阅读说明：本技术 一种发动机废气再循环系统的防结冰装置及方法 (Anti-icing device and method for engine exhaust gas recirculation system ) 是由 王继磊 王兴元 陈月春 刘刚 甄雷 于 2020-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种发动机废气再循环系统的防结冰装置及方法,包括设置于EGR冷却器与进气管之间的冷凝器和加热器,且加热器位于冷凝器的下游；冷凝器用于将EGR冷却器导出的废气降温至第一预设温度值,以使废气中的绝对含水量降低至预设绝对含水量,且预设绝对含水量位于由EGR冷却器导出的废气的温度和外界空气环境温度构建焓湿图所得出的无水分析出区域的下方；加热器用于对冷凝器排出的废气进行升温至第二预设温度值,以使废气中的相对湿度降低至预设相对湿度值,且预设相对湿度值位于无水分析出区域内。上述防结冰装置避免了寒区EGR发动机的进气管壁或进气格栅容易结冰甚至堵塞的问题。(The invention discloses an anti-icing device and an anti-icing method for an engine exhaust gas recirculation system, which comprise a condenser and a heater, wherein the condenser and the heater are arranged between an EGR cooler and an air inlet pipe, and the heater is positioned at the downstream of the condenser; the condenser is used for cooling the exhaust gas led out by the EGR cooler to a first preset temperature value so as to reduce the absolute water content in the exhaust gas to a preset absolute water content, and the preset absolute water content is positioned below a water-free separation area obtained by constructing an enthalpy-humidity diagram by the temperature of the exhaust gas led out by the EGR cooler and the ambient temperature of the outside air; the heater is used for heating the waste gas discharged by the condenser to a second preset temperature value so as to reduce the relative humidity in the waste gas to a preset relative humidity value, and the preset relative humidity value is located in the moisture-free separation area. The anti-icing device avoids the problem that the air inlet pipe wall or the air inlet grille of the EGR engine in a cold region is easy to ice and even block.)

一种发动机废气再循环系统的防结冰装置及方法

技术领域

本发明涉及发动机废气再循环技术领域，尤其涉及一种发动机废气再循环系统的防结冰装置及方法。

背景技术

寒区EGR发动机匹配整车，柴油燃烧的一部分废气利用EGR返回到发动机机体内，达到降低原机氮氧的目的，但由于废气中的绝对含水量较大，寒区环境温度很低，温度高的湿废气和干冷的低温空气混合后，温度降低，达到水的露点温度，从而一部分水要析出，析出的水分在遇到低温(＜0℃)的管壁或进气格栅，逐渐结冰，冰层会越来越厚严重时会堵塞管路，造成发动机性能的严重下降，影响可靠性。

综上所述，如何解决寒区EGR发动机的进气管壁或进气格栅容易结冰甚至堵塞的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机废气再循环系统的防结冰装置及方法，以解决寒区EGR发动机的进气管壁或进气格栅容易结冰甚至堵塞的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种发动机废气再循环系统的防结冰装置，包括设置于EGR冷却器与进气管之间的冷凝器和加热器，且所述加热器位于所述冷凝器的下游；

所述冷凝器用于将所述EGR冷却器导出的废气降温至第一预设温度值，以使废气中的绝对含水量降低至预设绝对含水量，且所述预设绝对含水量位于由所述EGR冷却器导出的废气的温度和外界空气环境温度构建焓湿图所得出的无水分析出区域的下方；

