CN107178446A - 具有egr系统的发动机系统、egr气体的除湿方法 - Google Patents

Abstract

一种具有EGR系统的发动机系统，能降低从排气系统进入EGR系统中的EGR气体的水分含量，防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。所述发动机系统包括具有第一EGR冷却器和第二EGR冷却器的EGR系统，第一EGR冷却器是水冷型的EGR中冷器，第二EGR冷却器是具有多段式降温结构的半导体制冷器。第二EGR冷却器的EGR气体流通管道至少被划分成快速调节管段和微调管段，在快速调节管段中，利用贴在快速调节管段的内壁上的半导体芯片，对EGR气体中的湿度进行快速调节，在微调管段中，利用贴在微调管道的内壁上的半导体芯片，对EGR气体中的湿度进行微调，最终流出第二EGR冷却器的EGR气体的湿度趋近于发动机系统的进气系统中的空气湿度。

Description

具有EGR系统的发动机系统、EGR气体的除湿方法

技术领域

本发明涉及一种发动机系统，更具体来说涉及一种具有用于降低EGR气体中的水分含量的EGR系统的发动机系统、以及EGR气体的除湿方法。

背景技术

近年来，在汽车用的四冲程发动机中，越来越多地采用EGR系统(ExhaustGas Recirculation System：废气再循环系统)，通过使排出到排气系统的尾气中的一部分(以下称为EGR气体)向吸气系统回流，来降低尾气中的氮氧化物(NO_X)含量。

在具有废气再循环系统的发动机中，由于排气系统中的气体是通过汽油燃烧产生的，水分含量大，而且在排气系统中利用水冷设备对EGR气体进行冷却，水蒸汽含量比空气高很多，因此，水分(或者水蒸汽)会与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应，生成酸性物质并最终进入吸气系统及内燃机的汽缸，从而导致吸气系统及汽缸内的金属零部件受到腐蚀。

另外，尾气中的这部分气体(EGR气体)会经由EGR系统进入到进气歧管中，由于尾气(或EGR气体)的温度与进气歧管内的空气温度不同，因此，导致充气效率发生变化，从而使得燃烧不稳定。

在专利文献1(CN102140979A)中公开了一种废气再循环系统，用于涡轮增压式内燃机的两个阶段冷却废气再循环系统，如图9所示，具有入口空气热交换器32、第一高温EGR冷却器50以及第二低温EGR冷却器58，其中，上述第一高温EGR冷却器50是液-气冷却器，第二低温EGR冷却器58是结合入口空气热交换器32下游的气-气冷却器。在专利文献1中，空气从入口空气管道30进入入口空气冷却器32(吸气系统侧)，然后经由第二入口空气管道34进入内燃机的汽缸。尾气从内燃机的汽缸排出，在控制阀44的控制下经由EGR管道48进入第一高温EGR冷却器50(排气系统侧)，随后又在旁通阀54的控制下经由管道56进入第二低温EGR冷却器58(吸气系统侧)，或是绕过(吸气系统侧的)第二低温EGR冷却器58，再次进入内燃机的汽缸内(参照专利文献1的说明书第〔0015〕段、第〔0016〕段)。另外，提供第二低温EGR冷却器58、即EGR冷却的第二阶段，降低了尾气(EGR气体)的温度，以使水分从空气流中被凝结出，另一方面，提供旁通阀54用于使EGR气体绕过第二低温EGR冷却器58，以避免发生上述水分凝结。

另外，在专利文献1中，如图10所示，通过在入口空气热交换器32的内部通道的入口端74与第二低温冷却器58的入口端78间设置止回阀82，因此，第二低温EGR冷却器58内产生的任何水分不能通向入口空气冷却器32，而止回阀82允许来自入口空气冷却器上游点的空气流穿过第二低温EGR冷却器58以清除空气(非EGR气体)中任何堆积的水分。另外，第二低温EGR冷却器58允许任何水分通向管道60。

因此，在上述专利文献1记载的废气再循环系统中，能够清除进气中的水分，防止EGR气体中含有的硫或硫化物与进气中的水分发生反应，生成酸性物质，但是，并没有降低EGR气体中的水分，因而，EGR气体中含有的硫或硫化物与EGR气体中的水分仍可能会发生反应，生成酸性物质并最终进入进气歧管及内燃机的汽缸，从而导致吸气系统中的进气歧管及汽缸内的金属零部件受到腐蚀。

另一方面，在上述专利文献1中，也没有考虑尾气(或EGR气体)的温度与进气歧管内的空气温度不同的情形。

因此，如何提供一种能降低EGR气体中的水分含量，且能使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相当的温度的具有EGR系统的发动机系统以及EGR气体的除湿方法便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种具有EGR系统的发动机系统，上述具有EGR系统的发动机系统能降低从排气系统进入EGR系统中的EGR气体的水分含量，减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成的酸性物质最终进入吸气系统及内燃机的汽缸，从而能防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。另外，上述具有EGR系统的发动机系统能够使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相当的温度，从而能避免向内燃机的汽缸内充气的充气效率发生大幅波动，提高汽缸内的燃烧稳定性。

