CN112879185B - 废气再循环系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种废气再循环系统及其控制方法。该废气再循环系统包括发动机、EGR冷却器、EGR控制球阀；EGR控制球阀的进气口包括第一进气口、第二进气口，EGR控制球阀用于控制进气口的开口数量和开口大小；第一进气口与空气气流通道连通，第二进气口与EGR冷却器的排气口连通，EGR控制球阀的排气口与压气机的进气口连通；压气机与涡轮机同轴连接，压气机的排气口与发动机的进气歧管连通，发动机的排气歧管与涡轮机的进气口连通，涡轮机的排气口与EGR冷却器的进气口连通。EGR控制球阀，用于控制混合气体中空气的流量和再循环气体的流量，及控制再循环气体的压力，使得混合气体的比例与发动机的工况相匹配，提高发动机性能。

Description

废气再循环系统及其控制方法

技术领域

本申请实施例涉及发动机技术领域，尤其涉及一种废气再循环系统及其控制方法。

背景技术

废气再循环(EGR)系统是把废气引入进气管，降低进气中氧含量，从而降低燃烧温度，减少氮氧化合物的排放，提升发动机燃油经济性，因此被广泛应用于发动机。例如，低压EGR回路结构因为其作用区域大，混合均匀的特性，正越来越多地被采用。

低压EGR因为废气的引入点通常在三元催化器之后，废气压力较低，在发动机小负荷运行工况下，与混合点之间的压差较小，导致不能引入足够量的EGR。现有技术中，通过设置EGR控制阀，EGR控制阀的集成式阀片具有压力调节作用，并用于控制新鲜进气和EGR的流量，通过适度关闭EGR控制阀，利用节流产生的真空度，产生足够的压差来增加EGR量。

然而，EGR控制阀同时控制新鲜进气和EGR的流量，由于新鲜进气与EGR流量是增减性相反的关系，无法保证在每个运行工况下，新鲜进气和EGR的流量按合适的比例达到混合均匀，降低发动机性能。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例所解决的技术问题之一在于提供废气再循环系统及其控制方法，用以克服现有技术中EGR控制阀同时控制新鲜进气和EGR的流量，由于新鲜进气与EGR流量是增减性相反的关系，无法保证在每个运行工况下，新鲜进气和EGR的流量按合适的比例达到混合均匀，降低发动机性能的缺陷。

第一方面，本申请实施例提供了一种废气再循环系统，系统包括发动机、EGR冷却器、EGR控制球阀；

EGR控制球阀的进气口包括第一进气口、第二进气口，EGR控制球阀用于控制进气口的开口数量和开口大小，并且控制EGR控制球阀的排气口的开口大小；

第一进气口与空气气流通道连通，第二进气口与EGR冷却器的排气口连通，EGR控制球阀的排气口与压气机的进气口连通；

压气机与涡轮机同轴连接，压气机的排气口与发动机的进气歧管连通，发动机的排气歧管与涡轮机的进气口连通，涡轮机的排气口与EGR冷却器的进气口连通。

可选地，在本申请的一个实施例中，EGR控制球阀的进气口还包括第三进气口，第三进气口与压气机的泄压管路连接；EGR控制球阀用于控制第三进气口的开口大小。

可选地，在本申请的一个实施例中，EGR控制球阀包括球阀阀体和壳体，壳体用于容纳球阀阀体，球阀阀体内部形成至少一个流通通道，球阀阀体相对于壳体转动到不同位置时，球阀阀体对壳体上的进气口和排气口造成不同程度的遮挡，以控制进气口的开口数量和开口大小，以及排气口的开口大小。

