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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及EGR联合直喷系统，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NO_x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，提供一种燃气及EGR联合直喷系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种燃气及EGR联合直喷系统，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、EGR气轨、EGR喷嘴、液化燃气瓶、燃气泵、燃气轨和燃气喷嘴，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泵出口与EGR气轨进口相连接，所述的EGR气轨出口通过EGR供给管与EGR喷嘴相连接，所述的EGR喷嘴安装在气缸上或靠近气缸的进气道内，所述的液化燃气瓶出口与燃气泵进口相连接，所述的燃气泵出口与燃气轨进口相连接，所述的燃气轨出口通过燃气供给管与燃气喷嘴相连接，所述的燃气喷嘴安装在气缸上或靠近气缸的进气道内。

还包括有冷却器，所述的冷却器EGR进口通过EGR泵出气管与EGR泵出口相连接，冷却器EGR出口通过EGR气轨连接管与EGR气轨进口相连接，所述的冷却器燃气进口通过燃气泵出气管与燃气泵出口相连接，冷却器燃气出口通过燃气轨连接管与燃气轨进口相连接。

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泵出口与EGR气轨进口相连接，EGR气轨出口通过EGR供给管与EGR喷嘴相连接，EGR喷嘴安装在气缸上或靠近气缸的进气道内；液化燃气瓶出口与燃气泵进口相连接，燃气泵出口与燃气轨进口相连接，燃气轨出口通过燃气供给管与燃气喷嘴相连接，燃气喷嘴安装在气缸上或靠近气缸的进气道内。通过燃气轨33和EGR气轨22两套气轨，并分别通过燃气泵和EGR泵维持燃气轨和EGR气轨内压力；通过燃气和EGR喷嘴精确控制燃气和EGR进入缸内时刻、喷入缸内燃气和EGR量，实现燃气和EGR的快速响应，有效避免燃气和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、本实用新型中的交换器利用燃气冷量对EGR冷却，减少了低温燃气的气化加热需求以及高温EGR的冷却需求，提高发动机能量利用效率。

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，冷却器20，EGR气轨连接管21，EGR气轨22，EGR供给管23，EGR喷嘴24，液化燃气瓶25，燃气总管26，燃气减压阀27，燃气过滤器28，燃气泵进气管29，燃气泵30，燃气泵出气管31，燃气轨连接管32，燃气轨33，燃气供给管34，燃气喷嘴35。

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1，一种燃气及EGR联合直喷系统，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、EGR气轨22、EGR喷嘴24、液化燃气瓶25、燃气泵30、燃气轨33和燃气喷嘴35。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出口与EGR气轨22进口相连接。所述的EGR气轨22出口通过EGR供给管23与EGR喷嘴24相连接，所述的EGR喷嘴24安装在气缸9上或靠近气缸9的进气道内；将EGR喷嘴2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。所述的液化燃气瓶25出口与燃气泵30进口相连接，所述的燃气泵30出口与燃气轨33进口相连接，所述的燃气轨33出口通过燃气供给管34与燃气喷嘴35相连接，所述的燃气喷嘴35安装在气缸9上或靠近气缸的进气道内；将燃气喷嘴35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，还包括有冷却器20，所述的冷却器20EGR进口通过EGR泵出气管19与EGR泵18出口相连接，冷却器20EGR出口通过EGR气轨连接管21与EGR气轨22进口相连接。所述的冷却器20燃气进口通过燃气泵出气管31与燃气泵30出口相连接，冷却器20燃气出口通过燃气轨连接管32与燃气轨33进口相连接。

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，还包括有燃气过滤器28，所述的燃气过滤器28设置在液化燃气瓶25和燃气泵30之间。燃气过滤器28进口通过燃气总管26与液化燃气瓶25出口相连接，燃气过滤器28出口通过燃气泵进气管29与燃气泵30进口相连接；所述的燃气总管26上设置有燃气减压阀27。

参见图1，本实用新型建立了燃气和EGR共轨系统，利用燃气喷嘴35和EGR喷嘴24将燃气和EGR直接喷射到缸内，即建立了可以实现缸内直接喷射废气和燃气的联合直喷系统，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30和EGR泵18加压进入燃气轨33和EGR气轨22，并在各自的气轨中维持一定的压力；EGR喷嘴24和燃气喷嘴35分别与EGR气轨22和燃气轨33相连，通过控制燃气喷嘴35和EGR喷嘴24的开启和关闭控制燃气和EGR进入缸内时刻。因此，本实用新型通过建立燃气轨33和EGR气轨22两套气轨，按照气缸9内燃烧对EGR量的需求，并通过EGR喷嘴24和燃气喷嘴35分别将燃气和EGR直接喷入发动机气缸9内，实现将燃气和EGR精确快速喷入缸内参与燃烧排放物控制，实现燃气和EGR的快速响应，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系统的燃气和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，本实用新型将燃气机的燃气喷射与EGR喷射模式相结合，避免了单独的燃气和EGR直喷方式，可以有效节省气缸9内的布置空间；同时，本实用新型中燃气与EGR通过冷却器20进行换热，利用低温燃气冷量对高温EGR进行冷却，减少了对发动机冷却液需求，满足低温燃气加热以及高温EGR冷却需求，且同时低温燃气对EGR的冷却效果更好。

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。

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。

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。