| 专利名称： | 一种燃气和EGR混合直喷系统 | ||
| 专利名称(英文)： | A fuel gas and EGR mixing of a direct injection system | ||
| 专利号： | CN201620116647.5 | 申请时间： | 20160205 |
| 公开号： | CN205330827U | 公开时间： | 20160622 |
| 申请人： | 东风商用车有限公司 | ||
| 申请地址： | 430056 湖北省武汉市汉阳区武汉经济技术开发区东风大道10号 | ||
| 发明人： | 徐敏; 程伟; 李智; 张宏飞; 安涛 | ||
| 分类号： | F02M21/02; F02M26/09; F02M26/14; F02M26/36; F02M26/34; F02M26/38 | 主分类号： | F02M21/02 |
| 代理机构： | 武汉荆楚联合知识产权代理有限公司 42215 | 代理人： | 王健 |
| 摘要： | 一种燃气和EGR混合直喷系统，其中低压EGR管连接排气管和高压EGR管，低压EGR管上安装有低压EGR阀，高压EGR管上安装有高压EGR阀，EGR泵进口通过高压EGR管与排气总管相连接，EGR泵出口通过EGR泵出气管与混合器一端进口相连接，液化燃气瓶出口通过燃气泵进气管与燃气泵进口相连接，燃气泵出口通过燃气泵出气管与混合器另一端进口相连接，混合器出口通过混合气轨连接管与混合气轨进口相连接，混合气轨出口通过混合气供给管与混合气喷嘴相连接，混合气喷嘴安装在气缸上或靠近气缸的进气道内。 | ||
| 摘要(英文)： | A fuel gas and EGR mixing of a direct injection system, wherein the low-pressure EGR tube is connected with an exhaust pipe and a high-pressure EGR tube, low pressure EGR tube is provided with a low-pressure EGR valve, the high-pressure EGR tube is provided with a high-pressure EGR valve, EGR pump inlet through the high pressure EGR tube is connected with the exhaust manifold, the pump outlet through the EGR EGR pump outlet pipe one end of the mixer is connected with the inlet, said liquefied fuel gas bottle through the outlet of the air inlet pipe and is connected with said inlet, said outlet pipe through said outlet of the other end of the mixer is connected with the inlet, mixer outlet through the mixed-gas rail connecting pipe is connected with the mixed gas rail inlet, mixed gas rail outlet through the mixture supply tube and is connected to a nozzle of the mixed gas, the mixed-gas nozzle is mounted in the cylinder or close to the inlet channel of the cylinder. | ||
