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CN114000960A - 一种egr系统及汽车 - Google Patents

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董春艳
林承伯
张旭
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Abstract

本发明公开了一种EGR系统及汽车，包括冷却器，所述冷却器的第一端设有连接汽车的排气系统的进气口，所述冷却器的第二端设有排气口，所述冷却器内的所述进气口与所述排气口之间连接有气道，所述排气口沿竖直方向处于比所述进气口更高的位置，以使所述气道自所述进气口处至所述排气口处向上延伸布置；所述冷却器上还设有至少一个用于冷却液进入的进水口和至少一个排出废气冷却液的出水口。本发明的EGR系统能够提高废气再循环利用的效率，避免在冷却器内形成的直径较大的液滴直接进入燃烧室引起燃烧室的爆震，以及避免直径较大的液滴进入到增压器中引起的增压器叶轮腐蚀或者残留冷却器中引起冷却器腐蚀。

Description

一种EGR系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种EGR系统及汽车。
背景技术
排气再循环(EGR)系统在内燃发动机用于减少排放并增加燃烧效率，燃烧室排出的废气经冷却器热交换之后温度降低，通过EGR之后再次进入燃烧室燃烧利用，从而增加进入发动机的空气的密度并因此增加发动机功率且提高燃料效率。
废气在冷却器内冷却时会产生冷凝液滴，一般带有EGR系统的发动机有两种：增压发动机以及自吸式发动机。现有技术中，在设置冷却器的进气端与出气端时，为提高换热的效率，一般设置冷却器的进气端低于或者持平于出气端，但这样的设置对EGR系统以及发动机不利：带有增压器的发动机设置冷却器的进气端高于出气端时，将会使冷却器气道内凝结的液滴流入增压器，较大的液体会加速增压器叶轮表面的穴蚀，导致叶轮失效，若设置冷却器进气端和出气端处在同一平面，冷却器内凝结的液滴会留存于冷却器，因废气冷凝的液滴会偏离中性，对冷却器产生腐蚀，加速冷却器的失效；自吸式发动机没有增压器，如果冷却器进气端高于出气端，液滴会随着EGR气体倒流进入燃烧室，对燃烧室不利，引起发动机爆震，进而影响发动机的性能；如果冷却器进气端和出气端处在同一平面，也会使留存在冷却器内的冷凝水腐蚀冷却器。
综上，现有技术中存在EGR系统产生的冷却液滴容易腐蚀增压器或损害发动机性能的技术问题。
发明内容
本发明的目的是：针对现有EGR系统产生的冷却液滴容易腐蚀增压器或损害发动机性能的技术问题，提供一种EGR系统；本发明的另外一个目的在于提供一种汽车。
为了实现上述目的，本发明提供一种EGR系统，包括冷却器，所述冷却器的第一端设有连接汽车的排气系统的进气口，所述冷却器的第二端设有排气口，所述冷却器内的所述进气口与所述排气口之间连接有气道，所述排气口沿竖直方向处于比所述进气口更高的位置，以使所述气道自所述进气口处至所述排气口处向上延伸布置；
所述冷却器上还设有至少一个用于冷却液进入的进水口和至少一个排出废弃冷却液的出水口。
作为优选方案，所述进气口与所述排气口的连线与水平面的夹角为A，10°≤A≤75°。
作为优选方案，所述冷却器水平设置，所述进气口和所述排气口分别设于所述冷却器的两端且所述排气口位于所述进气口的上部。
作为优选方案，所述冷却器自所述进气口侧向所述排气口侧倾斜向上设置。
作为优选方案，所述进气口连接有进气管，所述排气口连接有排气管；所述进水口连接有进水管，所述出水口连接有出水管；
所述排气管的出口连接有EGR阀，EGR阀通过三通管件连接燃烧室，所述三通管件还连接有空气进气管。
