CN201620949U - 一种降低轻型车柴油机排放的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种降低轻型车柴油机排放的装置，它包括装有废气涡轮增压器的废气涡轮增压系统、废气再循环系统，两级氧化反应器，它还包括机械增压系统，所述的机械增压系统包括安装在发动机进气管路上的机械增压控制阀，与所述的机械增压控制阀并联相连的机械增压器，所述的机械增压器的转轴与第一皮带传动系相连，一个第二皮带传动系与发动机的曲轴相连，在所述的第一、二皮带传动系之间装有电磁离合器，所述的两级氧化反应器分别安装在所述的废气涡轮增压器前、后的发动机排气歧管上。采用本装置可以满足国4/5排放要求。

Description

一种降低轻型车柴油机排放的装置
技术领域
本实用新型涉及一种降低柴油机排放的装置，特别是涉及一种降低轻型车柴油机排放的装置。
背景技术
柴油机的燃烧过程属于喷雾的扩散燃烧。由于燃油喷雾与空气的混合时间很短，混合气不均匀，在燃烧过程中形成了高温过浓区和高温火焰区。在高温过浓区由于缺氧的氛围生成了较多的碳烟；而在燃烧形成的高温火焰区，则生成大量的NOx。柴油机碳烟和NOx生成条件的差异使降低一种排放的措施往往会导致另一种排放的增多，即通常所说的存在一种此消彼长的trade-off关系，改善碳烟和NOx之间的trade-off关系是降低柴油机排放的关键。
从生成机理上看，碳烟主要生成于混合气较浓的一定温度范围，混合气的浓度是影响碳烟的最主要因素；而NOx在温度大于2200K时生成较多，降低燃烧温度是减少NOx排放的最有效措施。废气再循环对降低NOx排放的有效作用已经得到了广泛认可，但在具体实施中往往会造成碳烟排放的升高。废气再循环对燃烧温度的降低作用和对进气的稀释作用(氧浓度降低)是其减少NOx生成的主要因素，但废气再循环一般使得进入气缸的新鲜空气减少，造成混合气变浓，同时燃烧速度和温度的下降也减缓了碳烟的氧化，从而造成碳烟排放增多。因此在采用废气再循环技术措施时，如何保持好的碳烟排放是重点要解决的问题。
轻型车的常用工况是部分负荷工况，排放测试工况点主要分布在中、低负荷工况(50％负荷左右及以下)。发动机在部分中、低负荷时一般空燃比较高，采用较小比例的废气再循环对烟度带来的负面影响相对较小，而在废气再循环率较高的情况下(对NOx排放要求较高时)，就需要采取适当措施增加进气量，来保持足够的空燃比，从而在获得NOx排放有效降低的同时保证良好的碳烟排放。
发明内容
本实用新型的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种降低轻型车用柴油机排放，使其满足国标4和国5阶段排放要求的一种降低轻型车柴油机排放的装置。
本实用新型的降低轻型车柴油机排放的装置，它包括装有废气涡轮增压器的废气涡轮增压系统、废气再循环系统，两级氧化反应器，它还包括机械增压系统，所述的机械增压系统包括安装在发动机进气管路上的机械增压控制阀，与所述的机械增压控制阀并联相连的机械增压器，所述的机械增压器的转轴与第一皮带传动系相连，一个第二皮带传动系与发动机的曲轴相连，在所述的第一、二皮带传动系之间装有电磁离合器，所述的两级氧化反应器分别安装在所述的废气涡轮增压器前、后的发动机排气歧管上。
本实用新型的轻型车柴油机排放控制装置，其系统组成主要包括复合增压系统(由普通涡轮增压器和机械增压器组成)、电控废气再循环系统和两级二级氧化反应器(DOC)后处理装置。在轻型车常用工况，机械增压器参与工作，即采用复合增压模式，可以较大幅度提高增压压力和进气量，通过控制废气再循环率、实现低温燃烧来有效降低NOx排放，而复合增压提供的较充足的新鲜空气量也可以将碳烟排放控制在较好的水平，通过两级DOC可以满足国4/5排放要求。在大负荷工况，则由普通涡轮增压器单独工作即可。
