專利名稱：Egr廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及ー種EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
縱觀整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的發(fā)展方向，節(jié)能、環(huán)保已成為時(shí)代的主題。隨著全球排放法規(guī)的出臺(tái)，人們越來越多的開始關(guān)注產(chǎn)品的排放特性。針對輕型柴油機(jī)、重型柴油機(jī)以及轎車柴油機(jī)，美國、日本、歐盟相繼出臺(tái)一系列新的排放法規(guī)，來限制氮氧化合物(N0X)、顆粒(PM)、以及碳?xì)浠衔?HC)的排放量。排放法規(guī)的加嚴(yán)，對發(fā)動(dòng)機(jī)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)提出了更大的挑戰(zhàn)，尤其是柴油機(jī)歐V排放升級(jí)到歐VI排放階段。為滿足排放法規(guī)的要求，適應(yīng)國際市場環(huán)境的變化，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)集中在優(yōu)化燃燒系統(tǒng)、改善燃油噴射技術(shù)、廢氣再循環(huán)控制(EGR)、先進(jìn)的渦輪增壓和兩級(jí)渦輪增壓、可變氣門驅(qū)動(dòng)、閉環(huán)燃燒控制等方面進(jìn)行探索，其中EGR作為改善柴油機(jī)排放的重要組成部分，對EGR的布置、整機(jī)系統(tǒng)匹配以及EGR率(廢氣與進(jìn)入燃燒室混合氣的比值)的精確控制方面尤為重要。而現(xiàn)有的廢氣再循環(huán)控制(EGR)存在以下主要缺陷:(I)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速及極限エ況下，新鮮空氣倒流，燃燒不穩(wěn)定，進(jìn)氣損失大；(2)對導(dǎo)入缸內(nèi)參與燃燒的廢氣，在無廢氣預(yù)冷吋，EGR冷卻系統(tǒng)壓カ較大，尤其是在低轉(zhuǎn)速，中、高負(fù)荷エ況，存在因EGR冷卻能力不足導(dǎo)致進(jìn)氣溫度過高，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)爆震現(xiàn)象；(3)傳統(tǒng)意義上的EGR冷卻器，不能夠根據(jù)エ況的改變而進(jìn)行變溫調(diào)節(jié)，發(fā)動(dòng)機(jī)在某一エ況僅對應(yīng)ー個(gè)最佳的溫度；(4)對導(dǎo)入缸內(nèi)參與燃燒的廢氣，未進(jìn)行過廢氣處理，廢氣中的碳煙粒子進(jìn)入燃燒室會(huì)導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定，導(dǎo)入過程中會(huì)污染EGR閥；(5)廢氣直接導(dǎo)入進(jìn)氣歧管，容易造成廢氣和新鮮混合氣混合不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其可對循環(huán)廢氣進(jìn)行處理，降低主冷卻器的壓力，根據(jù)缸內(nèi)的溫度可實(shí)現(xiàn)變エ況溫度調(diào)節(jié)，促進(jìn)廢氣和新鮮混合氣的充分混合，穩(wěn)定EGR廢氣壓力。(ニ)技術(shù)方案為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供ー種EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控裝置和廢氣循環(huán)裝置；所述廢氣循環(huán)裝置包括依次連接的排氣歧管、EGR取氣管、廢氣處理裝置、EGR閥、廢氣導(dǎo)入管、進(jìn)氣歧管和燃燒室；所述監(jiān)控裝置包括設(shè)置于所述EGR取氣管上的第一廢氣壓カ傳感器、設(shè)置于廢氣導(dǎo)入管與進(jìn)氣歧管之間的第二廢氣壓カ傳感器以及ECU控制單元，所述第一廢氣壓力傳感器和第二廢氣壓力傳感器將檢測到的信號(hào)傳遞給所述ECU控制單元；所述EGR閥的通斷由E⑶控制單元控制。
