CN203856609U - 一种egr系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种EGR系统，其在废气再循环管路上依次安装有第一冷却器、气体压缩机、储气瓶、EGR阀和气轨，气轨连接有多个电磁喷气阀，各电磁喷气阀插装在与其对应的机体缸盖进气道内；气轨上安装有压力传感器，EGR阀上安装有EGR阀位置传感器，上述两传感器的信号输出端均电连接至ECU电控单元上，电磁喷气阀和EGR阀的控制端也电连接在ECU电控单元上。本实用新型的优点是：EGR率高、响应速度快、实现了再循环废气精确控制，优化了NVH性能，实现了发动机全工况EGR率更宽范围的调节。

Description

一种EGR系统

技术领域

本实用新型涉及发动机废气再循环领域，具体的说是一种可精确控制和提高废气利用率的EGR系统。

背景技术

通常EGR系统分内部EGR系统和外部EGR系统。通常的内部EGR系统是在进气行程内排气阀二次开启，让排气管中的废气倒流到气缸内，此过程通过固定气门定时或可变气门定时来进行控制废气的再循环。外部EGR系统是废气从外部排气歧管或排气管通过EGR阀等结构被重新送回进气歧管或进气管内，由ECU控制EGR阀的开启来实现废气的再循环。

目前的内部EGR系统是通过气门定时实现，受配气凸轮形线的限制不能实现自由的准确地控制，废气未经过冷却直接进入气缸，不能实现降温的效果，并且也很难控制高低负荷的EGR率，因为它不是一个闭环控制，因此效果并不理想，此种类型的EGR系统大多是一种理想的想法，实际应用中很罕见。

目前的外部EGR系统应用最为广泛，种类也比较繁杂，通常被分为高压EGR系统、低压EGR系统和强制EGR系统，但是在应用的过程中问题屡见不鲜。

1）高压EGR系统是废气从涡轮前被引到涡轮增压器压端后，此过程是利用废弃峰值压力实现的，它的主要缺点有时候是会出现废气量不足，甚至会出现进气管中的新鲜空气倒流到EGR出气管中，这在由高负荷工况降到低负荷工况时出现的概率更大，因为在高负荷工况涡轮增压器转速很高，当突然降为较低工况时，排气压力会突减，但是此时涡轮增压器由于惯性作用仍然保持在很高的转速，在短时间内涡端就可能变为一个气泵，便出现由废气推动涡轮转动变为涡轮吸引废气，导致EGR阀出气管中压力会出现瞬间下降，进而使EGR阀出气管与进气管的压差降低，废气量不能达到目标要求；

2）低压EGR系统是涡后废气流入压端前进气管，涡后废气与压端前新鲜空气的静压差很高，废气量有所保证但是废气会污染压端，严重时造成涡轮压端由于碳积而寿命大大降低，及时在废气与新鲜空气汇流之前加DPF效果也是不很理想，况且增加了排气系统的复杂性；

3）强制EGR系统又分为两种，一种是复合式涡轮增压器，以其双侧压缩机同时压缩新鲜空气和再循环废气，它的缺点是结构过于复杂，成本过高。另一种是单独的机械驱动，或其它压气机来克服进排气之间的静压差，它的缺点是成本高、寿命短、尺寸大等，所以实际应用也很少。

另外，现在大部分的EGR阀都是通过优化EGR阀出气管末端结构，来改进再循环废气和新鲜空气混合的均匀性，再使进入各缸的废气量相同，但是效果甚微。

鉴于目前EGR系统的各种缺陷，本实用新型旨在提供一套尽最大程度解决上述问题的EGR系统设计方案。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可精确控制和提高废气利用率的EGR系统，将EGR控制系统集成到柴油机的ECU控制单元中，通过运行ECU内部标定好的EGR脉谱，可实现再循环废气的定时、定量和定压地精确控制，大大提高了EGR率和响应速度，能解决由再循环废气混合不均导致的各缸燃烧不均匀带来的NVH劣化，实现发动机全工况的EGR率更宽范围的调节。

