本發(fā)明屬于柴油機零部件設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種柴油機egr廢氣混合器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

egr（exhaustgasrecirculation）是廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的簡稱，是降低柴油機廢氣中nox排放量的主要措施之一；其原理是通過管道和控制閥門將排氣管中的部分廢氣重新引入進氣管，進入氣缸參與混合氣的燃燒，降低燃燒時氣缸中的工作溫度和氧氣的含量，抑制nox的生成。

現(xiàn)有技術(shù)中，柴油機egr廢氣混合器有兩種結(jié)構(gòu)形式，均采用直管。一種是將排氣管中的部分廢氣直接接入進氣管內(nèi)，在進氣管內(nèi)與增壓空氣混合后經(jīng)過擾流板進入氣缸；另一種是通過延長混合管路，增加新鮮空氣與廢氣混合管的長度，進而提高混合氣體的均勻性。受結(jié)構(gòu)和形狀的限制，上述兩種方案中的直管均造成來自柴油機排氣管內(nèi)的egr廢氣壓力與增壓空氣形不成合理的壓差，造成柴油機egr廢氣進入量少，egr率達不到理想的預期目標；對于柴油機在中、低轉(zhuǎn)速，高負荷工況，排氣壓力較小時，甚至會出現(xiàn)egr廢氣壓力與增壓空氣壓差為負，增壓空氣進入egr廢氣管，使廢氣產(chǎn)生倒流的現(xiàn)象，造成柴油機egr率較低，nox降低效果不明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的結(jié)構(gòu)缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種柴油機egr廢氣混合器。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案完成其發(fā)明任務：

一種柴油機egr廢氣混合器，所述的廢氣混合器具有廢氣引流管；所述的廢氣引流管為中間細、兩端粗的分段式錐形管結(jié)構(gòu)，即，所述廢氣引流管由入口端向出口端依次為等直徑段的入口段、由入口段向出口端漸縮徑的收縮段、等直徑的喉口段、由入口段向出口端漸擴徑的擴散段以及等直徑的出口段；所述入口段、收縮段、喉口段、擴散段、出口段同軸設(shè)置；所述入口段的直徑與出口段的直徑相同；出口段的長度是進口段長度的兩倍；所述的入口段連接有與柴油機增壓空氣進氣管連接的連接法蘭ⅰ，所述的出口段連接有與柴油機混合氣出口管連接的連接法蘭ⅱ；所述喉口段的外壁面上加工有橢圓形狀的凸臺；所述凸臺的中心具有與廢氣引流管相連通的圓孔，且圓孔的軸線與喉口段的中心軸線垂直；所述的廢氣混合器還包括有廢氣管；所述的廢氣管為90°彎管結(jié)構(gòu)，所述廢氣管的出氣端位于廢氣引流管所述喉口段，并與所述的廢氣引流管相連通；所述廢氣管的出氣端為斜切口；所述斜切口的斜切方向與增壓空氣進口方向一致，且斜切口所在斜切面的上端與喉口段內(nèi)壁面平齊；所述斜切口與廢氣管中心線之間的角度為γ，γ在19°～22°的范圍內(nèi)；所述廢氣管的進口端通過波紋管與柴油機排氣管相連通。

所述的廢氣管上套置有橢圓法蘭，所述的橢圓法蘭與所述的凸臺固聯(lián)，并在橢圓法蘭和凸臺之間安裝有與橢圓法蘭形狀相同的不銹鋼密封墊片。

所述收縮段的收縮錐角α為20°～23。

所述擴散段的擴散錐角β為8°～10°。

本發(fā)明提出的一種柴油機egr廢氣混合器，采用專用的廢氣引流管，利用廢氣引流管喉口處流速增大，壓力降低的效果，解決了柴油機各工況來自排氣管的egr廢氣壓力與增壓空氣壓差的問題，有效防止egr廢氣倒流，增大了柴油機進入氣缸的egr廢氣量；廢氣引流管喉口直徑采用柴油機最大扭矩時的溫度和流量參數(shù)計算得到，保證柴油機在全工況范圍內(nèi)都能實現(xiàn)較大的egr廢氣量；廢氣管出口端采用斜切口式結(jié)構(gòu)，利用氣流擾動來提升egr廢氣混合均勻性；本發(fā)明所述egr廢氣混合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了柴油機在全工況范圍內(nèi)egr率的靈活調(diào)整和控制，改善了柴油機性能，降低了排放。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖2為本發(fā)明中廢氣引流管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中廢氣管帶橢圓法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、廢氣引流管；2、連接法蘭?。?、入口段；4、收縮段；5、喉口段；6、擴散段；7、出口段；8、凸臺；9、圓孔；10、連接法蘭ⅱ；11、廢氣管；12、波紋管；13、斜切口、14、橢圓法蘭；15、密封墊片；16、螺釘。

