CN114909235A - 发动机总成、发动机总成的控制方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机总成、发动机总成的控制方法和车辆，发动机总成包括：发动机，发动机上连接有废气出气管、曲轴箱出气管和进气管，废气出气管和进气管之间设置有至少一个废气循环管；低压EGR系统，低压EGR系统设置于废气循环管内；增压器，增压器包括：涡轮机和压气机，涡轮机设置于废气出气管内，压气机设置于进气管内；第一加热组件，第一加热组件设置于进气管内且位于低压EGR系统和压气机之间。通过在进气管内设置第一加热组件，并且在环境温度较低时开启第一加热组件，这样可以通过第一加热组件的加热功能快速融化冰块，并且将冰融化的水分蒸发，防止水分进入增压器损坏压轮或进入气缸造成淹缸的问题。

Description

发动机总成、发动机总成的控制方法和车辆

技术领域

本发明涉及发动机总成技术领域，尤其是涉及一种发动机总成、发动机总成的控制方法和车辆。

背景技术

现代排放法规对发动机NOx排放限值要求越来越高，为满足国家法律法规的要求，降低发动机的NOx排放势在必行。EGR系统是限制NOx产生的主要技术手段之一，目前普遍应用在发动机上。EGR系统通过将燃烧后的部分废气引入到气缸，一方面增加了缸内混合气的比热容，另一方面由于废气的加入也降低了混合气的燃烧速度，这两方面因素共同作用，即可降低缸内的最高燃烧温度，从而抑制NOx的产生。

相关技术中，发动机上普遍采用高压或低压EGR，高压EGR系统从涡轮前取废气，废气经过冷却后进入到发动机的进气歧管，该气体温度偏高，与相对温度低的空气混合容易出现凝结水，当环境温度较低时，易出现结冰问题，当冰融化时水会随之进入气缸，导致淹缸问题，造成启动困难甚至损坏发动机。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种发动机总成，通过在进气管内设置第一加热组件，这样可以通过第一加热组件的加热功能快速融化冰块，并且将冰融化的水分蒸发，防止水分进入增压器损坏压轮或进入气缸造成淹缸的问题。

本发明还提出了一种发动机总成的控制方法。

本发明还提出了一种车辆。

根据本发明第一方面实施例的发动机总成，包括：发动机，所述发动机上连接有废气出气管、曲轴箱出气管和进气管，所述废气出气管和所述进气管之间设置有至少一个废气循环管；低压EGR系统，所述低压EGR系统设置于所述废气循环管内；增压器，所述增压器包括：涡轮机和压气机，所述涡轮机设置于所述废气出气管内，所述压气机设置于所述进气管内；第一加热组件，所述第一加热组件设置于所述进气管内且位于所述低压EGR系统和所述压气机之间；控制器，所述控制器和所述第一加热组件电连接，所述控制器被配置成：在环境温度h小于第一预设值h1时，控制所述第一加热组件工作。

根据本发明实施例的发动机总成，通过在进气管内设置第一加热组件，并且在环境温度较低时开启第一加热组件，这样可以通过第一加热组件的加热功能快速融化冰块，并且将冰融化的水分蒸发，防止水分进入增压器损坏压轮或进入气缸造成淹缸的问题。

根据本发明的一些实施例，所述第一加热组件包括：第一电源和第一加热件，所述第一加热件和所述第一电源电连接，所述控制器和所述第一电源电连接，且控制所述第一电源的工作。

根据本发明的一些实施例，所述第一加热件包括：框体、加热网和电连接线，所述加热网设置于所述框体内，所述框体卡接在所述进气管内，所述电连接线的一端和所述加热网电连接且另一端和所述第一电源电连接。

根据本发明的一些实施例，所述发动机总成还包括：第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述低压EGR系统和第一加热组件之间，所述控制器和所述第一温度传感器电连接。

根据本发明的一些实施例，所述废气循环管为两条；所述发动机总成还包括：高压EGR系统和第二加热组件，所述高压EGR系统设置于其中一条废气循环管内，所述低压EGR系统设置于另一条废气循环管内，所述第二加热组件设置于所述发动机和所述高压EGR系统之间。

根据本发明的一些实施例，所述发动机总成还包括：第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述发动机的进气歧管处，所述控制器和所述第二温度传感器电连接。

根据本发明第二方面实施例发动机总成的控制方法，控制方法的步骤包括：所述发动机启动；在环境温度h小于第一预设值h1时，所述控制器控制第一加热组件工作；在所述低压EGR系统的温度大于第二预设值h2时，所述控制器控制所述第一加热组件停止。

