一种发动机排气系统的制作方法

本发明属于内燃机领域，具体来说是涉及一种发动机排气系统。

背景技术：

废气再循环(exhaustgasrecirculation)简称egr是在发动机工作过程中，将部分废气引入进气管，与新鲜空气或雾化混台气混合后进入发动机气缸进行再燃烧。这种方法是目前用于减少nox排放量的一种行之有效措施。egr系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于最理想的情况，最终保证排放物中的污染成份最低。因此，不同发动机工况对egr的需求量也不同，往往在有些工况需要较大废气量。把涡轮前的高压废气引入中冷后的进气中是实现废气再循环的主要方法之一，在大多数工况，涡轮前的排气压力要大于中冷后的进气压力，可实现一定的废气再循环量。但由于高压排气和高压进气间的压差有限，难以实现高的egr率，nox下降有限。专利申请cn1076438c旋转式柴油机电动egr阀，专利申请cn106065834aegr阀组件，专利申请cn106762250a柴油发动机egr阀，以上专利结构均将egr阀串联安装到egr管路12中，即使在egr阀开度(控制egr引入量的阀)最大的时候，往往egr的引入在增压器发动机工程化应用中存在一定的困难，小负荷时增压压力较低，可以通过在涡轮机前引入废气接入增压器后，依靠涡轮机前废气压力比增压后新鲜空气压力高的优势引入废气，但egr率受到一定的限制；在高负荷时，空气增压后的压力较高，即使egr阀开度最大，同时采用单向阀，因为增压压力会高于排气压力，仍然不能将废气引入到egr管路12。

为满足scr(selectivecatalyticreduction，选择性催化还原，降低nox排放的一种后处理装置)高效率以及dpf(dieselparticulatefilter，柴油颗粒过滤器，安装在柴油车排气系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物的装置)再生时排气温度的需求，在后处理装置的运行过程中，温度需要维持在最低阈值温度以上，使得系统可以有效地运行。发动机排气热管理技术得到了越来越广泛的应用。对于低速低负荷工况，排气温度比较低，目前常用的提温方式为采用进气节流阀、后喷或者在排气管路中增加hc喷嘴等方式。

在这些排气系统中，为了提高egr率往往需要添加额外的装置零件，同时提高背压造成了发动机经济性变差，现有常用提高排气温度的方法往往导致发动机油耗增加，或者使排气的温度提高至所期望的程度花费极高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种发动机排气系统，能调节进入发动机进气系统循环废气量的同时，在增压发动机高负荷时仍然可实现较高废气循环量的引入，此外通过实现可调气路气缸闭缸，同时配合缸内燃油喷射控制实现提升排气系统温度的作用。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种发动机排气系统，所述发动机由两组以上气缸构成，其中一组为可调气路气缸1，其他组为独立分组气缸2；可调气路气缸1通过进气歧管3连接第一进气管路4，各组独立分组气缸2通过进气歧管3连接各自的分组进气管路5；可调气路气缸1通过排气歧管7连接第一排气管路8，各组独立分组气缸2通过排气歧管7连接各自分组排气管路9；所述第一进气管路4上设有进气开关阀6，用于控制可调气路气缸1开启和关闭；分组排气管路9输入涡轮增压器17涡轮流道；流经涡轮流道后燃气进入排气后处理装置；

第一进气管路4和分组进气管路5与进气总管13连接，进气总管13与进气中冷器15连接，进气中冷器15与压气机16连接，气体依次经由压气机16、进气中冷器15和进气总管13进入系统；

第一排气管路8出口连接可调控制阀11，可调控制阀11具有两个出口，一个为egr出口19，一个为排气出口18；其中，egr出口19通过egr管路12连接egr冷却器，由egr冷却器的排气管路输送至进气总管13；排气出口18与第三排气管路10连接；

所述的涡轮增压器17可以仅有一个流道或具有两个大小相等的对称涡轮流道、也可具有两个大小不相等的非对称涡轮流道；当涡轮增压器17仅有一个流道时，第三排气管路10连接至分组排气管路9，通过分组排气管路9输入涡轮增压器17涡轮流道；当涡轮增压器17具有双流道涡轮时，连接独立分组气缸2的分组排气管路9输入涡轮增压器17的不对称涡轮的大流道，或者对称涡轮流道其中的一个流道；可调气路气缸1排气可通过第三排气管路10输入涡轮增压器17的不对称涡轮的小流道，或者对称涡轮流道的另一个流道。