具體實施方式

結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：

如圖1所示，一種柴油機egr廢氣混合器，所述的廢氣混合器具有廢氣引流管1；結(jié)合圖2所述的廢氣引流管1為中間細、兩端粗的分段式錐形管結(jié)構(gòu)，即，所述廢氣引流管由入口端向出口端依次為等直徑段的入口段3、由入口段向出口端漸縮徑的收縮段4、等直徑的喉口段5、由入口段向出口端漸擴徑的擴散段6以及等直徑的出口段7；所述入口段3、收縮段4、喉口段5、擴散段6、出口段7同軸設(shè)置；所述入口段3的直徑與出口段7的直徑相同；出口段7的長度是進口段3長度的兩倍；所述的入口段3連接有與柴油機增壓空氣進氣管連接的連接法蘭ⅰ2；所述的出口段連接有與柴油機混合氣出口管連接的連接法蘭ⅱ10；所述收縮段4的收縮錐角α為20°～23，收縮段4的錐形大口與進口段3連接；所述擴散段6的擴散錐角β為8°～10°；所述喉口段5的外壁面上加工有橢圓形狀的凸臺8；所述凸臺8的中心具有與廢氣引流管相連通的圓孔，且圓孔的軸線與喉口段的中心軸線垂直；所述的廢氣混合器還包括有廢氣管11；所述的廢氣管11為90°彎管結(jié)構(gòu)，所述廢氣管11的出氣端位于廢氣引流管所述喉口段5，并與所述的廢氣引流管1相連通；所述廢氣管11的出氣端為斜切口13；所述斜切口13的斜切方向與增壓空氣進口方向一致，且斜切口13所在斜切面的上端與喉口段5內(nèi)壁面平齊；所述斜切口13與廢氣管中心線之間的角度為γ；γ角度為19°～22°，可以根據(jù)柴油機egr廢氣進入量進行調(diào)整，柴油機egr廢氣量越大，對應的γ角17越大；所述廢氣管11的進口端通過波紋管與柴油機排氣管相連通；所述的廢氣管11采用耐高溫合金鋼制成；廢氣管11的直徑根據(jù)柴油機最大egr廢氣量計算得到，廢氣管11的長度根據(jù)柴油機排氣管和進氣管安裝的相對位置決定。

結(jié)合圖3，所述的廢氣管11上套置有橢圓法蘭14，所述的橢圓法蘭14與所述的凸臺8固聯(lián)，并在橢圓法蘭14和凸臺8之間安裝有與橢圓法蘭形狀相同的不銹鋼密封墊片15。

廢氣管11入口端安裝一段波紋管12，廢氣管11通過波紋管12與柴油機排氣管相連。廢氣管出口末端加工斜切口13，斜切口13與廢氣管11中心線呈一定的角度γ17。

egr廢氣混合過程，見圖1：增壓空氣以一定的壓力從廢氣引流管1左端進入，經(jīng)過連接法蘭ⅰ2和進口段3流進收縮段4；在收縮段4，管道直徑由大變小，氣體流經(jīng)橫截面積變小，氣流由粗變細，流速加快，引起氣體流動壓力的降低；氣流到達喉口段5前端，直徑最小，氣流壓力降到最低，在整個喉口段5保持恒壓，直至擴散段6之前；由于喉口段5較低的空氣壓力對周圍的氣流產(chǎn)生了引導吸附作用，促使廢氣管11內(nèi)的egr廢氣從圓孔9被吸入廢氣引流管1的喉口段5內(nèi)，并在喉口段5內(nèi)與增壓空氣混合。廢氣管11出口端采用斜切口式結(jié)構(gòu)，增壓空氣經(jīng)過廢氣管11斜切口13背面時，在背面端口附近形成氣流擾動，促使進入廢氣引流管1喉口段5的egr廢氣和增壓空氣進行充分均勻混合。混合后的氣流經(jīng)過喉口段5的出口，進入擴散段6，隨著擴散段6的管道直徑由小變大，氣體流經(jīng)橫截面積變大，氣流由細變粗，流速降低，使氣體流動壓力逐漸升高。在喉口段5形成的較低壓力的混合氣體，經(jīng)過較長的擴散段6之后，氣流壓力得到很大程度的恢復，接近廢氣引流管1之前的增壓空氣壓力，滿足柴油機各工況進氣壓力的要求，使egr廢氣混合氣和增壓空氣一起經(jīng)過出口段7和圓法蘭2，以及出口段7之后的進氣管，進而進入氣缸，參與油氣混合氣燃燒。

egr廢氣引流管結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定：廢氣引流管1喉口段5直徑φd20的大小是依據(jù)柴油機最大扭矩時的進氣、廢氣溫度和流量等參數(shù)確定,設(shè)計時先計算喉口段5剛好發(fā)生堵塞時的臨界截面直徑，再根據(jù)柴油機在所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)egr廢氣壓力與增壓空氣壓力差值不小于5kpa的要求，計算出喉口段5直徑φd20。

廢氣引流管形成壓差的原理：對于柴油機egr廢氣壓力與增壓空氣壓差為正（egr廢氣壓力>增壓空氣壓力）的工況，廢氣引流管1可以進一步擴大壓差，從egr廢氣進口吸入更多廢氣以增大柴油機egr率；對于柴油機egr廢氣壓力與增壓空氣壓差為負（egr廢氣壓力<增壓空氣壓力）的工況，廢氣引流管1利用喉口段5壓力降低的效應，使egr廢氣壓力大于進入喉口段5的增壓空氣壓力，且形成合理的壓差，防止增壓空氣向egr廢氣管道內(nèi)流動，解決egr廢氣倒流的問題，保證進入氣缸的egr廢氣量。

廢氣管斜切口使廢氣混合均勻的原理：柴油機排氣管中的egr廢氣經(jīng)波紋管12的管口進入廢氣管11，由于廢氣管11下端設(shè)計有斜切口13，當增壓空氣經(jīng)過廢氣管11斜切口13背面時，增壓空氣在斜切口13背面端口附近形成氣流擾動，促使進入廢氣引流管喉口段5的egr廢氣和增壓空氣進行充分均勻混合；為使廢氣混合均勻，設(shè)計保證廢氣管11斜切口13切面下端點進入廢氣引流管1喉口段5內(nèi)部約2/3的喉口段半徑；此時，斜切口13與廢氣管11中心線對應的切口斜角γ17在19°～22°范圍內(nèi)變化；斜切口13對應的切口斜角γ17角度太大會對進入廢氣引流管1喉口段5內(nèi)的空氣流動起阻礙作用，影響柴油機進入氣缸的空氣量；斜切口13對應的切口斜角γ17角度太小，對廢氣混合擾流效果不明顯。