具有加濕效果的柴油機egr系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，包括柴油機、渦輪增壓器，渦輪增壓器的壓氣機安裝在柴油機進氣管上，渦輪增壓器的渦輪安裝在柴油機排氣管上，壓氣機與柴油機之間的進氣管上依次安裝中冷器、文丘里管，渦輪與柴油機之間的排氣管旁通EGR管路，EGR管路連通文丘里管，EGR管路上自排氣管向文丘里管方向依次安裝濾網(wǎng)、EGR冷卻器、噴淋腔、EGR閥，EGR冷卻器采用水冷，其上設(shè)置進水管和回水管，回水管連通噴淋腔，在回水管與噴淋腔間的管路上安裝噴水控制閥。本發(fā)明既能實現(xiàn)EGR又能對進氣加濕，并且克服了常規(guī)EGR系統(tǒng)和進氣加濕系統(tǒng)聯(lián)合運行時的弊端。
【專利說明】 具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種柴油機，具體地說是帶有渦輪增壓器和EGR系統(tǒng)的柴油機。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著排放法規(guī)要求的日益嚴格，柴油機采取了很多關(guān)于降低排放的措施，其中EGR(Exhaust Gas Recirculat1n-廢氣再循環(huán))技術(shù)對降低NOx排放有很顯著的效果,并且能與進氣道加濕、二級增壓、高壓共軌等技術(shù)聯(lián)合運行，可進一步降低NOx排放。目前國內(nèi)外一些公司在EGR與其它技術(shù)聯(lián)合運行方面已經(jīng)取得一些研究成果，例如韓國現(xiàn)代重工集團(Hyundai Heavy Industries C0., Ltd.)已經(jīng)把EGR技術(shù)和進氣道加濕技術(shù)聯(lián)合運行在它的一款中速柴油機上。它是在渦輪前引一部分廢氣經(jīng)過廢氣洗滌器冷卻器之后進入進氣道和新鮮空氣摻混，在進氣道中加裝一個噴水設(shè)備，對混合氣進行加濕，運行實驗結(jié)果達到了Tier III 標(biāo)準。
[0003]常規(guī)的EGR系統(tǒng)和進氣加濕系統(tǒng)聯(lián)合運用時采用相互獨立的方式，即EGR系統(tǒng)具有獨立的冷卻設(shè)備，進氣加濕系統(tǒng)在進氣管中實現(xiàn)。這種方式并不能充分利用加濕過程中水滴蒸發(fā)吸熱而產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)，也不能充分利用EGR高溫廢氣中的能量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種既能實現(xiàn)EGR又能對進氣加濕，并且克服了常規(guī)EGR系統(tǒng)和進氣加濕系統(tǒng)聯(lián)合運行時的弊端的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，包括柴油機、渦輪增壓器，渦輪增壓器的壓氣機安裝在柴油機進氣管上，渦輪增壓器的渦輪安裝在柴油機排氣管上，其特征是:壓氣機與柴油機之間的進氣管上依次安裝中冷器、文丘里管，渦輪與柴油機之間的排氣管旁通EGR管路，EGR管路連通文丘里管，EGR管路上自排氣管向文丘里管方向依次安裝濾網(wǎng)、EGR冷卻器、噴淋腔、EGR閥，EGR冷卻器采用水冷，其上設(shè)置進水管和回水管，回水管連通噴淋腔，在回水管與噴淋腔間的管路上安裝噴水控制閥。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、還包括廢水槽、第一-第二捕霧器，文丘里管與柴油機之間的進氣管上安裝第一捕霧器，第一捕霧器通過第一廢水管連通廢水槽，噴淋腔和EGR閥之間的EGR管路上安裝第二捕霧器，噴淋腔旁通第二廢水管，第二廢水管連通廢水槽，第二捕霧器通第二廢水管相連通。
[0009]2、在噴水控制閥與噴淋腔之間的管路上安裝加壓泵。
[0010]3、在進氣管上安裝與文丘里管并聯(lián)的旁通閥。
[0011]4、在進氣管上分別安裝溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器，溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、噴水控制閥均連接控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采集溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器的信號從而控制噴水控制閥的開度。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明既能實現(xiàn)EGR又能對進氣加濕，并且克服了常規(guī)EGR系統(tǒng)和進氣加濕系統(tǒng)聯(lián)合運行時的弊端。