CN103982334A - 回路可调的废气再循环系统 - Google Patents

Abstract

回路可调的废气再循环系统，包括柴油机（10）、压气机（20）、涡轮机（30）、高压调压管路（40）、低压调压管路（50）和高低压连通管路（60）。高压调压管路上包括高压中冷器（42）和高压控制阀（44）。低压调压管路上包括低压中冷器（52）和低压控制阀（54）。高低压连通管路的一端连接于高压中冷器和高压控制阀的连通处，其另一端连接于低压调压管路的低压控制阀的出口处，高低压连通管路上包括高低压调节阀（64）。在柴油机不同运行工况下，控制高压控制阀、低压控制阀和高低压调节阀的开度，可以实现不同回路形式的废气再循环，改善废气再循环系统在在柴油机全工况范围内的适应性，提高柴油机性能。

Description

回路可调的废气再循环系统

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机的废气再循环系统，特别是涉及回路可调的废气再循环系统。

背景技术

废气再循环(Exhaust Gas Recirculation，EGR)技术，将一部分废气从排气管引入进气管，通过改变进气的成分，达到改变燃烧过程的目的，是目前降低柴油机氮氧化合物（NOx）排放最有效的措施之一。

废气再循环系统的实施方式是影响EGR实施效果和改善柴油机污染物排放性能的关键因素，目前柴油机上采用的主要是外部EGR系统，其中分为高压回路EGR和低压回路EGR两种系统。在高压回路EGR系统中，通常在涡轮机前抽取高压高温废气，并引入压气机后进气系统中实现废气再循环；而低压回路EGR系统中，在涡轮机后引出废气，引入压气机前与新鲜空气混合实现废气再循环。不同回路的EGR系统有着各自的优缺点，如柴油机在高转速高负荷工况条件下虽然缸内扫气压力较大，但是进气系统与排气系统之间存在正压差，此时高压EGR系统将难以使废气再循环到进气系统中，宜采用低压EGR系统，而在低转速低负荷工况下，通过低压回路EGR系统实现废气再循环必须提高排气背压，增加了换气功，柴油机的燃油经济性下降。随着全世界范围内节能减排法规的日益严格，单纯的高压或者低压回路废气再循环系统在柴油机全工况范围内的适应能力有限，已经难以在柴油机全工况范围内实现高效的废气再循环，有碍进一步提高柴油机性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有废气再循环技术中的不足，针对不同回路废气再循环系统的特点和柴油机不同运行工况的进气需求，提出一种回路可调的废气再循环系统，使其在不同运行工况分别实现不同回路形式的废气再循环，从而改善废气再循环系统在在柴油机全工况范围内的适应性，提高柴油机性能。

本发明提供一种回路可调的废气再循环系统，包括一台柴油机、一台压缩机、一台涡轮机、一条高压调压管路、一条低压调压管路和一条高低压连通管路。柴油机具有进气管和排气管，压缩机与进气管相连接，涡轮机与排气管相连且压缩机同轴。高压调压管路连通涡轮机的上游和压缩机的下游，高压调压管路上包括一个高压中冷器和一个高压控制阀。低压调压管路连通涡轮机的下游和压缩机的上游，低压调压管路上包括一个低压中冷器和一个低压控制阀。高低压连通管路的一端连接于高压调压管路的高压控制阀的进口处，其另一端连接于低压调压管路的低压控制阀的出口处，高低压连通管路上包括一个高低压调节阀。

在回路可调的废气再循环系统的再一种示意性实施方式中，还包括一个设置于排气管中的排气背压阀，该排气背压阀位于排气管和低压调压管路的连通处的下游。

在回路可调的废气再循环系统另一种示意性实施方式中，还包括一个控制单元，该控制单元可以接收柴油机的负荷和转速信号，并向高压控制阀、低压控制阀、高低压调节阀、和排气背压阀输出控制信号，以调节高压控制阀、低压控制低、高低压调节阀、和排气背压阀的开度。

