废气再循环装置、发动机总成和车辆的制作方法

1.本公开涉及发动机技术领域，具体地，涉及一种废气再循环装置、发动机总成和车辆。


背景技术：

2.废气再循环系统(exhaust gas recirculation)简称egr，是将发动机产生的废气的一小部分再送回气缸再度燃烧的技术，具体地，将发动机排出的废气与新鲜空气混合后再进入到气缸，其主要目的是降低尾气中氮氧化物(no
x
)排放。
3.发动机在冷启动及怠速情况下，发动机排气温度会相对较低，从而导致发动机所产生的氮氧化物存在超标风险，所以在这些工况下，egr系统需要增加旁通管路，使得发动机所产生的废气不经过冷却器直接通过旁通管路流向进气系统，与进气系统的空气混合到达发动机燃烧室，以提高发动机气缸内的混合气温度。
4.然而，炙热的排气与进气系统中的冷空气混合后，排气的温度已经被降低，理论上是提高了发动机气缸内的混合气温度，但是对发动机的冷启动性能的提升效果并不显著。


技术实现要素：

5.本公开的目的是提供一种废气再循环装置，该废气再循环装置能够有助于提升发动机的冷启动性能。
6.本公开的另一目的是提供一种发动机总成，该发动机总成具有良好的冷启动性能。
7.本公开的再一目的是提供一种车辆，该车辆具有良好的冷启动性能。
8.为了实现上述目的，本公开提供一种废气再循环装置，该废气再循环装置包括egr旁通气道，该egr旁通气道具有旁通入口和旁通出口，所述旁通入口与发动机总成的排气歧管连通，所述旁通出口与发动机总成的进气歧管连通，并且所述egr旁通气道中设置有催化剂，该催化剂设计为：所述egr旁通气道中的废气在所述催化剂的作用下能够与氧气发生催化反应放热。
9.可选地，所述催化剂包括贵金属。
10.可选地，所述贵金属为铂、铑、钯中的一者或其中至少两者的混合物。
11.可选地，所述egr旁通气道中设置有载体结构，所述载体结构具有多个通道，每个所述通道的延伸方向均适应于所述egr旁通气道的延伸方向，每个所述通道的管壁均涂覆有所述催化剂。
12.可选地，所述载体结构构造为筒状件，该筒状件固定在所述egr旁通气道中。
13.可选地，所述筒状件的外部包裹有弹性衬垫，所述弹性衬垫弹性地支撑在所述筒状件和所述egr旁通气道之间，以将所述筒状件过盈配合在所述egr旁通气道中。
14.可选地，所述载体结构由惰性材料制成。
15.可选地，所述惰性材料为堇青石、碳化硅、钛酸铝中的一者或至少两者的混合物。
16.在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种发动机总成，该发动机总成包括进气歧管、排气歧管和上述废气再循环装置，所述废气再循环装置与所述进气歧管和所述排气歧管连通。
17.在上述技术方案的基础上，本公开再提供一种车辆，所述车辆包括进气系统、排气系统和上述发动机总成，所述进气系统包括空气滤清器，所述进气歧管与所述空气滤清器连通，所述排气歧管连通于所述排气系统。
18.通过上述技术方案，本公开提供的废气再循环装置在发动机总成处于冷启动或怠速阶段时，发动机的燃烧室中产生的废气通过排气歧管流入到egr旁通气道中，废气中的一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、多环芳烃(pah)和醛(rcho)在催化剂的作用下与氧气发生催化反应放热，催化反应放出的大量热量使得废气的温度升高约1倍，在与进气系统所输入的冷空气混合后，混合气的温度是温的，温的混合气在发动机的燃烧室中更容易燃烧，因此，发动机总成的冷启动性能得到了显著地提升。此外，通过本公开提供的废气再循环装置，发动机总成在冷启动或怠速阶段产生的废气中的排气污染物能够得到充分地利用，从而改善了整车的排放水平。
19.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
21.图1是本公开实施例提供的废气再循环装置在冷启动或怠速情况下的工作示意图。
22.附图标记说明
23.11-旁通入口，12-旁通出口，2-载体结构，31-主通入口，32-主通出口，41-旁通阀电机，42-旁通阀阀片，51-调节阀电机，52-调节阀阀片，10-进气歧管，20-排气歧管，30-增压器，40-空气滤清器，50-lnt，60-sdpf。