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0015]結(jié)合圖1，本發(fā)明包括柴油機11、渦輪增壓器，渦輪增壓器的壓氣機2安裝在柴油機進氣管13上，渦輪增壓器的渦輪I安裝在柴油機排氣管14上，壓氣機2與柴油機11之間的進氣管13上依次安裝中冷器17、文丘里管18，渦輪I與柴油機11之間的排氣管14旁通EGR管路，EGR管路連通文丘里管18，EGR管路上自排氣管14向文丘里管18方向依次安裝濾網(wǎng)3、EGR冷卻器4、噴淋腔8、EGR閥10，EGR冷卻器4采用水冷，其上設(shè)置進水管和回水管，回水管連通噴淋腔8，在回水管與噴淋腔8間的管路上安裝噴水控制閥5。本發(fā)明還包括廢水槽12、第一-第二捕霧器19、9，文丘里管18與柴油機11之間的進氣管13上安裝第一捕霧器19，第一捕霧器19通過第一廢水管連通廢水槽12，噴淋腔8和EGR閥10之間的EGR管路上安裝第二捕霧器9，噴淋腔8旁通第二廢水管，第二廢水管連通廢水槽12，第二捕霧器9通第二廢水管相連通。在噴水控制閥5與噴淋腔8之間的管路上安裝加壓泵6。在進氣管13上安裝與文丘里管18并聯(lián)的旁通閥16。在進氣管13上分別安裝溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器15，溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器15、噴水控制閥5均連接控制系統(tǒng)7，控制系統(tǒng)7采集溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器15的信號從而控制噴水控制閥5的開度。
[0016]柴油機排出的高溫廢氣一部分進入渦輪I，另一部分引入EGR系統(tǒng)，進入EGR部分的廢氣先經(jīng)過濾網(wǎng)3進行過濾，除去對設(shè)備有嚴重損害的顆粒后，再經(jīng)過EGR冷卻器4對其進行初步冷卻，然后進入噴淋腔8，由噴霧器中的水對其進行加濕，同時利用水蒸汽的汽化潛熱對高溫廢氣進一步冷卻，使得整個EGR系統(tǒng)的冷卻效率大幅度提高，這樣就不會全部依賴使用復(fù)雜的EGR冷卻器4對高溫廢氣達到充分的冷卻效果，還能回收利用廢氣中的部分熱能。噴霧所使用的水是由EGR冷卻器4出口的水經(jīng)過分流來提供，為了保證水的霧化效果，本發(fā)明在進入噴淋腔8的管路上設(shè)置了一臺泵6，進一步提高水的壓力。噴淋腔中未蒸發(fā)的水滴經(jīng)管道流到到廢水槽12中。噴淋腔之后安裝一個捕霧器9，用來捕集廢氣中未蒸發(fā)完全的水滴，收集到的水也經(jīng)管道流到廢水槽12中。廢氣經(jīng)過EGR閥10后在文丘里管18內(nèi)與壓氣機2出口的新鮮空氣混合，并設(shè)置一個旁通閥16與文丘里管18并聯(lián)，通過旁通閥16可以間接控制EGR率，這樣與EGR閥10聯(lián)合使用可以更加靈活的控制柴油機11不同工況下的EGR率。在EGR閥10以及柴油機進氣管13之間設(shè)置有捕霧器19，用來捕集廢氣中析出的水，避免其對設(shè)備造成腐蝕，捕集到的水經(jīng)管道流入到廢水槽12中。在進氣口處的捕霧器19前端的溫度、壓力、濕度傳感器15，采集進氣口處的溫度、壓力、濕度信號，并傳輸給控制噴水控制閥5的控制系統(tǒng)7，然后這些信號與控制系統(tǒng)中的MAP圖進行插值，MAP圖是柴油機在不同工況下的溫度、壓力、濕度所對應(yīng)的噴水控制閥開度，是由試驗與仿真計算得到。
[0017]本發(fā)明的原理如下:
[0018]具體的原理如下:
[0019]柴油機排放的廢氣是一種惰性氣體，進氣與再循環(huán)廢氣混合后將減少混合氣體的含氧量，從而降低最高燃燒溫度以達到降低NOx的生成量的目的。但是高溫廢氣與新鮮的空氣混合后會提高進氣溫度，降低了進氣的體積效率，同時燃燒過程的氧氣量也減少，這樣會增加微粒排放量。如果將再循環(huán)廢氣冷卻，增加EGR氣體密度，就能最大程度地降低進氣與廢氣之間的容量沖突。如附圖1所示，EGR氣體經(jīng)濾網(wǎng)3過濾后，進入EGR冷卻器4進行初步冷卻，冷卻后的氣體進入噴淋腔8，在其中進行噴水加濕，由于水是三原子分子，比熱容比對稱兩原子分子大，同時水有很大的汽化潛熱，因此與EGR氣體混合后可以進一步降低其溫度，進而降低缸內(nèi)最高溫度。再者，水蒸氣的加入會降低缸內(nèi)氧氣的濃度。降低缸內(nèi)溫度和氧氣濃度都可以降低NOX排放。
[0020]如附圖1所示，為了避免由于加濕后的EGR氣體在文丘里管與從增壓器2出來的新鮮空氣混合后溫度降低，露點降低而析出水，會腐蝕設(shè)備并惡化氣缸內(nèi)燃燒，在柴油機進氣口處安裝溫度、壓力、濕度傳感器15，監(jiān)測進氣的溫度、壓力、濕度值，并將監(jiān)測信號傳遞給噴水控制閥5，根據(jù)水蒸氣的相圖來控制噴水閥的開度，使進氣濕度始終小于其在對應(yīng)壓力和溫度下的飽和值，從而避免加濕后的EGR氣體因遇到新鮮空氣再次冷卻而析出水。由于柴油機進氣管13處的溫度比噴淋腔8出口的溫度低，所以柴油機進氣口的氣體濕度飽和值要比噴淋腔出口氣體濕度飽和值要高，進氣口處的氣體不析出水時，噴淋腔出口的氣體也不會析出水。
