專利名稱：具有進(jìn)氣系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括進(jìn)氣系統(tǒng)和尾氣系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，其尾氣系統(tǒng)經(jīng)由終止于進(jìn)氣系統(tǒng)的至少一個(gè)尾氣再循環(huán)管線連接于進(jìn)氣系統(tǒng)，且至少一個(gè)渦流部件設(shè)置在進(jìn)氣管內(nèi)。
背景技術(shù)：
在尾氣再循環(huán)中，經(jīng)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(dāng)再循環(huán)尾氣量均勻地分布在所有汽缸中時(shí)，氧 化氮的理想減少僅能實(shí)現(xiàn)在具有多個(gè)汽缸的內(nèi)燃機(jī)中。為了達(dá)成這個(gè)目的，新鮮空氣與再 循環(huán)尾氣的良好混合是必要的。DE 10007243C1記載了一種具有混合設(shè)備的尾氣再循環(huán)裝置。尾氣再循環(huán)管線經(jīng) 由尾氣開(kāi)口或混合開(kāi)口進(jìn)入新鮮空氣管線，渦流產(chǎn)生部件和/或紊流產(chǎn)生部件設(shè)置在混合 開(kāi)口區(qū)。然而，所取得的混合結(jié)果不總是充分的。還有一個(gè)缺點(diǎn)是塵粒數(shù)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(nèi)燃機(jī)的尾氣再循環(huán)系統(tǒng)可從JP 2000-161148A和JP 2004-232617A中獲知，其
尾氣再循環(huán)管線開(kāi)口經(jīng)由兩個(gè)孔口切向地進(jìn)入進(jìn)氣管線。這導(dǎo)致再循環(huán)尾氣的渦旋流入。 然而，其缺陷在于完全混合結(jié)果強(qiáng)烈地取決于再循環(huán)尾氣的流速，在低尾氣流入速率的情 形下，由于尾氣大部分停留在新鮮空氣管線的表面上，紊流份額過(guò)低而無(wú)法獲得與新鮮空 氣中心區(qū)的完全混合。試驗(yàn)已表明，較高尾氣溫度和較低密度會(huì)使再循環(huán)尾氣因順暢進(jìn)氣管線中進(jìn)氣集 管的內(nèi)徑區(qū)域中的離心力而聚集。這導(dǎo)致增壓空氣與尾氣的不利混合。由于這種不利混合， 在多汽缸內(nèi)燃機(jī)的情形下也沒(méi)有尾氣對(duì)各汽缸的均勻分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免這些缺陷并以最簡(jiǎn)單可行的方法取得再循環(huán)尾氣與新鮮空 氣的完全混合。根據(jù)本發(fā)明，這是通過(guò)將渦流部件設(shè)置在進(jìn)氣管壁區(qū)域內(nèi)而達(dá)成的。由于渦流部 件設(shè)置在進(jìn)氣管壁區(qū)域，可顯著提高再循環(huán)的尾氣與新鮮空氣中心區(qū)的完全混合。為了取得特別完全的混合，當(dāng)渦流部件較佳地配置成多頭螺旋表面時(shí)是尤為有利 的，理想的是，每頭螺旋具有至少一個(gè)尾氣再循環(huán)管線的獨(dú)立開(kāi)口，所述開(kāi)口沿周向和/或 流動(dòng)方向彼此間隔。以簡(jiǎn)單幾何方式配置的短導(dǎo)向肋已表現(xiàn)出充分完全混合其壓力損失仍 然很低。此外，這些簡(jiǎn)單的導(dǎo)向肋在進(jìn)氣管線為非圓形橫截面的情形下通過(guò)螺旋角的局部 變動(dòng)提供使壓力損失達(dá)到最佳的可能性。尾氣與新鮮空氣的完全混合發(fā)生在進(jìn)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(guò)相對(duì) 于螺旋角和/或高度局部調(diào)整的渦流部件受到補(bǔ)償。這確保使混合段非常短。混合段之后 可設(shè)置進(jìn)氣集管，其中流過(guò)均相混合的尾氣/新鮮空氣混合物。渦流部件較佳地由導(dǎo)向肋形成。較佳地可將若干相互軸向隔開(kāi)的渦流部件設(shè)置在進(jìn)氣管線中。尾氣再循環(huán)管線較佳以直角橫向地通入進(jìn)氣管線。當(dāng)渦流部件設(shè)置在尾氣再循環(huán) 管線進(jìn)入進(jìn)氣管線的開(kāi)口下游側(cè)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)再循環(huán)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(jìn)氣管線的情形下，橫向于進(jìn)氣管線軸線向上傾斜60° 的尾氣再循環(huán)管線可抵消在尤其是尾氣再循環(huán)管線開(kāi)口區(qū)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(shì)。通過(guò)使尾氣再循環(huán)管線開(kāi)口與中心平面的側(cè) 偏高達(dá)進(jìn)氣管線的水力直徑或其與側(cè)傾相加的30%來(lái)提供彎曲進(jìn)氣管中進(jìn)一步改善的可 能。為了保持單獨(dú)部件的數(shù)目盡可能小，渦流部件可與進(jìn)氣管線整體地設(shè)置。


