CN110925118A - Egr系统用过滤装置及采用过滤装置的egr系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EGR系统用过滤装置及采用过滤装置的EGR系统，所述EGR系统用过滤装置包括在废气流动方向上顺次同轴设置的进气法兰、废气管道及出气法兰，所述EGR系统用过滤装置进一步包括颗粒物滤杯及冷凝液过滤器，所述颗粒物滤杯设置在所述进气法兰内，所述冷凝液过滤器设置在所述出气法兰内。本发明的EGR系统用过滤装置及采用过滤装置的EGR系统中，采用颗粒物滤杯过滤掉颗粒物，减少废气中较大颗粒物和污染物对增压器压气机叶片的破坏；采用冷凝液过滤器过滤收集冷凝液，避免冷凝液中的酸性物质对EGR系统零件的腐蚀；同时还可以阻拦和吸附废气中水汽形成的较大颗粒液滴，避免对增压器压气机叶片的损伤，从而大大提高了EGR系统的使用稳定性和发动机的使用可靠性。

Description

EGR系统用过滤装置及采用过滤装置的EGR系统

技术领域

本发明涉及发动机进排气系统技术领域，具体地指一种EGR系统用过滤装置及采用过滤装置的EGR系统。

背景技术

发动机废气再循环技术(EGR)，是指把发动机排出的部分废气回送到进气系统，并与新鲜混合气一起再次进入气缸参与燃烧的技术。由于废气中含有大量的CO₂等多原子气体，而CO₂等气体不能燃烧，但由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而大大减少了NO_x的产生。而且在发动机小负荷工况下引入EGR，可以降低进气泵气损失，从而降低燃油消耗；同时，由于最高燃烧温度降低，发动机爆震倾向明显改善，有助于提高发动机压缩比，有利于点火提前，可以进一步改善油耗。因此，EGR技术的研究和应用越来越受各大主机厂重视。

废气中含有大量的水汽，经过EGR系统气体通道时，废气中的水汽将形成不同大小的液滴。废气中的酸性物质极易溶解在液滴中，一旦粘附到EGR系统零件表面并长期累积，将造成不同程度的腐蚀，影响零件的正常可靠使用。

对于低压EGR系统，当较大直径的液滴随废气通过增压器的压气机时，极易将高速旋转的压气机叶片打坏。另外，低压EGR系统从催化器后取气，催化器中的陶瓷载体表面附着的颗粒在高速气流作用下可能脱落，同样的，可能造成增压器压气机叶片的严重损坏。大颗粒液滴对于增压器压气机叶片的损坏，目前暂无好的解决方案。如果布置空间造成EGR系统位置较低，废气中冷凝物附着并沉积在EGR零件表面，造成零件腐蚀的风险极高。

大颗粒液滴对于增压器压气机叶片的损坏，目前暂无好的解决方案。目前，普遍通过在增压器前的EGR废气通路上增加过滤网的方式来改善催化器之后的颗粒造成增压器压气机叶片损坏的风险。然而，过滤网仅能对较大的颗粒进行过滤，废气中其它成分(如冷凝液等)后续仍有存在对EGR系统的损坏风险，大大降低了EGR系统的可靠性。

基于此，提高EGR系统的使用可靠性是影响其应用的重要原因，也成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种EGR系统用过滤装置及采用过滤装置的EGR系统，实现对废气中颗粒物及冷凝液的过滤，降低对EGR损坏风险、提高EGR系统的使用可靠性。

为实现上述目的，本发明一方面所设计的EGR系统用过滤装置包括在废气流动方向上顺次同轴设置的进气法兰、废气管道及出气法兰，所述EGR系统用过滤装置进一步包括颗粒物滤杯及冷凝液过滤器，所述颗粒物滤杯设置在所述进气法兰内，所述冷凝液过滤器设置在所述出气法兰内。

作为优选方案，所述颗粒物滤杯包括固定在所述进气法兰上的杯沿及连接在杯沿上的杯身，所述杯身为表面积大于废气流通面积的过滤网，所述杯身上遍布有尺寸小于需过滤掉的颗粒物的尺寸的过滤孔。