作为优选方案，所述进水口和所述出水口均设置为一个，所述进水口设在所述冷却器的靠近所述进气口的一端，所述出水口设在所述冷却器的靠近所述排气口的一端，所述进水口的高度低于所述出水口的高度。
作为优选方案，所述进水口和所述出水口均设置为一个，所述进水口连接在所述冷却器的靠近所述排气口的一端，所述出水口连接在所述冷却器的靠近所述进气口的一端。
作为优选方案，所述进水口包括设在所述冷却器第一端附近的第一进水口和设在所述冷却器第二端附近的第二进水口；所述出水口包括设在所述冷却器的第一端附近的第一出水口和设在所述冷却器第二端附近的第二出水口。
作为优选方案，所述第一进水口和所述第二进水口同时连接有进水管，所述第一出水口和所述第二出水口同时连接有出水管，所述进水管和所述出水管均为三通管，所述三通管上设有阀门。
作为优选方案，所述进水口为多个，所述出水口为多个；
多个所述进水口沿所述冷却器的第一侧的长度方向均匀布置；多个所述出水口沿所述冷却器的第二侧的长度方向均匀布置。
一种汽车，包括上述的EGR系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的EGR系统包括冷却器，冷却器内的进气口与排气口之间连接有气道，排气口的高度沿竖直方向高于进气口的高度，以使气道自进气口处至排气口处向上延伸布置；排气系统的废气从进气口进入到冷却器内，冷却器上还设有至少一个用于冷却液进入的进水口和至少一个排出废气冷却液的出水口。由于冷却器的进气口竖直方向低于冷却器的排气口的高度，气道的壁面凝结的液滴回流到进气口处，液滴受到进气口的高温气体的作用蒸发成较小的气化的液滴，气化的液滴在冷却器内冷却之后进入到燃烧室燃烧，以有效的利用冷却器中的液滴，提高废气的再循环利用的效率，避免现有技术中冷却器内形成的直径较大的液滴直接进入燃烧室引起燃烧室的爆震，以及避免直径较大的液滴进入到增压器中引起的增压器叶轮腐蚀或者残留冷却器中引起冷却器腐蚀；在燃烧室中，气化的较小直径的液滴还提升了燃料的压缩比，有助于燃烧室的燃烧，进而提高发动机热效率，降低油耗。同时由于进气端低于出气端，会一定程度降低换热效率，为了克服这个问题，本申请在冷却器上设置进水口和出水口，调整进水口和出水口的数量和位置能够根据不同温度和换热率调整进水方向、进水口数量、出水方向和出水口数量，从而在确保不降低换热效率的同时解决冷却器气道内凝结液滴的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中EGR系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中EGR系统的冷却器的系统布置示意图一；
图3为本发明实施例中EGR系统的冷却器的系统布置示意图二；
图4为本发明实施例中EGR系统的冷却器的系统布置示意图三。
图中，1、冷却器；11、进气口；12、排气口；13、进水口；14、出水口；2、EGR阀；3、燃烧室；4、进气管；5、排气管；6、空气进气管；7、进水管；8、出水管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
本发明的EGR系统的优选实施例，如图1～图4所示，EGR系统即排气再循环系统，发动机与汽车的进气系统和排气系统连接，发动机包括燃烧室3，EGR系统连接到发动机的燃烧室3的出气口，具体的，EGR系统包括有冷却器1，冷却器1的第一端设有进气口11，冷却器的第二端设有排气口12，冷却器内的进气口11与排气口12之间连接有气道，排气口12的高度沿竖直方向高于进气口11的高度，以使气道自进气口11处至排气口12处向上延伸布置，具体的，气道在冷却器内可以沿螺旋或者直线形状布置，且无论采用螺旋或者弯曲或者直线形状的布置形式，气道整体由进气口11到排气口12的延伸方向为倾斜向上的延伸，同时，冷却器1上还设有至少一个用于冷却液进入的进水口13和至少一个排出废气冷却液的出水口14。