優(yōu)選的，所述廢氣循環(huán)裝置還包括EGR冷卻器，其連接于所述EGR閥與所述廢氣導(dǎo)入管之間；所述EGR冷卻器與出水管連接。優(yōu)選的，所述EGR冷卻器為可變流量的EGR冷卻器；所述EGR冷卻器上設(shè)有屬于所述監(jiān)控裝置的第二水溫傳感器，其將檢測到的信號(hào)傳遞給所述ECU控制單元。優(yōu)選的，所述EGR閥與所述廢氣導(dǎo)入管之間設(shè)有與所述EGR冷卻器并聯(lián)的EGR旁通閥；所述EGR旁通閥的通斷由所述ECU控制單元控制。優(yōu)選的，所述廢氣循環(huán)裝置還包括廢氣預(yù)冷通道，其連接于所述EGR取氣管和所述廢氣處理裝置之間。優(yōu)選的，所述廢氣預(yù)冷通道設(shè)在正時(shí)罩蓋上，所述廢氣預(yù)冷通道的一端通過EGR波紋管與所述EGR取氣管連接，且另一端通過廢氣連接管與所述廢氣處理裝置連接。優(yōu)選的，冷卻水源依次與水泵、氣缸蓋通路以及所述廢氣預(yù)冷通道連接。優(yōu)選的，所述廢氣預(yù)冷通道上設(shè)有屬于所述監(jiān)控裝置的第一水溫傳感器，其將檢測到的信號(hào)傳遞給所述ECU控制單元。優(yōu)選的，所述廢氣循環(huán)裝置還包括單向閥，其連接于所述EGR取氣管與所述EGR波紋管之間，使廢氣從所述EGR取氣管至所述EGR波紋管單向流動(dòng)。另外，所述廢氣循環(huán)裝置還包括廢氣穩(wěn)壓腔，其連接于所述廢氣導(dǎo)入管與所述第ニ廢氣壓力傳感器之間。(三)有益效果本發(fā)明采用上述技術(shù)方案提供的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，主要有以下效果:(I)當(dāng)進(jìn)氣歧管壓カ高于排氣歧管壓カ時(shí)，能夠避免新鮮混合氣倒流，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低廢氣損失；(2) EGR冷卻系統(tǒng)中設(shè)置有預(yù)冷通道，能夠降低主冷卻的壓力，迅速降低廢氣的溫度，提高進(jìn)氣密度；(3)采用可變流量EGR冷卻器，能夠提高燃油經(jīng)濟(jì)性；(4) EGR廢氣處理裝置能夠保護(hù)EGR閥不被污染，提高EGR率的有效性，避免碳煙顆粒進(jìn)入燃燒室加快缸活塞組的磨損；(5)廢氣穩(wěn)壓腔的設(shè)計(jì)，能夠促進(jìn)廢氣與新鮮混合氣的混合，改善燃燒，降低NOX排放。


圖1是本發(fā)明EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1:排氣歧管；2:EGR取氣管；3:第一廢氣壓力傳感器；4:單向閥；5:EGR波紋管；6:廢氣預(yù)冷通道；7:廢氣連接管；8:廢氣處理裝置；9 =EGR閥；10:EGR冷卻器；11:EGR旁通閥；12:廢氣導(dǎo)入管；13:廢氣穩(wěn)壓腔；14:第二廢氣壓力傳感器；15:進(jìn)氣歧管；16:燃燒室；17:冷卻水源；18:水泵；19:氣缸蓋通路；20:出水管；21:第一水溫傳感器；22:第二水溫傳感器；23:E⑶控制單元。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)作進(jìn)一歩詳細(xì)說明。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相
對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。本發(fā)明的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)包括監(jiān)控裝置和廢氣循環(huán)裝置。廢氣循環(huán)裝置包括依次連接的排氣歧管1、EGR取氣管2、單向閥4、EGR波紋管5、廢氣預(yù)冷通道6、廢氣連接管7、廢氣處理裝置8、EGR閥9、EGR冷卻器10、廢氣導(dǎo)入管12、廢氣穩(wěn)壓腔13、進(jìn)氣歧管15和燃燒室16。其中，廢氣處理裝置8用以過濾炭煙顆粒，提高EGR率的有效性。監(jiān)控裝置包括第一廢氣壓力傳感器3、第二廢氣壓力傳感器14、第一水溫傳感器21、第二水溫傳感器22和E⑶控制單元23。通過監(jiān)控裝置可實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)控EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。EGR冷卻器10與出水管20連接，EGR冷卻器10為可變流量的EGR冷卻器。EGR冷卻器10上設(shè)有第二水溫傳感器22，所述第二水溫傳感器22將檢測到的信號(hào)傳遞給E⑶控制單元23。EGR閥9與廢氣導(dǎo)入管12之間設(shè)有與EGR冷卻器10并聯(lián)的EGR旁通閥11，其中，EGR閥9和EGR旁通閥11的通斷由E⑶控制單元23控制。