作为优选方案，所述颗粒物滤杯进一步包括与所述杯沿延伸出的定位边，所述杯沿与所述定位边所形成的形状与所述进气法兰上形成的滤杯安装槽的形状相匹配。

作为优选方案，所述杯身呈开口大、底部小的圆筒形，所述杯身的开口段与所述杯沿固定。

作为优选方案，所述冷凝液过滤器包括由若干间隔分布的滤芯片构成的滤芯，所述滤芯片为吸水材质制成，每一所述滤芯片的两侧设置有向供废气通过的通道内凸出的挡块，相邻的两个所述滤芯片之间形成供废气通过的弯曲或弯折形状通道。

作为优选方案，所述冷凝液过滤器进一步包括环状的上固定板及下固定板，所述滤芯固定在所述上固定板与所述下固定板之间，所述上固定板与所述下固定板的孔径与所述废气管道的孔径相匹配，所述上固定板的端面平面与所述废气管道的出口平面贴合，所述下固定板的端面高于所述出气法兰的端面。

作为优选方案，所述EGR系统用过滤装置进一步包括设置在所述废气管道中的加热器。

作为优选方案，所述废气管道中设有储液槽，所述储液槽采用下陷结构且位置低于所述废气管道中间其它部分，所述加热器设置在所述储液槽中，所述加热器的顶面高于所述储液槽的底面。

为实现上述目的，本发明另一方面所设计的EGR系统包括上述过滤装置及EGR进气管，所述出气法兰与所述EGR进气管的入口相连。

作为优选方案，所述进气法兰上开设有两个通过螺栓与排气管出口相连的进气侧螺栓孔，所述出气法兰上开设有两个与通过螺栓所述EGR进气管入口相连的出气侧螺栓孔。

本发明的有益效果是：本发明的EGR系统用过滤装置及采用过滤装置的EGR系统中，采用颗粒物滤杯过滤掉颗粒物，减少废气中较大颗粒物和污染物对增压器压气机叶片的破坏；采用冷凝液过滤器过滤收集冷凝液，避免冷凝液中的酸性物质对EGR系统零件的腐蚀；同时还可以阻拦和吸附废气中水汽形成的较大颗粒液滴，避免对增压器压气机叶片的损伤，从而大大提高了EGR系统的使用稳定性和发动机的使用可靠性。

附图说明

图1A、图1B、图1C分别为本发明优选实施例的EGR系统用过滤装置的主视图、左视图、右视图。

图2A、图2B分别为图1中的EGR系统用过滤装置另一角度的主视图、沿图2A中I-I方向的剖视图。

图3A、图3B分别为图1中的滤杯的主视图、沿图3A中II-II方向的剖视图。

图4A、图4B分别为图1中的滤杯与进气法兰配合的局部轴向剖视图、局部侧视图。

图5A、图5B、图5C分别为图1中冷凝液过滤器的主视图、侧视图、沿图5A中III-III方向的剖视图。

图6为图1中的冷凝液过滤器与出气法兰配合的局部轴向剖视图。

图中各部件标号如下：进气法兰1(其中，进气侧螺栓孔1.1、滤杯安装槽1.2)；废气管道2(其中，储液槽2.1)；出气法兰3(其中，出气侧螺栓孔3.1、冷凝液过滤器安装槽3.2)；颗粒物滤杯4(其中，杯沿4.1、杯身4.2、定位边4.3)；冷凝液过滤器5(其中，滤芯5.1、上固定板5.2、下固定板5.3；过滤片5.1.1、挡块5.1.2)；电加热器6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请结合参阅图1和图2，本发明优选实施例的EGR系统用过滤装置包括在气体流动方向上顺次同轴设置的进气法兰1、废气管道2及出气法兰3，进气法兰1、出气法兰3分别设置在废气管道2的两端，进气法兰1、废气管道2通过焊接方式形成整体，同样地出气法兰3、废气管道2采用焊接方式固定形成整体。进气法兰1连接至排气管的出口，将排气管排出的废气引入到EGR系统用过滤装置中。出气法兰3连接至EGR进气管，将经过EGR系统用过滤装置过滤的气体引入EGR系统中。EGR系统用过滤装置进一步包括颗粒物滤杯4、冷凝液过滤器5及加热器6。颗粒物滤杯4设置在进气法兰1内的颗粒物滤杯4，对进入废气中较大颗粒物进行过滤。冷凝液过滤器5设置在出气法兰3内，对即将计入EGR进气管的废气中水汽中的滴液阻拦并收集。加热器6设置在废气管道2中，可以使废气管道2中的冷凝物再次气化，随气流离开EGR系统进入发动机缸内，大大减少冷凝物对EGR系统的腐蚀；而且加热器6的加温作用还可以调节部分发动机工况点的EGR废气温度，避免EGR系统的出气温度过低导致的冷却器积碳和结焦。