为解决上述技术问题，本实用新型的EGR系统包括发动机机体、通过排气歧管与机体出气端连接的涡轮增压器、连接在涡轮增压器排气端上的排气管、连接在排气管与机体进气端之间的废气再循环管路和用于信号采集与自动控制的ECU电控单元，其结构特点是所述废气再循环管路上沿废气流向依次安装有第一冷却器、气体压缩机、储气瓶、EGR阀和气轨，气轨上间隔连接有多个与机体缸盖进气道数量相同的电磁喷气阀，各电磁喷气阀插装在与其对应的机体缸盖进气道内；所述气轨上安装有压力传感器，EGR阀上安装有EGR阀位置传感器，上述两传感器的信号输出端均电连接至ECU电控单元上，上述电磁喷气阀和EGR阀的控制端也电连接在ECU电控单元上。

所述废气再循环管路上在气体压缩机和储气瓶之间安装有干燥罐，干燥罐上安装有限压阀。

所述废气再循环管路上在储气瓶和EGR阀之间安装有DPF颗粒捕捉器。

所述废气再循环管路上在DPF颗粒捕捉器和EGR阀之间安装有第二冷却器。

所述气轨为一中空管，该中空管的两端与EGR阀的出口连通，该中空管的管段上沿其长度方向均匀间隔开设有多个与电磁喷气阀数量相等的气轨出口，各电磁喷气阀与各气轨出口一一对应连接。

采用上述结构，再循环废气从涡轮增压器的出气端取气，经第一冷却器进入气体压缩机增压，经干燥罐干燥后进入气瓶，经DPF颗粒捕捉器后再经第二冷却器进入EGR阀内，之后进入气轨内，气轨将再循环废气分布到各个电磁喷气阀内，最后由个电磁喷气阀将再循环废气直接喷入缸盖进气道内，从而完成再循环废气重回发动机机体。在ECU电控单元中，通过采集发动机转速信号、离合器踏板信号、EGR阀位置反馈信号和气轨内气体压力信号等反馈信号跟预先标定的EGR脉谱比较后，由ECU电控单元发出EGR阀开度控制信号和电磁喷气阀开关控制信号来控制EGR阀开度和电磁喷气阀开关，最终在任何工况都可以实现对再循环废气的定时、定量和定压的精确闭环式控制。

本实用新型的EGR系统直接将传统的电控器整合到发动机的电控单元中，实现EGR阀对再循环废气利用的闭环控制。采用电磁喷气阀直接将废气送入缸盖进气道内，并且气体压缩机可以提供稳定充足的再循环废气源，这解决了仅通过传统的排气歧管中的压力脉冲将再循环废气压入进气管导致的EGR率低的问题，因为本EGR系统不受负荷的影响，因此也就解决高低负荷时EGR率难以控制的问题。

通过EGR阀位置反馈信号、气轨内的气体压力信号、发动机转速信号和离合器踏板信号等反馈信号的精确反馈由ECU电控单元发出精确的控制信号，控制EGR阀开度和电磁喷气阀的开关，使再循环废气实现定时、定量和定压地控制精确，提高了再循环废气流入气缸的响应速度。

储气瓶可以提供高压稳定充足的再循环废气，并且气体压力传感器可以实时监测即将喷到气缸内再循环废气的压力，储气瓶和气轨在一定程度上起到了稳压的作用。

电磁喷气阀直接将再循环废气排进各个缸内，使再循环废气在各个缸之间的分布量更加均匀，进而使发动机各缸做功的均匀性更好，这是传统EGR系统所无法比拟的，由于管路结构和汇流气体压力、流速的差异等特点而导致的气体流场状态的多变性，经常会使再循环废气和新鲜空气在极短的时间内不能很好的混合均匀导致进入各缸内的再循环废气量不同，造成各缸做功的严重不均匀，进而便会导致NVH性能劣化，如产生过大的曲轴系弯曲振动和扭振，这些是产生半阶次振动的主要原因，而半阶次振动又会严重影响整机振动和声品质，而本实用新型的EGR系统直接将再循环废气精确的喷入进气道内完全解决了由各缸再循环废气量不同导致的做功不均匀的缺陷。

