CN115387938B - 发动机egr系统、车辆及发动机egr控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了发动机EGR系统、车辆及发动机EGR控制方法，该发动机EGR系统，进气总管的进口与涡轮增压器的压气机的出气口连通，进气总管的出口分别与用于给工作气缸供气的第一进气分管和用于给EGR气缸供气的第二进气分管连通，第一控制阀设置于第二进气分管，排气总管的出口与涡轮增压器的涡轮的进气口连通，排气总管的进口与用于工作气缸排气的第一排气分管连通，第二控制阀能控制用于EGR气缸排气的第二排气分管与排气总管的进口连通或者第二排气分管与连接管的进口连通，连接管的出口与压气机的进气口连通。能降低EGR缸的排气背压，提高发动机工作效率，在EGR率需求小于等于标定值时，EGR缸排出的气体能给涡轮提供动力。

Description

发动机EGR系统、车辆及发动机EGR控制方法
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及发动机EGR系统、车辆及发动机EGR控制方法。
背景技术
为了降低发动机排出气体中的氮氧化物与分担部分负荷时提高燃料消耗率，发动机中使用EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)技术，将燃烧后排出的气体的一部分分离出来并导入进气侧使其再度燃烧。现有技术中的EGR控制系统中，用一个连接管直接连接EGR缸的输出端和进气总管，进气总管一端连通压气机的输出端，另一端分别连通工作气缸和EGR缸的输入端，EGR阀设置在连接管上，冷启动阀设置在涡轮机的输出端与EGR缸的输出端之间。该EGR控制系统通过EGR阀调整EGR率，如果想要降低EGR率就需降低EGR阀的开度，由于连接管直接连接EGR缸的输出端和进气总管，降低EGR阀的开度就会增加EGR缸输出端的压力，降低了EGR缸的做功效果，并且如果EGR缸内排气压力过高，在进气的时候有倒吸进入进气管的风险，从而造成回火。而且，冷启动阀打开后，EGR缸的排气直接排出到大气，造成了能量浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供发动机EGR系统、车辆及发动机EGR控制方法，以解决连接管直接连接EGR缸的输出端和进气总管，会降低了EGR缸的做功效果，甚至造成回火，并且冷启动阀打开后，EGR缸的排气直接排出到大气，造成了能量浪费的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
发动机EGR系统，包括：
进气总管、用于给工作气缸供气的第一进气分管以及用于给EGR气缸供气的第二进气分管，所述进气总管的进口与涡轮增压器的压气机的出气口连通，所述进气总管的出口分别与所述第一进气分管和第二进气分管连通；
第一控制阀，所述第一控制阀设置于所述第二进气分管，所述第一控制阀能通过调节其开度来控制所述第二进气分管的流通面积；
排气总管、用于工作气缸排气的第一排气分管、用于EGR气缸排气的第二排气分管、第二控制阀以及连接管，所述排气总管的出口与涡轮增压器的涡轮的进气口连通，所述排气总管的进口与所述第一排气分管连通，所述第二控制阀能控制所述第二排气分管与所述排气总管的进口连通或者所述第二排气分管与所述连接管的进口连通，所述连接管的出口与所述压气机的进气口连通。
作为优选，所述发动机EGR系统还包括节气门，所述节气门设置于所述进气总管。
作为优选，所述发动机EGR系统还包括中冷器，所述中冷器设置于所述进气总管，且位于所述节气门和所述压气机之间。
作为优选，所述第一控制阀为蝶阀。
作为优选，所述第二控制阀为三通阀，所述三通阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口与所述第二排气分管连通，所述第二阀口与所述排气总管的进口连通，所述第三阀口与所述连接管连通，所述第一阀口能与第二阀口或者第三阀口连通。
作为优选，所述发动机EGR系统还包括稳流器，所述稳流器设置于所述连接管。
本发明还提供了车辆，包括上述的发动机EGR系统。
本发明又提供了发动机EGR控制方法，采用上述的发动机EGR系统，该发动机EGR控制方法包括：
判断发动机是否处于冷启动工况；
若是，则第一控制阀的开度调节至25％-100％，第二控制阀控制第二排气分管与连接管的进口连通。
作为优选，若发动机未处于冷启动工况，则判断EGR率需求是否小于等于标定值；
若是，则所述第一控制阀控制的开度调节至25％-100％，所述第二控制阀控制所述第二排气分管与所述排气总管的进口连通。
作为优选，若EGR率需求大于标定值，则所述第二控制阀控制所述第二排气分管与所述连接管的进口连通，根据所述EGR率需求，调节所述第一控制阀的开度。
本发明的有益效果：