1.一种燃气和EGR混合直喷系统，包括压气机（2）、涡轮机（4）、进气中冷器（6）、发动机（8）、气缸（9）、低压EGR管（12），所述的压气机（2）进气口与进气管（1）相连接，压气机（2）出气口通过压气机出气管（5）与进气中冷器（6）进口相连接，所述的进气中冷器（6）出口通过进气总管（7）与发动机（8）相连接，所述的涡轮机（4）进口通过排气总管（10）与发动机（8）相连接，涡轮机（4）出口与排气管（11）相连接，所述的压气机（2）与涡轮机（4）之间通过连接轴（3）相连接，其特征在于：还包括有高压EGR管（15）、EGR泵（18）、混合器（20）、混合气轨（23）、混合气喷嘴（25）、液化燃气瓶（26）和气泵（31），所述的低压EGR管（12）连接排气管（11）和高压EGR管（15），低压EGR管（12）上安装有低压EGR阀（13），高压EGR管（15）上安装有高压EGR阀（14），所述的EGR泵（18）进口通过高压EGR管（15）与排气总管（10）相连接，EGR泵（18）出口通过EGR泵出气管（19）与混合器（20）一端进口相连接，所述的液化燃气瓶（26）出口通过燃气泵进气管（30）与燃气泵（31）进口相连接，所述的燃气泵（31）出口通过燃气泵出气管（32）与混合器（20）另一端进口相连接，所述的混合器（20）出口通过混合气轨连接管（22）与混合气轨（23）进口相连接，所述的混合气轨（23）出口通过混合气供给管（24）与混合气喷嘴（25）相连接，所述的混合气喷嘴（25）安装在气缸（9）上或靠近气缸（9）的进气道内。
2.根据权利要求1所述的一种燃气和EGR混合直喷系统，其特征在于：还包括有EGR过滤器（16），所述的EGR过滤器（16）进口与高压EGR管（15）相连接，EGR过滤器（16）出口通过EGR泵进气管（17）与EGR泵（18）进口相连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃气和EGR混合直喷系统，其特征在于：还包括有混合气中冷器（21），所述的混合气中冷器（21）设置在混合气轨连接管（22）上，混合气中冷器（21）进口与混合器（20）出口相连接，混合气中冷器（21）出口与混合气轨（23）进口相连接。
4.根据权利要求1所述的一种燃气和EGR混合直喷系统，其特征在于：还包括有燃气过滤器（29），所述的燃气过滤器（29）设置在液化燃气瓶（26）和燃气泵（31）之间，燃气过滤器（29）进口通过燃气总管（27）与液化燃气瓶（26）出口相连接，燃气过滤器（29）出口通过燃气泵进气管（30）与燃气泵（31）进口相连接，所述的燃气总管（27）上设置有燃气减压阀（28）。
1.一种燃气和EGR混合直喷系统，包括压气机（2）、涡轮机（4）、进气中冷器（6）、发动机（8）、气缸（9）、低压EGR管（12），所述的压气机（2）进气口与进气管（1）相连接，压气机（2）出气口通过压气机出气管（5）与进气中冷器（6）进口相连接，所述的进气中冷器（6）出口通过进气总管（7）与发动机（8）相连接，所述的涡轮机（4）进口通过排气总管（10）与发动机（8）相连接，涡轮机（4）出口与排气管（11）相连接，所述的压气机（2）与涡轮机（4）之间通过连接轴（3）相连接，其特征在于：还包括有高压EGR管（15）、EGR泵（18）、混合器（20）、混合气轨（23）、混合气喷嘴（25）、液化燃气瓶（26）和气泵（31），所述的低压EGR管（12）连接排气管（11）和高压EGR管（15），低压EGR管（12）上安装有低压EGR阀（13），高压EGR管（15）上安装有高压EGR阀（14），所述的EGR泵（18）进口通过高压EGR管（15）与排气总管（10）相连接，EGR泵（18）出口通过EGR泵出气管（19）与混合器（20）一端进口相连接，所述的液化燃气瓶（26）出口通过燃气泵进气管（30）与燃气泵（31）进口相连接，所述的燃气泵（31）出口通过燃气泵出气管（32）与混合器（20）另一端进口相连接，所述的混合器（20）出口通过混合气轨连接管（22）与混合气轨（23）进口相连接，所述的混合气轨（23）出口通过混合气供给管（24）与混合气喷嘴（25）相连接，所述的混合气喷嘴（25）安装在气缸（9）上或靠近气缸（9）的进气道内。
