CN106677934B - 一种egr与进气耦合涡轮增压*** - Google Patents
一种egr与进气耦合涡轮增压*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN106677934B CN106677934B CN201611193120.3A CN201611193120A CN106677934B CN 106677934 B CN106677934 B CN 106677934B CN 201611193120 A CN201611193120 A CN 201611193120A CN 106677934 B CN106677934 B CN 106677934B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- egr
- air inlet
- turbine
- engine
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 17
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
一种EGR与进气耦合涡轮增压***，包括涡轮增压器、EGR涡轮增压器、EGR气轨、EGR喷嘴、发动机，涡轮增压器的压气机排气口与发动机的进气道相通，EGR涡轮增压器的EGR涡轮机进气口与发动机的排气管相通，排气口与涡轮机的进气口相通，EGR涡轮增压器的EGR压气机进气口通过一号排气管与排气管相通，排气口依次通过二号排气管、EGR气轨、EGR喷嘴与发动机的进气道相通。本设计不仅提高了发动机的效率，而且实现了直喷EGR温度的精确控制。
Description
技术领域
本发明属于内燃机EGR技术领域，具体涉及一种EGR与进气耦合涡轮增压***，适用于提高EGR直喷发动机的效率、实现直喷EGR温度的精确控制以及进气与EGR增压度的联合控制。
背景技术
目前，面对日趋严峻的环境危机，各国对排放法规的要求越来越严格，因此减少排放成为内燃机发展的主要方向。EGR作为降低内燃机NOx排放的有效机内净化措施，也是低排放燃气机的重要技术路线之一。
传统的EGR***存在响应延迟效应，在加速或加载过程中可能出现过大的EGR率，导致排放物急剧上升、燃烧不完全、不稳定甚至失火；同时，当EGR率较大时，大量排气引入到进气管，排气与新鲜充量的混合效果变差，造成EGR混合以及各缸EGR分配不均，使部分缸排放浓度过高和燃烧不稳定，对发动机的排放和性能均产生不利影响。而EGR直喷***能有效解决EGR***延迟、EGR量精确控制等问题，是未来EGR策略的发展方向之一。
中国专利：授权公告号为CN205330831U，授权公告日为2016年6月22日的实用新型专利公开了一种内燃机EGR直喷***，包括高压EGR管，高压EGR管一端与排气总管相连接，另一端通过EGR气轨连接管与EGR气轨进口相连接，EGR气轨出口通过EGR供给管与EGR喷嘴相连接，EGR喷嘴安装在气缸上或靠近气缸的进气道内。虽然该***能够实现EGR的快速响应，但其中的涡轮增压方式仅采用进气增压，EGR气轨内的压力则通过EGR泵来维持，因此需要借助外界能量带动EGR泵运转，以上方式使得发动机的能量利用率较低，从而影响了发动机的效率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的发动机效率低的问题，提供一种能够有效提高EGR直喷发动机效率、并实现进气与EGR增压度的联合控制的EGR涡轮增压***。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种EGR与进气耦合涡轮增压***，包括涡轮增压器、EGR气轨、EGR喷嘴、发动机，所述涡轮增压器包括同轴连接的涡轮机、压气机，所述涡轮机的进气口与发动机的排气管相通，所述压气机的排气口与发动机的进气道相通，所述EGR气轨的排气口通过EGR喷嘴与发动机的进气道相通；
所述***还包括EGR涡轮增压器，该EGR涡轮增压器包括同轴连接的EGR涡轮机、EGR压气机，所述EGR涡轮机的进气口与排气管相通，EGR涡轮机的排气口与涡轮机的进气口相通，所述EGR压气机的进气口通过一号排气管与排气管相通，EGR压气机的排气口通过二号排气管与EGR气轨的进气口相通。
所述一号排气管、二号排气管上分别设置有压前中冷器、压后中冷器。
所述***还包括涡轮旁通管，所述涡轮旁通管上设置有涡轮旁通阀，该涡轮旁通阀的进气口与排气管相通，涡轮旁通阀的排气口与涡轮机的进气口相通，且一号排气管上还设置有EGR截止阀，该EGR截止阀的排气口与压前中冷器的进气口相通。
