[實(shí)用新型]輕型柴油機(jī)EGR進(jìn)氣控制系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020539708.1
• 申請(qǐng)日: 2010-09-20
• 公開（公告）號(hào): CN201891532U
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐威;趙貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西玉柴機(jī)器股份有限公司
• 主分類號(hào): F02M35/10
• 分類號(hào): F02M35/10;F02M25/07;F02D21/08;F02B29/04
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11279
• 代理人: 王正茂;叢芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及柴油機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種輕型柴油機(jī)帶EGR的進(jìn)氣控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中燃燒的廢氣含有NOx等對(duì)人體有害的氣體，因此國(guó)家在環(huán)保法規(guī)里明確規(guī)定了發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NOx含量。隨著國(guó)三、國(guó)四、國(guó)五的標(biāo)準(zhǔn)頒布，NOx含量限值越來越嚴(yán)格。這就需要發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)和燃燒開發(fā)時(shí)充分考慮該限值的控制，既要滿足國(guó)家的排放法規(guī)要求，又要能兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)的性能需求。

尾氣中的NOx的生成機(jī)理三要素是高溫、富氧、燃燒持續(xù)時(shí)間。即在足夠的氧濃度的條件下，溫度越高和燃燒反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，則生成量越大。通過EGR系統(tǒng)(Exhaust?Gas?Recycle，即廢氣再循環(huán)系統(tǒng))，將發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣冷卻后重新引入進(jìn)氣管可以得到三個(gè)方面的好處：一、提高混合氣的熱容量。廢氣中還有水蒸汽和二氧化碳，可有效降低氣缸內(nèi)的最高燃燒溫度，抑制NOx的生成。二、降低混合氣中氧氣的濃度。廢氣加入的稀釋作用可以使氧氣的相對(duì)濃度下降，從而也能降低NOx的排放。三、降低燃燒速度。由于廢氣中含有大量惰性氣體，當(dāng)這些廢氣部分回流到進(jìn)氣管后起到了稀釋新鮮進(jìn)氣的作用，使燃燒反應(yīng)速度減緩。

國(guó)家排放法規(guī)對(duì)輕型車NOx排放的考核控制區(qū)段在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的中低速區(qū)段，對(duì)中、重型車NOx排放的考核控制區(qū)段在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的高速重載荷區(qū)段。

為了滿足法規(guī)的考核要求，根據(jù)燃燒排放控制NOx機(jī)理，引入了EGR率的概念，即控制氣缸內(nèi)回流尾氣所占的百分比來改善燃燒。輕型柴油機(jī)在中低速段時(shí)需要高達(dá)50％以上的EGR率才能有效控制NOx排放；而在高速段為了減少泵氣損失，滿足低油耗率要求，EGR率又不需要那么大。可事實(shí)上輕型柴油機(jī)的工作原理剛好跟上述的需求相反：中低速時(shí)，產(chǎn)生廢氣少，難以獲得較高的排氣背壓回流尾氣來保證高EGR率；高速時(shí)，產(chǎn)生廢氣多，但此時(shí)又需要順暢排氣，吸進(jìn)更多的新鮮空氣參與燃燒，不要那么大的EGR率了。現(xiàn)有輕型柴油機(jī)的EGR系統(tǒng)在固定增壓器渦輪、固定的排氣管內(nèi)徑，僅靠進(jìn)氣管前EGR閥的開度控制廢氣流量，很難在中低速段控制得到理想的EGR率又能兼顧高速段的性能要求。

傳統(tǒng)帶EGR進(jìn)氣系統(tǒng)方案缺點(diǎn)：

1)減小增壓器渦輪，使渦前壓力增大來提高EGR率，渦輪過小犧牲了高速的經(jīng)濟(jì)性。

2)減小排氣管內(nèi)徑的方法增大排氣壓力，這種方法僅對(duì)高速段大負(fù)荷工況的EGR率有好處，對(duì)小負(fù)荷低速段影響不大，所以對(duì)輕型車的意義不大。

3)進(jìn)氣門關(guān)閉角的變化很難實(shí)現(xiàn)大幅度地提高缸內(nèi)的EGR率。

4)氣門重疊角減小，EGR率會(huì)有所增大，但EGR率存在一個(gè)臨界值無法大幅提高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中缺陷，既可實(shí)現(xiàn)在中低速獲得可控的高EGR率，又可保證高速段的充氣效率，最大程度地減小增壓器和排氣管對(duì)EGR率的影響。

本實(shí)用新型的輕型柴油機(jī)EGR進(jìn)氣控制系統(tǒng)，包括與新鮮空氣源連通的進(jìn)氣接管，進(jìn)氣接管的進(jìn)氣端設(shè)進(jìn)氣節(jié)流閥，用于控制新鮮空氣的進(jìn)氣總量；進(jìn)氣接管為雙層結(jié)構(gòu)，其中進(jìn)氣接管下層與進(jìn)氣管第一穩(wěn)壓腔連通并通過進(jìn)氣渦流控制閥控制流入第一穩(wěn)壓腔的新鮮空氣流量，形成新鮮空氣進(jìn)氣組；進(jìn)氣接管上層根部處設(shè)EGR進(jìn)氣口，經(jīng)冷卻后的尾氣通過電控EGR閥對(duì)進(jìn)入EGR進(jìn)氣口的尾氣流量進(jìn)行控制，尾氣與新鮮空氣在進(jìn)氣接管上層混合，充分混合后的尾氣和新鮮空氣進(jìn)入進(jìn)氣管第二穩(wěn)壓腔，形成帶EGR尾氣進(jìn)氣組。

其中，進(jìn)氣接管上層通過第二穩(wěn)壓腔支氣管與進(jìn)氣管第二穩(wěn)壓腔連通，用于充分混合位于進(jìn)氣接管上層的尾氣和新鮮空氣。

其中該系統(tǒng)還包括EGR冷卻器和EGR導(dǎo)管，尾氣在EGR冷卻器中冷卻、然后通過EGR導(dǎo)管進(jìn)入進(jìn)氣接管。

其中，輕型柴油機(jī)為四缸十六氣門柴油機(jī)，新鮮空氣進(jìn)氣組包括第一、三、五、七進(jìn)氣口，帶EGR尾氣進(jìn)氣組包括第二、四、六、八進(jìn)氣口，新鮮空氣進(jìn)氣口與帶EGR尾氣進(jìn)氣口間隔設(shè)置。

其中，進(jìn)氣節(jié)流閥、進(jìn)氣渦流控制閥以及電控EGR閥可以進(jìn)行ECU電控控制，在不過多減低發(fā)動(dòng)機(jī)性能的前提下，又能滿足國(guó)家的排放限值；當(dāng)柴油機(jī)在中低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣節(jié)流閥的閥門和進(jìn)氣渦流控制閥的閥門關(guān)小，電控EGR閥的閥門開至最大，用于引入足夠的尾氣并保證帶EGR尾氣進(jìn)氣組的進(jìn)氣充氣效率；當(dāng)柴油機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣節(jié)流閥的閥門和進(jìn)氣渦流控制閥的閥門開大，電控EGR閥的閥門適當(dāng)關(guān)小，用于保證兩個(gè)進(jìn)氣組的新鮮空氣進(jìn)氣的充氣效率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：