此外，本发明的另一目的在于提供一种EGR气体的除湿方法，通过对EGR气体进行多段的冷却除湿和升温加热，一方面降低EGR气体中的水分含量，减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成的酸性物质，以能防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀，另一方面使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相当的温度，以避免向内燃机的汽缸内充气的充气效率发生大幅波动，从而能够提高汽缸内的燃烧稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明第一方面的第一技术方案提供一种具有EGR系统的发动机系统，所述EGR系统包括EGR气体回流管，在所述EGR气体回流管的中途设置有第一EGR冷却器和EGR气体阀门，所述第一EGR冷却器是水冷型的EGR中冷器，其特征是，在所述EGR气体回流管的位于所述第一EGR冷却器与所述EGR气体阀门间的位置处设置有第二EGR冷却器，所述第二EGR冷却器是具有多段式降温结构的半导体制冷器，所述第二EGR冷却器的EGR气体流通管道至少被划分成快速调节管段和微调管段，并且在所述快速调节管段和所述微调管段中分别设置有湿度传感器，在所述快速调节管段和所述微调管段中的一部分管道的管壁是中空的，在中空管壁的靠气体流动一侧的内壁面上贴有半导体芯片，在所述快速调节管段中，基于设置在所述快速调节管段上的湿度传感器，利用贴在所述快速调节管段的内壁上的所述半导体芯片，对所述EGR气体中的水分含量、即湿度进行快速调节，以使经过所述快速调节管段的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域，在所述微调管段中，基于设置在所述微调管段上的温度传感器，利用贴在所述微调管道的内壁上的所述半导体芯片，对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第二EGR冷却器的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度。

通过如上所述构成，由于第二EGR冷却器是具有多段式降温结构的半导体制冷器，在其中通过快速降低温度迅速地降低EGR气体中的水分含量，并通过微调，使最终排出的EGR气体的湿度趋近于发动机系统的进气系统中的空气湿度，因此，降低EGR气体中的水分含量、即湿度，从而能减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成酸性物质，并最终进入吸气系统及内燃机的汽缸，藉此能防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。

本发明第一方面的第二技术方案的具有EGR系统的发动机系统是在本发明第一方面的第一技术方案的具有EGR系统的发动机系统的基础上，其特征是，所述第二EGR冷却器是具有三段式降温结构的半导体制冷器，所述第二EGR冷却器的EGR气体流通管道被划分成作为快速调节管段的第一降温管段、作为小幅调节管段的第二降温管段以及作为微调管段的第三降温管段，在所述第一降温管段中，基于设置在所述第一降温管段上的湿度传感器，利用贴在所述第一降温管段的内壁上的所述半导体芯片，对所述EGR气体中的湿度进行快速调节，以使经过所述第一降温管段的EGR气体的湿度达到能进行小幅调节的小幅调节区域，在所述第二降温管段中，基于设置在所述第二降温管段上的湿度传感器，利用贴在所述第二降温管段的内壁上的所述半导体芯片，对湿度达到所述小幅调节区域后的所述EGR气体中的湿度进行小幅调节，以使经过所述第二降温管段的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域，在所述第三降温管段中，基于设置在所述第三降温管段上的温度传感器，利用贴在所述第三降温管段的内壁上的所述半导体芯片，对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第二EGR冷却器的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度。

通过如上所述构成，由于半导体制冷器具有快速降温调节、小幅降温调节、温度微调这三段式的降温结构，因此，更有效地降低EGR气体中的水分含量、即湿度，从而能进一步减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成酸性物质，并最终进入吸气系统及内燃机的汽缸，藉此能更进一步地防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。

本发明第一方面的第三技术方案的具有EGR系统的发动机系统是在本发明第一方面的第二技术方案的具有EGR系统的发动机系统的基础上，其特征是，所述湿度传感器分别设置在所述第一降温管段、所述第二降温管段、所述第三降温管段的EGR气体流动方向的下游末端处。

本发明第一方面的第四技术方案的具有EGR系统的发动机系统是在本发明第一方面的第二技术方案的具有EGR系统的发动机系统的基础上，其特征是，所述第二EGR冷却器具有气体入口部、第一竖直下降管段、第一竖直上升管段、第二竖直下降管段、第二竖直上升管段、第一连接管段、第二连接管段、第三连接管段以及气体出口部，所述第一连接管段将所述第一竖直下降管段与所述第一竖直上升管段连接，所述第二连接管段将所述第一竖直上升管段与所述第二竖直下降管段连接，所述第三连接管段将所述第二竖直下降管段与所述第二竖直上升管段连接，所述第一竖直下降管段、所述第一连接管段和所述第一竖直上升管段构成三段式降温的第一阶段、即所述第一降温管段，所述第二连接管段和所述第二竖直下降管段构成三段式降温的第二阶段、即所述第二降温管段，所述第三连接管段和所述第二竖直上升管段构成三段式降温的第三阶段、即所述第三降温管段，在所述第一连接管段和所述第三连接管段内分别设置有液位传感器，在所述第一连接管段和所述第三连接管段的下部设置有出水口，该出水口与储水罐连接，在所述出水口的位置处设置有第一阀，在所述储水罐的下部设置有第二阀。

通过如上所述构成，在进行排水时将第一阀和第二阀设置为一开一闭(即，第一阀和第二阀不同时打开)，从而能使水从第一连接管段或第三连接管段流出，又能防止因打开阀门而使EGR气体逸出。

本发明第一方面的第五技术方案的具有EGR系统的发动机系统是在本发明第一方面的第二技术方案的具有EGR系统的发动机系统的基础上，其特征是，所述第二EGR冷却器具有气体入口部、下降管段、上升管段、连接管段，所述连接管段将所述下降管段与所述上升管段连接，在所述连接管段内设置有液位传感器，在所述连接管段的下部设置有出水口，该出水口与储水罐连接，在所述出水口的位置处设置有第一阀，在所述储水罐的下部设置有第二阀。

