專利名稱:一種實(shí)現(xiàn)egr技術(shù)的增壓柴油機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的增壓柴油機(jī)，包括柴油機(jī)、渦輪增壓器、EGR渦輪增壓器，柴油機(jī)分別連接進(jìn)氣總管和排氣總管，渦輪增壓器的壓氣機(jī)通過(guò)第一進(jìn)氣支路連接進(jìn)氣總管，渦輪增壓器的渦輪通過(guò)第一排氣支路連接排氣總管，所述EGR渦輪增壓器包括EGR壓氣機(jī)和EGR渦輪，第一排氣支路分別連通第二排氣支路、第三排氣支路和第四排氣支路，第二排氣支路連通大氣，第三排氣支路連通EGR渦輪，第四排氣支路連通EGR壓氣機(jī)，EGR壓氣機(jī)通過(guò)第二進(jìn)氣支路連通進(jìn)氣總管。本實(shí)用新型通過(guò)一個(gè)較小的渦輪增壓器，對(duì)排氣進(jìn)行增壓，這樣排氣的壓力高于進(jìn)氣的壓力，排氣能夠流進(jìn)進(jìn)氣管中，從而實(shí)現(xiàn)EGR。
【專利說(shuō)明】
一種實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的増壓柴油機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種柴油機(jī)，具體地說(shuō)是柴油機(jī)進(jìn)排氣控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著船用柴油機(jī)對(duì)排放的限制日益嚴(yán)格，尤其是NOx排放，降低NOx排放已經(jīng)刻不容緩。就目前的減排技術(shù)來(lái)說(shuō)，EGR技術(shù)無(wú)論是在減排的效果上還是成本上都有很大的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的認(rèn)可。所謂廢氣再循環(huán)(EGR)是將排氣中的一部分廢氣引入到進(jìn)氣管，同新鮮空氣混合后進(jìn)入氣缸重新參與燃燒的過(guò)程，降低了柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒溫度，進(jìn)而能夠降低柴油機(jī)NOx排放。但是實(shí)現(xiàn)EGR還有很多難題，尤其是對(duì)于增壓柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，柴油機(jī)的排氣壓力要小于進(jìn)氣壓力，這就導(dǎo)致在自然條件下不可能將廢氣引入進(jìn)氣管中，這就需要使用一些輔助方法來(lái)實(shí)現(xiàn)EGR。有人通過(guò)對(duì)柴油機(jī)壓氣機(jī)后空氣進(jìn)行放氣，降低進(jìn)氣壓力，將廢氣引入到進(jìn)氣管中，這種方法雖可以實(shí)現(xiàn)EGR，但是是對(duì)能量的一種浪費(fèi)，不易推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供使排氣的壓力高于進(jìn)氣的壓力，從而令排氣能夠流向進(jìn)氣管的一種實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的增壓柴油機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本實(shí)用新型一種實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的增壓柴油機(jī)，包括柴油機(jī)、渦輪增壓器，柴油機(jī)分別連接進(jìn)氣總管和排氣總管，渦輪增壓器的壓氣機(jī)通過(guò)第一進(jìn)氣支路連接進(jìn)氣總管，渦輪增壓器的渦輪通過(guò)第一排氣支路連接排氣總管，其特征是:還包括EGR渦輪增壓器，所述EGR渦輪增壓器包括EGR壓氣機(jī)和EGR渦輪，第一排氣支路分別連通第二排氣支路、第三排氣支路和第四排氣支路，第二排氣支路連通大氣，第三排氣支路連通EGR渦輪，第四排氣支路連通EGR壓氣機(jī)，EGR壓氣機(jī)通過(guò)第二進(jìn)氣支路連通進(jìn)氣總管，第一進(jìn)氣支路上安裝進(jìn)氣中冷器和進(jìn)氣流量計(jì)，第二進(jìn)氣支路上安裝EGR流量計(jì)，第四排氣支路上安裝EGR冷卻器和穩(wěn)壓箱。
[0006]本實(shí)用新型一種實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的增壓柴油機(jī)還可以包括:
[0007]1、第二排氣支路上安裝排氣放氣閥，第三排氣支路上安裝EGR渦輪控制閥，第四排氣支路上安裝EGR壓氣機(jī)控制閥，第二進(jìn)氣支路上安裝EGR控制閥。
