一种循环废气混合装置及柴油机的制作方法

本发明涉及柴油发动机的循环废气领域，更具体地说，涉及一种循环废气混合装置及柴油机。

背景技术：

对循环废气再利用的过程中，首先将循环废气和新鲜空气混合，之后使混合气体进入到柴油机的各个气缸中。为了使循环废气和新鲜空气混合均匀，本领域技术人员在混合腔中设置较复杂的腔体结构，或者在循环废气管道上设置结构较复杂的喷嘴结构。虽然上述方式能够提高混合的均匀性，但是会导致系统的泵气损失较大。

因此，如何在确保混合气体均匀性的基础上最大程度地减少系统的泵气损失，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种循环废气混合装置，该循环废气混合装置既能够确保混合气体均匀混合，还能够减少系统的泵气损失。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种循环废气混合装置，包括壳体，所述壳体内部设置有隔板，所述隔板将所述壳体的内腔分隔为混合腔和稳压腔，所述隔板上设置有用于连通所述混合腔和所述稳压腔的通孔；

所述混合腔内设置有循环废气管和空气管，所述循环废气管和所述空气管均为直管，所述循环废气管上布置有多个循环废气出孔，所述空气管上布置有多个空气出孔，所述稳压腔与气缸连通。

优选地，所述隔板上均布有多个所述通孔。

优选地，所述混合腔为长方体腔，所述隔板的截面为长方形，所述隔板的轮廓边缘部与所述壳体在所述隔板处的内壁顺次相接。

优选地，所述循环废气管和所述空气管平行布置，且其中一个相对于另一个靠近所述隔板。

优选地，所述壳体的内壁上设置有两个相对的插槽，且两个所述插槽的开口相对，所述隔板的两个宽边部分别插设于两个所述插槽内。

优选地，与所述隔板的一个长边部相接触的侧板上形成有向外凸出的凸腔体，所述凸腔体与所述稳压腔连通，该凸腔体的端口部设置有翻边，所述翻边与所述气缸连接。

优选地于，与所述隔板的另一个长边部相接触的侧板通过焊接的方式固定。

优选地，还包括设置于所述壳体侧部的循环废气接头和空气接头，所述循环废气管与所述循环废气接头相通，所述空气管与所述空气接头相通。

优选地，所述循环废气管为套管式结构，包括外套管和内套管，循环废气进入到所述内套管中，所述外套管相对于所述壳体固定不动，所述外套管和所述内套管的末端均为盲端，所述外套管的盲端和所述内套管的盲端之间设置有压簧，

所述内套管上沿其轴向间隔设置有内大孔和小孔，所述外套管上沿其轴向设置有多个外大孔，在循环废气的进气量小时，所述内套管上的小孔与所述外套管上的外大孔对齐，在循环废气的进气量增大时，所述内套管压缩所述压簧，所述内套管上的内大孔逐渐与所述外套管上的外大孔对齐。

优选地，所述内套管上沿其轴向间隔设置有一圈所述内大孔和一圈所述小孔，所述外套管上沿其轴向设置有多圈所述外大孔。

优选地，所述外大孔和所述内大孔均为条形孔，所述小孔为圆孔。

优选地，还包括压紧环，所述压紧环受到循环废气接头的挤压力，并将所述挤压力作用在所述外套管和所述内套管的始端的端面上，所述外套管被压紧在所述壳体上，所述内套管挤压所述压簧，所述循环废气接头与所述壳体连接，且与所述内套管连通。

优选地，所述循环废气接头具有第一法兰盘，所述壳体具有与所述第一法兰盘配合使用的第二法兰盘，所述压紧环位于所述第二法兰盘的中孔中，所述第一法兰盘的端面用于挤压所述压紧环。

优选地于，所述内套管的始端还设置有管头，所述管头与所述内套管的始端的端面之间形成管肩，所述压紧环通过所述管肩挤压所述内套管，所述管头伸入所述循环废气接头的内腔中。

优选地，所述内套管和所述外套管中的一个上设置有凸起，另一个上设置有与所述凸起配合的凹槽，所述凹槽沿着所述内套管或所述外套管的轴向延伸。

本发明还提供了一种柴油机，包括循环废气混合装置，所述循环废气混合装置为上述任意一种循环废气混合装置。

从上述技术方案可以看出，隔板将壳体的内腔分为混合腔和稳压腔。在混合腔中，循环废气从循环废气管上的循环废气出孔散出，新鲜空气从空气管上的空气出孔散出。由于隔板的阻挡作用，混合气体会在混合腔中产生蓄压，从而利于混合气体的均匀混合。另外，还可以将循环废气出孔的流通面积设置为可调式的：在循环废气进气量大时，调大循环废气出孔的流通面积，以减小截流损失，从而减小泵压损失；在循环废气进气量小时，调小循环废气出孔的流通面积，以提高循环废气的流速，从而利于均匀混合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例提供的循环废气混合装置的剖视图；