综上所述，本实用新型的优点是：EGR率高、响应速度快、实现了再循环废气的定时、定量和定压的精确控制，解决了由再循环废气混合不均导致的各缸燃烧不均匀带来的NVH劣化，实现了发动机全工况的EGR率更宽范围的调节。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的结构原理示意图。

具体实施方式

参照附图，本实用新型的EGR系统包括发动机机体1、通过排气歧管2与机体出气端连接的涡轮增压器3、连接在涡轮增压器3排气端上的排气管4、连接在排气管4与机体进气端之间的废气再循环管路5和用于信号采集与自动控制的ECU电控单元6。涡轮增压器3的增压出气端与中冷器19连接，中冷器19的出口连接至机体1的进气端。废气再循环管路5上沿废气流向依次安装有第一冷却器7、气体压缩机8、储气瓶9、EGR阀10和气轨11，气轨11上间隔连接有多个与机体缸盖进气道数量相同的电磁喷气阀12，各电磁喷气阀12插装在与其对应的机体缸盖进气道内。气轨11上安装有压力传感器13，EGR阀10上安装有EGR阀位置传感器14，上述两传感器的信号输出端均电连接至ECU电控单元6上，上述电磁喷气12阀和EGR阀10的控制端也电连接在ECU电控单元6上。ECU电控单元6同时采集发动机转速信号以及离合器踏板信号后分别向EGR阀10和电磁喷气阀12发送EGR阀开度控制信号和电磁喷气阀开关控制信号。

参照附图，废气再循环管路5上在气体压缩机8和储气瓶9之间安装有干燥罐15，干燥罐15上安装有限压阀16。干燥罐主要用以保证进入储气罐中的空气干燥、干净，有效防止制动系统中各零件因生锈或冻结造成的制动系统失效。限压阀16起到了压力调节和保护的作用。

参照附图，废气再循环管路5上在储气瓶9和EGR阀10之间安装有DPF颗粒捕捉器17。DPF颗粒捕捉器17用于过滤再循环废气中的颗粒物，避免影响EGR阀的性能。

参照附图，废气再循环管路5上在DPF颗粒捕捉器17和EGR阀10之间安装有第二冷却器18。第二冷却器18用于进一步冷却再循环废气，避免高温影响EGR阀的性能。

参照附图，气轨11为一中空管，该中空管的两端与EGR阀10的出口连通，该中空管的管段上沿其长度方向均匀间隔开设有多个与电磁喷气阀12数量相等的气轨出口，各电磁喷气阀12与各气轨出口一一对应连接。该种结构中，中空管的两端同时进气，利用均匀分布的气轨出口，保证各个电磁喷气阀12气量分布的更加均匀。

本实用新型的EGR系统直接将传统的电控器整合到发动机的电控单元中，实现EGR阀10对再循环废气利用的闭环控制。采用电磁喷气阀12直接将废气送入缸盖进气道内，并且气体压缩机8可以提供稳定充足的再循环废气源，这解决了仅通过传统的排气歧管中的压力脉冲将再循环废气压入进气管导致的EGR率低的问题，因为本EGR系统不受负荷的影响，因此也就解决高低负荷时EGR率难以控制的问题。其中，所谓EGR率是指废气再循环率，即重新进入进气道的废气量与新进空气量的比值。

通过EGR阀位置反馈信号、气轨内的气体压力信号、发动机转速信号、和离合器踏板信号等反馈信号的精确反馈由ECU电控单元6发出精确的控制信号，控制EGR阀开度和电磁喷气阀的开关，使再循环废气实现定时、定量和定压地控制精确，提高了再循环废气流入气缸的响应速度。其中，发动机转速信号来自柴油机飞轮壳上的转速传感器，离合器踏板信号来自与油门踏板相连接传感器。