所述压气机通过进气中冷器与发动机的进气道相通。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种EGR与进气耦合涡轮增压***包括EGR涡轮增压器，其中的EGR涡轮机的进气口、排气口分别与排气管、涡轮机的进气口相通，EGR压气机的进气口通过一号排气管与排气管相通，排气口通过二号排气管与EGR气轨的进气口相通，即在传统进气增压的基础耦合了EGR增压，当***运转时，由发动机排气管排出的废气分为两部分，一部分作为驱动源进入EGR涡轮机为EGR涡轮增压器提供驱动力，之后继续进入涡轮机，以驱动压气机对进气进行增压，另一部分则流入EGR压气机，经EGR压气机增压后进入EGR气轨，并维持EGR气轨内的压力，最后通过EGR喷嘴喷出，该设计利用发动机废气能量对进气和EGR进行增压，无需借助外力，不仅能够在实现进气增压的同时建立一个压力稳定的EGR共轨***，为EGR直喷提供有利条件，而且改善了发动机的能量利用率，从而提高了发动机效率。因此，本发明不仅有利于EGR直喷，而且提高了发动机效率。
2、本发明一种EGR与进气耦合涡轮增压***中压气机与发动机的进气道之间设置有进气中冷器，一号排气管、二号排气管上分别设置有压前中冷器、压后中冷器，通过调节进气中冷器的冷却量可以控制增压后进气温度，进而控制进入缸内新鲜充量温度，优化缸内燃烧并控制排放，调节压前中冷器的冷却量可控制进入压气机的EGR温度，避免因EGR温度过高导致压气机损坏，调节压后中冷器的冷却量可控制EGR气轨内的EGR温度，并维持EGR气轨内EGR温度的稳定，从而实现直喷EGR温度的精确控制。因此，本发明不仅能够保护压气机，而且可精确控制直喷EGR的温度。
3、本发明一种EGR与进气耦合涡轮增压***在涡轮机上并联有带涡轮旁通阀的涡轮旁通管，且一号排气管上设置有与压前中冷器进气口相通的EGR截止阀，通过对涡轮旁通阀和EGR截止阀的调节，不仅能够控制EGR增压度（EGR气轨轨压），而且可以实现进气和EGR耦合直喷与单纯进气增压状态的快速切换。因此，本发明可实现对EGR增压度的控制、进气和EGR耦合直喷与单纯进气增压状态的快速切换。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：
涡轮增压器1、涡轮机11、压气机12、EGR涡轮增压器2、EGR涡轮机21、EGR压气机22、EGR气轨3、EGR喷嘴4、发动机5、排气管51、一号排气管6、EGR截止阀61、二号排气管7、压前中冷器8、压后中冷器9、涡轮旁通管10、涡轮旁通阀101、进气中冷器20；
箭头所指方向为气流方向。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种EGR与进气耦合涡轮增压***，包括涡轮增压器1、EGR气轨3、EGR喷嘴4、发动机5，所述涡轮增压器1包括同轴连接的涡轮机11、压气机12，所述涡轮机11的进气口与发动机5的排气管51相通，所述压气机12的排气口与发动机5的进气道相通，所述EGR气轨3的排气口通过EGR喷嘴4与发动机5的进气道相通；
所述***还包括EGR涡轮增压器2，该EGR涡轮增压器2包括同轴连接的EGR涡轮机21、EGR压气机22，所述EGR涡轮机21的进气口与排气管51相通，EGR涡轮机21的排气口与涡轮机11的进气口相通，所述EGR压气机22的进气口通过一号排气管6与排气管51相通，EGR压气机22的排气口通过二号排气管7与EGR气轨3的进气口相通。
所述一号排气管6、二号排气管7上分别设置有压前中冷器8、压后中冷器9。
所述***还包括涡轮旁通管10，所述涡轮旁通管10上设置有涡轮旁通阀101，该涡轮旁通阀101的进气口与排气管51相通，涡轮旁通阀101的排气口与涡轮机11的进气口相通，且一号排气管6上还设置有EGR截止阀61，该EGR截止阀61的排气口与压前中冷器8的进气口相通。
所述压气机12通过进气中冷器20与发动机5的进气道相通。
本发明的原理说明如下：
EGR直喷***主要通过EGR喷嘴控制将EGR气轨内具有一定压力的EGR精确快速的喷出，而EGR增压是建立和维持EGR气轨压力的关键，也是实现EGR直喷的前提。为此，本发明提出了一种基于涡轮增压技术的EGR和进气耦合增压方式，并建立了利用废气能量对EGR和进气进行增压的EGR与进气耦合涡轮增压***。该***将由发动机排出的废气分为两部分，一部分废气作为驱动源进入EGR涡轮机21为EGR涡轮增压器2提供驱动力，之后进入涡轮机11，以驱动压气机12对进气进行增压，增压后的进气则进入发动机5的气缸内燃烧做功；另一部分则流入EGR压气机22，经EGR压气机22增压后进入EGR气轨3，并维持EGR气轨3内的压力，最后通过EGR喷嘴4喷出。本设计不仅在实现进气增压的同时解决了EGR增压的驱动问题，同时废气能量的利用能够帮助提高发动机能量利用率，提高发动机效率。
本发明通过对涡轮旁通阀101、EGR截止阀61的开关调节可以实现进气和EGR耦合直喷与单纯进气增压状态的快速切换，具体为：
当涡轮旁通阀101关闭、EGR截止阀61打开时，***进入EGR增压状态，实现正常EGR直喷功能；
当涡轮旁通阀101打开、EGR截止阀61关闭时，EGR涡轮机21被旁通，来自发动机的废气由涡轮旁通管10排入涡轮机11中，EGR直喷功能关闭，***进入单纯进气增压状态。
实施例1：