通过如上所述构成，能起到与上述本发明第一方面的第四技术方案相同的技术效果。

本发明第一方面的第六技术方案的具有EGR系统的发动机系统是在本发明第五方面的第二技术方案的具有EGR系统的发动机系统的基础上，其特征是，所述第二EGR冷却器呈V字形或8字形。

本发明第一方面的第七技术方案的具有EGR系统的发动机系统是在本发明第一方面的第二技术方案的具有EGR系统的发动机系统的基础上，其特征是，在所述EGR气体回流管的位于所述第二EGR冷却器与所述EGR气体阀门间的位置处沿EGR气体流动方向依次设置有加热单元和EGR气体温度传感器，所述加热单元基于所述EGR气体温度传感器，对经过所述第二EGR冷却器后的低温的所述EGR气体进行加热，以使所述EGR气体升温到与所述进气系统内的空气温度相同的温度。

通过如上所述构成，由于能够使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相同的温度，因此，能避免向内燃机的汽缸内充气的充气效率发生大幅波动，提高汽缸内的燃烧稳定性。

本发明第一方面的第八技术方案的具有EGR系统的发动机系统是在本发明第一方面的第七技术方案的具有EGR系统的发动机系统的基础上，其特征是，所述加热单元是电热丝。

通过如上所述构成，由于所述加热单元是电热丝，因此，能够通过增大流过所述电热丝的电流，来对EGR气体回流管的位于第二EGR冷却器下游侧的部分进行加热。

为了实现本发明的另一发明目的，本发明第二方面的第一技术方案提供一种EGR气体的除湿方法，利用本发明第一方面的第一技术方案的具有EGR系统的发动机系统来降低EGR气体中的水分含量、即湿度，其特征是，当所述EGR气体的湿度大于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度时，在设于所述EGR系统内的第二EGR冷却器中进行如下过程：快速降温过程，在所述快速降温过程中，通过快速增大在贴于快速调节管段的内壁上的半导体芯片中流过的电流，对所述EGR气体进行快速冷却，来快速降低所述EGR气体中的水分含量、即湿度，从而使经过所述快速调节管段后的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域；微调过程，在所述微调过程中，通过对在贴于微调管段的内壁上的半导体芯片中流过的电流进行微调，来对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述微调管段的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度；以及排水过程，当通过设于将所述快速调节管段与所述微调管段连接的连接管段上的水位传感器，判断出所述连接管段中的水位达到规定水位时，将设置在位于所述连接管段下部的出水口位置处的第一阀打开，使水暂时储存在储水罐中，然后关闭所述第一阀，将第二阀打开，以将水排出到外部。

通过如上所述构成，由于通过对EGR气体进行多段的冷却除湿，从而能降低EGR气体中的水分含量，减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成的酸性物质，以能防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。

本发明第二方面的第二技术方案的EGR气体的除湿方法是在本发明第二方面的第一技术方案的EGR气体的除湿方法的基础上，其特征是，当所述EGR气体的湿度大于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度时，在设于所述EGR系统内的第二EGR冷却器中进行如下过程：快速降温过程，在所述快速降温过程中，通过快速增大在贴于作为快速调节管段的第一降温管段的内壁上的半导体芯片中流过的电流，对所述EGR气体进行快速冷却，来快速降低所述EGR气体中的水分含量、即湿度，从而使经过所述第一降温管段后的EGR气体的湿度达到能进行小幅调节的小幅调节区域；小幅调节过程，在所述小幅调节过程中，通过小幅增大在贴于作为小幅调节管段的第二降温管段的内壁上的半导体芯片中流过的电流，使所述EGR气体的温度小幅下降，从而使经过所述第二降温管段后的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域；微调过程，在所述微调过程中，通过对在贴于作为微调管段的第三降温管段的内壁上的半导体芯片中流过的电流进行微调，来对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第三降温管段的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度；以及排水过程，当通过设于所述第一降温管段、所述第三降温管段下部的连接管段中的水位传感器，判断出所述连接管段中的水位达到规定水位时，将设置在位于所述连接管段下部的出水口位置处的第一阀打开，使水暂时储存在储水罐中，然后关闭所述第一阀，将第二阀打开，以将水排出到外部。

通过如上所述构成，由于通过对EGR气体进行快速降温过程、小幅调节过程、微调过程这三段的冷却除湿，因此，能进一步降低EGR气体中的水分含量，从而能更大程度地减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成的酸性物质，以能更有效地防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。

本发明第二方面的第三技术方案的EGR气体的除湿方法是在本发明第二方面的第一技术方案或第二技术方案的EGR气体的除湿方法的基础上，其特征是，当所述EGR气体的湿度小于等于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度时，进行升温过程，在所述升温过程中，当基于设置在所述EGR系统中的EGR气体温度传感器，对经过所述第二EGR冷却器后的低温的所述EGR气体进行加热，以使所述EGR气体升温到与所述进气系统内的空气温度相同的温度。

通过如上所述构成，由于通过对EGR气体进行多段(两段或三段)的冷却除湿和升温加热，一方面降低EGR气体中的水分含量，减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成的酸性物质，以能防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀，另一方面使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相同的温度，以避免向内燃机的汽缸内充气的充气效率发生大幅波动，从而提高汽缸内的燃烧稳定性。