根据本发明的一些实施例，所述的在环境温度h小于第一预设值h1时，所述控制器控制第一加热组件工作的步骤还包括：在所述第一加热组件的运行时长T大于第一预设值T1时，所述控制器控制所述第一加热组件停止。

根据本发明的一些实施例，所述的所述发动机启动的步骤还包括：在环境温度h大于第一预设值h1时，所述控制器控制所述第一加热组件停止。

根据本发明第二方面实施例发动机总成的控制方法，控制方法的步骤包括：所述发动机启动；在环境温度h小于第一预设值h1时，所述控制器控制第二加热组件工作；在所述发动机的进气歧管的温度大于第三预设值h3时，所述控制器控制所述第二加热组件停止。

根据本发明的一些实施例，所述的在环境温度h小于第一预设值h1时，所述控制器控制第二加热组件工作的步骤还包括：在所述第二加热组件的运行时长T大于第二预设值T2时，所述控制器控制所述第二加热组件停止。

根据本发明的一些实施例，所述的所述发动机启动的步骤还包括：在环境温度h大于第一预设值h1时，所述控制器控制所述第二加热组件停止。

根据本发明第三方面实施例的车辆，包括所述发动机总成。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的发动机总成的结构简图；

图2是根据本发明实施例的发动机总成的控制策略一；

图3是根据本发明实施例的发动机总成的控制策略二；

图4是根据本发明实施例的发动机总成的控制策略三；

图5是根据本发明实施例的发动机总成的控制策略四。

附图标记：

100、发动机总成；

10、发动机；11、废气出气管；12、曲轴箱出气管；13、进气管；14、废气循环管；

20、低压EGR系统；21、涡轮机；22、压气机；23、第一温度传感器；24、高压EGR系统；25、第二加热组件；26、第二温度传感器；27、电磁阀；

30、第一加热组件；31、第一电源；32、第一加热件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的发动机总成100，本发明还提出了一种发动机总成100的控制方法，本发明进一步地提出了一种具有上述发动机总成100的车辆。

本发明实施例的发动机总成100，包括：发动机10，发动机10上连接有废气出气管11、曲轴箱出气管12和进气管13，废气出气管11和进气管13之间设置有至少一个废气循环管14。其中，进气管13用于发动机10的进气，废气出气管11用于发动机10排放废气。又由于，排放法规越来越严格，曲轴通风排出的废气不能直接排入大气，从而将曲轴箱内的废气通过曲轴箱出气管12引入到进气管13，形成曲轴箱闭环。

如图1所示，发动机总成100还包括：低压EGR系统20和增压器，低压EGR系统20设置于废气循环管14内。当发动机10运行在大负荷时，发动机10进气压力提高，增压器开始工作，进气歧管压力升高，甚至高于排气压力，只能经由低压EGR系统20，经过增压器、中冷器和进气歧管后，再进入气缸内燃烧。

其中，增压器包括：涡轮机21和压气机22，涡轮机21设置于废气出气管11内，压气机22设置于进气管13内。增压器在运行时，发动机10排出的废气惯性冲力来推动涡轮机21，涡轮机21又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机10转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机10的转速，从而可以增加发动机10的输出功率。

此外，如图1所示，第一加热组件30，第一加热组件30设置于进气管13内，并且第一加热组件30位于低压EGR系统20和压气机22之间。其中，将第一加热组件30设置在进气管13内，进气管13可以通过加热功能也可以快速融化冰块，并且将冰融化的水分蒸发，防止水分进入增压器损坏压轮或进入气缸造成淹缸的问题，同时也可以扩大EGR的使用温度范围，可以在更低温的情况下使用EGR降低排放保护环境。

以及，发动机总成100还包括：控制器，控制器和第一加热组件30电连接，控制器被配置成：在环境温度h小于第一预设值h1时，控制第一加热组件30工作。也就是说，当环境温度较低时，即，环境温度小于第一预设值h1时，此时，废气通过冷却后进入到增压器前，气体温度偏高，与相对温度低的空气混合容易出现凝结水，当环境温度较低时，甚至容易出现结冰问题，因此，在环境温度较低时，控制器控制第一加热组件30开启，防止水分进入增压器损坏压轮或进入气缸造成淹缸的问题。

