CN110469432A - 一种应用集成阀的可控egr系统 - Google Patents
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Abstract
一种应用集成阀的可控EGR系统，包括集成阀、混合器、发动机、压气机与涡轮机，所述发动机的内部设置有多个气缸，发动机的两端分别与进气歧管、排气歧管相通，所述集成阀包括排气入口及与其相通的EGR出口、涡轮出口，所述排气入口经排气歧管与发动机相通，涡轮出口与涡轮机相通，EGR出口与混合器的进气端直接相通或经冷却器后与混合器的进气端相通，压气机的出气端与混合器的进气端相通，混合器的出气端经进气歧管与发动机相通。本设计不仅能增强对废气流向与流量的可控性，能满足高EGR率的需求，而且涡前节流效果较好，后处理转换效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种EGR系统，属于发动机排气再循环技术领域，尤其涉及一种应用集成阀的可控EGR系统，具体适用于增强对涡前压力的可控性，以满足高EGR率的需求。
背景技术
EGR即排气再循环系统，是指将发动机的部分排气引入到气缸内，降低缸内燃烧温度，从而降低NOx排放。EGR分为冷EGR与热EGR，冷EGR是利用冷却器将部分排气冷却后引入缸内，热EGR指排气不经过冷却器直接进入缸内，冷EGR的温度较热EGR更低，能够实现更低的缸内燃烧温度，进一步降低NOx排放。
申请公布号为CN105422323A，申请公布日为2016年3月23日的发明专利申请公开了一种实现冷、热EGR可控引入装置，其包括发动机、涡轮机、EGR阀、压气机、冷却器与节气门，涡轮机的进气口端与发动机中的排气歧管的出气口端管路连接，EGR阀的进气口A与发动机的排气端管路连接，EGR阀的出气口C与冷却器的进气口端管路连接，压气机的出气口端与冷却器的进气口管路连接，冷却器的出气口与节气门的一端管路连接，节气门的另一端与发动机中进气歧管的进气口端管路连接，EGR阀的出气口B与进气歧管的进气口端管路连接，涡轮机与压气机通过转子连接。虽然该设计存在冷、热两种EGR的应用，但其仍旧存在以下缺陷：
首先，该设计没有涡前节流功能，无法对EGR驱动压差进行调节，从而无法实现更高的EGR率；
其次，该设计中的排气只流向涡轮机、EGR阀，排气流量的多少依赖的是管道的粗细，这就意味着，一旦具体应用时，该设计没法在线调整流向涡轮机、EGR阀的排气流量，可调性较低，难以满足更高的EGR率与更宽的全工况需求，如发动机在低负荷排气温度过低导致排放性能差和寒冷环境发动机暖机慢导致排放和经济性恶化的问题。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，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
本发明的目的是克服现有技术中存在的对排气流向与流量的可控性较差的缺陷与问题，提供一种对排气流向与流量的可控性较强的应用集成阀的可控EGR系统。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种应用集成阀的可控EGR系统，包括发动机、压气机与涡轮机，所述发动机的内部设置有多个气缸，所述压气机经进气歧管与发动机的一端相通，发动机的另一端经排气歧管与涡轮机相通；
所述可控EGR系统还包括集成阀与混合器，所述集成阀包括排气入口及与其相通的EGR出口、涡轮出口，所述排气入口经排气歧管与发动机相通，涡轮出口与涡轮机相通，EGR出口与混合器的进气端直接相通或经冷却器后与混合器的进气端相通，压气机的出气端与混合器的进气端相通，混合器的出气端经进气歧管与发动机相通。
所述集成阀包括阀壳体及其内部设置的阀内腔，阀壳体的顶端与排气入口相连接，阀壳体的右侧部与涡轮出口相连接，阀壳体的左侧部上开设有EGR出口，且排气入口、EGR出口、涡轮出口都与阀内腔相通；