可选地，在本申请的一个实施例中，球阀阀体的中间为收缩喉口结构。

可选地，在本申请的一个实施例中，EGR控制球阀还包括旋转控制轴，旋转控制轴的一端与球阀阀体固定连接，旋转控制轴绕轴心转动，以带动球阀阀体转动。

可选地，在本申请的一个实施例中，系统还包括传动组件，传动组件的一端与旋转控制轴的另一端传动连接，以带动旋转控制轴转动。

可选地，在本申请的一个实施例中，EGR控制球阀还包括电机，电机的输出轴与传动组件的另一端传动连接，在电机工作时，电机通过传动组件传动，以带动旋转控制轴转动。

可选地，在本申请的一个实施例中，系统还包括密封圈，密封圈设置在球阀阀体的进气口及排气口。

第二方面，本申请实施例提供了一种废气再循环系统的控制方法，方法包括：

确定发动机的负荷；

根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，使得进入球阀阀体的空气气流流量和再循环气体与发动机的负荷相匹配，开通状态用于指示EGR控制球阀的第一进气口的开口大小和EGR控制球阀的第二进气口的开口大小。

可选地，在本申请的一个实施例中，方法还包括：

控制EGR控制球阀的第三进气口的开口大小，使得第三进气口的气体进入球阀阀体。

可选地，在本申请的一个实施例中，根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：

当发动机处于冷启动或发动机的负荷小于第一负荷时，控制第一进气口开通到第一开度、第二进气口关闭，使得空气气流进入球阀阀体，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

可选地，在本申请的一个实施例中，根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：

当发动机的负荷大于第一负荷，且小于第二负荷时，控制第一进气口开通到第二开度、第二进气口开通到第三开度，第二开度小于第一开度，使得空气气流与再循环气体在球阀阀体内混合，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

可选地，在本申请的一个实施例中，根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：

当发动机的负荷大于第二负荷，且小于第三负荷时，控制第一进气口开通到第四开度、第二进气口开通到第五开度，第四开度小于第二开度，第五开度大于第三开度，空气气流与再循环气体在球阀阀体内混合，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

可选地，在本申请的一个实施例中，根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：

当发动机的负荷大于第三负荷时，控制第一进气口开通到第六开度、第二进气口开通到第七开度，使得空气气流与再循环气体在球阀阀体内混合，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

可选地，在本申请的一个实施例中，控制EGR控制球阀的第三进气口的开口大小，使得第三进气口的气体流量进入球阀阀体，包括：

当发动机从大于第三负荷变为小于第一负荷时，控制第一进气口开通到第八开度、第三进气口开通、第二进气口关闭，使得空气气流与泄压管路的气体在球阀阀体内混合，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

本申请实施例中提供一种废气再循环系统及其控制方法，废气再循环系统包括发动机、EGR冷却器、EGR控制球阀；EGR控制球阀的进气口包括第一进气口、第二进气口，EGR控制球阀用于控制进气口的开口数量和开口大小，并且控制EGR控制球阀的排气口的开口大小；第一进气口与空气气流通道连通，第二进气口与EGR冷却器的排气口连通，EGR控制球阀的排气口与压气机的进气口连通；压气机与涡轮机同轴连接，压气机的排气口与发动机的进气歧管连通，发动机的排气歧管与涡轮机的进气口连通，涡轮机的排气口与EGR冷却器的进气口连通。本申请实施例通过在废气再循环系统中设置EGR控制球阀，用于控制进气口的开口数量和开口大小，进而控制混合气体中空气气流的流量和再循环气体的流量，以及控制再循环气体的压力，可以使得混合气体的比例与发动机的工况相匹配，从而提高发动机性能。

附图说明

下文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：

图1为本申请实施例提供的一种废气再循环系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种EGR控制球阀结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种EGR控制球阀结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种废气再循环系统结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种EGR阀及压力调节阀结构示意图；

图6为本申请实施例提供的再一种废气再循环系统结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种集成式EGR阀结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种EGR控制球阀位置示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种EGR控制球阀位置示意图；

图10为本申请实施例提供的再一种EGR控制球阀位置示意图；

图11为本申请实施例提供的又一种EGR控制球阀位置示意图；

图12为本申请实施例提供的又一种EGR控制球阀位置示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。

实施例一

本申请实施例一提供一种废气再循环系统，废气再循环系统(Exhaust Gas Re-circulation，简称EGR)是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2等多原子气体，而CO2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。EGR作为提升发动机燃油经济性、降低氮氧化物排放以及减少大负荷加浓的有效措施，广泛应用于车用发动机。其中，低压EGR回路结构因为其作用区域大，混合均匀的特性，正越来越多地被采用。而低压EGR因为引入废气的点通常在三元催化器之后，废气压力较低，在发动机小负荷运行工况下，与混合点之间的压差较小，导致不能引入足够量的EGR。因此本申请提供一个控制阀，该控制阀可以用于调节空气气流与再循环气体的流量，以及用于调节再循环气体的压力。