現(xiàn)在參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳盡的說(shuō)明，附圖示意地示出圖1示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)；圖2示出內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管線的縱向截面圖；圖3示出第一實(shí)施例中的進(jìn)氣管線沿圖2的III-III線截取的截面圖；圖4示出第二實(shí)施例中的進(jìn)氣管線沿圖2的III-III線截取的截面圖；圖5示出第三實(shí)施例中的進(jìn)氣管線沿圖2的III-III線截取的截面具體實(shí)施例方式圖1示出具有進(jìn)氣系統(tǒng)2和未詳細(xì)示出并經(jīng)由至少一個(gè)尾氣再循環(huán)管線3連接于 進(jìn)氣管線4的尾氣系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)1。內(nèi)燃機(jī)1的汽缸表示為21、22、23、24、25。在本實(shí)施 例中，每個(gè)汽缸Z1-Z5包括與進(jìn)氣系統(tǒng)連通的兩個(gè)進(jìn)氣開(kāi)口 5以及與尾氣系統(tǒng)相連的兩個(gè) 尾氣開(kāi)口 6。以彎曲方式設(shè)置的進(jìn)氣管線4包括位于彎折12和進(jìn)氣集管13之間的混合段9，混 合段9在本實(shí)施例中以幾乎直線的方式設(shè)置。由幾乎螺旋形導(dǎo)向肋7形成的若干渦流部件8設(shè)置在進(jìn)氣管線4中，在進(jìn)氣管線4 壁4a中的尾氣再循環(huán)管線3的開(kāi)口 3a下游側(cè)。在該實(shí)施例中，將三個(gè)螺旋形導(dǎo)向肋7彼 此等距地設(shè)置在進(jìn)氣管線4中。由于在進(jìn)氣管線4的直線混合段9中形成螺旋表面7a的 導(dǎo)向肋7，沿流動(dòng)方向S產(chǎn)生高渦流或額外的紊流。這在直線混合段9和下游進(jìn)氣集管13 中新鮮空氣10和再循環(huán)尾氣11之間產(chǎn)生最佳的完全混合，由此實(shí)現(xiàn)尾氣在各汽缸Z1、Z2、 Z3、Z4、Z5之間的均勻分布。在導(dǎo)向肋7上附加渦流只造成少量的壓力損失。當(dāng)渦流部件設(shè)置在進(jìn)氣管線4的彎曲部分時(shí)導(dǎo)向肋7可設(shè)有不同長(zhǎng)度h和螺旋角 β以補(bǔ)償因彎曲造成的不利影響。由于新鮮空氣和尾氣的成分是根據(jù)其密度來(lái)分層的，因此能有目的地以預(yù)初始化 相反的分布來(lái)增進(jìn)完全混合。在一個(gè)實(shí)施例中，在彎折區(qū)域12，尾氣再循環(huán)管線3相對(duì)于進(jìn) 氣管線4的中心平面ε以高達(dá)60°的角α形成伸入進(jìn)氣管線4的開(kāi)口(圖5)。開(kāi)口 3a 的中心可以相對(duì)于中心平面ε距離b的偏移方式設(shè)置，中心平面ε由彎折12的軸線12’ 開(kāi)辟(圖4)。該距離b大約高達(dá)水力直徑dh = 4A/U的30%，其中A代表流動(dòng)橫截面而U 代表開(kāi)口區(qū)3a中的進(jìn)氣管線4的潮濕周緣。
為了獲得尤為完全的混合，可對(duì)每頭螺旋提供至少一個(gè)獨(dú)立的尾氣再循環(huán)管線3、 3’的開(kāi)口 3a、3a’，如圖2和圖3虛線所示。幵口 3a、3a’可沿進(jìn)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(jìn)氣管線4周向偏移地設(shè)置(圖3)。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機(jī)(1)，包括進(jìn)氣系統(tǒng)(2)和尾氣系統(tǒng)，所述尾氣系統(tǒng)經(jīng)由終止于進(jìn)氣管線(4)的至少一個(gè)尾氣再循環(huán)管線(3，3’)連接于所述進(jìn)氣系統(tǒng)(2)，且至少一個(gè)渦流部件(8)設(shè)置在所述進(jìn)氣管線(4)中，其特征在于，所述渦流部件(8)設(shè)置在所述進(jìn)氣管線(4)的壁(4a)區(qū)域內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述渦流部件(8)由導(dǎo)向肋(7)形成。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述導(dǎo)向肋(7)中斷至少一次，較佳 為多次。
