本發(fā)明涉及一種EGR回路系統(tǒng)，尤其是涉及一種用在GDI發(fā)動(dòng)機(jī)上的清潔的EGR回路系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

GDI發(fā)動(dòng)機(jī)(汽油直接噴射式發(fā)動(dòng)機(jī))因其較好的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放性等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車上得到愈來愈廣泛的使用。GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油直接噴入氣缸，由此引起的油氣混合不均勻和燃油濕壁使顆粒物排放質(zhì)量和數(shù)量顯著增加。國內(nèi)外大量實(shí)驗(yàn)研究表明，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放數(shù)量明顯多于傳統(tǒng)氣道噴射發(fā)動(dòng)機(jī)。

長期以來，發(fā)動(dòng)機(jī)可通過配備TWC(三元催化轉(zhuǎn)換器)降低NOx。GDI發(fā)動(dòng)機(jī)在加裝EGR(廢氣再循環(huán)系統(tǒng))后，在動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性方面都有很大提升，并且在碳?xì)浠衔?HC)排放升高不多的情況下可對(duì)氮氧化合物(NOx)的排放實(shí)現(xiàn)有效的控制，面對(duì)越來越嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境問題，EGR技術(shù)在GDI發(fā)動(dòng)機(jī)上具有很大的應(yīng)用前景。

GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣顆粒物主要包括核態(tài)顆粒物和積聚態(tài)顆粒物。在數(shù)量上，核態(tài)顆粒物所占比重較大，峰值粒徑多數(shù)小于10nm，積聚態(tài)顆粒物所占比重較小，峰值粒徑在70-100nm之間。EGR的引入減少了排氣中積聚態(tài)顆粒物，也導(dǎo)致了核態(tài)顆粒物數(shù)量一定程度的增加。隨著使用日久，細(xì)小顆粒物在EGR閥處容易聚集，易造成堵塞，影響EGR的響應(yīng)速度和流通效率，最終造成動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的損失，加劇顆粒物排放的惡化。

中國專利CN 104879248 A公開了一種防堵塞的EGR系統(tǒng)及控制方法，包括EGR冷卻單元、排氣余熱換熱裝置、NTP噴射系統(tǒng)、控制模塊；排氣余熱換熱裝置安裝在排氣管路尾端；排氣余熱換熱裝置內(nèi)部設(shè)有蛇形回路管道，蛇形回路管道的入口連接NTP噴射系統(tǒng)，蛇形回路管道出口的噴射管路的末端設(shè)置有噴嘴，噴嘴延伸至EGR冷卻單元的入口處；EGR冷卻單元、NTP噴射系統(tǒng)均與控制模塊連接；能夠在低于發(fā)動(dòng)機(jī)排放顆粒物起燃溫度情況下，實(shí)現(xiàn)積碳的氧化去除；利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱換熱裝置，使反應(yīng)達(dá)到合適的反應(yīng)溫度范圍；在一條EGR冷卻器支路正常工作的狀態(tài)下，對(duì)另一條EGR冷卻器支路進(jìn)行即時(shí)再生，解決EGR系統(tǒng)的堵塞問題，但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制策略要求高，且需配合外加NTP發(fā)生系統(tǒng)，成本高，易故障，不易生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題而提供一種成本低、體積小、效率高、阻力小、易再生的清潔的EGR回路系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種清潔的EGR回路系統(tǒng)，包括EGR冷卻器和EGR閥，還包括荷電凝聚室和捕集器，所述的荷電凝聚室為設(shè)有入口和出口的腔體結(jié)構(gòu)，荷電凝聚室設(shè)有作為放電極的金屬條，所述的捕集器內(nèi)設(shè)有電極板，

所述的荷電凝聚室的出口連接捕集器的入口，所述捕集器的出口連接EGR冷卻器的入口，EGR冷卻器的出口設(shè)置EGR閥。

進(jìn)一步的，所述的金屬條加載30-40kv的脈沖直流電壓，優(yōu)選為35kv。

進(jìn)一步的，所述的金屬條間隔20-30mm并排排列布置在荷電凝聚室的內(nèi)部，金屬條優(yōu)選為平直的條形狀，金屬條的兩邊設(shè)成具有“峰”和“谷”類似鋸齒的形狀，金屬條的兩邊還設(shè)有突出的尖刺，這樣有利于金屬條作為放電極放電，使氣體充分電離。

進(jìn)一步的，所述的捕集器的電極板設(shè)有兩塊，分別設(shè)置在捕集器的兩側(cè)，兩塊電極板上分別加載2500-3500V的正負(fù)直流電壓，優(yōu)選為3000V。

