混联式废气再循环系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发动机的废气再循环系统，尤其是一种混联式废气再循环系统。
【背景技术】
[0002]提高发动机热效率，降低油耗是汽车工业应对世界范围内能源和环境压力的一个重要课题。以汽油机为例，在汽油机的整个运行工况范围内，降低传热损失是汽油机提升热效率的一个重要手段。其中，在低负荷的非爆震工况，栗气损失高是其热效率低的一个重要原因，而爆震燃烧是制约汽油机高负荷工况热效率提升的主要因素。工程中，常用的抑制爆震的方法是推迟点火角。但推迟点火角不仅会导致汽油机热效率急剧下降，也会影响汽车的动力性能。在汽油机节油技术中，提高几何压缩比是提高热效率的有效办法，也是汽油机技术一直努力的方向。但提高几何压缩比不仅会加重高负荷工况的爆震，也会将爆震燃烧向低负荷区域扩展，从而限制了提高几何压缩比带来的油耗改善幅度。因此，提高汽油机热效率，不仅要改善汽油机传热损失，降低低负荷非爆震工况的栗气损失，而且也要特别关注抑制汽油机高负荷的爆震燃烧。
[0003]目前在汽油机上的废气再循环系统(EGR)可以在一定程度上改善传热损失、降低栗气损失和抑制爆震燃烧。常见的高压EGR系统如图1所示，是指将发动机排出的废气，在排气歧管处引出，经冷却后，进入进气歧管，从而重新进入缸内参与燃烧的技术。在图1中，新鲜空气经进气通路进入发动机202中，进气通路上设置有空气滤清器200和节气门201，废气中的一部分从取废气通路再次进入发动机202中，取废气通路上设置有中冷器203和高压EGR阀204，废气中的另一部分从排气通路排出，排气通路上设置有三元催化器205和消声器206。高压EGR的引入，由于增加了混合气比热容，使得燃烧温度得以降低，从而减低了传热损失。在低负荷非爆震工况，由于高压EGR的稀释作用，使得栗气损失得以降低。而在高负荷爆震工况，冷却了的高压EGR，一方面由于燃烧温度的降低，使得末端未燃混合气的温度降低，从而使爆震得以抑制。另一方面，EGR内含有的惰性气体，会增加淬熄反应的程度，从而延长末端未燃混合气的自燃时间，最终达到抑制爆震的效果。
[0004]但是，目前的高压EGR系统的结构决定了其在高负荷工况的爆震抑制和低负荷非爆震工况的栗气损失改善上存在不足，不能充分发挥高压EGR的节油潜力。如图1所示，高压EGR的废气是从三元催化器上游的排气歧管取出，也就是说相比三元催化下游取废气，EGR回路中含有的NOx含量要高50倍左右(一般三元催化的NOx降低效率约98%左右)。而大量的研究已经表明，废气中的NOx含量会诱发爆震，加重爆震燃烧的强度。也就是说，目前的高压EGR系统虽然可以通过降低燃烧温度来抑制爆震，但同时，废气中含有的大量NOx又会加重爆震。因此，高压EGR抑制爆震的效果大打折扣，其节油的潜力没有得到充分发挥。另一方面，在低负荷非爆震工况，高压EGR阀上下游的压差较大(上游为三元催化前的排气歧管，压力大于大气压；下游为节气门后的进气歧管，压力为负压)，因此可以实现较大的EGR率，从而降低栗气损失。这是有利于油耗改善的。但同时需要指出的是，太大的EGR率会导致燃烧不稳定，特别是在小负荷工况下。综上所述，为了进一步提高高压EGR的节油效果，必须要对现有的高压EGR系统进行改进，使之能够实现最大化的爆震抑制和栗气损失改善。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种混联式废气再循环系统，以解决现有EGR系统爆震抑制效果较差及燃油经济性较差的问题。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种混联式废气再循环系统，包括:
[0007]进气模块，包括进气管道、设置在进气管道上的节气门和分别与进气管道及发动机连接的进气歧管；
[0008]排气模块，包括排气管道、分别与发动机及排气管道连接的排气歧管和用于净化排气管道内废气中氮氧化物的催化装置；
