一种基于EGR和进气加湿的增压柴油机环保装置

摘要

本发明的目的在于提供一种基于EGR和进气加湿的增压柴油机环保装置，包括柴油机、涡轮增压器、进气管、排气管，进气管分别连通柴油机和涡轮增压器的压气机，排气管分别连通柴油机和涡轮增压器的涡轮，还包括蒸汽发生器、储气罐、冷凝器、EGR冷却器，蒸汽喷射器，蒸汽喷射器安装在进气管上，EGR冷却器安装在蒸汽喷射器与排气管之间，EGR冷却器的冷却水出口和涡轮分别连通蒸汽发生器，蒸汽发生器分别连通储气罐和大气，储气罐分别连通蒸汽喷射器和EGR冷却器的冷却水入口，冷凝器设置在储气罐和EGR冷却器的冷却水入口之间的管路上。本发明节约能源的同时，可以改善增压柴油机的燃烧和排放性能，整套装置结构简单，可实用于船用柴油机系统等。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是带有EGR装置的柴油机。

背景技术

随着排放法规的不断严格，世界各国都在大力开发排放控制技术。一般排 放控制技术可以为两类：一类是机内优化措施，另一类是排气后处理。其中柴 油掺水燃烧和废气再循环便是两种普遍的机内措施。EGR（Exhaust Gas  Recirculation）系统,即废气再循环系统，该系统根据发动机不同负荷状况将 发动机废气部分送回进气系统与空气混合之后再进入发动机气缸完成燃烧，废 气中含有惰性气体，稀释新鲜进气，降低了氧浓度，使得燃烧反应速率减缓， 降低了缸内温度，从而降低了NOx的的生成。其中，为了降低EGR气体的温度， 需要采用冷却循环系统。经过各国不断的研究，EGR技术现已经成为了降低柴 油机NOx的最直接有效的措施之一。另一方面，柴油机掺水燃烧技术也成为机 内优化措施方式之一，目前为止掺水燃烧主要分为三种：进气道供水（燃烧空 气增湿法）、柴油机掺水乳化方法、向燃烧室直接喷水。其中进气道供水（空气 增湿法）就是将雾化水或者水蒸汽从进气道随着空气进入燃烧室参与燃烧，这 种方法主要利用增湿空气热容量剧增，从而起到降低燃烧温度，大幅度降低NOx 排放。

目前，EGR技术已日趋成熟，而柴油机进气加湿技术正在不断研究之中， 国内高速柴油机进气道喷水试验几乎没有进行,对寻求更加快捷高效的进气加 湿方式有必要进一步探索。

发明内容

本发明的目的在于提供可同时实现进气加湿以及不同比例混合掺混燃烧的 一种基于EGR和进气加湿的增压柴油机环保装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于EGR和进气加湿的增压柴油机环保装置，包括柴油机、涡 轮增压器、进气管、排气管，进气管分别连通柴油机和涡轮增压器的压气机， 排气管分别连通柴油机和涡轮增压器的涡轮，其特征是：还包括蒸汽发生器、 储气罐、冷凝器、EGR冷却器，蒸汽喷射器，蒸汽喷射器安装在进气管上，EGR 冷却器安装在蒸汽喷射器与排气管之间，EGR冷却器的冷却水出口和涡轮分别 连通蒸汽发生器，蒸汽发生器分别连通储气罐和大气，储气罐分别连通蒸汽喷 射器和EGR冷却器的冷却水入口，冷凝器设置在储气罐和EGR冷却器的冷却水 入口之间的管路上。

本发明还可以包括：

1、储气罐上安装压力传感器，冷凝器与储气罐之间的管路上安装蒸汽旁通 阀，储气罐与蒸汽喷射器之间的管路上安装蒸汽流量控制阀，EGR冷却器与排 气管之间的管路上安装EGR阀，EGR冷却器和蒸汽喷射器之间的管路与EGR冷 却器和EGR阀之间的管路之间设置EGR旁通管，EGR旁通管上设置EGR旁通阀。

