一种含空压机加变截面涡轮的废气再循环系统及控制方法与流程

本技术涉及废气再循环，具体涉及一种含空压机加变截面涡轮的废气再循环系统及控制方法。

背景技术：

1、目前，废气再循环(egr，exhaust gas re-circulation)应用也越来越广泛。具体地，通过egr阀控制一定量废气通过管路再次引入燃烧室与经过中冷器的新鲜空气混合后送入气缸内燃烧，以实现降低nox、co2气体的排放，是达成排放要求的有效措施。

2、相关技术中，传统的废气再循环系统，废气从发动机的排气歧管出来后分成两路，一路通过正常到达废气涡轮，一路通过egr阀返回至发动机进气歧管。

3、但是，传统的废气再循环系统，对egr率较小；随着汽车技术的发展、尾气排放标准的升级以及后处理系统对于机内原排需求、老化问题等等，使得egr率(又称废气再循环利用量占比)需要进一步提升。

4、因此，本领域技术人员亟待设计新的技术方案，进一步提升egr率。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种含空压机加变截面涡轮的废气再循环系统及控制方法，通过空压机支路及变截面涡轮，提升egr率，以解决传统的废气再循环系统的egr率较小的问题。

2、为达到以上目的，第一方面，采取的技术方案是：一种含空压机加变截面涡轮的废气再循环系统，包含主支路，所述主支路沿气流方向依次为增压器、中冷器、进气歧管、发动机本体、排气歧管和废气涡轮，所述废气再循环系统包括egr控制模块、设置于进气歧管和排气歧管之间的废气循环支路、以及并联于废气循环支路的空压机支路；所述废气循环支路沿气流方向依次包含egr冷却器、egr阀和第一单向阀，所述第一单向阀的流动方向从进气歧管到排气歧管；

3、所述空压机支路沿气流方向依次为空压机和第二单向阀，且空压机支路跨设于第一单向阀的两侧；所述第二单向阀的流动方向从空压机到进气歧管；所述第二单向阀的出气口通过管路连通至第一单向阀和进气歧管之间的管路；

4、所述废气涡轮采用变截面涡轮，所述egr控制模块、变截面涡轮和egr阀连接至车载ecu；所述egr控制模块通过车载ecu调节egr阀的开关状态及变截面涡轮的开度。

5、在上述技术方案的基础上，所述egr阀处于常闭状态；所述空压机通过旁通进气管路连通于egr阀和第一单向阀之间的管路，且所述旁通进气管路上设置旁通阀；所述egr阀和旁通阀均连接于车载ecu，且egr阀和旁通阀同开或同闭。

6、在上述技术方案的基础上，所述egr控制模块实时接收发动机转速信号和发动机扭矩信号，当发动机转速大于等于第一转速阈值且发动机扭矩大于等于第一扭矩阈值时，所述egr控制模块通过车载ecu控制egr阀和旁通阀同时打开，所述空压机抽吸废气循环支路的废气；所述egr控制模块还可通过车载ecu将变截面涡轮从常规开度调小。

7、在上述技术方案的基础上，所述egr冷却器处于常闭状态，所述egr冷却器连接至车载ecu；所述车载ecu控制egr冷却器和egr阀同开或同闭。

8、在上述技术方案的基础上，所述egr控制模块包含转速、扭矩、变截面涡轮的开度、空压机的功率与egr率的参数关系表。

9、在上述技术方案的基础上，所述egr阀开启时，当egr控制模块监测到发动机转速小于等于第二转速阈值或发动机扭矩小于等于第二扭矩阈值时，所述车载ecu控制egr阀和旁通阀同时关闭，且车载ecu控制变截面涡轮恢复至常规开度。

10、在上述技术方案的基础上，所述增压器之前还设置空滤，所述增压器和空滤之间的管路通过空压机进气管路连通至旁通进气管路，所述空压机进气管路上设置电磁阀；所述空压机和第二单向阀之间设置二位三通转换阀，所述二位三通转换阀的一个接口通过管路连接至储气罐；所述电磁阀和二位三通转换阀均连接于车载ecu；所述电磁阀和egr阀的开闭状态始终相反；当egr阀关闭时，所述电磁阀开启，空气经过空滤、空压机进气管路、进入空压机进而进入储气罐中。