可调控制阀11中的可调节控制元件位于管路交汇处；在第一排气管路8出口一侧和可调节控制元件接触区域具有凸出轮廓结构a，第三排气管路10入口同第一排气管路8相对一侧和可调节控制元件接触区域具有凸出轮廓结构b，egr管路12和第三排气管路10之间同第一排气管路8相对的壁面具有凹型轮廓同可调节控制元件配合；所述的可调节控制元件为阀结构，围绕相对废气的流动方向横向的摆动轴线能够摆动地设置；所述摆动轴线相对第一排气管路8、egr管路12和第三排气管路10的轴线垂直进行安装；可调节控制元件顶部能够与凸出轮廓结构a配合形成密封结构，可调节控制元件底部设有凸出弧形结构，同第三排气管路10壁面相对应位置具有凸台，在阀芯封闭第一排气管路8时，第三排气管路10进口内壁面和凸台接触密封；

所述的可调节控制元件通过与凸出轮廓结构a、凸出轮廓结构b和凹型轮廓，以及第一排气管路8和第三排气管路10的内壁面共同作用，通过可调节控制元件的摆动，将可调气路气缸1排气部分或全部再循环到发动机进气系统中，也可以封闭排气再循环到发动机进气系统中的egr管路12；所述的可调控制阀11可以将可调气路气缸1排气部分或全部通过第三排气管路10输入排气后处理装置，也可以封闭第三排气管路10；所述的可调控制阀11可密封第一排气管路8，使可调气路气缸1排气无法通过egr管路12流向进气系统，无法通过涡轮流道流向排气后处理装置。

发动机排气系统的控制方法，具体如下：

所述第一进气管路4中设有进气开关阀6，当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，排气后处理装置需要提高排气温度，所述的可调控制阀11将密封第一排气管路8时，第一组进气管的进气开关阀6将关闭，可调气路气缸1将没有排气体流出，调整缸内燃油喷射策略调整，停止向可调气路气缸1送入燃料，实现可调气路气缸1闭缸，独立分组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变，仅有独立分组气缸2流出的排气输入排气后处理装置。

当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，需要提高排气温度，第一进气管路4中的进气开关阀6关闭，可调控制阀11密封egr出口19或密封排气出口18，第一排气管路8将和分组排气管路9或进气总管13连通，可调气路气缸1将没有排气体流出，停止向可调气路气缸1送入燃料，可调气路气缸1仍然通过egr管与进气或者第三排气管路10与排气系统连通，独立分组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变。

本发明的有益效果：

一种发动机发动机排气系统，当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，需要提高排气温度，通过实现可调气路气缸1闭缸，可调气路气缸1将没有排气体流出，停止向可调气路气缸1送入燃料，仅有独立分组气缸2流出的排气输入排气后处理装置，独立分组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变，这样将提升独立分组气缸2的排气温度输入排气后处理装置，即使是在所述内燃机负载较低的情形下，排气后处理装置依然能达到其高效运行需要温度；此外，第一排气管路8出口设有可调控制阀11能调节进入进气系统循环废气量的同时，在发动机高负荷时仍然可实现较高废气循环量的引入，实现在发动机所有工况下egr率0％～50％之间灵活调节。

附图说明

图1是本发明一种发动机排气系统示意图。

图2是所述可调控制阀密封egr出口19，第一组气缸排气全部通过第三排气管路流向后处理装置的示意图。

图中：1-第一组气缸；2-第二组气缸；3-进气歧管；4-第一进气管路；5-第二进气管路；6-进气开关阀；7-排气歧管；8-第一排气管路；9-第二排气管路；10-第三排气管路；11-可调控制阀；12-egr管路；13-进气总管；14-egr冷却器；15-进气中冷器；16-压气机；17-涡轮增压器；18-排气出口；19-egr出口。

具体实施方式

本实施例以仅有两组的情况为例对本发明技术方案做进一步解释和说明。

一种发动机排气系统，所述发动机由两组气缸构成，其中一组为可调气路气缸1，另一组为独立分组气缸2；可调气路气缸1通过进气歧管3连接第一进气管路4，独立分组气缸2通过进气歧管3连接分组进气管路5；可调气路气缸1通过排气歧管7连接第一排气管路8，独立分组气缸2通过排气歧管7连接分组排气管路9；所述第一进气管路4上设有进气开关阀6，用于控制可调气路气缸1开启和关闭；分组排气管路9输入涡轮增压器17涡轮流道；流经涡轮流道后燃气进入排气后处理装置；

第一进气管路4和分组进气管路5与进气总管13连接，进气总管13与进气中冷器15连接，进气中冷器15与压气机16连接，气体依次经由压气机16、进气中冷器15和进气总管13进入系统；

第一排气管路8出口连接可调控制阀11，可调控制阀11具有两个出口，一个为egr出口19，一个为排气出口18；其中，egr出口19通过egr管路12连接egr冷却器，由egr冷却器的排气管路输送至进气总管13；排气出口18与第三排气管路10连接；