图2为本发明一具体实施例提供的循环废气混合装置的结构示意图；

图3为本发明一具体实施例提供的循环废气混合装置的另一个剖视图；

图4为图2的另一个角度的结构示意图；

图5为本发明一具体实施例提供的循环废气流量较大时外套管和内套管的配合示意图；

图6为本发明一具体实施例提供的循环废气流量较小时外套管和内套管的配合示意图；

图7为本发明一具体实施例提供的内套管与外套管被压紧环压紧的结构示意图。

其中，1为内套管、2为空气管、3为隔板、4为循环废气接头、5为空气接头、6为壳体、7为翻边、8为侧板、9为压簧、10为管头、11为外套管、12为内大孔、13为外大孔、14为小孔、15为压紧环。

具体实施方式

本发明公开了一种循环废气混合装置，该循环废气混合装置既能够确保混合气体均匀混合，还能够减少系统的泵气损失。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明一具体实施例中，循环废气混合装置包括壳体6、隔板3、循环废气管以及空气管2。隔板3将壳体6的内腔分隔为混合腔和稳压腔。隔板3上设置有通孔，该通孔用于连通混合腔和稳压腔。

混合腔内设置有循环废气管和空气管2。循环废气管上布置有多个循环废气出孔。空气管2上布置有多个空气出孔。为了提高混合的均匀性，可以将多个循环废气出孔均布在循环废气管上，将多个空气出孔均布在空气管2上。

在混合腔中，循环废气从循环废气管上的循环废气出孔散出，新鲜空气从空气管上的空气出孔散出。由于隔板的阻挡作用，混合气体会在混合腔中产生蓄压，从而利于混合气体混合的均匀性。混合气体在混合腔中充分混合后会通过隔板上的通孔进入到稳压腔中，之后再进入各个气缸中。

进一步地，限定循环废气管和空气管2均为直管。直管形状的循环废气管和空气管2的结构较简单，因此循环废气和新鲜空气分别从循环废气出孔和空气出孔散出的过程中阻力较小，因此能够降低泵压的损失。

综上所述，均布的循环废气出孔和空气出孔以及相对封闭的混合腔能够确保循环废气与新鲜空气混合的均匀性。而直管形的循环废气管和空气管2能够显著降低泵压损失。因此本发明中的循环废气混合装置既能够确保混合气体均匀混合，还能够减少系统的泵气损失。

在现有技术中，从空气管2和循环废气管中流出的新鲜空气和循环废气在混合腔中混合后会进入到进气管中，之后进入到各个气缸中。但是进气管的进气口通常设置在进气管的一端或者设置在进气管的中部，如此进入到进气管中的混合气体会具有偏向性，那么最终会导致进入到各个气缸中的气体量不均匀。另外，现有技术中的混合腔中通常设置有直角结构，而混合气体在经过直角结构时会发生偏折。在靠近内直角处的混合气体的浓度较大，在靠近外直角处的混合气体的浓度较小，如此会加剧进气管中混合气体的偏向性。本发明中的稳压腔是与各个气缸连通的。本发明在隔板3上均布了多个通孔，而不是如现有技术中在进气管的某个部位设置进气口，再加之本发明中的混合气体在混合腔中得到了均匀混合，因此本发明中的混合气体能够在隔板3的长度方向上均匀地进入到稳压腔中，从而使稳压腔各个位置处的混合气体量相等，从而显著地减弱混合气体的偏向性，最终确保进入到各个气缸中的气体量基本相等。

进一步地，将混合腔设置为长方体腔，相对应地，隔板3的截面为长方形。如此设置能够简化结构，便于生产制作。另外，限定隔板3的轮廓边缘部与壳体6在隔板3处的内壁顺次相接。如此设置，能够提高混合腔的封闭性，从而利于混合气体在混合腔中产生蓄压。

更进一步地，循环废气管和空气管2平行布置，其中一个相对于另一个靠近隔板3。如附图1所示，循环废气管位于空气管2的上方。如此设置，能够使循环废气混合装置的结构更加紧凑。