所述阀内腔的内部设置有外宽内窄的扇形阀片，该扇形阀片的外端沿阀内腔的腔壁转动，扇形阀片的内端近阀内腔的圆心设置，扇形阀片的长度小于阀内腔的横截面的半径，EGR出口、涡轮出口的面积均小于扇形阀片的外端的覆盖面积，阀壳体上位于EGR出口、涡轮出口之间的部位的面积大于等于扇形阀片的外端的覆盖面积。
所述扇形阀片的内端与圆转块的外边缘相连接，圆转块的内部设置有转动轴，且圆转块、转动轴、阀内腔同轴设置。
所述阀壳体的顶端与阀上端部相连接，阀上端部的内部开设有阀上端腔，排气入口经阀上端腔与阀内腔相通；所述阀壳体的右侧部与阀侧端部相连接，阀侧端部的内部开设有阀侧端腔，涡轮出口经阀侧端腔与阀内腔相通。
所述可控EGR系统还包括流量调节阀、散热器、调温器与水泵，在小循环工况下，冷却器经流量调节阀从发取水口取水，冷却器的出水、发出水口的出水一并经调温器、水泵后，回流至发回水口；在大循环工况下，冷却器经流量调节阀从发取水口取水，冷却器的出水、发出水口的出水一并经散热器、调温器、水泵后，回流至发回水口。
所述可控EGR系统还包括风扇与空冷器，调温器位于散热器、水泵之间，压气机经空冷器与混合器的进气端相通。
所述涡轮出口经涡轮机与排气后处理装置相通，所述压气机的进气口与空气滤清器相通。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种应用集成阀的可控EGR系统中，增设有一个集成阀，该集成阀包括排气入口、EGR出口、涡轮出口，其中，排气入口与排气歧管相通，涡轮出口与涡轮机相通，EGR出口与混合器的进气端直接相通或经冷却器后与混合器的进气端相通，该设计的优点包括：首先，集成阀既能让所有的排气都经涡轮出口流入涡轮机，也能让所有的排气都经EGR出口流向进气歧管，从而实现对排气流向与流量全面控制，无论是应用于涡轮增压，还是应用于EGR循环利用，都具备最宽的调整范围，从而能适应更宽的全工况需求，也能实现更高的EGR率；其次，集成阀对排气的分化操作是在本设计应用于实际时进行的，属于一种在线操作，具有较强的可调性，可根据实际应用时的各种不同状况或需求进行调整；再次，该设计能对流向涡轮出口的排气进行更宽范围、更高精度的调整，利于实现涡前节流技术，可提高低负荷和启动工况的排温，提高后处理转换效率，改善排放性能。因此，本发明不仅对排气流向与流量的可控性较强，EGR循环利用效果较好，而且涡前节流效果较好，后处理转换效率较高。
2、本发明一种应用集成阀的可控EGR系统中，集成阀包括阀壳体及其内部设置的阀内腔，阀壳体的顶端与排气入口相连接，阀壳体的右侧部与涡轮出口相连接，阀壳体的左侧部上开设有EGR出口，该设计在一个部件上集成多个气口，不仅有利于实现排气的分流与控制，而且在布置上更方便简洁，节省占用空间，降低安装难度。因此，本发明的部件简洁性较高。
3、本发明一种应用集成阀的可控EGR系统中，增设有流量调节阀、散热器、调温器与水泵，并以此为基础在发动机、流量调节阀、散热器、调温器、水泵之间构建有专门的冷却液回路，该设计能对通过冷却器的冷却液的流量进行较高精度的调节控制，从而实现对冷却器的出口温度的调节，有利于满足不同发动机工况对EGR的需求。因此，本发明对冷EGR控制的精确度较高。
附图说明
图1是本发明实现冷EGR的结构示意图。
图2是本发明实现热EGR的结构示意图。
图3是本发明中集成阀的结构示意图。
图4是本发明的集成阀中控制EGR出口、涡轮出口的一种操作示意图。
图5是本发明的集成阀中控制EGR出口、涡轮出口的另一种操作示意图。
图中：压气机1、发动机2、气缸21、进气歧管22、排气歧管23、发回水口24、发出水口25、发取水口26、涡轮机3、冷却器4、集成阀5、排气入口51、EGR出口52、涡轮出口54、阀壳体55、阀上端部551、阀上端腔552、阀侧端部553、阀侧端腔554、阀内腔56、扇形阀片57、圆转块58、转动轴59、混合器6、流量调节阀7、散热器8、调温器9、水泵10、风扇11、空冷器12、空气滤清器13、排气后处理装置14。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1―图5，一种应用集成阀的可控EGR系统，包括发动机2、压气机1与涡轮机3，所述发动机2的内部设置有多个气缸21，所述压气机1经进气歧管22与发动机2的一端相通，发动机2的另一端经排气歧管23与涡轮机3相通；
