一种优化的egr废气再循环系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及柴油机的废气循环技术领域，具体涉及一种优化的带有控制系统的EGR废气再循环系统。
【背景技术】
[0002]随着全球环境的恶化和人们环保意识的加强，船舶防污染的法规、技术在近几年的变化非常巨大，控制发动机有害气体排放的要求强烈。以船舶柴油机的污染物排放为主的环境污染已经日益引起人的关注。世界海事组织对船舶主动力即柴油机污染的控制也越来越严格。柴油机及其能源向绿色环保方向发展已经成为一种必然的趋势。
[0003]2008年10月10日，頂0的海洋环境保护委员会(MPEC)会议上通过MARP0L73/78附则的VI的修正案，定义了包括三个级别在内的頂0船用柴油机排放标准体系，增加了更为严格的Tierin标准，同意实现减排目标:2016年在排放控制区域(ECAs)达到更严格的Tierin。頂0排放标准日趋严格，满足Tierin阶段法规的技术措施主要为以下三种:在满足Tierin排放法规的柴油机机型上加装选择性催化还原(SCR)技术或者废气再循环(EGR)技术，以及双燃料的柴油机天然气模式。目前SCR技术相比于其他技术，更加灵活，技术也相对更加成熟。所以众多大的柴油机厂商选择了 SCR技术来应对Tierin排放法规。但是SCR技术也有着其弊端，这项技术设备投资和运行成本都相对高昂，因此各个船用柴油机厂商都没有放弃对成本相对低廉的EGR技术进行探索与研究。
[0004]国外针对废气再循环(EGR)系统的研究，已经在车用上有了很大的进展，并且也对船用的EGR系统进行了初步的研究。对于EGR系统的初步研究发现，EGR的确可以有效减低Ν0Χ的排放，但是对于柴油机的动力性能却有所影响，并且不是在所有的工况下，EGR系统都可以运行。随着不同的工况，EGR率要有改变，甚至要关闭EGR系统，因此单纯的EGR系统不能最大效用的满足国际严格的排放标准，因此国外把更多的研究重点放在废气再循环(EGR)系统与其他技术相结合，从而降低Ν0Χ的排放。
[0005]EGR与增压空气加湿技术结合技术，现代重工业有限公司(HHI)已经在研究增压空气加湿(ChAM)技术。就是使用水蒸气加湿空气，HHI通过在一个中速柴油机上将ERG技术结合ChAM系统来减少Ν0Χ的排放，并且已经通过实验结论。这项技术可以作为一种有效的手段应对Tierm法规。柴油机的EGR系统可以减少Ν0Χ的排放60%，EGR和增压加湿空气技术系统以降低Ν0Χ的排放75%，符合頂OTierΙΠ的Ν0Χ的排放标准。
[0006]EGR技术与后喷射(P0ST-1NJECY10N)技术结合，高EGR率导致了不必要和不可接受的烟尘排放，甚至增加空气注入压力。为了减少这些烟尘排放，就产生了后喷技术与EGR技术的结合。后喷技术证明是一种有效的碳减排措施。当采用废气再循环技术时，废气中的烟尘排量会不可避免的上升。这事可以应用多喷射技术，就是在主要喷射道使用后喷射技术，这是一种可以降低增加烟尘的有效措施，实验结果表示，碳排量可以通过后排技术减少到40%。
[0007]EGR与米勒循环、二级涡轮增压结合技术，米勒循环降低Ν0Χ的排放，因为它控制了较低的缸内气体温度，提高循环效率，这项技术当时被用来满足Tiern排放标准。当有非常高的增压压力时需要较强的米勒循环，较强的米勒循环和二级增压的结合在减少NOX的排放方面有较好的前景。二者结合大概可以减少NOX排放50%，虽不符合Tierin的排放标准，但是结合EGR技术将视为应对排放标准的一种手段。
[0008]EGR与HAM结合技术，HAM(Humid Air Motor)，最初是德国Munters Euroform公司开发的一种改进型进气加湿系统，HAM系统是由加湿器、循环栗、增加水温的热交换器、泄放系统、水箱和过滤器等组成。其工作原理是用水蒸汽加湿进气管中的进气，这种湿空气进入气缸燃烧，使燃烧温度降低从而降低Ν0Χ的产生，其与EGR系统的结合将会是一种很大的改口 ο