在生产制作的过程中，为了便于隔板3的安装定位，可以在壳体6的内壁上预先设置插槽。两个插槽相对设置，且插槽的开口相对。隔板3的两个宽边部能够从上方分别插入到两个插槽中。

隔板3具有两个长边部。该两个长边部分别与两个侧板接触。与隔板3的一个长边部相接触的侧板上形成有向外凸出的凸腔体，该凸腔体与稳压腔连通。凸腔体的端口部设置有翻边7，该翻边7上设置有螺栓孔。气缸的进气端口处设置有与所述螺栓孔相配合的配合孔。螺栓穿过螺栓孔和配合孔从而实现循环废气混合装置与气缸的连接。

进一步地，与隔板3的另一个长边部相接触的侧板8通过焊接的方式固定在壳体6的主体部分上。焊接能够确保壳体6的密封性能。

进一步地，为了便于使用，在壳体6的侧部设置了循环废气接头4和空气接头5。循环废气管与循环废气接头4相通，空气接头5与空气管2相通。

在本发明一具体实施例中，将循环废气管设置为套管式结构。循环废气管包括外套管11和内套管1。内套管1设置于外套管11内部。循环废气进入到内套管1中。外套管11相对于壳体6固定不动。外套管11和内套管1的末端均为盲端。外套管11的末端为外套管11上远离循环废气接头4的一端。内套管1的末端为内套管1上远离循环废气接头4的一端。外套管11的盲端和内套管1的盲端之间设置有压簧9。该压簧9受到内套管1的盲端与外套管11的盲端的挤压作用。

另外，在内套管1上沿着内套管1的轴线方向间隔设置有内大孔12和小孔14。即沿着内套管1的轴线方向，依次布置有内大孔12、小孔14、内大孔12、小孔14等等。在外套管11上沿着轴向设置有多个外大孔13。在循环废气的进气量小时，请参考附图6，内套管1上的小孔14与外套管11上的外大孔13对齐。即此时小孔14和外大孔13组成了循环废气出孔。此时的循环废气出孔的流通面积较小，从而迫使循环废气的流速加大，以利于与新鲜空气的均匀混合。

在循环废气的进气量大时，请参考附图7，内套管1内的循环废气进气压力较大，循环废气的进气压力会作用在内套管1的盲端，使内套管1挤压压簧9，那么内套管1就会相对于外套管11发生轴向移动。在移动的过程中，内套管1上的内大孔12与外套管11上的外大孔13逐渐对齐，在内大孔12和外大孔13对齐后内套管1不再移动。那么内大孔12和外大孔13形成了循环废气出孔，此时的循环废气出孔的流通面积较大。即在循环废气的进气量大时，循环废气出孔的流通面积变大，从而利于循环废气的排出，减小了泵压损失。

进一步地，将外大孔13和内大孔12均设置为条形孔。该条形孔沿着外套管11或者内套管1的轴向延伸。将外套管11上的小孔14设置为小圆孔。即当循环废气的流量小时，内套管1上的圆孔与外套管11上的条形孔对齐，形成流通面积较小的循环废气出孔。当循环废气的流量大时，内套管1上的条形孔与外套管11上的条形孔对齐，形成流通面积较大的循环废气出孔。

进一步地，还包括压紧环15。压紧环15受到循环废气接头4的挤压力，之后压紧环15将挤压力作用在外套管11和内套管1的始端的端面上。外套管11的始端为外套管11上远离外套管11的盲端的端部。内套管1的始端为内套管1上远离内套管1的盲端的端部。外套管11被压紧环15压紧在壳体上。内套管1受到压紧环15的挤压作用后去挤压压簧9，从而产生预紧力，以确保后续内套管1能够平稳地挤压压簧9。另外，循环废气接头4与壳体6连接，且循环废气接头4与内套管1连通。即循环废气通过循环废气接头4后进入到内套管1中。

进一步地，为了确保压簧9的稳定性，在内套管1的盲端上设置内凸部，在外套管11的盲端上设置外凸部。压簧9的两端套设在内凸部和外凸部上，从而利于压簧9沿着轴向稳定压缩。

进一步地，循环废气接头4与壳体6的连接方式如下：在循环废气接头4上设置第一法兰盘(图中未标出)，在壳体6上设置第二法兰盘。第一法兰盘与第二法兰盘相配合。锁紧螺栓将第一法兰盘和第二法兰盘锁紧，即可实现循环废气接头4与壳体6的连接。压紧环15位于第二法兰盘的中孔中，第一法兰盘的端面用于挤压压紧环15。

