配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统及使用方法技术方案

本公开提供一种配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统及使用方法，该系统包括控制器、伺服电机、船机、通过进气歧管连接在船机进气口上的进气总管、通过排气歧管连接在船机排气口上的排气总管、增压器、涡轮，在排气总管引出一条排气旁通管路与EGR阀进气口连接；可变喉口直径文丘里管安装在EGR阀出气口所连接的EGR管路上。该系统能够根据船机工况状态改变文丘里管的喉口直径，使其不但能够实现大EGR率，还兼顾不同负荷对EGR的需求；能够有效改善船机性能，尤其降低NOx排放，成本较低和空间占用较少，便于安装在船机上，对机舱布置影响不大。

EGR System and Operation Method of Ship Engine with Variable Throat Diameter Venturi Tube

The present disclosure provides a marine engine EGR system with variable throat diameter venturi pipe and its application method. The system includes a controller, a servo motor, a marine engine, an intake manifold connected to the intake manifold of the marine engine, an exhaust manifold connected to the exhaust manifold of the marine engine, a supercharger and a turbine, and an exhaust bypass pipe and an EGR valve intake are introduced from the exhaust manifold. The venturi tube with variable throat diameter is installed in the EGR pipeline connected by the outlet of the EGR valve. The system can change the throat diameter of venturi pipe according to the working condition of ship engine, so that it can not only achieve large EGR rate, but also take into account the demand of EGR for different loads. It can effectively improve the performance of ship engine, especially reduce the emission of NOx, with low cost and less space occupation. It is easy to install on ship engine, and has little influence on engine room layout.

【技术实现步骤摘要】
配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统及使用方法
本公开涉及船机EGR系统
，尤其涉及一种配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统及使用方法。
技术介绍
日益严格的排放法规对降低船机NOx和微粒排放提出了更高的要求，实现船机高效清洁燃烧以满足排放法规已成为目前面临的重要难题与挑战。目前存在排气再循环(EGR)和选择性催化还原技术(SCR)两种排放路线。其中，EGR在船机上应用较广。废气再循环技术被认为是现代船机降低排放最有效的手段之一。增压柴油机具有可实现较高的增压比，增加每循环吸入气缸内的空气量，并增加循环供油量，以提高发动机功率密度等优点，但容易导致缸内高温富氧燃烧，增加排放量。因此，为了消除这种不利影响，需要采用技术降低缸内温度及燃烧过程中的氧气量。目前，船机常采用外部EGR，其能通过电控系统精确控制率，并通过中冷器降低循环废气温度从而降低燃烧温度。外部EGR分为高压EGR和低压EGR，高压EGR是将涡轮机进口废气引入增压器出口，不通过增压器和中冷器，避免了随工况变化响应滞后，在发动机冷启动时能够迅速暖机。但在柴油机中、大负荷时，增压发动机会出现增压器出口压力大于涡轮机前排气压力现象，逆向的压差使得排气再循环很难实现。公开内容(一)要解决的技术问题基于上述技术问题，本公开提供一种配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统及使用方法，以缓解现有技术中的EGR系统在船机中、大负荷工作时，难以实现排气再循环的技术问题。(二)技术方案本公开提供一种配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，包括：涡轮增压装置，其与所述船机的排气总管连接，用于将船机排出的废气送回船机中；EGR冷却装置，其与所述船机的排气总管连接，并与所述涡轮增压装置并联设置，用于降低部分废气的温度；可变喉口直径文丘里管，其入口段与所述涡轮增压装置的出口连接，其出口段与所述船机的进气总管连接，其喉管段与所述EGR冷却装置的出口连接，其根据所述船机的负荷状态改变其喉口直径，确保经所述EGR冷却装置冷却的废气顺利送入所述进气总管中。在本公开的一些实施例中，所述可变喉口直径文丘里管的所述喉管段与进口直径初始比例为0.5。在本公开的一些实施例中在本公开的一些实施例中，所述入口段的锥角为30°，所述出口段的锥角为20°。在本公开的一些实施例中，该配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统还包括：控制器，其根据船机的负荷状态，向外发射脉冲信号；伺服电机，其与所述控制器连接，根据脉冲信号驱动齿轮组转动；其中，所述可变喉口直径文丘里管的所述喉管段与所述齿轮组啮合，通过所述齿轮组转动，改变喉口直径。在本公开的一些实施例中，所述可变喉口直径文丘里管的所述喉管段包括：运动端，其随所述齿轮组驱动改变其自身角度，包括：外接齿轮，其与所述齿轮组啮合；运动端外壳，其与所述外接齿轮连接，并与所述外接齿轮呈环形设置；以及多个叶片，其沿所述运动端外壳和所述外接齿轮构成的环形的内部依次铰接连接，每个叶片上均设置有限位滑道；以及固定端，其不随所述齿轮组驱动改变其自身角度，包括：固定端外壳，其与所述运动端外壳相邻设置；以及限位件，其与所述固定端外壳连接，并与每个所述叶片上的所述限位滑道匹配设置，所述限位件通过所述限位滑道限制所述叶片的运动轨迹，使所述叶片随所述运动端外壳的转动改变其自身开合程度。在本公开的一些实施例中，所述运动端和所述固定端沿流体流动方向交错设置有多组。在本公开的一些实施例中，所述EGR冷却装置包括：EGR冷却器，其与所述船机的所述排气总管连接，用于冷却经过该EGR冷却器的废气；以及EGR阀门，其设置在所述EGR冷却器和所述可变喉口直径文丘里管的所述喉管段之间，用于改变经过其的废气流量进而改变EGR率。在本公开的一些实施例中，所述涡轮增压装置包括：涡轮，其与所述船机的所述排气总管连接；以及增压器，其与所述涡轮连接。根据本公开的另一个方面，还提供一种使用方法，用于操作本公开提供的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，包括：步骤A：根据船机的转速、扭矩判断其当前的负荷状态；步骤B：判断当前可变喉口直径文丘里管的喉口直径是否满足当前船机的转速负荷需求：若不满足，执行步骤C：若满足，执行步骤D；步骤C：改变可变喉口直径文丘里管的喉口直径，使其满足当前船机的转速负荷需求；步骤D：调节EGR冷却装置中EGR阀门的开度，实现目标EGR率。在本公开的一些实施例中，所述步骤C中：在船机低转速中、大负荷工况下，减小可变喉口直径文丘里管的喉口直径；在船机其他工况下，增大可变喉口直径文丘里管的喉口直径。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统及使用方法具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：(1)本公开提供的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统及使用方法可以满足不同工况需求的EGR率，通过改变可变喉口直径文丘里管的结构，实现不同喉口直径快速切换，成本较低和空间占用较少，便于安装在船机上，对机舱布置影响不大；在船机低转速小负荷工况下，采用较大喉口直径，废气不通过增压器，响应速度快；在低转速中、大负荷工况下，采用较小喉口直径，能够获得较大压差，减少引入EGR气体困难的实际情况；(2)配合EGR阀进行废气流量调节，可以改变EGR率，保证船机在宽工况范围内满足对EGR率的需求。当不需要采用EGR时，调节EGR阀，使进气口关闭。附图说明图1为本公开提供的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统的结构示意图。图2为图1所示的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统中可变喉口直径文丘里管的结构示意图。图3为图1所示的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统中可变喉口直径文丘里管的喉管段的侧视示意图。图4为图2所示的可变喉口直径文丘里管中A-A平面剖视图。图5为图2所示的可变喉口直径文丘里管不同喉口直径示意图。图6为本公开提供的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统的使用方法的步骤流程图。图7为本公开提供的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统的使用方法的逻辑示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】1-船机；2-排气总管；3-进气总管；100-可变喉口直径文丘里管；110-入口段；120-出口段；130-喉管段；131-外接齿轮；132-运动端外壳；133-叶片；134-限位滑道；135-固定端外壳；136-限位件；200-控制器；300-伺服电机；400-齿轮组；500-EGR冷却器；600-EGR阀门；700-涡轮；800-增压器。具体实施方式本公开提供的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统及使用方法能够根据船机工况状态改变文丘里管的喉口直径，使其不但能够实现大EGR率，还兼顾不同负荷对EGR的需求；能够有效改善船机性能，尤其降低NOx排放。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开提供一种配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，如图1至图2所示，包括：涡轮增压装置、EGR冷却装置以及可变喉口直径文丘里管；涡轮增压装置与船机1的排气总管2连接，用于将船机1排出的废气送回船机中；EGR冷却装置与船机1的排气总管2连接，并与涡轮增压装置并联设置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，包括：涡轮增压装置，其与所述船机的排气总管连接，用于将船机排出的废气送回船机中；EGR冷却装置，其与所述船机的排气总管连接，并与所述涡轮增压装置并联设置，用于降低部分废气的温度；可变喉口直径文丘里管，其入口段与所述涡轮增压装置的出口连接，其出口段与所述船机的进气总管连接，其喉管段与所述EGR冷却装置的出口连接，其根据所述船机的负荷状态改变其喉口直径，确保经所述EGR冷却装置冷却的废气顺利送入所述进气总管中。

