一種減少egr冷卻器積碳的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及屬于發(fā)動(dòng)機(jī)污染控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種減少EGR冷卻器積碳的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]廢氣再循環(huán)技術(shù)(Exhaust Gas Recirculat1n，EGR)是從排氣管引出一部分廢氣通過(guò)進(jìn)氣管與新鮮空氣混合后再度進(jìn)入氣缸參與燃燒，減少生成。一方面廢氣中含有水蒸氣、CO2等三原子氣體，能夠提高混合氣的比熱；另一方面，由于廢氣的稀釋，O2的相對(duì)濃度下降。所以EGR會(huì)使氣缸內(nèi)最高燃燒溫度得到有效降低，從而降低排放。廢氣再循環(huán)雖降低了排放，由于廢氣溫度很高卻又增加了進(jìn)氣溫度，因此，很有必要將回流廢氣冷卻后送入氣缸，進(jìn)一步降低進(jìn)氣溫度，這樣更有利于降低排放，同時(shí)提高了進(jìn)氣密度，改善燃油經(jīng)濟(jì)性。但是廢氣流經(jīng)EGR冷卻器時(shí)，由于冷卻器壁面的激冷作用，在廢氣中的碳碳顆粒容易吸附到壁面形成積碳。一方面EGR冷卻器的冷卻效果大大降低，另一方面EGR冷卻器的流通阻力不斷增大。這都將使得實(shí)際EGR率在發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)程中逐漸低于標(biāo)定EGR率，進(jìn)而使得NOx排放下降幅度減少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可以最大程度減小EGR回路流通阻力、降低冷起動(dòng)時(shí)HC和CO排放的減少EGR冷卻器積碳的裝置。
[0004]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]一種減少EGR冷卻器積碳的裝置，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣道和進(jìn)氣道之間，包括排氣管、氧化催化單元、顆粒捕集單元、EGR閥、EGR冷卻單元和進(jìn)氣管，所述排氣管一端與排氣道連接，另一端通過(guò)第二三通閥與氧化催化單元連接，所述氧化催化單元通過(guò)第三三通閥與顆粒捕集單元連接，所述EGR閥通過(guò)第四三通閥與EGR冷卻單元連接，所述EGR冷卻單元與進(jìn)氣管一端連接，進(jìn)氣管另一端與進(jìn)氣道連接。
[0006]所述氧化催化單元包括并聯(lián)在第二三通閥和第三三通閥之間的氧化催化器和第二管道。
[0007]所述顆粒捕集單元包括并聯(lián)在第三三通閥和EGR閥之間的催化型微粒捕集器和第三管道。
[0008]所述EGR冷卻單元包括并聯(lián)在第四三通閥和排氣道之間的EGR冷卻器和第四管道。
[0009]還包括第一三通閥和第一管道，所述排氣管依次通過(guò)第一三通閥、第一管道、第二三通閥與氧化催化單元連接。
[0010]所述排氣管為一根管道通入低溫尾氣、另一根管道通入高溫尾氣的歧管。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)本實(shí)用新型可以避免EGR冷卻器積碳，一方面EGR冷卻器的冷卻效果將得以保持，另一方面EGR冷卻器的流通阻力不會(huì)隨著時(shí)間的推移而增大，最終保證EGR率不會(huì)下降很多。
[0013](2)利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上游的高溫尾氣實(shí)現(xiàn)催化型顆粒捕集器主動(dòng)再生，不需要改變發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油策略，也不需要在催化器前加裝電加熱器，減小再生成本。
[0014](3)利用氧化催化器輔助催化型顆粒捕集器再生，此外當(dāng)不需要再生的時(shí)候，再循環(huán)廢氣不流經(jīng)氧化催化器，最大程度的減小EGR回路流通阻力。
[0015](4)冷啟動(dòng)過(guò)程中，將含有大量的HC、燃油蒸氣以及氧化產(chǎn)物的廢氣重新引入氣缸，引入廢氣的熱效應(yīng)及廢氣中活化成分的化學(xué)活化效應(yīng)有利于改善發(fā)動(dòng)機(jī)著火性能，并可以降低冷起動(dòng)時(shí)HC和CO的排放。
[0016](5)依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和EGR率的大小，判斷再循環(huán)廢氣流速的大小，選用不同的方式避免EGR冷卻器積碳。當(dāng)再循環(huán)廢氣流速大，再循環(huán)廢氣不經(jīng)過(guò)催化型顆粒捕集器，直接進(jìn)入冷卻器，避免顆粒物沉積又不會(huì)增加再循環(huán)廢氣氣流阻力；當(dāng)再循環(huán)廢氣流速小，再循環(huán)廢氣經(jīng)過(guò)催化型顆粒捕集器后再進(jìn)入冷卻器。
