CN220667694U - 一种低压egr系统 - Google Patents
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Abstract
为了解决EGR系统废气压力低导致系统功能失效、系统结构复杂等问题，本实用新型提供了一种低压EGR系统，包括发动机本体、EGR组件，发动机本体包括气缸、涡轮机、压气机，气缸的进气口与压气机排气口之间连接有第一管体，EGR组件包括EGR管、第一冷却器、第二冷却器、EGR泵、排水器，EGR管进气口和出气口分别与涡轮机的排气口和压气机的进气口相连，第一冷却器、第二冷却器、EGR泵、排水器沿EGR管废气流向依次设置于EGR管上，排水器包括储水箱和文丘里管，储水箱与第二冷却器出水口相连，文丘里管的入口段与储水箱底部相连，收缩段与第一管体相连，采用EGR泵控制EGR管内的废气流量和流向，发动机进气系统可去除流量控制阀，降低了进气系统的复杂程度。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种低压EGR系统。
背景技术
发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源，废气再循环系统可将发动机排出的废气再次引入进气管，随新鲜空气混合气进入气缸，再次参与燃烧过程，以减少发动机氮氧化物的排放。
本申请人在公开号为CN115711190A的发明专利中，申请了一种EGR发动机及车辆，以解决EGR系统中废气含水量高的技术问题，该技术方案中，采用EGR阀对系统中的废气流量进行调节，EGR阀只能起到调节EGR管流量的作用，然而，在发动机的低速低负荷工况下，因废气压力较低，无法引入进气管中，易使EGR系统功能失效，而且如果需要提高EGR废气流量，则需要控制EGR阀和控制流量调节阀的开度以通过第二管体对EGR管产生负压，从而提高EGR管的废气流量，整体系统结构较为复杂。
实用新型内容
为了解决EGR系统废气压力低导致系统功能失效、系统结构复杂等问题，本实用新型提供了一种低压EGR系统，采用的技术方案如下：
一种低压EGR系统，包括发动机本体、EGR组件，所述发动机本体包括气缸、涡轮机、压气机，所述气缸的进气口与压气机排气口之间连接有第一管体，其特征在于，所述EGR组件包括EGR管、第一冷却器、第二冷却器、EGR泵以及排水器，所述EGR管进气口和出气口分别与涡轮机的排气口和压气机的进气口相连，所述第一冷却器、第二冷却器、EGR泵、排水器沿EGR管的废气流向依次设置于EGR管上，所述排水器包括储水箱和文丘里管，所述储水箱与第二冷却器出水口相连，所述文丘里管的入口段与储水箱底部相连，收缩段与第一管体相连。
进一步地，所述发动机本体还包括发动机散热器和发动机水泵，所述发动机散热器和第一冷却器通过第一冷却管路循环串接，所述第一冷却管路内流通有冷却液，所述发动机水泵与第一冷却管路相连，用于驱动第一冷却管路内的冷却液循环流动。
进一步地，所述第二冷却器包括换热器和换热水泵，所述换热器和换热水泵通过第二冷却管路循环串接，所述第二冷却管路内流通有冷却液。
进一步地，所述第一冷却器的冷却液温度高于所述第二冷却器的冷却液温度，所述储水箱设置于所述第二冷却器的下方。
进一步地，所述压气机的进气口通过第二管体与环境空气连通，所述EGR管出气口一端与第二管体相连。
进一步地，所述第二管体上设置有加热器，所述加热器位于所述第二管体的首端和所述EGR管的尾端。
进一步地，还包括控制系统，所述控制系统包括主控制器、温度传感器、压力传感器以及压差传感器，所述温度传感器设置于第二冷却器和EGR泵之间，所述压力传感器设置在位于EGR泵出水口一端的EGR管上，所述压差传感器用于检测EGR泵进水口和出水口两端压差，所述温度传感器、压力传感器以及压差传感器与控制器信号输入端相连，EGR泵与控制器信号输出端相连，主控制器根据温度传感器、压力传感器以及压差传感器检测信号调节EGR泵转速。
进一步地，所述第一管体上设置有中冷器。
进一步地，所述涡轮机与第一冷却器之间连接有催化转化器，所述催化转化器进气口和出气口分别与涡轮机出气口和第一冷却器进气口相连。
本实用新型的有益效果在于：
1、采用EGR泵对EGR管内的废气流向进行控制，有效避免了在发动机低速低负荷工况下因废气压力低导致的EGR系统功能失效的问题；
2、通过温度传感器、压力传感器以及压差传感器检测EGR管内废气流量，并通过主控制器调节EGR泵转速，以调节EGR管内的废气流量，进而提升发动机废气循环效率，而且，相较于采用EGR阀的方式，该方案减少了流量控制阀的使用，减少了系统零部件数量。
附图说明
图1为低压EGR系统结构示意图
图2为低压EGR系统另一结构示意图
其中，110-涡轮机，120-气压机，130-传动轴，140-进气管，150-排气管；
210-第一管体，220-中冷器；
310-EGR管，320-第一冷却器，330-第二冷却器，340-EGR泵，350-排水器，360-温度传感器，370-压力传感器，380-压差传感器，390-催化转化器；