附图说明
图1是本实用新型的一种降低轻型车柴油机排放的装置的系统示意图；
图2是本实用新型的装置的控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作以详细描述。
本实用新型的降低轻型车柴油机排放的装置，它包括废气涡轮增压系统，废气再循环系统，所述的废气涡轮增压系统通常包括安装在发动机进气管路上的空气滤清器10、废气涡轮增压器1，进气中冷器11、本实用新型装置在所述的空气滤清器10之后的发动机进气管路上加装了机械增压控制阀7。目前通常的废气再循环系统的发动机排气歧管包括分成两路，一路与大气相通，在该排气管上装有背压阀。另一路与发动机进气管相连通，在该废气再循环管路上依次装有废气再循环冷却器9和废气再循环阀8。本实用新型装置还包括机械增压系统，所述的机械增压系统包括安装在发动机进气管路上的所述的机械增压控制阀7，与所述的机械增压控制阀7并联相连的机械增压器3，所述的机械增压器3的转轴与第一皮带传动系5相连，一个第二皮带传动系6与发动机的曲轴相连，在所述的第一、二皮带传动系之间装有电磁离合器4。两级氧化反应器12、13分别安装在所述的废气涡轮增压器1前、后的发动机排气歧管上。
如图1、2所示的本实用新型装置它包括废气涡轮增压器1、背压阀2、机械增压器3、电磁离合器4、皮带传动系统5和6、机械增压控制阀7、废气再循环阀8。本实用新型装置的运行原理为：在发动机运行过程中，控制单元接受转速和油门踏板(对应发动机的负荷)信号，根据上述信号确定发动机的运行工况，判断机械增压器是否工作。如果发动机运行在中、低负荷的常用工况，电磁离合器4与曲轴传动系啮合，将曲轴的旋转运动通过皮带传动系统5和6传递给机械增压器的轴系，机械增压器开始工作，此时，机械增压控制阀7关闭，进气通过机械增压器和废气涡轮增压器两级增压后进入发动机的气缸，同时，控制单元(ECU)根据转速和负荷信号，根据标定过的控制脉谱(映射MAP)图(MAP)，控制废气再循环阀8和背压阀2的开度，从而实现废气在循环率(EGR)率的控制，控制脉谱(映射MAP)图的标定以控制NOx排放满足国标4或国5排放要求进行标定。这样，在部分负荷工况，可以同时保证NOx排放控制需要的EGR率和碳烟排放控制需要的足够的进气量。在大负荷工况，为了减小发动机的机械负荷，电磁离合器4与曲轴传动系脱离，机械增压器停止工作，机械增压控制阀打开，进气绕过机械增压器直接进入涡轮增压器的进口，发动机处于单级增压的模式，同时所述的控制单元根据标定过的控制脉谱(映射MAP)图向安装在发动机排气歧管上的背压阀、废气再循环阀发出开度信号，由于此时排气能量比较充足，单纯由废气涡轮增压器也能提供足够的增压压力和进气量，同样可以保证发动机的性能和排放。同时，两级二级氧化反应器(DOC)后处理系统可以将微粒(碳烟)排放进一步降低，这样，就可以实现轻型车柴油机的高效、低排放燃烧过程。

Claims (1)

1.一种降低轻型车柴油机排放的装置，它包括装有废气涡轮增压器的废气涡轮增压系统、废气再循环系统，两级氧化反应器，其特征在于：它还包括机械增压系统，所述的机械增压系统包括安装在发动机进气管路上的机械增压控制阀，与所述的机械增压控制阀并联相连的机械增压器，所述的机械增压器的转轴与第一皮带传动系相连，一个第二皮带传动系与发动机的曲轴相连，在所述的第一、二皮带传动系之间装有电磁离合器，所述的两级氧化反应器分别安装在所述的废气涡轮增压器前、后的发动机排气歧管上。
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