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废气再循环系统及其方法、汽车
申请号	CN202010584159.8	申请日	2020-06-24	公开(公告)号	CN113833586B	公开(公告)日	2022-12-20
申请人	广州汽车集团股份有限公司;			发明人	黄兴来; 王本超; 钟灵贵; 张凯; 钟广桦; 骆洪燕;
摘要	一种废气再循环系统，其特征在于，包括内燃机、进气管道、排气管道、涡轮增加器、第一EGR管道和第二EGR管道，内燃机包括进气歧管和排气歧管；进气管道与进气歧管连通；排气管道与排气歧管连通；涡轮增加器包括增压器、涡轮和联动轴，增压器位于进气管道，涡轮位于排气管道，联动轴连接于增压器与涡轮之间；第一EGR管道的一端与进气管道连通，第一EGR管道的另一端与排气管道连通，第一EGR管道上设有控制流体通断的第一阀门和第二阀门；第二EGR管道的一端连通第一EGR管道，第二EGR管道的另一端与排气管道连通，第二EGR管道上设有第三阀门。本发明的废气再循环系统能保证各工况的EGR率及泄压时低噪音。本发明还涉及一种废气再循环方法及汽车。
权利要求	1.一种废气再循环系统，其特征在于，包括：内燃机，包括进气歧管和排气歧管；进气管道，该进气管道与该进气歧管连通；排气管道，该排气管道与该排气歧管连通；涡轮增加器，包括增压器、涡轮和联动轴，该增压器位于该进气管道，该涡轮位于该排气管道，该联动轴连接于该增压器与该涡轮之间；第一EGR管道，该第一EGR管道的一端与该进气管道连通，该第一EGR管道的另一端与该排气管道连通，该第一EGR管道上设有控制流体通断的第一阀门和第二阀门；以及第二EGR管道，该第二EGR管道的一端连通该第一阀门与该第二阀门之间的该第一EGR管道，该第二EGR管道的另一端与该排气管道连通，该第二EGR管道上设有控制流体通断的第三阀门；该废气再循环系统还包括控制器，该控制器分别与该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门电性连接，该控制器用于控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门开启或关闭；当该涡轮转速小于或等于第一阈值、该增压器对增压后的流体压力小于或等于第二阈值、该内燃机需求EGR率为0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均关闭；当该涡轮转速小于或等于第一阈值、该增压器对增压后的流体压力小于或等于第二阈值、该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门关闭，控制该第二阀门和该第三阀门开启；当该涡轮转速大于第一阈值以及该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均开启,或者该增压器对增压后的流体压力大于第二阈值以及该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均开启；其中，该第一阈值为该涡轮转速的上限值，该第二阈值为该内燃机标定时设置的进气增压上限值，该EGR率为废气量与吸入该内燃机的进气总量之比。 2.如权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，该第一EGR管道的进气口连接于该排气歧管与该涡轮之间的该排气管道上，该第一EGR管道的出气口靠近该增压器的进气口，该第二EGR管道的进气口靠近该涡轮的出气口。 3.如权利要求2所述的废气再循环系统，其特征在于，该第一阀门位于该第一EGR管道与该排气管道的连接处，该第二阀门靠近该第一EGR管道与该进气管道的连接处。 4.如权利要求3所述的废气再循环系统，其特征在于，该废气再循环系统还包括废气冷却系统，该废气冷却系统包括冷却管路、换热器和散热器，该冷却管路的进水口和出水口分别与该散热器连接，该换热器连接在该冷却管路上，该第二阀门与该进气管道之间的第一EGR管道经过该换热器。 5.