图1为本申请实施例提供的一种废气再循环系统的结构示意图，如图1所示，图1中的废气再循环系统包括发动机1、EGR冷却器2、EGR控制球阀5；EGR控制球阀5的进气口包括第一进气口、第二进气口，EGR控制球阀5用于控制进气口的开口数量和开口大小，并且控制EGR控制球阀5的排气口的开口大小；第一进气口与空气气流通道连通，第二进气口与EGR冷却器2的排气口连通，EGR控制球阀5的排气口与压气机3的进气口连通；压气机3与涡轮机4同轴连接，压气机3的排气口与发动机1的进气歧管连通，发动机1的排气歧管与涡轮机4的进气口连通，涡轮机4的排气口与EGR冷却器2的进气口连通。

需要说明的是，发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，例如内燃机、外燃机、蒸汽机、喷气发动机、电动机等。发动机包括通过燃烧燃料而生成驱动转矩的多个燃烧室、供应到多个燃烧室的进气流经发动机的进气歧管、从多个燃烧室排出的排气流经排气歧管；压气机，设置在进气歧管，通过与涡轮机连动而旋转并压缩外部空气；涡轮机，设置在排气歧管，并通过从多个燃烧室排出的排气而旋转；EGR控制球阀，设置在压气机的进气口，用于调节空气气流与再循环气体的流量，以及用于调节再循环气体的压力。

示例的，本申请实施例图1中的废气再循环系统还可以包括空气滤芯、三元催化器、进气中冷器6、节气门7。空气滤芯设置在EGR控制球阀5的第一进气口，可以起到滤除空气中灰尘、砂粒的作用，保证EGR控制球阀5中进入足量、清洁的空气，进而保证发动机的正常工作。三元催化器设置在涡轮机4，是废气再循环系统中的净化装置，它可将废气再循环系统排出的CO一氧化碳、HC碳氢化合物和NOx氮氧化物等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气，减少环境污染。在图1中，经过三元催化器后的再循环气体一部分排出系统外，另一部分经过EGR冷却器2后，通过EGR控制球阀5的第二进气口进入EGR控制球阀5，EGR冷却器2，设置在EGR控制球阀5的前端，用于将三元催化器排出的再循环气体进行冷却。图1中的进气中冷器6安装在涡轮机4出气口与发动机1进气歧管之间，进气中冷器6用于降低进气温度，提高发动机1的有效功率。图1中的节气门7设置在进气中冷器6和发动机1的进气歧管之间，节气门7是控制空气气流和再循环废气进入发动机1的一道可控阀门，气体进入进气歧管后会和汽油混合成可燃混合气体，从而燃烧做工。

本申请实施例中，通过在废气再循环系统中设置EGR控制球阀，EGR控制球阀可以控制进气口的开口数量和开口大小，进而控制混合气体中空气气流的流量和再循环气体的流量，以及控制再循环气体的压力，可以使得混合气体的比例与发动机的工况相匹配，从而提高发动机性能。

可选的，在本申请的一种实施例中，EGR控制球阀的进气口还包括第三进气口，第三进气口与压气机的泄压管路连接，EGR控制球阀用于控制第三进气口的开口大小。

如图1所示，EGR控制球阀5的第三进气口与压气机3的泄压管路连接，当车辆紧急刹车时，EGR控制球阀5的第三进气口开通，压气机3的泄压管路与EGR控制球阀5连通，压气机3的泄压管路中的高压气体回流到EGR控制球阀5，压气机3的泄压管路中气体压力降低，节气门7、压气机3及涡轮机4轴承不再受高压气体冲击，提高节气门、压气机及涡轮机的寿命。