自排气系统排出的废气从进气口11进入到冷却器1内，废气进入到气道内，进水口13排入冷却液到气道的外部，冷却液与气道内的高温废气进行热交换使废气将气氛，由于气道自进气口11方向向排气口12方向倾斜向上延伸布置，气道的壁面凝结的液滴回流到进气口11处，液滴受到进气口11的高温气体的作用蒸发成较小的气化的液滴，气化的液滴在气道1内冷却之后随废气进入到燃烧室内燃烧，有效的利用冷却器1中的液滴，提高EGR系统的再循环利用的效率，避免现有技术中气道内形成的直径较大的液滴直接进入燃烧室3引起燃烧室3的爆震，以及避免直径较大的液滴进入到增压器中引起的增压器叶轮腐蚀或者残留冷却器1中引起冷却器1腐蚀；在燃烧室3中，气化的较小直径的液滴还提升了燃料的压缩比，有助于燃烧室3的燃烧，进而提高发动机热效率，降低油耗。由于进气端低于出气端，会一定程度降低换热效率，为了克服这个问题，本申请在冷却器1上设置进水口13和出水口14，调整进水口13和出水口14的数量和位置能够根据不同温度和换热率调整进水方向、进水口13数量、出水方向和出水口14数量，从而在确保不降低换热效率的同时解决冷却器1气道内凝结液滴的问题。
其中，设进气口11与排气口12的连线与水平面的夹角为A，本申请的EGR系统中，10°≤A≤75°，该角度范围能够确保冷却器1内的液滴顺利回流到进气口11处，同时也可根据使用的需求调整A的角度，以及进气口11和排气口12的位置。
进一步的，为实现气道自进气口11到排气口12的倾斜向上布置，本申请中冷却器1具体可以有两种设置方式：当冷却器1水平放置，冷却器1内设有液体通道，气道与液体通道之间通过多个连接的翅片隔开，进水口13和出水口14与液体通道连通，进气口11和排气口12分别位于气道的两端，气道自进气口11向排气口12方向倾斜向上延伸，排气口12处于进气口11的水平面之上，以在冷却器1水平布置时，气道整体自进气口11到排气口12的倾斜向上布置；或者也可以设置冷却器1上的排气口12与进气口11的高度处于同一水平面，将冷却器1倾斜设置，冷却器1从进气口11一端向排气口12一端倾斜向上设置，倾斜的角度即为上述的角度A，以实现自进气口11到排气口12的倾斜向上布置的目的。
其中，本申请的EGR系统还包括EGR阀2，冷却器1的进气口11连接有进气管4，排气口12连接有排气管5，排气管5的出口连接EGR阀2，EGR阀2通过三通管件连接燃烧室3，三通管件连接有空气进气管6，具体的，EGR阀2的一端与排气管5相连，另外一端连接有三通管件，三通管件的另外两个管口分别连接燃烧室3和空气进气管6。燃烧室3产生的废气经过进气管4进入冷却器1，同时冷却液通过进水管进入冷却器1内，在冷却器1内，高温废气与冷却液实现热交换，经过热交换的废气通过排气管5流出进入EGR阀2，EGR阀2连接电机，电机连接EGR阀2控制废气流量，实现EGR率的控制，经过EGR阀2的废气通过三通管与空气混合之后进入燃烧室3再次利用。
其中，本申请的冷却器1的进水口13和出水口14可以设置为一个或者两个或者多个，进水口13连接有进水管7，出水口14连接有出水管8。
进水口13和出水口14均设置为一个时，进水口13设在冷却器1的靠近进气口11的一端，出水口14设在冷却器1的靠近排气口12的一端，该种设置方式，冷却液自进水口13进入之后能够快速的接触进气口11的高温气体，随高温气体由进气口11流向排气口12，为顺流，由于进气口11的气体为高温气体温度大于600℃，进水口13为低温液体，温度低于115℃，顺流形式的气体和液体流动形式，加快了换热速度，提高了换热效率。
进水口13和出水口均设置为一个时，进水口13设在冷却器1的靠近排气口12的一端，出水口14设在冷却器1的靠近进气口11的一端，且进水口13的高度低于出水口14的高度，以尽量提高冷却液的换热效率，同时，该种设置方式，冷却液自进水口13进入之后首先向进气口11方向流动，与高温气体换热之后才随高温气体流向排气口12，为逆流，进气口11的高温的废气与低的温冷却液的接触点靠后，接触之前冷却液已经被气体加温，气体也已经被冷却液降温，减少了冷热冲击性，提升EGR冷却器1的耐久时间。