[0008]2、排氣放氣閥、EGR渦輪控制閥、EGR壓氣機(jī)控制閥以及EGR控制閥均連接采集渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號(hào)、柴油機(jī)負(fù)荷信號(hào)、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的ECU控制單元。
[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:本實(shí)用新型通過(guò)一個(gè)較小的渦輪增壓器，對(duì)排氣進(jìn)行增壓，這樣排氣的壓力高于進(jìn)氣的壓力，排氣能夠流進(jìn)進(jìn)氣管中，從而實(shí)現(xiàn)EGR。
【附圖說(shuō)明】

[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述:
[0012]結(jié)合圖1，本實(shí)用新型包括壓氣機(jī)I，廢氣渦輪2，進(jìn)氣中冷器3，進(jìn)氣流量計(jì)4，進(jìn)氣總管5，柴油機(jī)6，EGR流量計(jì)7，排氣放氣閥8，EGR渦輪控制閥9，EGR壓氣機(jī)控制閥10，EGR冷卻器11，排氣總管12，穩(wěn)壓箱13，EGR渦輪14，EGR壓氣機(jī)15，EGR控制閥16，增壓器轉(zhuǎn)速信號(hào)17，ECU控制單元18，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)19，柴油機(jī)負(fù)荷信號(hào)20以及各連接管路等。
[0013]壓氣機(jī)1、進(jìn)氣中冷器3、進(jìn)氣流量計(jì)4以及進(jìn)氣總管5組成了第一進(jìn)氣支路;排氣總管12和廢氣渦輪2通過(guò)管路連接組成第一排氣支路。
[0014]排氣總管12后除了第一排氣支路外還有三條排氣支路，包括由排氣放氣閥8控制的第二排氣支路，將廢氣直接排放到大氣環(huán)境中；由EGR渦輪控制閥9控制的第三排氣支路，控制著此路的開(kāi)關(guān)以及EGR渦輪14工作與否；由EGR壓氣機(jī)控制閥10控制的第四排氣支路，控制著此路的開(kāi)關(guān)以及EGR壓氣機(jī)15工作與否。EGR壓氣機(jī)15后與進(jìn)氣總管5之間還有由EGR控制閥16控制的第二進(jìn)氣支路，該支路是實(shí)現(xiàn)EGR的最后一條支路，排氣通過(guò)第二進(jìn)氣支路流進(jìn)柴油機(jī)6，從而實(shí)現(xiàn)EGR。
[0015]該裝置的控制方案如下:
[0016]E⑶控制單元18采集渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號(hào)17、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)19以及柴油機(jī)負(fù)荷信號(hào)20，將這三種信號(hào)與ECU控制單元18提前設(shè)定好的MAP圖作比較進(jìn)行判斷:
[0017](I)當(dāng)柴油機(jī)6處于低速小負(fù)荷的狀態(tài)下，排氣放氣閥8、EGR渦輪控制閥9、EGR壓氣機(jī)控制閥1和EGR控制閥16均處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)沒(méi)有EGR。
[0018](2)當(dāng)柴油機(jī)6處于中高轉(zhuǎn)速以及中高負(fù)荷時(shí)，首先看渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號(hào)17是否超過(guò)限定值，如果超過(guò)則打開(kāi)排氣放氣閥8，將部分排氣放掉，如果沒(méi)有超過(guò)限定值則排氣放氣閥8依然處于關(guān)閉狀態(tài);隨后開(kāi)啟EGR壓氣機(jī)控制閥10，過(guò)一段時(shí)間后排氣將穩(wěn)壓箱13充滿，在開(kāi)啟EGR渦輪控制閥9，最后開(kāi)啟EGR控制閥16，根據(jù)E⑶控制單元18設(shè)定好的MAP圖，對(duì)每個(gè)閥門的開(kāi)度進(jìn)行控制，從而達(dá)到想要的流量，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)EGR率。