可选的，在本申请的一种实施例中，EGR控制球阀5包括球阀阀体501和壳体505，壳体505用于容纳球阀阀体501，球阀阀体501内部形成至少一个流通通道，球阀阀体501相对于壳体505转动到不同位置时，球阀阀体501对壳体505上的进气口和排气口造成不同程度的遮挡，以控制进气口的开口数量和开口大小，以及排气口的开口大小。

球阀阀体501相对于壳体505转动到不同的位置，可以形成不同的流通通道，在实际情况中，可以根据发动机工况的需求，球阀阀体501不同角度的旋转，可以实现不同流通通道的开通或关闭。如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种EGR控制球阀结构示意图，是EGR控制球阀的侧面结构图。图2中的EGR控制球阀5包括球阀阀体501和壳体505，球阀阀体501的内部中空，图2为EGR控制球阀5的左视图，球阀阀体501内部形成至少一个流通通道，流通通道为中空管道，图2中球阀阀体501中白色部分为中空的流通通道，黑色部分为球阀阀体材料。当球阀阀体501相对于壳体505转动到不同的位置时，壳体505与球阀阀体501通道口的错位造成了壳体对通道口面积的遮挡，进而对流通面积进行控制。

可选的，在本申请的一种实施例中，球阀阀体的中间为收缩喉口结构。

如图3所示，图3为本申请实施例提供的另一种EGR控制球阀结构示意图，是EGR控制球阀的正面结构图，图2和图3用于表示同一个EGR控制球阀的侧面和正面。球阀阀体501的中间为收缩喉口结构，球阀阀体501的中间的收缩喉口设计，产生文丘里效应，文丘里效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。球阀阀体501的收缩喉口设计可以使得EGR通道与新鲜空气流量通道的汇合点处，产生较大的压差，保证在进气与排气之的压差小的情况下，能够顺利吸入一定量的再循环气体，并且，球阀阀体501的中间的收缩喉口设计，可以使得再循环气体能在汇合点处与新鲜空气流量充分接触，保证混合气的均匀性。

可选的，在本申请的一种实施例中，EGR控制球阀还包括旋转控制轴，旋转控制轴的一端与球阀阀体固定连接，旋转控制轴绕轴心转动，以带动球阀阀体转动。

可选的，在本申请的一种实施例中，系统还包括传动组件，传动组件的一端与旋转控制轴的另一端传动连接，以带动旋转控制轴转动。

可选的，在本申请的一种实施例中，EGR控制球阀还包括电机，电机的输出轴与传动组件的另一端传动连接，在电机工作时，电机通过传动组件传动，以带动旋转控制轴转动。

可选的，在本申请的一种实施例中，EGR控制球阀还包括壳体，壳体用于容纳球阀阀体。

可选的，在本申请的一种实施例中，系统还包括密封圈，密封圈设置在球阀阀体的进气口及排气口。

如图2和图3所示，旋转控制轴502的一端与球阀阀体501固定连接，旋转控制轴502的另一端通过传动组件504与电机503形成传动链，当旋转控制轴502绕轴心转动时，可以带动球阀阀体501以旋转控制轴502为中心进行转动。

电机503，可绕自身输出轴进行可控制角度的旋转。其中，对电机503旋转角度的控制，可以通过发动机1控制系统(Engine Management System，简称EMS)的控制信号及输入电流来实现。示例的，本申请的电机503可以是直流电机503，也可以是交流电机503，对此本申请不做限制。在电机503工作时，电机503通过传动组件504传动，以带动旋转控制轴502转动。

传动组件504，用于连接驱动电机503输出轴和旋转控制轴502，并进行等线速度传动，传动组件504可以采用带传动，也可以采用齿轮传动或其他形式传动，对此本申请不做限制。

