[发明专利]一种基于进气成分控制降低增压柴油机排放的装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于进气成分控制降低增压柴油机排放的装置，主要包括柴油机、空气系统和进气道喷水系统。空气系统由两级涡轮增压器、EGR阀、废气再循环管路、中冷器、单向阀、进气总管、进气歧管、排气总管、排气歧管等组成；进气道喷水系统包括储水箱、高压水泵、针阀式喷嘴和进气管喷水电控系统主控芯片；利用本发明装置进行控制时，根据发动机运行工况特点以及原始排放目标灵活控制EGR阀的开度以及针阀式喷嘴的喷水量，从而改变进气成分中废气、水以及新鲜充量的比例，实现对进气组分的控制，进而降低NOx排放，极大地减小EGR引入对两级增压系统做功能力和工作效率的不利影响，有效拓宽增压柴油机高效清洁燃烧范围。

主权项

一种基于进气成分控制降低增压柴油机排放的装置，该装置包括柴油机(1)、空气系统和进气道喷水系统；所述空气系统包括两级涡轮增压器、进气总管(4)、高压EGR系统和排气总管(10)；所述两级涡轮增压器包括高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器；所述高压级涡轮增压器包括高压级涡轮(13)和高压级压气机(16)；所述低压级涡轮增压器包括低压级涡轮(14)和低压级压气机(15)；所述柴油机(1)通过第一排气管路连接至所述高压级涡轮(13)的进口，所述高压级涡轮(13)的出口通过第二排气管路与所述低压级涡轮(14)连接，所述第一排气管路与第二排气管路之间通过排气旁通管路相通；所述低压级压气机(15)通过第一进气管路连接至所述高压级压气机(16)的进口，所述高压级压气机(16)的出口通过第二进气管路与所述柴油机(1)连接，所述第一进气管路与第二进气管路之间通过进气旁通管路相通；所述高压EGR系统包括EGR阀(7)、废气再循环管路(8)、中冷器(6)以及单向阀(5)；所述中冷器(6)安装在废气再循环管路(8)上对从排气总管(10)引出的废气进行冷却；所述单向阀(5)控制着来自废气再循环管路(8)的气体流向，从而防止由于管路内压力大小的差异导致进气总管(4)内的新鲜空气回流到废气再循环管路(8)中；其特征在于：所述排气旁通管路上安装有高压级涡轮旁通阀(12)，所述进气旁通管路上安装有高压级压气机旁通阀(11)；来自所述排气总管(10)的废气驱动所述高压级涡轮(13)和所述低压级涡轮(14)转动，所述高压级涡轮(13)和低压级涡轮(14)分别驱动所述高压级压气机(16)和所述低压级压气机(15)压缩进气，实现进气增压；所述柴油机(1)的电控单元根据工况的变化，控制所述高压级压气机旁通阀(11)和高压级涡轮旁通阀(12)的开启或关闭，从而实现单级增压和两级增压两种增压模式的切换；所述进气道喷水系统包括储水箱(17)、高压水泵(18)、针阀式喷嘴(3)和进气管喷水电控系统主控芯片(19)；所述针阀式喷嘴(3)安装在进气总管(4)上；所述高压水泵(18)和所述针阀式喷嘴(3)均与所述进气管喷水电控系统主控芯片(19)相联，所述进气管喷水电控系统主控芯片(19)根据发动机工况实时控制针阀式喷嘴(3)的喷水量和喷水时刻。