在回路可调的废气再循环系统的还一种示意性实施方式中，排气管中还设有一个后处理装置，该后处理装置连接于涡轮机的下游与排气管和低压调压管路的连通处之间。

在回路可调的废气再循环系统的又一种示意性实施方式中，进气管中还设有一个增压中冷器，其位于进气管与高压调压管路的连通处的下游。

采用本发明的回路可调的废气再循环系统，可以在柴油机不同运行工况下实现不同回路形式的废气再循环，改善废气再循环系统在在柴油机全工况范围内的适应性，提高柴油机性能。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1是回路可调的废气再循环系统的一种示意性实施方式的结构示意图。

图2是回路可调的废气再循环系统的再一种示意性实施方式的结构示意图。

图3是回路可调的废气再循环系统的另一种示意性实施方式的结构示意图。

标号说明

10  柴油机

12  进气管

13  排气管

14  增压中冷器

16  后处理装置

17  排气背压阀

20  压气机

30  涡轮机

40  高压调压管路

42  高压中冷器

44  高压控制阀

50  低压调压管路

52  低压中冷器

54  低压控制阀

60  高低压连通管路

64  高低压调节阀

70  电控单元。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“上游”和“下游”是参照柴油机工作状态下气体的正常流动状态来表示相关部分之间的位置关系，而非限定它们的绝对位置。

图1所示为回路可调的废气再循环系统的一种示意性实施方式，它包括柴油机10、压缩机20、涡轮机30、高压调压管路40、低压调压管路50、和高低压连通管路60。柴油机10具有进气管12和排气管13，压缩机20与进气管12相连接，涡轮机30与排气管14相连、且与压缩机20同轴。

高压调压管路40连通涡轮机30的上游和压缩机20的下游，高压调压管路40上包括一个高压中冷器42和一个高压控制阀44。低压调压管路50连通涡轮机30的下游和压缩机20的上游，低压调压管路50上包括一个低压中冷器52和一个低压控制阀54。

高低压连通管路60的一端连接于高压调压管路40的高压控制阀44的进口处，其另一端连接于低压调压管路50的低压控制阀54的出口处，高低压连通管路60上包括一个高低压调节阀64。

在柴油低速低负荷时，关闭低压控制阀54和高低压调节阀64、打开并调节高压控制阀44，单独实现高压调压的废气再循环；在柴油机高转速高负荷时，关闭高压控制阀44和高低压调节阀64、打开并调节低压控制阀54，单独实现低压回路废气再循环；在柴油机中等转速和中等负荷时，同时打开并调节高压控制阀44、低压控制阀54和高低压调节阀64，同时实现高压调压和低压调压的组合式废气再循环；或者根据进气需求，同时关闭高压控制阀44和低压控制阀54，仅仅打开并调节高低压调节阀64，从涡轮机前取气至压气机前混合，实现最大压力差的废气再循环回路。

如图2所示，在回路可调的废气再循环系统的再一种示意性实施方式中，低压调压管路50的低压中冷器52和低压控制阀54也可采用不同的连接顺序，只要保证高低压连通管路60的一端连接于高压调压管路40的高压控制阀44的进口处，其另一端连接于低压调压管路50的低压控制阀54的出口处，即可同样完成上述的各项控制。

在回路可调的废气再循环系统的又一种示意性实施方式中，排气管13中还设有一个排气背压阀17，排气背压阀17位于排气管13和低压调压管路50的连通处的下游。在柴油低速低负荷时，关闭低压控制阀54和高低压调节阀64、打开并调节高压控制阀44和排气背压阀17，单独实现高压调压的废气再循环；在柴油机高转速高负荷时，关闭高压控制阀44和高低压调节阀64、打开并调节低压控制阀54和排气背压阀17，单独实现低压回路废气再循环；在柴油机中等转速和中等负荷时，同时打开并调节高压控制阀44、低压控制阀54、高低压调节阀64和排气背压阀17，同时实现高压调压和低压调压的组合式废气再循环。

图3所示为回路可调的废气再循环系统的又一种示意性实施方式，其中与图1相同的部分不再赘述。在图3所示的回路可调的废气再循环系统还包括一个电控单元70，电控单元70与柴油机10、高压控制阀44、低压控制阀54、和高低压调节阀64可信号连接，它可以接收来自柴油机的负荷和转速信号，并向高压控制阀44、低压控制阀54、高低压调节阀64和排气背压阀17输出控制信号，以分别调节高压控制阀44、低压控制低54、高低压调节阀64和排气背压阀17的开度。这里所说的“开度”包括了它们全开、全闭、及其中间的打开状态。

