一种用于提升EGR率的加压装置的制作方法

本发明涉及发动机后处理技术领域，尤其涉及一种用于提升egr率的加压装置。

背景技术：

随着排放法规的加严，将柴油机原排控制在合理范围内，同时不牺牲较多的经济性，是目前追求的方向。egr的加入可以大幅降低nox排放，egr，又名排气再循环，其是通过将燃烧后的一部分排气导入吸气侧使其再度吸气的技术，其主要目的为降低发动机的nox排放量。

为了满足更高的排放法规，无疑提升egr率成为解决问题的关键所在。常用的提升egr率的方式很多，如vgt、小涡轮增压器等。目前主流的重型柴油机企业大多选择了高压egr(简称hp-egr)-egr这一技术路线，egr的加入可以大幅降低nox排放，相关材料显示，当egr率为15％时，nox排放可以减少50％以上；而egr率提高至25％时，nox排放可以减少80％以上。一般来说，hp-egr率的提高主要是利用排气脉冲，egr气体的脉冲压力高于中冷后进气压力时，egr气体进入到进气管中，与新鲜空气混合，但是在中低转速工况下，利用脉冲效果获得的egr率比较低；另外，通过减小涡轮机尺寸等措施虽能实现hp-egr率的提高，但会使得泵气损失增加，从而导致油耗恶化，不利于发动机的经济性。

综上所述，如何解决发动机的egr率较低的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于提升egr率的加压装置，以解决发动机的egr率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于提升egr率的加压装置，包括加压缸体，所述加压缸体内设置有与所述加压缸体的内腔滑动配合的活塞和用于驱动所述活塞往复运动的驱动机构，所述活塞将所述加压缸体分隔成第一腔室和第二腔室；

所述第一腔室为封闭的腔室，且所述第一腔室上设置有进气口和出气口，所述进气口用于与发动机的排气歧管连通取气；所述出气口用于与所述发动机的进气管连通，且所述进气口与所述排气歧管的连接管路上和所述出气口与所述发动机的进气管的连接管路上均设置有单向阀；

所述活塞的往复运动周期与所述发动机上相继发火的两个气缸的脉冲间隔一致，且当处于排气的所述气缸的脉冲处于波峰位置时，所述第一腔室的容积膨胀至最大。

优选地，所述驱动机构包括设置在所述加压缸体内的弹簧、设置在所述第二腔室内的凸轮和用于驱动所述凸轮转动的动力源；

所述弹簧用于使所述活塞保持向所述第一腔室的容积膨胀方向运动的运动趋势；

所述凸轮与所述活塞相抵，所述凸轮转动能够带动所述活塞往复运动，所述凸轮上设置有周向均匀布置的凸轮桃尖，且所述凸轮桃尖的间隔角度与任意相继发火的两个所述气缸的发火间隔角一致。

优选地，所述动力源来自所述发动机的曲轴，且所述曲轴与所述凸轮之间传动比为1：1。

优选地，所述曲轴与所述凸轮之间通过齿轮传动连接。

优选地，所述弹簧为设置在所述第一腔室内的压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与所述第一腔室内远离所述活塞的内端壁连接，所述压缩弹簧的另一端与所述活塞连接。

优选地，所述弹簧为设置在所述第二腔室内的拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的一端与所述活塞连接，所述拉伸弹簧的另一端与所述第二腔室内远离所述活塞的内端壁连接。

优选地，所述活塞对应与所述凸轮相抵的一端还设置有滚轮，所述凸轮与所述滚轮的滚面相抵。

优选地，所述排气歧管包括第一排气歧管和第二排气歧管，所述第一排气歧管用于所述发动机的第一气缸、第二气缸和第三气缸排气，所述第二排气歧管用于所述发动机的第四气缸、第五气缸和第六气缸排气；

所述进气口的数量为两个，且其中一个所述进气口与所述第一排气歧管连通，另一个所述进气口与所述第二排气歧管连通。

优选地，所述出气口与所述发动机的进气管的连接管路上还设置有冷却器。

优选地，所述活塞朝向所述第一腔室的一端的端面上还设置有靠近所述第一腔室的周向壁布置的泄水槽，所述泄水槽用于将所述第一腔室内的所产生的egr气体冷凝水导出。

相比于背景技术介绍内容，上述用于提升egr率的加压装置，包括加压缸体，加压缸体内设置有与加压缸体的内腔滑动配合的活塞和用于驱动活塞往复运动的驱动机构，活塞将加压缸体分隔成第一腔室和第二腔室；第一腔室为封闭的腔室，且第一腔室上设置有进气口和出气口，进气口用于与发动机的排气歧管连通取气；出气口用于与发动机的进气管连通，且进气口与排气歧管的连接管路上和出气口与发动机的进气管的连接管路上均设置有单向阀；活塞的往复运动周期与发动机上相继发火的两个气缸的脉冲间隔一致，且当第一腔室的容积最大时，处于排气的气缸的脉冲处于波峰位置。上述加压装置在实际应用过程中，通过进气口在发动机的排气歧管处取气，然后进入第一腔室内，活塞在加压缸体内往复运动，能够对第一腔室进行压缩和膨胀，并且活塞的往复运动周期与发动机上相继发火的两个气缸的脉冲间隔一致，且当处于排气的气缸的脉冲处于波峰位置时，第一腔室的容积膨胀至最大，由于第一腔室的容积能够跟随脉冲膨胀，使得从排气歧管分流进入第一腔室内的egr气体更多，继而使得往复运动的活塞能够对egr气体进行加压，并且能够更好的利用egr脉冲效果，更有利于提高egr率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于提升egr率的加压装置的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的加压装置应用至发动机的egr系统上的工作原理示意图；

