專利名稱：低排放直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于內(nèi)燃機領域，涉及一種低排放直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術：
目前，隨著柴油機尾氣排放對大氣環(huán)境的污染日益加劇，世界各國政府都先后制訂了越來越嚴格的排放法規(guī)。效率低、排放高的柴油機將逐漸被淘汰，而低油耗、高效率、低排放的柴油機將成為未來市場的主流。面臨越來越嚴格的排放法規(guī)，大量節(jié)能減排的新技術不斷涌現(xiàn)，外部冷卻廢氣再循環(huán)(EGR)技術便是降低柴油機尾氣中NOx (氮氧化物)含量的有效措施之一。廢氣再循環(huán)就是將柴油機燃燒產(chǎn)生的一部分廢氣，再送回氣缸工作的過程。再循環(huán)廢氣由于其具有惰性，不會參與燃燒，反而會吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量，從而降低燃燒室的溫度，以減少NOx (氮氧化物)的生成。另外，由于使一部分廢氣返回到氣缸，使總的廢氣量減少，因此廢氣排放中的污染物輸出量也會相對減少。但是，由于廢氣進入氣缸會導致燃燒過程的惡化，引起PM (顆粒)和其它污染成分的增加。因此，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的任務就是控制進入氣缸的廢氣量，使廢氣再循環(huán)在每一個工作點都達到最佳狀況，最終保證排放物中的污染成分最低。目前，國內(nèi)機械產(chǎn)品采用的增壓中冷柴油機實現(xiàn)廢氣再循環(huán)大致有兩種方式:一種是將渦輪前的排氣引入中冷器之后，稱為高壓廢氣反向。這種方式的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)需要采用變截面渦輪增壓器，可以擴大廢氣再循環(huán)的有效工作范圍，降低NOx (氮氧化物)和微粒，同時不會引起油耗升高；另一種是將渦輪后的排氣引入壓縮機之前，稱為低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過電控EGR閥，根據(jù)發(fā)動機的工況來控制再循環(huán)到發(fā)動機氣缸的廢氣量。目前應用較為廣泛的是第一種廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，它由發(fā)動機進、排氣管、EGR進氣管、氣體冷卻器、EGR控制閥、步進電機、混流管和ECU控制單元組成，其優(yōu)點是可以很好的控制各種工況下廢氣回流的量，保證各種工況下的排放性能。缺點是元件多，成本高，可靠性較差。如果柴油機沒有采用電控系統(tǒng)，還要專門為廢氣再循環(huán)系統(tǒng)提供控制單元(ECU)，結(jié)構(gòu)比較復雜。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能夠滿足非道路歐III A和EPA Tier 3 (國III階段)排放標準、可降低柴油機廢氣中的有害氣體，尤其是減少NOx (氮氧化物)的低排放直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。本實用新型的技術方案是:低排放直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括:EGR進氣管支架、夾片及墊片、EGR連接管1、EGR冷卻器、EGR冷卻進水管、膠管卡箍、EGR冷卻出水管、閥塊、連接螺栓、EGR連接管I1、進氣管、進氣連接管、進氣連接管墊片、EGR冷卻器支架、冷卻器卡箍、排氣管、EGR連接管法蘭墊片、氣缸蓋，進水接頭，節(jié)溫器蓋；排氣管安裝在氣缸蓋的右側(cè)，EGR連接管I通過EGR連接管法蘭墊片安裝在排氣管后端，由EGR進氣管支架、夾片及墊片支撐，EGR冷卻器通過EGR連接管法蘭墊片安裝在EGR連接管I上，由EGR冷卻器支架支撐、冷卻器卡箍卡緊，閥塊前端通過EGR連接管法蘭墊片安裝在EGR冷卻器的另一端；EGR連接管II通過EGR連接管法蘭墊片和閥塊的后端相連，由連接螺栓固定連接；另一端通過EGR連接管法蘭墊片和進氣連接管的廢氣進氣口相連，進氣連接管通過進氣連接管墊片安裝在進氣管上，進氣管安裝在氣缸蓋的左側(cè)；EGR冷卻進水管的一端通過進水接頭和柴油機氣缸蓋相連，另一端和EGR冷卻器相連；EGR冷卻出水管的一端和EGR冷卻器相連，另一端和節(jié)溫器蓋相連；EGR冷卻進水管和EGR冷卻出水管的兩端分別由膠管卡箍卡緊。調(diào)整閥塊的內(nèi)徑D為Φ 8 28mm、高度H為10 35 mm。本實用新型采用上述技術方案后可以達到如下積極效果:采用低排放直通外部冷卻的EGR系統(tǒng)，可以有效的降低回流到進氣系統(tǒng)廢氣的溫度和控制回流廢氣的數(shù)量?；亓鲝U氣由于具有惰性，不會參與燃燒，反而會吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量，降低燃燒室溫度以減少NOx的生成。該系統(tǒng)無需電子控制EGR閥和ECU控制系統(tǒng)，減少了 EGR系統(tǒng)的電控元件，在減排效果相同的條件下，有效的降低了該系統(tǒng)的制造成本。該系統(tǒng)通過調(diào)整某些零部件的結(jié)構(gòu)，能夠兼顧各種工況下的排放性能，使排放指標達到歐III A和EPA Tier 3 (國III階段)的排放要求。
