具有進氣系統的內燃機的製作方法

2023-11-10 02:42:42 2

專利名稱：具有進氣系統的內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括進氣系統和尾氣系統的內燃機，其尾氣系統經由終止於進氣系統的至少一個尾氣再循環管線連接於進氣系統，且至少一個渦流部件設置在進氣管內。
背景技術：
在尾氣再循環中，經冷卻的尾氣允許與新鮮空氣的均相混合物中燃燒溫度降低。 尾氣中的氧化氮的百分比由此降低。然而當再循環尾氣量均勻地分布在所有汽缸中時，氧 化氮的理想減少僅能實現在具有多個汽缸的內燃機中。為了達成這個目的，新鮮空氣與再 循環尾氣的良好混合是必要的。DE 10007243C1記載了一種具有混合設備的尾氣再循環裝置。尾氣再循環管線經 由尾氣開口或混合開口進入新鮮空氣管線，渦流產生部件和/或紊流產生部件設置在混合 開口區。然而，所取得的混合結果不總是充分的。還有一個缺點是塵粒數目因混合裝置而 增加且新鮮空氣管線中的流阻受到不利的影響。內燃機的尾氣再循環系統可從JP 2000-161148A和JP 2004-232617A中獲知，其
尾氣再循環管線開口經由兩個孔口切向地進入進氣管線。這導致再循環尾氣的渦旋流入。 然而，其缺陷在於完全混合結果強烈地取決於再循環尾氣的流速，在低尾氣流入速率的情 形下，由於尾氣大部分停留在新鮮空氣管線的表面上，紊流份額過低而無法獲得與新鮮空 氣中心區的完全混合。試驗已表明，較高尾氣溫度和較低密度會使再循環尾氣因順暢進氣管線中進氣集 管的內徑區域中的離心力而聚集。這導致增壓空氣與尾氣的不利混合。由於這種不利混合， 在多汽缸內燃機的情形下也沒有尾氣對各汽缸的均勻分布。

發明內容
本發明的目的是避免這些缺陷並以最簡單可行的方法取得再循環尾氣與新鮮空 氣的完全混合。根據本發明，這是通過將渦流部件設置在進氣管壁區域內而達成的。由於渦流部 件設置在進氣管壁區域，可顯著提高再循環的尾氣與新鮮空氣中心區的完全混合。為了取得特別完全的混合，當渦流部件較佳地配置成多頭螺旋表面時是尤為有利 的，理想的是，每頭螺旋具有至少一個尾氣再循環管線的獨立開口，所述開口沿周向和/或 流動方向彼此間隔。以簡單幾何方式配置的短導向肋已表現出充分完全混合其壓力損失仍 然很低。此外，這些簡單的導向肋在進氣管線為非圓形橫截面的情形下通過螺旋角的局部 變動提供使壓力損失達到最佳的可能性。尾氣與新鮮空氣的完全混合發生在進氣管線較佳 為直線的混合段。在單曲或多曲混合段的情形下，混合段形成中的曲率和彎度可通過相對 於螺旋角和/或高度局部調整的渦流部件受到補償。這確保使混合段非常短。混合段之後 可設置進氣集管，其中流過均相混合的尾氣/新鮮空氣混合物。渦流部件較佳地由導向肋形成。較佳地可將若干相互軸向隔開的渦流部件設置在進氣管線中。尾氣再循環管線較佳以直角橫向地通入進氣管線。當渦流部件設置在尾氣再循環 管線進入進氣管線的開口下遊側時，可實現再循環尾氣和新鮮空氣在最小壓力損失下的尤 為良好的完全混合。在立體彎曲的進氣管線的情形下，橫向於進氣管線軸線向上傾斜60° 的尾氣再循環管線可抵消在尤其是尾氣再循環管線開口區的離心力作用下由新鮮空氣成 分和尾氣成分之間的密度差造成的混合趨勢。通過使尾氣再循環管線開口與中心平面的側 偏高達進氣管線的水力直徑或其與側傾相加的30%來提供彎曲進氣管中進一步改善的可 能。為了保持單獨部件的數目儘可能小，渦流部件可與進氣管線整體地設置。


