The invention discloses a device for reducing the emission of a turbocharged diesel engine based on intake component control, which mainly comprises a diesel engine, an air system and an inlet water spraying system. The air system is composed of two turbochargers, EGR valve, exhaust gas recirculation piping, intercooler, one-way valve, inlet manifold, intake manifold, exhaust manifold, exhaust manifold and other components; water inlet system comprises a water storage tank, a high-pressure water pump, nozzle and inlet pipe spray control system of hydropower is controlled by the main control chip; the device of the invention, the flexible control valve according to the characteristics of EGR engine operating condition and the original emissions targets in the open and needle valve type nozzle spray quantity, thereby changing the inlet gas composition in the waste gas, water and fresh charge ratio, the intake air control, thereby reducing NOx emissions, greatly reduce the adverse EGR into influence on work ability and work efficiency of two stage turbocharging system, effectively expand the range of turbocharged diesel engine combustion efficiency.
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及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,具体设计一种利用高压EGR和进气道喷水耦合控制装置,根据不同工况需求调整废气再循环(EGR)阀开度和喷水量,从而改变进气组分来实现增压柴油机的高效清洁燃烧。
技术介绍
面对排放法规的不断升级,柴油机的NOx限值几乎接近零,这给排放控制提出了较大的挑战。目前柴油机上减少NOx生成的主要措施有:废气再循环(EGR)、掺水燃烧技术、以及排气后处理等。由于受后处理装置转化效率以及成本和可靠性的限制,通过废气再循环(EGR)技术机内降低NOx已成为实现柴油机超低排放的重要保证。当EGR引入进气管后,进气组分发生了很大变化,废气稀释新鲜充量降低缸内氧浓度,大量惰性气体阻碍燃烧的快速进行,混合气的比热容增大使燃烧温度降低,从而使NOx排放降低。目前,高压EGR是多缸柴油机上采用最为广泛的EGR引入方式,但是,在中低转速大负荷工况EGR引入能力受限,NOx排放水平难以降低,通常会在进气管加节流阀提高EGR率,但提升能力不明显且会增加泵气损失,限制进气压力的增加,从而降低循环热效率。为了在全工况范围内降低NOx排放,研究人员提出了采用高、低压EGR组成的复合EGR系统。但是该技术的缺点是低压EGR通常将涡后的废气引入到压气机前,与新鲜充量混合再经压气机压缩进入进气管,废气会对压气机等造成一定腐蚀作用,影响可靠性和耐久性。掺水燃烧的方法也可以有效减少柴油机的NOx排放。一方面,水吸热变成过热蒸气过程中,吸收大量的热,从而降低缸内的燃烧温度。另一方面,过热水蒸气 ...
【技术保护点】
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 ...
【技术特征摘要】
1.一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。2.一种基于进气成分控制降低增压柴油机排放的...
【专利技术属性】
技术研发人员:尧命发,赵旭敏,王浒,郑尊清,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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