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一种EGR滤水箱和滤水式废气再循环系统   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2012-12-06
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2013-03-27
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2015-09-30
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2032-12-06
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201210519442.8 申请日 2012-12-06
公开/公告号 CN102937043B 公开/公告日 2015-09-30
授权日 2015-09-30 预估到期日 2032-12-06
申请年 2012年 公开/公告年 2015年
缴费截止日
分类号 F01N3/04F02M25/07 主分类号 F01N3/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 6
权利要求数量 7 非专利引证数量 0
引用专利数量 9 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN101487416A、CN2839596Y、CN2036062U、CN203009099U、JP特开2012-140928A、DE2509428A1、CN202500680U、CN202125377U、CN201554573U 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 西华大学 当前专利权人 西华大学
发明人 韩志强、田维、曾东建、王媛媛、邓猛 第一发明人 韩志强
地址 四川省成都市金牛区土桥金周路999号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 四川省 申请人所在市 四川省成都市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
成都信博专利代理有限责任公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
舒启龙
摘要
本发明公开一种EGR滤水箱和滤水式废气再循环系统,该滤水箱包括一罐体,该罐体上部设置有进气口和出气口,罐体底部设置有排水孔,所述排水孔上放置有一密封浮子,所述密封浮子下底面与排水口贴合。该系统是在EGR管道上顺次安装EGR冷却器、EGR滤水箱和EGR阀。与现有技术相比,本发明将EGR系统中的液态水过滤,这样既能溶解部分废气中的烟尘和碳氢化合物,净化EGR系统,降低排放物;又能提高发动机的可靠性,避免零部件磨损加剧;同时还能增加发动机充气密度,实现新型燃烧模式,得以降低排放和提高发动机热效率。
  • 摘要附图
    一种EGR滤水箱和滤水式废气再循环系统
  • 说明书附图:图1
    一种EGR滤水箱和滤水式废气再循环系统
  • 说明书附图:图2
    一种EGR滤水箱和滤水式废气再循环系统
  • 说明书附图:图3
    一种EGR滤水箱和滤水式废气再循环系统
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2015-09-30 授权
2 2013-03-27 实质审查的生效 IPC(主分类): F01N 3/04 专利申请号: 201210519442.8 申请日: 2012.12.06
3 2013-02-20 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种EGR滤水箱,其特征在于,包括一罐体(11),该罐体(11)上部设置有进气口(11)和出气口(12),罐体(11)底部设置有排水孔(13),所述排水孔(13)上放置有一密封浮子(14),所述密封浮子(14)下底面与排水孔(13)贴合;所述密封浮子(14)由下方的封口浮子(141)、上方的压力浮子(142)和两浮子之间的支撑连接件(143)构成;所述支撑连接件(143)为弹簧;所述排水孔(13)上设置有一垂直于罐底的导向管(15),密封浮子(14)上设置有导向孔,所述导向孔与所述导向管(15)滑动配合。

2.根据权利要求1所述的EGR滤水箱,其特征在于,所述密封浮子(14)为下部倒圆椎体、倒棱锥体或球体。

3.一种包括以上任一权利要求所述滤水箱的废气再循环滤水系统,其特征在于,EGR管道(2)上顺次安装有EGR冷却器(3)、EGR滤水机构(1)和EGR阀(4)。

4.根据权利要求3所述的废气再循环滤水系统,其特征在于,所述EGR管道(2)的进气管节与发动机的排气管(5)连通,EGR管道(2)的出气管节与发动机的进气管(8)连通。

5.根据权利要求4所述的废气再循环滤水系统,其特征在于,在中压废气再循环系统中,EGR管道(2)的进气管节连接于增压器涡轮端(6)之前。

6.根据权利要求4所述的废气再循环滤水系统,其特征在于,在低压废气再循环系统中,EGR管道(2)的进气管节连接于增压器涡轮端(6)之后,背压阀(7)之前。

7.根据权利要求5或6所述的废气再循环滤水系统,其特征在于,所述EGR管道(2)的出气管节连接于增压器的压气机(9)前。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于发动机废气利用领域,具体涉及一种发动机废气再循环处理装置及其系统。

