摘要:提供一种带EGR腔道结构的进气歧管，用以保证发动机废气再循环系统中废气与新鲜空气能够充分混合并提高各气缸EGR率的均匀性。
关键词：新型，进气歧管，EGR
本实用新型涉及到发动机结构设计领域，尤其涉及柴油机废气再循环系统与进气系统设计领域。
新型柴油机为了满足越来越严苛的排放需求，通常会在整机中布置废气再循环系统，以降低排放物中氮氧化物的生成。普通的废气再循环系统通常由废气再循环阀、废气再循环进气管、废气再循环出气管等零件组成，其功能主要是将包含高温富氧条件下产生的氮氧化物的废气再次引入进气系统中燃烧，使燃烧最高温度降低，以减少氮氧化物的生成。但是实际上受一般进气歧管的结构影响，废气的引入与新鲜空气不能充分混合，各缸EGR率的均匀性会很差，这会导致EGR率高的气缸颗粒排放物增加，而EGR率低的气缸氮氧化物排放升高，最终导致柴油机的排放达不到设计要求，这就失去了引入废气再循环系统的意义。
本新型进气歧管是通过以下技术方案予以实现的：一种包含EGR腔道的进气歧管结构，包括进气歧管进气道、EGR阀安装端面、EGR废气进气口、EGR导流通道、EGR废气出气口、EGR废气混合接管；其中EGR阀安装端面、EGR废气进气口、EGR废气出气口、废气混合接管均布置在进气歧管主体外侧，EGR废气混合接管布置在进气歧管进气管内侧，EGR废气与新鲜空气的混合通过EGR废气混合接管进行。
通过上述技术方案，本新型进气歧管达到的有益效果是：本实用新型通过改变进气歧管结构，将废气再循环系统布置在进气歧管上，从而使EGR阀可以直接安装在进气歧管上，省去了废气再循环系统中的连接管路，使整机结构更紧凑，节省了整机布置空间。而EGR导流通道与EGR废气混合接管的引入使废气与新鲜空气能够更充分的混合，提高了各缸EGR率的均匀性，整机排放中的氮氧化物排量将大大的减少，整机排放能够满足设计要求。
图中，1、EGR废气进气口；2、EGR导流通道；3、EGR废气出气口4、EGR废气混合接管；5、EGR阀安装端面；6、与进气歧管主体集成一体的进气接管
现有一种机型的EGR系统管路布置包括EGR阀、EGR废气出气管、进气歧管、进气接管、EGR废气进气管、EGR阀固定支架，系统零件较多。废气经排气系统生成，通过EGR废气进气管→EGR阀→EGR废气出气管→进气接管之后直接引入气缸燃烧，没有经过与新鲜空气充分混合，四缸中进气的成分受到影响，有的气缸废气含量较多，有的气缸新鲜空气较多，这将引起各缸EGR率不均匀。EGR率高的气缸颗粒排放升高，而EGR率低的气缸氮氧化物的排放升高，最终导致整机排放达不到设计要求。
慢慢地有一种进气歧管与EGR系统管路布置只包括进气歧管、EGR阀及EGR废气进气管，废气仍然经过排气系统生成，通过EGR废气进气管→EGR阀→本实用新型进气歧管。这样系统布置上减少了EGR阀固定支架、EGR废气出气管、进气接管的设计，节省了整机布置空间。虽然进气歧管结构比原来复杂，但是以现有的模具技术，通过组芯及合箱浇注的方式，还是能很好的将内腔的坭芯除去的。同时由于原EGR废气出气管通常采用的是不锈钢钢管材料，从成本角度来看，不锈钢比铸铝高很多，所以本实用新型进气歧管系统在成本和布置上更有优势。
如图1所示，本实用新型进气歧管结构，来自排气歧管排出的废气经过EGR废气进气口通过EGR阀的控制进入EGR导流通道，导流通道可以大大降低进气阻力，其次通过EGR废气出气口进入EGR废气混合接管与来自增压中冷后的新鲜空气进行混合，最后混合空气被吸入各缸进行燃烧，由于混合后各气缸的进气成分相近，故保证了各缸EGR率的均匀性，燃烧产物中氮氧化物与颗粒排放的含量会减少，最终整机排放可以满足设计要求。
耦合计算结果：
现有一种机型布置方案：ERG率，1缸12.17%，2缸16.51%，3缸18.80%，4缸15.07%，平均15.64%；最大EGR率偏差，四个缸都是6.64%；EGR率偏差与平均EGR率的比值，1缸-17.80%，2缸11.55%，3缸27.04%，4缸1.82%；最大EGR率偏差与平均EGR率的比值,1缸42.5%，其他缸远大于设计标准值10%（不满足要求）。实用新型方案：EGR率，1缸15.21%，2缸15.03%，3缸13.90%，4缸14.14%，平均14.57%；最大EGR率偏差，四个缸都是1.31%；EGR率偏差与平均EGR率的比值，1缸4.40%，2缸3.14%，3缸-4.58%，4缸-2.95%；最大EGR率偏差与平均EGR率的比值, 1缸8.98%，其他缸小于设计标准值10%（满足要求）。
基于CAE软件分析可以看出，现有机型的EGR系统管路布置中四个气缸的EGR率偏差值很大，设计要求最大EGR率偏差与平均EGR率的比值要＜10%，计算出平均EGR率为(12.17%+16.51%+18.80%+15.07%)/4=15.64%,最大EGR率偏差出现在第三缸与第一缸之间为18.80%-12.17%=6.64%，故最大EGR率偏差与平均EGR率比值为6.64%/15.64%=42.5%，导致最大EGR率偏差与平均EGR率的比值超出了设计要求30%左右，故设计中存在问题需要整改。而本实用新型进气歧管的引用，使四缸EGR率偏差值的比值都偏小，从图中可以计算出平均EGR率为（15.21%+15.03%+13.90%+14.14%）/4=14.57%，最大EGR率偏差出现在第一缸与第三缸之间为：15.21%-13.90%=1.31%，故最大EGR率偏差与平均EGR率比值为1.31%/14.57%=8.98%，达到了设计规范中比值＜10%的要求，最终设计可以满足要求。
参考文献：
[1]传热学. 高等教育出版社，2008
[2]严旭、李丰军、刘东航，发动机塑料进气歧管的开发. 汽车工艺与材料；2005年第6期
论文作者:刘萃，王楠
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
标签：废气论文; 歧管论文; 偏差论文; 气缸论文; 系统论文; 气管论文; 比值论文; 《科技中国》2017年11期论文;