一种EGR与进气耦合涡轮增压系统技术方案

一种EGR与进气耦合涡轮增压系统，包括涡轮增压器、EGR涡轮增压器、EGR气轨、EGR喷嘴、发动机，涡轮增压器的压气机排气口与发动机的进气道相通，EGR涡轮增压器的EGR涡轮机进气口与发动机的排气管相通，排气口与涡轮机的进气口相通，EGR涡轮增压器的EGR压气机进气口通过一号排气管与排气管相通，排气口依次通过二号排气管、EGR气轨、EGR喷嘴与发动机的进气道相通。本设计不仅提高了发动机的效率，而且实现了直喷EGR温度的精确控制。

EGR and air intake coupled turbo charging system

A EGR coupling and intake turbocharging system, including turbocharger, EGR turbocharger, EGR rail, EGR nozzle, gas engine, compressor is communicated with the exhaust turbocharger and engine inlet, exhaust pipe of EGR turbine EGR turbocharger and engine inlet is communicated with the exhaust port, and the air inlet is communicated with the turbine EGR EGR, the compressor inlet of the turbocharger through a second exhaust pipe which is communicated with an exhaust pipe, the exhaust port communicated successively through the two exhaust pipe, EGR rail, EGR gas and engine inlet nozzle. The design not only improves the efficiency of the engine, but also realizes the accurate control of the direct injection EGR temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种EGR与进气耦合涡轮增压系统
本专利技术属于内燃机EGR
，具体涉及一种EGR与进气耦合涡轮增压系统，适用于提高EGR直喷发动机的效率、实现直喷EGR温度的精确控制以及进气与EGR增压度的联合控制。
技术介绍
目前，面对日趋严峻的环境危机，各国对排放法规的要求越来越严格，因此减少排放成为内燃机发展的主要方向。EGR作为降低内燃机NOx排放的有效机内净化措施，也是低排放燃气机的重要技术路线之一。传统的EGR系统存在响应延迟效应，在加速或加载过程中可能出现过大的EGR率，导致排放物急剧上升、燃烧不完全、不稳定甚至失火；同时，当EGR率较大时，大量排气引入到进气管，排气与新鲜充量的混合效果变差，造成EGR混合以及各缸EGR分配不均，使部分缸排放浓度过高和燃烧不稳定，对发动机的排放和性能均产生不利影响。而EGR直喷系统能有效解决EGR系统延迟、EGR量精确控制等问题，是未来EGR策略的发展方向之一。中国专利：授权公告号为CN205330831U，授权公告日为2016年6月22日的技术专利公开了一种内燃机EGR直喷系统，包括高压EGR管，高压EGR管一端与排气总管相连接，另一端通过EGR气轨连接管与EGR气轨进口相连接，EGR气轨出口通过EGR供给管与EGR喷嘴相连接，EGR喷嘴安装在气缸上或靠近气缸的进气道内。虽然该系统能够实现EGR的快速响应，但其中的涡轮增压方式仅采用进气增压，EGR气轨内的压力则通过EGR泵来维持，因此需要借助外界能量带动EGR泵运转，以上方式使得发动机的能量利用率较低，从而影响了发动机的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的发动机效率低的问题，提供一种能够有效提高EGR直喷发动机效率、并实现进气与EGR增压度的联合控制的EGR涡轮增压系统。为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种EGR与进气耦合涡轮增压系统，包括涡轮增压器、EGR气轨、EGR喷嘴、发动机，所述涡轮增压器包括同轴连接的涡轮机、压气机，所述涡轮机的进气口与发动机的排气管相通，所述压气机的排气口与发动机的进气道相通，所述EGR气轨的排气口通过EGR喷嘴与发动机的进气道相通；所述系统还包括EGR涡轮增压器，该EGR涡轮增压器包括同轴连接的EGR涡轮机、EGR压气机，所述EGR涡轮机的进气口与排气管相通，EGR涡轮机的排气口与涡轮机的进气口相通，所述EGR压气机的进气口通过一号排气管与排气管相通，EGR压气机的排气口通过二号排气管与EGR气轨的进气口相通。所述一号排气管、二号排气管上分别设置有压前中冷器、压后中冷器。所述系统还包括涡轮旁通管，所述涡轮旁通管上设置有涡轮旁通阀，该涡轮旁通阀的进气口与排气管相通，涡轮旁通阀的排气口与涡轮机的进气口相通，且一号排气管上还设置有EGR截止阀，该EGR截止阀的排气口与压前中冷器的进气口相通。所述压气机通过进气中冷器与发动机的进气道相通。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种EGR与进气耦合涡轮增压系统包括EGR涡轮增压器，其中的EGR涡轮机的进气口、排气口分别与排气管、涡轮机的进气口相通，EGR压气机的进气口通过一号排气管与排气管相通，排气口通过二号排气管与EGR气轨的进气口相通，即在传统进气增压的基础耦合了EGR增压，当系统运转时，由发动机排气管排出的废气分为两部分，一部分作为驱动源进入EGR涡轮机为EGR涡轮增压器提供驱动力，之后继续进入涡轮机，以驱动压气机对进气进行增压，另一部分则流入EGR压气机，经EGR压气机增压后进入EGR气轨，并维持EGR气轨内的压力，最后通过EGR喷嘴喷出，该设计利用发动机废气能量对进气和EGR进行增压，无需借助外力，不仅能够在实现进气增压的同时建立一个压力稳定的EGR共轨系统，为EGR直喷提供有利条件，而且改善了发动机的能量利用率，从而提高了发动机效率。