背景技术

[0002] 随着国内外排放法规日益严格,EGR即废气再循环技术在柴油机领域得到了广泛运用。利用废气本身比热较大的特点,冷却后通入进气能推迟着火始点,为混合赢得时间;另外废气导入气缸必然导致缸内氧浓度的下降,抑制化学反应速度,降低缸内平均燃烧温度,对氮氧化物NOx的降低有极大的帮助;除此之外,废气本身对进气有稀释作用,进一步抑制燃烧反应速率。
[0003] 目前,使用最为广泛的EGR系统为高压废气再循环系统HP-EGR,将废气冷却到100°C左右,通过EGR阀门,与新鲜充量汇合,再通入气缸。这种EGR系统对EGR率的调整范围受限于排气与进气之间的压力差值,不采用特殊手段,EGR率很难达到25%以上。为了扩展EGR率的使用范围,以满足低温燃烧的需求,低压废气再循环系统LP-EGR和中压废气再循环系统MP-EGR孕育而生。这两种EGR系统的废气取自涡轮之后,仅仅需要排气压力略大于大气压力就能实现40%左右的EGR率。在EGR率调整范围上,具有得天独厚的优势。此外,在相同EGR量和相同进气温度的情况下,由于HP-EGR系统的废气是从排气总管直接经过EGR冷却器通入进气道,所以对EGR冷却器的冷却强度要求较高;而MP-EGR系统和LP-EGR系统均是使用流经涡轮后的废气,即已做膨胀功的废气,再流过EGR冷却器通入进气道,对EGR冷却器的冷却强度要求大幅降低。故使用MP-EGR系统和LP-EGR系统能将废气冷却至100°C以下,而不至于额外增加发动机的冷却需求,从而额外增加油耗。同时,降低EGR废气温度,将有助于降低增压后的气体温度,提高其充气密度,降低增压后中冷器的冷却强度。
[0004] 然而,将废气冷却至100°C以下后,废气中的水蒸气将逐渐凝结成液态水,随着EGR流量的增加,液态水也逐渐增加,且会随着气流运动路线,经过增压器的压气机,最终进入到气缸里,这将对高速运动的增压器叶片有极大影响,同时进入气缸的液态水,也将破坏缸内润滑油膜,造成拉缸。
[0005] 基于上述问题,本发明针对废气冷却至100°C以下的EGR系统,在系统中设计出一套滤水机构,将EGR系统中的液态水过滤,这样既能溶解部分废气中的烟和碳氢化合物,净化EGR系统,降低排放物;又能提高发动机的可靠性,避免零部件磨损加剧;同时还能增加发动机充气密度,实现新型燃烧模式,得以降低排放和提高发动机热效率。