[0017](6)EGR閥安裝在氧化催化器、催化型顆粒捕捉器的下游，進(jìn)一步降低EGR閥的積碳。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)本實(shí)用新型的原理圖；
[0019]圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速或者高負(fù)荷時(shí)本實(shí)用新型的原理圖；
[0020]圖3為發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速且低負(fù)荷時(shí)本實(shí)用新型的原理圖；
[0021]圖4為催化型顆粒捕集器需要再生時(shí)本實(shí)用新型的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0023]實(shí)施例1
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種減少EGR冷卻器積碳的裝置，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣道和進(jìn)氣道之間，包括排氣管、氧化催化單元、顆粒捕集單元、EGR閥6、EGR冷卻單元和進(jìn)氣管，排氣管一端與排氣道連接，另一端依次通過(guò)第一三通閥1、第一管道9、第二三通閥2與氧化催化單元連接，氧化催化單元通過(guò)第三三通閥4與顆粒捕集單元連接，EGR閥6通過(guò)第四三通閥7與EGR冷卻單元連接，EGR冷卻單元與進(jìn)氣管一端連接，進(jìn)氣管另一端與進(jìn)氣道連接，通過(guò)控制各三通閥的導(dǎo)通位置，控制氧化催化單元、顆粒捕集單元和EGR冷卻單元的使用狀態(tài)。
[0025]對(duì)于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，按照再循環(huán)尾氣截取位置的不同，EGR分為高壓EGR和低壓EGR0高壓EGR再循環(huán)廢氣溫度高，低壓EGR再循環(huán)廢氣溫度低。氧化催化器以及催化型顆粒捕集器均需要一定的溫度才能發(fā)生氧化反應(yīng)。本實(shí)施例裝置應(yīng)用于低壓EGR中。本實(shí)施例中，排氣管為一根管道通入低溫尾氣、另一根管道通入高溫尾氣的歧管。
[0026]氧化催化單元包括并聯(lián)在第二三通閥2和第三三通閥4之間的氧化催化器3和第二管道10。顆粒捕集單元包括并聯(lián)在第三三通閥4和EGR閥6之間的催化型微粒捕集器5和第三管道11。EGR冷卻單元包括并聯(lián)在第四三通閥7和排氣道之間的EGR冷卻器8和第四管道12。
[0027]上述裝置在低壓EGR中運(yùn)作時(shí)，其中低溫尾氣截取自排氣管渦輪下游，高溫尾氣截取自排氣管上游，具體工作原理如圖1-圖4所示，圖中，A為低溫尾氣，B為高溫尾氣，C通往發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道。
[0028]一、如圖1所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的時(shí)候，再循環(huán)廢氣不經(jīng)過(guò)氧化催化器、催化型顆粒捕捉器、EGR冷卻器直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道。發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)過(guò)程中尾氣含有大量的HC、燃油蒸氣以及一部分氧化產(chǎn)物，將含有這些成分的廢氣以EGR的形式重新引入氣缸，引入廢氣的熱效應(yīng)及廢氣中活化成分的化學(xué)活化效應(yīng)有利于改善發(fā)動(dòng)機(jī)著火性能，并可以降低冷起動(dòng)時(shí)HC和CO的排放。另外，冷啟動(dòng)過(guò)程需要利用排氣能量來(lái)促進(jìn)冷起動(dòng)，所以不必冷卻再循環(huán)廢氣，因而不需要經(jīng)過(guò)EGR冷卻器。
[0029]二、如圖2所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速或者高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，EGR率低，再循環(huán)廢氣流量小，流速低，顆粒容易沉積。此時(shí)，循環(huán)廢氣經(jīng)過(guò)催化型顆粒捕集器、EGR閥進(jìn)入EGR冷卻器。尾氣中的顆粒被催化型顆粒捕集器所捕集。EGR冷卻器內(nèi)壁面積碳的可能性大大減小。再循環(huán)廢氣不經(jīng)過(guò)氧化催化器，主要是為了減小其氣流阻力。
