本發(fā)明屬于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)混合氣體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種EGR混合裝置。

背景技術(shù)：
排氣再循環(huán)(ExhaustGasRecirculation)，是指內(nèi)燃機(jī)在燃燒后將排出氣體的一部分分離出、并導(dǎo)入進(jìn)氣側(cè)使其再度燃燒的技術(shù)，主要目的為降低排出氣體中的氮氧化物(NOx)與分擔(dān)部分負(fù)荷時(shí)可提高燃料消費(fèi)率。內(nèi)燃機(jī)在燃燒后排出的氣體中含氧量極低甚至是沒有，此排出氣體與吸氣混合后會(huì)使吸氣中氧氣濃度降低，因此會(huì)產(chǎn)生下列現(xiàn)象:比大氣更低的含氧量在燃燒時(shí)溫度會(huì)降低，會(huì)抑制氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生。燃燒溫度降低時(shí)，汽缸與燃燒室壁面、活塞表面的熱能發(fā)散會(huì)降低，另外因熱解離造成的損失也會(huì)有些微降低。燃油引擎其部分負(fù)荷為汽缸內(nèi)在非EGR時(shí)為了提供等量的氧氣量，因此需要將油門開大，結(jié)果吸氣時(shí)的吸油損失較低，燃料消費(fèi)率會(huì)提高。隨著排放法規(guī)的日趨嚴(yán)格及燃油價(jià)格的攀升，EGR技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用越來越廣泛。以往再循環(huán)廢氣在進(jìn)入氣缸前有較長的管路與新鮮空氣混合，且引入的循環(huán)廢氣量(EGR率)較低，因此沒有專門設(shè)計(jì)EGR混合器?，F(xiàn)在隨著EGR技術(shù)的改進(jìn)及成熟，循環(huán)廢氣量(EGR率)越來越大，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)緊湊性的要求使進(jìn)氣管路更短，因此利用傳統(tǒng)的方法所獲得的再循環(huán)廢氣與新鮮空氣的混合均勻性已經(jīng)無法再滿足發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作的要求了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種燃?xì)?、空氣和廢氣混合均勻度更高的EGR混合裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種EGR混合裝置，包括用于混合空氣和燃?xì)獾娜細(xì)饣旌掀饕约芭c燃?xì)饣旌掀鞯幕旌蠚獬鰵饪谶B通的EGR混合器，所述EGR混合器包括EGR混合器體和設(shè)于EGR混合器體內(nèi)的EGR支管，EGR支管和EGR混合器體內(nèi)壁上均設(shè)有將廢氣噴到EGR混合器體中的若干廢氣噴孔。優(yōu)選地，所述EGR支管包括軸線垂直的第一EGR支管和第二EGR支管，第一EGR支管和第二EGR支管的軸線均與EGR混合器體的軸線垂直并相交。優(yōu)選地，所述廢氣噴孔均勻設(shè)置在第一EGR支管和第二EGR支管的兩側(cè)，且廢氣噴孔所處位置點(diǎn)的切線與空氣流向平行。優(yōu)選地，所述EGR混合器體的內(nèi)壁環(huán)狀分布有兩排廢氣噴孔，第一排廢氣噴孔與第一EGR支管上的廢氣噴孔位于同一水平面，第二排廢氣噴孔與第二EGR支管上的廢氣噴孔位于同一水平面。優(yōu)選地，所述EGR混合器體的側(cè)面設(shè)有廢氣進(jìn)氣口，EGR支管和EGR混合器體內(nèi)壁上的廢氣噴孔均與廢氣進(jìn)氣口相通。優(yōu)選地，所述燃?xì)饣旌掀靼ㄈ細(xì)饣旌掀黧w和設(shè)置在燃?xì)饣旌掀黧w空氣進(jìn)氣口和混合氣出氣口間的導(dǎo)流體，導(dǎo)流體包括導(dǎo)流環(huán)和設(shè)置在導(dǎo)流環(huán)中的導(dǎo)流柱，導(dǎo)流環(huán)和導(dǎo)流柱上均設(shè)有將天然氣噴到燃?xì)饣旌掀黧w中的若干天然氣噴孔；導(dǎo)流環(huán)和導(dǎo)流柱均為中空且彼此相通；導(dǎo)流柱相交于導(dǎo)流環(huán)的圓心位置并將導(dǎo)流環(huán)分隔為均勻的三個(gè)部分。優(yōu)選地，所述燃?xì)饣旌掀黧w的混合氣出氣口處設(shè)有擾流體，擾流體包括擾流環(huán)和傾斜設(shè)置在擾流環(huán)和燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁之間的擾流片；擾流片將擾流環(huán)和燃?xì)饣旌掀黧w之間的空間分隔為均勻的六個(gè)部分。優(yōu)選地，所述燃?xì)饣旌掀黧w的空氣進(jìn)氣口處設(shè)有收縮環(huán)，收縮環(huán)的內(nèi)徑沿空氣流向逐漸變大。