点燃式的增压发动机用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，尤其是一种点燃式的增压发动机用废气再循环系统。
【背景技术】
[0002]提高发动机热效率，降低油耗是汽车工业面临的一个重要课题。以汽油机为例，相比柴油机，汽油机热效率较低的主要原因包括低的几何压缩比、高的栗气损失以及低的混合气比热比等。其中，几何压缩比低的主要原因是汽油机在高负荷的爆震燃烧。废气再循环系统(EGR)是指将发动机排出的废气经冷却后，重新进入缸内参与燃烧的技术。冷却EGR的引入一方面增加了末端未然混合气的比热容，使得末端混合气的温度降低，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，从而延长末端混合气的自燃时间，达到抑制爆震的效果。因此，外部冷却EGR通过对高负荷爆震的抑制可以提高几何压缩比并强化增压小型化的水平，从而提高汽油机热效率。同时，在低负荷区域，由于外部冷却EGR的体积稀释作用，有助于降低汽油机的栗气损失，而燃烧温度的降低不仅有利于混合气比热比的增加，也有利于传热损失的降低。这些方面的优势使得外部冷却EGR技术具备提高发动机高负荷及低负荷热效率的潜力，从而降低油耗。
[0003]但是，目前在增压汽油机上搭建的两种外部冷却EGR系统，即高压EGR和低压EGR系统，均不能在增压汽油机整个运行区域内实现油耗改善的最大化。高压EGR—般把排气歧管取的废气引入到进气歧管，如图1所示。而低压EGR是从汽油机尾气后处理装置后取废气，在空气滤清器的后端引入废气，如图2所示。在图1中，进气管道上设置有空气滤清器100、压缩机101和节气门102，排气管道上设置有涡轮机104和废气后处理装置105，取废气管道连接在发动机103和涡轮机104之间，还连接在节气门102和发动机103之间，取废气管道上设置有中冷器106和高压EGR阀107。在图2中，进气管道上设置有空气滤清器200、压缩机201和节气门202，排气管道上设置有涡轮机204和废气后处理装置205，取废气管道连接在废气后处理装置205下游的排气管道上，还连接在空气滤清器200和压缩机201之间，取废气管道上设置有中冷器206和低压EGR阀207。这两种EGR系统的结构决定了其只能运行在一定的发动机工况范围内，不能有效地覆盖发动机整个运行工况，所以无法改善发动机整个运行工况内的油耗。以下将详细论述。
[0004]外部EGR能否运行的一个基本条件是EGR阀两侧的压力差(S卩EGR阀上游压力与下游压力的差)要为正值，且压力差越大，可以引入的EGR越多。在高负荷区域，特别是低速大负荷区域，进气歧管压力的增加幅度远大于排气歧管端的压力增加幅度。这样就会导致高压EGR阀下游压力大于上游压力，S卩EGR阀两侧的压力差为零甚至为负。因此，高压EGR在低速大负荷的爆震区域将无法工作。而对于低压EGR而言，由于废气在空气滤清器后引入，SPEGR阀下游压力基本为大气压，而EGR阀上游的发动机排气压力随着发动机负荷增加而增加。即EGR阀两侧的压力差为正，且随负荷的增加而增加。因此，低压EGR可以在包括低速大负荷区域范围在内的高负荷区域运行。更为重要的是，制约汽油机几何压缩比提高的主要障碍就是低速大负荷区域的爆震燃烧。低压EGR由于其在低速大负荷区域的爆震抑制作用，使得提高几何压缩比成为可能。但需要指出的是，随着汽油机几何压缩比和增压比的进一步提高，其对低压EGR系统在高负荷区域可实现的最大EGR率也进一步提高，这导致目前如图2所示的低压EGR系统不能完全满足高负荷区域提高EGR率的要求。在低负荷区域，进气歧管压力等于或小于大气压，因此，高压EGR阀两侧的压力差较大，可以实现较大的EGR率。而目前的低压EGR阀两侧的压差主要取决于发动机排气背压，在低负荷区域下排气背压较低，因此，低压EGR系统难以在低负荷实现较大的EGR率，节油潜力要低于高压EGR系统。综上所述，高压EGR和低压EGR各有优缺点，为了在发动机整个运行区域内均实现较好的油耗改善，就必须要对现有的高压和低压EGR系统进行改进，使外部EGR能够覆盖整个发动机转速/负荷区域，并设法提高EGR率。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种点燃式的增压发动机用废气再循环系统，以解决现有EGR系统在发动机整个运行工况下油耗较大、EGR率较低的问题。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种点燃式的增压发动机用废气再循环系统，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]增压器，设置在所述进气管道上，且位于所述节气门的上游；
[0009]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设置在排气管道上的废气后处理装置；
[0010]第一取废气模块，包括第一中冷器、旁通阀、第一EGR阀和具有第一端口和第二端口的第一管道，所述第一端口与所述排气歧管和废气后处理装置之间的排气管道相连通，所述第二端口与所述节气门和进气歧管之间的进气管道相连通，所述第一中冷器、旁通阀和第一 EGR阀分别设置在第一管道上，所述第一中冷器和旁通阀并联设置；
[0011]第二取废气模块，包括第二中冷器、第二EGR阀和具有第三端口和第四端口的第二管道，所述第三端口和第一管道连通，所述第四端口与增压器上游的进气管道连通，所述第二中冷器和第二 EGR阀分别设置在第二管道上；
[0012]多通阀，设置在所述第一管道和第二管道的连通处，且具有与第一端口连通的第五端口、经第一中冷器或旁通阀及第一EGR阀与第二端口连通的第六端口和与第三端口相连通的第七端口；
[0013]其中，通过控制所述多通阀使得采用第一取废气模块将废气经第一管道向进气歧管处输送，且通过控制所述旁通阀使得所述多通阀的第六端口经第一中冷器或旁通阀及第一 EGR阀与所述第二端口连通，或采用所述第二取废气模块将废气依次经第一端口、第三端口和第四端口向进气歧管处输送。
[0014]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采用第一取废气模块将废气经第一管道向进气歧管处输送，通过控制所述旁通阀使得所述多通阀的第六端口经旁通阀及第一 EGR阀与所述第二端口连通。
[0015]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。
[0016]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采用第一取废气模块将废气经第一管道向进气歧管处输送，通过控制所述旁通阀使得所述多通阀的第六端口经第一中冷器及第一 EGR阀与所述第二端口连通。
[0017]进一步地，发动机的中负荷工况对应的负荷为:？1礼111?？2礼111，其中，？1:20%?40%，P2:30%?60%，P2大于Pl，Lm为发动机的最大负荷。
[0018]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采用第二取废气模块将废气依次经第一端口、第三端口和第四端口向进气歧管处输送。
[0019]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。
[0020]进一