所述的涡轮增压器17可以仅有一个流道或具有两个大小相等的对称涡轮流道、也可具有两个大小不相等的非对称涡轮流道；当涡轮增压器17仅有一个流道时，第三排气管路10连接至分组排气管路9，通过分组排气管路9输入涡轮增压器17涡轮流道；当涡轮增压器17具有双流道涡轮时，连接独立分组气缸2的分组排气管路9输入涡轮增压器17的不对称涡轮的大流道，或者对称涡轮流道其中的一个流道；可调气路气缸1排气可通过第三排气管路10输入涡轮增压器17的不对称涡轮的小流道，或者对称涡轮流道的另一个流道。

可调控制阀11中的可调节控制元件位于管路交汇处；在第一排气管路8出口一侧和可调节控制元件接触区域具有凸出轮廓结构a，第三排气管路10入口同第一排气管路8相对一侧和可调节控制元件接触区域具有凸出轮廓结构b，egr管路12和第三排气管路10之间同第一排气管路8相对的壁面具有凹型轮廓同可调节控制元件配合；所述的可调节控制元件为阀结构，围绕相对废气的流动方向横向的摆动轴线能够摆动地设置；所述摆动轴线相对第一排气管路8、egr管路12和第三排气管路10的轴线垂直进行安装；可调节控制元件顶部能够与凸出轮廓结构a配合形成密封结构，可调节控制元件底部设有凸出弧形结构，同第三排气管路10壁面相对应位置具有凸台，在阀芯封闭第一排气管路8时，第三排气管路10进口内壁面和凸台接触密封；

所述的可调节控制元件通过与凸出轮廓结构a、凸出轮廓结构b和凹型轮廓，以及第一排气管路8和第三排气管路10的内壁面共同作用，通过可调节控制元件的摆动，将可调气路气缸1排气部分或全部再循环到发动机进气系统中，也可以封闭排气再循环到发动机进气系统中的egr管路12；所述的可调控制阀11可以将可调气路气缸1排气部分或全部通过第三排气管路10输入排气后处理装置，也可以封闭第三排气管路10；所述的可调控制阀11可密封第一排气管路8，使可调气路气缸1排气无法通过egr管路12流向进气系统，无法通过涡轮流道流向排气后处理装置。

所述第一进气管路4中设有进气开关阀6，当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，排气后处理装置需要提高排气温度，所述的可调控制阀11将密封第一排气管路8时，第一组进气管的进气开关阀6将关闭，可调气路气缸1将没有排气体流出，调整缸内燃油喷射策略调整，停止向可调气路气缸1送入燃料，实现可调气路气缸1闭缸，独立分组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变，仅有独立分组气缸2流出的排气输入排气后处理装置。这样即使是在较低的负载下，也能利用发动机排气系统，将相对较热的第二组缸排气输入排气后处理装置。因此，即使在所述内燃机负载较低的情形下，排气后处理装置依然能达到其高效运行需要温度，并在该温度条件下对排气中包含的有害物质进行特别充分的转换或处理。排气后处理装置dpf(颗粒过滤器)，可以通过提高排气温度对该颗粒过滤器进行再生。而且在这种工作模式下，可调气路气缸1缸将实现闭缸，可调气路气缸1中的气体将不会在进气管路及排气管路中流动，没有流动损失，经济性将改善。

采用该方式便能特别有效地提高输入所述排气后处理装量的排气的温度。这样便不必对所述内燃机的气缸进行燃料后喷射。这一点较为有利，因为这种燃料后喷射的实施时间靠后，因而气缸里可能会被燃料润湿，产生因相伴随的机油稀释而导致的机械问题。

另一种实施方案当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，需要提高排气温度，第一进气管路4中的进气开关阀6关闭，可调控制阀11密封egr出口19或密封排气出口18，第一排气管路8将和分组排气管路9或进气总管13连通，可调气路气缸1将没有排气体流出，停止向可调气路气缸1送入燃料，可调气路气缸1仍然通过egr管与进气或者第三排气管路10与排气系统连通，独立分组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变。

所述的可调控制阀11相关联地控制egr出口19和排气出口18的流通面积，当egr出口19关闭时，即流通面积为零，排气出口18的流通面积将最大；而egr出口19流通面积增加时，排气出口18的流通面积将减小，当排气出口18关闭时，即流通面积为零，egr出口19的流通面积将最大。在发动机所有工况下需要增加流向egr管路12的排气时，可以通过控制阀增加egr出口的流通面积，减小第一排气管路8废气流向egr管路12的阻力，同时减小排气出口18流通面积，可以增加第一排气管路8中的废气流向第三排气管路10的阻力，有利于废气流向egr管路12。所述的可调控制阀11可以调节连接可调气路气缸1的高压流道流向egr管路12和涡轮流道排气分配，实现对流入发动机进气系统排气量的调节。排气出口18关闭时，即流通面积为零，egr出口19的流通面积将最大，第一排气管路8所有废气将通过egr管路12流向发动机进气系统，达到egr率最大值为50％，因此可实现在发动机所有工况下egr率0％～50％之间灵活调节。