如图3所示，在回路可调的废气再循环系统的又一种示意性实施方式中，排气管13中还设有一个后处理装置16，该后处理装置16连接于涡轮机30的下游与排气管13和低压调压管路50的连通处之间。例如后处理装置可以是氧化催化还原、选择性催化还原、颗粒捕集器等。另外，回路可调的废气再循环系统的进气管12中还可以设有一个增压中冷器14，其位于进气管12与高压调压管路40的连通处的下游。

在柴油低速低负荷运行工况，低压废气再循环需提高排气背压，增加换气功，同时，需要高压废气再循环进气温度较高对燃烧具有积极作用，因此关闭低压控制阀和高低压调节阀，打开并调节高压控制阀和排气背压阀，单独实现高压废气再循环。

在柴油机高转速高负荷时，缸内扫气压力大，能够较好地实现低压废气再循环，同时，可以提供最大可能的增压压力，因此关闭高压控制阀及高低压调节制阀，通过打开和调节低压控制阀与排气背压阀，单独实现低压回路废气再循环。

当柴油机中速中负荷的情况下，采用本发明提供的高低压混合废气再循环方式，可以提供不同比例的高低压废气再循环。例如，在需要低温燃烧模式时，可以关闭高低压调节阀，同时打开并调节高压控制阀、低压控制阀以及排气背压阀，同时实现高压和低压组合式废气再循环；或者根据进气需求，可以仅仅打开并调节高低压调节阀，从涡轮机前取气至压气机前混合，实现最大压力差的废气再循环回路。

应当理解，虽然本说明书是按照实施例描述的，但并非一个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.回路可调的废气再循环系统，包括：

一台柴油机，其包括柴油机本体（10）、进气管（12）和排气管（13）；

一台与所述进气管（12）相连接的压缩机（20）；

一台与所述排气管（13）相连、且与所述压缩机（20）同轴的涡轮机（30）；

一条高压调压管路（40），其连通所述涡轮机（30）的上游和所述压缩机（20）的下游，所述高压调压管路（40）上包括一个高压中冷器（42）和一个高压控制阀（44）；

一条低压调压管路（50），其连通所述涡轮机（30）的下游和所述压缩机（20）的上游，所述低压调压管路（50）上包括一个低压中冷器（52）和一个低压控制阀（54）；

其特征在于，所述的回路可调的废气再循环系统还包括：

一条高低压连通管路（60），该高低压连通管路（60）的一端连接于所述高压调压管路（40）的所述高压控制阀（44）的进口处，其另一端连接于所述低压调压管路（50）的所述低压控制阀（54）的出口处，所述高低压连通管路（60）上包括一个高低压调节阀（64）。

2.如权利要求1所述的回路可调的废气再循环系统，其中还包括一个设置于所述排气管（13）中的排气背压阀（17），该排气背压阀（17）位于所述排气管（13）和所述低压调压管路（50）的连通处的下游。

3.如权利要求2所述的回路可调的废气再循环系统，其中还包括一个控制单元（70），该控制单元（70）可以接收所述柴油机的负荷和转速信号，并向所述高压控制阀（44）、所述低压控制阀（54）、所述高低压调节阀（64）、和所述排气背压阀（17）输出控制信号，以调节所述高压控制阀（44）、所述低压控制低（54）、所述高低压调节阀（64）、和所述排气背压阀（17）的开度。

4.如权利要求1所述的回路可调的废气再循环系统，其中所述排气管（13）中还设有一个后处理装置（16），该后处理装置（16）连接于所述涡轮机（30）的下游与所述排气管（13）和所述低压调压管路（50）的连通处之间。

5.如权利要求1所述的回路可调的废气再循环系统，其中所述进气管（12）中还设有一个增压中冷器（14），其位于所述进气管（12）与所述高压调压管路（40）的连通处的下游。