CN107829851A - 发动机的高压冷端egr系统 - Google Patents

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沈捷
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Abstract

本发明公开了一种发动机的高压冷端EGR系统。该发动机的高压冷端EGR系统包括：EGR冷却器，其内分别设有废气通道和冷却液通道，该废气通道的进气端与增压器的涡轮前的排气管连接，将废气从增压器的涡轮前的排气管中引出后通过热交换方式进行冷却；EGR阀，其进气端与所述EGR冷却器废气通道的出气端连接；EGR混合器，其废气入口与所述EGR阀的出气端连接，EGR混合器的空气入口与发动机进气系统连接；以及控制器。该发动机的高压冷端EGR系统具有相对较少的连接管路，对中冷器和增压器没有造成污染，排气背压的变化没有直接影响到EGR废气流量，瞬态响应性好。而且对EGR阀的耐热性能要求较低，成本较低；EGR阀布置相对容易。

Description

发动机的高压冷端EGR系统
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别涉及一种发动机的高压冷端EGR系统。
背景技术
废气再循环(EGR，Exhaust Gas Recirculation)是减少发动机缸内的NOx气体产生的有效措施，该系统主要由EGR阀、EGR冷却器、单向阀(可选)、连接管路和控制器组成。其工作原理是：将柴油机的一部分排气经冷却后再送回发动机气缸，参与燃烧过程，废气中的主要成份是CO2、H2O、N2等，其中比热容较高的三原子气体CO2和H2O增加了缸内混合气的比热容，降低了可燃混合气着火前缸内温度，也使燃烧过程温度有所下降；同时，引入EGR后缸内混合气含氧量减少，使燃烧速率和放热速率减小，这一系列的影响能有效的降低NOx排放物的生成。
从结构上分为内部EGR和外部EGR。所谓内部EGR就是让一部分废气不排出气缸，在下一次燃烧开始前稀释混合气。内部EGR是通过进、排气门的相位来控制的，即通过配气机构进行调节。一般而言，EGR是指外部EGR，本发明主要适用于外部EGR的设计。
现有外部EGR系统采用低压EGR，该低压EGR系统其废气一般从DPF之后取EGR废气，回到增压器压气机之前。该低压EGR系统的缺点在于：1、连接管路较多，而且需要排气节流阀来控制废气流动的压差。2、如果不装颗粒过滤器，容易对中冷器和增压器造成污染，引起损坏。3、排气背压的变化直接影响到EGR废气流量，瞬态响应性差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单合理的发动机的高压冷端EGR系统，该发动机的高压冷端EGR系统的废气从增压器涡轮前的排气管中引出，且废气先经EGR冷却器冷却后再进入EGR阀，具有相对较少的连接管路，对中冷器和增压器没有造成污染，排气背压的变化没有直接影响到EGR废气流量，瞬态响应性好。而且对EGR阀的耐热性能要求较低，成本较低；EGR阀布置相对容易。
为实现上述目的，本发明提供了一种发动机的高压冷端EGR系统，包括：EGR冷却器，其内分别设有废气通道和冷却液通道，该废气通道的进气端与增压器的涡轮前的排气管连接，将废气从增压器的涡轮前的排气管中引出后通过热交换方式进行冷却；EGR阀，其进气端与所述EGR冷却器废气通道的出气端连接；EGR混合器，其废气入口与所述EGR阀的出气端连接，EGR混合器的空气入口与发动机进气系统连接；以及控制器，其集成在发动机ECU中，用于根据发动机的运行工况及空气进气需求量控制所述EGR阀的开度。
优选地，上述技术方案中，EGR冷却器为管壳式冷却器或板翅式冷却器。
优选地，上述技术方案中，EGR冷却器与EGR阀之间还设置有单向阀。
优选地，上述技术方案中，发动机为气体机。
优选地，上述技术方案中，EGR混合器的空气入口与发动机进气系统的中冷器下游连接。
优选地，上述技术方案中，EGR阀采用铸铝材料制作。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该发动机的高压冷端EGR系统的废气从增压器涡轮前的排气管中引出，且废气先经EGR冷却器冷却后再进入EGR阀，具有相对较少的连接管路，对中冷器和增压器没有造成污染，排气背压的变化没有直接影响到EGR废气流量，瞬态响应性好。而且对EGR阀的耐热性能要求较低，成本较低；EGR阀布置相对容易。
附图说明