图3为本发明实施例提供的匹配6气缸的发动机的凸轮结构示意图；

图4为本发明实施例提供的6气缸发动机的第一气缸的排气门运动轨迹示意图；

图5为本发明实施例提供的6气缸发动机的第二气缸的排气门运动轨迹示意图；

图6为本发明实施例提供的6气缸发动机的第三气缸的排气门运动轨迹示意图；

图7为本发明实施例提供的6气缸发动机的第四气缸的排气门运动轨迹示意图；

图8为本发明实施例提供的6气缸发动机的第五气缸的排气门运动轨迹示意图；

图9为本发明实施例提供的6气缸发动机的第六气缸的排气门运动轨迹示意图；

图10为本发明实施例提供的加压装置的第一腔室膨胀至最大容积的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的加压装置的第一腔室压缩至最小容积的结构示意图。

上图1-图11中，

加压气缸1、第一腔室11、进气口111、出气口112、第二腔室12、活塞2、滚轮21、泄水槽22、排气歧管30、第一排气歧管301、第二排气歧管302、进气管31、冷却器310、单向阀32、弹簧4、凸轮5、凸轮桃尖51、第一气缸61、第二气缸62、第三气缸63、第四气缸64、第五气缸65、第六气缸66、空气滤清器71、涡轮增压器72、后处理73、中冷器74、进气总管75、egr控制阀8。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于提升egr率的加压装置，以解决发动机的egr率较低的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图11所示，本发明实施例提供的一种用于提升egr率的加压装置，包括加压缸体1，加压缸体1内设置有与加压缸体1的内腔滑动配合的活塞2和用于驱动活塞2往复运动的驱动机构，活塞2将加压缸体1分隔成第一腔室11和第二腔室12；第一腔室11为封闭的腔室，且第一腔室11上设置有进气口111和出气口112，进气口111用于与发动机的排气歧管30连通取气；出气口112用于与发动机的进气管31连通，且进气口111与排气歧管30的连接管路上和出气口112与发动机的进气管31的连接管路上均设置有单向阀32；活塞2的往复运动周期与发动机上相继发火的两个气缸的脉冲间隔一致，且当处于排气的气缸的脉冲处于波峰位置时，第一腔室11的容积膨胀至最大。

上述加压装置在实际应用过程中，通过进气口在发动机的排气歧管处取气，然后进入第一腔室内，活塞在加压缸体内往复运动，能够对第一腔室进行压缩和膨胀，并且活塞的往复运动周期与发动机上相继发火的两个气缸的脉冲间隔一致，且当处于排气的气缸的脉冲处于波峰位置时，第一腔室的容积膨胀至最大，由于第一腔室的容积能够跟随脉冲膨胀，使得从排气歧管分流进入第一腔室内的egr气体更多，继而使得往复运动的活塞能够对egr气体进行加压，并且能够更好的利用egr脉冲效果，更有利于提高egr率。

需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，为了避免加压装置的进气口111和出气口112，在取气过程中出现回流的现象，因此其连接的管路均需要布置单向阀32。

发动机的进气系统的工作过程一般为：由空气滤清器71引入新鲜空气，经由涡轮增压器72加压后进入中冷器74，然后导出经由进气管31进入进气总管75中，然后由进气总管75向发动机的各个气缸进行供气。而发动机的排气系统的工作过程一般为：发动机气缸所产生的废气经由排气歧管30引出，其中一部分废气引流进入后处理73，经过后处理的废气即可排出；另一部分废气引流进入egr系统，也即将这部分废气重新引入进气管中。而本发明通过加压装置能够在egr取气过程中储存更多的egr气体，然后进行加压导出，因此，能够实现egr率的提高。

在一些具体的实施方案中，上述驱动机构具体可以包括设置在加压缸体1内的弹簧4、设置在第二腔室12内的凸轮5和用于驱动凸轮5转动的动力源；弹簧4用于使活塞2保持向第一腔室11的容积膨胀方向运动的运动趋势；凸轮5与活塞2相抵，凸轮5转动能够带动活塞2往复运动，凸轮5上设置有周向均匀布置的凸轮桃尖51，且凸轮桃尖51的间隔角度与任意相继发火的两个气缸的发火间隔角一致。从上述描述可以看出，该凸轮5为同圆心的凸轮机构，通过动力源驱动凸轮转动继而能够带动活塞运动，同时在弹簧的作用下即可实现活塞的往复运动。