所述可控EGR系统还包括集成阀5与混合器6，所述集成阀5包括排气入口51及与其相通的EGR出口52、涡轮出口54，所述排气入口51经排气歧管23与发动机2相通，涡轮出口54与涡轮机3相通，EGR出口52与混合器6的进气端直接相通或经冷却器4后与混合器6的进气端相通，压气机1的出气端与混合器6的进气端相通，混合器6的出气端经进气歧管22与发动机2相通。
所述集成阀5包括阀壳体55及其内部设置的阀内腔56，阀壳体55的顶端与排气入口51相连接，阀壳体55的右侧部与涡轮出口54相连接，阀壳体55的左侧部上开设有EGR出口52，且排气入口51、EGR出口52、涡轮出口54都与阀内腔56相通；
所述阀内腔56的内部设置有外宽内窄的扇形阀片57，该扇形阀片57的外端沿阀内腔56的腔壁转动，扇形阀片57的内端近阀内腔56的圆心设置，扇形阀片57的长度小于阀内腔56的横截面的半径，EGR出口52、涡轮出口54的面积均小于扇形阀片57的外端的覆盖面积，阀壳体55上位于EGR出口52、涡轮出口54之间的部位的面积大于等于扇形阀片57的外端的覆盖面积。
所述扇形阀片57的内端与圆转块58的外边缘相连接，圆转块58的内部设置有转动轴59，且圆转块58、转动轴59、阀内腔56同轴设置。
所述阀壳体55的顶端与阀上端部551相连接，阀上端部551的内部开设有阀上端腔552，排气入口51经阀上端腔552与阀内腔56相通；所述阀壳体55的右侧部与阀侧端部553相连接，阀侧端部553的内部开设有阀侧端腔554，涡轮出口54经阀侧端腔554与阀内腔56相通。
所述可控EGR系统还包括流量调节阀7、散热器8、调温器9与水泵10，在小循环工况下，冷却器4经流量调节阀7从发取水口26取水，冷却器4的出水、发出水口25的出水一并经调温器9、水泵10后，回流至发回水口24；在大循环工况下，冷却器4经流量调节阀7从发取水口26取水，冷却器4的出水、发出水口25的出水一并经散热器8、调温器9、水泵10后，回流至发回水口24。
所述涡轮出口54经涡轮机3与排气后处理装置14相通，所述压气机1的进气口与空气滤清器13相通。
本发明的原理说明如下：
本发明中的集成阀5具备以下功能：调节冷/热EGR率，实现0―100%控制；具有涡前节流功能，可对涡轮机3的进气量进行节流，实现发动机超大EGR率。相关的具体操作如下（初始状态下，扇形阀片57的角度为0°，EGR出口52的开度为0）：
参见图4，扇形阀片57逆时针转动0―45°，EGR出口52的开度为0―100%；
参见图5，扇形阀片57逆时针转动45°―115°，涡轮出口54的开度为0―100%，实现发动机超大EGR率。
实施例1：
参见图1至图5，一种应用集成阀的可控EGR系统，包括发动机2、压气机1、涡轮机3、集成阀5与混合器6，所述发动机2的内部设置有多个气缸21，发动机2的两端分别与进气歧管22、排气歧管23相通，所述集成阀5包括排气入口51及与其相通的EGR出口52、涡轮出口54，所述排气入口51经排气歧管23与发动机2相通，涡轮出口54与涡轮机3相通，EGR出口52与混合器6的进气端直接相通或经冷却器4后与混合器6的进气端相通，压气机1的出气端与混合器6的进气端相通，混合器6的出气端经进气歧管22与发动机2相通。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述集成阀5包括阀壳体55及其内部设置的阀内腔56，阀壳体55的顶端与排气入口51相连接，阀壳体55的右侧部与涡轮出口54相连接，阀壳体55的左侧部上开设有EGR出口52，且排气入口51、EGR出口52、涡轮出口54都与阀内腔56相通；所述阀内腔56的内部设置有外宽内窄的扇形阀片57，该扇形阀片57的外端沿阀内腔56的腔壁转动，扇形阀片57的内端近阀内腔56的圆心设置，扇形阀片57的长度小于阀内腔56的横截面的半径，EGR出口52、涡轮出口54的面积均小于扇形阀片57的外端的覆盖面积，阀壳体55上位于EGR出口52、涡轮出口54之间的部位的面积大于等于扇形阀片57的外端的覆盖面积。所述扇形阀片57的内端与圆转块58的外边缘相连接，圆转块58的内部设置有转动轴59，且圆转块58、转动轴59、阀内腔56同轴设置。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (7)