由此，通过在进气管13内设置第一加热组件30，并且在环境温度较低时开启第一加热组件30，这样可以通过第一加热组件30的加热功能快速融化冰块，并且将冰融化的水分蒸发，防止水分进入增压器损坏压轮或进入气缸造成淹缸的问题。

如图1所示，第一加热组件30包括：第一电源31和第一加热件32，第一加热件32和第一电源31电连接，控制器和第一电源31电连接，并且控制器控制第一电源31的工作。也就是说，第一加热组件30分为第一电源31和第一加热件32，第一电源31可以给第一加热件32供电，从而可以实现第一加热件32的工作。并且，控制器还与第一电源31电连接，控制器可以根据需求来控制第一电源31的启动，以及控制器还可以控制第一电源31的启动时，即，这样可以实现第一加热组件30的运行时间，一方面可以有效地降低第一加热组件30的耗能，另一方面可以快速融化冰块，并且将冰融化的水分蒸发，防止进入增压器损坏压轮或进入气缸造成淹缸的问题。

其中，第一加热件32包括：框体、加热网和电连接线，加热网设置于框体内，框体卡接在进气管13内，电连接线的一端和加热网电连接，并且电连接线的另一端和第一电源31电连接。也就是说，第一加热件32分为加热网、框体和电连接线，其中，加热网固定在框体上，并且框体可以固定在进气管13内，这样可以实现第一加热件32的固定。并且，加热网通过电连接线和第一电源31电连接，这样加热网在通电下可以发热，从而可以融化冰块。

以及，加热网还可以拦截凝结在进气管13内的冰块，防止损坏压气机22。其中，加热网为多条电阻丝编织形成的网，电流在流经电阻丝时会产热。

具体地，如图1所示，发动机总成100还包括：第一温度传感器23，第一温度传感器23设置于低压EGR系统20和第一加热组件30之间，控制器和第一温度传感器23电连接。其中，第一温度传感器23设置在低压EGR系统20的出气口处，即，第一温度传感器23可以检测低压EGR系统20的温度，这样在低压EGR系统20的温度足够高时，则说明流经低压EGR系统20的废气的温度偏高，这样在废气和空气混合时，凝结水不容易产生，则，此时不需要第一加热组件30进行加热，这样使得发动机总成100的运行更加合理。

参照图1所示，废气循环管14为两条，发动机总成100还包括：高压EGR系统24和第二加热组件25，高压EGR系统24设置于其中一条废气循环管14内，低压EGR系统20设置于另一条废气循环管14内，第二加热组件25设置于发动机10和高压EGR系统24之间。也就是说，在进气管13和废气出气管11之间连接有两个废气循环管14，并且，高压EGR系统24和低压EGR系统20分别设置在两个废气循环管14内。并且，在发动机10和高压EGR系统24之间也设置有第二加热组件25，这样使得废气在流经高压EGR系统24时，废气在进气管13处和新鲜空气混合后，仍可以通过第二加热组件25进行加热，从而快速融化冰块，并且将冰融化的水分蒸发，防止进入增压器损坏压轮或进入气缸造成淹缸的问题。以及，第二加热组件25也可以拦截凝结在进气管13内的冰块，防止损坏发动机10或淹缸。

其中，废气从发动机10气缸的排气管出来后经过废气出气管11、低压EGR系统20、增压器和中冷器后进入进气岐管，也可通过废气循环管14连通废气出气管11、高压EGR系统24和进气岐管，使废气从发动机10气缸的排气管出来后经过高压EGR系统24后直接进入进气岐管。在废气直接通过高压EGR系统24时，可避免废气经过增压器和中冷器等零部件，有效减少废气对增压器和中冷器等的腐蚀，同时此时进气岐管为负压，进排气压差大，可以将更多的废气引入发动机10气缸内燃烧，从而进一步降低油耗。

进一步地，当发动机10运行在部分负荷时，节气门体没有全开，进气歧管为负压，废气经高压EGR系统24直接经进气歧管进入气缸内燃烧；当发动机10运行在大负荷时，节气门体全开，增压器开始工作，进气歧管压力升高，甚至高于排气压力，使得废气无法经废气循环管14入气缸内，只能经由低压EGR系统20，经过增压器、中冷器和进气歧管后，再进入气缸内燃烧。而且，整车上发动机10的运行工况大部分为部分负荷工况，因此大部分情况下将废气通入进气歧管，避免经废气循环管14腐蚀增压器和中冷器。