这里需要说明的是，上述动力源可以来自发动机的曲轴，且曲轴与凸轮5之间传动比为1：1。通过曲轴与凸轮的传动比设计成1：1的方式，更加方便活塞的往复运动周期与气缸脉冲之间的匹配。当然可以理解的是，上述动力源来自发动机曲轴的方式仅仅是本发明实施例对于动力源的优选举例而已，实际应用过程中，还可以是独立布置的动力驱动源。

进一步的实施方案中，上述曲轴与凸轮5之间可以通过齿轮传动连接。当然也可以采用本领域技术人员常用的其他传动连接方式，比如链条传动的方式等。

另外需要说明的是，上述弹簧4的结构形式，具体可以为设置在第一腔室11内的压缩弹簧，压缩弹簧的一端与第一腔室11内远离活塞2的内端壁连接，压缩弹簧的另一端与活塞2连接；还可以是弹簧4为设置在第二腔室12内的拉伸弹簧，拉伸弹簧的一端与活塞2连接，拉伸弹簧的另一端与第二腔室12内远离活塞2的内端壁连接。只要能够实现活塞2保持向第一腔室11的容积膨胀方向运动的运动趋势，实际应用中，可以根据实际布置的便捷性进行选择。

在一些更具体的实施方案中，为了有效降低活塞2与凸轮5之间的摩擦损耗，在活塞2对应与凸轮5相抵的一端还设置有滚轮21，凸轮5与滚轮21的滚面相抵。

在一些具体的实施方案中，上述加压装置优选应用于6缸发动机，此时的排气歧管30一般包括第一排气歧管301和第二排气歧管302，第一排气歧管301用于发动机的第一气缸61、第二气缸62和第三气缸排气63，第二排气歧管302用于发动机的第四气缸64、第五气缸65和第六气缸排气66；此时，对应进气口111的数量为两个，且其中一个进气口111与第一排气歧管301连通，另一个进气口111与第二排气歧管302连通。通过双进气口的布置方式，能够实现egr的两路取气，取气更加方便布置，并且更加符合发动机的排气歧管的布置结构。

为了避免发动机的进气温度过高，一般来说，使得在出气口112与发动机的进气管31的连接管路上还设置有冷却器310，这样经加压装置的出气口112导出的egr气体与进气管31内的新鲜空气混合后，温度不至于过高。并且为了方便egr系统的控制，一般在经过冷却器310后进入进气管31之前的管路上还设置有egr控制阀8，这样使得egr系统控制更加方便。

在一些更具体的实施方案中，上述活塞2朝向第一腔室11的一端的端面上还设置有靠近第一腔室11的周向壁布置的泄水槽22，泄水槽22用于将第一腔室11内的所产生的egr气体冷凝水导出。通过泄水槽的布置，有效的减少了从加压装置的出气口112到冷却器310之间的冷凝水，从而避免了冷凝水对冷却器和气体管路的腐蚀。

为了本领域技术人员更好的理解本发明提供的技术方案，下面结合加压装置的具体工作原理进行说明：

两个进气口111的气体来源分别为第一排气歧管301和第二排气歧管302引出的egr气体，凸轮5为同圆心的凸轮机构，随着凸轮5的旋转，凸轮桃尖51作用于活塞2的滚轮21上，活塞2上的滚轮21带动着活塞2沿着加压缸体1的内壁朝第一腔室11的压缩方向运动，由于活塞对第一腔室内的egr气体进行压缩，提升egr气体压力。增压后的egr气体由出气口112排出加压气缸1进入到冷却器310内，egr气体的加压过程完成。

随着凸轮5的旋转，凸轮桃尖51与活塞2上的滚轮21错位，活塞在弹簧的作用下朝着第一腔室膨胀的方向运动，从而实现第一腔室具有更大的储存egr气体的空间，活塞在弹簧与凸轮的共同作用下实现了往复运动。

下面以上述加压装置应用至6缸发动机为例，进行说明：

如图3所示，凸轮上的桃尖间隔120°，均匀布置三个桃尖。对于6缸机而言，各缸发火顺序间隔120℃a，与桃尖间隔角度一致，egr的加压装置的压缩过程可充分考虑各缸的egr取气脉冲，能够获得更多的egr气体。

如图4-9所示，以加压装置中活塞压缩和膨胀过程为例，具体阐述其与两路egr脉冲取气的配合。当第一气缸排气61时，此时凸轮桃尖与活塞滚轮错位，活塞在弹簧的作用下，第一腔室11处于膨胀过程，有利于将第一气缸61排出的egr气体吸入到第一腔室11内。第五气缸65排气与第一气缸61排气间隔120°，在此过程中，凸轮旋转60°，凸轮桃尖可以作用于活塞上的滚轮，实现活塞的压缩第一腔室的过程，加压后的egr气体于出气口112排出加压装置。当第五气缸65排气时，此时活塞向下运动，第一腔室处于膨胀过程，以此规律可推导其他气缸排气时加压装置的运动规律，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的用于提升egr率的加压装置进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。