壳体505，用于容纳球阀阀体501，并与球阀阀体501之外的其他零部件连接固定，例如与压气机3的进气口相连，与压气机3的排气口相连。

密封圈506，设置在各个流通端口球阀阀体501表面处，例如，第一进气口、第二进气口、第三进气口、排气口等，用于在球阀阀体501及壳体505之间形成密封。

本申请提供的一种EGR控制球阀，可以应用于低压EGR系统中，如图1所示，该EGR控制球阀5设置在进气管路中空气滤芯的下游，压气机3的上游，同时连通EGR冷却器2下游管路，及压气机3下游的泄压管路，EGR控制球阀5可以控制新鲜进气的通断及流量、可以控制再循环气体的通断及流量，还可以控制压气机3泄压气体的通断及流量。通过在废气再循环系统中设置EGR控制球阀5，可以控制进气口的开口数量和开口大小，进而控制混合气体中空气气流的流量和再循环气体的流量，以及控制再循环气体的压力，可以使得混合气体的比例与发动机的工况相匹配，从而提高发动机性能；而且，当车辆紧急刹车时，EGR控制球阀5的第三进气口开通，压气机3的泄压管路与EGR控制球阀5连通，压气机3的泄压管路中的高压气体回流到EGR控制球阀5，压气机3的泄压管路中气体压力降低，节气门7、压气机3及涡轮机4轴承不再受高压气体冲击，提高节气门、压气机及涡轮机的寿命。

进一步的，还可以通过设置其他阀门方式用于控制再循环气体的流量，及控制再循环气体的压力，在此，列举三个示例进行说明。

第一个示例，图4为本申请实施例提供的另一种废气再循环系统结构示意图，如图4所示，在EGR冷却器2下游设置有EGR阀8，用于控制再循环气体的流量，并在混合点上游增加一个进气压力调节阀9，如图5所示，图5为本申请实施例提供的一种EGR阀8及压力调节阀结构示意图，是图4中的EGR阀8和进气压力调节阀9的内部结构，混合点是指在进入压气机3之前的气体混合点，通过适度关闭进气压力调节阀9，利用节流产生的真空度，产生足够的压差来增加再循环气体的流量。

第二个示例，图6为本申请实施例提供的再一种废气再循环系统结构示意图，如图6所示，在EGR冷却器2下游设置有EGR阀8，用于控制再循环气体的流量，并在引入点下游增加一个排气背压调节阀10，引入点是指在引入再循环气体之前的点，可以是在三元催化器之后，通过适度关闭排气背压调节阀10，来提高引入点的排气背压，从而产生足够的压差来增加再循环气体的流量。

对于图4和6中所提供的再一种废气再循环系统结构，以及图5所提供的一种EGR阀及压力调节阀结构，都需要增加一个额外的阀体零件，结构复杂，增加废气再循环系统布置难度和成本。而图1所提供的一种废气再循环系统结构，通过设置一个EGR控制球阀5设置在压气机3的进气口，用于调节空气气流与再循环气体的流量，以及用于调节再循环气体的压力，可以减少废气再循环系统回路中控制阀数量，简化废气再循环系统，有利于废气再循环系统布置、减重及降低成本；可以产生足够压差，满足较大再循环气体流量需求的同时，避免了再循环气体与新鲜空气流量混合不均匀、大负荷进气节流等问题。

第三个示例，通过优化EGR控制阀的阀片设计，使其兼有再循环气体流量控制及进气压力调节的功能。如图7所示，图7为本申请实施例提供的一种集成式EGR阀结构示意图，通过单驱动电机控制一个集成式阀片，同时控制新鲜空气和EGR的流量。然而，图7所提供的集成式阀片，新鲜空气和EGR的流量是增减性相反的关系，在发动机在大负荷工况下，无法同时实现较大新鲜空气流量和较大再循环气体流量的需求，无法实现发动机在不同负荷下对新鲜空气流量和再循环气体流量的不同需求。此外，集成式阀片的导流作用导致新鲜空气和再循环气体混合不均匀的问题，混合气不均匀的温度场和速度场将使作用在下游高速运转的压气机叶片上的冲击力产生不均，会对压气机叶片性能和寿命造成影响。

图1所提供的一种废气再循环系统结构及图2所提供的一种EGR控制球阀结构中，通过在压气机3的进气口设置EGR控制球阀5，用于调节空气气流与再循环气体的流量，以及用于调节再循环气体的压力。通过对球阀旋转角度的单变量控制，可以实现发动机1不同负荷运行工况下几种进气模式的切换，控制简单，灵活度高、响应性快。通过对电机503旋转角度的控制，以及球阀阀体501内各通道结构的优化，如中间收缩喉口设计，可以使得新鲜空气流量进气和再循环气体流量与发动机的运行工况下对应，即再循环气体流量达到实现缸内燃烧做功的最优比率，进气产生较小的节流损失，提高发动机的燃油经济性。同时，新鲜空气和再循环气体可在球阀阀体501内充分接触、混合，使进入压气机3前的气体达到较好的混合均匀性，保护压气机3叶片。