所述加热器用于对所述冷凝器排出的废气进行升温至第二预设温度值，以使废气中的相对湿度降低至预设相对湿度值，且所述预设相对湿度值位于无水分析出区域内。

优选地，所述第一预设温度值在20℃以下。

优选地，所述第二预设温度值在50℃以上。

优选地，所述冷凝器上集成有用于收集所述冷凝器中凝结的冷凝水的除水装置。

优选地，所述除水装置上设置有排水阀。

优选地，所述加热器为水循环加热器。

优选地，所述水循环加热器的水源来自于发动机的循环水。

优选地，所述排水阀为电磁阀，且所述电磁阀连接有控制器，所述控制器用于控制所述电磁阀的开启和关闭。

相比于背景技术介绍内容，上述发动机废气再循环系统的防结冰装置，包括设置于EGR冷却器与进气管之间的冷凝器和加热器，且加热器位于冷凝器的下游；冷凝器用于将EGR冷却器导出的废气降温至第一预设温度值，以使废气中的绝对含水量降低至预设绝对含水量，且预设绝对含水量位于由EGR冷却器导出的废气的温度和外界空气环境温度构建焓湿图所得出的无水分析出区域的下方；加热器用于对冷凝器排出的废气进行升温至第二预设温度值，以使废气中的相对湿度降低至预设相对湿度值，且预设相对湿度值位于无水分析出区域内。上述防结冰装置在实际应用过程中，当EGR发动机在寒区(主要指环境温度在0℃以下的工况)运行时，EGR冷却器一般可以将废气温度从200℃以上降低至100℃以下，然后导出100℃以下的废气首先经过冷凝器进行降温，此时随着温度的降低，部分水蒸汽凝结成液态水，因此该阶段的绝对含水量会降低至预设绝对含水量，并且该预设绝对含水量位于构建的焓湿图中无水分析出区域的下方；然后再通过加热器对废气进行升温，随着温度的升高，废气的相对湿度值会降低，直至降低至无水分析出区域，由于无水分析出区域是根据外界空气环境温度和EGR冷却器导出的废气的温度共同构建而成，因此最终由加热器进入进气管的废气与外界新鲜空气混合后不会有冷凝水的产生，从而避免了寒区EGR发动机的进气管壁或进气格栅容易结冰甚至堵塞的问题。

另外，本发明还提供了一种发动机废气再循环系统的防结冰方法，该方法包括步骤：

对EGR冷却器导出的废气进行冷凝降温至第一预设温度值，以使废气中的绝对含水量降低至预设绝对含水量，且所述预设绝对含水量位于由EGR冷却器导出的废气的温度和外界空气环境温度构建焓湿图所得出的无水分析出区域的下方；

对经过冷凝降温至第一预设温度值的废气进行升温至第二预设温度值，以使废气中的相对湿度降低至预设相对湿度值，且所述预设相对湿度值位于无水分析出区域内。

由于该发动机废气再循环系统的防结冰方法继承了上述发动机废气再循环系统的防结冰装置的核心思想，而上述防结冰装置具有上述技术效果，因此该防结冰方法也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

优选地，所述第一预设温度值在20℃以下，所述第二预设温度值在50℃以上。

附图说明

图1为本发明实施例提供的发动机废气再循环系统的防结冰装置的原理示意图；

图2为本发明实施例提供的焓湿图。

上图1和图2中，

EGR冷却器1、进气管2、冷凝器3、加热器4、除水装置5、除湿组件6、EGR阀7、节流阀8。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发动机废气再循环系统的防结冰装置及方法，以解决寒区EGR发动机的进气管壁或进气格栅容易结冰甚至堵塞的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种发动机废气再循环系统的防结冰装置，包括设置于EGR冷却器1与进气管2之间的除水组件6，该除水组件6具体包括冷凝器3和加热器4，且加热器4位于冷凝器3的下游；冷凝器3用于将EGR冷却器1导出的废气降温至第一预设温度值，以使废气中的绝对含水量降低至预设绝对含水量，且预设绝对含水量位于由EGR冷却器1导出的废气的温度和外界空气环境温度构建焓湿图所得出的无水分析出区域的下方；加热器4用于对冷凝器3排出的废气进行升温至第二预设温度值，以使废气中的相对湿度降低至预设相对湿度值，且预设相对湿度值位于无水分析出区域内。

上述防结冰装置在实际应用过程中，当EGR发动机在寒区(主要指环境温度在0℃以下的工况)运行时，EGR冷却器一般可以将废气温度从200℃以上降低至100℃以下，然后导出100℃以下的废气首先经过冷凝器进行降温，此时随着温度的降低，部分水蒸汽凝结成液态水，因此该阶段的绝对含水量会降低至预设绝对含水量，并且该预设绝对含水量位于构建的焓湿图中无水分析出区域的下方；然后再通过加热器对废气进行升温，随着温度的升高，废气的相对湿度值会降低，直至降低至无水分析出区域，由于无水分析出区域是根据外界空气环境温度和EGR冷却器导出的废气的温度共同构建而成，因此最终由加热器进入进气管的废气与外界新鲜空气混合后不会有冷凝水的产生，从而避免了寒区EGR发动机的进气管壁或进气格栅容易结冰甚至堵塞的问题。