進(jìn)一步的，所述的捕集器底部設(shè)有灰斗，灰斗上部設(shè)有灰斗擋板，捕集器內(nèi)設(shè)有刮擦電極板的除塵刮片。

進(jìn)一步的，所述的除塵刮片上端連接齒條，所述的捕集器的上部設(shè)有與齒條配合的齒輪，齒輪裝在電機(jī)上，通過設(shè)在捕集器下部的行程開關(guān)驅(qū)動(dòng)控制除塵刮片進(jìn)行上下刮擦運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述的灰斗擋板由兩個(gè)相同的擋板組成，兩個(gè)擋板的外側(cè)端分別與捕集器鉸接，內(nèi)側(cè)端分別通過牽引線與除塵刮片連接，兩個(gè)擋板隨除塵刮片上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)灰斗的閉合與開啟。

進(jìn)一步的，所述的荷電凝聚室的金屬條、捕集器的電極板以及電機(jī)通過電瓶經(jīng)變壓裝置提供電能。

進(jìn)一步的，所述的除塵刮片與電極板垂直，除塵刮片兩端分別與兩側(cè)的電極板接觸。

進(jìn)一步的，所述的電極板與捕集器之間設(shè)有絕緣層。

使用時(shí)，廢氣進(jìn)入荷電凝聚室，荷電凝聚室利用金屬條尖刺作為放電極，金屬條上加載高壓脈沖直流電壓，在脈沖直流電壓下，當(dāng)氣流在荷電凝聚室通過時(shí)，氣體在放電電極周圍的強(qiáng)電場(chǎng)作用下進(jìn)行電離，氣體離子與周圍微粒碰撞接觸，使微粒帶電，荷電微粒在靜電力的作用下凝聚長大，達(dá)到滿足高效吸附的尺寸和接近飽和的荷電量；從荷電凝聚室引出的氣體進(jìn)入捕集器，捕集器兩側(cè)電極板分別加載正負(fù)高壓直流電，帶點(diǎn)微粒及帶點(diǎn)“凝聚團(tuán)”在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)到正負(fù)極板上，被吸附在電極板上，廢氣顆粒被高效捕集，處理后的廢氣進(jìn)入EGR冷卻器，通過EGR閥進(jìn)入后續(xù)設(shè)備，有效避免了EGR閥因堵塞而需要清潔更換的問題，提高了控制靈敏度；同時(shí)減少EGR冷卻器污染腐蝕，提高冷卻效果。

本發(fā)明在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后啟動(dòng)電機(jī)，利用齒輪、齒條驅(qū)動(dòng)除塵刮片對(duì)吸附在電極板上的顆粒進(jìn)行往復(fù)刮擦，由行程開關(guān)控制，除塵刮片完成一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)后停止，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可行、高效節(jié)能的機(jī)械式再生，同時(shí)通過牽引線帶動(dòng)灰斗擋板實(shí)現(xiàn)灰斗的封閉和啟封，灰斗用作收集除塵刮片刮下的顆粒物，且有足夠的容量和合理布置的造型，在電極板吸附時(shí)，除塵刮片位于裝置頂端，兩片灰斗擋板閉合與除塵刮片平行，封閉灰斗，防止灰斗中的顆粒物受氣流擾動(dòng)而揚(yáng)起。

本發(fā)明采用了電荷吸附的原理，對(duì)廢氣中的顆粒進(jìn)行收集。從發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的排氣微粒整體呈電中性，在顆粒物固有電荷基礎(chǔ)上采用高壓脈沖直流電強(qiáng)化荷電可將捕集效率由70％提升至90％以上，同時(shí)縮小捕集裝置的體積，適于靜電捕集的顆粒電阻率范圍是10⁴～10¹¹Ω·cm，適于排氣微粒的電阻率在10⁶～10⁸Ω·cm，靜電捕集效率高，可達(dá)80～99.9％，阻力小，約為0.2～0.3kpa，適于捕集細(xì)小微粒。針對(duì)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)易產(chǎn)生小粒徑的核態(tài)顆粒物，尤其是加入EGR后核態(tài)顆粒物增多的情況，本發(fā)明提供了一種高效的除塵手段。

與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明通過電場(chǎng)作用使廢氣中的NOx和HC含量減少，同時(shí)提升了三元催化轉(zhuǎn)換器的經(jīng)濟(jì)性，使廢氣中NOx與HC發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)、氧化反應(yīng)或凝聚長大被極板吸附，降低了NOx與HC含量，減少了對(duì)EGR冷卻器和EGR閥的腐蝕，并減少NOx的最終排放。本發(fā)明成本低、體積小、效率高、阻力小、易再生，無須復(fù)雜改裝即可加裝在GDI發(fā)動(dòng)機(jī)中，EGR閥和EGR冷卻器使用壽命得以大幅延長，提升EGR響應(yīng)速度和流通效率，隨著GDI汽油機(jī)配合EGR使用的普及，本發(fā)明有著重要的實(shí)用性意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明EGR回路系統(tǒng)的示意圖；

