冷凝水分离部件及具有该部件的混合器、egr系统

文档序号:777812 发布日期:2021-04-09 浏览:62次 >En<

阅读说明:本技术 冷凝水分离部件及具有该部件的混合器、egr系统 (Condensed water separation component, mixer with same and EGR system ) 是由 闫岩 王乾 于冠军 李世伟 王玉军 尹琪 于 2019-09-24 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种冷凝水分离部件及具有该部件的混合器、EGR系统,用于EGR系统混合器的冷凝水分离部件,包括可嵌装于所述混合器的内部流道中的分离筒本体,且所述分离筒本体配置为:其外周表面与所述内部流道的内壁之间具有预设径向间隔,以形成废气气流通道;所述分离筒本体上开设有多个径向贯通的进气孔,且其轴向两端可与所述内部流道的两端封固连接。本发明,通过结构优化利用冷凝水分离部件,可有效地实现冷凝水分离,避免了冷凝水冲击并腐蚀增压器高速转动叶轮的可能性,为确保叶轮使用寿命提供了技术保障。(The invention discloses a condensed water separation component, a mixer with the same and an EGR system, and the condensed water separation component for the mixer of the EGR system comprises a separation cylinder body which can be embedded in an internal flow passage of the mixer, and the separation cylinder body is configured as follows: a preset radial interval is arranged between the outer peripheral surface of the inner flow passage and the inner wall of the inner flow passage to form an exhaust gas flow passage; the separating cylinder body is provided with a plurality of radially through air inlets, and two axial ends of the separating cylinder body can be fixedly connected with two ends of the internal flow passage in a sealing manner. According to the invention, the condensed water separation part is utilized through structural optimization, so that condensed water separation can be effectively realized, the possibility that the condensed water impacts and corrodes the high-speed rotating impeller of the supercharger is avoided, and technical guarantee is provided for ensuring the service life of the impeller.)

冷凝水分离部件及具有该部件的混合器、EGR系统

技术领域

本发明涉及汽车EGR系统技术领域,具体涉及一种冷凝水分离部件及具有该部件的混合器、EGR系统。

背景技术

请参见图1,该图示出了一种典型的EGR(Exhaust Gas Recirculation,废气再循环)系统混合器的整体结构示意图。该混合器集成设置有曲轴箱通风管接头10、废气再循环接头20、新鲜空气进气接头30,以及增压器压气机接头40。通过设计流道形状及各进气口距增压器的距离,使得EGR气体和新鲜空气能够在压前均匀。

众所周知,EGR气体成分中有较多的水含量,尤其是在发动机中小负荷或是频繁起停的工况下运行时,EGR气体在进入废气再循环接头20前可能会析出一部分冷凝水;该冷凝水被一并带入增压器,增压器高速转动下的叶轮将受到冷凝水冲击及腐蚀,由此导致叶轮老化失效。

除此之外,在高负荷下经由曲轴箱通风管接头10进入的曲轴箱通风气体中的油气,可能会与该处产生的冷凝水发生乳化反应,导致管路堵塞。

为解决上述冷凝水析出所产生的问题,现有技术提出了相应的应对措施,主要都是通过在增压器叶片上涂覆涂层,或是在特定环境或是冷凝风险工况下关闭EGR系统。但是,这两种方案都没有根本上的解决该问题,在增压器上涂覆涂层只能提高增压器叶片抗冲击的寿命,但如果冷凝水频次较高,则涂层无法保证叶片在增压器要求的生命周期内不损坏。另外,特定工况下关闭EGR系统,则会影响发动机在排放和油耗上的收益。

有鉴于此,亟待针对现有增压器进行优化设计,以有效控制冷凝水的不良影响。

发明内容

为解决上述技术问题,本发明提供一种冷凝水分离部件及具有该部件的混合器、EGR系统,通过结构优化利用冷凝水分离部件可有效控制冷凝水进入分离器工作流道。

本发明提供的冷凝水分离部件,用于EGR系统混合器,包括可嵌装于所述混合器的内部流道中的分离筒本体,且所述分离筒本体配置为:其外周表面与所述内部流道的内壁之间具有预设径向间隔,以形成废气气流通道;所述分离筒本体上开设有多个径向贯通的进气孔,且其轴向两端可与所述内部流道的两端封固连接。

优选地,多个所述进气孔设置在所述分离筒本体的与混合器的废气流入接头非径向相对的侧壁上。

优选地,多个所述进气孔设置为轴向间隔设置的多组,每组的多个所述进气孔周向等间距均布。

优选地,还包括与每个所述进气孔对应地设置有挡板,所述挡板自所述分离筒本体向所述废气气流通道中延伸形成,并位于所述进气孔的废气流动方向相对侧的孔缘位置处。

优选地,所述挡板与所述分离筒本体可一体成型,或者分体固定连接。

本发明还提供一种混合器,包括具有内部流道的混合器本体,所述内部流道的轴向两端口分别为新鲜空气接头和增压器压气机接头,且所述混合器本体的径向侧壁上开设有与所述内部流道连通的废气流入接头和曲轴箱通风管接头;还包括如前所述的冷凝水分离部件。

