CN106150770A - 一种废气再循环系统和汽车 - Google Patents

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谭永奎
谷家鑫
孙平
兰燕杰
贺燕铭
田安民
马童立
李红强
韩仑
崔雪梅
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Abstract

本发明提供一种废气再循环系统和汽车。该系统包括：前级催化器；冷却器，与前级催化器的废气出口连接；废气再循环阀，与冷却器连接；节流阀体，外部空气由该节流阀体通入系统内部；预混稳压腔，由废气再循环阀进入的废气和由节流阀体进入的外部空气于预混腔体内混合，形成混合气体；压气机，与预混稳压腔连接；中冷器，与压气机连接，混合气体压缩后通过中冷器进入发动机。本发明的废气再循环系统，能使废气和新鲜空气充分混合均匀和足够的增压压力，并且在高EGR流量的条件下，仍能保持较低的进气温度，同时EGR率控制精确。使用本系统，既能提高燃油经济性、降低排放，又能不降低原有发动机的性能，非常适用于气道喷射增压汽油机。

Description

一种废气再循环系统和汽车
技术领域
本发明涉及汽车发动机领域，尤其涉及一种废气再循环系统和汽车。
背景技术
近年来为了达到日益严格的环境排放法规的要求，增压汽油机已经逐渐成为一种技术趋势。对于气道喷射增压汽油机而言，引入EGR(废气再循环)后，能够降低爆震倾向，改善燃烧效率，提高充气效率并降低泵气损失，从而提高燃油经济性，引入EGR后，由于改善了燃烧，有效减少了氮氧化合物、碳氧化合物的排放，使得气道喷射增压汽油机具备了不逊色于直喷增压汽油机的燃油经济性，而且能够有效规避缸内直喷汽油机在进入欧VI排放法规后颗粒排放控制困难的风险，因此具备更好的排放潜力。
目前已公开的增压汽油机EGR系统存在在诸如EGR率不高、EGR废气和新鲜空气混合不均匀、EGR控制精度差、引入EGR系统的增压汽油机性能降低等问题，因此能否成功解决上述问题，也成为了能否更好的利用EGR系统优势的关键。
发明内容
为了克服现有技术中EGR系统的EGR率不高、废气和新鲜空气混合不均匀、控制精度差、引入系统的增压汽油机性能降低等问题，本发明提供了一种废气再循环系统和汽车。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种废气再循环系统，包括：
前级催化器，接收涡轮排出的废气；
冷却器，与所述前级催化器的废气出口连接，容纳并冷却通入的废气；
废气再循环阀，与所述冷却器连接；
用于辅助废气再循环压差建立的节流阀体，外部空气由该节流阀体通入系统内部；
预混稳压腔，分别与所述废气再循环阀和所述节流阀体连接，由所述废气再循环阀进入所述预混稳压腔内的废气和由所述节流阀体进入所述预混稳压腔内的外部空气于所述预混腔体内混合，形成混合气体；
压气机，与所述预混稳压腔连接，混合气体由所述预混稳压腔进入所述压气机内进行压缩；
中冷器，与压气机连接，压缩后的混合气体通过所述中冷器进入发动机。
进一步来说，所述的废气再循环系统中，所述预混稳压腔与所述压气机连接的混合气体进气管路沿所述压气机的叶片的轴向设置，所述压气机与所述中冷器连接的混合气体出气管路沿所述压气机的叶片的径向设置。
进一步来说，所述的废气再循环系统中，还包括：用于测量所述废气再循环阀的进气管路和出气管路的压差信号的压差传感器和电子控制单元ECU，所述压差传感器与电子控制单元ECU控制连接，并向所述电子控制单元ECU传送压差信号；所述电子控制单元ECU与所述废气再循环阀控制连接，所述电子控制单元ECU根据接收到的压差信号控制所述废气再循环阀的开度。
进一步来说，所述的废气再循环系统中，所述冷却器和所述废气再循环阀之间连接一过滤装置。
进一步来说，所述的废气再循环系统中，所述前级催化器与涡轮连接，并接收所述涡轮排出的废气。
进一步来说，所述的废气再循环系统中，所述冷却器采用发动机的冷却介质。
进一步来说，所述的废气再循环系统中，所述前级催化器之后连接一进气管路，所述前级催化器通过所述进气管路与所述冷却器连接。
本发明还提供了一种汽车，包括如上任意一项所述的废气再循环系统。
本发明的有益效果是：本发明的废气再循环系统，能够使废气和新鲜空气充分混合均匀，并且在高EGR流量的条件下，仍能保持较低的进气温度，同时EGR率控制精确和足够的增压压力。使用本系统，既有提高燃油经济性、降低排放等EGR系统带来的优势，又能够不降低原有发动机的性能。非常适用于气道喷射增压汽油机。
附图说明
图1表示本发明实施例中废气再循环系统的构成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
参照图1所示，本发明提供了一种废气再循环系统，包括：前级催化器2，接收涡轮14排出的废气；冷却器3，与前级催化器2的废气出口连接，容纳并冷却通入的废气；废气再循环阀5，与冷却器3连接；用于辅助EGR压差建立的节流阀体7，外部空气由该节流阀体7通入系统内部；预混稳压腔6，分别与废气再循环阀5和节流阀体7连接，由废气再循环阀5进入预混稳压腔6内的废气和由节流阀体7进入预混稳压腔6内的外部空气于预混腔体6内混合，形成混合气体；压气机9，与预混稳压腔6连接，混合气体由预混稳压腔6进入压气机9内进行压缩；中冷器10，与压气机9连接，压缩后的混合气体通过中冷器10进入发动机12。
具体来说，本发明的废气再循环系统，该系统包括用于接收涡轮废气的发动机前级催化器2，用于废气冷却的冷却器3，用于控制EGR流量的废气再循环阀5，该系统还包括一个新增的辅助EGR压差建立的节流阀体7，用于新鲜空气和废气预混合的预混稳压腔6，新鲜空气和废气经过预混合后进入压气机9进行压缩，然后进入增压中冷器10进行进一步的冷却后，再通过管路11引入发动机。该废气再循环系统，能够使EGR废气和新鲜空气充分混合均匀，并且在高EGR流量的条件下，仍能保持较低的进气温度，同时EGR率控制精确。使用本系统，既有提高燃油经济性、降低排放等EGR系统带来的优势，又能够不降低原有发动机的性能。非常适用于气道喷射增压汽油机。