进气法兰1上开设有两个进气侧螺栓孔1.1，出气法兰3上开设有两个出气侧螺栓孔3.1，可通过螺栓将进气法兰1、出气法兰2分别与EGR系统零件固定起来，从而装配到EGR系统中。进气法兰1上还开设有滤杯安装槽1.2，用于颗粒物滤杯4的安装限位。出气法兰3上还设有冷凝液过滤器安装槽3.2，用于冷凝液过滤器5的安装。

废气管道2中，在中部设有储液槽2.1，储液槽2.1采用下陷的结构，其位置低于废气管道2中间其它部分，用以储存废气中冷凝流下的冷凝液。

请参阅图3，颗粒物滤杯4包括杯沿4.1、杯身4.2及定位边4.3。定位边4.3和杯沿4.1为一体结构，通过落料冲压成型。环形的杯沿4.1与进气法兰1上的杯身4.2为滤网结构，其表面积远大于废气流通面积，从而可最大程度降低气体流动阻力。杯身4.2上遍布有大量的过滤孔4.2.1，过滤孔4.2.1的尺寸小于需过滤掉的颗粒物的尺寸。杯身4.2上的过滤孔4.2.1的尺寸和数量设计，可以有效分离废气中的较大的颗粒物并提高其使用寿命。

请结合参阅图4，定位边4.3安装在滤杯安装槽1.2中且上平面与进气法兰1的端面贴合，定位边4.3的下平面和废气管道2的入口平面贴合；同时，定位边4.3落在进气法兰定位槽1.3中特定位置，装配到位后可确保颗粒物滤杯4被压紧，避免轴向、径向窜动。杯身4.2呈开口大、底部小的圆筒形(入口处口径较大)，整个杯身4.2的表面设计过滤孔4.2.1，一方面增大了废气的流通面积，尽量减小废气阻力；另一方面，可以有效的减重。

请参阅图5，冷凝液过滤器5包括滤芯5.1、上固定板5.2及下固定板5.3，滤芯5.1固定在环状上固定板5.2与环状的下固定板5.3之间。上固定板5.2与下固定板5.3的孔径与废气管道2的孔径相匹配，以便废气从冷凝液过滤器5(滤芯5.1)中正常流过。滤芯5.1中由若干平行分布的滤芯片5.1.1构成，滤芯片5.1.1为吸水材质(例如棉)制成，实现废气水汽中大颗粒液体的分离和附着，并加速水汽的冷凝和收集。滤芯5.1中相邻的两个滤芯片5.1.1之间形成供废气通过的通道，为增加废气与滤芯片5.1.1的接触面积，每一滤芯片5.1.1的两侧设置有向通道内凸出的挡块5.1.2，从而使两片相邻的滤芯片5.1.1之间的废气通道为弯曲或弯折形状(如图6中所示)，可以有效的将废气水汽中的大颗粒液和部分水汽过滤和收集下来。废气在流经滤芯片5.1.1间中由挡片5.1.2形成的通道时，大颗粒液滴被阻挡和吸附，部分水汽也将被吸收。一方面，避免大直径液滴对增压器压气机叶片的损伤；另一方面，可以有效减少EGR系统零件中水汽的含量，大大降低EGR系统零件冷凝腐蚀、在寒冷季节结冰的风险。

