[发明专利]基于高压气源的单缸柴油机EGR装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是柴油机EGR装置及其控制方法。

背景技术

所谓废气再循环(EGR)是将排气中的一部分废气引入到进气管，同新鲜空气混合后进入气缸重新参与燃烧的过程。随着船舶柴油机NOX排放法规日益严格，EGR已经成为降低NOX排放的最有效手段之一。如何实现EGR是EGR技术中的关键，目前增压柴油机的主要的实现方式有两种：低压EGR和高压EGR。二者的区别在于：低压EGR将涡轮前废气引入到压气机进口，而高压EGR则将涡轮前废气引入到压气机出口。因低压EGR容易造成废气的泄漏、废气中颗粒等杂质会对压气机叶片造成损伤，因此目前大多都采用高压EGR方式。无论高压EGR还是低压EGR，都存在共同的问题，由于增压柴油机进气压力均高于柴油机排气，废气很难正常与高压进气完成掺混，因此如何成功的将废气引入到进气成为了关键因素。

目前，已有的EGR系统和方案，大多都是针对车用发动机或者船用多缸增压柴油机上。如专利“一种实现大EGR率的低压EGR引入装置及低压EGR引入方法(申请号：201510188412.7)”中记载的技术方案等。而针对单缸柴油机的EGR试验台研究还很少。如专利“如一种实现柴油单缸机EGR的装置及EGR控制方法(申请号为：201410804230.3)”提供了一种柴油单缸机EGR装置及EGR控制方法，通过在排气管末端增加颗粒捕集器和气泵，来提高EGR压力实现EGR回流。虽然该方法能够达到预定的效果，但是仍有值得改进的地方，如颗粒捕集器和气泵的及其辅助设备是的整个EGR系统更加复杂、气泵的采用需要额外消耗能量等。目前还没有基于高压气源的单缸柴油机EGR装置的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供克服了进气压力过高、排气压力过低而造成的无法回流等问题的基于高压气源的单缸柴油机EGR装置及控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明基于高压气源的单缸柴油机EGR装置，其特征是：包括单缸柴油机、涡轮增压器、进气三通阀、排气三通阀，进气三通阀包括进气口、第一出气口和第二出气口，进气口通过高压外气源进气阀连通高压外气源，第一出气口与单缸柴油机之间设置第一进气支路，第二出气口与涡轮增压器的涡轮之间设置第二进气支路，排气三通阀包括排气口、第一废气口和第二废气口，排气口与单缸柴油机相连，第一废气口通过第一废气支路连通大气，第二废气口与涡轮增压器的压气机之间设置第二废气支路，压气机通过EGR管路连接第一进气支路，EGR管路上依次设置EGR过滤器、EGR冷却器、单向阀、控制电磁阀。

本发明基于高压气源的单缸柴油机EGR装置还可以包括：

1、进气三通阀与EGR管路之间的第一进气支路上安装第一流量传感器和第一压力传感器，EGR过滤器与压气机之间的EGR管路上安装第二流量传感器和第二压力传感器。

本发明基于高压气源的单缸柴油机EGR控制方法，其特征是：采用如下装置：包括单缸柴油机、涡轮增压器、进气三通阀、排气三通阀，进气三通阀包括进气口、第一出气口和第二出气口，进气口通过高压外气源进气阀连通高压外气源，第一出气口与单缸柴油机之间设置第一进气支路，第二出气口与涡轮增压器的涡轮之间设置第二进气支路，排气三通阀包括排气口、第一废气口和第二废气口，排气口与单缸柴油机相连，第一废气口通过第一废气支路连通大气，第二废气口与涡轮增压器的压气机之间设置第二废气支路，压气机通过EGR管路连接第一进气支路，EGR管路上依次设置EGR过滤器、EGR冷却器、单向阀、控制电磁阀；进气三通阀与EGR管路之间的第一进气支路上安装第一流量传感器和第一压力传感器，EGR过滤器与压气机之间的EGR管路上安装第二流量传感器和第二压力传感器；

当采用EGR工作循环时：

预先设置EGR率，进气三通阀的第一出气口和第二出气口保持打开状态，且排气三通阀的第一废气口和第二废气口保持打开状态；

(1)分别获取第一压力传感器的信号P1、第二压力传感器的信号P2、第一流量传感器的信号Q1、第二流量传感器的信号Q2；

(2)判断P1和P2的大小：若P1≧P2，则电磁控制阀保持常闭状态；若P1＜P2，则打开电磁控制阀；

(3)根据实时测量的第一流量传感器的信号Q1、第二流量传感器的信号Q2，通过调节电磁控制阀，达到预设的EGR率，实现废气再循环；

当采用非EGR工作循环时：