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一种发动机EGR系统和气体发动机
申请号	CN202010303654.7	申请日	2020-04-15	公开(公告)号	CN113530724A	公开(公告)日	2021-10-22
申请人	北京福田康明斯发动机有限公司;			发明人	郑永胜;
摘要	本发明提供了一种发动机 EGR系统和气体发动机，其中，所述发动机EGR系统包括排气歧管、冷却器、测控装置和旁通管路，所述冷却器进气端与所述排气歧管连通，用于废气的冷却降温，所述测控装置与所述冷却器的出气端连通，所述旁通管路一端与所述排气歧管连通，另一端与所述测控装置的进气端连通，用于将废气直接输送至所述测控装置。本发明能够加速冰珠融化，减少气体发动机冷启动怠速时间。
权利要求	1.一种发动机EGR系统，其特征在于，包括：排气歧管；冷却器，其进气端与所述排气歧管连通，用于废气的冷却降温；测控装置，其与所述冷却器的出气端连通；以及旁通管路，其一端与所述排气歧管连通，另一端与所述测控装置的进气端连通，用于将废气直接输送至所述测控装置。 2.根据权利要求1所述的发动机EGR系统，其特征在于，还包括旁通控制阀，其设置在所述旁通管路上，用于控制所述旁通管路的通断。 3.根据权利要求2所述的发动机EGR系统，其特征在于，还包括控制装置，其与所述旁通控制阀电连接，用于实现对所述旁通控制阀的控制。 4.根据权利要求3所述的发动机EGR系统，其特征在于，所述控制装置采用ECU或ECM。 5.根据权利要求1-4任一项所述的发动机EGR系统，其特征在于，所述测控装置包括：测量装置，其与所述冷却器的出气端连通，用于测量废气的温度和流量；以及 EGR阀，其与所述测量装置的出气端连通，用于控制经过发动机EGR系统的废气量。 6.根据权利要求5所述的发动机EGR系统，其特征在于，所述测量装置包括：文丘里管，其与所述冷却器的出气端连通；压差传感器，其设置在所述文丘里管上，用于测量经过所述文丘里管的废气的流量；以及温度传感器，其设置在所述文丘里管上，用于测量经过所述文丘里管的废气的温度。 7.一种气体发动机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的发动机EGR系统和发动机气缸，所述发动机气缸与所述排气歧管连通。 8.根据权利要求7所述的气体发动机，其特征在于，还包括进气混合室，其出气端与所述发动机气缸连通，用于为所述发动机气缸提供气体燃料。 9.根据权利要求8所述的气体发动机，其特征在于，所述测控装置的出气端与所述进气混合室连通，用于将经过发动机EGR系统的废气通入所述进气混合室中；其中，所述进气混合室用于汇聚空气、气体燃料和经过发动机EGR系统的废气以形成混合气体，并将形成的混合气体通入所述发动机气缸。 10.根据权利要求7-9任一项所述的气体发动机，其特征在于，还包括增压器，其与所述排气歧管连通。
说明书全文	一种发动机EGR系统和气体发动机技术领域 [0001] 本发明涉及发动机技术领域，具体的，涉及一种发动机EGR系统和气体发动机。背景技术 [0002] 随着排放标准升级，应用EGR(废气再循环)系统已经成为气体发动机的一种排放解决路线。 [0003] 然而，气体发动机的燃烧废气中含有很大一部分水蒸气(当量燃烧理论体积比约占18.2％)，在冬季低温情况下，寝车时EGR系统里的水蒸气将不可避免会结冰，水蒸气会在流道表面凝华为冰，或者先凝结成水，然后在冷凝水聚集处凝固成冰。 [0004] 测控装置的传感器由于冰珠的存在可能会导致检测诊断报错，或者由于EGR 阀结冰卡死(非零点)而导致起步困难，如果EGR阀卡死在零点，则将导致排放不达标，扭矩点动力不足，甚至冷启动困难的问题。 [0005] 因此，如何有效处理天然气发动机EGR系统冬季结冰问题，已成为研发气体发动机所面对的不可避免的问题。 [0006] 针对上述问题，本发明设计了一种能够加速冰珠融化，减少气体发动机冷启动怠速时间的发动机EGR系统和气体发动机。发明内容 [0007] 针对上述现有技术中的问题，本发明提出了一种发动机EGR系统和气体发动机，能够加速冰珠融化，减少气体发动机冷启动怠速时间。 [0008] 第一方面，本发明提供了一种发动机EGR系统，包括排气歧管、冷却器、测控装置和旁通管路，所述冷却器进气端与所述排气歧管连通，用于废气的冷却降温，所述测控装置与所述冷却器的出气端连通，所述旁通管路一端与所述排气歧管连通，另一端与所述测控装置的进气端连通，用于将废气直接输送至所述测控装置。 [0009] 在一个实施方式中，还包括旁通控制阀，其设置在所述旁通管路上，用于控制所述旁通管路的通断。 [0010] 采用上述实施方式的有益效果是：通过旁通控制阀控制旁通管路的通断，进而实现对经过旁通管路的废气量的控制。 [0011] 在一个实施方式中，还包括控制装置，其与所述旁通控制阀电连接，用于实现对所述旁通控制阀的控制。 [0012] 采用上述实施方式的有益效果是：通过控制装置控制旁通控制阀的开启和关闭。 [0013] 在一个实施方式中，所述控制装置采用ECU或ECM。 [0014] 采用上述实施方式的有益效果是：通过ECU或ECM实现对旁通控制阀的自动控制。 [0015] 在一个实施方式中，所述测控装置包括测量装置和EGR阀，所述测量装置与所述冷却器的出气端连通，用于测量废气的温度和流量，所述EGR阀与所述测量装置的出气端连通，用于控制经过发动机EGR系统的废气量。 [0016] 采用上述实施方式的有益效果是：通过测量装置对废气的温度和流量进行测量，通过EGR阀控制经过发动机EGR系统的废气量。 [0017] 在一个实施方式中，所述测量装置包括文丘里管、压差传感器和温度传感器，所述文丘里管与所述冷却器的出气端连通，所述压差传感器设置在所述文丘里管上，用于测量经过所述文丘里管的废气的流量，所述温度传感器设置在所述文丘里管上，用于测量经过所述文丘里管的废气的温度。 [0018] 采用上述实施方式的有益效果是：通过文丘里管、压差传感器和温度传感器实现对废气的流量和温度的精准测量。 [0019] 第二方面，本发明还提供了一种气体发动机，包括上述所述的发动机EGR系统和发动机气缸，所述发动机气缸与所述排气歧管连通。 [0020] 在一个实施方式中，还包括进气混合室，其出气端与所述发动机气缸连通，用于为所述发动机气缸提供气体燃料。 [0021] 采用上述实施方式的有益效果是：用于持续为发动机气缸提供气体燃料。 [0022] 在一个实施方式中，所述测控装置的出气端与所述进气混合室连通，用于将经过发动机EGR系统的废气通入所述进气混合室中； [0023] 其中，所述进气混合室用于汇聚空气、气体燃料和经过发动机EGR系统的废气以形成混合气体，并将形成的混合气体通入所述发动机气缸。 [0024] 采用上述实施方式的有益效果是：将废气循环利用降低排出气体中的氮氧化物，提高气体燃料的燃烧效率，降低排气温度。 [0025] 在一个实施方式中，还包括增压器，其与所述排气歧管连通。 [0026] 采用上述实施方式的有益效果是：利用废气惯性冲力来驱动增压器动作，进而压缩空气，增加空气的进气量。 [0027] 与现有技术相比，本发明的优点在于： [0028] (1)通过旁通管路的设置，直接将高温的废气输送至测控装置处，加速测控装置处冰珠的融化。 [0029] (2)减少了气体发动机冷启动怠速时间。 [0030] 上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。附图说明 [0031] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中： [0032] 图1显示了气体发动机废气循环控制示意图； [0033] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。 [0034] 10-气体发动机；11-排气歧管；13-冷却器；15-测控装置；17-旁通管路；19-旁通控制阀；21-发动机气缸；23-进气混合室；25-增压器。具体实施方式 [0035] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。 [0036] 如图1所示，一种发动机EGR系统，包括排气歧管11、冷却器13、测控装置15和旁通管路17，冷却器13的进气端与排气歧管11连通，用于废气的冷却降温，测控装置15与冷却器 13的出气端连通，旁通管路17的一端与排气歧管11连通，另一端与测控装置15的进气端连通，用于将废气直接输送至测控装置15。 [0037] 其中，发动机EGR系统还包括旁通控制阀19和控制装置，旁通控制阀19设置在旁通管路17上，用于控制旁通管路17的通断，控制装置与旁通控制阀19电连接，用于实现对旁通控制阀19开启和关闭的控制。 [0038] 具体的，本实施例中，控制装置可以采用ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)或ECM(Engine Control Module，发动机控制模块)来实现对旁通控制阀19开启和关闭的自动控制。 [0039] 本实施例中，控制装置控制旁通控制阀19动作，使得旁通管路17能够持续通气3～5秒。 [0040] 在一个实施例中，控制装置的控制逻辑为：环境温度低于-5℃，发动机气缸21点火后10秒时控制旁通控制阀19打开，15秒时控制旁通控制阀19关闭。 [0041] 在一个实施例中，控制装置的控制逻辑还可以为0℃以下的任意温度，发动机气缸21点火后0～60秒以内的任意时间。 [0042] 其中，测控装置15包括测量装置和EGR阀，测量装置与冷却器13的出气端连通，用于测量废气的温度和流量，EGR阀与测量装置的出气端连通，用于控制经过发动机EGR系统的废气量。 [0043] 具体的，本实施例中，测量装置包括文丘里管、压差传感器和温度传感器，文丘里管的进气端与冷却器13的出气端连通，压差传感器和温度传感器均设置在文丘里管上，压差传感器用于测量经过文丘里管的废气的流量，温度传感器用于测量经过文丘里管的废气的温度。EGR阀的进气端与文丘里管的出气端连通，用于反馈并控制经过文丘里管的废气量。 [0044] 本实施例中，排气歧管11可以将发动机各个气缸排出的废气(温度大约400～500℃)进行集中。排气歧管11中的废气经过冷却器13冷却降温后，通入文丘里管。旁通管路17 的一端与排气歧管11连通，另一端与文丘里管的进气端连通(或文丘里管的上游)，使得旁通管路17可以跨过冷却器13直接将排气歧管11中的废气输送至文丘里管的进气端(或文丘里管的上游)，冷却器13冷却的废气和旁通管路17输送的废气可以在文丘里管(或文丘里管的上游)汇聚(汇聚处的气体温度大约100～200℃)，进而加速测控装置15处寝车时产生的冰晶/冰珠的融化。 [0045] 如图1所示，本发明还公开了一种气体发动机10，包括上述发动机EGR系统、发动机气缸21和进气混合室23。发动机气缸21与进气歧管11连通，用于将发动机气缸21中的燃烧废气排入进气歧管11中。进气混合室23的出气端与发动机气缸21连通，用于为发动机气缸 21提供气体燃料。测控装置15的出气端与进气混合室23连通，用于将经过发动机EGR系统的废气通入进气混合室23中。 [0046] 具体的，本实施例中，进气混合室23汇聚空气、气体燃料和经过发动机EGR系统的废气以形成混合气体，混合气体从进气混合室23的出气端进入发动机气缸21，为发动机气缸21提供气体燃料。 [0047] EGR阀的出气端与进气混合室23连通，发动机气缸21的燃烧废气经过发动机EGR系统后从EGR阀的出气端进入进气混合室23中，燃烧废气的循环利用降低了排出气体中的氮氧化物，提高气体燃料的燃烧效率，降低排气温度。 [0048] 其中，气体发动机10还包括增压器25，增压器25与排气歧管11连通。 [0049] 具体的，本实施例中，增压器25为涡轮增压器，涡轮增压器与进气混合室23连通，空气经过涡轮增压器后进入进气混合室23中。涡轮增压器利用排气歧管11中废气的惯性冲力来驱动涡轮增压器动作，进而压缩空气，增加空气的进气量。 [0050] 现有技术中，气体发动机冷启动时，发动机EGR系统中冰晶/冰珠融化需要的怠速时间大约为20～30分钟(12L排量气体发动机的试验数据)，而本发明的气体发动机10的怠速时间大约为15秒左右，极大的加速了冰晶/冰珠的融化，减少了气体发动机10冷启动的怠速时间。 [0051] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0052] 虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。