優(yōu)選地，所述燃?xì)饣旌掀黧w的側(cè)面設(shè)有天然氣進(jìn)氣口，導(dǎo)流環(huán)與天然氣進(jìn)氣口相通。優(yōu)選地，所述導(dǎo)流環(huán)和導(dǎo)流柱的橫截面均為沿空氣流向由大變小的水滴形，天然氣噴孔均勻設(shè)置在導(dǎo)流環(huán)和導(dǎo)流柱的兩側(cè)，天然氣噴孔所處位置點(diǎn)的切線與空氣流向平行，且所有天然氣噴孔位于同一水平面。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的EGR混合裝置，在燃?xì)饣旌掀髦?，?dǎo)流環(huán)、導(dǎo)流柱和燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁形成多個(gè)類似于文丘里管的結(jié)構(gòu)，使空氣流過導(dǎo)流體的時(shí)候?qū)μ烊粴鈬娍姿鶉姵龅奶烊粴猱a(chǎn)生一定的吸力，增加天然氣的動(dòng)能，使天然氣和空氣混合更加均勻，燃?xì)饣旌掀黧w混合氣出氣口處設(shè)置的擾流體進(jìn)一步提升混合均勻度；在EGR混合器中，EGR支管和EGR混合器體內(nèi)壁形成多個(gè)類似于文丘里管的結(jié)構(gòu)，當(dāng)混合氣流過EGR支管的時(shí)候?qū)U氣噴孔所噴出的廢氣產(chǎn)生一定的吸力，增加廢氣的動(dòng)能，使廢氣和混合氣混合更加均勻；從而經(jīng)過該EGR混合裝置的燃?xì)?、空氣和廢氣具有較高的混合均勻度。附圖說明圖1是本發(fā)明EGR混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明EGR混合裝置的俯視圖；圖3是圖2的A-A的剖視圖；圖4是圖2的B-B的剖視圖；圖5是本發(fā)明EGR混合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明EGR混合器的俯視圖；圖7是本發(fā)明EGR芯子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明出氣體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明擾流體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明擾流體的俯視圖；圖11是本發(fā)明收縮環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明：1、導(dǎo)流環(huán)；2、導(dǎo)流柱；3、天然氣進(jìn)氣口；4、收縮環(huán)；5、進(jìn)氣體；6、出氣體；7、擾流環(huán)；8、擾流片；9、擾流體外環(huán)；10、銷釘；11、EGR外殼；12、第一EGR支管；13、第二EGR支管；14、廢氣進(jìn)氣口；15、EGR芯子；16、廢氣通道。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：如圖1～圖11所示，本發(fā)明的EGR混合裝置，包括燃?xì)饣旌掀骱虴GR混合器，燃?xì)饣旌掀饔糜诨旌峡諝夂腿細(xì)?，EGR混合器與燃?xì)饣旌掀鞯幕旌蠚獬鰵饪谶B通，EGR混合器用于混合廢氣和混合氣。EGR混合器包括EGR混合器體和設(shè)于EGR混合器體內(nèi)的EGR支管，EGR支管和EGR混合器體內(nèi)壁上均設(shè)有將廢氣噴到EGR混合器體中的若干廢氣噴孔，EGR混合器體的側(cè)面設(shè)有廢氣進(jìn)氣口14，EGR支管和EGR混合器體內(nèi)壁上的廢氣噴孔均與廢氣進(jìn)氣口14相通。EGR支管包括軸線垂直的第一EGR支管12和第二EGR支管13，第一EGR支管12和第二EGR支管13的軸線均與EGR混合器體的軸線垂直并相交；廢氣噴孔均勻設(shè)置在第一EGR支管12和第二EGR支管13的兩側(cè)，且廢氣噴孔所處位置點(diǎn)的切線與空氣流向平行；EGR混合器體的內(nèi)壁環(huán)狀分布有兩排廢氣噴孔，第一排廢氣噴孔與第一EGR支管12上的廢氣噴孔位于同一水平面，第二排廢氣噴孔與第二EGR支管13上的廢氣噴孔位于同一水平面。由于文丘里效應(yīng)的作用，廢氣噴孔所處的位置混合氣流速增加，在該位置同時(shí)產(chǎn)生低壓，對(duì)廢氣噴孔中的廢氣產(chǎn)生吸附作用，增加了廢氣的動(dòng)能，使廢氣和混合氣的混合更加均勻。在該實(shí)施例中，EGR外殼11套設(shè)于EGR芯子15形成EGR混合器體，EGR外殼11與EGR芯子15外壁接觸的地方設(shè)有用于廢氣通過的廢氣通道16，廢氣通道16與廢氣進(jìn)氣口14相通，第一EGR支管12和第二EGR支管13安裝在EGR芯子15上并與廢氣通道16相通，從廢氣進(jìn)氣口14進(jìn)入的廢氣進(jìn)入廢氣通道16，一部分從EGR芯子15上的廢氣噴孔進(jìn)入EGR混合器體內(nèi)部，另一部分通過第一EGR支管12和第二EGR支管13上的廢氣噴孔進(jìn)入EGR混合器體內(nèi)部。