冷却EGR系统技术发展路线

冷却EGR系统技术发展路线

刘开,俞舟燕

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心       江苏 苏州 215000

摘要：

本文从数据样本中分析并提取冷却EGR系统技术重点专利，从冷却EGR的技术发展历史得出冷却EGR技术发展路线。

关键词：冷却EGR；技术；路线；

前言

冷却EGR技术的发展并不是一蹴而就的，而是经历了几十年的发展才到现在的水平。下面从数据样本中分析并提取冷却EGR系统技术重点专利，从冷却EGR的技术发展历史得出冷却EGR技术发展路线。

一、技术发展路线

（1）冷却EGR系统技术起源

早在1941年，申请人BLANC W和PAICHE L在瑞典提出了在废气再循环系统设置冷却翅片，通过空气-排气热交换的形式，实现再循环管道内气体的冷却。这可以看做是冷却EGR系统的雏形。该篇申请同时在美国和英国提交了同族申请。

图 1 CH221394A

（2）冷却EGR系统技术萌芽

随后关于冷却EGR的技术在萌芽阶段断断续续的出现，期间出现各种对EGR冷却的技术，例如US3662722A等通过消声器作为排气冷却装置，随后进入EGR管道；1973年，TEXACO提出申请DE2327479A1，其在EGR管路上增加热交换器，该热交换器可以采用空气或发动机的冷却液对EGR气体进行冷却，以降低NOx。

图 2 DE2327479A1

（3）冷却EGR系统技术发展期

在90年代之前，EGR作为非主流技术并未领域内的重点关注，随着环保要求的提高，EGR技术逐渐成为申请热点。同时冷却EGR技术的申请量也逐渐升高。从90年代开始，涡轮增压技术也得到的长足的发展，由于冷却EGR技术与涡轮增压在系统结构上关联度较高，因此，结合涡轮增压的冷却EGR技术在这一时期开始出现，并逐渐发展，带有涡轮增压的冷却EGR也逐渐成为本领域的申请重点。如1995年，AVL公司就高压循环旁通冷却EGR系统提出申请，其旨在耦合两系统时改善再循环气体温度。

同时，排气在进入EGR冷却器时，由于排放中存在的颗粒以及当时冷却器的结构缺陷，冷却器的积碳堵塞等问题逐渐暴露出来，同时颗粒物再次进入进气系统时，对进气系统零部件及燃烧也存在一定影响，由此，文献JPH7-238870A提出在EGR系统冷却器之前增加颗粒过滤装置，以此将排气中的颗粒物吸附，提高冷却器的使用寿命。此后，基于EGR冷却器与颗粒过滤器的耦合、冷却EGR发动机燃烧改善、冷却EGR系统与涡轮增压/进气系统的耦合、冷却EGR发动机排放改善等技术分支逐渐建立并推进发展，这是在冷却EGR技术效果上的分支，由于篇幅有限，本文未能对上述分支进行深入分析。

图 3 EP0596855A1

图 4 JPH7-238870 A

（4）冷却EGR系统技术成熟期

随着发动机系统的精密化、复杂化，对发动机各项参数的控制精度要求也越来越严格，为精确控制EGR的温度，单一的EGR冷却器已不能完全满足需求，由此，1996年，DE4414429 C1提出了一种带有多个冷却器的冷却EGR系统，以为EGR提供足够的冷却，该申请主要关注于冷却强度的满足，对于冷却的控制，是在随后逐渐完善的。

图 5 DE4414429 C1

2009年，奥迪公司提出结合带有多个冷却器的系统和冷却EGR旁通系统对EGR温度进行精确控制，通过旁通建立多个冷却方案以满足不同的冷却需求。

图 6 DE102006057489A1

2013年福特公司在GB2471514A提出了一种并联的冷却EGR系统，此前的带有多个冷却器的系统都是串联多个冷却器，其不能完全发挥各冷却器的冷却器效果，而本申请通过并联冷却回路，按比例分配EGR气体，以发挥不同冷却器的冷却效果。

图 7 GB2471514A

冷却EGR系统的各技术分支框架在2000年前已基本形成并完善，随着技术的发展和发动机要求的日趋严格，关于效果的提升、控制的提高、分支间的交叉、系统的耦合成为了冷却EGR系统的发展重点。由图可以看到，分支间的交叉越来越频繁，通过对重点专利的分析，可以进一步知道,冷却EGR系统也不再是一个单独的系统进行研究，而是与进气系统、涡轮增压、燃烧、排放等其他系统耦合控制，形成全面的体系。冷却EGR系统技术发展脉络如图24所示。

二、结语

总体来说，冷却EGR系统已经是一个相对成熟完善的领域，各系统分支框架基本稳定，作用目标效果都在预期中提高。在技术发展上，冷却EGR技术目前正朝着结构优化改进、系统控制优化、分支交叉、系统耦合等方向发展。

参考文献

[1]盛春迎. Cooled-EGR对重型柴油机性能与排放的影响研究[D].上海工程技术大学,2016.

[2]吴南. YC6105ZLQ柴油机废气再循环技术应用研究[D].吉林大学,2005.