此外，发动机上还设置有ERCV阀11，如图4和6所提供的再一种废气再循环系统结构中，ERCV阀11设置在压气机3的下游，车辆急刹车时，ERCV阀11打开，压气机3前管路和压气机3后管路连通，压气机3后管路中的高压气体回流到压气机3前管路，压气机3后管路中气体压力降低，节气门7、压气机3和涡轮机4轴承不再受高压气体冲击。而图1所提供的一种废气再循环系统结构及图2所提供的一种EGR控制球阀5结构中，通过在压气机3的进气口设置EGR控制球阀5，EGR控制球阀5的第三进气口与压气机3的泄压管道连通，可以去掉进气压力调节阀9和ERCV阀11，有效地减少了系统的复杂性，更有利于压缩布置空间、重量及成本。例如，本申请提出的EGR控制球阀5可应用于采用低压EGR系统的各种类型发动机1上，使用性强，提高了收益成本和实用价值。

实施例二、

本申请实施例二提供了一种废气再循环系统的控制方法，方法包括：确定发动机的负荷；根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，使得进入球阀阀体的空气气流流量和再循环气体与发动机的负荷相匹配，开通状态用于指示EGR控制球阀的第一进气口的开口大小和EGR控制球阀的第二进气口的开口大小。

可选的，在本申请的一种实施例中，根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：当发动机处于冷启动或发动机的负荷小于第一负荷时，控制第一进气口开通到第一开度、第二进气口关闭，使得空气气流进入球阀阀体，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

如图8所示，图8为本申请实施例提供的一种EGR控制球阀位置示意图，当发动机的负荷小于第一负荷时，例如，发动机处于冷启动、小负荷及部分全负荷等工况，此时不需要引入再循环气体。EGR控制球阀位于如图8所示的位置，第一进气口开通到第一开度、第二进气口关闭，可以使得新鲜空气气流通道保持畅通，空气气流流经球阀阀体，并通过EGR控制球阀的排气口进入压气机，基本无节流损失。

可选的，在本申请的一种实施例中，根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：当发动机的负荷大于第一负荷，且小于第二负荷时，控制第一进气口开通到第二开度、第二进气口开通到第三开度，第二开度小于第一开度，使得空气气流与再循环气体在球阀阀体内混合，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

如图9所示，图9为本申请实施例提供的另一种EGR控制球阀位置示意图，当发动机的负荷大于第一负荷时，例如，发动机处于部分负荷工况，且小于第二负荷，排气压力较低，仅需要引入较小流量的再循环气体。此时，EGR控制球阀通过电机驱动，调整到如图9所示的位置，第一进气口开通到第二开度、第二进气口开通到第三开度，第二开度小于第一开度，即再循环气体通道部分开启，空气气流通道部分关闭。由于空气气流通道的部分关闭，对新鲜空气产生一定的节流作用，另外，因为球阀阀体中间的收缩喉口设计，产生了一定的文丘里效应，使再循环气体通道与空气气流通道的汇合点处，产生较大的压差，保证在进气与排气之间压差小的情况下，能够顺利导入一定量的再循环气体。并且，再循环气体能在汇合点处与新鲜进气充分接触，保证混合气的均匀性。

可选的，在本申请的一种实施例中，根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：当发动机的负荷大于第二负荷，且小于第三负荷时，控制第一进气口开通到第四开度、第二进气口开通到第五开度，第四开度小于第二开度，第五开度大于第三开度，空气气流与再循环气体在球阀阀体内混合，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