1.一种应用集成阀的可控EGR系统，包括发动机(2)、压气机(1)与涡轮机(3)，所述发动机(2)的内部设置有多个气缸(21)，所述压气机(1)经进气歧管(22)与发动机(2)的一端相通，发动机(2)的另一端经排气歧管(23)与涡轮机(3)相通，其特征在于：
所述可控EGR系统还包括集成阀(5)与混合器(6)，所述集成阀(5)包括排气入口(51)及与其相通的EGR出口(52)、涡轮出口(54)，所述排气入口(51)经排气歧管(23)与发动机(2)相通，涡轮出口(54)与涡轮机(3)相通，EGR出口(52)与混合器(6)的进气端直接相通或经冷却器(4)后与混合器(6)的进气端相通，压气机(1)的出气端与混合器(6)的进气端相通，混合器(6)的出气端经进气歧管(22)与发动机(2)相通。
2.根据权利要求1所述的一种应用集成阀的可控EGR系统，其特征在于：所述集成阀(5)包括阀壳体(55)及其内部设置的阀内腔(56)，阀壳体(55)的顶端与排气入口(51)相连接，阀壳体(55)的右侧部与涡轮出口(54)相连接，阀壳体(55)的左侧部上开设有EGR出口(52)，且排气入口(51)、EGR出口(52)、涡轮出口(54)都与阀内腔(56)相通；
所述阀内腔(56)的内部设置有外宽内窄的扇形阀片(57)，该扇形阀片(57)的外端沿阀内腔(56)的腔壁转动，扇形阀片(57)的内端近阀内腔(56)的圆心设置，扇形阀片(57)的长度小于阀内腔(56)的横截面的半径，EGR出口(52)、涡轮出口(54)的面积均小于扇形阀片(57)的外端的覆盖面积，阀壳体(55)上位于EGR出口(52)、涡轮出口(54)之间的部位的面积大于等于扇形阀片(57)的外端的覆盖面积。
3.根据权利要求2所述的一种应用集成阀的可控EGR系统，其特征在于：所述扇形阀片(57)的内端与圆转块(58)的外边缘相连接，圆转块(58)的内部设置有转动轴(59)，且圆转块(58)、转动轴(59)、阀内腔(56)同轴设置。
4.根据权利要求2所述的一种应用集成阀的可控EGR系统，其特征在于：所述阀壳体(55)的顶端与阀上端部(551)相连接，阀上端部(551)的内部开设有阀上端腔(552)，排气入口(51)经阀上端腔(552)与阀内腔(56)相通；所述阀壳体(55)的右侧部与阀侧端部(553)相连接，阀侧端部(553)的内部开设有阀侧端腔(554)，涡轮出口(54)经阀侧端腔(554)与阀内腔(56)相通。
5.根据权利要求1―4中任意一项所述的一种应用集成阀的可控EGR系统，其特征在于：所述可控EGR系统还包括流量调节阀(7)、散热器(8)、调温器(9)与水泵(10)，在小循环工况下，冷却器(4)经流量调节阀(7)从发取水口(26)取水，冷却器(4)的出水、发出水口(25)的出水一并经调温器(9)、水泵(10)后，回流至发回水口(24)；在大循环工况下，冷却器(4)经流量调节阀(7)从发取水口(26)取水，冷却器(4)的出水、发出水口(25)的出水一并经散热器(8)、调温器(9)、水泵(10)后，回流至发回水口(24)。
6.根据权利要求5所述的一种应用集成阀的可控EGR系统，其特征在于：所述可控EGR系统还包括风扇(11)与空冷器(12)，调温器(9)位于散热器(8)、水泵(10)之间，压气机(1)经空冷器(12)与混合器(6)的进气端相通。
7.根据权利要求1―4中任意一项所述的一种应用集成阀的可控EGR系统，其特征在于：所述涡轮出口(54)经涡轮机(3)与排气后处理装置(14)相通，所述压气机(1)的进气口与空气滤清器(13)相通。
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