該系統(tǒng)里面設(shè)置有可變流量式EGR冷卻器10以及與EGR冷卻器10并聯(lián)的EGR旁通閥11，用來滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下的控制策略。廢氣預(yù)冷通道6設(shè)在正時(shí)罩蓋上，特別是上罩蓋上。冷卻水源17依次與水泵18、氣缸蓋通路19以及所述廢氣預(yù)冷通道6連接。廢氣預(yù)冷通道6上設(shè)有第一水溫傳感器21，第一水溫傳感器21將檢測到的信號(hào)傳遞給ECU控制單元23。廢氣預(yù)冷通道6能夠降低主冷卻裝置(即EGR冷卻器10)的壓力，迅速降低廢氣的溫度，提高進(jìn)氣密度。單向閥4使廢氣從EGR取氣管2至EGR波紋管5單向流動(dòng)，用來控制低轉(zhuǎn)速下及極限工況下的廢氣通路。EGR取氣管2與單向閥4之間設(shè)有第一廢氣壓力傳感器3，第一廢氣壓力傳感器3將檢測到的信號(hào)傳遞給ECU控制單元23。廢氣穩(wěn)壓腔13與進(jìn)氣歧管15之間設(shè)有第二廢氣壓力傳感器14，第二廢氣壓力傳感器14將檢測到的信號(hào)傳遞給ECU控制單元23。其中，廢氣穩(wěn)壓腔13可均衡進(jìn)入進(jìn)氣歧管之前的廢氣。本發(fā)明的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的控制機(jī)理:根據(jù)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化由ECU判定EGR參與燃燒的工況條件，ECU按照標(biāo)定的EGR脈譜對EGR閥進(jìn)行步進(jìn)控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如下:EGR預(yù)冷卻設(shè)計(jì)流量:10L/min (冷卻水來自水泵進(jìn)水口，具有最大的冷卻能力)進(jìn)氣溫度:600°C 700°C冷卻液設(shè)計(jì)流量范圍:10L/min 40L/min出氣溫度:60°C 150°C
旁通閥的出氣溫度:150°C 300°C (主要目的是在保證迅速提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度的同時(shí)保護(hù)EGR閥)單向閥的控制機(jī)理:當(dāng)增壓后的進(jìn)氣壓力(既發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中的大氣壓力)高于排氣歧管內(nèi)的壓力時(shí)候，控制氣流的流動(dòng)方向，保證足夠的EGR驅(qū)動(dòng)力。EGR廢氣處理裝置:cpsi (孔道密度)=600 ；PM (排放的碳煙粒子)直徑< 0.1mm (凈化能力)；廢氣穩(wěn)壓腔:穩(wěn)壓腔容積=0.9L。本發(fā)明的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程描述如下:廢氣經(jīng)排氣歧管I出來，由EGR取氣管2導(dǎo)出，此時(shí)由第一廢氣壓力傳感器3監(jiān)測廢氣的壓力，通過單向閥4、EGR波紋管5匯集到設(shè)置于正時(shí)上罩蓋的廢氣預(yù)冷通道6處進(jìn)行預(yù)冷，該通道設(shè)在水泵進(jìn)水口與缸蓋分開，單獨(dú)使用未經(jīng)氣缸體曲軸箱預(yù)熱過的冷卻水冷卻，冷卻能力強(qiáng)。經(jīng)預(yù)冷的廢氣隨后經(jīng)廢氣連接管7到達(dá)廢氣處理裝置8凈化，可過濾廢氣中的碳煙顆粒，然后依靠EGR閥9對廢氣量進(jìn)行控制。正常溫度狀態(tài)下，從EGR閥9出來的廢氣經(jīng)過可變流量的EGR冷卻器10、廢氣導(dǎo)入管12進(jìn)入廢氣穩(wěn)壓腔13，廢氣穩(wěn)壓腔13可均衡進(jìn)入進(jìn)氣歧管之前的廢氣，穩(wěn)定EGR廢氣壓力，減少波動(dòng)現(xiàn)象。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度低于正常狀態(tài)時(shí)，從EGR閥9出來的廢氣經(jīng)EGR旁通閥11、廢氣導(dǎo)入管12進(jìn)入廢氣穩(wěn)壓腔13。廢氣經(jīng)廢氣穩(wěn)壓腔13出來由第二廢氣壓力傳感器14檢測實(shí)際進(jìn)入進(jìn)氣歧管15的廢氣壓力，廢氣在進(jìn)氣歧管15內(nèi)隨新鮮混合氣進(jìn)入燃燒室16參與燃燒。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.