廢氣再循環(huán)裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢氣再循環(huán)裝置以及廢氣再循環(huán)裝置的控制方法。特別是，本發(fā)明涉及設(shè)計(jì)為具有高氮氧化物去除率并且可最小化氨泄露引入的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用廢氣再循環(huán)裝置和廢氣再循環(huán)裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—般，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣會(huì)含有氮氧化物，該氮氧化物放出到大氣層會(huì)引發(fā)大氣污染。
[0003]對(duì)此，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具備在能減少?gòu)U氣內(nèi)含有的有害物質(zhì)的同時(shí)將一部分廢氣向發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣部分再循環(huán)的廢氣再循環(huán)裝置(以下稱為EGR ;Ehaust Gas Recirculat1n) ο
[0004]專利文獻(xiàn)I記載有發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中通有多通路的廢氣再循環(huán)裝置，為了在發(fā)動(dòng)機(jī)中再燃燒從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)排出的部分廢氣，其具有用于將此一部分廢氣從廢氣子系統(tǒng)再循環(huán)到吸入子系統(tǒng)的多通路EGR子系統(tǒng)。
[0005]上述EGR子系統(tǒng)的特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)具有例如由HP (高壓)EGR路徑和LP (低壓)EGR路徑等構(gòu)成的2個(gè)以上的EGR路徑。
[0006]在這種現(xiàn)有技術(shù)中，不具有在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的SCR(Selective CatalyticReduct1n:選擇性還原催化裝置)中發(fā)生沒(méi)有預(yù)料到的氨泄露(NH3 slip)情況下，能防止氨泄露引入到吸入子系統(tǒng)的方案。
[0007]如果氨泄漏引入到吸入子系統(tǒng)，則可腐蝕高速旋轉(zhuǎn)且由鋁構(gòu)成的壓縮機(jī)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，被腐蝕的壓縮機(jī)在電子控制裝置上進(jìn)行用于控制空氣量的升壓控制時(shí)，會(huì)作用為無(wú)法形成電子控制裝置所需的目標(biāo)升壓的決定性因素。
[0008]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中導(dǎo)致的腐蝕對(duì)EGR量也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，其結(jié)果，會(huì)暴露在無(wú)法有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題上。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)第W02009/148917號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問(wèn)題
[0013]在此，本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的是在廢氣再循環(huán)裝置中通過(guò)吸氣歧管來(lái)防止氨泄漏引入的現(xiàn)象。
[0014]問(wèn)題解決手段
[0015]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明第I實(shí)施例是防止從后處理單元流出的氨泄漏引入到吸氣線的廢氣再循環(huán)裝置，所述廢氣再循環(huán)裝置包括:發(fā)動(dòng)機(jī)；連接在上述發(fā)動(dòng)機(jī)上且提供吸氣的吸氣線；連接在上述發(fā)動(dòng)機(jī)上且向外排出廢氣的廢氣線；為了減少上述廢氣的內(nèi)部所含有的有害物質(zhì)而配置在上述廢氣線上的后處理單元；將導(dǎo)入到上述廢氣線的部分上述廢氣再導(dǎo)入到上述吸氣線的第I循環(huán)線；將導(dǎo)入到上述后處理單元的下游的部分上述廢氣再導(dǎo)入到上述吸氣線的第2循環(huán)線；和在上述第2循環(huán)線的上游側(cè)分支后向第2循環(huán)線的下游側(cè)合并的迂回線。
[0016]具體地，根據(jù)本發(fā)明第I實(shí)施例的廢氣再循環(huán)裝置的第2循環(huán)線將后處理單元的下游側(cè)的廢氣線和吸氣線進(jìn)行連通。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的迂回線還配置有氨氧化催化裝置來(lái)氧化去除氨泄漏。