本发明第二方面的第四技术方案的EGR气体的除湿方法是在本发明第二方面的第三技术方案的EGR气体的除湿方法的基础上，其特征是，当所述EGR气体的湿度小于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度时，所述第二EGR冷却器不工作。

通过如上所述构成，由于当所述EGR气体的湿度小于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度时，所述第二EGR冷却器不工作，因此，能避免EGR气体的湿度不必要地降低，同时能够减少升温所需的电量。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的具有EGR系统的发动机系统的示意结构的示意图。

图2是示意表示图1所示的具有EGR系统的发动机系统中的第二EGR冷却器、即半导体制冷器的结构的示意图。

图3是用虚线表示图2所示的第二EGR冷却器(半导体制冷器)的三个降温管段的图。

图4是将图2所示的第二EGR冷却器(半导体制冷器)的排水口附近的部位放大表示的放大图。

图5是对本发明的EGR气体的除湿方法的控制流程进行说明的流程图。

图6是表示本发明的EGR气体的除湿加热过程中的温度、电流值与目标湿度间的关系的曲线图。

图7是本发明的具有EGR系统的发动机系统中的第二EGR冷却器、即半导体制冷器的一个变形结构的示意图。

图8是本发明的具有EGR系统的发动机系统中的第二EGR冷却器、即半导体制冷器的另一个变形结构的示意图。

图9是表示现有技术中的具有EGR系统的发动机系统的整体图。

图10是表示图9所示的现有技术的发动机系统中用于避免进气系统中的进气受到EGR气体中的水分影响的中冷器(入口空气冷却器和第二低温EGR冷却器)的结构的图。

具体实施方式

以下，参照图1至图8，对本发明实施方式的具有EGR系统的发动机系统以及EGR气体的除湿方法进行说明。

(发动机系统)

参照图1，对本发明一实施方式的具有废气再循环系统(EGR系统)的发动机系统的结构进行说明。图1是表示本发明一实施方式的具有废气再循环系统200的发动机系统100的示意结构的示意图。

在此，如图1所示，以涡轮增压式的发动机系统100为例进行说明，但本发明不局限于此，也可以是自然吸气式的发动机系统。

如图1，发动机系统100包括进气口110、涡轮增压器120、中冷器130、电子节气门140、内燃机150以及尾气排放管160等。

新鲜空气从进气口110进入涡轮增压器120，并在通过涡轮增压器120进行增压后，进入中冷器130进行冷却，接着经由电子节气门140流入发动机系统100的进气歧管P，最终进入内燃机150的燃烧室(汽缸)。

另外，发动机系统100还包括废气再循环系统200，上述废气再循环系统200包括EGR气体回流管210，在上述EGR气体回流管210的中途从与尾气排放管160相连的位置起(沿EGR气体流动方向)依次设置有第一EGR冷却器(水冷型的EGR中冷器)211、第二EGR冷却器(半导体制冷器)212、加热单元213、EGR气体温度传感器214以及EGR气体阀门215。

通过上述EGR气体回流管210，使一部分尾气(以下称为“EGR气体”)从发动机系统100的尾气排放管160流出，通过第一EGR冷却器211和第二EGR冷却器212对高温的EGR气体进行冷却、除湿，并且通过加热单元213对经过冷却、除湿后的EGR气体进行升温，最终进入发动机系统100的进气歧管P，并随进气歧管P中的空气(进气)一起进入内燃机的燃烧室(汽缸)。

上述第一EGR冷却器211是水冷型(气-液型)的EGR中冷器，通过使液体的制冷剂在上述EGR冷却器211中流动，使通过上述第一EGR冷却器211的高温的EGR气体的温度下降，但会使EGR气体中的水分含量(湿度)增大。

上述第二EGR冷却器212是半导体制冷器，能够在对EGR气体进行冷却的同时降低EGR气体中的水分含量(湿度)。

上述加热单元213能够基于位于比该加热单元213更靠EGR气体流动方向下游侧的EGR气体温度传感器214，对经过第二EGR冷却器212后的低温的EGR气体进行加热，以使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相当的温度。

在本实施方式中，上述加热单元213例如是电热丝，但本发明不局限于此，只要不会导致EGR气体中的水分含量升高，则可以是其它任意合适的加热单元。

(第二EGR冷却器(半导体制冷器)212)

下面，参照图2至图4，对具有发动机系统100的EGR系统200中的第二EGR冷却器(半导体制冷器)212进行说明。图2是示意表示图1所示的具有EGR系统200的发动机系统100中的第二EGR冷却器212、即半导体制冷器的结构的示意图，图3是用虚线表示图2所示的第二EGR冷却器(半导体制冷器)212的三个降温管段的图，图4是将图2所示的第二EGR冷却器(半导体制冷器)212的排水口212-2附近的部位放大表示的放大图。

如图2和图3所示，上述第二EGR冷却器(半导体制冷器)212具有由多个(在本实施方式中，例如为三个)降温管段(第一降温管段212a、第二降温管段212b、第三降温管段212c)连接而成的管道。

更具体来说，上述第二EGR冷却器212具有气体入口部212i、第一竖直下降管段212-1、第一竖直上升管段212-2、第二竖直下降管段212-3、第二竖直上升管段212-4、第一连接管段212-5、第二连接管段212-6、第三连接管段212-7以及气体出口部212o。

