[实用新型]轻型柴油机EGR进气控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及柴油机领域，特别涉及一种轻型柴油机带EGR的进气控制系统。

背景技术

柴油发动机在工作过程中燃烧的废气含有NOx等对人体有害的气体，因此国家在环保法规里明确规定了发动机尾气中的NOx含量。随着国三、国四、国五的标准颁布，NOx含量限值越来越严格。这就需要发动机在设计和燃烧开发时充分考虑该限值的控制，既要满足国家的排放法规要求，又要能兼顾发动机的性能需求。

尾气中的NOx的生成机理三要素是高温、富氧、燃烧持续时间。即在足够的氧浓度的条件下，温度越高和燃烧反应时间越长，则生成量越大。通过EGR系统(Exhaust Gas Recycle，即废气再循环系统)，将发动机的废气冷却后重新引入进气管可以得到三个方面的好处：一、提高混合气的热容量。废气中还有水蒸汽和二氧化碳，可有效降低气缸内的最高燃烧温度，抑制NOx的生成。二、降低混合气中氧气的浓度。废气加入的稀释作用可以使氧气的相对浓度下降，从而也能降低NOx的排放。三、降低燃烧速度。由于废气中含有大量惰性气体，当这些废气部分回流到进气管后起到了稀释新鲜进气的作用，使燃烧反应速度减缓。

国家排放法规对轻型车NOx排放的考核控制区段在发动机运行的中低速区段，对中、重型车NOx排放的考核控制区段在发动机运行的高速重载荷区段。

为了满足法规的考核要求，根据燃烧排放控制NOx机理，引入了EGR率的概念，即控制气缸内回流尾气所占的百分比来改善燃烧。轻型柴油机在中低速段时需要高达50％以上的EGR率才能有效控制NOx排放；而在高速段为了减少泵气损失，满足低油耗率要求，EGR率又不需要那么大。可事实上轻型柴油机的工作原理刚好跟上述的需求相反：中低速时，产生废气少，难以获得较高的排气背压回流尾气来保证高EGR率；高速时，产生废气多，但此时又需要顺畅排气，吸进更多的新鲜空气参与燃烧，不要那么大的EGR率了。现有轻型柴油机的EGR系统在固定增压器涡轮、固定的排气管内径，仅靠进气管前EGR阀的开度控制废气流量，很难在中低速段控制得到理想的EGR率又能兼顾高速段的性能要求。

传统带EGR进气系统方案缺点：

1)减小增压器涡轮，使涡前压力增大来提高EGR率，涡轮过小牺牲了高速的经济性。

2)减小排气管内径的方法增大排气压力，这种方法仅对高速段大负荷工况的EGR率有好处，对小负荷低速段影响不大，所以对轻型车的意义不大。

3)进气门关闭角的变化很难实现大幅度地提高缸内的EGR率。

4)气门重叠角减小，EGR率会有所增大，但EGR率存在一个临界值无法大幅提高。

实用新型内容

本实用新型是为了克服上述现有技术中缺陷，既可实现在中低速获得可控的高EGR率，又可保证高速段的充气效率，最大程度地减小增压器和排气管对EGR率的影响。

本实用新型的轻型柴油机EGR进气控制系统，包括与新鲜空气源连通的进气接管，进气接管的进气端设进气节流阀，用于控制新鲜空气的进气总量；进气接管为双层结构，其中进气接管下层与进气管第一稳压腔连通并通过进气涡流控制阀控制流入第一稳压腔的新鲜空气流量，形成新鲜空气进气组；进气接管上层根部处设EGR进气口，经冷却后的尾气通过电控EGR阀对进入EGR进气口的尾气流量进行控制，尾气与新鲜空气在进气接管上层混合，充分混合后的尾气和新鲜空气进入进气管第二稳压腔，形成带EGR尾气进气组。

其中，进气接管上层通过第二稳压腔支气管与进气管第二稳压腔连通，用于充分混合位于进气接管上层的尾气和新鲜空气。

其中该系统还包括EGR冷却器和EGR导管，尾气在EGR冷却器中冷却、然后通过EGR导管进入进气接管。

其中，轻型柴油机为四缸十六气门柴油机，新鲜空气进气组包括第一、三、五、七进气口，带EGR尾气进气组包括第二、四、六、八进气口，新鲜空气进气口与带EGR尾气进气口间隔设置。

其中，进气节流阀、进气涡流控制阀以及电控EGR阀可以进行ECU电控控制，在不过多减低发动机性能的前提下，又能满足国家的排放限值；当柴油机在中低速运转时，进气节流阀的阀门和进气涡流控制阀的阀门关小，电控EGR阀的阀门开至最大，用于引入足够的尾气并保证带EGR尾气进气组的进气充气效率；当柴油机在高速运转时，进气节流阀的阀门和进气涡流控制阀的阀门开大，电控EGR阀的阀门适当关小，用于保证两个进气组的新鲜空气进气的充气效率。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：