燃?xì)饣旌掀靼ㄈ細(xì)饣旌掀黧w、導(dǎo)流體和擾流體，燃?xì)饣旌掀黧w為具有空氣進(jìn)氣口和 混合氣出氣口的中空結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流體和擾流體均安裝在燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)部，導(dǎo)流體位于空氣進(jìn)氣口和混合氣出氣口之間，用于噴射天然氣，并對(duì)從空氣進(jìn)氣口進(jìn)入的空氣起導(dǎo)向作用；擾流體位于燃?xì)饣旌掀黧w混合氣出氣口處，順著空氣流向位于導(dǎo)流體的下方，用于進(jìn)一步擾亂混合氣體，提升空氣與燃?xì)獾幕旌暇鶆蚨?。?dǎo)流體包括導(dǎo)流環(huán)1和設(shè)置在導(dǎo)流環(huán)1中的導(dǎo)流柱2，導(dǎo)流柱2相交于導(dǎo)流環(huán)1的圓心位置并將導(dǎo)流環(huán)1分隔為均勻的三個(gè)部分，導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2上均設(shè)有將天然氣噴到燃?xì)饣旌掀黧w中的若干天然氣噴孔，導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2均為中空且彼此相通。燃?xì)饣旌掀黧w的側(cè)面設(shè)有天然氣進(jìn)氣口3，天然氣進(jìn)氣口3與導(dǎo)流環(huán)1相通，由天然氣進(jìn)氣口3進(jìn)入的天然氣首先進(jìn)入導(dǎo)流環(huán)1，部分天然氣通過導(dǎo)流環(huán)1上的天然氣噴孔進(jìn)入燃?xì)饣旌掀黧w，剩余的天然氣再通過導(dǎo)流環(huán)1進(jìn)入導(dǎo)流柱2，最后從導(dǎo)流柱2上的天然氣噴孔進(jìn)入燃?xì)饣旌掀黧w。導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2的橫截面均為沿空氣流向由大變小的水滴形，導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2以及導(dǎo)流環(huán)1和燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁組成多個(gè)類似于文丘里管的結(jié)構(gòu)，當(dāng)空氣流過導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2組成的導(dǎo)流體時(shí)，空氣受到擠壓，流速增快，更快的流速更利于天然氣和空氣的混合。天然氣噴孔均勻設(shè)置在導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2的兩側(cè)，天然氣噴孔所處位置點(diǎn)的切線與空氣流向平行，即天然氣噴孔設(shè)于導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2橫截面最寬的地方，且所有天然氣噴孔位于同一水平面，由于文丘里效應(yīng)的作用，天然氣噴孔所處的位置空氣流速增加，在該位置同時(shí)產(chǎn)生低壓，對(duì)天然氣噴孔中的天然氣產(chǎn)生吸附作用，增加了天然氣的動(dòng)能，使空氣和天然氣的混合更加均勻。擾流體包括擾流環(huán)7和傾斜設(shè)置在擾流環(huán)7和燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁之間的擾流片8，擾流片8的一端與擾流環(huán)7的外壁相連，另一端與燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁相連，擾流片8的數(shù)量為六，六片擾流片8將擾流環(huán)7和燃?xì)饣旌掀黧w之間的環(huán)形空間分隔為均勻的六個(gè)部分，混合氣體流經(jīng)擾流環(huán)7和擾流片8被進(jìn)一步打亂混合。燃?xì)饣旌掀黧w空氣進(jìn)氣口處設(shè)有收縮環(huán)4，收縮環(huán)4的內(nèi)徑沿空氣流向逐漸變大，燃?xì)饣旌掀黧w空氣進(jìn)氣口進(jìn)入的空氣順著收縮環(huán)4進(jìn)入燃?xì)饣旌掀黧w；收縮環(huán)4可看作一段較短的變徑管，燃?xì)饣旌掀魍ㄟ^更換不同大小的收縮環(huán)4可以非常容易地與不同大小的進(jìn)口管道匹配。