参见图1，一种EGR与进气耦合涡轮增压***，包括涡轮增压器1、EGR涡轮增压器2、EGR气轨3、EGR喷嘴4、发动机5、涡轮旁通管10，所述涡轮增压器1包括同轴连接的涡轮机11、压气机12，EGR涡轮增压器2包括同轴连接的EGR涡轮机21、EGR压气机22，所述压气机12的排气口通过进气中冷器20与发动机5的进气道相通，所述EGR涡轮机21的进气口与排气管51相通，EGR涡轮机21的排气口与涡轮机11的进气口相通，所述EGR压气机22的进气口通过一号排气管6与排气管51相通，EGR压气机22的排气口依次通过二号排气管7、EGR气轨3、EGR喷嘴4与发动机5的进气道相通，所述一号排气管6上设置有EGR截止阀61、压前中冷器8，该EGR截止阀61的排气口与压前中冷器8的进气口相通，所述二号排气管7上设置有压后中冷器9，所述涡轮旁通管10上设置有涡轮旁通阀101，该涡轮旁通阀101的进气口与排气管51相通，涡轮旁通阀101的排气口与涡轮机11的进气口相通。
Claims (4)
1.一种EGR与进气耦合涡轮增压***，包括涡轮增压器（1）、EGR气轨（3）、EGR喷嘴（4）、发动机（5），所述涡轮增压器（1）包括同轴连接的涡轮机（11）、压气机（12），所述涡轮机（11）的进气口与发动机（5）的排气管（51）相通，所述压气机（12）的排气口与发动机（5）的进气道相通，所述EGR气轨（3）的排气口通过EGR喷嘴（4）与发动机（5）的进气道相通，其特征在于：
所述***还包括EGR涡轮增压器（2），该EGR涡轮增压器（2）包括同轴连接的EGR涡轮机（21）、EGR压气机（22），所述EGR涡轮机（21）的进气口与排气管（51）相通，EGR涡轮机（21）的排气口与涡轮机（11）的进气口相通，所述EGR压气机（22）的进气口通过一号排气管（6）与排气管（51）相通，EGR压气机（22）的排气口通过二号排气管（7）与EGR气轨（3）的进气口相通；
所述***还包括涡轮旁通管（10），所述涡轮旁通管（10）上设置有涡轮旁通阀（101），该涡轮旁通阀（101）的进气口与排气管（51）相通，涡轮旁通阀（101）的排气口与涡轮机（11）的进气口相通，且一号排气管（6）上还设置有EGR截止阀（61），该EGR截止阀（61）的排气口与EGR压气机（22）的进气口相通。
2.根据权利要求1所述的一种EGR与进气耦合涡轮增压***，其特征在于：所述一号排气管（6）、二号排气管（7）上分别设置有压前中冷器（8）、压后中冷器（9）。
3.根据权利要求2所述的一种EGR与进气耦合涡轮增压***，其特征在于：所述EGR截止阀（61）的排气口与压前中冷器（8）的进气口相通。
4.根据权利要求1或2所述的一种EGR与进气耦合涡轮增压***，其特征在于：所述压气机（12）通过进气中冷器（20）与发动机（5）的进气道相通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611193120.3A CN106677934B (zh) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | 一种egr与进气耦合涡轮增压*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611193120.3A CN106677934B (zh) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | 一种egr与进气耦合涡轮增压*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106677934A CN106677934A (zh) | 2017-05-17 |
| CN106677934B true CN106677934B (zh) | 2018-08-07 |
Family
ID=58871301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611193120.3A Active CN106677934B (zh) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | 一种egr与进气耦合涡轮增压*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106677934B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112523878B (zh) * | 2020-11-10 | 2021-11-09 | 东风汽车集团有限公司 | 一种基于egr率的egr阀闭环控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5791146A (en) * | 1994-12-08 | 1998-08-11 | Scania Cv Ab | Arrangement for return of exhaust gases in supercharged engines with turbines in series |
| DE4231218C2 (de) * | 1992-09-18 | 1999-03-18 | Daimler Benz Ag | Abgasrückführung |