上述第一竖直下降管段212-1、第一竖直上升管段212-2、第二竖直下降管段212-3、第二竖直上升管段212-4是能供EGR气体流过的管道，这些管道的管壁是中空的，在中空管壁的靠气体流动一侧的壁面(内壁面)上贴有半导体芯片212-a。当EGR气体从气体入口部212i进入时，与半导体芯片212-a贴合的上述中空管壁的内壁面(贴合面)的温度降低，由此使在上述第一竖直下降管段212-1、第一竖直上升管段212-2、第二竖直下降管段212-3、第二竖直上升管段212-4中流过的EGR气体的温度下降。另一方面，没有与半导体芯片212-a贴合的上述中空管壁的外壁面(未贴合面)的温度会升高，此时，利用未图示的外部风扇等风冷设备对上述管壁的外壁面进行降温。

上述第一连接管段212-5将上述第一竖直下降管段212-1与上述第一竖直上升管段212-2连接，上述第二连接管段212-6将上述第一竖直上升管段212-2与上述第二竖直下降管段212-3连接，上述第三连接管段212-7将上述第二竖直下降管段212-3与上述第二竖直上升管段212-4连接。

如图4所示，在上述第一连接管段212-5和第三连接管段212-7内分别设置有液位传感器LS，并且在上述第一连接管段212-5和第三连接管段212-7的下部设置有出水口OP1，该出水口OP1与储水罐WT连接。另外，在上述出水口OP1的位置处设置有出水阀(第一阀)V1，在储水罐WT的下部设置有排放阀(第二阀)V2。

通过使EGR气体(相对高温)与中空管壁的外壁面(相对低温)进行热交换，来使EGR气体的温度降低，EGR气体中的水蒸汽凝结成水珠，汇流至上述第一连接管段212-5和第三连接管段212-7中。

当液位传感器LS检测到第一连接管段212-5或第三连接管段212-7中的水位达到规定水位时，将出水阀(第一阀)V1打开，使水暂时储存在储水罐WT中。随后，关闭出水阀V1，排放阀(第二阀)V2打开，以将水排出到第二EGR冷却器212外部。将上述出水阀(第一阀)V1和排放阀(第二阀)V2设置为一开一闭(即，第一阀和第二阀不同时打开)的目的是既能使水从上述第一连接管段212-5或第三连接管段212-7流出，又能防止因打开阀门而使EGR气体逸出。

上述半导体芯片212-a是本领域公知的构件，其降温原理也是本领域所公知的，当电流流过热电偶时，一个结点吸热，为冷端，通过与待冷却件进行热交换，从而对待冷却件进行降温。另外，能够通过调节电流大小，来控制制冷的需求。

在本实施方式中，结合图2和图3可知，第一竖直下降管段212-1、第一连接管段212-5、第一竖直上升管段212-2构成多段式降温的第一阶段(第一降温管段212a)，第二连接管段212-6、第二竖直下降管段212-3构成多段式降温的第二阶段(第二降温管段212b)，第三连接管段212-7、第二竖直上升管段212-4构成多段式降温的第三阶段(第三降温管段212c)。但本发明不局限于此，只要是能够将第二EGR冷却器(半导体制冷器)212划分成多段式降温的不同阶段，则不局限于上述实施方式的管段划分。同时，上述多段式降温也不局限于分为三个阶段，也可以仅分为两个阶段、或是分为四个以上阶段。

在上述第一降温管段212a、第二降温管段212b、第三降温管段212c中分别设置有湿度传感器HS1、HS2、HS3。上述湿度传感器HS1、HS2、HS3理想的是设置在各降温管段212a、212b、212c的EGR气体流动方向的下游末端处，用于对该位置的EGR气体的湿度进行检测。基于上述湿度传感器HS1、HS2、HS3的反馈值，分别调节贴合在第一降温管段212a、第二降温管段212b、第三降温管段212c的各竖直上升管段和/或竖直下降管段的内壁面上的半导体芯片212-a的制冷能力。

(EGR气体的除湿方法)

以下，参照图5对本发明的EGR气体的除湿方法进行说明。图5是对本发明的EGR气体的除湿方法的控制流程进行说明的流程图。

如图5所示，首先，通过液位传感器LS对第一连接管段212-5或第三连接管段212-7中的水位达到规定水位(或者是否有积水)进行检测(步骤S100)。

当判断为第一连接管段212-5或第三连接管段212-7中的水位达到规定水位(或是有积水)时、即在步骤S100中判断为“是”的情况下，执行排水过程(步骤S110)，此时，将出水阀(第一阀)V1打开，使水暂时储存在储水罐WT中，随后，关闭出水阀V1，排放阀(第二阀)V2打开，以将水排出到第二EGR冷却器212外部。

当判断为第一连接管段212-5或第三连接管段212-7中的水位低于规定水位(或是没有积水)时、即在步骤S100中判断为“否”的情况下，对废气再循环系统(EGR系统)是否工作进行判断(步骤S200)。

当判断为EGR系统正在工作(即，在步骤S200中判断为“是”)的情况下，利用湿度传感器HS3对EGR气体的湿度检测，并判断该EGR气体的湿度与进气湿度的大小进行判断(步骤S300)。此时，进气湿度的测定可通过在进气系统中设置湿度传感器来实现。

当EGR气体的湿度大于进气的湿度(即，在步骤S300中判断为“＞”)的情况下，增大第一降温管段212a中的半导体芯片212-a的能力(步骤S310)，此时，增大通过半导体芯片212-a的电流，以使EGR气体的温度快速地下降，EGR气体中的水蒸汽凝结成水珠，汇流至上述第一连接管段212-5中。