410-第二管体，420-加热器，430-空气滤清器；
510-第三管体；
610-主控制器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于视图方向或位置关系，仅是为了便于描述实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。
如图1所示的低压EGR系统，包括发动机本体和EGR组件，发动机本体包括气缸、涡轮机110、压气机120、进气管140、排气管150、中冷器220以及催化转化器390，EGR组件包括EGR管310、第一冷却器320、第二冷却器330、EGR泵340、排水器350。
具体的，气缸设置有多个，各气缸的进气口通过对应的进气歧管与进气管140相连，进气管140内的混合器通过进气歧管分配至各气缸，各气缸的排气口则通过对应的排气歧管与排气管150相连，气缸内可燃混合气体燃烧产生的废气通过排气歧管汇聚至排气管150内。
涡轮机110具有第一进气口、第一排气口、第一叶轮和穿设在第一叶轮上的转动轴130，第一进气口与排气管150连通。
压气机120具有第二进气口、第二排气口及第二叶轮，转动轴130还穿设在第二叶轮上，第二排气口与进气管140通过第一管体210连通，第二进气口可以通过第二管体410与环境空气连通。
排气管150排出的废气驱动第一叶轮转动，由于转动轴130穿设在第一叶轮上，第一叶轮转动的同时，转动轴130也随第一叶轮而转动，进而带动转动轴130上的第二叶轮转动，第二叶轮转动时，环境空气从第二进气口进入压气机120，经压气机120压缩后，从第二排气口排出至第一管体210内，通过废气驱动涡轮机110和压气机120工作，更加节能环保。
中冷器220设置在第一管体210上，可降低被压气机120压缩后的混合器的温度，从而降低EGR发动机的热负荷，提高进气量，进而增加EGR发动机的功率，避免EGR发动机由于燃烧温度过高而出现爆震、功率不足甚至损伤熄火等故障。
EGR管310的一端与催化转化器390的排气口相连，另一端与第二管体410相连，第一冷却器320、第二冷却器330以及EGR泵340沿废气流向依次设置在EGR管310上，排水器350则与第二冷却器330排水口相连。
具体的，催化转化器390设置于涡轮机110和EGR管310之间，催化转化器390在催化剂的作用下通过一系列催化反应将废气中的CO、HC以及NOx三种有害气体转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水。
第一冷却器320和发动机散热器通过第一冷却管路循环串接，第一冷却管路内流通有冷却液，发动机水泵设置于第一冷却管路，以使第一冷却管路内的冷却液循环流动，冷却液流经第一冷却器320时，吸收流经第一冷却器320的废气中的热量，并将热量散发到环境空气中，废气中的热量被冷却液吸收后，废气的温度降低，以使废气中的水分冷凝，发动机散热器既可以对发动机的各部位进行降温，又可以对废气进行冷却，提高了发动机散热器的利用率。
第二冷却器330包括换热器和换热水泵，换热器和换热水泵通过第二冷却管路循环串接，第二冷却管路内流通有冷却液，由于发动机散热器对发动机的多个部件进行降温，第一冷却管路内的冷却液吸收了发动机多个部件的热量，因此，第一冷却器320内的冷却液的温度较高，对废气的冷却不充分，第二冷却器330通过单独的换热器对经第一冷却器320冷却后的废气再次进行冷却，第二冷却管路内的冷却液只吸收废气中的热量，因此第二冷却管路内的冷却液的温度比第一冷却管路内的冷却液的温度低，以使废气得到充分冷却，废气中水分充分冷凝，冷凝水附着在换热器的表面，汇聚后流至排水器350内。
排水器350包括储水箱和文丘里管，储水箱设置在第二冷却器330下方，用于收集第一冷却器320和第二冷却器330产生的冷凝水，文丘里管包括依次首尾相接的入口段、收缩段、喉道和扩散段，入口段为圆柱管，收缩段的内径由入口段向喉道逐渐减小，喉道为圆柱管，扩散段的内径沿远离喉道的方向逐渐增大，入口段与储水箱的底部连通，收缩段和第一管体210通过第三管体510连通，第一管体210内的部分高压混合气从收缩段流向喉道时，流速逐渐增大，压力逐渐降低，在文丘里管内产生低压，从而产生吸附作用，使储水箱内的冷凝水沿文丘里管排出。
如图2所示，在第二管体410上沿气体流向依次设置有空气滤清器430和加热器420，空气滤清器430设置于第二管体410的首端和加热器420之间，从而对进入第二管体410内的空气进行过滤，以去除空气中的灰尘和沙粒等杂质，保证气缸中进入足量、清洁的空气，避免空气中悬浮的尘埃被吸入气缸中，从而避免降低活塞组和气缸的磨损；加热器420位于EGR管310的尾端，通过设置加热器420，对进入第二管体410内的气体进行加热升温，可避免进入第二管体410内的废气中的水分再次吸出、凝结成水或冰，进而避免压气机120的第二叶轮被水滴或冰块撞击损伤。
