CN114320676A - 发动机egr冷却控制系统、方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种发动机EGR冷却控制系统、方法及车辆，包括排气气道、三元催化器、油冷式EGR冷却器总成、机油盘、空滤器、进气歧管、缸盖和油温传感器；缸盖的排气端通过排气气道与三元催化器连接，三元催化器与油冷式EGR冷却器总成的进口端连接，油冷式EGR冷却器总成的出口端通过第一管道、进气歧管与缸盖的进气端连接，并在第一管道上设有EGR阀，空滤器通过第二管道与进气歧管连接，并在第二管道上设有混合阀；所述油温传感器设置在机油盘上；油冷式EGR冷却器总成包括从进口端到出口端依次设置的冷却器进气法兰、进气室、热交换器、出气室和冷却器出气法兰。本发明能够降低机油粘度，降低发动机摩擦，提升燃油经济性。

Description

发动机EGR冷却控制系统、方法及车辆

技术领域

本发明涉及汽车发动机EGR冷却系统技术领域，具体涉及一种发动机EGR冷却控制系统、方法及车辆。

背景技术

随着社会经济快速发展，机动车保有量连年增长，家用小汽车正处于家庭购置车辆的高峰阶段。汽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。为了应对燃油消耗的快速增长，我国政府制定了一系列限制燃油消耗的强制性国家法规，未来也将更加严苛。

为了使汽车达到更优的燃油经济性，目前国内外一些企业采用低压冷却EGR（排气再循环）的方式通过降低发动机进气温度从而降低汽油发动机燃油消耗。如专利文献CN105673178B公开的一种带EGR系统发动机的冷却系统及其控制方法，该方法采用发动机冷却水对EGR废气进行冷却。现有水冷式汽油发动机低压冷却EGR系统如图1，一般是废气从三元催化器2后经连接管送至EGR冷却器4，然后通过EGR阀8后，再经连接管送至空滤器出气管，与新鲜空气混合后进入进气歧管11，再送至气缸12，其中EGR冷却器4是通过EGR冷却器进水口3和EGR冷却器出水口5连接发动机冷却水，利用发动机冷却水进行冷却。

现有水冷式低压冷却EGR系统存在以下缺点：

冷却系统只解决了发动机在中负荷工况运行时，通过控制EGR率的大小对发动机进气温度进行冷却达到降低油耗的目的。

EGR冷却器需要在发动机上进行固定，冷却器进气、出气管路均较长，高温管路对机舱其他零部件有热辐射，对周边零件不友好，冷却器需要设计单独的进水、出水管路，整个系统结构复杂，部件增多，成本增加，部分小型汽油机上因布置空间有限，放弃采用外部冷却EGR的技术路线。

同时，发动机在冷启动时，由于机油粘度大，发动机运行过程中各摩擦副不能得到充分润滑，燃油消耗也较大，所以，让机油快速升温也是国内外车企实现更优燃油经济性的方式之一。现有技术方案多采用在发动机冷启动阶段利用发动机热水对机油进行加热，在加热机油的同时也增加了发动机水温上升时间，提升燃油经济性效果不明显。

因此，有必要开发一种发动机EGR冷却控制系统、方法及车辆。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机EGR冷却控制系统、方法及车辆,能降低机油粘度，降低发动机摩擦，提升燃油经济性。

第一方面，本发明所述的一种发动机EGR冷却控制系统，包括排气气道、三元催化器、油冷式EGR冷却器总成、机油盘、空滤器、进气歧管、缸盖和油温传感器；

所述缸盖的排气端通过排气气道与三元催化器连接，所述三元催化器与油冷式EGR冷却器总成的进口端连接，油冷式EGR冷却器总成的出口端通过第一管道、进气歧管与缸盖的进气端连接，并在第一管道上设有EGR阀，所述空滤器通过第二管道与进气歧管连接，并在第二管道上设有混合阀；所述油温传感器设置在机油盘上，用于检测发动机机油油温。