現在參照附圖對本發明進行更為詳盡的說明，附圖示意地示出圖1示出根據本發明的內燃機；圖2示出內燃機的進氣管線的縱向截面圖；圖3示出第一實施例中的進氣管線沿圖2的III-III線截取的截面圖；圖4示出第二實施例中的進氣管線沿圖2的III-III線截取的截面圖；圖5示出第三實施例中的進氣管線沿圖2的III-III線截取的截面具體實施例方式圖1示出具有進氣系統2和未詳細示出並經由至少一個尾氣再循環管線3連接於 進氣管線4的尾氣系統的內燃機1。內燃機1的汽缸表示為21、22、23、24、25。在本實施 例中，每個汽缸Z1-Z5包括與進氣系統連通的兩個進氣開口 5以及與尾氣系統相連的兩個 尾氣開口 6。以彎曲方式設置的進氣管線4包括位於彎折12和進氣集管13之間的混合段9，混 合段9在本實施例中以幾乎直線的方式設置。由幾乎螺旋形導向肋7形成的若干渦流部件8設置在進氣管線4中，在進氣管線4 壁4a中的尾氣再循環管線3的開口 3a下遊側。在該實施例中，將三個螺旋形導向肋7彼 此等距地設置在進氣管線4中。由於在進氣管線4的直線混合段9中形成螺旋表面7a的 導向肋7，沿流動方向S產生高渦流或額外的紊流。這在直線混合段9和下遊進氣集管13 中新鮮空氣10和再循環尾氣11之間產生最佳的完全混合，由此實現尾氣在各汽缸Z1、Z2、 Z3、Z4、Z5之間的均勻分布。在導向肋7上附加渦流只造成少量的壓力損失。當渦流部件設置在進氣管線4的彎曲部分時導向肋7可設有不同長度h和螺旋角 β以補償因彎曲造成的不利影響。由於新鮮空氣和尾氣的成分是根據其密度來分層的，因此能有目的地以預初始化 相反的分布來增進完全混合。在一個實施例中，在彎折區域12，尾氣再循環管線3相對於進 氣管線4的中心平面ε以高達60°的角α形成伸入進氣管線4的開口(圖5)。開口 3a 的中心可以相對於中心平面ε距離b的偏移方式設置，中心平面ε由彎折12的軸線12』 開闢(圖4)。該距離b大約高達水力直徑dh = 4A/U的30%，其中A代表流動橫截面而U 代表開口區3a中的進氣管線4的潮溼周緣。
為了獲得尤為完全的混合，可對每頭螺旋提供至少一個獨立的尾氣再循環管線3、 3』的開口 3a、3a』，如圖2和圖3虛線所示。幵口 3a、3a』可沿進氣管線4縱軸4』方向偏移(圖2)或沿與縱軸4』正交的平面在進氣管線4周向偏移地設置(圖3)。
權利要求
一種內燃機(1)，包括進氣系統(2)和尾氣系統，所述尾氣系統經由終止於進氣管線(4)的至少一個尾氣再循環管線(3，3』)連接於所述進氣系統(2)，且至少一個渦流部件(8)設置在所述進氣管線(4)中，其特徵在於，所述渦流部件(8)設置在所述進氣管線(4)的壁(4a)區域內。
2.如權利要求1所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述渦流部件(8)由導向肋(7)形成。
3.如權利要求2所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述導向肋(7)中斷至少一次，較佳 為多次。
4.如權利要求1-3任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述渦流部件(8)設置成 較佳的多頭螺旋表面(7a)。
5.如權利要求4所述的內燃機(1)，其特徵在於，對螺旋表面(7a)的每頭螺旋設置尾 氣再循環管線(3，3』 )的至少一個開口(3a、3a』)。
6.如權利要求1-5中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述開口(3a、3a』)沿 周向相對彼此以偏移方式設置。
7.如權利要求1-6中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述開口(3a、3a』)沿 流動方向彼此間隔地設置。
8.如權利要求1-7中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述渦流部件(8)設置 在所述尾氣再循環管線(3，3』)的開口(3a、3a』)下遊、較佳地設置在沿流動方向(S)的第 一個的開口(3a、3a』 )下遊的所述進氣管線(4)中。
9.如權利要求1-8中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述渦流部件(8)與所 述進氣管線(4) 一體地設置。
10.如權利要求1-9中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述渦流部件(8)設 置在所述進氣管線(4)的直線段。
11.如權利要求1-10中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述渦流部件(8)設 置在所述進氣管線(4)彎曲至少一次的段中，所述渦流部件(8)較佳地具有局部不同的高 度(h)和/或設置在所述進氣管線(4)彎曲至少一次的段內，所述渦流部件(8)較佳地具 有局部不同的高度(h)和/或螺旋角(3 )。
12.如權利要求1-11中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，彼此軸向間隔的若干 渦流部件(8)設置在所述進氣管線(4)中。
13.如權利要求1-12中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述尾氣再循環管線 (3,3')橫向地、較佳地以直角通入所述進氣管線(4)。
14.如權利要求1-13中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述尾氣再循環管線 (3,3')橫向地通入所述進氣管線(4)，較佳地相對於由所述彎折(12)的軸線(12』 )開闢 的中心平面(￡ )成小於或等於60°的角(a )。
15.如權利要求1-14中任何一項所述的內燃機(1)，其特徵在於，所述尾氣再循環管線 (3)的開口(3a)以偏移方式設置在所述彎折(12)的區域內，其相對於所述彎折(12)的軸 線(12』)開闢的中心平面(￡ )側向偏移可高達所述進氣管線(4)的水力直徑(dh)的30% 的預定量(b)。
全文摘要
本發明涉及一種內燃機(1)，包括進氣系統(2)和尾氣系統，尾氣系統經由終止於進氣管線(4)的至少一個尾氣再循環管線(3，3』)連接於進氣系統(2)，且至少一個渦流部件(8)設置在進氣管線(4)中。為了獲得在循環尾氣管線與新鮮空氣的良好完全混合，將渦流部件(8)設置在進氣管線(4)的壁(4a)區域內。
文檔編號F02M25/07GK101828023SQ200880112456
公開日2010年9月8日 申請日期2008年9月22日 優先權日2007年10月18日
發明者A·普什尼克, J·姆利納 申請人:Avl裡斯脫有限公司