一种天然气发动机进气系统及其EGR控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种天然气发动机进气系统，该系统的进气接管与电子节气门连接，电子节气门与混合器通过连接接头相连；在垂直方向上，连接接头与电子节气门连接端中心线比与混合器连接端中心线高，使连接接头位于电子节气门内最低点水平面以下的容积足够存储‑35度低速工况时混合器内形成的冷凝水；混合器上设有天然气入口和EGR入口；在混合器中天然气先与空气混合，再与EGR混合形成混合气；混合器出口连接进气弯管的入口，扰流片安装在与混合器出口相连的进气弯管的入口处，其垂直方向的投影面积与进气弯管横截面积之比小于0.3。本发明专利技术能够避免冷凝水回流电子节气门造成阀片结冰卡滞，并能够避免进气管路冰堵。

A natural gas engine intake system and its EGR control method

【技术实现步骤摘要】
一种天然气发动机进气系统及其EGR控制方法
本专利技术属于天然气发动机进气系统
，涉及一种天然气发动机进气系统及其EGR控制方法。
技术介绍
随着国六排放法规的颁布，国六天然气发动机主流技术路线由稀薄燃烧转为当量燃烧加EGR(废气再循环)的路线。天然气发动机由于燃烧产生的水汽比柴油机多，加之EGR的引入使发动机进气中水汽含量约占13％。在一定的低温环境下当发动机工作在低速低负荷时，这些水汽在进气系统中凝结成冰，冰积累到一定程度造成发动机节气门阀片无法打开、进气管路冰堵，发动机不能正常工作。目前的天然气发动机进气系统都是只有空气和天然气两种气体进入发动机的结构。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种防结冰的天然气发动机进气系统。为了解决上述技术问题，本专利技术的天然气发动机进气系统包括进气接管1、电子节气门2、连接接头3、混合器4、扰流片5和进气弯管6；所述的进气接管1与电子节气门2连接，电子节气门2与混合器4通过连接接头3相连；其特征在于在垂直方向上，连接接头3与电子节气门2连接端中心线比与混合器4连接端中心线高，使连接接头3位于电子节气门2内最低点水平面以下的容积足够存储-35度低速工况时混合器4内形成的冷凝水；混合器4上设有天然气入口41和EGR入口42；在混合器4中天然气先与空气混合，再与EGR混合形成混合气；混合器4出口连接进气弯管6的入口，扰流片5安装在与混合器4出口相连的进气弯管6的入口处，其垂直方向的投影面积与进气弯管6横截面积之比小于0.3。r>所述的连接接头3与电子节气门2连接端中心线比与混合器4连接端中心线在垂直方向高25mm以上。上述天然气发动机进气系统的EGR控制方法如下：将发动机万有特性分为6个区域：发动机转速低于950r/min的区域为①区，此区域内EGR率设置为0，发动机在950r/min转速到额定转速之间且发动机扭矩小于等于10％的所有转速区域为②区，此区域内EGR率设置为0，在这两个区域EGR阀关闭；发动机在950r/min转速到额定转速之间且扭矩为10～25％的区域为③区，此区域内EGR率设置为由5％增大到12％；发动机在950r/min转速到最大扭矩转速之间且扭矩为25％～100％区域为④区，此区域EGR率设置为由13％增大到18％；发动机在最大扭矩转速到额定转速之间且扭矩从25％到60％之间的区域为⑤区，此区域EGR率设置为13％～18％；发动机在最大扭矩转速到额定转速之间且扭矩从60％到100％之间的区域为⑥区，此区域的EGR率设置为18～22％。所述的连接接头与电子节气门连接端中心线比与混合器连接端中心线垂直方向高25mm以上，使连接接头在电子节气门内最低点水平面下的容积足够存储-35度低速工况时混合器内形成的冷凝水，使其不会倒流入电子节气门，避免低温节气门阀片结冰卡滞；扰流片安装在与混合器出口相连的进气弯管入口处，其垂直方向的投影面积与进气弯管横截面积之比小于0.3，使低温下水凝结到扰流片上形成的冰量不会堵死进气管路，而造成发动机无法正常工作。由于发动机转速高于950r/min以上范围，EGR冷却器出口温度高于水的露点温度，不会冷凝出水。因此，本专利技术提出EGR控制方法，当发动机转速低于950r/min时，EGR率设置为0，当发动机负荷低于10％时，所有转速的EGR率设置为0，EGR阀关闭，不再引入EGR，使EGR冷却器出口只有很少量的EGR气体，避免在EGR冷却器和EGR管路中出现大量冷凝水析出而造成混合器和进气弯管内结冰。这样，当环境温度低于-35度并且发动机低转速运转时，发动机进气系统不会出现结冰。本专利技术通过连接接头的存储回流冷凝水的设计，避免了冷凝水回流电子节气门造成阀片结冰卡滞。通过设计合适横截面积的扰流片，能够避免进气管路冰堵。附图说明图1为发动机EGR冷却器出口温度与露点差万有特性示意图；图2、图3为本专利技术的天然气发动机进气系统结构示意图；图中，1为进气接管，2为电子节气门，3为连接接头，4为混合器，5为扰流片，6为进气弯管，21为电子节气门阀片。图4为扰流片与进气弯管侧视图。图5为电子节气门侧视图。图6为混合器剖面图。