在图5中虽未图示，但本领域技术人员应该能够想到，当判断为第一连接管段212-5中的水位达到规定水位(或是有积水)时，以与上述步骤S110同样的方法执行排水过程。

接着，对进入第二降温管段212b前的EGR气体的湿度是否落入小幅调节区域Z1进行判断(步骤S400)。上述小幅调节区域Z1是在整个发动机系统100中相对于目标湿度上下8％的情况，但本发明不局限于此，也可以根据发动机系统的实际应用，对上述小幅调节区域Z1的临界值进行改变。此时的EGR气体的湿度的测定是通过温度传感器HS1实现的。

当进入第二降温管段212b前的EGR气体的湿度没有落入小幅调节区域Z1(即，在步骤S400中判断为“否”)的情况下，返回步骤S310，进一步增大第一降温管段212a中的半导体芯片212-a的能力。

另一方面，当进入第二降温管段212b前的EGR气体的湿度落入小幅调节区域Z1(即，在步骤S400中判断为“是”)的情况下，对进入第三降温管段212c前的EGR气体的湿度是否落入微调区域Z2进行判断(步骤S500)。上述微调区域Z2是在整个发动机系统100中相对于目标湿度上下5％的情况，但本发明不局限于此，也可以根据发动机系统的实际应用，对上述微调区域Z2的临界值进行改变。此时的EGR气体的湿度的测定是通过温度传感器HS2实现的。

当进入第三降温管段212c前的EGR气体的湿度没有落入微调区域Z2(即，在步骤S500中判断为“否”)的情况下，小幅增大第二降温管段212b中的半导体芯片212-a的能力(步骤S510)，此时，增大通过半导体芯片212-a的电流，以使EGR气体的温度小幅下降，EGR气体中的水蒸汽凝结成水珠，汇流至上述第一连接管段212-5或第三连接管段212-7中。

在图5中虽未图示，但本领域技术人员应该能够想到，当判断为第一连接管段212-5或第三连接管段212-7中的水位达到规定水位(或是有积水)时，以与上述步骤S110同样的方法执行排水过程。

另一方面，当进入第三降温管段212c前的EGR气体的湿度落入微调区域Z2(即，在步骤S500中判断为“是”)的情况下，对第三降温管段212c中的半导体芯片212-a的能力进行微调(步骤S600)，此时，对通过半导体芯片212-a的电流进行微调，以使由湿度传感器HS3检测出的EGR气体的湿度趋近于发动机系统100的进气系统中的空气湿度。接着，返回步骤S200，对废气再循环系统(EGR系统)是否工作进行判断。

当判断为EGR系统停止工作(即，在步骤S200中判断为“否”)的情况下，结束整个流程。

另外，当EGR系统工作(步骤S200中判断为“是”)，且EGR气体的湿度小于进气的湿度(即，在步骤S300中判断为“＜”)的情况下，使第二EGR冷却器212不工作(步骤S320),然后对由EGR气体温度传感器214检测到的EGR气体的温度是否小于进气的温度进行判断(步骤S700)。

另外，当EGR系统仍继续工作(即，在步骤S200中判断为“是”)，且EGR气体的湿度等于进气的湿度(即，在步骤S300中判断为“＝”)的情况下，直接进入步骤S700，对EGR气体的温度是否小于进气的温度进行判断。

当判断为EGR气体的温度小于进气温度(即，在步骤S700中判断为“是”)的情况下，增大加热单元213的加热能力(步骤S710)。在本实施方式中，由于加热单元213是电热丝，因此，能够增大电流，利用电热丝对EGR气体进行加热。

当判断为EGR气体的温度大于等于进气温度(即，在步骤S700中判断为“否”)的情况下，结束整个流程。

下面，参照图6，对本发明的EGR气体的除湿加热过程中的温度、电流值与目标湿度间的关系进行说明。图6是表示本发明的EGR气体的除湿加热过程中的温度、电流值与目标湿度间的关系的曲线图。

如图6所示，当EGR气体的湿度大于小幅调节区域Z1的临界值(绝对值)的情况下，电流值大幅增加，半导体芯片212-a快速制冷，使EGR气体中的湿度快速地下降，并接近于上述小幅调节区域Z1的临界值，直至两者的湿度相等。

另外，当EGR气体的湿度落入小幅调节区域Z1的临界值(绝对值)、但未达到微调区域Z2的情况下，电流值小幅增加，半导体芯片212-a的制冷能力小幅增加，使EGR气体中的湿度慢慢地下降，并接近于上述微调区域Z2的临界值，直至两者相等。

此外，当EGR气体的湿度落入微调区域Z2的情况下，电流值仅进行微调(从图6中看趋近于斜率为0的线)，以使上述EGR气体的湿度保持在微调区域Z2内，并最终接近于目标湿度。

在上述步骤S310、步骤S510和步骤S600中，分别利用湿度传感器HS1、HS2、HS3，对各个阶段下的EGR气体的湿度进行检测。

上述湿度传感器HS1的作用是在利用位于第一降温管段212a处的半导体芯片212-a进行大幅降温之后，使利用该湿度传感器HS1测得的湿度落入小幅调节区域Z1(相对于目标湿度上下8％)，如果大于目标湿度8％，就要调节电流值，使再次测得的湿度达到要求。