所述油冷式EGR冷却器总成包括从进口端到出口端依次设置的冷却器进气法兰、进气室、热交换器、出气室和冷却器出气法兰，其中，冷却器进气法兰与冷却器出气法兰与机油盘连接，EGR废气进入进气室后平均分配至冷却器，通过热交换器冷却后通过出气室进入EGR连接管路，与新鲜空气混合后进入进气歧管，然后进入缸盖内进行燃烧。

可选地，所述EGR冷却器总成的出口端处设有高温传感器，用于检测EGR冷却器总成的出口端处的温度。

可选地，所述EGR阀的两端设有EGR压差传感器，用于检测所述EGR阀两端的气压差。

可选地，所述冷却器进气法兰与机油盘之间，冷却器出气法兰与机油盘之间均设有密封结构。

可选地，所述密封结构采用密封垫密封或橡胶圈径向密封。

第二方面，本发明所述的一种发动机EGR冷却控制方法，采用本发明所述的发动机EGR冷却控制系统，其控制方法包括以下步骤：

通过油温传感器对发动机的机油温度进行监测，ECU在获取发动机的机油温度后，根据发动机所处工况，通过ECU控制EGR阀的开启、关闭以及开启角度，具体为：

工况1，发动机冷启动，发动机的机油温度小于100℃时，EGR阀处于完全打开状态，EGR废气通过管路进入热交换器，通过热交换器，利用EGR废气的高温对低温机油进行加热，使机油温度迅速上升，以降低机油粘度；

工况2，发动机的机油温度大于100℃且小于120℃时，若发动机处于中负荷运转，EGR阀处于打开状态，EGR阀的开度通过ECU进行控制调节，通过热交换器的热交换作用，利用发动机低温机油对EGR废气进行冷却，降低废气温度，与新鲜空气混合后进入气缸燃烧，少部分废气进入气缸参与燃烧，以降低发动机在中负荷工况下的燃烧时气缸的温度；

工况3，发动机的机油温度大于100℃且小于120℃时，若发动机处于高负荷运转，关闭EGR阀，切断废气循环，发挥发动机动力性能；

工况4，发动机的机油温度大于100℃，若发动机处于怠速或低速工况，则关闭EGR阀，减少EGR废气对机油盘内机油的加热作用，使机油处于最佳的工作温度。

第三方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的发动机EGR冷却控制系统。

本发明具有以下优点：本发明通过应用低温机油冷却EGR废气，同时通过EGR废气对机油进行加热，提升燃油经济性，通过在机油盘中集成油冷式EGR冷却器，将EGR废气从三元催化器后端引至EGR冷却器中，通过EGR冷却器的热交换功能，利用低温机油对高温EGR废气进行冷却，降低EGR废气温度，同时通过高温EGR废气对机油进行加热，使得发动机机油温度迅速上升，降低机油粘度，降低发动机摩擦，提升燃油经济性。该系统将EGR冷却器集成在机油盘内，不占用发动机外部的布置空间，EGR废气进气、出气管路较短，有效减少高温EGR进气、出气管路对周围零部件的热辐射，系统无需增加冷却器进水、出水管路，成本更低，同时布置更加简单，应用更广泛。

附图说明

图1 为现有水冷式发动机EGR冷却系统；

图2 为本实施例的结构示意图；

图3为本实施例中油冷式EGR冷却器的结构示意图；

图4 为本实施例的控制逻辑图；

图中，1-排气气道；2-三元催化器；3- EGR冷却器进水口；4-水冷式EGR冷却器总成；5- EGR冷却器出水口；6-EGR高温传感器；7- EGR压差传感器；8- EGR阀；9-空滤器；10-混合阀；11-进气歧管；12-缸盖；13-油冷式EGR冷却器；14-机油盘；15-冷却器进气法兰；16-进气室；17-热交换器；18-出气室；19-冷却器出气法兰；20-油温传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2和图3所示，本实施例中，一种发动机EGR冷却控制系统，包括排气气道1、三元催化器2、油冷式EGR冷却器总成13、机油盘14、空滤器9、进气歧管11、缸盖12和油温传感器20；具体连接关系如下：

