一种转子发动机的废气再循环系统 |
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| 申请号 | CN201710629405.5 | 申请日 | 2017-07-28 | 公开(公告)号 | CN107191282A | 公开(公告)日 | 2017-09-22 |
| 申请人 | 江苏大学; | 发明人 | 韦一; 潘剑锋; 陈伟; 范宝伟; 倪靖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 转子 发动机 的废气再循环系统，包括 转子发动机 、催化转换系统和 电子 控制单元 ECU；所述转子发动机的壳体上设有排气管和进气管，所述排气管和进气管之间通过支管连接，所述支管上根据距进气管的远近依次设有废气再循环控制 阀 门 和中冷器；所述排气管的末端安装有催化转换系统；所述排气管的末端设有NOx浓度 传感器 ，位于催化转换系统的输出端；所述转子发动机的 转轴 上安装 转速传感器 ，用于测量转子发动机的转速；所述电子控制单元ECU与催化转换系统、废气再循环 控制阀 门、NOx浓度传感器和转速传感器连接。本发明可以将废气再循环技术与转子发动机进行结合，让部分废气再次参与工作循环。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种转子发动机的废气再循环系统，其特征在于，包括转子发动机(1)、催化转换系统(12)和电子控制单元ECU(15)； |
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| 说明书全文 | 一种转子发动机的废气再循环系统技术领域背景技术[0002] 随着发动机技术的不断发展，人们对于发动机尾气排放的污染物控制也更加重视。科学分析表明，车用往复式柴油机尾气中含有上百种不同的化合物，其中主要的污染物有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、烟尘微粒PM(某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气(甲醛等)。因为尾气中O2含量较高，故HC和CO排放量较少，一般只有汽油机的1/10：NOx排放量与汽油机大致处于同一数量级；而PM的排放量约为汽油机的几十倍。因此，降低NOx和PM排放是柴油机车尾气催化净化的主要课题。 [0003] 这一问题在柴油转子发动机中更为明显。由于转子发动机特殊的结构，使得它不具有往复式发动机的高压缩比，使得燃烧不能够很充分，此外，转子发动机的燃烧室较为狭长，使得火焰在传播过程中容易出现淬熄现象。高速单向流使得火焰向前传播，从而导致燃烧室后部大量未燃烃的产生，由此导致了燃烧效率低以及污染严重等问题。由此可见，降低柴油转子机的NOx、PM排放以及提高其燃烧效率，减少燃料浪费具有重大意义。 发明内容[0004] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种转子发动机的废气再循环系统，可以将废气再循环技术与转子发动机进行结合，让部分废气再次参与工作循环。在燃烧过程中，比大气更低的含氧量在燃烧时最高温度会降低，会抑制氮氧化物的产生，从而降低排放。燃烧温度降低时，燃烧室壁面、活塞表面的热能发散会降低，另外因热解离造成的损失也会有所降低。同时部分未燃烧的燃料重新进入燃烧室进行燃烧，起到了节能的效果。并且本专利采用尿素催化转换装置和微粒捕集器对尾气进行了处理，更进一步降低了污染物，特别是NOx和PM的量。 [0005] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。 [0006] 一种转子发动机的废气再循环系统，包括转子发动机、催化转换系统和电子控制单元ECU；所述转子发动机的壳体上设有排气管和进气管，所述排气管和进气管之间通过支管连接，所述支管上根据距进气管的远近依次设有废气再循环控制阀门和中冷器；所述排气管的末端安装有催化转换系统，用于减少排放气体中的氮氧化物NOx和颗粒物PM；所述排气管的末端设有NOx浓度传感器，位于催化转换系统的输出端；所述转子发动机的转轴上安装转速传感器，用于测量转子发动机的转速；所述电子控制单元ECU与催化转换系统、废气再循环控制阀门、NOx浓度传感器和转速传感器连接。 [0007] 进一步，所述催化转换系统包括定量泵、尿素箱、喷雾器、催化反应器和微粒捕集器；所述排气管的末端依次安装喷雾器、催化反应器和微粒捕集器；所述尿素箱通过管道依次与定量泵和喷雾器进口连接，所述喷雾器出口插入排气管内；所述催化反应器内按比例含有催化剂活性组分、载体和催化剂，用于还原氮氧化物NOx；所述定量泵与电子控制单元ECU连接。 [0008] 进一步，所述催化剂活性组分为V2O5；所述载体为锐钛矿型的TiO2；所述催化剂为WO3或MoO3。 [0009] 进一步，还包括进气口流量计和废气流量计；所述进气口流量计安装在进气管与支管连接处的进气管前端，用于检测进气管的气体流量；所述废气流量计安装在支管上、且位于废气再循环控制阀门和中冷器之间，用于检测支管中废气的流量；所述进气口流量计和废气流量计分别与电子控制单元ECU连接。 [0010] 进一步，所述电子控制单元ECU通过废气再循环率的大小，控制废气再循环控制阀门的开口大小，所述废气再循环率公式为η＝Q2/(Q1+Q2)，其中：Q1为进气口流量，通过所述进气口流量计得出；Q2为为支管中废气的流量，通过废气流量计得出。 [0011] 进一步，所述废气再循环率为η≤25％。 [0012] 进一步，所述排气管上还设有温度传感器、且温度传感器位于的NOx浓度传感器侧边，所述温度传感器与电子控制单元ECU连接，用于检测NOx浓度传感器的工作温度。 [0014] 本发明的有益效果在于： [0015] 1.本发明所述的转子发动机的废气再循环系统，通过安装有催化转换系统，降低了发动机排放的NOx和PM的量，起到了保护环境的作用。 [0016] 2.本发明所述的转子发动机的废气再循环系统，通过支管路上安装中冷器，可以使冷却后的废气有效降低了燃烧温度，使得燃烧过程中的热损失降低。 [0018] 图1为本发明所述转子发动机的废气再循环系统示意图。 [0019] 图2为本发明所述的催化转换系统示意图。 [0020] 图中： [0021] 1-转子发动机；2-三角转子；3-催化反应器；4-微粒捕集器；5-转速传感器；6-排气管；7-进气管；8-废气再循环控制阀门；9-进气口流量计；10-废气流量计；11-中冷器；12-催化转换系统；13-温度传感器；14-NOx浓度传感器；15-电子控制单元ECU；16-定量泵；17-尿素箱；18-喷雾器。 具体实施方式[0022] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。 [0023] 如图1所示，一种转子发动机的废气再循环系统，其特征在于，包括转子发动机1、催化转换系统12和电子控制单元ECU15；所述转子发动机1的壳体上设有排气管6和进气管7，所述排气管6和进气管7之间通过支管连接，所述支管上根据距进气管7的远近依次设有废气再循环控制阀门8和中冷器11；所述排气管6的末端安装有催化转换系统12，用于减少排放气体中的氮氧化物NOx和颗粒物PM；所述排气管6的末端设有NOx浓度传感器14，位于催化转换系统12的输出端；所述转子发动机1的转轴上安装转速传感器5，用于测量转子发动机的转速；所述电子控制单元ECU15与催化转换系统12、废气再循环控制阀门8、NOx浓度传感器14和转速传感器5连接。 [0024] 如图2所示，所述催化转换系统12包括定量泵16、尿素箱17、喷雾器18、催化反应器3和微粒捕集器4；所述排气管6的末端依次安装喷雾器18、催化反应器3和微粒捕集器4；所述尿素箱17通过管道依次与定量泵16和喷雾器18进口连接，所述喷雾器18出口插入排气管 6内；所述催化反应器3内按比例含有催化剂活性组分、载体和催化剂，用于还原氮氧化物NOx；所述定量泵16与电子控制单元ECU15连接。所述催化剂活性组分为V2O5；所述载体为锐钛矿型的TiO2；所述催化剂为WO3或MoO3。催化转换系统12工作原理为：所述电子控制单元ECU15通过分析转速传感器5和NOx浓度传感器14的数据，计算出定量泵16的排出量，尿素通过喷雾器18进入排气管6内，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成NH3，在催化转换器中利用NH3还原NOX，排出N2，多余的NH3也被还原为N2。微粒捕集器用来收集尾气中的PM。 [0025] 工作过程：在发动机部分，三角形转子2在转子发动机1壳体内运动，产生的动力由曲轴传递。火花塞负责点火，两个火花塞关于中心线对称分布，双火花塞的设计使得燃烧更为充分。电子控制单元ECU15通过分析转速传感器5和NOx浓度传感器14的数据，控制废气再循环控制阀门8的开闭。当转子发动机1在怠速、转速小于3000r/min的低速、小负荷及冷机时，电子控制单元ECU15控制废气再循环控制阀门8关闭，即废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响；当转子发动机1的转速为3000-6000r/min，或者超过6000r/min时，电子控制单元ECU15控制废气再循环控制阀门8打开，部分废气经过支管进入进气管道，中冷器可以将高温废气稍作冷却，在进气口处空气、燃料以及废气进行混合，从而废气中的未燃物质可以得到二次利用。总之，电子控制单元ECU15控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，配合催化转换系统12对于尾气的处理，以达到废气中的NOX和PM含量最低。 [0026] 还包括进气口流量计9和废气流量计10；所述进气口流量计9安装在进气管7与支管连接处的进气管7前端，用于检测进气管的气体流量；所述废气流量计10安装在支管上、且位于废气再循环控制阀门8和中冷器11之间，用于检测支管中废气的流量；所述进气口流量计9和废气流量计10分别与电子控制单元ECU15连接。所述电子控制单元ECU15通过废气再循环率的大小，控制废气再循环控制阀门8的开口大小，所述废气再循环率公式为η＝Q2/(Q1+Q2)，其中：Q1为进气口流量，通过所述进气口流量计9得出；Q2为支管的流量，通过废气流量计10得出。所述废气再循环率η≤25％。 [0027] 所述排气管6上还设有温度传感器13、且温度传感器13位于的NOx浓度传感器14侧边，所述温度传感器13与电子控制单元ECU15连接，用于检测NOx浓度传感器14的工作温度。所述NOx浓度传感器14安装的排气管6上安装隔热罩或者隔热棉。 [0028] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。 |
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