CN117432557A - 一种燃气发动机egr冷却器出气温度的控制装置 - Google Patents

一种燃气发动机egr冷却器出气温度的控制装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置，通过温度传感器监控EGR冷却器出气温度，数据传输进控制器，通过计算和预设程序，传输指令给电子节温器控制水系统冷却液的走向，改变通过EGR冷却器的水温，从而将EGR冷却器出气温度在控制一定的区间范围内，做到发动机燃烧边界与冷凝水残留量的平衡。本申请包括：进气端，EGR冷却器，出气端，温度传感器，控制器，电子节温器，水循环系统；EGR冷却器两端分别设置有进气端、出气端；出气端上设置有温度传感器；温度传感器与控制器相连；控制器与电子节温器相连，电子节温器与水循环系统、EGR冷却器相连，水循环系统与EGR冷却器相连。

Description

一种燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置
技术领域
本申请实施例涉及燃气发动机领域，尤其涉及一种燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置。
背景技术
根据排放控制的技术路线，带EGR的废气再系统循环系统，其原理是通过标定控制，将一部分发动机缸内燃烧排出的废气引入到发动机进气歧管内，使得这部分废气重新参与缸内燃烧，降低发动机尾气中氮氧化合物的含量。EGR通常从发动排气管(总管或歧管)取高温废气，高温废气经过EGR冷却器冷却后形成温度较低的气体，再通过EGR废气控制管路进入发动机缸内参与燃烧。
对于燃气发动机，由于燃烧特性的影响，EGR冷却器出气温度过高，影响发动机燃烧边界；EGR冷却器出气温度过低，则EGR废气管路中的冷凝水残留过多(气体机燃烧特性，含水量高)，在冬天或严寒地区，冷凝水过多时容易造成EGR废气管路结冰，影响车辆正常使用。因此，需要将EGR冷却器出气温度控制在一定的区间范围内，既不影响发动机的燃烧边界，也不产生过多的冷凝水。目前EGR冷却器出气温度的控制主要有：①通过监控EGR冷却器出气口温度，当其温度低于一定限值时，通过其他参数判断发动机运行状态，同时调节电子水泵转速，控制发动机冷却液流速使水温升高到一定范围，使EGR冷却器出气口气温达到预设值(详见专利：申请号202211349246.0，名称《发动机电子水泵的控制方法、装置、存储介质和车辆》)；②将EGR冷却器的冷凝水接入中冷器冷却系统，因中冷器冷却系统的冷却液温度一般低于50℃，能更好的冷却EGR气室中的EGR气体，使得EGR冷却器出气温度控制在较低的水平，从而扩展了EGR系统的使用范围，达到更好的降低油耗以及排放的目的。(详见专利：申请号CN201611162850.7，名称《一种发动机低温冷却循环系统》)。无法将EGR冷却器出气温度在控制一定的区间范围内，做到发动机燃烧边界与冷凝水残留量的平衡。
发明内容
本申请公开了一种燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置，通过温度传感器监控EGR冷却器出气温度，数据传输进控制器，通过计算和预设程序，传输指令给电子节温器控制水系统冷却液的走向，改变通过EGR冷却器的水温，从而将EGR冷却器出气温度在控制一定的区间范围内，做到发动机燃烧边界与冷凝水残留量的平衡。
本申请提供了一种燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置，包括：
进气端，EGR冷却器，出气端，温度传感器，控制器，电子节温器，水循环系统；
EGR冷却器两端分别设置有进气端、出气端；
出气端上设置有温度传感器，温度传感器用于监控出气端的温度；
温度传感器与控制器相连，控制器用于接收出气端的温度，通过计算和预设程序生成控制指令；
控制器与电子节温器相连，电子节温器用于根据控制指令调整冷却液在水循环系统中的走向；
电子节温器与水循环系统、EGR冷却器相连，水循环系统用于调整冷却液的温度；
水循环系统与EGR冷却器相连。
可选的，控制装置还包括：发动机排气管，发动机进气管；
发动机排气管设置在进气端前端；
发动机进气管设置在出气端后端。
可选的，控制装置还包括：换热片；
换热片设置于EGR冷却器内部。
可选的，EGR冷却器还包括：进水管、出水管；
进水口与水循环系统相连；
出水管与电子节温器相连。
可选的，水循环系统包括发动机内循环系统和外循环系统；
发动机内循环系统一端与电子节温器相连，另一端与EGR冷却器相连；
外循环系统与电子节温器相连。
可选的，电子节温器为双电控调温器或电控调温器。
可选的，当电子节温器为电控调温器时；
电控调温器上至少设置四个可自由开闭的接口；
接口中接口一、接口二分别与EGR冷却器、发动机内循环系统相连；
