CN107218161A - 一种汽油发动机的废气再循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽油发动机的废气再循环系统，具有：经管路依次连接的EGR混合器、进气中冷器、节气门和发动机本体，节气门通过管路与发动机本体的进气歧管连接；经管路依次连接的预催、主催、排气管路；涡轮机管路与发动机本体的排气歧管连接；EGR管路，第一端与排气系统连通，第二端穿过缸盖中的水套并从缸盖中延伸出来；EGR管路的第二端依次连接EGR中冷器和EGR阀，EGR阀通过管路与EGR混合器连通，可进行两级冷却，省去一个EGR冷却器成本和布置空间。

Description

一种汽油发动机的废气再循环系统
技术领域
本发明属于汽油机技术领域，尤其涉及一种汽油发动机的废气再循环系统。
背景技术
伴随着国内宏观经济形势进入经济发展“新常态”，以及正承担家庭重任的80后和90后成为汽车消费市场的主力，家用型轿车正处于家庭购置车辆的高峰阶段。轿车在改善生活便捷的同时，亦带来了能源紧张和环境危机的问题，各国制定了严格的法规来控制汽车排放和油耗。中国的国务院发展研究中心预测，到2020年机动车燃油需求将占全国石油总需求的57％。为了应对燃油消耗的快速增长，中国政府制定了一系列限制燃油消耗的强制性国家法规。从2016年开始到2020年的第4阶段，中国轻型车企业平均燃料消耗量限值将从6.9L/(100km)逐步加严到5.0L/(100km)。2025年预测中国轻型车企业平均燃料消耗量为4.0L/(100km)。混合动力乘用车是满足未来油耗和排放法规的主流技术路线。国际能源署预测到2030年，仍将有90％的乘用车使用发动机作为其动力来源。发动机性能对混合动力整车动力性、经济性和排放特性有重要影响。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：混合动力高效汽油机典型技术是高压缩比、阿特金森或者米勒循环、高能点火、高湍动能燃烧室和高比例中冷EGR。中冷EGR技术是高压缩比汽油机进一步提升热效率重点手段，具体而言，对EGR率和中冷后温度研究严格，基于高效燃烧系统基础，大比例中冷EGR后温度对燃烧重心影响很大，因此需有效控制中冷后EGR温度，有机构采用高压缩比和中冷HP_EGR技术提高汽油机热效率，使其有效燃油消耗率≤210g/(kW·h)，采用增加排气背压，牺牲动力性来提高EGR比例，同时采用两个进气中冷器进行两级冷却EGR气体方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可进行两级冷却，省去一个EGR冷却器成本和布置空间的汽油发动机的废气再循环系统。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种汽油发动机的废气再循环系统，具有：
经管路依次连接的EGR混合器、进气中冷器、节气门和发动机本体，所述节气门通过管路与所述发动机本体的进气歧管连接；
经管路依次连接的预催、主催、排气管路；所述涡轮机管路与所述发动机本体的排气歧管连接；
EGR管路，第一端与排气系统连通，第二端穿过缸盖中的水套并从缸盖中延伸出来；EGR管路的第二端依次连接EGR中冷器和EGR阀，所述EGR阀通过管路与所述EGR混合器连通。
所述排气管路上还设有可控背压调节阀。
所述EGR管路在缸盖入口和出口均有密封法兰。
EGR气体首先经过缸盖中水套冷却，然后经过EGR中冷器，EGR中冷器冷却介质为参与发动机外循环后的冷却水。
汽油机EGR气体采用缸盖冷却水套和进气中冷器两级冷却，冷却后控制EGR气体温度≤120°。
EGR气体与新鲜空气在EGR混合器进行混合，EGR混合器内核设有文丘里管。
如果汽油机是自然吸气EGR系统，EGR管路第一端连接在主催与预催之间的管路上。
如果汽油机是增压高压EGR系统，EGR混合器前端设有压气机，排气歧管与预催之间设有涡轮机，EGR管路第一端连接在涡轮机与排气歧管之间的管路上。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，(1)汽油机EGR气体首先经过缸盖中水套冷却，然后经过EGR中冷器，进气中冷器冷却介质为参与发动机外循环后的冷却水。汽油机EGR气体经过两级冷却，大负荷中冷后EGR温度控制≤120°，可节省一个进气中冷器成本和布置空间。(2)EGR气体与新鲜空气在进气总管的EGR混合器进行高效混合，同时混合器内核设有文丘里管，增加EGR管路两端压差，增加EGR率。(3)在后三元催化器设置的可控背压调节阀，增加大负荷EGR率需求；同时根据不同整车对动力性和平台化需求，选配背压调节阀来调教不同发动机动力性级别。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的汽油发动机的废气再循环系统的结构示意图；
上述图中的标记均为：1、压气机，2、EGR混合器，3、进气中冷器，4、节气门，5、进气歧管，6、EGR管路，7、缸盖法兰，8、排气歧管，9、缸盖，10、EGR中冷器，11、EGR阀，12、涡轮机，13、预催，14、主催，15、可控背压调节阀，16、排气管路。