具体实施方式
24.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
25.在本公开中，在未作相反说明的情况下，“内、外”是相对于对应的部件自身轮廓而言的“内、外”。在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。
26.根据本公开的具体实施方式，提供一种废气再循环装置，该废气再循环装置包括egr旁通气道，该egr旁通气道具有旁通入口11和旁通出口12，旁通入口11与发动机总成的排气歧管20连通，旁通出口12与发动机总成的进气歧管10连通，并且egr旁通气道中设置有催化剂，该催化剂设计为：ege旁通气道中的废气在催化剂的作用下能够与氧气发生催化反应放热。
27.通过上述技术方案，本公开提供的废气再循环装置在发动机总成处于冷启动或怠
速阶段时，发动机的燃烧室中产生的废气通过排气歧管20流入到egr旁通气道中，废气中的一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon，pah)和醛(rcho)在催化剂的作用下与氧气发生催化反应放热，催化反应放出的大量热量使得废气的温度升高约1倍，在与进气系统所输入的冷空气混合后，混合气的温度是温的，温的混合气在发动机的燃烧室中更容易燃烧，因此，发动机总成的冷启动性能得到了显著地提升。此外，通过本公开提供的废气再循环装置，发动机总成在冷启动或怠速阶段产生的废气中的排气污染物能够得到充分地利用，从而改善了整车的排放水平。
28.其中，一氧化碳在催化剂的作用下与氧气能够生成对大气无污染的二氧化碳，碳氢化合物在催化剂的作用下与氧气能够生成对大气无污染的二氧化碳和水，多环芳烃在催化剂的作用下与氧气能够生成对大气无污染的二氧化碳和水，醛在催化剂的作用下与氧气能够生成对大气无污染的二氧化碳和水。上述催化反应的起始温度条件是大于150摄氏度，所以egr旁通气道要尽可能地接近于发动机总成的排气歧管20的出口。
29.此外，发动机被拖动的转速越高，则排气温度越高，因此，在发动机启动时，发动机的转速如果能被起动机拖到300r/min，则更加有利于发动机总成冷启动。
30.在本公开提供的具体实施方式中，催化剂可以包括贵金属，其中，贵金属可以为铂(pt)、铑(rh)、钯(pd)中的一者或者至少两者的混合物。另外，催化剂还可以包括氧化铝，通过氧化铝增强催化剂的附着力，提高催化剂的比表面积。此外，催化剂还可以包括其它有助于上述催化反应进行的任何物质，对此，本公开不做具体限制。
31.在本公开提供的具体实施方式中，催化剂可以通过涂覆的方式附着在egr旁通气道的管壁上，废气进入到egr旁通气道中即与催化剂发生催化反应放热。为了增加废气与催化剂之间的接触面积，egr旁通气道中设置有载体结构2，载体结构2具有多个通道，每个通道的延伸方向均适应于egr旁通气道的延伸方向，即每个通道都是沿旁通入口11朝向旁通出口12的方向延伸，并且每个通道的管壁上均涂覆有催化剂，从而使得废气中的一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、多环芳烃(pah)和醛(rcho)能够与催化剂充分接触，使得一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、多环芳烃(pah)和醛(rcho)能够充分反应，放出大量的热量，进而更加显著地提升发动机总成的冷启动性能。
32.在一种实施例中，载体结构2可以与egr旁通气道一体成型，从而减少零部件数量，并且减少装配所需的时间。在另外的实施例中，载体结构2还可以独立于egr旁通气道构造，在这种情况下，载体可以构造为筒状件，该筒状件固定在egr旁通气道中，以降低egr旁通气道的加工难度。其中，为了保证筒状件与egr旁通气道之间的密封性，筒状件的外部包裹有弹性衬垫，该弹性衬垫弹性地支撑在筒状件和egr旁通气道之间，在将该筒状件装配到egr旁通气道的过程中，弹性衬垫被egr旁通气道的管壁挤压产生弹性形变，使得筒状件能够装配到egr旁通气道中，在筒状件完全装配好后，弹性衬垫恢复形变的作用力将筒状件过盈配合在egr旁通气道中，并且通过弹性衬垫以起到减少振动的作用。另外，弹性衬垫可以由硅酸铝制成，并且具有一定的柔性，以便于弹性衬垫弯折。