进一步地，在内套管1的始端还设置了管头10，该管头10的直径小于内套管1的直径。管头10与内套管1的始端的端面之间形成管肩(图中未标出)。压紧环15的一部分作用在管肩上。即压紧环15通过管肩挤压内套管1。管肩的设置增大了压紧环15与内套管1的接触面积。另外，管头10伸入到循环废气接头4的内腔中。

进一步地，在内套管1上沿着内套管1的轴向间隔设置有一圈内大孔12和一圈小孔14。即在内套管1上设置有一圈内大孔12、一圈小孔14、一圈内大孔12、一圈小孔14等等。对应地，外套管11上沿着外套管11的轴向设置有多圈外大孔13。每一圈内大孔12的个数、每一圈小孔14的个数以及每一圈外大孔13的个数均相等。即沿着周向，每一个内大孔12、每一个小孔14以及每一个外大孔13相对应。

为了防止内套管1相对于外套管11沿着周向转动，在本发明一具体实施例中，在外套管11和内套管1的一个上设置了凸起(图中未画出)，在另一个上设置了与该凸起相配合的凹槽(图中未画出)。且该凹槽沿着内套管1或外套管11的轴向延伸。即内套管1能够相对于外套管11轴向移动，但是不能够相对于外套管11周向转动。具体地，可以在内套管1的外壁上设置凸起，在外套管11的内壁上设置凹槽。

在安装循环废气管的过程中，将压簧9放置在外套管11的盲端，将内套管1伸入到内套管1中，使内套管1的盲端挤压压簧9，同时使内套管1上的凸起配合于外套管11的凹槽中，之后在外套管11的始端的端面处套设上压紧环15，之后将外套管11和内套管1插入到壳,6中，之后使循环废气接头4的第一法兰盘的端面贴合在壳体6的第二法兰盘的端面上，同时第一法兰盘挤压压紧环15。最后通过螺栓将第一法兰盘和第二法兰盘锁紧，同时使内套管1上的小孔14与外套管11上的外大孔13对齐。

需要说明的是，在设计内大孔12和小孔14的轴向距离时，要确保小孔14在完全错开外大孔13之前，内大孔12已经与外大孔13有所重合。同样地，还要确保内大孔12在完全错开外大孔13之前，小孔14已经与外大孔13有所重合。如此，能够避免在内套管1轴向移动的过程中出现循环废气出孔堵塞的情况。

在安装空气管2的过程中，在空气接头5上焊接第三法兰盘，在壳体6上设置与第三法兰盘相配合的第四法兰盘。空气接头5焊接在空气管1上。之后使空气管2远离空气接头5的一端插入到壳体6中，之后向壳体6内部移动空气管2，直到空气接头5上的第三法兰盘与壳体6上的第四法兰盘相接触，之后通过螺栓将第三法兰盘和第四法兰盘紧固。

需要说明的是，为了降低加工难度，将空气管2的长度设计为小于壳体6的长度，如此能够规避空气管2的端部顶到壳体6的内壁，而空气接头5上的第三法兰盘无法与第四法兰盘相接触的问题。

综上所述，循环废气和新鲜空气的流动路径如下：循环废气通过循环废气接头4进入到内套管1中。如果循环废气的进气量较小，那么内套管1中的循环废气会通过内套管1上的小孔14与外套管11上的外大孔13流出；如果循环废气的进气量较大，那么内套管1中的循环废气会通过内套管1上的内大孔12与外套管11上的外大孔13流出。

新鲜空气通过空气接头5进入到空气管2中，之后通过空气管2上均布的多个空气出孔散布到混合腔中。由于混合腔相对封闭，因此混合气体在混合腔中形成蓄压，蓄压能够加速气体的流动，从而使混合气体混合的更加均匀。之后混合均匀的混合气体通过隔板3上均布的通孔在壳体6的长度方向上均匀地进入到稳压腔中。之后稳压腔中的混合气体进入到各个气缸中。

本发明还公开了一种柴油机，包括循环废气混合装置，特别地，该循环废气混合装置为上述任意一种循环废气混合装置，上述循环废气混合装置具有上述优点，具有上述循环废气混合装置的柴油机同样具有上述优点，故本文不再赘述。

最后，还需要说明的是，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过程、方法、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过程、方法、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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。