本发明提供了发动机EGR系统、车辆及发动机EGR控制方法，该发动机EGR系统，由EGR缸专门为EGR供气，能够提供稳定可控的EGR率。在发动机的EGR率需求大于标定值时，第二控制阀控制第二排气分管与连接管的进口连通，EGR缸排出的废气依次经过第二排气分管和连接管，与新鲜的空气一起进入压气机，经过压气机压缩后再从压气机的出气口进入进气总管，之后一部分气体通过第一控制阀进入EGR缸，另一部分气体通过第一进气分管进入工作气缸。由于通过第一控制阀来调节EGR率，第一控制阀设置在第二进气分管上，从EGR缸中排出的气体没有直接进入进气总管，而是先进入压气机的进气口，经过压气机压缩之后的气体才能进入排气总管，进而进入第二进气分管，从而在第一控制阀减小开度时不会增加EGR缸出气口处的压力，也就不会降低EGR缸的做功效果，而且由于压气机的进气口处的压力比压气机出气口处的压力低，连接管连接第二排气分管和压气机的进气口，还能降低EGR缸的排气背压，提高发动机工作效率。并且，在EGR率需求小于等于标定值时，第二控制阀控制第二排气分管与排气总管连通，从EGR缸排出的气体依次经过第二排气分管和排气总管，进入涡轮中，能给涡轮提供动力，提高能量利用率。
附图说明
图1是本发明具体实施例提供的发动机EGR系统的结构示意图；
图2是本发明具体实施例提供的发动机EGR控制方法的流程图。
图中：
1、工作气缸；2、EGR缸；3、第一进气分管；4、第二进气分管；5、第一控制阀；6、进气总管；7、节气门；8、第一排气分管；9、第二排气分管；10、第二控制阀；11、连接管；12、中冷器；13、压气机；14、涡轮；15、稳流器；16、排气总管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供了发动机EGR系统，如图1所示，该发动机EGR系统包括进气总管6、用于给工作气缸1供气的第一进气分管3、用于给EGR气缸供气的第二进气分管4、第一控制阀5、排气总管16、用于工作气缸1排气的第一排气分管8、用于EGR气缸排气的第二排气分管9、第二控制阀10以及连接管11，进气总管6的进口与涡轮增压器的压气机13的出气口连通，进气总管6的出口分别与第一进气分管3和第二进气分管4连通，第一控制阀5设置于第二进气分管4，第一控制阀5能通过调节其开度来控制第二进气分管4的流通面积，排气总管16的出口与涡轮增压器的涡轮14的进气口连通，排气总管16的进口与第一排气分管8连通，第二控制阀10能控制第二排气分管9与排气总管16的进口连通或者第二排气分管9与连接管11的进口连通，连接管11的出口与压气机13的进气口连通。
该发动机EGR系统，由EGR缸2专门为EGR供气，能够提供稳定可控的EGR率。在发动机的EGR率需求大于标定值时，第二控制阀10控制第二排气分管9与连接管11的进口连通，EGR缸2排出的废气依次经过第二排气分管9和连接管11，与新鲜的空气一起进入压气机13，经过压气机13压缩后再从压气机13的出气口进入进气总管6，之后一部分气体通过第一控制阀5进入EGR缸2，另一部分气体通过第一进气分管3进入工作气缸1。由于通过第一控制阀5来调节EGR率，第一控制阀5设置在第二进气分管4上，从EGR缸2中排出的气体没有直接进入进气总管6，而是先进入压气机13的进气口，经过压气机13压缩之后的气体才能进入排气总管16，进而进入第二进气分管4，从而在第一控制阀5减小开度时不会增加EGR缸2出气口处的压力，也就不会降低EGR缸2的做功效果，而且由于压气机13的进气口处的压力比压气机13出气口处的压力低，连接管11连接第二排气分管9和压气机13的进气口，还能降低EGR缸2的排气背压，提高发动机工作效率。并且，在EGR率需求小于等于标定值时，第二控制阀10控制第二排气分管9与排气总管16连通，从EGR缸2排出的气体依次经过第二排气分管9和排气总管16，进入涡轮14中，能给涡轮14提供动力，提高能量利用率。可选地，工作气缸1和EGR缸2的个数均可以为1个或多个，本实施例中示例性的给出了工作气缸1的个数为5个，EGR缸2的个数为1个。
可选地，第一控制阀5为蝶阀。可以理解的是，第一控制阀5采用的是能连续调节其开度的蝶阀。
可选地，第二控制阀10为三通阀，三通阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，第一阀口与第二排气分管9连通，第二阀口与排气总管16的进口连通，第三阀口与连接管11连通，第一阀口能与第二阀口或者第三阀口连通。第一阀口与第二阀口连通时，第二排气分管9与排气总管16连通；第一阀口与第三阀口连通时，第二排气分管9与连接管11连通。
可选地，发动机EGR系统还包括节气门7，节气门7设置于进气总管6。调节节气门7的开度能调节进气总管6的流通面积，从而能控制工作气缸1以及EGR缸2的总进气量。在负荷变化的情况下，控制系统控制节气门7的开度变化，来调整发动机的输出扭矩。
可选地，发动机EGR系统还包括稳流器15，稳流器15设置于连接管11。从EGR缸2排出的气体进入到稳流器15中与新鲜空气混合，再进入压气机13，能稳定地向压气机13供气，防止从EGR缸2排出的气体脉冲式向压气机13供气。
可选地，发动机EGR系统还包括中冷器12，中冷器12设置于进气总管6，且位于节气门7和压气机13之间。中冷器12用于调节进入到工作气缸1以及EGR缸2的气体的温度。
本发明还提供了车辆，包括上述的发动机EGR系统。