根据本发明的优选实施例，所述EGR进气管路1布置在发动机前级催化器2之后，这种布置能够使增压器涡轮14排出的废气经过催化器的处理，可在一定程度上提高废气的清洁度，降低废气冷却后产生的酸性物质，间接提高冷却器3的耐久性。冷却器3的冷却介质采用发动机12的冷却介质，一般而言废气温度为700℃～800℃，当废气经过冷却器3的冷却后，一般能够降低到约90℃～120℃的范围内。冷却性能良好的冷却器使得最大EGR率能够达到约20％，远高于目前公开的增压汽油机EGR系统。
冷却器3和废气再循环阀5之间连接一过滤装置4。经过冷却后的废气通过过滤装置4进一步提高清洁度，由于废气中不可避免的存在一定的碳烟颗粒，经过过滤后的废气清洁度提高，有利于提高压气机9的耐久性。废气经过废气再循环阀5的流量调节控制后进入预混稳压腔6同由节流阀体7进入的新鲜空气进行充分的混合，这样可以使得废气和新鲜空气混合均匀并降低温度。
混合后的气体经由管路8引入压气机9压缩，预混稳压腔6与压气机9连接的混合气体进气管路8沿压气机9的叶片的轴向设置，压气机与中冷器10连接的混合气体出气管路16沿压气机9的叶片的径向设置。由于压气机9的旋转压缩，气流经历了轴向流动向径向流动的转变，这样使得新鲜空气和废气基本能够完全混合均匀，这种设计远优于目前公开的EGR各缸均匀性的装置及方法，而且由于废气和新鲜空气是混合均匀后同时在压气机中进行压缩，发动机的增压比能够充分保证，而目前已公开的EGR装置发明中，只将新鲜空气进行压缩，然后将其同废气混合，这样不能够保证增压度，特别是在EGR流量较大的工况下，发动机的性能必然受到影响。
混合均匀后的气体经过中冷器10的冷却后经过管路11引入发动机12。废气和新鲜空气的混合气体经过压气机的压缩并经过第二次冷却后，温度进一步下降，能够同不装有EGR系统的增压汽油机的进气温度一致，并且增压比提升，因而装有本EGR系统的增压发动机同原不装有EGR系统的相同发动机动力性保持一致。
作为本发明的优选实施例，本系统还包括：用于测量废气再循环阀的进气管路和出气管路的压差信号的压差传感器13和电子控制单元ECU15，所述压差传感器13与电子控制单元ECU15控制连接，并向电子控制单元ECU12传送压差信号；电子控制单元ECU15与废气再循环阀5控制连接，电子控制单元ECU15根据接收到的压差信号控制废气再循环阀5的开度。EGR流量的精度控制是通过废气再循环阀5、节流阀体7、压差传感器13来实现的，根据EMS控制策略，发动机ECU15根据压差传感器13的信号来计算EGR率从而控制EGR阀5的开度，节流阀体7则用于辅助EGR压差的建立。
本发明还提供了一种汽车，包括如上任意一项所述的废气再循环系统。
需要说明的是，该汽车是包括上述废气再循环系统的汽车，上述废气再循环系统实施例的实现方式同样适用于该汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果，在此不再赘述。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种废气再循环系统，其特征在于，包括：
前级催化器，接收涡轮排出的废气；
冷却器，与所述前级催化器的废气出口连接，容纳并冷却通入的废气；
废气再循环阀，与所述冷却器连接；
用于辅助废气再循环压差建立的节流阀体，外部空气由该节流阀体通入系统内部；
预混稳压腔，分别与所述废气再循环阀和所述节流阀体连接，由所述废气再循环阀进入所述预混稳压腔内的废气和由所述节流阀体进入所述预混稳压腔内的外部空气于所述预混腔体内混合，形成混合气体；
压气机，与所述预混稳压腔连接，混合气体由所述预混稳压腔进入所述压气机内进行压缩；
中冷器，与压气机连接，压缩后的混合气体通过所述中冷器进入发动机。
2.如权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述预混稳压腔与所述压气机连接的混合气体进气管路沿所述压气机的叶片的轴向设置，所述压气机与所述中冷器连接的混合气体出气管路沿所述压气机的叶片的径向设置。
3.如权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，还包括：用于测量所述废气再循环阀的进气管路和出气管路的压差信号的压差传感器和电子控制单元ECU，所述压差传感器与电子控制单元ECU控制连接，并向所述电子控制单元ECU传送压差信号；所述电子控制单元ECU与所述废气再循环阀控制连接，所述电子控制单元ECU根据接收到的压差信号控制所述废气再循环阀的开度。
4.如权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述冷却器和所述废气再循环阀之间连接一过滤装置。
5.如权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述前级催化器与涡轮连接，并接收所述涡轮排出的废气。
6.如权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述冷却器采用发动机的冷却介质。
7.如权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述前级催化器之后连接一进气管路，所述前级催化器通过所述进气管路与所述冷却器连接。
8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的废气再循环系统。
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