[0018]在本發(fā)明的迂回線和第2循環(huán)線的合并部的下游還配置有EGR冷卻器。
[0019]在本發(fā)明的第2循環(huán)線和廢氣線的合并部具有第I分支閥來(lái)控制廢氣的路徑。
[0020]在本發(fā)明的第2循環(huán)線和迂回線的合并部具有第2分支閥來(lái)將含有氨泄漏的廢氣導(dǎo)入到迂回線。
[0021]優(yōu)選地，后處理單元包含選擇性還原催化裝置(SCR)。
[0022]本發(fā)明第2實(shí)施例是關(guān)于防止從后處理單元流出的氨泄漏導(dǎo)入到吸氣線的廢氣再循環(huán)裝置，其包括:發(fā)動(dòng)機(jī)；連接在上述發(fā)動(dòng)機(jī)上且提供吸氣的吸氣線；連接在上述發(fā)動(dòng)機(jī)上且向外部排出廢氣的廢氣線；為了減少上述廢氣的內(nèi)部所含有的有害物質(zhì)而配置在上述廢氣線上的后處理單元；將導(dǎo)入到上述廢氣線的部分上述廢氣再導(dǎo)入到上述吸氣線的第I循環(huán)線；將導(dǎo)入到上述后處理單元的下游的部分上述廢氣再導(dǎo)入到上述吸氣線的第2循環(huán)線；和在上述第2循環(huán)線和上述廢氣線的合并部的上游側(cè)分支后向第2循環(huán)線的下游側(cè)合并的迂回線。
[0023]根據(jù)本發(fā)明第2實(shí)施例的廢氣再循環(huán)裝置的第2循環(huán)線將后處理單元的下游側(cè)的廢氣線和吸氣線進(jìn)行連通。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的迂回線還配置有氨氧化催化裝置來(lái)氧化去除氨泄漏。
[0025]在本發(fā)明的迂回線和第2循環(huán)線的合并部的下游還配置有EGR冷卻器。
[0026]在本發(fā)明的第2循環(huán)線和廢氣線的合并部具有第I分支閥。
[0027]在本發(fā)明的迂回線和廢氣線的合并部具有第2分支閥而將含有氨泄漏的廢氣導(dǎo)入到迂回線。
[0028]優(yōu)選地，后處理單元包括選擇性還原催化裝置(SCR)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的廢氣再循環(huán)裝置的控制方法包括如下步驟:判斷對(duì)廢氣再循環(huán)裝置的大容量EGR供給；供給上述EGR ;在上述廢氣再循環(huán)裝置內(nèi)比較判斷氨泄漏可能性；和將上述氨泄漏導(dǎo)入到氧化催化裝置。
[0030]在上述判斷氨泄漏可能性的步驟中，廢氣再循環(huán)裝置在氨泄漏發(fā)生評(píng)價(jià)臨界值以上時(shí)，認(rèn)定為上述氨泄漏的發(fā)生可能性顯著提高。
[0031]在此，氨(NH3)泄露發(fā)生評(píng)價(jià)臨界值為((aXX) + (bXY))/(cXZ)，a、b、c是權(quán)重值，X表示廢氣流速、Y表示氨發(fā)生波動(dòng)率，Z表示SCR載體氨吸附率。
[0032]本發(fā)明說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的技術(shù)用語(yǔ)或單詞不應(yīng)解釋成一般詞典式的意思，應(yīng)立足于發(fā)明人為了以最佳方法說(shuō)明本發(fā)明而能適當(dāng)?shù)貙?duì)技術(shù)用語(yǔ)進(jìn)行定義的原則，上述技術(shù)用語(yǔ)和單詞應(yīng)被解釋為符合本發(fā)明技術(shù)思想的意思和概念。
[0033]發(fā)明效果
[0034]根據(jù)以上本發(fā)明的說(shuō)明，本發(fā)明通過(guò)吸氣歧管防止從廢氣再循環(huán)裝置的后處理單元、具體為選擇性還原催化裝置(SCR)中不必要地漏出的氨泄漏的引入。
[0035]本發(fā)明在不需要變更現(xiàn)有EGR中的連通吸氣線和廢氣線之間的LP循環(huán)線的情況下，僅通過(guò)加設(shè)迂回路線和氨氧化催化裝置來(lái)防止上述氨泄漏的引入。
[0036]具有此結(jié)構(gòu)的本發(fā)明可最小化與氨之間的接觸，在沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部腐蝕的情況下可提尚耐久性。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1是根據(jù)本發(fā)明第I實(shí)施例的廢氣再循環(huán)裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖2是根據(jù)本發(fā)明第2實(shí)施例的廢氣再循環(huán)裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖3是關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的廢氣再循環(huán)裝置的控制方法的流程圖。
[0040]標(biāo)記說(shuō)明
[0041]10:發(fā)動(dòng)機(jī)20:吸氣線
[0042]30:廢氣線40，100:第I循環(huán)線
[0043]60:渦輪增壓器70:空氣凈化裝置
[0044]90:后處理單元
[0045]110:第I分支閥，120，120’:第2分支閥
[0046]130，130，:迂回線 140:AOC
【具體實(shí)施方式】
