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 ] 本發(fā)明涉及屬于發(fā)動機污染控制領(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進氣管與新鮮空氣混合后再度進入氣缸參與燃燒,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的相對濃度下降。所以EGR會使氣缸內(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氣溫度,因此,很有必要將回流廢氣冷卻后送入氣缸,進一步降低進氣溫度,這樣更有利于降低排放,同時提高了進氣密度,改善燃油經(jīng)濟性。但是廢氣流經(jīng)EGR冷卻器時,由于冷卻器壁面的激冷作用,在廢氣中的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。這都將使得實際EGR率在發(fā)動機使用過程中逐漸低于標(biāo)定EGR率,進而使得NOx排放下降幅度減少。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明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、降低冷起動時HC和CO排放的減少EGR冷卻器積碳的裝置。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]一種減少EGR冷卻器積碳的裝置,設(shè)置在發(fā)動機的排氣道和進氣道之間,包括排氣管、氧化催化單元、顆粒捕集單元、EGR閥、EGR冷卻單元和進氣管,所述排氣管一端與排氣道連接,另一端通過第二三通閥與氧化催化單元連接,所述氧化催化單元通過第三三通閥與顆粒捕集單元連接,所述EGR閥通過第四三通閥與EGR冷卻單元連接,所述EGR冷卻單元與進氣管一端連接,進氣管另一端與進氣道連接;
[0006]通過控制各三通閥的導(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)。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]還包括第一三通閥和第一管道,所述排氣管依次通過第一三通閥、第一管道、第二三通閥與氧化催化單元連接。
[0011]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。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0013](I)本發(fā)明可以避免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隨著時間的推移而增大,最終保證EGR率不會下降很多。
[0014](2)利用發(fā)動機排氣管上游的高溫尾氣實現(xiàn)催化型顆粒捕集器主動再生,不需要改變發(fā)動機的噴油策略,也不需要在催化器前加裝電加熱器,減小再生成本。
[0015](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。
[0016](4)冷啟動過程中,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)動機著火性能,并可以降低冷起動時HC和CO的排放。
[0017](5)依據(jù)發(fā)動機轉(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)過催化型顆粒捕集器,直接進入冷卻器,避免顆粒物沉積又不會增加再循環(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)過催化型顆粒捕集器后再進入冷卻器。
[0018](6)EGR閥安裝在氧化催化器、催化型顆粒捕捉器的下游,進一步降低EGR閥的積碳。
【附圖說明】
[0019]圖1為發(fā)動機冷啟動時本發(fā)明的原理圖;
[0020]圖2為發(fā)動機低轉(zhuǎn)速或者高負(fù)荷時本發(fā)明的原理圖;
[0021]圖3為發(fā)動機高轉(zhuǎn)速且低負(fù)荷時本發(fā)明的原理圖;
[0022]圖4為催化型顆粒捕集器需要再生時本發(fā)明的原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施,給出了詳細的實施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0024]實施例1
[0025]如圖1所示,本實施例提供一種減少EGR冷卻器積碳的裝置,設(shè)置在發(fā)動機的排氣道和進氣道之間,包括排氣管、氧化催化單元、顆粒捕集單元、EGR閥6、EGR冷卻單元和進氣管,排氣管一端與排氣道連接,另一端依次通過第一三通閥1、第一管道9、第二三通閥2與氧化催化單元連接,氧化催化單元通過第三三通閥4與顆粒捕集單元連接,EGR閥6通過第四三通閥7與EGR冷卻單元連接,EGR冷卻單元與進氣管一端連接,進氣管另一端與進氣道連接,通過控制各三通閥的導(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)。
[0026]對于渦輪增壓發(fā)動機,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)。本實施例裝置應(yīng)用于低壓EGR中。本實施例中,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。
[0027]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。
[0028]上述裝置在低壓EGR中運作時,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)動機進氣道。
[0029]一、如圖1所示,當(dāng)發(fā)動機冷啟動的時候,再循環(huán)廢氣不經(jīng)過氧化催化器、催化型顆粒捕捉器、EGR冷卻器直接進入發(fā)動機進氣道。發(fā)動機冷啟動過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)動機著火性能,并可以降低冷起動時HC和CO的排放。另外,冷啟動過程需要利用排氣能量來促進冷起動,所以不必冷卻再循環(huán)廢氣,因而不需要經(jīng)過EGR冷卻器。
[0030]二、如圖2所示,當(dāng)發(fā)動機處于低轉(zhuǎn)速或者高負(fù)荷狀態(tài)時,EGR率低,再循環(huán)廢氣流量小,流速低,顆粒容易沉積。此時,循環(huán)廢氣經(jīng)過催化型顆粒捕集器、EGR閥進入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)過氧化催化器,主要是為了減小其氣流阻力。
[0031]三、如圖3所示,當(dāng)發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速且低負(fù)荷時,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,循環(huán)尾氣不經(jīng)過氧化催化器、催化型顆粒捕集器,經(jīng)過EGR閥直接進入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,增大該裝置所能達到的最大EGR率。
[0032]四、如圖4所示,當(dāng)催化型顆粒捕集器需要再生時,從排氣管上游截取高溫尾氣,使再循環(huán)廢氣溫度達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)過氧化催化器、催化型顆粒捕捉器、EGR閥進入EGR冷卻器。氧化催化器將NO氧化為NO2,將顆粒中有機可溶成分氧化。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。
[0033]實施例2
[0034]本實施例提供一種減少EGR冷卻器積碳的裝置,應(yīng)用于高壓EGR。本實施例與實施例I的不同之處在于,本實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)及其作用原理與實施例1相同。
【主權(quán)項】
1.一種減少EGR冷卻器積碳的裝置,設(shè)置在發(fā)動機的排氣道和進氣道之間,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冷卻單元和進氣管,所述排氣管一端與排氣道連接,另一端通過第二三通閥與氧化催化單元連接,所述氧化催化單元通過第三三通閥與顆粒捕集單元連接,所述EGR閥通過第四三通閥與EGR冷卻單元連接,所述EGR冷卻單元與進氣管一端連接,進氣管另一端與進氣道連接; 通過控制各三通閥的導(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)。
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】本發(fā)明涉及一種減少EGR冷卻器積碳的裝置,設(shè)置在發(fā)動機的排氣道和進氣道之間,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冷卻單元和進氣管,所述排氣管一端與排氣道連接,另一端通過第二三通閥與氧化催化單元連接,所述氧化催化單元通過第三三通閥與顆粒捕集單元連接,所述EGR閥通過第四三通閥與EGR冷卻單元連接,所述EGR冷卻單元與進氣管一端連接,進氣管另一端與進氣道連接;通過控制各三通閥的導(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)。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有可以最大程度減小EGR回路流通阻力、降低冷起動時HC和CO排放、減少EGR冷卻器積碳等優(yōu)點。
【IPC分類】F02B77-04, F02M25-07
【公開號】CN104653353
【申請?zhí)枴緾N201510016284
【發(fā)明人】樓狄明, 徐寧, 林浩強, 胡志遠, 譚丕強
【申請人】同濟大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月13日