本发明的优势在于：本发明利用EGR冷却水循环以及柴油机尾气余热，可 单独实现EGR和进气加湿，在此基础上也可实现二者按不同比例完成进气混合 的要求，节约能源的同时，可以改善增压柴油机的燃烧和排放性能，整套装置 结构简单，可实用于船用柴油机系统等，也适合应用于柴油机实验台架，有助 于柴油机节能减排技术的研究。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，本发明包括EGR系统、蒸汽发生器11、蒸汽喷射器2、冷凝器 7、储汽罐10、蒸汽旁通阀9以及蒸汽流量控制阀8。其中蒸汽发生器11入口 分别与EGR冷却水出口13和涡轮12出口相连，蒸汽发生器11出口分别与储汽 罐10和大气相连。储汽罐10上设置有压力传感器16，出口分别与蒸汽流量控 制阀8入口和蒸汽旁通阀9入口相连，蒸汽流量控制阀8出口与蒸汽喷射器2 第一引射入口相连，蒸汽旁通阀9出口与冷凝器7入口相连，冷凝器7出口与 EGR冷却水入口相连。蒸汽喷射器2第二引射入口与EGR气体相连，蒸汽喷射 器2工作入口与压气机6出口相连。

在原有EGR系统的基础上，对EGR冷却水出口13设置一蒸汽发生器11， 利用柴油机排气进行换热，可快速产生水蒸汽。

通蒸汽管路上设置有蒸汽旁通阀9，防止蒸汽压力过高；同时，由蒸汽旁 通阀9排出的水蒸汽通入冷凝器7，高温水蒸汽凝结为水之后通入EGR冷却水 入口，完成回收循环利用。

蒸汽喷射器2工作入口通入增压空气，引射入口分别通入EGR气体和水蒸 汽，通过蒸汽喷射器2特殊的引射作用，可以实现EGR气体、水蒸汽以及增压 空气的混合。

（1）EGR冷却回路。在增压柴油机EGR的基础上，对EGR冷却水出水管道 设置一蒸汽发生器11，EGR冷却水对废气完成冷却作用之后温度升高，由EGR 冷却水出口13进入蒸汽发生器11一端入口，可以快速产生水蒸汽。EGR冷却 水经过蒸汽发生器11之后大部分转化为水蒸汽，剩余的热水直接回流至EGR冷 却水箱。

（2）水蒸汽回路。蒸汽发生器11产生的水蒸汽直接进入储汽罐10，完成 储汽，稳压。通过压力传感器16监测罐内压力，当压力过高用户可自行选择设 定值则可打开蒸汽旁通阀9，旁通部分水蒸汽，这部分水蒸汽通过冷凝器7凝 结为水之后回流至EGR冷却水入口5管道，提高了水蒸汽的利用率。当需要对 进气加湿时，打开流量控制阀8，水蒸汽通过蒸汽喷射器2完成与EGR气体或 者增压空气的混合。

（3）进排气回路。在增压柴油机进排气的基础上，将涡轮12出口的废气 引入蒸汽发生器11一端入口，完成换热加热之后排出。

整个装置控制如下：

当用户进行EGR操作，EGR阀14打开，阀8、9呈关闭状态。EGR气体通过 蒸汽喷射器2与增压空气完成混合，进入气缸燃烧。

当用户进行进气加湿操作，若压力传感器16压力大于2bar，打开流量控 制阀8，按照要求流量经由蒸汽喷射2与增压空气完成混合。当压力传感器16 压力过高或者在满足进气加湿要求的前提下，打开旁通阀9，旁通一部分水蒸 汽，回收至EGR冷却水管道中。

当用户进行EGR和进气加湿共同操作时，共同打开EGR阀14、流量控制阀 8，完成EGR气体、水蒸汽和增压空气的混合，继而进入气缸完成燃烧。