流。
[0005]根据另一实施例，一种排气回收(EGR)混合器包括中心风道，所述中心风道具有可连接到压缩机的上游侧和可连接到发动机进气歧管的下游侧。环形环包围所述中心风道并且具有：入口端口，所述入口端口可连接到EGR系统；蜗壳，所述蜗壳从所述入口端口延伸到终端；以及孔，所述孔限定在所述蜗壳的内侧壁中从而流体连通地连接所述蜗壳和所述中心风道。
附图说明
[0006]图1是具有涡轮增压器和具有高压混合器的EGR的发动机系统的示意图。
[0007]图2是包括高压EGR混合器的进气系统的示意图。
[0008]图3是根据一个或多个实施例的高压EGR混合器的透视图。
[0009]图4是图3的高压EGR混合器的横截面侧视图。
[0010]图5A和图5B示出了用于高压EGR混合器的可变节距叶片组件的透视图。
具体实施方式
[0011]本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可呈现各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节并不解释为限制性，而仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可能期望与本公开的教示一致的对特征的各种组合和修改。
[0012]增压发动机系统(例如，涡轮增压的)可包括将排气再循环到发动机进气口的高压EGR回路。一些车辆还可包括低压EGR回路。在高压EGR回路中，从涡轮机的上游抽吸排气并与压缩机下游的进气混合。在低压EGR回路(如果存在)中，从涡轮机的下游抽吸排气并与压缩机上游的进气混合。
[0013]要实现适当地控制EGR稀释水平并保护燃烧稳定性，例如经由EGR混合器使再循环排气与进气充气均质化。然而，一些EGR混合器在一方面的有效均质化与另一方面的过度空气流量约束之间进行折衷。换句话说，提供有效均质化的流量元件也会致使进气流的阻力，这降低了整体效率。相反，呈现最小阻力的EGR混合器可能无法在每一个混合点和工况下提供足够的均质化。
[0014]参考图1，示例内燃发动机系统10由诸如柴油或汽油等燃料提供动力。发动机系统10包括具有压缩机14和涡轮机16的涡轮增压器11。空气净化器12从环境中吸入新鲜空气并将经过滤的新鲜空气供应到压缩机14。压缩机14可以是任何合适的进气压缩机。在示出的实施例中，压缩机是机械地联接到涡轮机16的涡轮增压器压缩机，但是在其他实施例中可以是机械增压器。通过使来自排气歧管18的发动机排气膨胀来驱动涡轮机16。排料阀20从出口到入口联接在压缩机14两端。
[0015]在发动机系统10中，压缩机14的出口15联接到增压空气冷却器22(例如，中间冷却器)。在一个实施例中，增压空气冷却器22是气体对液体热交换器，所述气体对液体热交换器被配置为将压缩空气充气冷却到适合于进入进气歧管24的温度。在另一实施例中，增压空气冷却器可以是空气对空气热交换器。
[0016]进气歧管24和排气歧管18分别通过一系列进气门32和排气门34联接到发动机31的一系列燃烧室30。发动机可包括压缩点火和/或火花点火。
[0017]EGR系统25被配置为将排气再循环到进气歧管。系统25可包括联接在排气歧管18的下游和涡轮机16的上游的冷却器38。EGR冷却器38可以是气体对液体热交换器，所述气体对液体热交换器被配置为将排气冷却到适合于混合到压缩空气充气中的温度。高压排气从冷却器38流动到高压EGR混合器28。用于控制EGR流率的阀41可位于EGR冷却器38的上游或下游。在一些实施例中，可包括冷却器旁路管线和阀以提供不与冷却剂交换热量的并联EGR
回路。旁路管线可用于使基本上未冷却的高压排气流到进气歧管。如下面将进一步描述的，EGR混合器28将经计量的排气混合到进气充气中。经稀释的空气充气从EGR混合器28的出口流到进气歧管24。EGR混合器28包括入口侧40，所述入口侧经由一个或多个空气风道42和冷却器22连接到压缩机14的出口15。EGR混合器28还包括出口侧44，所述出口侧经由一个或多个风道46连接到进气歧管24。
[0018]可在冷却器22与混合器28之间提供节流阀。节流阀是可控制的，以控制进入发动机的空气量。替代地，EGR混合器28可设置在压缩机出口15的下游和节流阀26的上游。
[0019]参考图2和图3，根据一个或多个示例实施例，高压EGR混合器50包括中心空气风道52，所述中心空气风道具有可经由一个或多个中间部件(诸如空气风道、冷却器、阀等)连接到压缩机的入口54和经由一个或多个中间部件(诸如空气风道、节流阀等)连接到一个或多个进气歧管58的出口56。环形环60环绕中心空气风道52，并且具有可诸如经由导管66连接到EGR系统的入口6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机系统，其包括：发动机，所述发动机包括进气歧管；涡轮增压器，所述涡轮增压器包括压缩机；以及排气回收(EGR)混合器，所述排气回收混合器联接在所述压缩机与所述进气歧管之间，所述混合器包括：中心空气风道，所述中心空气风道具有中心轴线；环形环，所述环形环包围所述中心风道并且具有可连接到EGR系统的入口和与所述中心空气风道流体连通的出口；以及叶片组件，所述叶片组件设置在所述环形环上游的所述中心空气风道中并且具有多个叶片，所述多个叶片被配置为使传递通过其中的空气发生涡流。2.如权利要求1所述的发动机系统，其中所述环形环和所述叶片组件被配置为使所述空气在相同方向上发生涡流。3.如权利要求1所述的发动机系统，其中所述叶片组件包括位于所述中心空气风道的所述中心轴线上的毂，并且所述叶片具有连接到所述毂的内侧，其中所述叶片具有连接到所述中心风道的内壁的外侧。4.如权利要求1所述的发动机系统，其中所述叶片组件旋转地固定在所述中心风道内。5.如权利要求1所述的发动机系统，其中所述环形环限定在所述入口与所述出口之间延伸的螺旋形蜗壳。6.如权利要求1所述的发动机系统，其中所述叶片可在打开位置与关闭位置之间旋转以改变节距，在所述关闭位置处，所述叶片阻挡所述中心风道。7.如权利要求1所述的发动机系统，其中所述叶片组件还包括中心毂，并且所述叶片联接到所述毂，以使得每个叶片可旋转以改变节距。8.如权利要求7所述的发动机系统，其中所述叶片中的每一者包括可旋转地附接到所述中心毂的轴，其中所述EGR混合器还包括致动器组件，所述致动器组件连接到所述轴并且被配置为通过旋转所述轴来改变所述叶片的所述节距。9.如权利要求8所述的发动机系统，其中所述致动器组件具有致动器环，所述致动器环连接到所述轴并且可相对于所述中心轴线周向地旋转以改变所述叶片的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡良军，埃里克，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：