[0047]參照附圖和以下詳細(xì)描述的實(shí)施例，可明確本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)、特征和達(dá)成這些發(fā)明點(diǎn)和特征的方法。
[0048]貫穿說(shuō)明書(shū)所有內(nèi)容，相同的參照編號(hào)意味著相同的構(gòu)成要素，給和現(xiàn)有技術(shù)相同的構(gòu)成賦予相同的編號(hào)并省略關(guān)于此構(gòu)成的說(shuō)明。
[0049]一方面，后述用語(yǔ)是考慮到這些用語(yǔ)在本發(fā)明中的功能而設(shè)定的用語(yǔ)，這些用語(yǔ)可根據(jù)生產(chǎn)人的意圖或慣例而改變，因此這些用語(yǔ)應(yīng)基于本說(shuō)明書(shū)貫穿的所有內(nèi)容來(lái)對(duì)其下定義。
[0050]圖1是根據(jù)本發(fā)明第I實(shí)施例的廢氣再循環(huán)裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0051]廢氣再循環(huán)裝置具有發(fā)動(dòng)機(jī)(10)、吸氣線(20)、廢氣線(30)、第I循環(huán)線(40)、第2循環(huán)線(100)、渦輪增壓器(60)和后處理單元(90)，其為了減少?gòu)陌l(fā)動(dòng)機(jī)、特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中含有的有害物質(zhì)而將廢氣再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)(10)而進(jìn)行燃燒。
[0052]吸氣線(20)連接在發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的吸氣歧管(12)而提供吸氣，廢氣線(30)連接在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣歧管(13)而向外部排出廢氣。
[0053]如圖所示，吸氣線(20)配置有空氣凈化裝置(air cleaner) (70)、壓縮機(jī)(63)和中間冷卻器(50) (inter cooler)。附加地，本發(fā)明在吸氣線(20)上還可具有控制引入到空氣凈化裝置(70)的空氣量的傳感器(80)。
[0054]渦輪增壓器(60)由渦輪機(jī)(61)、軸(62)和壓縮機(jī)(63)構(gòu)成，渦輪機(jī)(61)和壓縮機(jī)(63)通過(guò)軸(62)連接。渦輪機(jī)(61)配置在廢氣線(30)上，同時(shí)壓縮機(jī)(63)配置在吸氣線(20)上。通過(guò)廢氣流動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)(61)時(shí)，渦輪機(jī)(61)借助于軸(62)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)出3)。壓縮機(jī)￠3)壓縮吸入的空氣而增加空氣的吸入量。
[0055]另外，在吸氣線(20)上的渦輪增壓器(60)的出口配置了中間冷卻器(50)。中間冷卻器(50)降低吸入的空氣的溫度來(lái)增加相對(duì)于同一體積的質(zhì)量，從而增加氧氣的量。以此，在發(fā)動(dòng)機(jī)(10)中實(shí)現(xiàn)燃料和空氣的恰當(dāng)混合比來(lái)提高燃燒效率并提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。
[0056]吸氣線(20)和廢氣線(30)通過(guò)第I循環(huán)線(40)和第2循環(huán)線(100)而連通。從廢氣歧管(13)排出的部分廢氣選擇性地經(jīng)過(guò)第I循環(huán)線(40)或第2循環(huán)線(100)而引入到吸氣線(20)。引入到第I循環(huán)線(40)或第2循環(huán)線(100)的部分廢氣和要供給到空氣凈化裝置(70)的凈化空氣混合，混合后的空氣通過(guò)吸氣歧管(12)供給到發(fā)動(dòng)機(jī)(10)。
[0057]第I循環(huán)線(40)或HP (高壓)循環(huán)線具有HP EGR閥(41)和EGR冷卻器(42)。可選擇地，第I循環(huán)線(40)配置在中間冷卻器(50)的前端，可防止引入到第I循環(huán)線(40)的高溫廢氣增加中間冷卻器(50)的負(fù)荷。EGR閥(41)控制將要再循環(huán)的廢氣流量，EGR冷卻器(42)將高溫廢氣冷卻至低溫。
[0058]第2循環(huán)線(100)或LP (低壓)循環(huán)線具有第I分支閥(110)、第2分支閥(120)和迂回線(130)。優(yōu)選地，第2循環(huán)線(100)的上端以可在渦輪機(jī)(61)和后處理單元(90)的下游連通流體的方式進(jìn)行連接，第2循環(huán)線(100)的下端以可連通流體的方式連接到空氣凈化裝置(70)與壓縮機(jī)(63)之間的吸氣線(20)，可用于混合低壓廢氣和過(guò)濾后的凈化空氣。引入到后處理單元(90)的下游的廢氣受到第I分支閥(110)的路徑限制，使廢氣通過(guò)本發(fā)明第2循環(huán)線(100)可再循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的廢氣再循環(huán)裝置具有從第2循環(huán)線(100)分支出的迂回線(130)，該迂回線(