[實用新型]一種配置過濾裝置的高EGR率單缸機廢氣再循環系統

有效

• 申請號: 202020184610.2
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN212003378U
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 金玉山;鄭亮;張麗君;李垂孝;張慰
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: F02M26/35
• 分類號: F02M26/35;F02M26/34
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本實用新型提供了一種配置過濾裝置的高EGR率單缸機廢氣再循環系統，包括氣缸單元、背壓閥、前置濾器、EGR冷卻器、螺桿壓氣機、油氣分離器、EGR率調節閥、EGR二級冷卻器以及EGR止回閥，其中：氣缸單元采通入壓縮空氣，壓縮空氣燃燒后產生的排氣一路從排氣總管經背壓閥排出；另一路經過EGR開關閥依次經過前置濾器、EGR冷卻器、螺桿壓氣機、油氣分離器、EGR率調節閥、EGR二級冷卻器以及EGR止回閥再進入氣缸單元，形成循環回路。本實用新型能夠采用高EGR率有效實現高密度?低溫燃燒的燃燒策略，實現船用柴油機低排放和高效率。

技術領域

本實用新型涉及廢氣處理領域，具體地，涉及一種配置過濾裝置的高EGR率單缸機廢氣再循環系統。

背景技術

隨著材料學科、制造能力、環保意識以及電子技術等不斷的發展，高功率密度、低排放成為當前船用柴油機領域產品創新和新技術研發的主要方向。在高功率密度方面，意味著更高航速、機動性、更大裝載能力和更大容量供電能力。而環境保護意識的不斷提高，國際相關組織對船用柴油機排放限制也越來越嚴格，特別是國際海事組織Tier III的實施給船用柴油機的發展帶來重大影響。

EGR(Exhaust Gas Recirculation,廢氣再循環系統)技術是目前實用有效的降低柴油機NOx排放的機內控制措施之一，但它也會給柴油機帶來一些不良的影響，如可能導致燃油消耗率和顆粒排放上升，因此在船用柴油機領域實際應用較少。但另一方面，采用高EGR率(50％)則是實現低溫燃燒模式的一個主要方案，柴油機實現低溫燃燒一直是低溫燃燒研究領域的難點，其中EGR率是指再循環廢氣量與吸入氣缸的進氣總量之比。天津大學蘇萬華教授在十年“973項目”的支持下，提出高密度-低溫燃燒理論，結合高EGR率使柴油機在降低NOx排放的同時，不產生更多的Soot排放物，且能維持輸出功率。實現上述要求的另一個關鍵是提高柴油機進氣壓力來保持燃燒過程所需的空氣量，保證缸內平均當量比在一定限值之內。

綜上，隨著船用柴油機對高功率密度的追求，以及實施嚴格的排放法規，單級渦輪增壓的進氣壓力(＜0.5MPa)已經不能滿足柴油機大范圍流量使用需求。提高進氣壓力和平均有效壓力，滿足更多的新鮮充量需求，進一步增加EGR率，高密度低溫燃燒技術成為發展的主要方向之一。

目前，EGR技術廣泛使用在作為滿足Tier III排放標準的一種機內凈化技術措施。在“高密度-低溫燃燒”策略中，進一步需要通過采用更高EGR率來降低缸內溫度，實現低溫燃燒，控制缸內的溫度，抑制碳煙生成，從而允許在混合氣較濃的條件下實現低碳煙排放，得到較好的氮氧化物和碳煙排放折中結果。在進氣壓力超高(0～1Mpa)的單缸柴油機上采用更高EGR率實現“高密度-低溫燃燒”策略，必須要解決的技術問題有2個：克服更大的進排氣壓力逆差和解決碳煙、硫化物對系統部件的堵塞、腐蝕問題。

首先，為滿足缸內低溫燃燒研究的要求，EGR率需要大幅擴展。EGR率評價方法較多，通過測量進、排氣管中的CO₂或O₂濃度進行計算。EGR率調整范圍受排氣背壓和進氣壓力之差影響較大，克服進排氣壓力逆差是EGR系統設計的主要難點。專利CN 102937043 B(一種EGR濾水箱和濾水式廢氣再循環系統)中特別說明在沒有運用特殊手段的情況下，EGR率很難超過25％。增壓柴油機，特別是兩級高增壓柴油機的進氣壓力在增壓加壓作用后，在高負荷時進氣壓力更高，造成排氣管內的平均壓力相對進氣管的平均壓力更低。為研制功率密度和熱效率更高、更低排放大功率柴油機，開發的新型單缸柴油機采用“高密度-低溫燃燒”技術，顯著特點是具備超高進氣壓力，同時要求盡可能實現70％左右的高EGR率，必須首先克服進排氣壓力逆差問題。