[发明专利]一种废气再循环系统及方法

说明书

技术领域

本申请涉及废气再利用技术领域，特别涉及一种废气再循环系统及方法。

背景技术

废气再循环(Exhaust Gas Recirculation)简称EGR，EGR系统的作用就是将柴油机产生的废气的一部分再送回气缸,使柴油机内物体燃烧过程中的着火延迟期增加,燃烧速率变慢,气缸内最高燃烧温度下降,从而破坏氮氧化合物生成所需要的高温富氧的条件,使柴油机的氮氧化合物排放量降低。

对于外置EGR柴油机来说，EGR系统的布置方式有很多种，目前应用较为广泛一种布置方式如图1所示，在柴油机排气管11处取废气，废气经过冷却器12冷却后，流经冷端单向阀13和EGR阀14，引入到柴油机进气管15，最终与新鲜空气混合后进入气缸。

上述布置方式的EGR系统中，排气管11和进气管15两侧的气体压差直接影响其EGR率(EGR率指柴油机废气再循环过程中，柴油机的进气中废气量占总进气量的比值)。当柴油机排气管11内气体压力高于进气管15内气体压力时，其EGR率较高；当柴油机排气管11内气体压力低于进气管15内气体压力时，其EGR率较低，但是仍然存在。这是因为柴油机废气再循环并不完全依赖于排气管11和进气管15两侧的气体压差，而是在很大程度上由柴油机排气管11中的排气脉冲能量来实现。

在上述柴油机排气管11内气体压强低于进气管15内气体压强的情况下，可能出现瞬时的排气峰值高于进气管15内气体压力的情况，此时在排气脉冲能量的推动下，部分废气流经冷却器12和冷端单向阀13，混入新鲜空气中，实现废气再循环。针对此种工况，模拟计算出了柴油机有无冷端单向阀13对其EGR废气再循环量的影响，如图2所示，可见，没有安装冷端单向阀13时，柴油机可能出现废气倒灌现象，其EGR率较低；安装冷端单向阀13后，能保证柴油机不出现废气倒流的现象，从而获得较为理想的EGR率。

对于上述EGR系统来说，冷端单向阀13的使用有助于其获得了较为理想的EGR率，但是这种设计方式也有其不可避免的缺陷。为了降低废气温度，保证冷端单向阀13和EGR阀14的使用寿命，以及优化柴油机排放，必须使用冷却器12对废气进行冷却；由于柴油机布置空间的局限性，冷却器12与冷端单向阀13之间的管路流通性存在一定问题，会造成一定的气路压损，如图3中的数据显示，在柴油机EGR内部不同位置测得的排气脉冲曲线是不同的。图中黑色实线为在冷却器12废气入口端采集到的废气脉冲波形，黑色虚线为在冷端单向阀13前采集到的废气脉冲波形，可见，废气经过冷却器12及管路的缓冲后，到达冷端单向阀13处的排气脉冲能量受到了一定削弱。排气脉冲能量的削弱最直接的影响就是降低柴油机的EGR率。

从上述过程中可以看出，现有技术中废气在流经EGR系统的冷却器时其脉冲能量会受到一定削弱，从而导致了柴油机EGR率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种废气再循环系统和方法，用以解决现有技术中废气再循环系统EGR率较低的问题。

本申请提供的废气再循环系统和方法的技术方案如下：

一种废气再循环系统，应用于发动机，包括：

冷却器、单向阀和EGR阀，单向阀的入口端与发动机的排气口连接，出口端与冷却器的入口端连接；冷却器的出口端与EGR阀的入口端连接，EGR阀的出口端与发动机的进气口连接；

发动机产生的废气由排气口流出，依次流经单向阀、冷却器和EGR阀后，流入进气口。

优选地，单向阀为热端单向阀。

优选地，冷却器的近地面有进水管，冷却器的远地面有出水管。

优选地，冷却器包括外腔和内腔，内腔用于废气流通，外腔用于冷水流通。

一种废气再循环方法，包括：

废气由发动机的排气口流向单向阀，当排气口端气压大于发动机的进气口端气压时，开启单向阀，当排气口端气压小于或者等于进气口端气压时，关闭单向阀；

由单向阀流向冷却器，冷却器对废气进行冷却；

由冷却器流向EGR阀，EGR阀依据废气预设值调整其闭合度；

由EGR阀流入进气口，发动机对废气进行再利用。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：