上述湿度传感器HS2的作用是通过小幅调节位于第二降温管段212b处的半导体芯片212-a的电流，使利用该湿度传感器HS2测得的湿度落入微调区域Z2(相对于目标湿度上下5％)，如果大于目标湿度5％，就要调节电流值，使再次测得的湿度达到要求。

上述湿度传感器HS3的作用是通过对位于第三降温管段212c处的半导体芯片212-a的电流进行微调，使利用该湿度传感器HS3测得的湿度保持在上述微调区域Z2(相对于目标湿度上下5％)内。

另外，在上述步骤S710中，最终的目标是使EGR气体的温度等于进气温度。当EGR气体的温度低于进气温度时，使电热丝(加热单元213)加热,EGR气体温度传感器214会实时测定进入进气系统的EGR气体温度，并将该测定值发送至控制单元，控制单元通过计算，判断是否该时刻下的EGR气体的温度是否与进气温度相同。如果不同，比如超过进气温度的情况下，此时控制单元将反馈值反馈至加热单元，从而降低加热的温度，使得随后的EGR温度更加接近于进气温度，并通过反馈来逐步调节。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的方面上来说，本发明不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的本总体发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。

另外，在本发明的上述实施方式中，示出了上述第二EGR冷却器212具有第一竖直下降管段212-1、第一竖直上升管段212-2、第二竖直下降管段212-3、第二竖直上升管段212-4、第一连接管段212-5、第二连接管段212-6以及第三连接管段212-7，从整体上看呈两个U形结构与一个倒U形结构组合而成的形状的例子，但本发明不局限于此，也可以是如图7、图8所示的“Y”形结构或“8”字形结构的第二EGR冷却器212。在这种情况下，第二EGR冷却器只要具有气体入口部、下降管段、上升管段、连接管段，且该连接管段将下降管段与上升管段连接即可。另外，也可以像本发明实施方式这样，在连接管段内设置有液位传感器，在连接管段的下部设置有出水口，该出水口与储水罐连接，在出水口的位置处设置有第一阀，在储水罐的下部设置有第二阀。

在图7和图8所示的第二EGR冷却器212中，也能同样地划分成多个降温管段(在三个的情况下为第一降温管段、第二降温管段、第三降温管段)，且供EGR气体流过的管道的管壁是中空的，在中空管壁的靠气体流动一侧的壁面(内壁面)上贴有半导体芯片。另外，在上述第一降温管段、第二降温管段、第三降温管段中分别设置有湿度传感器。

Claims (12)

1.一种具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，所述EGR系统(200)包括EGR气体回流管(210)，在所述EGR气体回流管(210)的中途设置有第一EGR冷却器(211)和EGR气体阀门(215)，所述第一EGR冷却器是水冷型的EGR中冷器，其特征在于，

在所述EGR气体回流管(210)的位于所述第一EGR冷却器(211)与所述EGR气体阀门(215)间的位置处设置有第二EGR冷却器(212)，

所述第二EGR冷却器(212)是具有多段式降温结构的半导体制冷器，

所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体流通管道至少被划分成快速调节管段和微调管段，并且在所述快速调节管段和所述微调管段中分别设置有湿度传感器，在所述快速调节管段和所述微调管段中的一部分管道的管壁是中空的，在中空管壁的靠气体流动一侧的内壁面上贴有半导体芯片(212-a)，

在所述快速调节管段中，基于设置在所述快速调节管段上的湿度传感器，利用贴在所述快速调节管段的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对所述EGR气体中的水分含量、即湿度进行快速调节，以使经过所述快速调节管段的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域，

在所述微调管段中，基于设置在所述微调管段上的温度传感器，利用贴在所述微调管道的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度。

2.如权利要求1所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，

所述第二EGR冷却器(212)是具有三段式降温结构的半导体制冷器，

所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体流通管道被划分成作为快速调节管段的第一降温管段(212a)、作为小幅调节管段的第二降温管段(212b)以及作为微调管段的第三降温管段(212c)，

在所述第一降温管段(212a)中，基于设置在所述第一降温管段(212a)上的湿度传感器(HS1)，利用贴在所述第一降温管段(212a)的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对所述EGR气体中的湿度进行快速调节，以使经过所述第一降温管段(212a)的EGR气体的湿度达到能进行小幅调节的小幅调节区域，

在所述第二降温管段(212b)中，基于设置在所述第二降温管段(212b)上的湿度传感器(HS2)，利用贴在所述第二降温管段(212b)的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对湿度达到所述小幅调节区域后的所述EGR气体中的湿度进行小幅调节，以使经过所述第二降温管段(212b)的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域，

在所述第三降温管段(212c)中，基于设置在所述第三降温管段(212c)上的温度传感器(HS3)，利用贴在所述第三降温管段(212c)的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度。

3.如权利要求2所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，

所述湿度传感器(HS1、HS2、HS3)分别设置在所述第一降温管段(212a)、所述第二降温管段(212b)、所述第三降温管段(212c)的EGR气体流动方向的下游末端处。

4.如权利要求2所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，

所述第二EGR冷却器(212)具有气体入口部(212i)、第一竖直下降管段(212-1)、第一竖直上升管段(212-2)、第二竖直下降管段(212-3)、第二竖直上升管段(212-4)、第一连接管段(212-5)、第二连接管段(212-6)、第三连接管段(212-7)以及气体出口部(212o)，