4.如權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述渦流部件(8)設(shè)置成 較佳的多頭螺旋表面(7a)。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，對(duì)螺旋表面(7a)的每頭螺旋設(shè)置尾 氣再循環(huán)管線(3，3’ )的至少一個(gè)開(kāi)口(3a、3a’)。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述開(kāi)口(3a、3a’)沿 周向相對(duì)彼此以偏移方式設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述開(kāi)口(3a、3a’)沿 流動(dòng)方向彼此間隔地設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述渦流部件(8)設(shè)置 在所述尾氣再循環(huán)管線(3，3’)的開(kāi)口(3a、3a’)下游、較佳地設(shè)置在沿流動(dòng)方向(S)的第 一個(gè)的開(kāi)口(3a、3a’ )下游的所述進(jìn)氣管線(4)中。
9.如權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述渦流部件(8)與所 述進(jìn)氣管線(4) 一體地設(shè)置。
10.如權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述渦流部件(8)設(shè) 置在所述進(jìn)氣管線(4)的直線段。
11.如權(quán)利要求1-10中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述渦流部件(8)設(shè) 置在所述進(jìn)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(shè)置在所述進(jìn)氣管線(4)彎曲至少一次的段內(nèi)，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(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，彼此軸向間隔的若干 渦流部件(8)設(shè)置在所述進(jìn)氣管線(4)中。
13.如權(quán)利要求1-12中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述尾氣再循環(huán)管線 (3,3')橫向地、較佳地以直角通入所述進(jìn)氣管線(4)。
14.如權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述尾氣再循環(huán)管線 (3,3')橫向地通入所述進(jìn)氣管線(4)，較佳地相對(duì)于由所述彎折(12)的軸線(12’ )開(kāi)辟 的中心平面(￡ )成小于或等于60°的角(a )。
15.如權(quán)利要求1-14中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于，所述尾氣再循環(huán)管線 (3)的開(kāi)口(3a)以偏移方式設(shè)置在所述彎折(12)的區(qū)域內(nèi)，其相對(duì)于所述彎折(12)的軸 線(12’)開(kāi)辟的中心平面(￡ )側(cè)向偏移可高達(dá)所述進(jìn)氣管線(4)的水力直徑(dh)的30% 的預(yù)定量(b)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)(1)，包括進(jìn)氣系統(tǒng)(2)和尾氣系統(tǒng)，尾氣系統(tǒng)經(jīng)由終止于進(jìn)氣管線(4)的至少一個(gè)尾氣再循環(huán)管線(3，3’)連接于進(jìn)氣系統(tǒng)(2)，且至少一個(gè)渦流部件(8)設(shè)置在進(jìn)氣管線(4)中。為了獲得在循環(huán)尾氣管線與新鮮空氣的良好完全混合，將渦流部件(8)設(shè)置在進(jìn)氣管線(4)的壁(4a)區(qū)域內(nèi)。
文檔編號(hào)F02M25/07GK101828023SQ200880112456
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者A·普什尼克, J·姆利納 申請(qǐng)人:Avl里斯脫有限公司