本发明又提供了发动机EGR控制方法，采用上述的发动机EGR系统，如图2所示，该发动机EGR控制方法包括：
S1：判断发动机是否处于冷启动工况。若是，则进行S2。S2：第一控制阀5的开度调节至25％-100％，第二控制阀10控制第二排气分管9与连接管11的进口连通。
发动机处于冷启动工况时，第二控制阀10控制第二排气分管9与连接管11的进口连通，第一控制阀5的开度调节至25％-100％，EGR缸2排出的气体依次经过第二排气分管9、连接管11、稳流器15、压缩机和进气总管6后进入第一进气分管3和第二进气分管4，从而进入到工作气缸1和EGR缸2，能提高进气温度，改善发动机冷启动过程。
若发动机未处于冷启动工况，则进行S3。
S3：判断EGR率需求是否小于等于标定值；若是，则进行S4。S4：第一控制阀5的开度调节至25％-100％，第二控制阀10控制第二排气分管9与排气总管16的进口连通。
在EGR率需求小于等于到标定值时，第二控制阀10控制第二排气分管9与排气总管16的进口连通，第一控制阀5的开度调节至最大，使第二进气分管4的流通面积最大，EGR缸2排出的气体依次经过第二排气分管9和排气总管16，进入到涡轮14中，给涡轮14提供动力。
若EGR率需求大于标定值，则进行S5。S5：第二控制阀10控制第二排气分管9与连接管11的进口连通，根据EGR率需求，调节第一控制阀5的开度。
在EGR率需求大于标定值时，从EGR缸2排出的气体依次经过第二排气分管9和连接管11，与新鲜空气在稳流器15中混合后一起进入压气机13，经压气机13压缩后进入进气总管6，其中一部分气体经过第一控制阀5进入EGR缸2，另一部分进入到工作气缸1，调节第一控制阀5的开度能调节第二进气分管4的流通面积，调节EGR缸2的进气量，从而能调节EGR率。
其中，标定值的范围为0-10％，可根据实际需要设置标定值。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.发动机EGR控制方法，用于控制发动机EGR系统，所述发动机EGR系统包括：
进气总管(6)、用于给工作气缸(1)供气的第一进气分管(3)以及用于给EGR气缸供气的第二进气分管(4)，所述进气总管(6)的进口与涡轮增压器的压气机(13)的出气口连通，所述进气总管(6)的出口分别与所述第一进气分管(3)和第二进气分管(4)连通；
第一控制阀(5)，所述第一控制阀(5)设置于所述第二进气分管(4)，所述第一控制阀(5)能通过调整其开度来控制所述第二进气分管(4)的流通面积；
排气总管(16)、用于工作气缸(1)排气的第一排气分管(8)、用于EGR气缸排气的第二排气分管(9)、第二控制阀(10)以及连接管(11)，所述排气总管(16)的出口与涡轮增压器的涡轮(14)的进气口连通，所述排气总管(16)的进口与所述第一排气分管(8)连通，所述第二控制阀(10)能控制所述第二排气分管(9)与所述排气总管(16)的进口连通或者所述第二排气分管(9)与所述连接管(11)的进口连通，所述连接管(11)的出口与所述压气机(13)的进气口连通；
其特征在于，所述发动机EGR控制方法包括：
判断发动机是否处于冷启动工况；
若是，则第一控制阀(5)的开度调节至25％-100％，第二控制阀(10)控制第二排气分管(9)与连接管(11)的进口连通。
2.根据权利要求1所述的发动机EGR控制方法，其特征在于，所述发动机EGR系统还包括节气门(7)，所述节气门(7)设置于所述进气总管(6)。
3.根据权利要求2所述的发动机EGR控制方法，其特征在于，所述发动机EGR系统还包括中冷器(12)，所述中冷器(12)设置于所述进气总管(6)，且位于所述节气门(7)和所述压气机(13)之间。
4.根据权利要求1所述的发动机EGR控制方法，其特征在于，所述第一控制阀(5)为蝶阀。
5.根据权利要求1所述的发动机EGR控制方法，其特征在于，所述第二控制阀(10)为三通阀，所述三通阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口与所述第二排气分管(9)连通，所述第二阀口与所述排气总管(16)的进口连通，所述第三阀口与所述连接管(11)连通，所述第一阀口能与第二阀口或者第三阀口连通。
6.根据权利要求1所述的发动机EGR控制方法，其特征在于，所述发动机EGR系统还包括稳流器(15)，所述稳流器(15)设置于所述连接管(11)。
7.根据权利要求1所述的发动机EGR控制方法，其特征在于，若发动机未处于冷启动工况，则判断EGR率需求是否小于等于标定值；
若是，则所述第一控制阀(5)的开度调节至25％-100％，所述第二控制阀(10)控制所述第二排气分管(9)与所述排气总管(16)的进口连通。
8.根据权利要求7所述的发动机EGR控制方法，其特征在于，若EGR率需求大于标定值，则所述第二控制阀(10)控制所述第二排气分管(9)与所述连接管(11)的进口连通，根据所述EGR率需求，调节所述第一控制阀(5)的开度。
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