如图10所示，图10为本申请实施例提供的再一种EGR控制球阀位置示意图，当发动机的负荷大于第二负荷，且小于第三负荷时，例如，发动机处于较高的部分负荷工况，需要引入的再循环气体随着增加。此时，球阀阀体通过电机驱动，调整到如图10所示的位置，第一进气口开通到第四开度、第二进气口开通到第五开度，第四开度小于第二开度，第五开度大于第三开度，即再循环气体通道更大程度开启，空气气流通道更大程度关闭。再循环气体通道与空气气流通道的汇合点处，产生更大的压差；再循环气体通道的较大开启度，降低了此处的节流损失，保证再循环气体引入量的增加。

可选的，在本申请的一种实施例中，根据发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：当发动机的负荷大于第三负荷时，控制第一进气口开通到第六开度、第二进气口开通到第七开度，使得空气气流与再循环气体在球阀阀体内混合，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

如图11所示，图11为本申请实施例提供的又一种EGR控制球阀位置示意图，当发动机的负荷大于第三负荷时，例如，发动机处于高负荷或全负荷工况，需要引入一定量的再循环气体，且须保证足够大量的新鲜空气进气量。此时，球阀阀体通过电机驱动，调整到如图11所示的位置，第一进气口开通到第六开度、第二进气口开通到第七开度，即再循环气体通道一定程度开启，空气流量通道和再循环气体通道同时保证了足够的进气流通面积，EGR控制球阀的排气口的扩口设计，使得不会对再循环气体和新鲜空气进气组成的混合气体产生节流作用，从而保证了足够的新鲜空气进气和再循环气体流量。

进一步的，方法还包括：控制EGR控制球阀的第三进气口的开口大小，使得第三进气口的气体进入球阀阀体。

可选的，在本申请的一种实施例中，当发动机从大于第三负荷变为小于第一负荷时，控制第一进气口开通到第八开度、第三进气口开通、第二进气口关闭，使得空气气流与泄压管路的气体在球阀阀体内混合，并通过EGR控制球阀的排气口排出。

如图12所示，图12为本申请实施例提供的又一种EGR控制球阀位置示意图，当发动机从大于第三负荷变为小于第一负荷时，例如，在车辆刹车时，发动机由较高负荷工况急速跌入小负荷工况，不需要引入再循环气体，且压气机后管路中的高压气体需要及时泄压。此时，球阀阀体通过电机驱动，调整到如图12所示的位置，第一进气口开通到第八开度、第三进气口开通、第二进气口关闭，即新鲜空气进气通道保持畅通，另一个泄压气体通道与压气机后管路口连通，使压气机泄压后的气体经由此通道进行泄压。第三进口的开通，可以将压气机后管道里的高压气体快速流到压气机前管道，使压气机的压力快速降低至压气机前气体压力的水平，即大气压，达到快速降低发动机进气的目的，使得节气门和压气机不再受到高压气体的冲击，提高节气门和压气机的使用寿命。在完成泄压后，球阀阀体的位置恢复至图8所示的位置。

需要说明的是，EGR控制球阀对于进气口和排气口的开度控制是连续线性的，在本申请实施例中的图8至图12是以典型工况的示意开度进行示例性说明，在实际应用中，第一开度到第八开度可以根据具体情况进行设置，并不代表本申请实施例的发动机工况局限于某一工况或进气口为某一固定开度。发动机在实际工况中存在远大于本申请实施例的8个开度，在此，只要是通过设置有不同流通截面的球阀阀体和壳体对进气量进行控制的，任意开度状态均在本申请的开度状态保护范围内。

Claims (11)

1.一种废气再循环系统，其特征在于，所述系统包括发动机、EGR冷却器、EGR控制球阀、空气滤芯、三元催化器、进气中冷器、节气门；

所述EGR控制球阀的进气口包括第一进气口、第二进气口、第三进气口，所述EGR控制球阀用于控制所述进气口的开口数量和开口大小，并且控制所述EGR控制球阀的排气口的开口大小，所述EGR控制球阀，设置在压气机的进气口，用于调节空气气流与再循环气体的流量，以及用于调节再循环气体的压力；

