一种低压废气再循环系统及其控制方法与流程

本发明属于柴油机清洁燃烧技术领域，更具体的说，是涉及一种低压废气再循环系统及其控制方法。

背景技术：

内燃机排气中有害成分主要包括碳氢化合物(hc)、一氧化碳(co)、醛类化合物、颗粒物(pm)、氮氧化物(nox)以及硫化物等多种有害成分。这些有害排放物对大气环境造成的危害主要表现在形成光化学烟雾、酸雨等方面。同时，这些排气污染物还会对人类身体健康造成直接危害。目前，内燃机已是大气环境，特别是城市大气环境污染的主要污染源。随着汽车产量和保有量快速增长，我国在汽车排气污染方面面临的形势将更加严峻。在环境污染日趋严重的形势下，为了应对汽车尾气排放对环境造成的巨大污染，保障人类身体健康，各国政府相继出台了严格的排放法规加以限制汽车有害排放物的排放。

废气再循环(egr)的原理是内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度参与缸内燃烧过程的技术。由于废气中含有的三原子分子比较多，同时氧气浓度比较低，当新鲜充量中含有一部分废气时，缸内最高燃烧温度会因此降低，从而避开nox生成区。

采用大比例的egr是降低燃烧温度最有效的技术手段，利用高比例egr稀释的柴油机低温燃烧近年来受到内燃机学术界和工业界的重视。但是传统的涡轮增压系统中，当增压后的进气压力高于涡前的排气压力时，单纯的开启egr阀难以提升egr率，从而导致发动机不能运行在更宽广的egr率区域。从涡轮后直接引出废气会严重降低增压器的效率，高温egr的管路的可靠性比较差，且废气中的颗粒物含量比较高，容易污染发动机。

为获得足够大的、可调整的egr率，提出了egr阀和进气节流阀协调作用的egr系统，但该系统中节流阀增加了泵气损失，降低了进气量，其后果是发动机油耗上升，同时颗粒物排放增加。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种低压废气再循环系统及其控制方法，是一种从后处理器出口处引入低压废气，经过废气增压器增压后将废气引入进气增压器前端，实现足够大废气再循环率的egr系统及该系统的控制方法，能够降低混合后的充量温度，解决egr率不足的问题，提升发动机的效率，降低排放。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明低压废气再循环系统，包括发动机，所述发动机进气口通过进气总管与进气中冷器连接，所述进气中冷器通过废气涡轮增压后中冷前管路与进气涡轮增压器压气机连接，所述发动机排气口通过排气总管与进气涡轮增压器涡轮连接，所述进气涡轮增压器涡轮出口通过废气涡轮增压后排气管与废气涡轮增压器涡轮进口连接，所述废气涡轮增压器涡轮出口通过管路依次连接后处理器、第一级egr冷却器和废气涡轮增压器压气机进口，所述废气涡轮增压器压气机出口通过管路与第二级egr冷却器进口连接，且该管路上设置有egr阀，所述第二级egr冷却器出口连接有egr冷后管路，所述egr冷后管路与新鲜进气气管合并后，经混合后进气管路与进气涡轮增压器压气机进口连接。

所述后处理器出口连接有废气排放管路。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明低压废气再循环系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步：发动机的废气依次经排气总管、进气涡轮增压器涡轮、废气涡轮增压后排气管、废气涡轮增压器涡轮后，进入后处理器；

第二步：从经过后处理器后的废气中取部分废气，依次通入第一级egr冷却器和废气涡轮增压器压气机，再通过egr阀和第二级egr冷却器，与进气混合；

第三步：混合后的气体经混合后进气管路，依次进入进气涡轮增压器压气机、废气涡轮增压后中冷前管路、进气中冷器，再经过进气总管进入发动机。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明相较于传统的废气再循环系统能够减少因为从废气涡轮增压器前取废气带来的能量损失，进气涡轮增压器可以匹配效率较高的增压器，以获得较好的油耗水平。