另外，本实施例中，还包括有控制系统，如图2所示，所述控制系统由主控制器610、温度传感器360、压力传感器370、压差传感器380组成，温度传感器360设置于EGR泵340的进气口一端，用于检测EGR泵340进气口一端的温度，压力传感器370设置于EGR泵340的出气口一端，用于检测EGR泵340出气口一端的压力，压差传感器380则用于检测EGR泵340进气口和出气口之间的压差，温度传感器360、压力传感器370、压差传感器380均与主控制器610的信号输入端相连，EGR泵340与主控制器610的信号输入端和信号输出端均相连。
主控制器610根据温度传感器360、压力传感器370、压差传感器380所测得的信号计算EGR废气流量，并通过上述结果控制调节EGR泵340的转速，以提高EGR管310上通过的废气流量，进而提高废气循环效率，相较于采用EGR阀的结构，减少了流量调节阀的运用，降低了发动机进气系统的复杂程度。
本系统结构原理如下：
发动机内的废气经由排气管150进入涡轮机110内驱动涡轮机110和压气机120工作，涡轮机110排出的废气经过催化转化器390净化后，一部分流入EGR管310，流入EGR管中的废气经过第一冷却器320初次降温后，再经过第二冷却器330二次降温，使废气中的水分充分冷凝，降低了废气的含水量，从而提高了发动机缸内燃烧稳定性和燃烧效率，在寒冷环境下能够减少压气机120及第二管体410中冷凝冰的生成量，从而降低了冷凝冰对压气机叶轮的撞击损伤；而且，通过主控制器610接收温度传感器360、压力传感器370、压差传感器380测得的信号，控制EGR泵340转速，进而调节EGR管310内的废气流量，提高发动机废气循环效率；经由EGR组件处理的废气通过EGR管310流入第二管体410与空气进行混合，然后从第二进气口进入压气机120，压气机120将混合气压缩后，从第二排气口经过第一管体210和中冷器输送至进气管140内。
通过本技术方案所述的EGR低压系统，不仅解决了在发动机低速低负荷工况下，因废气压力低导致的EGR系统失效的问题，而且，通过主控制器610调节EGR泵340转速从而对EGR管310内的废气流量进行调节，以提高废气循环效率，减少了第二管体410上的流量控制阀，降低系统零部件数量。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种低压EGR系统，包括发动机本体、EGR组件，所述发动机本体包括气缸、涡轮机、压气机，所述气缸的进气口与压气机排气口之间连接有第一管体，其特征在于，所述EGR组件包括EGR管、第一冷却器、第二冷却器、EGR泵以及排水器，所述EGR管进气口和出气口分别与涡轮机的排气口和压气机的进气口相连，所述第一冷却器、第二冷却器、EGR泵、排水器沿EGR管的废气流向依次设置于EGR管上，所述排水器包括储水箱和文丘里管，所述储水箱与第二冷却器出水口相连，所述文丘里管的入口段与储水箱底部相连，收缩段与第一管体相连。
2.根据权利要求1所述的低压EGR系统，其特征在于，所述发动机本体还包括发动机散热器和发动机水泵，所述发动机散热器和第一冷却器通过第一冷却管路循环串接，所述第一冷却管路内流通有冷却液，所述发动机水泵与第一冷却管路相连，用于驱动第一冷却管路内的冷却液循环流动。
3.根据权利要求1所述的低压EGR系统，其特征在于，所述第二冷却器包括换热器和换热水泵，所述换热器和换热水泵通过第二冷却管路循环串接，所述第二冷却管路内流通有冷却液。
4.根据权利要求1所述的低压EGR系统，其特征在于，所述第一冷却器的冷却液温度高于所述第二冷却器的冷却液温度，所述储水箱设置于所述第二冷却器的下方。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的低压EGR系统，其特征在于，所述压气机的进气口通过第二管体与环境空气连通，所述EGR管出气口一端与第二管体相连。
6.根据权利要求5所述的低压EGR系统，其特征在于，所述第二管体上设置有加热器，所述加热器位于所述第二管体的首端和所述EGR管的尾端。
7.根据权利要求6所述的低压EGR系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括主控制器、温度传感器、压力传感器以及压差传感器，所述温度传感器设置于第二冷却器和EGR泵之间，所述压力传感器设置在位于EGR泵出水口一端的EGR管上，所述压差传感器用于检测EGR泵进水口和出水口两端压差，所述温度传感器、压力传感器以及压差传感器与控制器信号输入端相连，EGR泵与控制器信号输出端相连，主控制器根据温度传感器、压力传感器以及压差传感器检测信号调节EGR泵转速。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的低压EGR系统，其特征在于，所述第一管体上设置有中冷器。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的低压EGR系统，其特征在于，所述涡轮机与第一冷却器之间连接有催化转化器，所述催化转化器进气口和出气口分别与涡轮机出气口和第一冷却器进气口相连。
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