储气瓶9可以提供高压稳定充足的再循环废气，压力传感器13可以实时监测即将喷到气缸内再循环废气的压力，储气瓶9和气轨11在一定程度上起到了稳压的作用。

电磁喷气阀12直接将再循环废气排进各个缸内，使再循环废气在各个缸之间的分布量更加均匀，进而使发动机各缸做功的均匀性更好，这是传统EGR系统所无法比拟的，由于管路结构和汇流气体压力、流速的差异等特点而导致的气体流场状态的多变性，经常会使再循环废气和新鲜空气在极短的时间内不能很好的混合均匀导致进入各缸内的再循环废气量不同，造成各缸做功的严重不均匀，进而便会导致NVH性能劣化，如产生过大的曲轴系弯曲振动和扭振，这些是产生半阶次振动的主要原因，而半阶次振动又会严重影响整机振动和声品质，而本实用新型的EGR系统直接将再循环废气精确的喷入进气道内完全解决了由各缸再循环废气量不同导致的做功不均匀的缺陷。

在本实用新型中，关于ECU电控单元6对各传感信号的采集电路和对电磁喷气阀12的开关控制电路以及对EGR阀12的开度控制电路均为现有技术中的控制电路，关于各电器件之间的连接也为常规的电路连接结构，不是本实用新型的重点，在此不再赘述。

本实用新型的保护重点在于EGR系统中新的气路连接结构，对于各电器件的控制和使用过程的描述仅仅是为了更加详细介绍该种新结构，其解决的仅仅是对各电器件功能的限定，而不是为了保护该种控制方法或控制过程。

综上所述，本实用新型不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可做若干的更改和修饰。本实用新型的保护范围应以本实用新型的权利要求为准。

Claims (5)

1.一种EGR系统，包括发动机机体（1）、通过排气歧管（2）与机体出气端连接的涡轮增压器（3）、连接在涡轮增压器（3）排气端上的排气管（4）、连接在排气管（4）与机体进气端之间的废气再循环管路（5）和用于信号采集与自动控制的ECU电控单元（6），其特征是所述废气再循环管路（5）上沿废气流向依次安装有第一冷却器（7）、气体压缩机（8）、储气瓶（9）、EGR阀（10）和气轨（11），气轨（11）上间隔连接有多个与机体缸盖进气道数量相同的电磁喷气阀（12），各电磁喷气阀（12）插装在与其对应的机体缸盖进气道内；所述气轨（11）上安装有压力传感器（13），EGR阀（10）上安装有EGR阀位置传感器（14），上述两传感器的信号输出端均电连接在所述ECU电控单元（6）上，上述电磁喷气阀（ 12 ）和EGR阀（10）的控制端也电连接在ECU电控单元（6）上。

2.如权利要求1所述的EGR系统，其特征是所述废气再循环管路（5）上在气体压缩机（8）和储气瓶（9）之间安装有干燥罐（15），干燥罐（15）上安装有限压阀（16）。

3.如权利要求1所述的EGR系统，其特征是所述废气再循环管路（5）上在储气瓶（9）和EGR阀（10）之间安装有DPF颗粒捕捉器（17）。

4.如权利要求3所述的EGR系统，其特征是所述废气再循环管路（5）上在DPF颗粒捕捉器（17）和EGR阀（10）之间安装有第二冷却器（18）。

5.如权利要求1-4中任一项所述的EGR系统，其特征是所述气轨（11）为一中空管，该中空管的两端与EGR阀（10）的出口连通，该中空管的管段上沿其长度方向均匀间隔开设有多个与电磁喷气阀（12）数量相等的气轨出口，各电磁喷气阀（12）与各气轨出口一一对应连接。