因此，本专利技术不仅有利于EGR直喷，而且提高了发动机效率。2、本专利技术一种EGR与进气耦合涡轮增压系统中压气机与发动机的进气道之间设置有进气中冷器，一号排气管、二号排气管上分别设置有压前中冷器、压后中冷器，通过调节进气中冷器的冷却量可以控制增压后进气温度，进而控制进入缸内新鲜充量温度，优化缸内燃烧并控制排放，调节压前中冷器的冷却量可控制进入压气机的EGR温度，避免因EGR温度过高导致压气机损坏，调节压后中冷器的冷却量可控制EGR气轨内的EGR温度，并维持EGR气轨内EGR温度的稳定，从而实现直喷EGR温度的精确控制。因此，本专利技术不仅能够保护压气机，而且可精确控制直喷EGR的温度。3、本专利技术一种EGR与进气耦合涡轮增压系统在涡轮机上并联有带涡轮旁通阀的涡轮旁通管，且一号排气管上设置有与压前中冷器进气口相通的EGR截止阀，通过对涡轮旁通阀和EGR截止阀的调节，不仅能够控制EGR增压度（EGR气轨轨压），而且可以实现进气和EGR耦合直喷与单纯进气增压状态的快速切换。因此，本专利技术可实现对EGR增压度的控制、进气和EGR耦合直喷与单纯进气增压状态的快速切换。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中：涡轮增压器1、涡轮机11、压气机12、EGR涡轮增压器2、EGR涡轮机21、EGR压气机22、EGR气轨3、EGR喷嘴4、发动机5、排气管51、一号排气管6、EGR截止阀61、二号排气管7、压前中冷器8、压后中冷器9、涡轮旁通管10、涡轮旁通阀101、进气中冷器20；箭头所指方向为气流方向。具体实施方式下面结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1，一种EGR与进气耦合涡轮增压系统，包括涡轮增压器1、EGR气轨3、EGR喷嘴4、发动机5，所述涡轮增压器1包括同轴连接的涡轮机11、压气机12，所述涡轮机11的进气口与发动机5的排气管51相通，所述压气机12的排气口与发动机5的进气道相通，所述EGR气轨3的排气口通过EGR喷嘴4与发动机5的进气道相通；所述系统还包括EGR涡轮增压器2，该EGR涡轮增压器2包括同轴连接的EGR涡轮机21、EGR压气机22，所述EGR涡轮机21的进气口与排气管51相通，EGR涡轮机21的排气口与涡轮机11的进气口相通，所述EGR压气机22的进气口通过一号排气管6与排气管51相通，EGR压气机22的排气口通过二号排气管7与EGR气轨3的进气口相通。所述一号排气管6、二号排气管7上分别设置有压前中冷器8、压后中冷器9。所述系统还包括涡轮旁通管10，所述涡轮旁通管10上设置有涡轮旁通阀101，该涡轮旁通阀101的进气口与排气管51相通，涡轮旁通阀101的排气口与涡轮机11的进气口相通，且一号排气管6上还设置有EGR截止阀61，该EGR截止阀61的排气口与压前中冷器8的进气口相通。所述压气机12通过进气中冷器20与发动机5的进气道相通。本专利技术的原理说明如下：EGR直喷系统主要通过EGR喷嘴控制将EGR气轨内具有一定压力的EGR精确快速的喷出，而EGR增压是建立和维持EGR气轨压力的关键，也是实现EGR直喷的前提。为此，本专利技术提出了一种基于涡轮增压技术的EGR和进气耦合增压方式，并建立了利用废气能量对EGR和进气进行增压的EGR与进气耦合涡轮增压系统。该系统将由发动机排出的废气分为两部分，一部分废气作为驱动源进入EGR涡轮机21为EGR涡轮增压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种EGR与进气耦合涡轮增压系统，包括涡轮增压器（1）、EGR气轨（3）、EGR喷嘴（4）、发动机（5），所述涡轮增压器（1）包括同轴连接的涡轮机（11）、压气机（12），所述涡轮机（11）的进气口与发动机（5）的排气管（51）相通，所述压气机（12）的排气口与发动机（5）的进气道相通，所述EGR气轨（3）的排气口通过EGR喷嘴（4）与发动机（5）的进气道相通，其特征在于：所述系统还包括EGR涡轮增压器（2），该EGR涡轮增压器（2）包括同轴连接的EGR涡轮机（21）、EGR压气机（22），所述EGR涡轮机（21）的进气口与排气管（51）相通，EGR涡轮机（21）的排气口与涡轮机（11）的进气口相通，所述EGR压气机（22）的进气口通过一号排气管（6）与排气管（51）相通，EGR压气机（22）的排气口通过二号排气管（7）与EGR气轨（3）的进气口相通。

【技术特征摘要】
1.一种EGR与进气耦合涡轮增压系统，包括涡轮增压器（1）、EGR气轨（3）、EGR喷嘴（4）、发动机（5），所述涡轮增压器（1）包括同轴连接的涡轮机（11）、压气机（12），所述涡轮机（11）的进气口与发动机（5）的排气管（51）相通，所述压气机（12）的排气口与发动机（5）的进气道相通，所述EGR气轨（3）的排气口通过EGR喷嘴（4）与发动机（5）的进气道相通，其特征在于：所述系统还包括EGR涡轮增压器（2），该EGR涡轮增压器（2）包括同轴连接的EGR涡轮机（21）、EGR压气机（22），所述EGR涡轮机（21）的进气口与排气管（51）相通，EGR涡轮机（21）的排气口与涡轮机（11）的进气口相通，所述EGR压气机（22）的进气口通过一号排气管（6）与排气管（51）相通，EGR压气机（22）的排气口通过二号...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏，安涛，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42