【技术特征摘要】
1.一种配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，包括：涡轮增压装置，其与所述船机的排气总管连接，用于将船机排出的废气送回船机中；EGR冷却装置，其与所述船机的排气总管连接，并与所述涡轮增压装置并联设置，用于降低部分废气的温度；可变喉口直径文丘里管，其入口段与所述涡轮增压装置的出口连接，其出口段与所述船机的进气总管连接，其喉管段与所述EGR冷却装置的出口连接，其根据所述船机的负荷状态改变其喉口直径，确保经所述EGR冷却装置冷却的废气顺利送入所述进气总管中。2.根据权利要求1所述的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，所述可变喉口直径文丘里管的所述喉管段与进口直径初始比例为0.5。3.根据权利要求1所述的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，所述入口段的锥角为30°，所述出口段的锥角为20°。4.根据权利要求1所述的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，还包括：控制器，其根据船机的负荷状态，向外发射脉冲信号；伺服电机，其与所述控制器连接，根据脉冲信号驱动齿轮组转动；其中，所述可变喉口直径文丘里管的所述喉管段与所述齿轮组啮合，通过所述齿轮组转动，改变喉口直径。5.根据权利要求1所述的配有可变喉口直径文丘里管的船机EGR系统，所述可变喉口直径文丘里管的所述喉管段包括：运动端，其随所述齿轮组驱动改变其自身角度，包括：外接齿轮，其与所述齿轮组啮合；运动端外壳，其与所述外接齿轮连接，并与所述外接齿轮呈环形设置；以及多个叶片，其沿所述运动端外壳和所述外接齿轮构成的环形的内部依次铰接连接，每个叶片上均设置有限位滑道；以及固定端，其不随所述齿轮组驱动改变其自身角度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁兴雨，刘子阳，舒歌群，王月森，赵博文，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12