所述缸盖12的排气端通过排气气道1与三元催化器2连接，排气气道1包括但不仅限于排气歧管、IEM、增压器等零部件。所述三元催化器2与油冷式EGR冷却器总成13的进口端连接，油冷式EGR冷却器总成13的出口端通过第一管道、进气歧管11与缸盖12的进气端连接，并在第一管道上设有EGR阀8（采用流量控制阀），所述空滤器9通过第二管道与进气歧管11连接，并在第二管道上设有混合阀10；所述油温传感器20设置在机油盘14上，用于检测发动机的机油油温。

本实施例中，所述油冷式EGR冷却器总成13包括从进口端到出口端依次设置的冷却器进气法兰15、进气室16、热交换器17、出气室18和冷却器出气法兰19，其中，冷却器进气法兰15与冷却器出气法兰19分别与机油盘14连接，冷却器进气法兰15与机油盘14之间，以及冷却器出气法兰19与机油盘14之间的连接方式可采用但不限于螺栓连接方式，冷却器进气法兰15与机油盘14之间，以及冷却器出气法兰19与机油盘14之间的密封结构可采用但不限于密封垫密封或橡胶圈径向密封。EGR废气进入进气室16后平均分配至冷却器，通过热交换器17冷却后通过出气室18进入EGR连接管路，与新鲜空气混合后进入进气歧管11，然后进入缸盖12内进行燃烧。

本实施例中，所述EGR冷却器总成13的出口端处设有高温传感器6，用于检测EGR冷却器总成13的出口端处的温度。

本实施例中，所述EGR阀8的两端设有EGR压差传感器7，用于检测所述EGR阀8两端的气压差。

本系统主要是利用机油与废气在冷却器中进行热交换的原理，在发动机的机油盘14内集成油冷式EGR冷却器总成13，该集成设计的好处就是在发动机外部不单独增加EGR冷却器，并且在发动机外部不增加冷却管路，节约了成本和布置空间，只需要在现有机油盘14内集成油冷式EGR冷却器总成13，利用机油盘14内部机油与EGR废气之间的温度差，形成热交换，在通过机油冷却EGR废气的同时，废气对机油进行加热，让机油快速升温，达到降低机油粘度，降低发动机摩擦，提升燃油经济性的目的。

如图4所示，本实施例中，一种发动机EGR冷却控制方法，采用如本实施例中所述的发动机EGR冷却控制系统，其控制方法包括以下步骤：通过油温传感器20对发动机的机油温度进行监测，保证机油处于最佳工作区间（100℃～120℃），ECU在获取发动机的机油温度后，根据发动机所处工况，通过ECU控制EGR阀8的开启、关闭以及开启角度，具体为：

工况1，发动机冷启动，发动机机油温度小于100℃时，EGR阀8处于完全打开状态，EGR废气通过管路进入热交换器17，通过热交换器17，利用EGR废气的高温对低温机油进行加热，使机油温度迅速上升，降低机油粘度，以减小摩擦损失，提高发动机热效率，进而实现更优的燃油经济性。

工况2，发动机机油温度大于100℃小于120℃时，若发动机处于中负荷运转，此工况为发动机使用最多的工况，EGR阀8处于打开状态，EGR阀8的开度通过ECU进行控制调节，通过热交换器17的热交换作用，利用发动机低温机油对EGR废气进行冷却，降低废气温度，与新鲜空气混合后进入气缸燃烧，少部分废气进入气缸参与燃烧，降低发动机在中负荷工况下的燃烧时气缸的温度，在一定程度上抑制爆炸，通过提高压缩比提高热效率，从而降低发动机的燃油消耗率。

工况3，发动机机油温度大于100℃小于120℃时，若发动机处于高负荷运转，EGR阀8处于关闭状态，此工况发动机负荷大，发动机温度较高，机油温度也较高，对废气的冷却效果有限，关闭EGR阀切断废气循环，发挥发动机动力性能。