一种废气再循环方法，其特征在于，该方法利用权利要求1至4任意一项所述的废气再循环系统，该方法包括：当该涡轮转速小于或等于第一阈值、该增压器对增压后的流体压力小于或等于第二阈值、该内燃机需求EGR率为0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均关闭；当该涡轮转速小于或等于第一阈值、该增压器对增压后的流体压力小于或等于第二阈值、该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门关闭，控制该第二阀门和该第三阀门开启；当该涡轮转速大于第一阈值以及该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均开启,或者该增压器对增压后的流体压力大于第二阈值以及该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均开启；其中，该第一阈值为该涡轮转速的上限值，该第二阈值为该内燃机标定时设置的进气增压上限值，该EGR率为废气量与吸入该内燃机的进气总量之比。 6.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至4任意一项所述的废气再循环系统。
说明书全文	废气再循环系统及其方法、汽车技术领域 [0001] 本发明涉及内燃机技术领域，特别涉及一种废气再循环系统及其方法、汽车。背景技术 [0002] 为了降低内燃机燃烧产生的NOx，目前市面上的车型的使用EGR(废气再循环)，在中、低转速时降低燃烧室内温度，同时又不影响发动机的功率和扭矩输出。涡轮增压器工作时有速度上限设置，如果速度过高上限，将会导致涡轮寿命降低以及进入燃烧室的气体过多、压力过高，影响燃烧，从而降低功率扭矩输出。 [0003] 因此在涡轮转速过高或者增压过大时，会释放部分涡轮推力(泄压阀使部分气体从旁路流走)，这部分气体在涡轮附近速度非常高，当其经过泄压孔流出时，产生非常高泄压音。发明内容 [0004] 有鉴于此，本发明提供一种废气再循环系统，能保证各工况的EGR率及泄压时低噪音。 [0005] 一种废气再循环系统，其特征在于，包括： [0006] 内燃机，包括进气歧管和排气歧管； [0007] 进气管道，进气管道与进气歧管连通； [0008] 排气管道，排气管道与排气歧管连通； [0009] 涡轮增加器，包括增压器、涡轮和联动轴，增压器位于进气管道，涡轮位于排气管道，联动轴连接于增压器与涡轮之间； [0010] 第一EGR管道，第一EGR管道的一端与进气管道连通，第一EGR管道的另一端与排气管道连通，第一EGR管道上设有控制流体通断的第一阀门和第二阀门；以及[0011] 第二EGR管道，第二EGR管道的一端连通第一阀门与第二阀门之间的第一EGR管道，第二EGR管道的另一端与排气管道连通，第二EGR管道上设有控制流体通断的第三阀门。 [0012] 在本发明的实施例中，上述第一EGR管道的进气口连接于该排气歧管与该涡轮之间的该排气管道上，该第一EGR管道的出气口靠近该增压器的进气口，该第二EGR管道的进气口靠近该涡轮的出气口。 [0013] 在本发明的实施例中，上述第一阀门位于该第一EGR管道与该排气管道的连接处，该第二阀门靠近该第一EGR管道与该进气管道的连接处。 [0014] 在本发明的实施例中，上述废气再循环系统还包括废气冷却系统，该废气冷却系统包括冷却管路、换热器和散热器，该冷却管路的进水口和出水口分别与该散热器连接，该换热器连接在该冷却管路上，该第二阀门与该进气管道之间的第一EGR管道经过该换热器。 [0015] 在本发明的实施例中，上述废气再循环系统还包括控制器，该控制器分别与该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门电性连接，该控制器用于控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门开启或关闭。 [0016] 在本发明的实施例中，当该涡轮转速小于或等于第一阈值、该增压器对增压后的流体压力小于或等于第二阈值、该内燃机需求EGR率为0时，该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均关闭； [0017] 其中，该第一阈值为该涡轮转速的上限值，该第二阈值为该内燃机标定时设置的进气增压上限值，该EGR率为废气量与吸入该内燃机的进气总量之比。 [0018] 在本发明的实施例中，当该涡轮转速小于或等于第一阈值、该增压器对增压后的流体压力小于或等于第二阈值、该内燃机需求EGR率大于0时，该第一阀门关闭，该第二阀门和该第三阀门开启； [0019] 其中，该第一阈值为该涡轮转速的上限值，该第二阈值为该内燃机标定时设置的进气增压上限值，该EGR率为废气量与吸入该内燃机的进气总量之比。 [0020] 在本发明的实施例中，当该涡轮转速大于第一阈值以及该内燃机需求EGR率大于0时，该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均开启,或者该增压器对增压后的流体压力大于第二阈值以及该内燃机需求EGR率大于0时，该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均开启； [0021] 其中，该第一阈值为该涡轮转速的上限值，该第二阈值为该内燃机标定时设置的进气增压上限值，该EGR率为废气量与吸入该内燃机的进气总量之比。 [0022] 本发明还涉及一种废气再循环方法，该方法利用上述的废气再循环系统，该方法包括： [0023] 当该涡轮转速小于或等于第一阈值、该增压器对增压后的流体压力小于或等于第二阈值、该内燃机需求EGR率为0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均关闭； [0024] 当该涡轮转速小于或等于第一阈值、该增压器对增压后的流体压力小于或等于第二阈值、该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门关闭，控制该第二阀门和该第三阀门开启； [0025] 当该涡轮转速大于第一阈值以及该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均开启,或者该增压器对增压后的流体压力大于第二阈值以及该内燃机需求EGR率大于0时，控制该第一阀门、该第二阀门和该第三阀门均开启； [0026] 其中，该第一阈值为该涡轮转速的上限值，该第二阈值为该内燃机标定时设置的进气增压上限值，该EGR率为废气量与吸入该内燃机的进气总量之比。 [0027] 本发明还涉及一种汽车，包括上述的废气再循环系统。 [0028] 本发明的废气再循环系统可根据涡轮转速、增压器对增压后的流体压力以及内燃机需求EGR率控制第一阀门、第二阀门和第三阀门开启或关闭，进而保证各工况的EGR率及涡轮泄压时低噪音。附图说明 [0029] 图1是本发明第一实施例的废气再循环系统的结构示意图。 [0030] 图2是图1所示的废气再循环系统的局部结构示意图。 [0031] 图3是本发明第二实施例的废气再循环系统的结构示意图。 [0032] 图4是图3所示的废气再循环系统的局部结构示意图。 [0033] 图5是本发明的废气再循环方法的流程示意图。具体实施方式 [0034] 第一实施例 [0035] 图1是本发明第一实施例的废气再循环系统的结构示意图，图2是图1所示的废气再循环系统的局部结构示意图，如图1和图2所示，废气再循环系统包括： [0036] 内燃机11，包括进气歧管111和排气歧管112； [0037] 进气管道12，进气管道12与进气歧管111连通； [0038] 排气管道13，排气管道13与排气歧管112连通； [0039] 涡轮142增加器14，包括增压器141、涡轮142和联动轴143，增压器141位于进气管道12，涡轮142位于排气管道13，联动轴143联动连接于增压器141与涡轮142之间； [0040] 第一EGR管道15，第一EGR管道15的一端与进气管道12连通，第一EGR管道15的另一端与排气管道13连通，第一EGR管道15上设有控制流体通断的第一阀门151和第二阀门152；以及 [0041] 第二EGR管道16，第二EGR管道16的一端连通第一阀门151与第二阀门152之间的第一EGR管道15，第二EGR管道16的另一端与排气管道13连通，第二EGR管道16上设有控制流体通断的第三阀门161。 [0042] 本发明的废气再循环系统可根据涡轮142转速V、增压器141对增压后的流体压力P以及内燃机11需求EGR率控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161开启或关闭，进而保证各工况的EGR率及涡轮142泄压时低噪音。而且，整个废气再循环系统结构紧凑，方便布置，更符合实际需求，其中，第一EGR管道15的设置能够保证涡轮142高转速时泄压以及EGR率，第二EGR管道16的设置能够保证涡轮142低转速时的EGR率以及涡轮142高转速时泄压，第一EGR管道15和第二EGR管道16配合能实现不同工况下的EGR率。此外，本发明的废气再循环系统能有效避免涡轮142转速V过高导致的寿命降低的问题。 [0043] 进一步地，第一EGR管道15的进气口连接于排气歧管112与涡轮142之间的排气管道13上，第一EGR管道15的出气口靠近增压器141的进气口，第二EGR管道16的进气口靠近涡轮142的出气口。在本实施例中，第一EGR管道15的进气口远离涡轮142，能有效降低涡流对气流脉动造成影响，能够提高第一EGR管道15的进气精度以及废气回收效率。 [0044] 进一步地，第一阀门151位于第一EGR管道15与排气管道13的连接处，第二阀门152靠近第一EGR管道15与进气管道12的连接处。 [0045] 进一步地，废气再循环系统还包括控制器(ECU)，控制器分别与第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161电性连接，控制器用于控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161开启或关闭。在本实施例中，控制器可根据涡轮142转速V、增压器141对增压后的流体压力P以及内燃机11需求EGR率控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161开启或关闭。 [0046] 进一步地，当涡轮142转速V小于或等于第一阈值Vmax、增压器141对增压后的流体压力P小于或等于第二阈值Pmax、内燃机11需求EGR率为0时，第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161均关闭； [0047] 其中，第一阈值Vmax为涡轮142转速V的上限值，第二阈值Pmax为内燃机11标定时设置的进气增压上限值，EGR率为废气量与吸入内燃机11的进气总量之比；当涡轮142转速V超过上限值时，涡轮142的寿命急剧下降，且会出现破裂等风险；当内燃机11的进气增压超过上限值时，会影响内燃机11的功率扭矩。在本实施例中，当第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161均关闭时，第一EGR管道15和第二EGR管道16内均无气体经过，能保证系统低速正常工作。 [0048] 进一步地，当涡轮142转速V小于或等于第一阈值Vmax、增压器141对增压后的流体压力P小于或等于第二阈值Pmax、内燃机11需求EGR率大于0时，第一阀门151关闭，第二阀门152和第三阀门161开启。在本实施例中，当第一阀门151关闭，且第二阀门152和第三阀门 161开启时，气体经过第二EGR管道16进入第一EGR管道15，最后进入进气管道12，第二阀门 152开启角度与EGR率成正比，即第二阀门152开启角度越大，EGR率越大，能有效控制中、低转速的EGR率。 [0049] 进一步地，当涡轮142转速V大于第一阈值Vmax以及内燃机11需求EGR率大于0时，第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161均开启,或者增压器141对增压后的流体压力P大于第二阈值Pmax以及内燃机11需求EGR率大于0时，第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161均开启。在本实施例中，当第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161均开启时，气体经过第一EGR管道15后，一部分气体沿第一EGR管道15进入进气管道12，另一部分气体经过第二EGR管道16进入排气管道13，第二阀门152开启角度与EGR率成正比，即第二阀门152开启角度越大，EGR率越大，能有效控制高转速涡轮142泄压及EGR率。 [0050] 进一步地，当涡轮增压器14需要不泄压时，第一阀门151关闭，第二阀门152开启，第三阀门161调节EGR率。 [0051] 进一步地，当涡轮增压器14需要泄压时，第一阀门151开启，第二阀门152关闭，第三阀门161调节EGR率。 [0052] 进一步地，内燃机11可为柴油发动机或汽油发动机，空气或空气与废气的混合气经进气管道12进入进气歧管111，进气歧管111对气体进行分流，使分流后的气体分别进入内燃机11的各气缸，进入内燃机11气缸内的气体燃烧，产生的废气通过排气歧管112排入排气管道13，并从排气管道13排入大气，或经过EGR循环再利用。 [0053] 进一步地，进气管道12上还设有进气系统121，该进气系统121可以为过滤器、加热器等，根据实际需要可自由选择。 [0054] 进一步地，排气管道13上还设有排气系统131，该排气系统131可以为三元催化器、颗粒物补集器等，根据实际需要可自由选择。 [0055] 进一步地，第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161为电磁阀门。 [0056] 进一步地，进气管道12和排气管道13为薄壁圆管，其选用不锈钢制成。 [0057] 第二实施例 [0058] 图3是本发明第二实施例的废气再循环系统的结构示意图，图4是图3所示的废气再循环系统的局部结构示意图。