[0009]EGR与WEF结合技术，WEF(Water Emulsified Fuel)技术是使用水溶入油形成乳化油，在喷油之前将燃油和水进行乳化，在喷入气缸，可以降低Ν0Χ排放20 %?30 %这项技术的优点:设计上不需要特殊的改变，对燃油的稳定性无影响。即使水量达到30%，对燃油消耗率也没有影响，有利于排烟，水消耗率低，投资费用低。对于二冲程柴油机，使用新开发的EGR&WEF结合技术可以有效地应对頂OTierin排放法规。使用EGR和WEF结合技术的发动机，可以有效地降低氮氧化物与燃油的消耗损失。有实验对MANB&W2 S 5 0ME-C发动机的实验，EGR&WEF结合技术可以使氮氧化物的排放达到预期的减排。
[0010]我国对柴油机尾气排放控制起步较晚，标准也相对宽松，因此相应的净化水平与发达国家的相比存在一定差距，目前国内在降低柴油机尾气排放方面的重点基本限制于车用燃油系统和尾气系统的研究。国内最近几年也致力于船舶EGR系统的研究，比如武汉理工大学的进行了船用柴油机排放措施以及船用EGR系统的控制措施的研究，李江华和江彦桥发表于《Equipment Manufactring Technology》2009年的《船舶柴油机Ν0Χ排放控制的技术研究》对船用Ν0Χ的产生机理进行了一系列的研究，并且比较了几种减少船舶Ν0Χ排放的技术，对Ν0Χ净化效果，油耗率、烟度的影响进行了分析，并对其中主要净化技术的净化效果、投资费用和运行费用等进行了比较分析。并且分析了船用EGR技术的优势以及需要做出的改进。武汉理工大学2014年硕士毕业论文李辉的《涡轮增压柴油机高压晚喷燃烧特性三维模拟研究》从实验和模拟二方面研究了 EGR对柴油机晚喷燃烧和排放特性的影响，并且得到EGR率的增加，缸内平均压力和温度逐渐降低，Ν0Χ排放显著降低的结果。
[0011]远洋船舶航行时，由于环境的变化，船舶柴油机进气的温度也会变化，从而对重油燃烧过程中Ν0Χ产生影响，同时排气中的循环可燃物的变化，对柴油机的工作循环变动有很大的影响，但是传统的EGR只考虑EGR的流量和温度，忽略了EGR要素以及对进气温度进行合适匹配的控制，从而不能有效的构造出最佳的EGR率。为了使船舶柴油机在不同的工况，不同的进气温度，以及不同的排气中的循环可燃物的比例下实现最佳EGR率的控制，同时满足节能与减排的要求，需对原有的EGR及其控制系统进行优化。
【发明内容】
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[0012]本实用新型的目的是提供一种优化的EGR废气再循环系统，能够在保证船舶柴油机在节能与减排上取得一个最佳平衡点，以克服【背景技术】中存在的问题。
[0013]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为:
[0014]一种优化的EGR废气再循环系统，其特点是:柴油机的排气口经排气管连接两路输出，一路通过排气管依次连接涡轮机、压缩机和中冷器，另一路通过排气管依次连接EGR旁通阀和EGR冷却器，中冷器和EGR冷却器的输出口均通过进气管连接于柴油机的进气口，还包括EGR电子阀，EGR电子阀的输入口通过管道与排气管连接，EGR电子阀的输出口通过管道连接冷却器的输入口，EGR电子阀与冷却器之间的管道上设有速度传感器，在中冷器输出的管道上设有温度传感器;还包括控制器，控制器的信号输入端与速度传感器和温度传感器的信号输出端连接，控制器的输出端与EGR电子阀的控制信号输入端连接。
[0015]较佳地，还包括氧化催化转换器，氧化催化转换器的输入口通过管道连接于EGR电子阀的输出口，氧化催化转换器的输出口连接于EGR冷却器的输入口。
[0016]较佳地，氧化催化转换器为二元氧化催化转换器。
[0017]较佳地，控制器为PLC控制器。
[0018]本实用新型的有益效果在于:EGR电子阀由控制器来控制其开启和关闭，而不是传统的依靠废气的压力来控制其开启，因此控制更为精确，更能保证EGR率的最优化。通过EGR电子阀的废气，再经氧化催化转换器把废气里的可燃物转化成C02和H20，提供了必要的安全余地来稳定运行EGR废气再循