发明内容

[0006] 鉴于此,本发明目的在于提供一种净化发动机废气的装置。
[0007] 为解决以上技术问题,本发明提供的技术方案是,提供一种EGR滤水箱,包括一罐体,该罐体上部设置有进气口和出气口,罐体底部设置有排水孔,所述排水孔上放置有一密封浮子,所述密封浮子下底面与排水口贴合。
[0008] 优选地,所述密封浮子为下部倒圆椎体、倒棱锥体或球体。
[0009] 优选地,所述密封浮子由下方的封口浮子、上方的压力浮子和两浮子之间的支撑连接件构成。
[0010] 优选地,所述支撑连接件为弹簧。
[0011] 进一步地,所述排水孔上设置有一垂直于罐底的导向管,密封浮子上设置有导向孔,所述导向孔与所述导向管滑动配合。
[0012] 本发明还提供了一种包括上述EGR滤水箱的废气再循环滤水系统,EGR管道上顺次安装EGR冷却器、EGR滤水箱和EGR阀。
[0013] 进一步地,所述EGR管道的进气管节与发动机的排气管连通,EGR管道的出气管节与发动机的进气管连通。
[0014] 进一步地,在中压废气再循环系统中,EGR管道的进气管节连接于增压器涡轮端之前。
[0015] 进一步地,在低压废气再循环系统中,EGR管道的进气管节连接于增压器涡轮端之后,背压阀之前。
[0016] 进一步地,所述EGR管道的出气管节连接于增压器的压气机前。
[0017] 与现有技术相比,本发明将EGR系统中的液态水过滤,这样既能溶解部分废气中的烟尘和碳氢化合物,净化EGR系统,降低排放物;又能提高发动机的可靠性,避免零部件磨损加剧;同时还能增加发动机充气密度,实现新型燃烧模式,得以降低排放和提高发动机热效率。
[0018] 本发明针对使用低压EGR和中压EGR系统的发动机,一方面解决了废气对进气系统的不利影响,防止发动机润滑系统遭到破坏,同时降低了发动机热负荷,使进一步提高充气密度成为可能,这对降低发动机排放和提高热效率都有积极的意义;另一方面,采用滤水式EGR系统,能在不降低发动机热效率的基础上,有效避免EGR废气压降过大,EGR率控制范围降低的劣势,对新一代发动机有极其重大的作用。
[0019] 本发明工艺简单、易于实施、成本低、可靠性高,其中EGR滤水箱采用密封浮子来控制罐内液面水位,实现罐内冷凝水的自动排泄。
[0020] 针对冷却至100°C以下的EGR气体,本发明将其中的液态水和部分溶解的烟尘和碳氢化合物通过简单的机构分离出来,总结起来主要有以下四方面的优点:其一,避免了废气中的液态水进入高速运行状态的压气机,影响其工作规律,降低其使用寿命;也避免了液态水进入发动机气缸,破坏缸内润滑油膜,造成拉缸的危险;另一方面,滤水箱本身也是净化EGR气体的一种有效手段,使进入气缸的废气更为清洁。其三,冷却至100°C以下的EGR气体,充量密度更大,且能使增压压力进一步提高,而不至于使增压后气体温度超过承受极限温度。这样有利于协调燃烧控制参数,实现降低排放和提高热效率的目的。其四,过滤后的EGR气体成分主要是二氧化碳、氮氧化物以及氧气,EGR气体比热增加,有利于降低缸内上止点时刻温度,提高缸内混合率,对降低氮氧化物和干碳烟均有积极的作用。