请结合参阅图6，冷凝液过滤器5的上固定板5.2的端面平面和废气管道2的出口平面贴合，下固定板5.3的端面略高于出气法兰3的端面。由于滤芯5.1由吸水材质制成，同时也具有一定的受压收缩性，故而当EGR系统用过滤装置紧固到EGR系统零件上时，上固定板5.2、下固定板5.3之间的滤芯5.1被压缩至下固定板5.3的端面与出气法兰3平齐，实现冷凝液过滤器5的压紧定位。

加热器6设置在废气管道2的储液槽2.1内，位置处于整个过滤结构的最低点。加热器6采用焊接固定在储液槽2.1中。EGR系统废气通道2中冷凝后的液体、冷凝液过滤器5过滤后存储的液体，都会汇集至储液槽2.1中。加热器6的顶面比储液槽2.1的底面高。待储液槽2.1内冷凝液累积到一定高度后，启动加热器6将冷凝液气化，在大部分气体流出后加热器6停止工作。加热器6能使收集的冷凝液气化、排出EGR系统，同时对流过的废气进行加热，有助于提高废气温度，减少积碳结焦，减少水汽和酸性物质的冷凝，提高EGR系统的可靠性。

在上述EGR系统用过滤装置中，废气流动路径依次为：进气法兰1、颗粒物滤杯4、气体通道2、加热器6、气体通道2、冷凝液过滤器5、出气法兰3。经过颗粒物滤杯4时，废气中较大的颗粒物被过滤出来，一方面避免对增压器压气机叶轮的损伤，另一方面减少颗粒物在EGR系统零件，尤其是EGR阀、EGR冷却器上的附着，影响其使用性能和可靠性。经过冷凝液过滤器5时，废气中的水汽被过滤和收集，液滴累积到一定量后，汇聚变大后重力作用下落入到储液槽2.1中的电加热器6的上方，避免水汽在EGR系统零件上冷凝，造成零件腐蚀；还可以避免寒冷季节EGR系统零件结冰造成的响应性、性能(EGR率不准确等)、可靠性问题。冷凝液过滤器5在过滤结构的下游，最大程度的降低废气对冷凝液过滤器5的污染，延长其使用寿命。

本发明还提供了一种采用过滤装置的EGR系统包括设置在排气管的出口与EGR进气管之间的过滤装置，过滤装置的进气法兰1通过螺栓与排气管的出口连接，过滤装置的出气法兰3通过螺栓与EGR进气管连接。从排气管出口出来的废气从进气法兰1进入过滤装置中，过滤装置中的颗粒物滤杯4可以大大减少废气中大的颗粒物和污染物对增压器压气机叶片的破坏，还可以进一步减少废气中的积碳结焦物大量附着在EGR阀和EGR冷却器，造成EGR阀响应变慢和密封不严、EGR冷却器换热性能下降等问题；过滤装置中的冷凝液过滤器5可以将废气水汽中的大尺寸冷凝液分离和收集起来，并吸附废气中的水汽，避免液滴对增压器压气机叶片的损伤，同时最大程度减少冷凝液留存在EGR系统，造成结冰、卡滞、性能下降等问题；过滤装置中加热器6，根据冷凝液收集数量的多少将其加热气化并随废气进入缸内，避免冷凝物大量附着在EGR系统零件后，酸性物质对EGR系统零件的腐蚀。

综上所示，相较于现有技术，本发明的EGR系统用过滤装置及采用过滤装置的EGR系统至少具有以下几个方面优点：

(1)不仅可以过滤较大尺寸的积碳颗粒，还可以过滤和收集冷凝液，不仅可以大大减少废气中大的颗粒物和污染物对增压器压气机叶片的破坏，还可以减少废气中的积碳结焦物大量附着在EGR阀和EGR冷却器，造成EGR阀响应变慢和密封不严、EGR冷却器换热性能下降等问题；

