具体实施方式

参见图1，示出了用于六气缸柴油发动机12的一种排气再循环(EGR)系统10。该系统包括联接到发动机12的排气歧管14。涡轮增压器16连接到排气歧管14和进气冷却器18。进气冷却器18连接到向发动机12的进气歧管22提供空气的空气导管20。EGR导管24在涡轮增压器16之前或上游的第一端部15处连接到排气歧管14，使得排气流量增加，这与在涡轮增压器16之后连接相反。

EGR导管24可联接到附加部件，包括EGR冷却器、压力传感器和EGR控制阀(未示出)。EGR导管24在第二端部17处连接到空气导管20。在一个方面，EGR导管在空气导管20的弯曲部26处连接，以限定用于EGR气体进入空气导管20中的喷射器或注射器25，从而限定混合EGR的进气和排气的混合装置。

参见图2，示出了用于三气缸对置活塞发动机112的另一排气再循环(EGR)系统110。该系统包括联接到发动机12的排气歧管114。涡轮增压器116连接到排气歧管114和进气冷却器118。进气冷却器118连接到超增压器119，该超增压器包括向发动机112的进气歧管122提供空气的空气导管120。EGR导管124在涡轮增压器116之前或上游的一端部处连接到排气歧管114，使得排气流量增加，这与在涡轮增压器116之后连接相反。

EGR导管124可联接到附加部件，包括EGR冷却器、压力传感器和EGR控制阀(未示出)。EGR导管124在相对端部处连接到空气导管120。在一个方面，EGR导管124连接在空气导管120的弯管126处，以限定用于EGR气体进入空气导管中的喷射器或注射器，从而限定混合装置。

参见图3至图4，混合装置包括混合室28，该混合室设置在进气或进气口导管20中以允许排气与流入的进气混合。混合室28由弯曲部26限定。弯曲部可跨越60至120度。在所描绘的实施方案中，弯曲部为约90度。在一个方面，弯曲部26可以是在进入发动机12的进气歧管22之前在空气导管中形成的最后一个弯曲部。

混合室28包括用于从进气源(包括涡轮增压器16和进气冷却器18)接收进气的入口30。混合室28还包括用于排放进气和排气的出口32。混合室28还包括在入口30和出口32之间形成的端口34，以将排气从EGR导管24虹吸到混合室28中。

作为EGR导管24的端部的混合管36穿过端口以延伸到弯曲部26和混合室28中。

混合管36限定文丘里管或喷射器装置。文丘里管装置通过迫使气流通过收缩结构来降低流动气体的压力。在收缩结构(文丘里管的颈部区域)内，减小的压力将排气从EGR导管24抽入空气导管20中。空气与排气混合，从而增加排气氧含量并降低排气温度。

文丘里管的压力降低遵循伯努利定律。伯努利定律陈述了流体的压力将相对于流动速度减小。该减小与流体的密度乘以流速的平方大致成正比。通常，文丘里管的尺寸将被设定成提供来自EGR导管的EGR气体的0％到50％的体积流量。其中零表示没有EGR流量，如由控制阀控制。在一个方面，基于进气的体积，EGR流量可以为20体积％至30体积％。

在一个方面，如上所述，混合管36被整合到弯曲部26中。弯曲部26是导管的一部分，在该部分上，在气流的整个横截面上平均分布的引导气流的方向发生变化。在弯曲部26内，气流的动量将进气集中在弯曲部的外部部分上。通过将气流限制为朝向弯曲部26的外部部分变窄，由弯曲部26产生的背压可用作文丘里管的背压。

管道弯曲部的外部部分上的湍流赋予流动加速度。根据伯努利定律，弯曲部的外部部分中的压力将减小。将混合管36定位在减压区域内可提供文丘里管，即使没有气流的物理收缩结构。在一个方面，可利用收缩结构来保持超出管弯曲部的加速流动状态。

参见图3，弯曲部26可包括穿过空气导管20形成的狭槽40，并且肋42形成在EGR导管24的第二端部上。肋42定位在狭槽40中，从而相对于空气导管定位EGR导管24的第二端部17并且防止EGR导管的第二端部17的运动。肋42可焊接到或以其他方式附接到空气导管。20

参见图4，空气导管20包括内半径R1，并且EGR导管包括内半径R2，并且R1/R2的比率为2.5至2.9。在一个方面，R2为13-20毫米，并且在另一方面为15-16毫米。这样，排气的压力降低到进气以下，同时也满足期望的EGR流量。此外，空气导管的背压保持在期望的极限诸如2400Pa内，并且抽吸压力保持为负值以将排气抽吸到空气导管中。