优选地,所述分离筒本体的轴向两端分别具有径向向外延伸的折弯段,其中,第一折弯段的外缘与新鲜空气接头相应侧的所述内部流道端部封固连接,第二折弯段的外缘与增压器压气机接头相应侧的所述内部流道端部封固连接。

优选地,与新鲜空气接头相应侧的所述内部流道端部具有内凹部,所述第一折弯段搭接固定于所述内凹部,且所述第一折弯段的外端面与所述混合器本体的端面齐平。

优选地,曲轴箱通风管接头插装至所述分离筒本体的内腔。

本发明还提供一种具有前述混合器的EGR系统。

本发明另辟蹊径地提供了一种可适用于混合器内部流道的冷凝水分离部件,该分离筒本体上开设有多个径向贯通的进气孔,其外周表面与内部流道的内壁之间具有预设径向间隔,以形成废气气流通道;且分离筒本体的轴向两端可与内部流道两端封固连接。如此设置,废气进入废气气流通道,将环绕分离筒本体流动,废气气流中所包含的冷凝液滴可在流动离心力的作用下分离出来,并附着于混合器内壁上,完成液滴分离的废气经由各进气孔进入分离筒本体内部流道;由此,可有效地实现冷凝水分离,避免了冷凝水冲击并腐蚀增压器高速转动叶轮的可能性,为确保叶轮使用寿命提供了技术保障。

在本发明的优选方案中,多个进气孔设置在分离筒本体的与废气流入接头非径向相对的侧壁上,也就是说,分离筒本体的与废气流入接头相对的部位未设置进气孔。一方面,径向进入混合器的废气气流,其中的液滴撞击在前述未开设进气孔的分离筒本体侧壁上,并附着于侧壁上;另外,径向与废气流入接头非径向相对的侧壁上未开设进气孔,可以形成良好的绕动引导,提高流滴分离的离心力,从而进一步提高冷凝水的分离效果。

在本发明的另一优选方案中,与每个进气孔对应地设置有挡板,自分离筒本体向废气气流通道中延伸形成,以进一步增加废气气流的碰撞接触面积,可更进一步地提升该分离部件捕捉冷凝水的能力。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的EGR系统混合器的结构示意图;

图2为

具体实施方式

所述混合器的整体结构示意图;

图3为具体实施方式所述混合器的主视图;

图4为图3的A-A剖视图;

图5为具体实施方式所述混合器的俯视图;

图6为图5的B-B剖视图;

图7示出了曲轴箱通风管接头与分离筒本体的装配关系。

图中:

分离筒本体1、进气孔11、挡板12、第一折弯段13、第二折弯段14;

混合器本体2、废气流入接头21、曲轴箱通风管接头22、新鲜空气接头23、增压器压气机接头24、内部流道25、废气气流通道251、内凹部26。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性,本实施方式以图中所示EGR(Exhaust Gas Recirculation,废气再循环)系统的混合器本体作为描述基础,以详细描述相适配的冷凝水分离部件技术方案。应当理解,该混合器本体的接口位置关系,及内部流道的尺寸比例,对于本申请请求保护的技术方案并未构成实质性限制。

请参见图2和图3,其中,图2为本实施方式所述EGR系统混合器的结构示意图,图3为该混合器的主视图。

如图所示,该EGR系统混合器包括混合器本体2,在混合器本体2的径向侧壁上开设有与内部流道25连通的废气流入接头21和曲轴箱通风管接头22,并且该内部流道25的轴向两端口分别为新鲜空气接头23和增压器压气机接头24。与现有技术相同,利用该混合器形成废气进入内部流道25,并与新鲜空气混合均匀,从而实现部分排出气体导入再度燃烧,降低排出气体中的氮氧化物(NOx)的含量。

该混合器还包括冷凝水分离部件,具体地,在混合器本体2的内部流道25中,嵌装设置有分离筒本体1。请一并参见图4,该图为图3的A-A剖视图。

结合图4所示,该分离筒本体1为旋转体。其外周表面与内部流道25的内壁之间具有预设径向间隔D,以形成废气气流通道.251,大致呈环状。并且,该分离筒本体1上开设有多个径向贯通的进气孔11,且其轴向两端与内部流道25的两端封固连接。实际应用时,废气进入该废气气流通道251,将环绕分离筒本体1流动,废气气流中所包含的冷凝液滴可在流动离心力的作用下分离出来,并附着于混合器本体2的内壁上,完成液滴分离的废气经由各进气孔11进入分离筒本体1内部流道,由此可有效地实现冷凝水分离。