工况4，发动机机油温度大于120℃，若发动机怠速或低速工况，车辆在蠕行或堵车时，发动机热负荷较大，因车辆低速时机油得不到有效散热，机油温度较高，则关闭EGR阀8，减少EGR废气对机油盘内机油的加热作用，使机油处于最佳的工作温度。

Claims (7)

1.一种发动机EGR冷却控制系统，其特征在于：包括排气气道（1）、三元催化器（2）、油冷式EGR冷却器总成（13）、机油盘（14）、空滤器（9）、进气歧管（11）、缸盖（12）和油温传感器（20）；

所述缸盖（12）的排气端通过排气气道（1）与三元催化器（2）连接，所述三元催化器（2）与油冷式EGR冷却器总成（13）的进口端连接，油冷式EGR冷却器总成（13）的出口端通过第一管道、进气歧管（11）与缸盖（12）的进气端连接，并在第一管道上设有EGR阀（8），所述空滤器（9）通过第二管道与进气歧管（11）连接，并在第二管道上设有混合阀（10）；所述油温传感器（20）设置在机油盘（14）上，用于检测发动机机油油温；

所述油冷式EGR冷却器总成（13）包括从进口端到出口端依次设置的冷却器进气法兰（15）、进气室（16）、热交换器（17）、出气室（18）和冷却器出气法兰（19），其中，冷却器进气法兰（15）与冷却器出气法兰（19）与机油盘（14）连接，EGR废气进入进气室（16）后分配至冷却器，通过热交换器（17）冷却后通过出气室（18）进入EGR连接管路，与新鲜空气混合后进入进气歧管（11），然后进入缸盖（12）内进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的发动机EGR冷却控制系统，其特征在于：所述油冷式EGR冷却器总成（13）的出口端处设有高温传感器（6），用于检测油冷式EGR冷却器总成（13）的出口端处的温度。

3.根据权利要求1或2所述的发动机EGR冷却控制系统，其特征在于：所述EGR阀（8）的两端设有EGR压差传感器（7），用于检测所述EGR阀（8）两端的气压差。

4.根据权利要求3所述的发动机EGR冷却控制系统，其特征在于：所述冷却器进气法兰（15）与机油盘（14）之间，冷却器出气法兰（19）与机油盘（14）之间均设有密封结构。

5.根据权利要求4所述的发动机EGR冷却控制系统，其特征在于：所述密封结构采用密封垫密封或橡胶圈径向密封。

6.一种发动机EGR冷却控制方法，其特征在于：采用如权利要求1至5任一所述的发动机EGR冷却控制系统，其控制方法包括以下步骤：

通过油温传感器（20）对发动机的机油温度进行监测，ECU在获取发动机的机油温度后，根据发动机所处工况，通过ECU控制EGR阀（8）的开启、关闭以及开启角度，具体为：

工况1，发动机冷启动，发动机的机油温度小于100℃时，EGR阀（8）处于完全打开状态，EGR废气通过管路进入热交换器（17），通过热交换器（17），利用EGR废气的高温对低温机油进行加热，使机油温度迅速上升，以降低机油粘度；

工况2，发动机的机油温度大于100℃且小于120℃时，若发动机处于中负荷运转，EGR阀（8）处于打开状态，EGR阀（8）的开度通过ECU进行控制调节，通过热交换器（17）的热交换作用，利用发动机低温机油对EGR废气进行冷却，降低废气温度，与新鲜空气混合后进入气缸燃烧，少部分废气进入气缸参与燃烧，以降低发动机在中负荷工况下的燃烧时气缸的温度；

工况3，发动机的机油温度大于100℃且小于120℃时，若发动机处于高负荷运转，关闭EGR阀（8），切断废气循环，发挥发动机动力性能；

工况4，发动机的机油温度大于120℃，若发动机处于怠速或低速工况，则关闭EGR阀（8），减少EGR废气对机油盘（14）内机油的加热作用，使机油处于最佳的工作温度。

7.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求1至5任一所述的发动机EGR冷却控制系统。

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