(2)可以收集EGR系统的冷凝液并将其加热气化，不仅可以大大减少EGR系统零件的积碳结焦，还有效降低了冷凝液中的酸性物质在EGR系统零件上附着造成腐蚀的风险；

(3)冷凝液过滤器的滤芯采用吸水材质，滤芯组构成迷宫结构，最大效率的过滤和吸水，为了延长冷凝液过滤器的使用寿命，将其布置在过滤结构的下游，减少废气的污染，提高使用耐久性。

(4)颗粒物滤杯、冷凝液过滤器都可以拆卸和更换，具有良好的维修和保养便利性，同时有效降低了客户的使用成本。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种EGR系统用过滤装置，其特征在于：包括在废气流动方向上顺次同轴设置的进气法兰(1)、废气管道(2)及出气法兰(3)，所述EGR系统用过滤装置进一步包括颗粒物滤杯(4)及冷凝液过滤器(5)，所述颗粒物滤杯(4)设置在所述进气法兰(1)内，所述冷凝液过滤器(5)设置在所述出气法兰(3)内。

2.根据权利要求1所述的EGR系统用过滤装置，其特征在于：所述颗粒物滤杯(4)包括固定在所述进气法兰(1)上的杯沿(4.1)及连接在杯沿(4.1)上的杯身(4.2)，所述杯身(4.2)为表面积大于废气流通面积的过滤网，所述杯身(4.2)上遍布有尺寸小于需过滤掉的颗粒物的尺寸的过滤孔(4.2.1)。

3.根据权利要求2所述的EGR系统用过滤装置，其特征在于：所述颗粒物滤杯(4)进一步包括与所述杯沿(4.1)延伸出的定位边(4.3)，所述杯沿(4.1)与所述定位边(4.3)所形成的形状与所述进气法兰(1)上形成的滤杯安装槽(1.2)的形状相匹配。

4.根据权利要求2所述的EGR系统用过滤装置，其特征在于：所述杯身(4.2)呈开口大、底部小的圆筒形，所述杯身(4.2)的开口段与所述杯沿(4.1)固定。

5.根据权利要求1所述的EGR系统用过滤装置，其特征在于：所述冷凝液过滤器(5)包括由若干间隔分布的滤芯片(5.1.1)构成的滤芯(5.1)，所述滤芯片(5.1.1)为吸水材质制成，每一所述滤芯片(5.1.1)的两侧设置有向供废气通过的通道内凸出的挡块(5.1.2)，相邻的两个所述滤芯片(5.1.1)之间形成供废气通过的弯曲或弯折形状通道。

6.根据权利要求5所述的EGR系统用过滤装置，其特征在于：所述冷凝液过滤器(5)进一步包括环状的上固定板(5.2)及下固定板(5.3)，所述滤芯(5.1)固定在所述上固定板(5.2)与所述下固定板(5.3)之间，所述上固定板(5.2)与所述下固定板(5.3)的孔径与所述废气管道(2)的孔径相匹配，所述上固定板(5.2)的端面平面与所述废气管道(2)的出口平面贴合，所述下固定板(5.3)的端面高于所述出气法兰(3)的端面。

7.根据权利要求1所述的EGR系统用过滤装置，其特征在于：所述EGR系统用过滤装置进一步包括设置在所述废气管道(2)中的加热器(6)。

8.根据权利要求7所述的EGR系统用过滤装置，其特征在于：所述废气管道(2)中设有储液槽(2.1)，所述储液槽(2.1)采用下陷结构且位置低于所述废气管道(2)中间其它部分，所述加热器(6)设置在所述储液槽(2.1)中，所述加热器(6)的顶面高于所述储液槽(2.1)的底面。

9.一种EGR系统，其特征在于：包括根据权利要求1至7中任一项所述的过滤装置及EGR进气管，所述出气法兰(3)与所述EGR进气管的入口相连。

10.根据权利要求7所述的EGR系统，其特征在于：所述进气法兰(1)上开设有两个通过螺栓与排气管出口相连的进气侧螺栓孔(1.1)，所述出气法兰(3)上开设有两个与通过螺栓所述EGR进气管入口相连的出气侧螺栓孔(3.1)。

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