2.根据权利要求1所述的一种燃气和EGR混合直喷系统，其特征在于：还包括有EGR过滤器（16），所述的EGR过滤器（16）进口与高压EGR管（15）相连接，EGR过滤器（16）出口通过EGR泵进气管（17）与EGR泵（18）进口相连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃气和EGR混合直喷系统，其特征在于：还包括有混合气中冷器（21），所述的混合气中冷器（21）设置在混合气轨连接管（22）上，混合气中冷器（21）进口与混合器（20）出口相连接，混合气中冷器（21）出口与混合气轨（23）进口相连接。
4.根据权利要求1所述的一种燃气和EGR混合直喷系统，其特征在于：还包括有燃气过滤器（29），所述的燃气过滤器（29）设置在液化燃气瓶（26）和燃气泵（31）之间，燃气过滤器（29）进口通过燃气总管（27）与液化燃气瓶（26）出口相连接，燃气过滤器（29）出口通过燃气泵进气管（30）与燃气泵（31）进口相连接，所述的燃气总管（27）上设置有燃气减压阀（28）。
翻译：技术领域
本实用新型涉及一种直喷系统，更具体的说涉及一种燃气和EGR混合直喷系统，属于燃气机领域的排气再循环（EGR）及燃气供给系统技术领域。
背景技术
目前，面对日趋严峻的环境危机，各国对排放法规的要求越来越严格，因此减少排放成为内燃机发展的主要方向。以天然气为代表的清洁燃料逐渐受到重视，大量研究表明采用清洁燃料的燃气机排放较传统汽柴油机大幅降低；同时天然气等清洁燃料作为一种替代燃料能够一定程度缓解我国对石油的需求。另一方面，EGR系统作为降低内燃机NOx排放的有效机内净化措施，也是低排放燃气机的重要技术路线之一。传统的EGR系统，通过在排气管和进气管之间建立EGR回路，将废气引入进气系统并与新鲜充量混合，然后随新鲜充量进入气缸内参与燃烧，实现对燃烧排放物的控制。该传统的EGR系统简单可行，但是，其存在以下几个问题：一方面，EGR系统存在响应延迟效应，在加速或加载过程中可能出现过大的EGR率，导致排放物急剧上升、燃烧不完全、不稳定甚至失火；另一方面，当EGR率较大时，大量排气引入到进气管，排气与新鲜充量的混合效果变差，造成EGR混合以及各缸EGR分配不均，使部分缸排放浓度过高和燃烧不稳定，对发动机的排放和性能均产生不利影响。
中国专利申请号为201120382503.1、名称为《一种柴油发动机的废气再循环结构》的实用新型专利介绍了一种柴油发动机的EGR结构，其通过在EGR阀与进气歧管之间增加EGR分配管，使各缸的EGR率较容易达到均匀。中国专利申请号为CN201210080055.9、名称为《一种解决EGR驱动滞环的方法和系统》的发明专利介绍了一种解决EGR驱动滞环的方法和系统，其通过建立EGR的实际所需开度的变化趋势和EGR特性曲线间的联系，消除了由于变化趋势不一致而导致的EGR驱动滞后现象。但是，上述专利只是对传统EGR系统的改进，不能从根本上解决EGR延迟及EGR量精确控制等问题；因此，目前依然没有一种方法能够很好地解决瞬态工况下EGR的响应延迟等问题，瞬态工况下EGR系统的精确控制依然是内燃机领域一个急需解决的难题。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有的EGR系统延迟、EGR量精确控制等问题，提供一种燃气和EGR混合直喷系统。