接口中接口三、接口四与发动机外循环系统相连。
可选的，水循环系统设置有冷却管、发动机水泵；
冷却管为水循环系统的循环通道；
发动机水泵与冷却管相连。
可选的，外循环系统设置有散热装置；
散热装置设置于外循环系统的冷却管周围。
可选的，散热装置为风扇、散热器。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，用于燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置具体包括：进气端，EGR冷却器，出气端，温度传感器，控制器，电子节温器，水循环系统；其中，EGR冷却器两端分别设置有进气端、出气端；出气端上设置有温度传感器；温度传感器与控制器相连；控制器与电子节温器相连；电子节温器与水循环系统、EGR冷却器相连；水循环系统与EGR冷却器相连。通过温度传感器监控EGR冷却器出气温度，数据传输进控制器，通过计算和预设程序，传输指令给电子节温器控制水系统冷却液的走向，改变通过EGR冷却器的水温，从而将EGR冷却器出气温度在控制一定的区间范围内，做到发动机燃烧边界与冷凝水残留量的平衡。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请中用于燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置原理的一个示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
在现有的技术中，无法将EGR冷却器出气温度在控制一定的区间范围内，做到发动机燃烧边界与冷凝水残留量的平衡。
基于此，本申请公开了一种燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置，用于模拟工况进行测试，减少早期失效问题的功率模块流入后续流程，提高产品的良率。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，本申请提供了一种燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置的一个实施例，包括：
进气端，EGR冷却器1，出气端，温度传感器2，控制器3，电子节温器5，水循环系统；
EGR冷却器1两端分别设置有进气端、出气端；
出气端上设置有温度传感器2，温度传感器2用于监控出气端的温度；
温度传感器2与控制器3相连，控制器3用于接收出气端的温度，通过计算和预设程序生成控制指令；
控制器3与电子节温器5相连，电子节温器5用于根据控制指令调整冷却液在水循环系统中的走向；
电子节温器5与水循环系统、EGR冷却器1相连，水循环系统用于调整冷却液的温度；
水循环系统与EGR冷却器1相连。
本实施例中，EGR冷却器1的进气端为来源于发动机排气管的高温气体，高温气体经过EGR冷却器时，使用流经EGR冷却器1的冷却液将高温气体冷却后通过发动机进气管进入发动机参与燃烧。冷却液的温度根据出气端的温度进行动态调整，具体步骤为：温度传感器2监控出气端的温度并将温度数据传输至控制器3，控制器3接收温度数据，通过计算和预设程序生成控制指令并传输至电子节温器5，电子节温器5调整冷却液在水循环系统中的走向，使冷却液的温度能控制在一定范围内，从而达到控制高温气体在一定温度范围内。
可选的，控制装置还包括：发动机排气管，发动机进气管；
发动机排气管设置在进气端前端；
发动机进气管设置在出气端后端。
可选的，控制装置还包括：换热片；
换热片设置于EGR冷却器1内部。
本实施例中，为了控制系统的完整性，设置发动机排气管，发动机进气管与控制系统连接保证高温气体在发动机中的连续流动；在EGR冷却器1中设置适量的换热片以保证高温气体能与冷却液有效接触，以得到有效控温效果。
可选的，EGR冷却器1还包括：进水管、出水管；
进水口与水循环系统相连；
出水管与电子节温器5相连。
本实施例中，冷却液通过冷却管道流经EGR冷却器1、电子节温器5、水循环系统等装置，在发动机内循环。
可选的，水循环系统包括发动机内循环系统7和外循环系统4；
发动机内循环系统7一端与电子节温器5相连，另一端与EGR冷却器1相连；
外循环系统4与电子节温器5相连。
可选的，电子节温器5为双电控调温器或电控调温器。
可选的，当电子节温器5为电控调温器时；
电控调温器上至少设置四个可自由开闭的接口；
接口中接口一、接口二分别与EGR冷却器1、发动机内循环系统7相连；
接口中接口三、接口四与发动机外循环系统4相连。
本实施例中，电子节温器5是控制冷却液流动路径的阀门，是一种自动调温装置，能够实现根据不同温度进行冷却液流向及流量控制，保证发动机长期准确工作在最佳温度下。至少设置四个可自由开闭的接口的目的是保证能起到切换内、外循环的作用。