具体地，如图1所示，废气循环管14上还设置有电磁阀27，电磁阀27和高压EGR系统24串联，当控制器接收到发动机10运行部分负荷时，控制器控制电磁阀27开启，此时废气可以直接通过电磁阀27和高压EGR系统24进入到进气管13。以及，当控制器接收到发动机10运行大负荷时，控制器控制电磁阀27关闭，此时废气通过涡轮机21、低压EGR系统20、压气机22进入到进气管13。

也就是说，高压EGR系统24是从涡轮机21前取废气，废气经过EGR冷却器、EGR阀等部件回到发动机10的进气管13，并且与新鲜进气混合；低压EGR系统20从涡轮机21后取废气，废气经过EGR冷却器、EGR阀等部件回到压气机22前与新鲜进气混合。

以及，如图1所示，发动机总成100还包括：第二温度传感器26，第二温度传感器26设置于发动机10的进气歧管处，控制器和第二温度传感器26电连接。其中，第二温度传感器26设置在发动机10的进气歧管处，即，第二温度传感器26可以检测发动机10的进气温度，这样在进气温度足够高时，则说明废气和新鲜空气的混合器温度够高，从而使得凝结水不容易产生，则，此时不需要第二加热组件25进行加热，这样使得发动机总成100的运行更加合理。

下面结合图1-图3描述本发明实施例的发动机总成100的控制方法。

如图2所示，首先，发动机10启动，在环境温度h小于第一预设值h1时，控制器控制第一加热组件30工作。当发动机10在运行时，废气可以通过废气出气管11进入到低压EGR系统20内，当环境温度h小于第一预设值h1时，则说明外界温度较低，此时废气和新鲜空气混合后，容易产生凝结水，此时需要控制第一加热组件30启动，第一加热组件30可以加热流过的气体，提升周围的温度，并且蒸发混合气体中的水分以及融化形成的冰块。

其中，第一预设值h1为零下15℃。

然后，在低压EGR系统20的温度大于第二预设值h2时，控制器控制第一加热组件30停止。也就是说，当低压EGR系统20的温度大于第二预设值h2时，则说明流经低压EGR系统20的废气的温度偏高，这样在废气和空气混合时，凝结水不容易产生，则，此时不需要第一加热组件30进行加热。因此，控制器在接收到低压EGR系统20的温度大于第二预设值h2的信号时，控制器控制第一加热组件30停止工作。

其中，可以根据进气管13的耐温限值确定第二预设值h2。

又或者，如图3所示，在第一加热组件30的运行时长T大于第一预设值T1时，控制器控制第一加热组件30停止。也就是说，当第一加热组件30运行一定时长后，则说明此时进气管13的温度较高，以及，废气和新鲜空气的混合气体在进入到进气管13内时，凝结水不容易产生，则，此时不需要第一加热组件30进行加热。以及，基于安全因素，第一加热组件30长时间运行可能会造成进气管13的损坏。因此，通过控制器控制第一加热组件30停止加热。

其中，第一预设值T1为30s。

以及，发动机10启动的步骤还包括：在环境温度h大于第一预设值h1时，控制器控制第一加热组件30停止。也就是说，环境温度大于第一预设值h1时，则说明外界温度较高，此时废气和新鲜空气混合后，也不容易产生凝结水，即，不需要控制第一加热组件30启动。

下面结合图1、图4和图5描述本发明实施例的发动机总成100的控制方法。

如图4所示，首先，发动机10启动，在环境温度h小于第一预设值h1时，控制器控制第二加热组件25工作。当发动机10在运行时，废气可以通过废气出气管11进入到高压EGR系统24内，当环境温度h小于第一预设值h1时，则说明外界温度较低，此时废气和新鲜空气混合后，容易产生凝结水，此时需要控制第二加热组件25启动，第二加热组件25可以加热流过的气体，提升周围的温度，并且蒸发混合气体中的水分以及融化形成的冰块。

接着，在发动机10的进气歧管的温度大于第三预设值h3时，控制器控制第二加热组件25停止。也就是说，当进气歧管的温度大于第二预设值h2时，即，进气温度足够高，则说明废气和新鲜空气的混合器温度够高，从而使得凝结水不容易产生，则，此时不需要第二加热组件25进行加热，这样使得发动机总成100的运行更加合理。因此，控制器在接收到低压EGR系统20的温度大于第三预设值h3的信号时，控制器控制第二加热组件25停止工作。