所述第一进气口与空气气流通道连通，所述第二进气口与所述EGR冷却器的排气口连通，所述EGR控制球阀的排气口与压气机的进气口连通，所述第三进气口与所述压气机的泄压管路连接，所述EGR控制球阀用于控制所述第三进气口的开口大小，所述EGR控制球阀包括球阀阀体和壳体，所述壳体用于容纳所述球阀阀体，所述球阀阀体内部形成至少一个流通通道，所述球阀阀体相对于所述壳体转动到不同位置时，所述球阀阀体对所述壳体上的所述进气口和所述排气口造成不同程度的遮挡，以控制所述进气口的开口数量和开口大小，以及所述排气口的开口大小；

所述压气机与涡轮机同轴连接，所述压气机的排气口与所述发动机的进气歧管连通，所述发动机的排气歧管与涡轮机的进气口连通，所述涡轮机的排气口与所述EGR冷却器的进气口连通；

所述空气滤芯设置在所述第一进气口，所述空气滤芯用于滤除空气中灰尘、砂粒，保证EGR控制球阀中进入足量、清洁的空气；

所述三元催化器设置在所述涡轮机，用于将废气再循环系统排出的CO一氧化碳、HC碳氢化合物和NOx氮氧化物等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气；

所述进气中冷器安装在所述涡轮机出气口与所述发动机进气歧管之间，用于降低进气温度，提高所述发动机的有效功率；

所述节气门设置在所述进气中冷器和所述发动机的进气歧管之间，用于控制空气气流和再循环废气进入所述发动机的流量大小。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述球阀阀体的中间为收缩喉口结构。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述EGR控制球阀还包括旋转控制轴，所述旋转控制轴的一端与所述球阀阀体固定连接，所述旋转控制轴绕轴心转动，以带动所述球阀阀体转动。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括传动组件，所述传动组件的一端与所述旋转控制轴的另一端传动连接，以带动所述旋转控制轴转动。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述EGR控制球阀还包括电机，所述电机的输出轴与所述传动组件的另一端传动连接，在所述电机工作时，所述电机通过所述传动组件传动，以带动所述旋转控制轴转动。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括密封圈，所述密封圈设置在所述球阀阀体的进气口及排气口。

7.一种废气再循环系统的控制方法，基于权利要求1-6中任一项所述的系统实现，其特征在于，所述方法包括：

确定发动机的负荷；

根据所述发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，使得进入球阀阀体的空气气流流量和再循环气体与所述发动机的负荷相匹配，所述开通状态用于指示所述EGR控制球阀的第一进气口的开口大小、所述EGR控制球阀的第二进气口的开口大小和控制所述EGR控制球阀的第三进气口的开口大小；所述控制所述EGR控制球阀的第三进气口的开口大小，包括：

当所述发动机从大于第三负荷变为小于第一负荷时，控制所述第一进气口开通到第八开度、所述第三进气口开通、所述第二进气口关闭，使得空气气流与泄压管路的气体在所述球阀阀体内混合，并通过所述EGR控制球阀的排气口排出。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：

当所述发动机处于冷启动或所述发动机的负荷小于第一负荷时，控制所述第一进气口开通到第一开度、所述第二进气口关闭，使得所述空气气流进入所述球阀阀体，并通过所述EGR控制球阀的排气口排出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：

当所述发动机的负荷大于第一负荷，且小于第二负荷时，控制所述第一进气口开通到第二开度、所述第二进气口开通到第三开度，所述第二开度小于所述第一开度，使得所述空气气流与再循环气体在所述球阀阀体内混合，并通过所述EGR控制球阀的排气口排出。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述发动机的负荷，

控制EGR控制球阀的开通状态，包括：

当所述发动机的负荷大于第二负荷，且小于第三负荷时，控制所述第一进气口开通到第四开度、所述第二进气口开通到第五开度，所述第四开度小于所述第二开度，所述第五开度大于所述第三开度，所述空气气流与再循环气体在所述球阀阀体内混合，并通过所述EGR控制球阀的排气口排出。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述发动机的负荷，控制EGR控制球阀的开通状态，包括：

当所述发动机的负荷大于第三负荷时，控制所述第一进气口开通到第六开度、所述第二进气口开通到第七开度，使得所述空气气流与再循环气体在所述球阀阀体内混合，并通过所述EGR控制球阀的排气口排出。

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