33.在本公开提供的具体实施方式中，载体结构2具有稳定的性质，仅用于承载催化剂，而并不参与催化反应，且在高温环境下仍具有较强的稳定性，例如，载体结构2可以由惰性材料制成。其中，惰性材料可以为堇青石、碳化硅、钛酸铝中的一者或至少两者的混合物。
34.在本公开提供的具体实施方式中，废气再循环装置还包括egr主通道和旁通阀，
egr主通道具有主通入口31和主通出口32，主通入口31与排气歧管20连通，旁通阀设置在主通出口32处。在发动机总成冷启动或怠速阶段，egr主通道关闭，控制旁通阀打开，废气流通于egr旁通气道；在发动机总成启动后并正常工作时，egr主通道打开，控制旁通阀关闭，发动机的燃烧室产生的大量炙热的气体通过排气歧管20排出后流通于egr主通道，通过egr主通道对排气进行冷却，随后进入到发动机的燃烧室中，以对发动机的燃烧室进行冷却。
35.其中，旁通阀包括旁通阀电机41和旁通阀阀片42，旁通阀电机41和旁通阀阀片42传动连接，在发动机总成冷启动或怠速阶段，旁通阀电机41驱动旁通阀阀片42关闭egr主通道，废气流通于egr旁通气道；在发动机总成启动后并正常工作时，旁通阀电机41驱动旁通阀阀片42关闭egr旁通气道，大量炙热的气体流通于egr主通道。
36.在本公开提供的具体实施方式中，主通入口31和旁通入口11均与排气歧管20的出口连通，排气歧管20的出口处设置有调节阀，调节阀用于调节排气的流量。其中，调节阀包括调节阀电机51和调节阀阀片52，调节阀阀片52与调节阀电机51传动连接，调节阀电机51驱动调节阀阀片52绕其自身的中心线转动，以调节排气歧管20的出口的开合程度，从而达到调节排气的流量的目的。
37.在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种发动机总成，该发动机总成包括进气歧管10、排气歧管20以及上述废气再循环装置，废气再循环装置与进气歧管10和排气歧管20连通。本公开提供的发动机总成同样具有上述特点，为了避免重复，在此不再赘述。
38.在本公开提供的具体实施方式中，发动机总成还包括增压器30，通过增压器30以将进气歧管10中的压力增大，从而使得更多的气体进入到发动机的燃烧室中。
39.在上述技术方案的基础上，本公开再提供一种车辆，该车辆包括进气系统、排气系统和上述发动机总成，进气系统包括空气滤清器40，进气歧管10与空气滤清器40连通，通过空气滤清器40过滤掉空气中的杂质，排气歧管20连通于排气系统。本公开提供的车辆同样具有上述特点，为了避免重复，在此不再赘述。
40.其中，排气系统包括lnt50((lean nox trap，lnt稀燃nox捕集技术)，lnt50通过交替循环进行捕集和还原两个工作阶段来降低排放，在捕集阶段lnt50在稀燃条件下吸附尾气中的nox，在还原阶段lnt50在富燃条件下将所吸附的nox还原成无毒的氮气(n2)。
41.此外，排气系统还包括sdpf60，是一种具有选择性催化还原技术(selective catalytic reduction，scr)的颗粒捕捉器(diesel particulate filter，dpf)。选择性催化还原技术(scr)是针对车辆尾气排放中nox的一项处理工艺，在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的nox还原成氮气(n2)和水(h2o)。颗粒捕捉器(dpf)是一种可以在微粒排放物质进入大气之前将其捕捉的过滤器。
42.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
43.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
44.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。