进一步的，参考图4，进水口13和出水口14均设置为两个时，进水口13包括设在冷却器1第一端附近的第一进水口和设在冷却器1第二端附近的第二进水口；出水口14包括设在冷却器1的第一端附近的第一出水口和设在冷却器1第二端附近的第二出水口，该种设置方式中能够综合上述的两个设置一个进水口和一个出水口的优点，以提高换热器的换热效率。
更进一步的，第一进水口和第二进水口同时连接进水管7，第一出水口和第二出水口同时连接有出水管8，进水管7和出水管8均为三通管，三通管上设有阀门。
其中，进水口13和出水口14均设置为多个时，多个进水口13沿冷却器1的第一侧的长度方向均匀布置，多个出水口14沿冷却器1的第二侧的长度方向均匀布置，该种设置方式中的冷却器1内的液体通道内充满冷却液，能够使冷却液与高温的废气充分的换热，提高换热的效率。
一种汽车的实施例，包括上述的EGR系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种EGR系统，其特征在于，包括冷却器，所述冷却器的第一端设有连接汽车的排气系统的进气口，所述冷却器的第二端设有排气口，所述冷却器内的所述进气口与所述排气口之间连接有气道，所述排气口沿竖直方向处于比所述进气口更高的位置，以使所述气道自所述进气口处至所述排气口处向上延伸布置；
所述冷却器上还设有至少一个用于冷却液进入的进水口和至少一个排出废弃冷却液的出水口。
2.如权利要求1所述的EGR系统，其特征在于，所述进气口与所述排气口的连线与水平面的夹角为A，10°≤A≤75°。
3.如权利要求1所述的EGR系统，其特征在于，所述冷却器水平设置，所述进气口和所述排气口分别设于所述冷却器的两端且所述排气口位于所述进气口的上部。
4.如权利要求1所述的EGR系统，其特征在于，所述冷却器自所述进气口侧向所述排气口侧倾斜向上设置。
5.如权利要求1-4任一项所述的EGR系统，其特征在于，所述进气口连接有进气管，所述排气口连接有排气管；所述进水口连接有进水管，所述出水口连接有出水管；
所述排气管的出口连接有EGR阀，EGR阀通过三通管件连接燃烧室，所述三通管件还连接有空气进气管。
6.如权利要求1所述的EGR系统，其特征在于，所述进水口和所述出水口均设置为一个，所述进水口设在所述冷却器的靠近所述进气口的一端，所述出水口设在所述冷却器的靠近所述排气口的一端，所述进水口的高度低于所述出水口的高度。
7.如权利要求1所述的EGR系统，其特征在于，所述进水口和所述出水口均设置为一个，所述进水口连接在所述冷却器的靠近所述排气口的一端，所述出水口连接在所述冷却器的靠近所述进气口的一端。
8.如权利要求1所述的EGR系统，其特征在于，所述进水口包括设在所述冷却器第一端附近的第一进水口和设在所述冷却器第二端附近的第二进水口；所述出水口包括设在所述冷却器的第一端附近的第一出水口和设在所述冷却器第二端附近的第二出水口。
9.如权利要求8所述的EGR系统，其特征在于，所述第一进水口和所述第二进水口同时连接有进水管，所述第一出水口和所述第二出水口同时连接有出水管，所述进水管和所述出水管均为三通管，所述三通管上设有阀门。
10.如权利要求1所述的EGR系统，其特征在于，所述进水口为多个，所述出水口为多个；
多个所述进水口沿所述冷却器的第一侧的长度方向均匀布置；多个所述出水口沿所述冷却器的第二侧的长度方向均匀布置。
11.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的EGR系统。
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