发动机EGR废气再循环系统及其控制方法与流程

本发明涉及车辆发动机废气再循环技术领域，特别是涉及一种发动机EGR废气再循环系统及其控制方法。

背景技术：

随着排放法规对发动机排放要求越来越严格，对发动机各系统零部件的一致性以及生命周期内的劣化要求也越发严格。EGR冷却器在使用过程中容易产生污垢使冷却效率下降，导致出气温度变化从而影响到发动机的性能和排放。

随着使用时间的增加，EGR冷却器会出现积碳导致冷却效率下降，EGR冷后温度变化而导致发动机性能和排放恶化。此外，低温时EGR冷却器出口会出现冷凝腐蚀，导致性能劣化和发动机异常。

技术实现要素：

本发明的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种发动机EGR废气再循环系统，包括发动机、进气管路、排气管路以及设有EGR阀的EGR管路，所述EGR管路设置在所述排气管路与所述进气管路之间，用于实现废气从发动机的排气侧到进气侧的可调节再循环，其特征在于，还包括与所述EGR管路连接的喷水装置，所述喷水装置包括水箱、水泵以及与所述EGR管路连接的供液管路，所述供液管路包括第一管路和第二管路，所述水箱通过所述第一管路与所述水泵的一端连接，所述水泵的另一端通过所述第二管路与所述EGR管路连接，所述第二管路与所述EGR管路的连接处设有喷射机构，所述第二管路靠近所述水泵的一端安装有流量计，所述水泵和所述喷射机构均与发动机的控制器电连接。

进一步地，所述喷射机构为喷嘴。

本发明还提供了一种根据上述发动机EGR废气再循环系统来实施的发动机EGR废气再循环系统的控制方法，包括：

S1、控制器根据发动机各工况所需的最优EGR废气温度计算喷入到EGR管路内所需的喷水量。

S2、水泵加压后，控制器根据流量计控制喷嘴的开度，进而控制喷入到EGR管路内的喷水量。

进一步地，S1步骤包括：

采用当前状态下的废气流量和废气比热值计算冷却到目标温度时废气所需散热量；

根据所述废气所需散热量、当前状态下水的比热和汽化潜热值计算获得所述EGR管路所需的喷水量；

利用喷水量修正MAP对所述喷水量进行修正获得喷水量设定值。

本发明的优点如下：

本发明在EGR管路增加一套喷水装置，取消EGR冷却器，并根据发动机各工况所需最优的EGR废气温度控制喷入到EGR管路内的喷水量，保证温度一致性，避免EGR冷却器积碳或腐蚀带来的发动机性能和排放的劣化。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例提供的发动机EGR废气再循环系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的发动机EGR废气再循环系统的控制方法流程图；

图3为本发明实施例提供的发动机EGR废气再循环系统的喷水量控制逻辑图。

图中附图标记如下：

100-发动机本体 200-涡轮机

101-进气管路 102-排气管路

103-EGR管路 104-EGR阀

300-空气进气系统 301-空滤器

302-压缩机 303-中冷器

400-发动机后处理系统 401-DOC氧化催化器

402-DPF微粒过滤器 403-SCR催化转化器

404-消音器

1-水箱 2-水泵

31-第一管路 32-第二管路

4-喷嘴 5-流量计

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的实施方式提供的发动机EGR废气再循环系统的结构示意图。如图1所示，车辆的整个发动机系统包括发动机本体100、涡轮机200、空气进气系统300、发动机后处理系统400以及废气再循环系统，空气进气系统300包括通过发动机本体100的进气管路101顺次连接的空滤器301、压缩机302和中冷器303，发动机后处理系统400包括通过发动机本体100的排气管路102顺次连接的DOC氧化催化器401、DPF微粒过滤器402、SCR催化转化器403和消音器404。

本发明的废气再循环系统用喷水装置替代传统的EGR冷却器，包括发动机100、进气管路101、排气管路102、设有EGR阀104的EGR管路103以及与EGR管路103相连接的喷水装置，EGR管路103设置在排气管路102与进气管路101之间，排气管路102中的部分废气通过EGR管路103被引入进气管路101中，实现废气从发动机的排气侧到进气侧的可调节再循环。

该喷水装置包括水箱1、水泵2以及与EGR管路103连接的供液管路，供液管路包括第一管路31和第二管路32，水箱1通过第一管路31与水泵2的一端连接，水泵2的另一端通过第二管路32与EGR管路103连接，第二管路32与EGR管路103的连接处设有喷嘴4，并且第二管路32靠近水泵2的一端安装有流量计5，水泵2和喷嘴4均与发动机的控制器ECU电连接。

本发明还提供了一种发动机EGR废气再循环系统的喷水装置的控制方法，发动机的控制器ECU根据发动机各工况所需的最优EGR废气温度，实时计算废气所需散热量，并根据当前水的状态计算所需喷水量(步骤S1)，经水泵2加压后，通过流量计5调节喷嘴4的开度将水箱1中适量的水由喷嘴4喷向EGR管路103(步骤S2)，水在高温下雾化蒸发与废气换热吸取热量以降低再循环废气的温度。

图3示出了本发明实施例提供的发动机EGR废气再循环系统的喷水量的具体控制逻辑图。如图3所示，首先，根据发动机的最优性能和排放状态标定EGR所需的目标冷却温度，并与发动机涡前温度值做差获得所需的冷却温降；其次，采用当前状态下的废气流量和废气比热值计算冷却到目标温度时废气所需散热量；之后，依据能量守恒定律，废气散热量由冷却水全部吸收，即可根据当前状态下水的比热和汽化潜热值计算得出EGR管路103的所需喷水量，结合当前最大喷水量限值经喷水量修正MAP修正后计算得出喷水量设定值；最后，根据喷水量与占空比的喷嘴特性关系曲线确定所需占空比，控制喷嘴的开度。

具体实施中，涡前温度值由传感器测量或者模型计算得出；废气流量可直接由废气文丘里测量或者由进气总量减去新鲜进气量得出；废气比热、水比热和汽化潜热值根据物质在不同状态下热力学特性得出。

本发明根据发动机各工况所需最优的EGR废气温度控制喷入到EGR管路内的喷水量，保证温度一致性，避免EGR冷却器积碳或腐蚀带来的发动机性能和排放的劣化。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。