实施方案

[0024] 下面结合附图与具体实施例进行说明。
[0025] 实施例1
[0026] 参见图1。本实施例所描述的EGR滤水箱,包括一罐体11,该罐体为不锈钢罐。该罐体11上部设置有进气口11和出气口12,罐体11底部设置有排水孔13,排水孔13上设置有一垂直于罐底的导向管15。所述排水孔13上放置有一密封浮子14,密封浮子14上设置有导向孔。所述密封浮子14下底面与排水口13贴合,所述导向孔与所述导向管15滑动配合。排水孔13内面的形状与密封浮子14下底面的形状相互配合。密封浮子14下部为倒圆椎体、倒棱锥体或球体,密封浮子14是由下方的封口浮子141、上方的压力浮子142和两浮子之间的支撑连接件143构成,也就是说,封口浮子141的形状可以为倒圆椎体、倒棱锥体或球体。当密封浮子14为下部倒圆椎体时,排水孔13就应当为圆椎面设计。同理,密封浮子14下部为倒棱锥体或球体时,排水孔13内面应相对应。
[0027] 封口浮子141和压力浮子142之间为支撑连接件143,其主要作用是便于调节不锈钢罐体内的水位。支撑连接件143为弹簧。当然,用塑料管/棒或者金属管/棒也能起到相同的作用。
[0028] 工作状态下,EGR阀开启后,冷却后的EGR气体通入不锈钢罐,冷却水和部分溶解在其中的烟尘和碳氢化合物凝结成液态物质,沉积在不锈钢罐底部。此时,由于封口浮子将排水孔堵住,液态物质不会排泄出罐外,而未溶解于水的EGR气体,由出气口排除。随着时间推移,液态物质持续进入罐内,罐底液面逐渐上升。此时,压力浮子受浮力作用,逐渐上移,而封口浮子所受到的压力仍大于其浮力,依旧贴合在排水孔上。压力浮子和封口浮子运行轨迹由导向管限制,只能做直线运动。当罐内液面上升到临界值时,密封浮子受浮力大于密封浮子的重力,此时两个浮子均随着导向管垂直向上运动,并悬浮在液体中。此时,由于封口浮子向上运动,罐底排水孔打开,罐内液体开始排泄到罐外,而罐内液位也逐渐下降,两浮子逐渐下降,直至封口浮子再次堵住排水孔,实现新的平衡。其中罐底锥面或球面的设计,是为了保证罐内的密封性。众所周知,封口浮子上升位移越大,罐内排泄能力越强,能有效避免EGR率过大时,排泄不能不足的缺陷。
[0029] 实施例2
[0030] 参见图1至图3。本实施例所描述的废气再循环滤水系统,由EGR滤水箱1、EGR管道2、EGR冷却器3和EGR阀4构成。EGR管道2上顺次安装EGR冷却器3、EGR滤水箱1和EGR阀4。EGR滤水箱也即是实施例1所述EGR滤水箱。
[0031] 在中压废气再循环系统中,EGR管道2的进气管节连接于发动机的排气管5上的增压器涡轮端6之前。EGR管道2的出气管节连接于发动机的进气管8上的增压器的压气机9之前。这里所说的前、后是按照气体流动的方向为标准的。
[0032] 在低压废气再循环系统中,EGR管道2的进气管节连接于发动机的排气管5上的增压器涡轮端6之后,背压阀7之前。所述EGR管道2的出气管节连接于发动机的进气管8上的增压器的压气机9之前。
[0033] 该EGR系统具体工作原理如下:发动机排出的废气经排气管5进入到EGR管道2,经过EGR冷却器1降温至100°C以下,再经过EGR滤水箱1过滤掉液态水以及溶解在水中的部分烟尘和碳氢,流经EGR阀4,最后于新鲜充量汇合,通入增压器的压气机9,进而流入气缸。余下废气通过背压阀流出发动机,排泄到大气中。其中,EGR率由EGR阀4和背压阀7联合控制实现。具体控制策略如下:发动机电子控制单元ECU根据发动机转速信号和油门位置信号,判断发动机所处状态,并由ECU内部MAP数据查表插值得到该工况所需目标废气再循环率的大小。此时通过安装在进气总管和排气总管处的进气氧传感器和排气氧传感器的反馈信号,ECU判断出该工况的实际废气再循环率,并基于PID的控制算法由步进电机对废气再循环阀和背压阀进行精确控制,使实际值趋向目标值,从而控制废气通入进气的气量。其中,发动机EGR率计算公式如下:
[0034]
[0035] 式中,EGR%-EGR率;[O2]in-进气氧浓度;[O2]ex-排气氧浓度。
[0036] EGR阀开启后,冷却后的EGR气体通入不锈钢罐,冷却水和部分溶解在其中的烟尘和碳氢化合物凝结成液态物质,沉积在不锈钢罐底部。此时,由于封口浮子将排水孔堵住,液态物质不会排泄出罐外,而未溶解于水的EGR气体,由出气口排除。随着时间推移,液态物质持续进入罐内,罐底液面逐渐上升。此时,压力浮子受浮力作用,逐渐上移,而封口浮子所受到的压力仍大于其浮力,依旧贴合在排水孔上。压力浮子和封口浮子运行轨迹由导向管限制,只能做直线运动。当罐内液面上升到临界值时,密封浮子受浮力大于密封浮子的重力,此时两个浮子均随着导向管垂直向上运动,并悬浮在液体中。此时,由于封口浮子向上运动,罐底排水孔打开,罐内液体开始排泄到罐外,而罐内液位也逐渐下降,两浮子逐渐下降,直至封口浮子再次堵住排水孔,实现新的平衡。其中罐底锥面或球面的设计,是为了保证罐内的密封性。众所周知,封口浮子上升位移越大,罐内排泄能力越强,能有效避免EGR率过大时,排泄不能不足的缺陷。
[0037] 以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

附图说明

[0021] 图1是EGR滤水箱的剖视示意图。
[0022] 图2是中压废气再循环滤水系统安装结构示意图。
[0023] 图3是低压废气再循环滤水系统安装结构示意图
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