所述第一连接管段(212-5)将所述第一竖直下降管段(212-1)与所述第一竖直上升管段(212-2)连接，所述第二连接管段(212-6)将所述第一竖直上升管段(212-2)与所述第二竖直下降管段(212-3)连接，所述第三连接管段(212-7)将所述第二竖直下降管段(212-3)与所述第二竖直上升管段(212-4)连接，

所述第一竖直下降管段(212-1)、所述第一连接管段(212-5)和所述第一竖直上升管段(212-2)构成三段式降温的第一阶段、即所述第一降温管段(212a)，所述第二连接管段(212-6)和所述第二竖直下降管段(212-3)构成三段式降温的第二阶段、即所述第二降温管段(212b)，所述第三连接管段(212-7)和所述第二竖直上升管段(212-4)构成三段式降温的第三阶段、即所述第三降温管段(212c)，

在所述第一连接管段(212-5)和所述第三连接管段(212-7)内分别设置有液位传感器(LS)，

在所述第一连接管段(212-5)和所述第三连接管段(212-7)的下部设置有出水口(OP1)，该出水口(OP1)与储水罐(WT)连接，

在所述出水口(OP1)的位置处设置有第一阀(V1)，在所述储水罐(WT)的下部设置有第二阀(V2)。

5.如权利要求2所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，

所述第二EGR冷却器(212)具有气体入口部、下降管段、上升管段、连接管段，

所述连接管段将所述下降管段与所述上升管段连接，

在所述连接管段内设置有液位传感器，

在所述连接管段的下部设置有出水口，该出水口与储水罐连接，

在所述出水口的位置处设置有第一阀，在所述储水罐的下部设置有第二阀。

6.如权利要求5所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，

所述第二EGR冷却器(212)呈V字形或8字形。

7.如权利要求2所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，

在所述EGR气体回流管(210)的位于所述第二EGR冷却器(212)与所述EGR气体阀门(215)间的位置处沿EGR气体流动方向依次设置有加热单元(213)和EGR气体温度传感器(214)，

所述加热单元(213)基于所述EGR气体温度传感器(214)，对经过所述第二EGR冷却器(212)后的低温的所述EGR气体进行加热，以使所述EGR气体升温到与所述进气系统内的空气温度相同的温度。

8.如权利要求7所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，

所述加热单元(213)是电热丝。

9.一种EGR气体的除湿方法，利用权利要求1所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)来降低EGR气体中的水分含量、即湿度，其特征在于，当所述EGR气体的湿度大于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度时，在设于所述EGR系统(200)内的第二EGR冷却器(212)中进行如下过程：

快速降温过程，在所述快速降温过程中，通过快速增大在贴于快速调节管段的内壁上的半导体芯片(212-2)中流过的电流，对所述EGR气体进行快速冷却，来快速降低所述EGR气体中的水分含量、即湿度，从而使经过所述快速调节管段后的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域；

微调过程，在所述微调过程中，通过对在贴于微调管段的内壁上的半导体芯片(212-2)中流过的电流进行微调，来对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述微调管段的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度；以及

排水过程，当通过设于将所述快速调节管段与所述微调管段连接的连接管段上的水位传感器，判断出所述连接管段中的水位达到规定水位时，将设置在位于所述连接管段下部的出水口位置处的第一阀打开，使水暂时储存在储水罐中，然后关闭所述第一阀，将第二阀打开，以将水排出到外部。

10.如权利要求9所述的EGR气体的除湿方法，其特征在于，当所述EGR气体的湿度大于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度时，在设于所述EGR系统(200)内的第二EGR冷却器(212)中进行如下过程：

快速降温过程，在所述快速降温过程中，通过快速增大在贴于作为快速调节管段的第一降温管段(212a)的内壁上的半导体芯片(212-2)中流过的电流，对所述EGR气体进行快速冷却，来快速降低所述EGR气体中的水分含量、即湿度，从而使经过所述第一降温管段(212a)后的EGR气体的湿度达到能进行小幅调节的小幅调节区域；

小幅调节过程，在所述小幅调节过程中，通过小幅增大在贴于作为小幅调节管段的第二降温管段(212a)的内壁上的半导体芯片(212-2)中流过的电流，使所述EGR气体的温度小幅下降，从而使经过所述第二降温管段(212b)后的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域；

微调过程，在所述微调过程中，通过对在贴于作为微调管段的第三降温管段(212a)的内壁上的半导体芯片(212-2)中流过的电流进行微调，来对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第三降温管段(212c)的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度；以及

排水过程，当通过设于所述第一降温管段(212a)、所述第三降温管段(212c)下部的连接管段中的水位传感器，判断出所述连接管段中的水位达到规定水位时，将设置在位于所述连接管段下部的出水口位置处的第一阀打开，使水暂时储存在储水罐中，然后关闭所述第一阀，将第二阀打开，以将水排出到外部。

11.如权利要求9或10所述的EGR气体的除湿方法，其特征在于，当所述EGR气体的湿度小于等于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度时，进行升温过程，在所述升温过程中，当基于设置在所述EGR系统(200)中的EGR气体温度传感器(214)，对经过所述第二EGR冷却器(212)后的低温的所述EGR气体进行加热，以使所述EGR气体升温到与所述进气系统内的空气温度相同的温度。

12.如权利要求11所述的EGR气体的除湿方法，其特征在于，

当所述EGR气体的湿度小于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度时，所述第二EGR冷却器(212)不工作。