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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，一种汽油发动机的废气再循环系统，具有：
经管路依次连接的EGR混合器2、进气中冷器3、节气门4和发动机本体，节气门4通过管路与发动机本体的进气歧管5连接；
经管路依次连接的预催13、主催14、排气管路16；涡轮机12管路与发动机本体的排气歧管8连接；
EGR管路6，第一端与排气系统连通，第二端穿过缸盖9中的水套并从缸盖9中延伸出来；EGR管路6的第二端依次连接EGR中冷器10和EGR阀11，EGR阀11通过管路与EGR混合器2连通。
排气管路16上还设有可控背压调节阀15。该位置排气温度相对低，可增加可控背压调节阀15可靠性。同时根据不同整车对动力性和平台化需求，选配背压调节阀来调教不同发动机动力性级别。
EGR管路6在缸盖9入口和出口均有密封法兰。
EGR气体首先经过缸盖9中水套冷却，然后经过EGR中冷器10，EGR中冷器10冷却介质为参与发动机外循环后的冷却水。
汽油机EGR气体采用缸盖9冷却水套和进气中冷器两级冷却，冷却后控制EGR气体温度≤120°。
EGR气体与新鲜空气在EGR混合器2进行混合，EGR混合器2内核设有文丘里管，增加EGR管路6两端压差。
如果汽油机是自然吸气EGR系统，EGR管路6第一端连接在主催14与预催13之间的管路上。
如果汽油机是增压高压EGR系统，EGR混合器2前端设有压气机1，排气歧管8与预催13之间设有涡轮机12，EGR管路6第一端连接在涡轮机12与排气歧管8之间的管路上。
该EGR系统匹配的汽油机具有高压缩比、大比例中冷EGR技术、高能点火和高湍动能燃烧室的特征。
包括压气机1和进气管路、EGR混合器2、进气进气中冷器、电子节气门4、进气歧管5、缸盖9内EGR管路6、EGR管路6与缸盖9法兰、排气歧管8、EGR管路6、缸盖9和发动机、EGR管路6、EGR中冷器10、EGR阀11、涡轮机12、前三元催化器、后三元催化器、排气背压调节阀、排气管路16。
如图1所示，所述缸盖9中的水套设有EGR管路6，EGR管路6在缸盖9入口和出口均有密封法兰、汽油机EGR气体经过缸盖9中水套和EGR中冷器10两级冷却、EGR气体与新鲜空气在EGR混合器2进行高效混合，且混合器内核设有文丘里管、在排气管路16设有调节排气背压的排气背压调节阀，可增加汽油机进气充量中EGR比例。该EGR系统匹配的汽油机具有高压缩比、大比例中冷EGR技术、高能点火和高湍动能燃烧室的特征.
该高效汽油机具有自然吸气EGR系统或者增压高压EGR系统，采用该EGR系统可进行两级冷却，省去一个EGR冷却器，节约成本。在后三元催化器后端设有可控背压调节阀15，增加大负荷EGR率需求、同时根据不同整车对动力性和平台化需求，选配背压调节阀来调教不同发动机动力性级别。
采用上述的结构后，(1)汽油机EGR气体首先经过缸盖9中水套冷却，然后经过EGR中冷器10，进气中冷器冷却介质为参与发动机外循环后的冷却水。汽油机EGR气体经过两级冷却，大负荷中冷后EGR温度控制≤120°，可节省一个进气中冷器成本和布置空间。(2)EGR气体与新鲜空气在进气总管的EGR混合器2进行高效混合，同时混合器内核设有文丘里管，增加EGR管路6两端压差，增加EGR率。(3)在后三元催化器设置的可控背压调节阀15，增加大负荷EGR率需求；同时根据不同整车对动力性和平台化需求，选配背压调节阀来调教不同发动机动力性级别。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽油发动机的废气再循环系统，其特征在于，具有：
经管路依次连接的EGR混合器、进气中冷器、节气门和发动机本体，所述节气门通过管路与所述发动机本体的进气歧管连接；
经管路依次连接的预催、主催、排气管路；所述涡轮机管路与所述发动机本体的排气歧管连接；
EGR管路，第一端与排气系统连通，第二端穿过缸盖中的水套并从缸盖中延伸出来；EGR管路的第二端依次连接EGR中冷器和EGR阀，所述EGR阀通过管路与所述EGR混合器连通。
2.如权利要求1所述的汽油发动机的废气再循环系统，其特征在于，所述排气管路上还设有可控背压调节阀。
3.如权利要求2所述的汽油发动机的废气再循环系统，其特征在于，所述EGR管路在缸盖入口和出口均有密封法兰。
4.如权利要求3所述的汽油发动机的废气再循环系统，其特征在于，EGR气体首先经过缸盖中水套冷却，然后经过EGR中冷器，EGR中冷器冷却介质为参与发动机外循环后的冷却水。
5.如权利要求4所述的汽油发动机的废气再循环系统，其特征在于，汽油机EGR气体采用缸盖冷却水套和进气中冷器两级冷却，冷却后控制EGR气体温度≤120°。
6.如权利要求5所述的汽油发动机的废气再循环系统，其特征在于，EGR气体与新鲜空气在EGR混合器进行混合，EGR混合器内核设有文丘里管。
7.如权利要求6所述的汽油发动机的废气再循环系统，其特征在于，如果汽油机是自然吸气EGR系统，EGR管路第一端连接在主催与预催之间的管路上。
8.如权利要求6所述的汽油发动机的废气再循环系统，其特征在于，如果汽油机是增压高压EGR系统，EGR混合器前端设有压气机，排气歧管与预催之间设有涡轮机，EGR管路第一端连接在涡轮机与排气歧管之间的管路上。
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