ー種EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)包括監(jiān)控裝置和廢氣循環(huán)裝置；所述廢氣循環(huán)裝置包括依次連接的排氣歧管(I )、EGR取氣管(2)、廢氣處理裝置(8)、EGR閥(9)、廢氣導(dǎo)入管(12)、進(jìn)氣歧管(15)和燃燒室(16);所述監(jiān)控裝置包括設(shè)置于所述EGR取氣管(2)上的第一廢氣壓力傳感器(3)、設(shè)置于廢氣導(dǎo)入管(12)與進(jìn)氣歧管(15)之間的第二廢氣壓力傳感器(14)以及E⑶控制単元(23)，所述第一廢氣壓力傳感器(3)和第二廢氣壓力傳感器(14)將檢測到的信號(hào)傳遞給所述ECU控制單元(23);所述EGR閥(9)的通斷由E⑶控制單元(23)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣循環(huán)裝置還包括EGR冷卻器(10)，其連接于所述EGR閥(9)與所述廢氣導(dǎo)入管(12)之間；所述EGR冷卻器(10)與出水管(20)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述EGR冷卻器(10)為可變流量的EGR冷卻器；所述EGR冷卻器(10)上設(shè)有屬于所述監(jiān)控裝置的第二水溫傳感器(22 )，其將檢測到的信號(hào)傳遞給所述E⑶控制單元(23 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述EGR閥(9)與所述廢氣導(dǎo)入管(12)之間設(shè)有與所述EGR冷卻器(10)并聯(lián)的EGR旁通閥(11);所述EGR旁通閥(11)的通斷由所述E⑶控制單元(23)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣循環(huán)裝置還包括廢氣預(yù)冷通道(6)，其連接于所述EGR取氣管(2)和所述廢氣處理裝置(8)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣預(yù)冷通道(6)設(shè)在正時(shí)罩蓋上，所述廢氣預(yù)冷通道(6)的一端通過EGR波紋管(5)與所述EGR取氣管(2)連接，且另一端通過廢氣連接管(7)與所述廢氣處理裝置(8)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:冷卻水源(17)依次與水泵(18)、氣缸蓋通路(19)以及所述廢氣預(yù)冷通道(6)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣預(yù)冷通道(6)上設(shè)有屬于所述監(jiān)控裝置的第一水溫傳感器(21)，其將檢測到的信號(hào)傳遞給所述ECU控制單元(23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣循環(huán)裝置還包括單向閥(4)，其連接于所述EGR取氣管(2)與所述EGR波紋管(5)之間，使廢氣從所述EGR取氣管(2 )至所述EGR波紋管(5 )單向流動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣循環(huán)裝置還包括廢氣穩(wěn)壓腔(13)，其連接于所述廢氣導(dǎo)入管(12)與所述第二廢氣壓カ傳感器(14)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，其包括監(jiān)控裝置和廢氣循環(huán)裝置，廢氣循環(huán)裝置包括依次連接的排氣歧管(1)、EGR取氣管(2)、單向閥(4)、廢氣預(yù)冷通道(6)、廢氣處理裝置(8)、EGR冷卻器(10)、廢氣導(dǎo)入管(12)、廢氣穩(wěn)壓腔(13)、進(jìn)氣歧管(15)和燃燒室(16)。采用本發(fā)明主要有以下效果當(dāng)進(jìn)氣歧管壓力高于排氣歧管壓力時(shí)，能避免新鮮混合氣倒流，提高燃油經(jīng)濟(jì)性；EGR冷卻系統(tǒng)中設(shè)置有預(yù)冷通道，能降低主冷卻的壓力，迅速降低廢氣的溫度，提高進(jìn)氣密度；EGR廢氣處理裝置能保護(hù)EGR閥不被污染，提高EGR率的有效性，避免碳煙顆粒進(jìn)入燃燒室加快缸活塞組的磨損。
文檔編號(hào)F02D21/08GK103114916SQ20131006517
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者賈殿臣, 李書利, 段景輝, 魏洪偉, 梁燕茹, 夏培生, 李學(xué)超 申請人:長城汽車股份有限公司