【權(quán)利要求】
1.具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，包括柴油機、渦輪增壓器，渦輪增壓器的壓氣機安裝在柴油機進氣管上，渦輪增壓器的渦輪安裝在柴油機排氣管上，其特征是:壓氣機與柴油機之間的進氣管上依次安裝中冷器、文丘里管，渦輪與柴油機之間的排氣管旁通EGR管路，EGR管路連通文丘里管，EGR管路上自排氣管向文丘里管方向依次安裝濾網(wǎng)、EGR冷卻器、噴淋腔、EGR閥，EGR冷卻器采用水冷，其上設(shè)置進水管和回水管，回水管連通噴淋腔，在回水管與噴淋腔間的管路上安裝噴水控制閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，其特征是:還包括廢水槽、第一-第二捕霧器，文丘里管與柴油機之間的進氣管上安裝第一捕霧器，第一捕霧器通過第一廢水管連通廢水槽，噴淋腔和EGR閥之間的EGR管路上安裝第二捕霧器，噴淋腔旁通第二廢水管，第二廢水管連通廢水槽，第二捕霧器通第二廢水管相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，其特征是:在噴水控制閥與噴淋腔之間的管路上安裝加壓泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，其特征是:在進氣管上安裝與文丘里管并聯(lián)的旁通閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，其特征是:在進氣管上安裝與文丘里管并聯(lián)的旁通閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，其特征是:在進氣管上分別安裝溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器，溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、噴水控制閥均連接控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采集溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器的信號從而控制噴水控制閥的開度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，其特征是:在進氣管上分別安裝溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器，溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、噴水控制閥均連接控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采集溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器的信號從而控制噴水控制閥的開度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，其特征是:在進氣管上分別安裝溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器，溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、噴水控制閥均連接控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采集溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器的信號從而控制噴水控制閥的開度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有加濕效果的柴油機EGR系統(tǒng)，其特征是:在進氣管上分別安裝溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器，溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、噴水控制閥均連接控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采集溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器的信號從而控制噴水控制閥的開度。
【文檔編號】F02M25/07GK104074636SQ201310714122
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】王銀燕, 王玥, 王賀春, 胡松, 張思兵, 王凈, 楊傳雷 申請人:哈爾濱工程大學(xué)