:圖1為本實用新型低排放柴油機直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型低排放柴油機直通外部冷卻的廢氣再循系統(tǒng)左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型低排放柴油機直通外部冷卻的廢氣再循系統(tǒng)俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型低排放柴油機直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)閥結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。如圖1 4所示，低排放柴油機直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，排氣管(16)安裝在氣缸蓋(18)的右側(cè)，EGR連接管I (3)通過EGR連接管法蘭墊片(17)安裝在排氣管(16)后端，由EGR冷凝管支架(I)、夾片(2)支撐，EGR冷卻器(4)通過EGR連接管法蘭墊片(17)安裝在EGR連接管I (3)上，由EGR冷卻器支架(14)支撐并用冷卻器卡箍(15)卡緊，閥塊(8)前端通過EGR連接管法蘭墊片(17)安裝在EGR冷卻器(4)的另一端，EGR連接管II (10)通過EGR連接管法蘭墊片(17)和閥塊
(8)的后端由連接螺栓(9)固定連接，另一端通過EGR連接管法蘭墊片(17)和進氣連接管(12)的廢氣進口相連，進氣連接管(12)通過進氣連接管墊片(13)安裝在進氣管(11)上，柴油機的進氣管(11)安裝在氣缸蓋(18)的左側(cè)。EGR冷卻進水管(5 )的一端通過進水接頭(19 )和柴油機氣缸蓋(18 )相連，另一端和EGR冷卻器(4)相連，EGR冷卻出水管(7)的一端和EGR冷卻器(4)相連，另一端和節(jié)溫器蓋(20)相連，EGR冷卻進水管(5)和EGR冷卻出水管(7)的兩端分別由膠管卡箍(6)卡緊。柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)是讓部分廢氣不排到大氣中，而是回流到進氣管，與新鮮空氣一齊進入氣缸，參與燃燒。其目的是為了降低NOx排放。柴油機排氣的主要成分是C02、N2等惰性氣體及水蒸汽。將部分廢氣引回到氣缸中，稀釋了新鮮空氣，降低了氧濃度。CO2及水蒸汽這些三原子氣體的比熱較高，因此，當新鮮工質(zhì)與廢氣混合后，工質(zhì)的熱容量隨之提高，使溫度每升高rc所需的熱量增加，如果燃料燃燒生成熱不變，那么最高燃燒溫度下降，燃燒過程中NOx生成量與燃燒最高溫度增加值成冪指數(shù)函數(shù)關系，因此只要稍微降低一些溫度，廢氣中NOx濃度的降低就較明顯。在柴油機中隨著廢氣再循環(huán)量增加，雖然可以減少NOx，但混合氣中氧減少，惰性氣體增加，使燃燒緩慢，燃燒品質(zhì)變壞。另外廢氣再循環(huán)(EGR)率較大時，混合氣溫度過高，對燃燒及降低其它排放也不利，因此要控制廢氣再循環(huán)的量和用于再循環(huán)廢氣的溫度，一般不應大于160 °C。如果溫度高則應先經(jīng)過冷卻器后，再進入新鮮充量中混合。本實用新型的作用就是將柴油機排出的高溫、高壓的部分廢氣依次通過柴油機的排氣管(16)、EGR連接管I (3)、EGR冷卻器(4)、閥塊(8)、EGR連接管II (10)、進氣連接管
