CN202132134U - 一种改进的柴油机egr系统 - Google Patents

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李国华
沈源
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Abstract

本实用新型提供了一种改进的柴油机EGR系统，属于废气再利用技术领域。它解决了现有技术中过低的EGR温度导致水蒸气和硫化物的凝结，造成气缸壁的腐蚀和磨损的问题。该系统包括柴油发动机的气缸体和发动机ECU，在气缸体上连接有进气歧管和排气歧管，在进气歧管和排气歧管之间设有使废气再循环的EGR结构，在EGR结构和排气歧管之间设有能够加热废气的加热器，在EGR结构和进气歧管之间设有检测混入废气温度的温度传感器，加热器和温度传感器均与发动机ECU连接，发动机ECU能够对温度传感器输送来的信号进行分析处理并发动控制信号控制加热器工作与否。该系统能够有效降低氮氧化物的排放，同时能够降低缸壁的腐蚀和磨损。

Description

一种改进的柴油机EGR系统
技术领域
本实用新型属于废气再利用技术领域，涉及一种改进的柴油机EGR系统。
背景技术
废气再循环(EGR)就是将柴油机排放的部分废气再送回到进气管，与新鲜空气混合后进入气缸燃烧，它可以使气缸内的氧气浓度下降，降低最高燃烧温度，从而抑制NOx的生成。在汽车领域中，柴油机由于其良好的动力性和经济性被广泛使用，但柴油机排放的废气中氮氧化合物(NOx)污染严重。随着人们环保意识日益增强，排放法规要求愈加严格，越来越多的EGR技术应用到内燃机。
因此，现中国专利文献公开了一种柴油机废气再循环系统[申请号：CN200920188266.8]，它包括发动机缸体、发动机缸盖、进气歧管、排气歧管和EGR阀，EGR阀上设有第一连接管和第二连接管，所述的EGR阀设置在发动机缸盖和发动机缸体之外，所述的EGR阀通过第一连接管与排气歧管相连接，EGR阀的第二连接管连接有气体冷却器，所述的气体冷却器的出气口通过第三连接管与内置文丘里管的涡流控制单元相连接，所述的涡流控制单元与进气歧管相连接。
柴油机转速较低的时候，发动机排气温度较低，EGR开启后，冷却水温也比较低，再次降低EGR中废气温度。此时废气中水蒸气含量高，并且还有少量的硫化物，过低的EGR温度一方面会导致水蒸气和硫化物的凝结，造成气缸壁的腐蚀和磨损，另一方面降低缸内温度，燃烧持续期加长，烟度增加。
发明内容
本实用新型针对现有的技术存在上述问题，提出了一种改进的柴油机EGR系统，本改进的柴油机EGR系统能够有效降低氮氧化物的排放，同时能够降低缸壁的腐蚀和磨损，加快燃油的雾化速度，降低发动机废气的排放和燃油消耗。
本实用新型通过下列技术方案来实现：一种改进的柴油机EGR系统，包括柴油发动机的气缸体和发动机ECU，在气缸体上连接有进气歧管和排气歧管，在进气歧管和排气歧管之间设有使废气再循环的EGR结构，其特征在于，在EGR结构和排气歧管之间设有能够加热废气的EGR温度加热器，在EGR结构和进气歧管之间设有检测混入废气温度的温度传感器，所述的EGR温度加热器和温度传感器均与上述的发动机ECU连接，所述的发动机ECU能够对温度传感器输送来的信号进行分析处理并发动控制信号控制EGR温度加热器工作与否。
排气歧管中的少部分废气经EGR结构进入进气歧管与新鲜空气混合后进入气缸燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度。当温度传感器检测废气温度低于设定值A1时，温度传感器给发动机ECU发送反馈信号，发动机ECU经过分析，发送控制信号给EGR温度加热器，使EGR温度加热器通电，开始加热废气；当温度传感器检测温度高于设定值A2时，温度传感器给发动机ECU发送反馈信号，发动机ECU经过分析，发送信号给EGR温度加热器，使EGR温度加热器开始断电，停止对废气加热。该改进的柴油机EGR系统设置了EGR温度加热器和温度传感器有效地避免了当发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，发动机排气温度较低，再循环的废气影响发动机性能这种情况的发生，该改进的柴油机的EGR系统改善了在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，废气不能参与再循环的情况。
在上述改进的柴油机EGR系统中，所述的EGR结构位于上述气缸体的外侧，包括EGR阀和EGR冷却器，EGR阀的出气管与上述进气歧管的总管相连通，EGR阀的进气管与EGR冷却器的出气管连接，EGR冷却器的进气管与上述排气歧管的总管连通。废气沿所述的EGR结构从排气歧管再循环到进气歧管，减少NOx的排放。废气先通过EGR冷却器降低再循环废气的温度，即降低进气歧管的进气温度，使得气缸体燃烧室内燃油雾化不良，再通过EGR阀控制再循环废气的流量，EGR阀可以避免过度的废气参与再循环，因为过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性。同时当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，发动机ECU控制EGR阀控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同控制EGR阀的开度，以达到废气中的NOx最低。
在上述改进的柴油机EGR系统中，所述的EGR温度加热器为设置在EGR冷却器进气管内的电热丝。可以提高发动机低速时，再循环废气的温度，降低缸壁的腐蚀和磨损，同时高的EGR温度提高进气温度，加快燃油的雾化速度，降低发动机废气排放和燃油消耗。
在上述改进的柴油机EGR系统中，所述的温度传感器设置在EGR阀的出气管内。一方面监测EGR温度，控制EGR温度加热器的开关；另一方面通过EGR温度判断EGR结构是否发生故障，提高发动机可靠性。
在上述改进的柴油机EGR系统中，所述的EGR阀的出气管与上述进气歧管的总管垂直连接，且连接点远离进气歧管的总管末端。留下足够的空间进行气体混合，提高了废气再循环的效率，降低了NOx的排放。
在上述改进的柴油机EGR系统中，EGR冷却器的进气管与上述排气歧管的总管垂直连接，且连接点靠近排气歧管的总管起始端。使混合废气尽快进入EGR结构中。
现有技术相比，本改进的柴油机EGR系统具有以下优点：
1、在EGR结构的进气侧增加一个EGR温度加热器，提高发动机低速EGR温度，降低缸壁的腐蚀和磨损，同时高的EGR温度提高进气温度，加快燃油的雾化速度，降低发动机排放和燃油消耗；
2、在EGR结构的后端增加一个温度传感器，一方面监测EGR温度，控制EGR温度加热器的开关；另一方面通过EGR温度判断EGR是否发生故障，提高发动机可靠性。
3、在EGR结构中EGR冷却器降低再循环废气的温度，即降低进气歧管的进气温度，使得气缸体燃烧室内燃油雾化不良，而EGR阀控制再循环废气的流量，避免过度的废气参与再循环影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，1、气缸体；2、进气歧管；3、温度传感器；4、EGR阀；5、EGR冷却器；6、EGR温度加热器；7、排气歧管；8、发动机ECU；9、EGR结构。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1所示，本改进的柴油机EGR系统，包括柴油发动机的气缸体1和发动机ECU8，在气缸体1上连接有进气歧管2和排气歧管7，在进气歧管2和排气歧管7之间设有使废气再循环的EGR结构9，EGR结构9位于气缸体1的外侧，包括EGR阀4和EGR冷却器5，EGR阀4的出气管与进气歧管2的总管垂直连接，且连接点远离进气歧管2的总管末端，这样的设置留下足够的空间进行气体混合，提高了废气再循环的效率，降低了N0x的排放；EGR阀4的进气管与EGR冷却器5的出气管连接，EGR冷却器5的进气管与排气歧管7的总管垂直连通，且连接点靠近排气歧管7的总管起始端，使混合废气尽快进入EGR结构9中；在EGR结构9和排气歧管7之间设有能够加热废气的EGR温度加热器6，EGR温度加热器6为设置在EGR冷却器5进气管内的电热丝，可以提高发动机低速EGR温度，降低缸壁的腐蚀和磨损，同时高的EGR温度提高进气温度，加快燃油的雾化速度，降低发动机排放和燃油消耗；在EGR结构9和进气歧管2之间设有检测混入废气温度的温度传感器3，温度传感器3设置在EGR阀4的出气管内，一方面监测EGR温度，控制EGR温度加热器6的开关；另一方面通过EGR温度判断EGR是否发生故障，提高发动机可靠性，该EGR温度加热器6和温度传感器3均与上述的发动机ECU8连接。
现有的柴油机EGR系统，在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，发动机排气温度较低，EGR开启后，冷却水温也比较低，再次降低EGR中废气温度，此时废气中水蒸气含量高，并且还有少量的硫化物，过低的EGR温度一方面会导致水蒸气和硫化物的凝结，造成气缸壁的腐蚀和磨损，另一方面降低缸内温度，燃烧持续期加长，烟度增加，再循环的废气会明显地影响发动机性能。所以，现有的EGR系统当发动机在怠速、低速、小负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响，本改进的柴油机EGR系统有效的解决了该问题。在进行废气再循环时，排气歧管7中的废气先通过EGR结构9中的EGR冷却器5降低再循环废气的温度，即降低进气歧管2的进气温度，使得气缸体1燃烧室内燃油雾化不良，再通过EGR阀4控制再循环废气的流量，EGR阀4可以避免过度的废气参与再循环，因为过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，然后再经过温度传感器3检测再循环的温度，当温度传感器3检测废气温度低于设定值A1时，设定值A1设定为120℃，温度传感器3给发动机ECU8发送反馈信号，发动机ECU8经过分析，发送控制信号给EGR温度加热器6，使EGR温度加热器6通电，开始加热废气；当温度传感器3检测温度高于设定值A2时，设定值A2设定为180℃，温度传感器3给发动机ECU8发送反馈信号，发动机ECU8经过分析，发送信号给EGR温度加热器6，使EGR温度加热器6开始断电，停止对废气加热，之后定量的废气在进气歧管2与新鲜空气充分混合后进入气缸，由于废气再循环使得燃烧温度降低，氧的相对浓度降低，NOx的排放量减少。此外当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，发动机ECU8控制EGR阀4，使少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，以达到废气中的NOX最低。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了气缸体1、进气歧管2、温度传感器3、EGR阀4、EGR冷却器5、EGR温度加热器6、排气歧管7、发动机ECU8、EGR结构9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (5)