[0030]三、如圖3所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速且低負(fù)荷時(shí)，EGR率高，再循環(huán)廢氣流量大，流速高，顆粒物不容易沉積。此時(shí)，循環(huán)尾氣不經(jīng)過(guò)氧化催化器、催化型顆粒捕集器，經(jīng)過(guò)EGR閥直接進(jìn)入EGR冷卻器。再循環(huán)廢氣流速高，積碳不容易依附在EGR冷卻器內(nèi)部壁面上。再循環(huán)廢氣不經(jīng)過(guò)氧化催化器、催化型顆粒捕集器可以減小氣流阻力，增大該裝置所能達(dá)到的最大EGR率。
[0031]四、如圖4所示，當(dāng)催化型顆粒捕集器需要再生時(shí)，從排氣管上游截取高溫尾氣，使再循環(huán)廢氣溫度達(dá)到氧化催化器和催化型顆粒捕集器的起燃溫度。再循環(huán)廢氣經(jīng)過(guò)氧化催化器、催化型顆粒捕捉器、EGR閥進(jìn)入EGR冷卻器。氧化催化器將NO氧化為NO2,將顆粒中有機(jī)可溶成分氧化。依附在催化型顆粒捕集器內(nèi)壁上的顆粒將反生氧化反應(yīng)，NO2加速顆粒物的氧化。
[0032]實(shí)施例2
[0033]本實(shí)施例提供一種減少EGR冷卻器積碳的裝置，應(yīng)用于高壓EGR。本實(shí)施例與實(shí)施例I的不同之處在于，本實(shí)施例不需要有第一三通閥以及其上游的歧管，其余結(jié)構(gòu)及其作用原理與實(shí)施例1相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種減少EGR冷卻器積碳的裝置，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣道和進(jìn)氣道之間，其特征在于，包括排氣管、氧化催化單元、顆粒捕集單元、EGR閥、EGR冷卻單元和進(jìn)氣管，所述排氣管一端與排氣道連接，另一端通過(guò)第二三通閥與氧化催化單元連接，所述氧化催化單元通過(guò)第三三通閥與顆粒捕集單元連接，所述EGR閥通過(guò)第四三通閥與EGR冷卻單元連接，所述EGR冷卻單元與進(jìn)氣管一端連接，進(jìn)氣管另一端與進(jìn)氣道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少EGR冷卻器積碳的裝置，其特征在于，所述氧化催化單元包括并聯(lián)在第二三通閥和第三三通閥之間的氧化催化器和第二管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少EGR冷卻器積碳的裝置，其特征在于，所述顆粒捕集單元包括并聯(lián)在第三三通閥和EGR閥之間的催化型微粒捕集器和第三管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少EGR冷卻器積碳的裝置，其特征在于，所述EGR冷卻單元包括并聯(lián)在第四三通閥和排氣道之間的EGR冷卻器和第四管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少EGR冷卻器積碳的裝置，其特征在于，還包括第一三通閥和第一管道，所述排氣管依次通過(guò)第一三通閥、第一管道、第二三通閥與氧化催化單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減少EGR冷卻器積碳的裝置，其特征在于，所述排氣管為一根管道通入低溫尾氣、另一根管道通入高溫尾氣的歧管。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種減少EGR冷卻器積碳的裝置，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣道和進(jìn)氣道之間，其特征在于，包括排氣管、氧化催化單元、顆粒捕集單元、EGR閥、EGR冷卻單元和進(jìn)氣管，所述排氣管一端與排氣道連接，另一端通過(guò)第二三通閥與氧化催化單元連接，所述氧化催化單元通過(guò)第三三通閥與顆粒捕集單元連接，所述EGR閥通過(guò)第四三通閥與EGR冷卻單元連接，所述EGR冷卻單元與進(jìn)氣管一端連接，進(jìn)氣管另一端與進(jìn)氣道連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有可以最大程度減小EGR回路流通阻力、降低冷起動(dòng)時(shí)HC和CO排放、減少EGR冷卻器積碳等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】F02B77-04, F02M25-07
【公開號(hào)】CN204532599
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520022247
【發(fā)明人】樓狄明, 林浩強(qiáng), 徐寧, 胡志遠(yuǎn), 譚丕強(qiáng)
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日