图1为本发明的发动机的高压冷端EGR系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的发动机的高压冷端EGR系统是减少发动机缸内的NOx气体产生的有效措施，其具体包括：EGR阀1、EGR冷却器2、EGR混合器(图中未示出)和控制器。废气从增压器4的涡轮前的排气管中引出，回到增压器4的压气机之后，将发动机的一部分排气经冷却后再送回发动机气缸，参与燃烧过程，废气中的主要成份是CO2、H2O、N2等，其中比热容较高的三原子气体CO2和H2O增加了缸内混合气的比热容，降低了可燃混合气着火前缸内温度，也使燃烧过程温度有所下降；同时，引入EGR后缸内混合气含氧量减少，使燃烧速率和放热速率减小，这一系列的影响能有效的降低NOx排放物的生成。该发动机的高压冷端EGR系统具有相对较少的连接管路，对中冷器5和增压器4没有造成污染，排气背压的变化没有直接影响到EGR废气流量，瞬态响应性好。而且废气先经EGR冷却器冷却后再进入EGR阀，对EGR阀的耐热性能要求较低，成本较低；EGR阀布置相对容易。
具体来讲，EGR冷却器2内分别设有废气通道和冷却液通道，通过引入发动机冷却液，对流经EGR冷却器的废气进行冷却。EGR冷却器冷却效率直接影响进入发动机的新鲜空气和废气的混合温度，良好的冷却效率可有效提升发动机性能。EGR冷却器2废气通道的进气端与增压器4的涡轮前的排气管连接，将废气从增压器4的涡轮前的排气管中引出后，通过热交换方式冷却至合适的温度后进入到发动机。
EGR阀1的进气端与EGR冷却器2废气通道的出气端连接。通过调节EGR阀的开度，可实现对发动机的EGR量精确控制。根据不同运行工况的需求，提供合适的废气量参与燃烧过程，实现发动机排放和性能的最优化。目前玉柴主要采用的EGR阀类型为直流电机驱动的提升阀，响应速度快，通过阀体的位置传感器和整车进气系统的空气质量流量计可实现两级闭环，有效保证整车运行过程EGR阀控制的响应性、稳定性和跟随性。产品拥有良好的耐久性，具备自清洁、自学习以及柔性落座等功能。
优选的，EGR阀1采用铸铝材料制作。
EGR混合器的废气入口与EGR阀1的出气端连接，EGR混合器的空气入口与发动机进气系统的中冷器下游连接，将废气从增压器4的涡轮前的排气管中引出后并回到增压器4的压气机之后，与经中冷器的新鲜空气混合后再送回发动机气缸。
优选的，EGR冷却器2为管壳式冷却器或板翅式冷却器。
优选的，EGR冷却器2与EGR阀1之间还设置有单向阀6。
控制器通常都集成于发动机ECU中，用于控制从增压器前的排气管中引出，经EGR冷却器冷却后的一定量废气被引入燃烧室；ECU根据当前发动机的运行工况及空气进气需求量控制EGR阀的开度，废气与经中冷器的新鲜空气混合后进入缸内参与燃烧过程。EGR流量采用二级闭环控制，一级闭环控制为基于EGR阀位置传感器的位置闭环，二级闭环控制为基于空气质量流量计的流量闭环，藉此可实现发动机全工况范围对EGR流量的精确控制。
优选的，发动机为气体机，即采用冷端EGR阀布置的方式的该高压冷端EGR系统优选适用气体机。
综上，该发动机的高压冷端EGR系统的废气从增压器涡轮前的排气管中引出，且废气先经EGR冷却器冷却后再进入EGR阀，具有相对较少的连接管路，对中冷器和增压器没有造成污染，排气背压的变化没有直接影响到EGR废气流量，瞬态响应性好。而且对EGR阀的耐热性能要求较低，成本较低；EGR阀布置相对容易。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种发动机的高压冷端EGR系统，其特征在于，包括：
EGR冷却器，其内分别设有废气通道和冷却液通道，该废气通道的进气端与增压器的涡轮前的排气管连接，将废气从增压器的涡轮前的排气管中引出后通过热交换方式进行冷却；
EGR阀，其进气端与所述EGR冷却器废气通道的出气端连接；
EGR混合器，其废气入口与所述EGR阀的出气端连接，EGR混合器的空气入口与发动机进气系统连接；以及
控制器，其集成在发动机ECU中，用于根据发动机的运行工况及空气进气需求量控制所述EGR阀的开度。
2.根据权利要求1所述的发动机的高压冷端EGR系统，其特征在于，所述EGR冷却器为管壳式冷却器或板翅式冷却器。
3.根据权利要求1所述的发动机的高压冷端EGR系统，其特征在于，所述EGR冷却器与EGR阀之间还设置有单向阀。
4.根据权利要求1所述的发动机的高压冷端EGR系统，其特征在于，所述发动机为气体机。
5.根据权利要求1所述的发动机的高压冷端EGR系统，其特征在于，所述EGR混合器的空气入口与发动机进气系统的中冷器下游连接。
6.根据权利要求1所述的发动机的高压冷端EGR系统，其特征在于，所述EGR阀采用铸铝材料制作。
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