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种燃气和EGR混合直喷系统，包括压气机、涡轮机、进气中冷器、发动机、气缸、低压EGR管，所述的压气机进气口与进气管相连接，压气机出气口通过压气机出气管与进气中冷器进口相连接，所述的进气中冷器出口通过进气总管与发动机相连接，所述的涡轮机进口通过排气总管与发动机相连接，涡轮机出口与排气管相连接，所述的压气机与涡轮机之间通过连接轴相连接，还包括有高压EGR管、EGR泵、混合器、混合气轨、混合气喷嘴、液化燃气瓶和气泵，所述的低压EGR管连接排气管和高压EGR管，低压EGR管上安装有低压EGR阀，高压EGR管上安装有高压EGR阀，所述的EGR泵进口通过高压EGR管与排气总管相连接，EGR泵出口通过EGR泵出气管与混合器一端进口相连接，所述的液化燃气瓶出口通过燃气泵进气管与燃气泵进口相连接，所述的燃气泵出口通过燃气泵出气管与混合器另一端进口相连接，所述的混合器出口通过混合气轨连接管与混合气轨进口相连接，所述的混合气轨出口通过混合气供给管与混合气喷嘴相连接，所述的混合气喷嘴安装在气缸上或靠近气缸的进气道内。
还包括有EGR过滤器，所述的EGR过滤器进口与高压EGR管相连接，EGR过滤器出口通过EGR泵进气管与EGR泵进口相连接。
还包括有混合气中冷器，所述的混合气中冷器设置在混合气轨连接管上，混合气中冷器进口与混合器出口相连接，混合气中冷器出口与混合气轨进口相连接。
还包括有燃气过滤器，所述的燃气过滤器设置在液化燃气瓶和燃气泵之间，燃气过滤器进口通过燃气总管与液化燃气瓶出口相连接，燃气过滤器出口通过燃气泵进气管与燃气泵进口相连接，所述的燃气总管上设置有燃气减压阀。
与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型中EGR泵进口通过高压EGR管与排气总管相连接，EGR泵出口通过EGR泵出气管与混合器一端进口相连接；液化燃气瓶出口通过燃气泵进气管与燃气泵进口相连接，燃气泵出口通过燃气泵出气管与混合器另一端进口相连接；混合器出口通过混合气轨连接管与混合气轨进口相连接，混合气轨出口通过混合气供给管与混合气喷嘴相连接，混合气喷嘴安装在气缸上。通过设置燃气和EGR的混合器，加压后的燃气和EGR按一定比例在混合器内进行混合；通过燃气和EGR的混合气轨，利用燃气泵和EGR泵维持混合气轨内压力；且混合气喷嘴与混合气轨相连，通过燃气和EGR混合气喷嘴将一定比例燃气和EGR直接喷入发动机缸内，从而使得通过控制混合气喷嘴将一定比例燃气和EGR混合气精确喷入缸内，实现了对燃气和EGR的快速精确控制，有效避免了EGR响应延迟，消除传统燃气供给和EGR系统的响应滞后和各缸分部不均等问题。
2、本实用新型中燃气和EGR共用一条混合气供给管，经混合气喷嘴喷入气缸内从而实现燃气和EGR混合直喷。燃气和EGR共用混合气喷嘴，减小了混合气喷嘴数量，解决了气缸内混合气喷嘴布置问题；共用混合气供给管，减少了气轨数量，简化了喷射系统；同时低温燃气和与高温EGR在轨前直接混合，解决了EGR的冷却需求，避免了EGR热交换器的使用。
3、本实用新型中建立了高压和低压两种EGR回路，通过控制高压EGR阀和低压EGR阀控制EGR泵取气方式，实现了灵活取气策略。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图中，进气管1，压气机2，连接轴3，涡轮机4，压气机出气管5，进气中冷器6，进气总管7，发动机8，气缸9，排气总管10，排气管11，低压EGR管12，低压EGR阀13，高压EGR阀14，高压EGR管15，EGR中冷器16，EGR泵进气管17，EGR泵18，EGR泵出气管19，混合器20，混合气中冷器21，混合气轨连接管22，混合气轨23，混合气供给管24，混合气喷嘴25，液化燃气瓶26，燃气总管27，燃气减压阀28，燃气过滤器29，燃气泵进气管30，燃气泵31，燃气泵出气管32。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。