在實(shí)際的生產(chǎn)中，為了方便加工，燃?xì)饣旌掀饔蓾茶T工藝制得的各部件拼接組成，主要包括進(jìn)氣體5和出氣體6，進(jìn)氣體5中包括部分的導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2，出氣體6中包括部分的導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2，當(dāng)進(jìn)氣體5和出氣體6相連時(shí)，進(jìn)氣體5中部分的導(dǎo)流環(huán)1和 導(dǎo)流柱2與出氣體6中部分的導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2組成完整的導(dǎo)流環(huán)1和導(dǎo)流柱2，收縮環(huán)4安裝在進(jìn)氣體5的進(jìn)氣口處。進(jìn)氣體5和出氣體6通過四根螺釘相連，在連接的過程中為了方便定位，進(jìn)氣體5與出氣體6相連的一端設(shè)有兩個(gè)銷孔，出氣體6在相應(yīng)部位也設(shè)有兩個(gè)銷孔，兩個(gè)銷釘10分別安裝在銷孔中對(duì)進(jìn)氣體5和出氣體6進(jìn)行定位；EGR混合器通過螺釘與出氣體6相連。擾流體為一體成型，包括擾流環(huán)7、擾流片8和擾流體外環(huán)9，擾流環(huán)7和擾流體外環(huán)9為同心圓環(huán)且擾流環(huán)7位于擾流體外環(huán)9內(nèi)，擾流片8的一端與擾流環(huán)7外壁相連，另一端與擾流體外環(huán)9內(nèi)壁相連，擾流體外環(huán)9外壁與出氣體6的內(nèi)壁貼合；部分空氣沿著燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁流動(dòng)的過程中幾乎很少和天然氣發(fā)生混合，如果讓這部分氣體通過混合氣出氣口排除的話則會(huì)降低混合均勻度，擾流體外環(huán)9上部的內(nèi)徑沿混合氣體的氣體流向逐漸縮小，沿著燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁流動(dòng)的這部分氣體流動(dòng)到擾流體外環(huán)9時(shí)受阻，在斜面的作用下可使受阻的氣體產(chǎn)生回流并進(jìn)行二次混合，進(jìn)一步提升混合均勻度。如果不考慮加工的原因，擾流體外環(huán)9可看作燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁的一部分，擾流片8直接與燃?xì)饣旌掀黧w內(nèi)壁相連。進(jìn)氣體5設(shè)有銷孔的一端還設(shè)有環(huán)形凹槽，該凹槽中設(shè)有密封圈用于保證進(jìn)氣體5與出氣體6連接的氣密性；為了保證燃?xì)饣旌掀髋c外部裝置相連的氣密性，在空氣進(jìn)氣口和混合氣出氣口附近也分別設(shè)有密封圈，空氣進(jìn)氣口附近的密封圈設(shè)于收縮環(huán)4與進(jìn)氣體5所形成的環(huán)形凹槽中，混合氣出氣口附近的密封圈設(shè)于擾流體與出氣體6所形成的環(huán)形凹槽中。對(duì)本發(fā)明的EGR混合裝置的混合均勻性進(jìn)行分析運(yùn)算，評(píng)估天然氣、空氣和廢氣在EGR混合裝置中的混合情況，分析計(jì)算使用SolidWorks、UG等三維制圖軟件生成三維模型，通過轉(zhuǎn)換成*.igs或*.step格式的文件導(dǎo)入ANSYS中，使用Workbench劃分出空氣和天然氣的流域，使用ICEMCFD生成網(wǎng)格，最終使用FLUENT進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算模型使用的湍流模型為k-ε兩方程湍流模型，近壁面處采用壁面函數(shù)法。計(jì)算采用穩(wěn)態(tài)計(jì)算，空氣入口、燃?xì)馊肟?、廢氣入口都給定恒定質(zhì)量流量邊界，出口設(shè)置為恒定壓力邊界，其中空氣成份設(shè)定為由75％氮?dú)夂?5％氧氣組成，天然氣成份設(shè)定為由100％的甲烷組成，廢氣成份設(shè)定為由6.8％氧氣、13％二氧化碳、4.6％的水和75.6的氮?dú)饨M成。本次分析計(jì)算采用面積加權(quán)的燃?xì)怏w積含量分布均勻度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如果空氣和燃?xì)馔耆旌暇鶆?，這個(gè)值應(yīng)為1，即均勻度b越接近1，說明天然氣和空氣混合得越均勻：其中，a為燃?xì)怏w積含量平均值：ai為各點(diǎn)燃?xì)怏w積含量；si為測(cè)量面上各點(diǎn)。采用7L發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性數(shù)據(jù)作為邊界條件進(jìn)行分析計(jì)算，如表1所示：表1計(jì)算所得的混合均勻度b為0.956，本發(fā)明的EGR混合裝置廢氣、空氣和天燃?xì)獾幕旌暇鶆蚨容^高，在行業(yè)內(nèi)達(dá)到了頂尖的水平。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。