如图3和图4所示，本实施例的废气再循环系统与第一实施例的废气再循环系统结构大致相同，不同点在于，本实施例的废气再循环系统包括废气冷却系统17。 [0059] 具体地，废气冷却系统17包括冷却管路171、换热器172和散热器173，冷却管路171的进水口和出水口分别与散热器173连接，换热器172连接在冷却管路171上，第二阀门152与进气管道12之间的第一EGR管道15经过换热器172。 [0060] 进一步地，废气冷却系统17还包括水泵174，水泵174连接在冷却管路171上，用以加速冷却管路171内的水流速。 [0061] 第三实施例 [0062] 图5是本发明的废气再循环方法的流程示意图，如图5所示，本发明还涉及一种废气再循环方法，该方法利用上述的废气再循环系统，方法包括： [0063] 当涡轮142转速V小于或等于第一阈值Vmax、增压器141对增压后的流体压力P小于或等于第二阈值Pmax、内燃机11需求EGR率为0时，控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161均关闭； [0064] 当涡轮142转速V小于或等于第一阈值Vmax、增压器141对增压后的流体压力P小于或等于第二阈值Pmax、内燃机11需求EGR率大于0时，控制第一阀门151关闭，控制第二阀门152和第三阀门161开启； [0065] 当涡轮142转速V大于第一阈值Vmax以及内燃机11需求EGR率大于0时，控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161均开启,或者增压器141对增压后的流体压力P大于第二阈值Pmax以及内燃机11需求EGR率大于0时，控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161均开启； [0066] 其中，第一阈值Vmax为涡轮142转速V的上限值，第二阈值Pmax为内燃机11标定时设置的进气增压上限值，EGR率为废气量与吸入内燃机11的进气总量之比。 [0067] 具体地，如图5所示，当内燃机11工作时，判断是否需要EGR； [0068] 如果不需要EGR，则控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161全关闭，之后持续是否需要EGR； [0069] 如果需要EGR，则控制第一阀门151关闭，控制第二阀门152和第三阀门161开启，此时判断涡轮142转速V是否小于或等于第一阈值Vmax，或者判断增压器141对增压后的流体压力P是否小于或等于第二阈值Pmax； [0070] 当涡轮142转速V小于或等于第一阈值Vmax，且增压器141对增压后的流体压力P小于或等于第二阈值Pmax时，则判断EGR率是否需要增加，当不需要增加EGR率时，则维持现状，之后判断是否需要EGR，如果不需要EGR，则控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161全关闭，如果需要EGR，则判断涡轮142转速V是否小于或等于第一阈值Vmax，或者判断增压器141对增压后的流体压力P是否小于或等于第二阈值Pmax；当需要增加EGR率时，则控制第一阀门151关闭，控制第二阀门152的开启角度增加以及控制第三阀门161全开，之后持续判断涡轮142转速V是否小于或等于第一阈值Vmax，或者判断增压器141对增压后的流体压力P是否小于或等于第二阈值Pmax； [0071] 当涡轮142转速V大于第一阈值Vmax，或者增压器141对增压后的流体压力P大于第二阈值Pmax时，则控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161全开启，之后判断EGR率是否需要增加，当不需要增加EGR率时，则维持现状，之后判断是否需要EGR，如果不需要EGR，则控制第一阀门151、第二阀门152和第三阀门161全关闭，如果需要EGR，则判断EGR率是否需要增加；当需要增加EGR率时，则控制第二阀门152开启角度增加、控制第一阀门151全开以及控制第三阀门161开启，之后持续判断EGR率是否需要增加。 [0072] 关于废气再循环方法所产生的有益效果请参照第一实施例，此处不再赘述。 [0073] 第四实施例 [0074] 本发明还涉及一种汽车，包括上述的废气再循环系统，关于汽车的结构请参照现有技术，此处不再赘述。 [0075] 本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。