参见图4，空气导管包括内径D1，并且EGR导管包括内径D2，并且其中D2相对于D1小2.23倍。这样，排气的压力降低到进气以下，同时也满足期望的EGR流量。此外，空气导管的背压保持在期望的极限诸如2400Pa内，并且抽吸压力保持为负值以将排气抽吸到空气导管中。

参见图4，EGR导管的第二端部的终点44与内径D1以5mm至15mm的量间隔开。这样，排气的压力降低到进气以下，同时也满足期望的EGR流量。此外，空气导管的背压保持在期望的极限诸如2400Pa内，并且抽吸压力保持为负值以将排气抽吸到空气导管中。

参见图5和图6，喷射器25可定位在空气导管20的多个弯曲部26中。喷射器25在多个弯曲部26中的位置可改变系统内的性能和压力，如将在下文更详细地讨论。

参见图7，进气包括出口流动路径46，并且EGR导管24的第二端部17穿过端口并且包括入口流动路径48，并且其中由出口流动路径46与入口流动路径48之间的角度限定的角度A为2度至20度。调节角度可影响产生的吸力或负压，并在一定范围的发动机操作条件下保持这种吸力。

参见图8至图11，EGR导管的第二端部的末端包括形成于其上的成角度面50，其中成角度面包括相对于由EGR导管24的第二端部17的顶表面限定的水平平面测量的角度B，并且其中0°≤B≤45°。调节面的角度可影响所产生的吸力或负压。

实施例

执行计算流体动态计算以分析喷射器的各种参数，包括EGR导管和空气导管的直径和半径的大小、由出口流动路径与入口流动路径之间的角度限定的角度A、在各种发动机操作条件下成角度面的角度B。附图中所示并且如以下各种表中所示的参数包括：P1：进气的入口压力、P3：进气的出口压力、P5in：EGR气体的入口压力和P5ext：EGR气体的出口压力。

表1包括在C100操作条件下图5和图6所示的位置处的各种尺寸的喷射器的压力参数。图5和图6中分别示出了喷射器位置A和C。

表1

从表中的数据可以看出，喷射器的尺寸和位置对产生负压或吸力以将EGR气体移动到进气流中具有影响。在位置C处具有16mm半径的喷射器产生最大负压-0.4KPa，同时保持进气的入口压力和出口压力之间的差值小于2.4KPa。

表2包括在C100操作条件下在位置C处的并且具有多个角度A的多个尺寸的喷射器的压力参数。角度A在图7中示出。

表2

从表2中的数据可以看出，喷射器的尺寸和角度A对产生负压或吸力以将EGR气体移动到进气流中具有影响。在位置C处的在成10度角时具有16mm半径且在成20度角时具有18mm半径的喷射器产生最大负压-550Pa，同时保持进气的入口压力和出口压力之间的差值小于2.4KPa。

表3包括在具有各种角度B的位置C处的具有16mm半径尺寸的喷射器的压力参数。角度B于图8至图11中示出。

表3

从表3中的数据可以看出，喷射器的角度B对产生负压或吸力以将EGR气体移动到进气流中具有影响。具有45度角的喷射器产生最大负压-0.8KPa，同时保持进气的入口压力和出口压力之间的差值小于2.4KPa。

表4包括位置C处的喷射器在各种发动机操作条件下的压力参数，该喷射器具有16mm半径、5度的角度A和45度的角度B。

从表4中的数据可以看出，位置C处的、半径为16mm、角度A为5度且角度B为45度的喷射器在所有发动机条件下产生负压(P5in-P3)，同时保持进气的入口压力与出口压力之间的差值小于2.4KPa。

在使用中，排气的一部分由EGR导管24从排气歧管14引导。流动方向由图1中的箭头指示。涡轮增压器16的压缩机提供通过进气冷却器18和空气导管20的空气流动，以将排气从EGR导管24抽吸或虹吸到空气导管20中，以引导至发动机12的进气歧管22。

包括喷射器的EGR系统是没有运动部件的被动系统，并且具有防烟性和耐温性。该系统提供集成到弯曲部中的紧凑封装。该系统可与常规涡轮增压器(FGT)或VGT涡轮增压器一起工作。喷射器设计将提供最大EGR流量，并且可利用EGR控制阀来减小EGR气体的流量。