其中，可以根据进气歧管的耐温限值确定第二预设值h2。

如图5所示，在环境温度h小于第一预设值h1时，控制器控制第二加热组件30工作的步骤还包括：在第二加热组件25的运行时长T大于第二预设值T2时，控制器控制第二加热组件25停止。也就是说，当第二加热组件25运行一定时长后，则此时进气管13的温度较高，以及，废气和新鲜空气的混合气体在进入到进气管13内时，凝结水不容易产生，则，此时不需要第一加热组件30进行加热。以及，基于安全因素，第二加热组件25长时间运行可能会造成进气管13的损坏。因此，通过控制器控制第二加热组件25停止加热。

以及，发动机10启动的步骤还包括：在环境温度h大于第一预设值h1时，控制器控制第二加热组件25停止。也就是说，环境温度大于第一预设值h1时，则说明外界温度较高，此时废气和新鲜空气混合后，也不容易产生凝结水，即，不需要控制第二加热组件25启动。

根据本发明第三方面实施例的车辆，包括发动机总成100。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种发动机总成，其特征在于，包括：

发动机，所述发动机上连接有废气出气管、曲轴箱出气管和进气管，所述废气出气管和所述进气管之间设置有至少一个废气循环管；

低压EGR系统，所述低压EGR系统设置于所述废气循环管内；

增压器，所述增压器包括：涡轮机和压气机，所述涡轮机设置于所述废气出气管内，所述压气机设置于所述进气管内；

第一加热组件，所述第一加热组件设置于所述进气管内且位于所述低压EGR系统和所述压气机之间；

控制器，所述控制器和所述第一加热组件电连接，所述控制器被配置成：在环境温度h小于第一预设值h1时，控制所述第一加热组件工作。

2.根据权利要求1所述的发动机总成，其特征在于，所述第一加热组件包括：第一电源和第一加热件，所述第一加热件和所述第一电源电连接，所述控制器和所述第一电源电连接，且控制所述第一电源的工作。

3.根据权利要求2所述的发动机总成，其特征在于，所述第一加热件包括：框体、加热网和电连接线，所述加热网设置于所述框体内，所述框体卡接在所述进气管内，所述电连接线的一端和所述加热网电连接且另一端和所述第一电源电连接。

4.根据权利要求1所述的发动机总成，其特征在于，还包括：第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述低压EGR系统和第一加热组件之间，所述控制器和所述第一温度传感器电连接。

5.根据权利要求1所述的发动机总成，其特征在于，所述废气循环管为两条；

所述发动机总成还包括：高压EGR系统和第二加热组件，所述高压EGR系统设置于其中一条废气循环管内，所述低压EGR系统设置于另一条废气循环管内，所述第二加热组件设置于所述发动机和所述高压EGR系统之间。

6.根据权利要求5所述的发动机总成，其特征在于，还包括：第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述发动机的进气歧管处，所述控制器和所述第二温度传感器电连接。

7.一种权利要求1-6中任一项所述的发动机总成的控制方法，其特征在于，控制方法的步骤包括：

所述发动机启动；

在环境温度h小于第一预设值h1时，所述控制器控制第一加热组件工作；

在所述低压EGR系统的温度大于第二预设值h2时，所述控制器控制所述第一加热组件停止。

8.根据权利要求7所述的发动机总成的控制方法，其特征在于，所述的在环境温度h小于第一预设值h1时，所述控制器控制第一加热组件工作的步骤还包括：

在所述第一加热组件的运行时长T大于第一预设值T1时，所述控制器控制所述第一加热组件停止。

9.根据权利要求7所述的发动机总成的控制方法，其特征在于，所述的所述发动机启动的步骤还包括：

在环境温度h大于第一预设值h1时，所述控制器控制所述第一加热组件停止。

10.一种权利要求5-6中任一项所述的发动机总成的控制方法，其特征在于，控制方法的步骤包括：

所述发动机启动；

在环境温度h小于第一预设值h1时，所述控制器控制第二加热组件工作；

在所述发动机的进气歧管的温度大于第三预设值h3时，所述控制器控制所述第二加热组件停止。

11.根据权利要求10所述的发动机总成的控制方法，其特征在于，所述的在环境温度h小于第一预设值h1时，所述控制器控制第二加热组件工作的步骤还包括：

在所述第二加热组件的运行时长T大于第二预设值T2时，所述控制器控制所述第二加热组件停止。

12.根据权利要求10所述的发动机总成的控制方法，其特征在于，所述的所述发动机启动的步骤还包括：

在环境温度h大于第一预设值h1时，所述控制器控制所述第二加热组件停止。

13.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-6中任一项所述的发动机总成。

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