圖2為荷電凝聚室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為捕集器吸附狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為捕集器再生狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-荷電凝聚室；2-捕集器；3-EGR冷卻器；4-EGR閥；5-電瓶；6-變壓裝置；11-荷電凝聚室入口；12-金屬條；121-尖刺；13-荷電凝聚室出口；21-捕集器入口；22-捕集器出口；23-電極板；24-灰斗檔板；25-灰斗；26-齒條；27-齒輪；28-電機(jī)；29-絕緣層；210-行程開關(guān)；211-牽引線；212-除塵刮片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種清潔的EGR回路系統(tǒng)，如圖1-4所示，包括EGR冷卻器3和EGR閥4，還包括荷電凝聚室1和捕集器2，荷電凝聚室1為設(shè)有入口11和出口13的腔體結(jié)構(gòu)，荷電凝聚室1的腔體結(jié)構(gòu)上設(shè)有金屬條12，金屬條12間隔20-30mm并排排列布置在荷電凝聚室1的內(nèi)部，本實(shí)施例間隔20mm，金屬條12可以加載30-40kv的脈沖直流電壓，本實(shí)施例采用35kv，荷電凝聚室1的出口連接捕集器2的入口，捕集器2的出口連接EGR冷卻器3的入口，EGR冷卻器3的出口設(shè)置EGR閥4。捕集器2內(nèi)設(shè)有電極板23，捕集器2的電極板設(shè)有兩塊，分別設(shè)置在捕集器2的兩側(cè)，兩塊電極板上可以加載2500-3500V的正負(fù)直流電壓，本實(shí)施例為3000V。

捕集器2設(shè)有捕集器入口21和捕集器出口22，捕集器2內(nèi)設(shè)有刮擦電極板23的除塵刮片212，除塵刮片212與電極板23垂直，除塵刮片212兩端分別與兩側(cè)的電極板23接觸，電極板23與捕集器2之間設(shè)有絕緣層。捕集器2底部設(shè)有灰斗25，灰斗25上部設(shè)有灰斗擋板24，灰斗擋板24由兩個(gè)相同的擋板組成，兩個(gè)擋板的外側(cè)端分別與捕集器2鉸接，內(nèi)側(cè)端分別通過牽引線211與除塵刮片212連接，兩個(gè)擋板隨除塵刮片212上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)灰斗25的閉合與開啟，除塵刮片212上端連接齒條26，捕集器2的上部設(shè)有與齒條26配合的齒輪27，齒輪27裝在電機(jī)28上，通過設(shè)在捕集器2下部的行程開關(guān)210驅(qū)動(dòng)控制除塵刮片212進(jìn)行上下刮擦運(yùn)動(dòng)。荷電凝聚室1的金屬條12、捕集器2的電極板23以及電機(jī)28通過電瓶5經(jīng)變壓裝置6提供電能。

本系統(tǒng)在使用時(shí)，廢氣進(jìn)入荷電凝聚室1，荷電凝聚室1利用金屬條12上的尖刺121作為放電極，金屬條12上加載高壓脈沖直流電壓，在脈沖直流電壓下，當(dāng)氣流在荷電凝聚室通過時(shí)，氣體在放電電極周圍的強(qiáng)電場(chǎng)作用下進(jìn)行電離，氣體離子與周圍微粒碰撞接觸，使微粒帶電，荷電微粒在靜電力的作用下凝聚長大，達(dá)到滿足高效吸附的尺寸和接近飽和的荷電量；從荷電凝聚室1引出的氣體進(jìn)入捕集器2，捕集器2兩側(cè)電極板23分別加載正負(fù)高壓直流電，帶點(diǎn)微粒及帶點(diǎn)“凝聚團(tuán)”在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)到正負(fù)極板上，被吸附在電極板23上，廢氣顆粒被高效捕集，處理后的廢氣進(jìn)入EGR冷卻器3，通過EGR閥4進(jìn)入后續(xù)設(shè)備，有效避免了EGR閥4因堵塞而需要清潔更換的問題，提高了控制靈敏度；同時(shí)減少EGR冷卻器污染腐蝕，提高冷卻效果。

發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后啟動(dòng)電機(jī)28，利用齒輪27、齒條26驅(qū)動(dòng)除塵刮片212對(duì)吸附在電極板23上的顆粒進(jìn)行往復(fù)刮擦，由行程開關(guān)210控制，除塵刮片212完成一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)后停止，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可行、高效節(jié)能的機(jī)械式再生，同時(shí)通過牽引線211帶動(dòng)灰斗擋板24實(shí)現(xiàn)灰斗25的封閉和啟封，灰斗25用作收集除塵刮片212刮下的顆粒物，且有足夠的容量和合理布置的造型，在電極板間吸附時(shí)，除塵刮片212位于裝置頂端，兩片灰斗擋板24閉合與除塵刮片212平行，封閉灰斗25，防止灰斗中的顆粒物受氣流擾動(dòng)而揚(yáng)起。