[0019]本實(shí)用新型利用一個(gè)額外的渦輪增壓器將排氣進(jìn)行增壓，這樣排氣的壓力高于進(jìn)氣的壓力，排氣能夠流向進(jìn)氣管，實(shí)現(xiàn)EGR。該增壓器的EGR渦輪和EGR壓氣機(jī)的入口都連接在排氣管上，并且每條管路上都有一個(gè)控制閥，其作用是一方面控制著管路的開(kāi)關(guān)，另一方面控制著管路中的排氣流量，根據(jù)ECU控制單元接收到的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和柴油機(jī)負(fù)荷信號(hào)進(jìn)行具體的動(dòng)作。EGR控制閥安裝在進(jìn)氣總管與EGR壓氣機(jī)之間，控制著管路中的排氣流量。排氣放氣閥的開(kāi)關(guān)由渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號(hào)控制，當(dāng)增壓器轉(zhuǎn)速高于所允許的最大轉(zhuǎn)速時(shí)，開(kāi)啟排氣放氣閥，以保證安全，反之則處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0020]本實(shí)用新型裝置包括包括包括壓氣機(jī)、廢氣渦輪、進(jìn)氣中冷器、進(jìn)氣流量計(jì)、進(jìn)氣總管、排氣總管、柴油機(jī)本體、EGR流量計(jì)、排氣放氣閥、EGR渦輪控制閥、EGR壓氣機(jī)控制閥、EGR冷卻器、穩(wěn)壓箱、E⑶控制單元、EGR渦輪、EGR壓氣機(jī)以及EGR控制閥等。壓氣機(jī)、進(jìn)氣中冷器、進(jìn)氣流量計(jì)以及進(jìn)氣總管組成了第一進(jìn)氣支路;排氣總管和廢氣渦輪通過(guò)管路連接組成第一排氣支路。排氣總管后除了第一排氣支路外還有三條排氣支路，包括由排氣放氣閥控制的第二排氣支路，將廢氣直接排放到大氣環(huán)境中；由EGR渦輪控制閥控制的第三排氣支路，控制著此路的開(kāi)關(guān)以及EGR渦輪工作與否；由EGR壓氣機(jī)控制閥控制的第四排氣支路，控制著此路的開(kāi)關(guān)以及EGR壓氣機(jī)工作與否。EGR壓氣機(jī)后與進(jìn)氣總管之間還有由EGR控制閥控制的第二進(jìn)氣支路，該支路是實(shí)現(xiàn)EGR的最后一條支路，排氣通過(guò)第二進(jìn)氣支路流進(jìn)柴油機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)EGR。
[0021 ]該裝置的控制方案如下:
[0022]ECU控制單元采集渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號(hào)、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)以及柴油機(jī)負(fù)荷信號(hào)，將這三種信號(hào)與柴油機(jī)的提前設(shè)定好的MAP圖作比較進(jìn)行判斷:
[0023](I)當(dāng)柴油機(jī)處于低速小負(fù)荷的狀態(tài)下，排氣放氣閥、EGR渦輪控制閥、EGR壓氣機(jī)控制閥和EGR控制閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)沒(méi)有EGR。
[0024](2)當(dāng)柴油機(jī)處于中高轉(zhuǎn)速以及中高負(fù)荷時(shí)，首先看渦輪增壓器轉(zhuǎn)速是否超過(guò)限定值，如果超過(guò)則打開(kāi)排氣放氣閥，將部分排氣放掉，如果沒(méi)有超過(guò)限定值則排氣放氣閥依然處于關(guān)閉狀態(tài);隨后開(kāi)啟EGR壓氣機(jī)控制閥，過(guò)一段時(shí)間后排氣將穩(wěn)壓箱充滿，在開(kāi)啟EGR渦輪控制閥，最后開(kāi)啟EGR控制閥，根據(jù)ECU控制單元設(shè)定好的MAP圖，對(duì)每個(gè)閥門的開(kāi)度進(jìn)行控制，從而達(dá)到想要的流量，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)EGR率。
[0025]本實(shí)用新型一種增壓柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的裝置，包括壓氣機(jī)、廢氣渦輪、進(jìn)氣中冷器、進(jìn)氣流量計(jì)、進(jìn)氣總管、排氣總管、柴油機(jī)、EGR流量計(jì)、排氣放氣閥、EGR渦輪控制閥、EGR壓氣機(jī)控制閥、EGR冷卻器、穩(wěn)壓箱、ECU控制單元、EGR渦輪、EGR壓氣機(jī)以及EGR控制閥等。其中，壓氣機(jī)入口與大氣相通，空氣通過(guò)壓氣機(jī)增壓后，在進(jìn)氣中冷器中冷卻，然后流過(guò)進(jìn)氣流量計(jì)經(jīng)進(jìn)氣總管進(jìn)入柴油機(jī)，廢氣經(jīng)排氣總管流出，一面通過(guò)廢氣渦輪膨脹做功，廢氣渦輪出口與大氣環(huán)境相通，另一面則是流向了三個(gè)方向，一是通過(guò)排氣放氣閥直接放到大氣環(huán)境中，二是通過(guò)EGR渦輪控制閥流向EGR渦輪做功，最終流向大氣環(huán)境中，三是通過(guò)EGR壓氣機(jī)控制閥、EGR冷卻器以及穩(wěn)壓箱流向EGR壓氣機(jī)，最終經(jīng)過(guò)EGR控制閥和EGR流量計(jì)流進(jìn)進(jìn)氣總管，重新回到柴油機(jī)內(nèi)。
