[發(fā)明專利]一種基于兩級渦輪增壓器的高壓廢氣低壓側(cè)引入系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910369213.4
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110107394A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄔斌揚(yáng);蘇萬華;劉一澤;張志強(qiáng);郭建軍;鄧龍飛;張潔
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: F02B37/013
• 分類號: F02B37/013;F02B37/02;F02B39/00;F02M26/08;F02M26/17;F02B29/04;F01N3/021
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 吳學(xué)穎

本發(fā)明公開了一種基于兩級渦輪增壓器的高壓廢氣低壓側(cè)引入系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓級渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器，發(fā)動(dòng)機(jī)連接進(jìn)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(jī)，低壓級渦輪增壓器包括低壓級廢氣渦輪和低壓級壓氣機(jī)，進(jìn)氣總管連接進(jìn)氣管路，排氣總管連接排氣管路，進(jìn)氣管路設(shè)置單向閥、低壓級壓氣機(jī)、高壓級壓氣機(jī)和進(jìn)氣中冷器，排氣管路設(shè)置高壓級廢氣渦輪、低壓級廢氣渦輪、后處理器和背壓閥；高壓級廢氣渦輪進(jìn)口和低壓級壓氣機(jī)進(jìn)口之間連接高壓EGR管路，高壓EGR管路設(shè)置EGR冷卻器、EGR閥和顆粒物捕集器。本發(fā)明不僅能擴(kuò)大EGR率的引入范圍，還能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，降低排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柴油機(jī)清潔燃燒技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種基于兩級渦輪增壓器的高壓廢氣低壓側(cè)引入系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代排放法規(guī)日益嚴(yán)格，減少發(fā)動(dòng)機(jī)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(yán)格。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，缸內(nèi)燃料燃燒時(shí)的高溫富氧區(qū)易產(chǎn)生NOx，為了減少NOx排放，就應(yīng)當(dāng)控制缸內(nèi)氧氣濃度和最高燃燒溫度。目前能夠有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放的技術(shù)有廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR)、選擇性催化還原(SCR)后處理技術(shù)和摻水燃燒技術(shù)。其中EGR技術(shù)是指將發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣的一部分引入到進(jìn)氣管，與新鮮空氣混合后一同進(jìn)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(jìn)而降低發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放。

目前的EGR技術(shù)主要分為高壓EGR技術(shù)和低壓EGR技術(shù)。高壓EGR技術(shù)是從發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器渦輪機(jī)前端取氣，經(jīng)過EGR冷卻器和EGR閥后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管，與新鮮空氣混合后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)；低壓EGR技術(shù)是從增壓器渦輪機(jī)排氣的后處理裝置后取氣，經(jīng)過EGR冷卻器和EGR閥后進(jìn)入低壓級壓氣機(jī)前端與新鮮空氣混合，增壓后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。這兩種EGR技術(shù)采用不同的廢氣引入方法，有其固有的優(yōu)缺點(diǎn)與適合運(yùn)行的工況范圍：對于高壓EGR，其回路短，瞬態(tài)響應(yīng)速度快，但在高負(fù)荷時(shí)增壓的進(jìn)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(fù)荷工況使用；相對于高壓EGR，低壓EGR渦后取氣，在高速高負(fù)荷時(shí)所需的渦前壓力更小，發(fā)動(dòng)機(jī)泵氣損失更小，同時(shí)也容易引入廢氣產(chǎn)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(diǎn)，導(dǎo)致瞬態(tài)響應(yīng)速度慢，響應(yīng)期間發(fā)動(dòng)機(jī)排放很難滿足要求。

綜上所述，為了滿足日益嚴(yán)格的法規(guī)要求，就需要解決現(xiàn)有低壓EGR系統(tǒng)布置困難，高壓EGR系統(tǒng)大負(fù)荷工況下廢氣引入難的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種基于兩級渦輪增壓器的高壓廢氣低壓側(cè)引入系統(tǒng)，不僅能夠擴(kuò)大EGR率的引入范圍，還兼顧不同負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)對EGR的要求，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，降低排放。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明基于兩級渦輪增壓器的高壓廢氣低壓側(cè)引入系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓級渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器，所述發(fā)動(dòng)機(jī)連接有進(jìn)氣總管和排氣總管，所述高壓級渦輪增壓器包括同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的高壓級廢氣渦輪和高壓級壓氣機(jī)，所述低壓級渦輪增壓器包括同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的低壓級廢氣渦輪和低壓級壓氣機(jī)，所述進(jìn)氣總管連接有進(jìn)氣管路，所述排氣總管連接有排氣管路，所述進(jìn)氣管路上沿進(jìn)氣方向依次設(shè)置單向閥、低壓級壓氣機(jī)、高壓級壓氣機(jī)和進(jìn)氣中冷器，所述排氣管路上沿排氣方向依次設(shè)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進(jìn)口和低壓級壓氣機(jī)進(jìn)口之間連接有高壓EGR管路，所述高壓EGR管路上設(shè)置有EGR冷卻器、EGR閥和顆粒物捕集器，所述EGR閥設(shè)置于EGR冷卻器和顆粒物捕集器之間；所述EGR冷卻器進(jìn)口與EGR閥相連，出口與低壓級壓氣機(jī)進(jìn)口管路相連；所述顆粒物捕集器進(jìn)口與高壓級廢氣渦輪進(jìn)口管路相連，出口與EGR閥相連。

所述高壓EGR管路的進(jìn)口端與高壓級廢氣渦輪進(jìn)口管路連通，出口端與低壓級壓氣機(jī)進(jìn)口管路連通。