具体地,进气孔11的设置数量可根据具体系统处理需要进行设定。例如但不限于图中所示的优选方案,多个进气孔11设置为轴向间隔设置的三组,每组的多个进气孔11周向等间距均布;也就是说,多个进气孔11还可以轴向间隔设置为其他复数组。

本文中所使用的方位词“轴向”、“周向”、“径向”,以及“内”、“外”等,是以内部流道为基准定义的。可以理解,上述方位词的使用仅用于清晰表达构件及结构的相对位置关系,而未对本申请请求保护的技术方案构成限制。

为了进一步提高冷凝水的分离效果,作为优选,多个进气孔11设置在分离筒本体1的与混合器的废气流入接头21非径向相对的侧壁上。也就是说,分离筒本体1的与废气流入接头21相对的部位未设置进气孔11。这样,径向进入混合器的废气气流中的液滴,首先撞击在未开设进气孔11的分离筒本体1侧壁(图示底部)上,并附着于侧壁上,形成冷凝水的首级分离;另外,基于不开设进气孔11的设计,进入废气气流通道251的废气气流被分两路引导,良好的绕动可进一步提高流滴分离的离心力,并附着于混合器本体2的内壁上,形成冷凝水的二级分离,从而进一步提高冷凝水的分离效果。

另外,进气孔11的可以为方形孔、圆形孔或其他异形孔,只要能够形成完成液滴分离的废气流动路径均可。同样地,该进气孔11的形状并非局限于图中优选示例的方形进气孔11。

此外,与每个进气孔11相应地设置有挡板12,自每个挡板12均分离筒本体1向废气气流通道251中延伸形成;结合图5和图6所示,其中,图5为该混合器的俯视图,图6为图5的B-B剖视图。

具体地,挡板12具体位于进气孔11的废气绕动流动方向相对侧的孔缘位置处,以进一步增加废气气流的碰撞接触面积,形成冷凝水的三级分离,可更进一步地提升该分离部件捕捉冷凝水的能力。

需要说明的是,挡板12与分离筒本体1可一体成型,例如但不限于一体冲压成型;或者挡板12与分离筒本体1分体固定连接,例如但不限于采用焊接工艺固定。

为了提高分离筒本体1与混合器本体2之间封固连接的可靠性,如图4所示,作为优选分离筒本体1的轴向两端分别具有径向向外延伸的折弯段,其中,第一折弯段13的外缘与新鲜空气接头23相应侧的内部流道25端部封固连接,第二折弯段14的外缘与增压器压气机接头24相应侧的内部流道25端部封固连接。如此设置,在获得良好封固可靠性的基础上,具有较好的工艺性。

此外,,与新鲜空气接头23相应侧的内部流道25端部具有内凹部26,这里,第一折弯段13搭接固定于所述内凹部26,以更好的适应进气压力;且完成封固连接后,第一折弯段13的外端面与混合器本体2的端面齐平,便于进行关联构件组装。

进一步地,曲轴箱通风管接头22优选插装至分离筒本体1的内腔,具体请一并参见图7。如此设置,曲轴箱通风管中的气体不会与冷凝水液滴直接接触,从而避免了曲轴箱通风管气体中油气与水混合产生乳化反应,进而有效规避由此而导致管路堵塞问题。

经生产试验,本方案通过共三级的冷凝水分离,有效规避了冷凝水对于混合器的不良影响。

根据CAE仿真结果,该冷凝水分离器可以将EGR气体中大于10微米的液滴99%分离。低于10微米的液滴,对于增压器叶片的使用寿命不会造成影响,故可有效地保护增压器叶片的使用寿命。同时,本发明采用圆周向环绕进气的设计,保证了EGR气体与新鲜空气混合时温度和速度的均匀性,经仿真计算温度和速度均匀性都可以达到0.9以上。这也有效地保证了增压器叶片侧的温度和流量均匀分布,进一步确保增压器叶片的使用寿命。

除前述混合器外,本实施方式还提供一种具有该混合器的EGR系统,需要说明的是,该EGR系统的其他功能构成非本申请的核心发明点所在,本领域普通技术人员基于现有技术可以实现,故本文不再赘述。

特别说明的是,本方案方式提供的优选方案不局限于图中所示优选示例,例如,可以将EGR混合器本体2分为两片成型,之后将分离筒本体1嵌入并固定,然后再将EGR混合器外壳焊接成型即可。应当理解,只要应用本申请的核心发明构思实现冷凝水的有效分离,均在本申请请求保护的范围内。

以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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