[0026]柴油機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)三岔管一路流向渦輪增壓器的渦輪，一路流向?qū)崿F(xiàn)EGR的管路中，之后又分別流向了大氣環(huán)境、EGR渦輪以及EGR壓氣機(jī)三個(gè)方向。
[0027]廢氣流向?qū)崿F(xiàn)EGR的管路中，為了防止渦輪增壓器超速，設(shè)置了一個(gè)將廢氣直接排放到大氣環(huán)境的一條管路，通過(guò)排氣放氣閥控制此管路的開(kāi)關(guān)。
[0028]廢氣流向?qū)崿F(xiàn)EGR的管路中，流向EGR渦輪這一路，通過(guò)EGR渦輪控制閥控制此管路的開(kāi)關(guān)，當(dāng)柴油機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，關(guān)閉EGR渦輪控制閥，沒(méi)有EGR，當(dāng)柴油機(jī)處于中高負(fù)荷時(shí)，開(kāi)啟EGR渦輪控制閥，實(shí)現(xiàn)EGR。
[0029]廢氣流向?qū)崿F(xiàn)EGR的管路中，流向EGR壓氣機(jī)這一路，通過(guò)EGR壓氣機(jī)控制閥控制此路的開(kāi)關(guān)，當(dāng)柴油機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)關(guān)閉EGR壓氣機(jī)控制閥，當(dāng)柴油機(jī)處于中高負(fù)荷時(shí)，開(kāi)啟EGR壓氣機(jī)控制閥，經(jīng)過(guò)EGR冷卻器冷卻，然后在穩(wěn)壓箱中保證進(jìn)入EGR壓氣機(jī)的排氣壓力的穩(wěn)定。
[0030]進(jìn)過(guò)EGR壓氣機(jī)加壓后的廢氣，經(jīng)過(guò)EGR控制閥與EGR流量計(jì)流向進(jìn)氣總管，EGR控制閥根據(jù)需要通過(guò)開(kāi)關(guān)角度控制廢氣流量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的增壓柴油機(jī)，包括柴油機(jī)、渦輪增壓器，柴油機(jī)分別連接進(jìn)氣總管和排氣總管，渦輪增壓器的壓氣機(jī)通過(guò)第一進(jìn)氣支路連接進(jìn)氣總管，渦輪增壓器的渦輪通過(guò)第一排氣支路連接排氣總管，其特征是:還包括EGR渦輪增壓器，所述EGR渦輪增壓器包括EGR壓氣機(jī)和EGR渦輪，第一排氣支路分別連通第二排氣支路、第三排氣支路和第四排氣支路，第二排氣支路連通大氣，第三排氣支路連通EGR渦輪，第四排氣支路連通EGR壓氣機(jī)，EGR壓氣機(jī)通過(guò)第二進(jìn)氣支路連通進(jìn)氣總管，第一進(jìn)氣支路上安裝進(jìn)氣中冷器和進(jìn)氣流量計(jì)，第二進(jìn)氣支路上安裝EGR流量計(jì)，第四排氣支路上安裝EGR冷卻器和穩(wěn)壓箱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的增壓柴油機(jī)，其特征是:第二排氣支路上安裝排氣放氣閥，第三排氣支路上安裝EGR渦輪控制閥，第四排氣支路上安裝EGR壓氣機(jī)控制閥，第二進(jìn)氣支路上安裝EGR控制閥。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)現(xiàn)EGR技術(shù)的增壓柴油機(jī)，其特征是:排氣放氣閥、EGR渦輪控制閥、EGR壓氣機(jī)控制閥以及EGR控制閥均連接采集渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號(hào)、柴油機(jī)負(fù)荷信號(hào)、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的ECU控制單元。
【文檔編號(hào)】F02D41/00GK205714485SQ201620361178
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】王銀燕, 宋貴濤, 張超, 楊傳雷, 李旭, 祖象歡, 馬傳杰, 王賀春
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)