图7为EGR率标定示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图2-6所示，本专利技术的天然气发动机进气系统包括进气接管1、电子节气门2、连接接头3、混合器4、扰流片5和进气弯管6。所述的进气接管1与电子节气门2连接，电子节气门2与混合器4通过连接接头3相连，连接接头3与电子节气门2连接端中心线比与混合器4连接端中心线在垂直方向高25mm以上，使连接接头3位于电子节气门2内最低点水平面以下的容积足够存储-35度、发动机转速低于950r/min时混合器4内形成的冷凝水，使其不会倒流入电子节气门2，避免低温下电子节气门2的阀片21结冰卡滞。混合器4上设有天然气入口41和一个或两个EGR入口42(EGR入口的数量根据EGR阀的出口确定,还可以采用只有一个EGR入口的设计)；图中43为空气与天然气的混合腔，44为空气、天然气与EGR三种气体的混合腔；天然气入口41与天然气管路连接；EGR入口42通过EGR阀连接EGR冷却器；在混合器4中天然气先与空气混合，再与EGR混合形成混合气，通过扰流片5进一步混合均匀后，通过进气弯管6进入气缸盖。扰流片5安装在与混合器4出口相连的进气弯管6入口处，其垂直方向的投影面积与进气弯管6横截面积之比小于0.3，使低温下水凝结到扰流片5上形成的冰量不会堵死进气弯管6，不会造成发动机无法正常工作。根据图1所示，发动机转速高于950r/min以上范围，EGR冷却器出口温度高于水的露点温度，进气系统内不会冷凝出水。当发动机转速低于950r/min时，EGR率设置为0，当发动机负荷低于10％时，所有转速的EGR率设置为0，EGR阀关闭，不再引入EGR，使EGR冷却器出口只有很少量的EGR气体，避免在EGR冷却器和EGR管路中出现大量冷凝水析出，而造成混合器和进气弯管内结冰。这样，当环境温度低于-35度并且发动机低转速运转时，发动机进气系统内不会出现结冰。上述天然气发动机进气系统的发动机EGR率控制方法如下：当发动机转速低于950r/min时，发动机EGR率设置为0，当发动机负荷低于10％时，所有转速的EGR率设置为0。这样，EGR阀关闭，不再引入EGR，使EGR冷却器出口只有很少量的EGR气体，避免在EGR冷却器和EGR管路中出现大量冷凝水析出而造成混合器和进气弯管内结冰。在发动机其它工况随着发动机转速和负荷的增加，EGR率增大。实现在中低负荷因EGR率增大而降低泵气损失，改善油耗。在高速大负荷因EGR率增大而降低燃烧温度，避免爆震发生。如图7所示，将发动机万有特性分为6个区域，发动机转速低于950r/min的区域为①区，此区域内EGR率设置为0，发动机在950r/min转速到额定转速之间且发动机扭矩小于等于10％的所有转速区域为②区，此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气发动机进气系统，包括进气接管(1)、电子节气门(2)、连接接头(3)、混合器(4)、扰流片(5)和进气弯管(6)；所述的进气接管(1)与电子节气门(2)连接，电子节气门(2)与混合器(4)通过连接接头(3)相连；其特征在于在垂直方向上，连接接头(3)与电子节气门(2)连接端中心线比与混合器(4)连接端中心线高，使连接接头(3)位于电子节气门(2)内最低点水平面以下的容积足够存储-35度低速工况时混合器(4)内形成的冷凝水；混合器(4)上设有天然气入口(41)和EGR入口(42)；在混合器(4)中天然气先与空气混合，再与EGR混合形成混合气；混合器(4)出口连接进气弯管(6)的入口，扰流片(5)安装在与混合器4出口相连的进气弯管(6)的入口处，其垂直方向的投影面积与进气弯管(6)横截面积之比小于0.3。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然气发动机进气系统，包括进气接管(1)、电子节气门(2)、连接接头(3)、混合器(4)、扰流片(5)和进气弯管(6)；所述的进气接管(1)与电子节气门(2)连接，电子节气门(2)与混合器(4)通过连接接头(3)相连；其特征在于在垂直方向上，连接接头(3)与电子节气门(2)连接端中心线比与混合器(4)连接端中心线高，使连接接头(3)位于电子节气门(2)内最低点水平面以下的容积足够存储-35度低速工况时混合器(4)内形成的冷凝水；混合器(4)上设有天然气入口(41)和EGR入口(42)；在混合器(4)中天然气先与空气混合，再与EGR混合形成混合气；混合器(4)出口连接进气弯管(6)的入口，扰流片(5)安装在与混合器4出口相连的进气弯管(6)的入口处，其垂直方向的投影面积与进气弯管(6)横截面积之比小于0.3。


2.根据权利要求1所述的天然气发动机进气系统，其特征在于所述的连接接头(3)与电子节气门(2)连接端中心线比...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦慧莉，刘阳，马立，杜喜云，史艳彬，李培营，
申请(专利权)人：一汽解放汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22