参见图1，一种燃气和EGR混合直喷系统，包括压气机2、涡轮机4、进气中冷器6、发动机8、气缸9、低压EGR管12、高压EGR管15、EGR泵18、混合器20、混合气轨23、混合气喷嘴25、液化燃气瓶26和气泵31。所述的压气机2进气口与进气管1相连接，压气机2出气口通过压气机出气管5与进气中冷器6进口相连接；所述的进气中冷器6出口通过进气总管7与发动机8相连接。所述的涡轮机4进口通过排气总管10与发动机8相连接，涡轮机4出口与排气管11相连接；所述的压气机2与涡轮机4之间通过连接轴3相连接。所述的低压EGR管12连接排气管11和高压EGR管15，低压EGR管12上安装有低压EGR阀13；高压EGR管15上安装有高压EGR阀14。所述的EGR泵18进口通过高压EGR管15与排气总管10相连接，EGR泵18出口通过EGR泵出气管19与混合器20一端进口相连接。所述的液化燃气瓶26出口通过燃气泵进气管30与燃气泵31进口相连接，所述的燃气泵31出口通过燃气泵出气管32与混合器20另一端进口相连接。所述的混合器20出口通过混合气轨连接管22与混合气轨23进口相连接，所述的混合气轨23）出口通过混合气供给管24与混合气喷嘴25相连接；所述的混合气喷嘴25安装在气缸9上或靠近气缸9的进气道内；将混合气喷嘴25安装在靠近气缸9的进气道内实现进气道直喷，可获得较好的响应特性。
参见图1，进一步的，还包括有EGR过滤器16，所述的EGR过滤器16进口与高压EGR管15相连接，EGR过滤器16出口通过EGR泵进气管17与EGR泵18进口相连接。
参见图1，进一步的，还包括有混合气中冷器21，所述的混合气中冷器21设置在混合气轨连接管22上，即混合气中冷器21设置在混合器20与混合气轨23之间；混合气中冷器21进口与出口相连接，混合气中冷器21出口与混合气轨23进口相连接。
参见图1，进一步的，还包括有燃气过滤器29，所述的燃气过滤器29设置在液化燃气瓶26和燃气泵31之间。燃气过滤器29进口通过燃气总管27与液化燃气瓶26出口相连接，燃气过滤器29出口通过燃气泵进气管30与燃气泵31进口相连接；所述的燃气总管27上设置有燃气减压阀28。
参见图1，本实用新型建立了燃气和EGR混合共轨直喷系统，可以实现气缸9内直接喷射废气和燃气，适用于多缸增压燃气机。工作时，燃气和废气分别通过燃气泵31和EGR泵18加压进入混合器20进行混合，混合器20控制燃气与EGR混合比例，保证缸内对燃气和EGR量的需求；燃气与EGR经混合器20混合后进入混合气轨23，并在混合气轨23中维持一定压力；混合气喷嘴25与混合气轨23相连，通过控制混合气喷嘴25的开启和关闭控制混合气进入气缸9内时刻以及喷射量。因此，本实用新型按照气缸9内燃烧对燃气和EGR量的需求，通过混合气喷嘴25精确控制燃气和EGR喷入缸内混合气量和混合气进入气缸9内时刻，将所需比例的燃气与EGR精确快速喷入气缸9内参与燃烧排放物控制，实现了对燃气和EGR的快速精确控制，避免了因进气混合不均导致的各缸间燃气和EGR分配不均等问题、消除了现有EGR系统的EGR响应滞后问题，解决了瞬态工况下EGR的响应延迟等问题，实现了瞬态工况下EGR系统的精确控制，保证了发动机8有较优的性能及排放效果。
参见图1，本实用新型中燃气和EGR共用一条混合气供给管24，混合气经混合气喷嘴25喷入气缸9内从而实现燃气和EGR混合直喷。燃气和EGR共用混合气喷嘴25，减小了混合气喷嘴25数量，解决了气缸9内混合气喷嘴25布置问题；共用混合气供给管，减少了气轨数量，简化了喷射系统；同时低温燃气和与高温EGR在轨前直接混合，解决了EGR的冷却需求，避免了EGR热交换器的使用。
参见图1，同时，本实用新型中高压EGR管15和低压EGR管12与EGR泵18相连，高压EGR阀14和低压EGR阀13分别安装在高压EGR管15和低压EGR管12上；即建立了高压和低压两种EGR回路，通过控制高压EGR阀14和低压EGR阀13的开启和关闭控制EGR泵取气方式，实现灵活取气策略。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本实用新型的保护范围。