这里需要说明的是，上述加热器与进气管的连接一般采用EGR阀7连接，并而进气管的进气端一般会设置有节流阀8。还需要说明的是，上述加热器具体可以是水循环加热器，也可以是本领域技术人员所熟知的其他加热器，比如电加热器等。并且当选择水循环加热器时，其水源可以直接采用发动机的循环水。

在一些具体的实施方案中，上述第一预设温度值一般在20℃以下，上述第二预设温度值一般在50℃以上。当然可以理解的是，上述第一预设温度值和第二预设温度值仅仅是本发明实施例的优选举例，主要是针对于主流EGR发动机的EGR冷却器导出的废气温度而拟定，实际应用过程中，还可以根据实际发动机的EGR冷却器导出废气的温度及外界环境温度标定第一预设温度值和第二预设温度值。

在一些具体的实施方案中，为了能够使得冷凝器3中凝结的冷凝水及时排除，在冷凝器3上还可以集成有用于收集冷凝器3中凝结的冷凝水的除水装置5。通过该除水装置对冷凝水进行收集，并定期排出即可。避免了冷凝器中存留大量冷凝水。

进一步的实施方案中，除水装置5一般可以设置有排水阀，通过开启排水阀可以方便的将除水装置中收集的冷凝水排走。

更进一步的实施方案中，该排水阀具体可以为电磁阀，通过将电磁阀与控制器信号连接，可以通过控制器控制电磁阀的开启和关闭，从而使得排水阀的控制更加方便智能。

另外，本发明还提供了一种发动机废气再循环系统的防结冰方法，该方法包括步骤：

对EGR冷却器导出的废气进行冷凝降温至第一预设温度值，以使废气中的绝对含水量降低至预设绝对含水量，且预设绝对含水量位于由EGR冷却器导出的废气的温度和外界空气环境温度构建焓湿图所得出的无水分析出区域的下方；

对经过冷凝降温至第一预设温度值的废气进行升温至第二预设温度值，以使废气中的相对湿度降低至预设相对湿度值，且预设相对湿度值位于无水分析出区域内。

由于该发动机废气再循环系统的防结冰方法继承了上述发动机废气再循环系统的防结冰装置的核心思想，而上述防结冰装置具有上述技术效果，因此该防结冰方法也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

这里需要说明的是，第一预设温度值一般在20℃以下，上述第二预设温度值一般在50℃以上。当然可以理解的是，上述第一预设温度值和第二预设温度值仅仅是本发明实施例的优选举例，主要是针对于主流EGR发动机的EGR冷却器导出的废气温度而拟定，实际应用过程中，还可以根据实际发动机的EGR冷却器导出废气的温度及外界环境温度标定第一预设温度值和第二预设温度值。

为了本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合焓湿图，对本申请的技术方案进行进一步的说明：

如图2所示，以外界环境温度为-20℃，EGR冷却器导出废气的温度为65℃绘制焓湿图：

确定出无水分析出区域，对应图2中最左侧的虚线三角形；

EGR废气处理阶段：废气首先由A点冷凝至B点(相对湿度100％)，B点在提升温度至C点(相对湿度大幅减小)；

经EGR废气处理之后的废气与进气管的新鲜空气混合，混合后的气体在D点，处于无水分析出区域，也即，混合后气体不会出现凝结冷凝水的情况。

具体工作过程为：EGR冷却器可以将废气温度从200℃以上降低至100℃以下，冷凝器可以继续将废气降低至20℃以下，确保废气中的水分绝对含水量在图2中无水分析出区域的下方，该过程中，除水装置可以将冷凝的水及时放出，后面的EGR加热器是具体可以通过发动机循环水在把低温废气提升温度至50℃以上，提升相对湿度至无水分析出区域内即图2中的C点。通过上述防结冰装置就保证了EGR废气与冷空气混合后无水分析出，从而避免了寒区一些列结冰问题。

以上对本发明所提供的发动机废气再循环系统的防结冰装置及方法进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。