(2)本发明从后处理器出口处引入egr废气，经过废气涡轮增压器压气机增压后的废气压力较高，进排气压差较大，可以获得较大的egr。

(3)本发明增设了一个废气涡轮增压器，干净的涡前废气进入egr系统中，减少了对发动机的污染，提升了发动机的可靠性。

附图说明

图1是目前常用废气再循环系统的结构示意图。

图2是低压废气再循环系统结构示意图。

附图标记：1进气总管；2发动机；3排气总管；4进气中冷器；5进气涡轮增压器涡轮；6进气涡轮增压器压气机；7混合后进气管路；8新鲜进气气管；9废气涡轮增压后中冷前管路；10后处理器；11第一级egr冷却器；12egr冷后管路；13废气涡轮增压后排气管；14第二级egr冷却器；15废气涡轮增压器涡轮；16egr阀；17废气涡轮增压器压气机；18废气排放管路；19egr管路；20进气节流阀；21egr冷却器；22涡轮增压器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明,使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在附图中并未刻意按比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示的是目前常用废气再循环系统实现方案，本系统包括egr管路19、进气节流阀20、进气总管1、排气总管3、egr冷却器21、发动机2、egr阀16、涡轮增压器22和进气中冷器4。

具体实施方式是：egr管路19从涡轮增压器22前的排气总管3取气，经egr阀16、egr冷却器21后到进气总管1。在进气节流阀20的下游和进气混合。控制egr率的方式是采用egr阀16和进气节流阀20结合，以获得较大范围的egr率。

如图2所示，本发明低压废气再循环系统，包括发动机2，所述发动机2进气口通过进气总管1与进气中冷器4连接，所述进气中冷器4通过废气涡轮增压后中冷前管路9与进气涡轮增压器压气机6连接。所述发动机2排气口通过排气总管3与进气涡轮增压器涡轮5进口连接，所述进气涡轮增压器涡轮5出口通过废气涡轮增压后排气管13与废气涡轮增压器涡轮15进口连接，所述废气涡轮增压器涡轮15出口通过管路依次连接后处理器10、第一级egr冷却器11和废气涡轮增压器压气机17进口，所述后处理器10出口还连接有废气排放管路18。所述废气涡轮增压器压气机17出口通过管路与第二级egr冷却器14进口连接，且该管路上设置有egr阀16，所述第二级egr冷却器14出口连接有egr冷后管路12，所述egr冷后管路12与新鲜进气气管8合并后，经混合后进气管路7与进气涡轮增压器压气机6进口连接。

本发明低压废气再循环系统的控制方法，具体过程如下：

第一步：发动机2的废气依次经排气总管1、进气涡轮增压器涡轮5、废气涡轮增压后排气管13、废气涡轮增压器涡轮15后，进入后处理器10；

第二步：从经过后处理器10后的废气中取部分废气，依次通入第一级egr冷却器11和废气涡轮增压器压气机17，再通过egr阀16、第二级egr冷却器14和egr冷后管路12，与新鲜进气气管8中的进气混合；

第三步：混合后的气体经混合后进气管路7，依次进入进气涡轮增压器压气机6、废气涡轮增压后中冷前管路9、进气中冷器4，再经过进气总管1进入发动机2。

其中，egr16阀及ecu组成本发明的egr(exhaustgasrecirculation,egr)率控制系统，ecu根据发动机2所处工况，借助缸压等传感器来判断发动机所处负荷情况，通过控制egr阀16的开度来控制egr率，使缸内燃烧清洁化。发动机2实现全工况高效清洁燃烧。本发明通过egr阀16可实时控制进入发动机2中的废气。

其中，第一级egr冷却器11、第二级egr冷却器14、废气涡轮增压器、后处理器10构成本发明的egr冷却增压系统，本egr冷却增压系统主要功能是通过废气涡轮增压器利用从进气涡轮增压器出口的废气能量对经过后处理、冷却的低压废气进行加压处理。从而对参与再循环的废气进行净化、冷却及增压，便于获得足够宽广的egr率，实现低温再循环、洁净废气，减少对发动机的污染，提升发动机2及egr管路的可靠性。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。