[發明專利]一種基于兩級渦輪增壓器的中壓廢氣低壓側引入系統

在審

• 申請號: 201910368724.4
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110118141A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 鄔斌揚;蘇萬華;劉一澤;張志強;邱俊松;王聰;劉亞龍;張仲
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02M26/08
• 分類號: F02M26/08;F02M26/35
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種基于兩級渦輪增壓器的中壓廢氣低壓側引入系統，包括發動機、高壓級渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器，發動機連接進氣總管和排氣總管，高壓級渦輪增壓器包括高壓級廢氣渦輪和高壓級壓氣機，低壓級渦輪增壓器包括低壓級廢氣渦輪和低壓級壓氣機，進氣總管連接進氣管路，排氣總管連接排氣管路，進氣管路設置單向閥、低壓級壓氣機、高壓級壓氣機和進氣中冷器，排氣管路設置高壓級廢氣渦輪、低壓級廢氣渦輪、后處理器和背壓閥；高壓級廢氣渦輪出口和低壓級壓氣機進口之間連接中壓EGR管路，中壓EGR管路上設置EGR冷卻器、EGR閥和顆粒物捕集器。本發明不僅能夠擴大EGR率的引入范圍，還能提高發動機的效率，降低排放。

技術領域

本發明屬于柴油機清潔燃燒技術領域，更具體的說，是涉及一種基于兩級渦輪增壓器的中壓廢氣低壓側引入系統。

背景技術

現代排放法規日益嚴格，減少發動機的尾氣排放是未來的必然趨勢，其中NOx和顆粒物的排放控制最為嚴格。發動機在工作時，缸內燃料燃燒時的高溫富氧區易產生NOx，為了減少NOx排放，就應當控制缸內氧氣濃度和最高燃燒溫度。目前能夠有效降低發動機NOx排放的技術有廢氣再循環技術(EGR)、選擇性催化還原(SCR)后處理技術和摻水燃燒技術。其中EGR技術是指將發動機排出廢氣的一部分引入到進氣管，與新鮮空氣混合后一同進入氣缸重新參與燃燒，起到降低燃燒溫度和氧氣濃度的作用，進而降低發動機NOx排放。

目前的EGR技術主要分為高壓EGR技術和低壓EGR技術。高壓EGR技術是從發動機增壓器渦輪機前端取氣，經過EGR冷卻器和EGR閥后進入發動機進氣管，與新鮮空氣混合后進入發動機氣缸內；低壓EGR技術是從增壓器渦輪機排氣的后處理裝置后取氣，經過EGR冷卻器和EGR閥后進入低壓級壓氣機前端與新鮮空氣混合，增壓后進入發動機氣缸內。這兩種EGR技術采用不同的廢氣引入方法，有其固有的優缺點與適合運行的工況范圍：對于高壓EGR，其回路短，瞬態響應速度快，但在高負荷時增壓的進氣壓力高于渦前排氣壓力，單純的開啟EGR閥很難引入EGR，因此高壓EGR適合在低負荷工況使用，同時在渦前取氣會使進入渦輪機中廢氣的能量減少，影響渦輪增壓器的運行效率；相對于高壓EGR，低壓EGR渦后取氣，在高速高負荷時所需的渦前壓力更小，發動機泵氣損失更小，同時也容易引入廢氣產生較大的EGR率，但因其在后處理裝置后取氣，存在布置困難，回路長且壓差小的缺點，導致瞬態響應速度慢，響應期間發動機排放很難滿足要求。

綜上所述，為了滿足日益嚴格的法規要求，就需要解決現有低壓EGR系統布置困難，高壓EGR系統大負荷下廢氣引入難的問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提出一種基于兩級渦輪增壓器的中壓廢氣低壓側引入系統，不僅能夠擴大EGR率的引入范圍，還兼顧不同負荷下發動機對EGR的要求，提高發動機的效率，降低排放。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明基于兩級渦輪增壓器的中壓廢氣低壓側引入系統，包括發動機、高壓級渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器，所述發動機連接有進氣總管和排氣總管，所述高壓級渦輪增壓器包括同軸轉動的高壓級廢氣渦輪和高壓級壓氣機，所述低壓級渦輪增壓器包括同軸轉動的低壓級廢氣渦輪和低壓級壓氣機，所述進氣總管連接有進氣管路，所述排氣總管連接有排氣管路，所述進氣管路上沿進氣方向依次設置單向閥、低壓級壓氣機、高壓級壓氣機和進氣中冷器，所述排氣管路上沿排氣方向依次設置高壓級廢氣渦輪、低壓級廢氣渦輪、后處理器和背壓閥；

所述高壓級廢氣渦輪出口和低壓級壓氣機進口之間連接有中壓EGR管路，所述中壓EGR管路上設置有EGR冷卻器、EGR閥和顆粒物捕集器，所述EGR閥設置于EGR冷卻器和顆粒物捕集器之間；所述EGR冷卻器出口與低壓級壓氣機進口管路連接，進口與EGR閥連接；所述顆粒物捕集器進口與高壓級廢氣渦輪出口管路連接，出口與EGR閥連接。

所述中壓EGR管路的進口端與高壓級廢氣渦輪出口(或低壓級廢氣渦輪進口)管路連通，出口端與低壓級壓氣機進口管路連通。