11、在上述技术方案的基础上，所述废气再循环系统还包含干燥器和设置于储气罐的压力传感器，所述干燥器设置于二位三通转换阀和储气罐之间，且压力传感器连接至车载ecu；当储气罐内部的压力达到设定阈值时，高压气体经干燥器的卸荷孔排入大气；同时，所述车载ecu控制电磁阀和空压机关闭。

12、第二方面，本技术还公开了一种基于上述废气再循环系统的控制方法，所述egr阀处于常闭状态，所述空压机支路在egr阀关闭时处于非工作状态，所述变截面涡轮在egr阀关闭时处于常规开度，所述egr控制模块实时接收发动机转速信号和发动机扭矩信号；所述控制方法包含以下步骤：

13、所述egr控制模块监测到发动机转速大于等于第一转速阈值且发动机扭矩大于等于第一扭矩阈值，所述egr控制模块通过车载ecu控制egr阀开启；

14、所述egr控制模块查表得到空压机的最佳功率和变截面涡的最佳开度，控制空压机按照最佳功率运行，变截面涡轮从常规开度调小至最佳开度，所述空压机抽吸废气循环支路的废气；

15、主支路、废气循环支路和空压机支路同时工作，废气通过排气歧管、egr冷却器、egr阀和第一单向阀进入进气歧管；空压机从egr阀和第一单向阀之间抽吸废气并循环送至进气歧管；同时，新鲜空气经过增压器和中冷器进入进气歧管，新鲜空气和废气混合后进入发动机本体。

16、在上述技术方案的基础上，所述egr阀处于常闭状态；所述空压机通过旁通进气管路连通于egr阀和第一单向阀之间的管路，且所述旁通进气管路上设置旁通阀；所述egr阀和旁通阀均连接于车载ecu，且egr阀和旁通阀同开或同闭；

17、所述egr控制模块实时接收发动机转速信号和发动机扭矩信号，当发动机转速大于等于第一转速阈值且发动机扭矩大于等于第一扭矩阈值时，所述egr控制模块通过车载ecu控制egr阀和旁通阀同时打开，所述空压机抽吸废气循环支路的废气，所述egr控制模块还可通过车载ecu将变截面涡轮从常规开度调小。

18、本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：

19、1.本技术的含空压机加变截面涡轮的废气再循环系统及控制方法，增设了废气循环支路、空压机支路和变截面涡轮，能够从两个方面来调节egr率，可以用空压机支路抽吸废气循环支路的废气，还可以调节变截面涡轮的开度来改变egr率，在实际工作中，空压机支路和变截面涡轮可以根据需要改变选择其中之一或者两个来工作，进而提升egr率，相比于现有的主支路和废气循环支路的废气量比例恒定不变且egr率较小，本技术大大能够提升egr率，提高了能量利用率。进一步地，变截面涡轮能够实现egr率的粗调，而空压机能够实现egr率的精调，两者相配合，使得egr率的控制精度更高，更加安全可靠。

20、2.本技术的含空压机加变截面涡轮的废气再循环系统及控制方法，通过设置明确触发条件，废气循环支路平时不工作，在发动机转速大于等于第一转速阈值且发动机扭矩大于等于第一扭矩阈值时，触发废气循环支路开始工作，能够实现自动化控制，有效提升了egr率，且安全可靠；同时，变截面涡轮的开度和空压机的功率配合调节egr率，能够对egr率进行精细化调节，效率高。

21、3.本技术的含空压机加变截面涡轮的废气再循环系统及控制方法，空压机不仅起着抽吸废气的作用，还起着储存高压气体的作用；增压器和空滤之间的管路通过空压机进气管路连通至旁通进气管路，空压机进气管路上设置电磁阀，电磁阀和egr阀的开闭状态始终相反，使得废气再循环系统的空压机还能够起着储存高压气体的功能，即本技术的含空压机支路的废气再循环系统能够共用原有储存高压气体的空压机，而无需额外单独设置空压机，不用额外占用空间，大大节省了成本。