可选的，水循环系统设置有冷却管、发动机水泵6；
冷却管为水循环系统的循环通道；
发动机水泵6与冷却管相连。
本实施例中，发动机水泵6为整个水系统的动力来源。
可选的，外循环系统4设置有散热装置；
散热装置设置于外循环系统4的冷却管周围。
可选的，其特征在于，散热装置为风扇、散热器。
本实施例中，发动机内循环系统7主要是热机阶段或车辆水温较低时将外循环系统4关闭，使冷却液只在发动机内循环，从而使水温得到快速提升。外循环系统4主要通过车辆的风扇、散热器将冷却水冷却，再流入发动机，当车辆水系统温度超过一定限值时，会开启外循环系统4。主要是通过温度传感器2监控EGR冷却器1的出气温度，数据传输进控制器3，通过计算和预设程序，传输指令给电子节温器5控制水系统冷却液的走向，改变通过EGR冷却器1的水温，从而控制EGR冷却器1的出气温度。具体为：
(1)当EGR冷却器1出气温度高于设定范围A时，设定范围根据发动机的具体性能提前设定，控制器3发送指令使电子节温器5调节提高外部水循环的流量，经过外循环冷却的冷却液进入发动机和EGR冷却器1，EGR冷却器1出气温度下降，经过闭环控制和调节，使EGR出气温度达到A范围内。
(2)当EGR冷却器1出气温度低于设定范围A时，控制器3发送指令使电子节温器5调节降低或关闭外部水循环的流量，大部分或全部冷却液在发动机内循环，水温上升，经过EGR冷却器1的水温也得以提升，经过闭环控制和调节，使EGR出气温度达到A范围内。
(3)处于保护发动机考虑，当EGR冷却器1出气温度低于设定范围A时，而发动机水温又超过了保护发动机的最高设定值C时，电子节温器5会适当开启外部循环来降低水系统水温，使水温控制在合理范围内。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种燃气发动机EGR冷却器出气温度的控制装置，其特征在于，包括：
进气端，EGR冷却器，出气端，温度传感器，控制器，电子节温器，水循环系统；
所述EGR冷却器两端分别设置有所述进气端、所述出气端；
所述出气端上设置有所述温度传感器，所述温度传感器用于监控所述出气端的温度；
所述温度传感器与所述控制器相连，所述控制器用于接收所述出气端的温度，通过计算和预设程序生成控制指令；
所述控制器与所述电子节温器相连，所述电子节温器用于根据所述控制指令调整冷却液在所述水循环系统中的走向；
所述电子节温器与所述水循环系统、所述EGR冷却器相连，所述水循环系统用于调整冷却液的温度；
所述水循环系统与所述EGR冷却器相连。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：发动机排气管，发动机进气管；
所述发动机排气管设置在所述进气端前端；
所述发动机进气管设置在所述出气端后端。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：换热片；
所述换热片设置于所述EGR冷却器内部。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述EGR冷却器还包括：进水管、出水管；
所述进水口与所述水循环系统相连；
所述出水管与所述电子节温器相连。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述水循环系统包括发动机内循环系统和外循环系统；
所述发动机内循环系统一端与所述电子节温器相连，另一端与EGR冷却器相连；
所述外循环系统与所述电子节温器相连。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电子节温器为双电控调温器或电控调温器。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，当所述电子节温器为电控调温器时；
所述电控调温器上至少设置四个可自由开闭的接口；
所述接口中接口一、接口二分别与所述EGR冷却器、所述发动机内循环系统相连；
所述接口中接口三、接口四与所述发动机外循环系统相连。
8.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述水循环系统设置有冷却管、发动机水泵；
所述冷却管为所述水循环系统的循环通道；
所述发动机水泵与所述冷却管相连。
9.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述外循环系统设置有散热装置；
所述散热装置设置于所述外循环系统的冷却管周围。
10.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述散热装置为风扇、散热器。
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