1.一种改进的柴油机EGR系统，包括柴油发动机的气缸体(1)和发动机ECU(8)，在气缸体(1)上连接有进气歧管(2)和排气歧管，在进气歧管(2)和排气歧管(7)之间设有使废气再循环的EGR结构(9)，其特征在于，在EGR结构(9)和排气歧管(7)之间设有能够加热废气的EGR温度加热器(6)，在EGR结构(9)和进气歧管(2)之间设有检测混入废气温度的温度传感器(3)，所述的EGR温度加热器(6)和温度传感器(3)均与上述的发动机ECU(8)连接，所述的发动机ECU(8)能够对温度传感器(3)输送来的信号进行分析处理并发动控制信号控制EGR温度加热器(6)工作与否。
2.根据权利要求1所述的改进的柴油机EGR系统，其特征在于，所述的EGR结构(9)位于上述气缸体(1)的外侧，包括EGR阀(4)和EGR冷却器(5)，EGR阀(4)的出气管与上述进气歧管(2)的总管相连通，EGR阀(4)的进气管与EGR冷却器(5)的出气管连接，EGR冷却器(5)的进气管与上述排气歧管(7)的总管连通。
3.根据权利要求2所述的改进的柴油机EGR系统，其特征在于，所述的EGR温度加热器(6)为设置在EGR冷却器(5)进气管内的电热丝。
4.根据权利要求3所述的改进的柴油机EGR系统，其特征在于，所述的EGR阀(4)的出气管与上述进气歧管(2)的总管垂直连接，且连接点远离进气歧管(2)的总管末端。
5.根据权利要求4所述的改进的柴油机EGR系统，其特征在于，EGR冷却器(5)的进气管与上述排气歧管(7)的总管垂直连接，且连接点靠近排气歧管(7)的总管起始端。
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