(12)、進氣管(11 )，最后通過氣缸蓋(18)回流入發(fā)動機的氣缸參與燃燒。回流廢氣通過EGR冷卻器(4)時，由來自柴油機氣缸蓋(18)的冷卻液通過進水接頭(19)和EGR冷卻進水管(5)進入EGR冷卻器(4)將其冷卻，以此降低和控制回流廢氣的溫度不超過160 °C，而冷卻液再通過EGR冷卻出水管(7)流回到柴油機冷卻系統(tǒng)一節(jié)溫器蓋(20)?；亓鲝U氣的量則通過調(diào)整閥塊(8)的內(nèi)徑D為Φ8 Φ 28mm、高度H為10 35mm來控制，從而得到合適的REG率，以此保證柴油機各種工況下的排放性能。該實用新型采用廢氣直通的方式，通過優(yōu)化專用零件閥塊(8)的幾何尺寸 (Φ8 Φ 28mm)、H (10 35mm)來控制每循環(huán)廢氣的回流量，以此得到合適的EGR率；又通過優(yōu)化EGR冷卻器(4)的容積，來控制回流廢氣的溫度，以此來保證柴油機的排放性、經(jīng)濟性和動力性。這種直通的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)和國內(nèi)外應用較多的電控廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)無需電子控制EGR閥和ECU控制系統(tǒng)，在減排效果相同的條件下，可以明顯降低廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，為整機生產(chǎn)成本的控制創(chuàng)造了條件，自吸式柴油機利用外部冷卻直通廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)使排放能夠達到非道路歐III A和EPATierf階段的排放標準應屬國內(nèi)首創(chuàng)。本實用新型所描述 的低排放柴油機直通外部冷卻廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，并不局限于上述實施方式，該系統(tǒng)無需電控EGR閥和ECU電控系統(tǒng)，可廣泛用于自吸、增壓和增壓中冷無電控系統(tǒng)的非道路型柴油機，可作為農(nóng)用拖拉機、工程機械、收獲機械以及發(fā)電機的配套動力。
權(quán)利要求1.低排放直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括:EGR進氣管支架(I)、夾片及墊片(2)、EGR連接管I (3)、EGR冷卻器(4)、EGR冷卻進水管(5)、膠管卡箍(6)、EGR冷卻出水管(7)、閥塊(8)、連接螺栓(9)、EGR連接管II (10)、進氣管(11)、進氣連接管(12)、進氣連接管墊片(13)、EGR冷卻器支架(14)、冷卻器卡箍(15)、排氣管(16)、EGR連接管法蘭墊片(17)、氣缸蓋(18)，進水接頭(19)，節(jié)溫器蓋(20);其特征在于:排氣管(16)安裝在氣缸蓋(18)的右側(cè)，EGR連接管I(3)通過EGR連接管法蘭墊片(17)安裝在排氣管(16)后端，由EGR進氣管支架(I)、夾片及墊片(2)支撐，EGR冷卻器(4)通過EGR連接管法蘭墊片(17)安裝在EGR連接管I (3)上，由EGR冷卻器支架(14)支撐、冷卻器卡箍(15)卡緊，閥塊(8)前端通過EGR連接管法蘭墊片(17)安裝在EGR冷卻器(4)的另一端；EGR連接管II (10)通過EGR連接管法蘭墊片(17)和閥塊(8)的后端相連，由連接螺栓(9)固定連接；另一端通過EGR連接管法蘭墊片(17)和進氣連接管(12)的廢氣進氣口相連，進氣連接管(12)通過進氣連接管墊片(13)安裝在進氣管(11)上，進氣管(11)安裝在氣缸蓋(18)的左側(cè)；EGR冷卻進水管(5)的一端通過進水接頭(19)和柴油機氣缸蓋(18)相連，另一端和EGR冷卻器(4)相連；EGR冷卻出水管(7)的一端和EGR冷卻器(4)相連，另一端和節(jié)溫器蓋(20)相連；EGR冷卻進水管(5)和EGR冷卻出水管(7)的兩端分別由膠管卡箍(6)卡緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低排放直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:閥塊(8)的內(nèi)徑D為Φ8 28mm、高度H為10 35 mm。
專利摘要低排放直通外部冷卻的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括EGR進氣管支架、EGR冷卻器、EGR連接管Ⅰ、EGR連接管Ⅱ、EGR冷卻進水管、EGR冷卻出水管、閥塊、EGR冷卻器支架、進氣管、排氣管、氣缸蓋，節(jié)溫器蓋；排氣管安裝在氣缸蓋的右側(cè)，EGR連接管Ⅰ安裝在排氣管后端，EGR冷卻器片安裝在EGR連接管Ⅰ上，閥塊前端安裝在EGR冷卻器的另一端；EGR連接管Ⅱ和閥塊的后端相連；另一端和進氣連接管的廢氣進氣口相連，進氣連接管安裝在進氣管上，進氣管安裝在氣缸蓋的左側(cè)；EGR冷卻進水管的一端和柴油機氣缸蓋相連，另一端和EGR冷卻器相連；EGR冷卻出水管的一端和EGR冷卻器相連，另一端和節(jié)溫器蓋相連。
文檔編號F02M25/07GK202937375SQ20122063456
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者閆麟角, 常金星, 鮑建軍, 黃新芳, 汪樸, 李波, 陳泰嶺, 趙洪學, 王鵬, 沈天宇, 湯躍新, 章明, 朱振華 申請人:第一拖拉機股份有限公司