[0009]取废气模块，包括取废气管道、多通阀、中冷器、旁通阀和用于调节废气流量的EGR阀，所述取废气管道具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述排气歧管和催化装置之间的排气管道相连通，所述第二端口与具有经所述催化装置处理后的废气的排气管道相连通，所述第三端口与所述节气门和进气歧管之间的进气管道相连通，所述多通阀、中冷器、旁通阀和EGR阀分别设置在所述取废气管道上，所述中冷器和旁通阀并联设置，所述多通阀具有与所述第一端口连通的第四端口、与所述第二端口连通的第五端口以及经中冷器或旁通阀及EGR阀与第三端口连通的第六端口；
[0010]其中，通过控制所述多通阀使得所述取废气模块仅取用第一端口处的废气、仅取用第二端口处的废气或同时取用第一端口及第二端口处的废气，通过控制所述旁通阀使得所述多通阀的第六端口流出的废气经中冷器或旁通阀及EGR阀与所述第三端口连通。
[0011]进一步地，在发动机低负荷工况下，通过控制所述多通阀使得所述取废气模块仅取用第一端口处的废气，通过控制所述旁通阀使得所述多通阀的第六端口流出的废气经旁通阀及EGR阀与所述第三端口连通。
[0012]进一步地，发动机的低负荷工况对应的负荷为:0?Pl*Lm，其中，Pl:20%?40%，Lm为发动机的最大负荷。
[0013]进一步地，在发动机中负荷工况下，通过控制所述多通阀使得所述取废气模块仅取用第一端口处的废气，通过控制所述旁通阀使得所述多通阀的第六端口流出的废气经中冷器及EGR阀与所述第三端口连通。
[0014]进一步地，发动机的中负荷工况对应的负荷为:Pl*Lm?P2*Lm，其中，Pl: 20 %?40%，P2:30%?60%，P2大于Pl，Lm为发动机的最大负荷。
[0015]进一步地，在发动机高负荷工况下，通过控制所述多通阀使得所述取废气模块仅取用第二端口处的废气或同时取用第一端口及第二端口处的废气，通过控制所述旁通阀使得所述多通阀的第六端口流出的废气经中冷器及EGR阀与所述第三端口连通。
[0016]进一步地，发动机的高负荷工况对应的负荷为:P2*Lm?Lm，其中，P2:30%?60%，Lm为发动机的最大负荷。
[0017]进一步地，所述EGR阀为高压EGR阀，所述高压EGR阀两端的压差范围为:0?Hl，其中，Hl:20?150千帕。
[0018]进一步地，所述进气模块还包括与进气管道连通的进气总管和设置在进气管道上的空气滤清器，所述进气总管固定在进气歧管上，且与所述取废气管道的第三端口连通，所述节气门位于所述空气滤清器和进气歧管之间，所述排气模块还包括消声器和与排气管道连通的排气总管，所述消声器设置在所述催化装置的下游，所述排气总管固定在排气歧管上，且与所述取废气管道的第一端口连通。
[0019]进一步地，所述发动机为点燃式的发动机，所述发动机为汽油机、天然气发动机或乙醇发动机，所述催化装置为三元催化器，所述多通阀为三通阀，所述EGR阀由电机驱动，所述多通阀为电控多通阀，所述旁通阀为电控旁通阀，所述中冷器和旁通阀同时设置在EGR阀的上游、同时设置在EGR阀的下游或者分别同时设置在EGR阀的上游和下游，所述混联式废气再循环系统应用在自然吸气发动机上或增压发动机上，所述增压发动机为涡轮增压发动机、机械增压发动机或双增压发动机。
[0020]本实用新型还提供了一种混联式废气再循环系统的使用方法，应用在所述的混联式废气再循环系统上，该使用方法包括:通过控制所述多通阀使得所述取废气模块仅取用第一端口处的废气、仅取用第二端口处的废气或同时取用第一端口及第二端口处的废气，通过控制所述旁通阀使得所述多通阀的第六端口流出的废气经中冷器或旁通阀及EGR阀与所述第三端口连通。
[0021]进一步地，当发动机为低负荷工况时，通过控制所述多通阀使得所述取废气模块仅取用第一端口处的废气，打开所述旁通阀使得废气经所述旁通阀和EGR阀流入进气歧管中；
[0022]当发动机为中负荷工况时，通过控制所述多通阀使得所述取废气模块仅取用第一端口处的废气，关闭所述旁通阀使得废气经所述中冷器和EGR阀流入进气歧管中；
[0023]当发动机为高负荷工况时，通过控制所述多通阀使得所述取废气模块仅取用第二端口处的废气或同时取用第一端口及第二端口处的废气，关闭所述旁通阀使得废气经所述中冷器和EGR阀流入进气歧管中。