| US6145313A (en) * | 1997-03-03 | 2000-11-14 | Allied Signal Inc. | Turbocharger incorporating an integral pump for exhaust gas recirculation |
| US6205785B1 (en) * | 1999-07-21 | 2001-03-27 | Caterpillar Inc. | Exhaust gas recirculation system |
| CN205330831U (zh) * | 2016-02-05 | 2016-06-22 | 东风商用车有限公司 | 一种内燃机egr直喷*** |
-
2016
- 2016-12-21 CN CN201611193120.3A patent/CN106677934B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4231218C2 (de) * | 1992-09-18 | 1999-03-18 | Daimler Benz Ag | Abgasrückführung |
| US5791146A (en) * | 1994-12-08 | 1998-08-11 | Scania Cv Ab | Arrangement for return of exhaust gases in supercharged engines with turbines in series |
| US6145313A (en) * | 1997-03-03 | 2000-11-14 | Allied Signal Inc. | Turbocharger incorporating an integral pump for exhaust gas recirculation |
| US6205785B1 (en) * | 1999-07-21 | 2001-03-27 | Caterpillar Inc. | Exhaust gas recirculation system |
| CN205330831U (zh) * | 2016-02-05 | 2016-06-22 | 东风商用车有限公司 | 一种内燃机egr直喷*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106677934A (zh) | 2017-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2019119783A1 (zh) | 汽油机用废气再循环***及控制方法 | |
| CN204386776U (zh) | 二级增压柴油机实现废气再循环的可调文丘里管装置 | |
| CN203499859U (zh) | 增压柴油机文丘里管废气再循环装置 | |
| CN201747481U (zh) | 一种egr***控制装置 | |
| CN203560009U (zh) | 两级增压发动机废气再循环*** | |
| CN205330831U (zh) | 一种内燃机egr直喷*** | |
| CN107905920A (zh) | 一种基于进气成分控制降低增压柴油机排放的装置和方法 | |
| CN101503983A (zh) | 一种内燃发动机纯氧进气富氧燃烧控制方法及控制*** | |
| CN103470408A (zh) | 一种用于船用中速柴油机的egr*** | |
| CN105840355A (zh) | 内燃机全工况egr率可调的二级增压***及其控制方法 | |
| CN109611242A (zh) | 一种高效清洁燃烧柴油机 | |
| CN106837615B (zh) | 一种多级egr涡轮增压*** | |
| CN202065090U (zh) | 柴油机低压废气再循环*** | |
| CN201843712U (zh) | 发动机进气歧管 | |
| KR101683495B1 (ko) | 터보차저를 갖는 엔진 시스템 | |
| CN106677934B (zh) | 一种egr与进气耦合涡轮增压*** | |
| CN112211757A (zh) | 一种增压柴油机egr率柔性可调的***及调整方法 | |
| CN101956633A (zh) | 用于内燃机的废气再循环*** | |
| CN206360809U (zh) | 一种egr涡轮增压*** | |
| CN203655418U (zh) | 一种用于船用中速柴油机的egr*** | |
| CN208793122U (zh) | 废气再循环***和发动机 | |
| CN205206947U (zh) | 一种船用相继增压柴油机装置 | |
| CN209942968U (zh) | 一种高效清洁燃烧柴油机 | |
| CN205330850U (zh) | 一种燃气及egr联合直喷*** | |
| CN104791146A (zh) | 一种内燃机进排气*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |