一种满足高增压比发动机自适应控制的排气再循环恒压装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种满足高增压比发动机自适应控制的排气再循环恒压装置，包括在发动机排气歧管与进气歧管之间的废气循环通路上依次设置电动增压泵、冷却器、蓄能器，以及控制器；蓄能器的进气口设置有进气单向阀，出气口设置排气阀，蓄能器内设有蓄能器压力传感器；发动机与排气歧管间设有排气压力传感器；蓄能器压力传感器、排气压力传感器、电动增压泵、蓄能器排气阀均与控制器连接，控制器与节气门开度传感器连接。在废气循环管路中设置增压、蓄能装置，维持废气的压力恒定，使得发动机运用EGR降低NOx的技术顺利实施。同时，通过自适应控制蓄能器排气阀的开度和时间，调节EGR率，满足发动机降低NOx的要求。
【专利说明】
-种满足高増压比发动机自适应控制的排气再循环恒压装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及发动机废气再循环技术，特别设及一种满足高增压比发动机自适 应控制的排气再循环恒压装置。
【背景技术】
[0002] 发动机中采用排气再循环化GR)是通过降低燃烧速度，降低最高燃烧溫度和高溫 的持续时间，从而破坏了NOx生成所需的高溫富氧的条件，降低发动机的NOx排放。EGR技术是 降低NOx排放污染物的有效措施之一，目前EGR技术在中小型车用发动机上应用较为广泛。
[0003] 同时，研究发现，在不采取其他措施情况下，NOx和排气颗粒物(PM)之间存在权衡 Urade-Off)的曲线关系。发动机小负荷下EGR率的增加对PM的排放影响较小；而中高负荷 下EGR率的增加却使得PM增幅较大，需要限制EGR率。所W，通过综合分析，小负荷时可用较 大EGR率，而对中高负荷，则需要调节EGR率，对EGR率进行限制。
[0004] 目前，EGR所采取的技术措施为，在发动机排气歧管与进气歧管之间设置废气循环 通路，将发动机排出的废气的一部分再送回气缸。中高负荷下，排气压力与溫度都较大，容 易通过循环回路在EGR阀的控制下进入气缸;而小负荷时，排气压力与溫度较低，特别在增 压发动机中高增压比使得废气较难通入气缸。所W，采取一定措施提高部分废气压力，降低 高增压比情况下，废气流回气缸的技术难度，对于减少发动机NOx的排放是迫切需要的。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型针对现有技术的不足，提供一种满足高增压比发动机自适应控制的 EGR恒压装置，根据增压发动机工作负荷适当控制EGR率，降低NOx的排放。
[0006] 本实用新型是通过W下技术手段实现上述技术目的的。
[0007] -种满足高增压比发动机自适应控制的EGR恒压装置，其特征在于:包括在发动机 排气歧管与进气歧管之间的废气循环通路上依次设置电动增压累、冷却器、蓄能器，W及控 制器;所述蓄能器用于储存废气并恒定压力，蓄能器的进气口设置有进气单向阀，出气口设 置排气阀，蓄能器内设有蓄能器压力传感器;发动机与排气歧管之间的管道内设有排气压 力传感器;所述蓄能器压力传感器、排气压力传感器、电动增压累、蓄能器排气阀均与控制 器连接，控制器与进气通路中已有的节气口开度传感器连接，所述控制器根据蓄能器压力 传感器、排气压力传感器W及节气口开度传感器输出信号继而控制电动增压累的启停、蓄 能器的进气单向阀，出气口设置排气阀的开闭。
[000引进一步地，所述废气循环通路的管道直径为35~45mm。
[0009] 进一步地，所述蓄能器的容积夫
[0010]
[0011]
[001 ^ 气体状态方程：Pegv= (hiegRT/M) =nRT
[001引其中:mi--为每循环实际新鲜充量；
[0014] mEG--为每循环废气质量；
[001引[化?]-为发动机中最大EGR率；
[0016] V-蓄能器容积；
[0017] M一理想气体摩尔质量；
[001引 n-物质的量；
[0019] R 一气体常量.
[0020] Peg-蓄能器内恒定废气压力，取1.3~1.5倍大气压。
[0021] 进一步地，发动机中最大EGR率hEGR]取40%。
[0022] 进一步地，所述电动增压累的吸气满轮、排气满轮均采用耐高溫材料。
[0023] 采用排气再循环技术化GR)降低NOx排放的增压柴油机和缸内直接喷射增压汽油 机在部分负荷工况运行时，排气压力较低，采用增压技术后，进气管中的进气压力明显高于 EGR装置中废气压力，造成了 EGR装置中的废气难W进入发动机进气管的现象。本实用新型 中，电动增压累用于提高废气压力，其特点为响应性及可控性良好，最大转速可达5000化/ min。蓄能器用于储存废气并恒定压力。采用蓄能器，起到储存废气并恒定废气压力为1.3~ 1.5倍大气压，W恒定的1.3~1.5倍大气压的废气顺利进入进气歧管，与空气混合进入气 缸。采用试验标定方法，由控制单元根据发动机运行工况较精确控制蓄能器排气阀在不同 工况下的的开度大小与时间，调节EGR率，降低NOx排放。
[0024] 在废气循环管路中设置增压、蓄能装置，维持废气的压力恒定，使得发动机运用废 气循环化GR)降低NOx的技术顺利实施。同时，通过自适应控制蓄能器排气阀的开度和时间， 调节EGR率，满足发动机降低NOx的要求。
[0025] 安装于蓄能器中的废气压力传感器用于检测蓄能器内废气压力，起到自适应控制 的作用，即蓄能器内废气压力低于所要求范围时，由控制单元控制EGR电动增压累运行;蓄 能器内废气压力达到所要求范围时，控制单元控制EGR电动增压累暂停运行。通过发动机运 行工况和节气口位置传感器等信号，EGR蓄能器排气阀的开启时刻，并由试验标定方法确定 EGR蓄能器排气阀的开度与开启时间，调节适当EGR率。
【附图说明】
[0026] 图1为本实用新型所述的满足高增压比发动机自适应控制的EGR恒压装置的结构 图。
[0027] 图2为本实用新型的自适应控制流程图。
[00%]图3为本实用新型的工作原理流程图。
[0029] 图中；
[0030] I-EGR进气管道；2-EGR冷却液出口；3-EGR冷却器；4-EGR冷却液入口；5-蓄能器进 气单向阀；6-蓄能器压力传感器;7-蓄能器;8-蓄能器排气阀；9-进气歧管；10-发动机；11-排气压力传感器；12-电动EGR增压累通电端口； 13-排气歧管；14-尾气处理装置；15-增压累 吸气满轮;16-电动EGR增压累；17-增压累排气满轮。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图W及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保 护范围并不限于此。
[0032] 如题1所示，本实用新型所述的满足高增压比发动机自适应控制的排气再循环恒 压装置，其特征在于:包括在发动机排气歧管与进气歧管之间的废气循环通路上依次设置 电动增压累16、冷却器3、蓄能器7, W及控制器;所述蓄能器7用于储存废气并恒定压力，蓄 能器7的进气口设置有进气单向阀5,出气口设置排气阀8,蓄能器7内设有蓄能器压力传感 器6;发动机与排气歧管之间的管道内设有排气压力传感器11;所述蓄能器压力传感器6、排 气压力传感器11、电动增压累16、蓄能器排气阀8均与控制器连接，控制器与进气通路中已 有的节气口开度传感器连接，所述控制器根据蓄能器压力传感器6、排气压力传感器11W及 节气口开度传感器输出信号继而控制电动增压累16的启停、蓄能器7的进气单向阀5,出气 口设置排气阀8的开闭。
[0033] 所述电动增压累16的吸气满轮15、排气满轮17均采用耐高溫材料。增压累采用电 机驱动，响应性及可控性良好，最大转速可达5000化/min，可提高废气的压力。
[0034] 由于采用增压的方式，废气流量、压力与流速有所增加，为减小废气压力衰减，所 W该装置中废气循环管道的直径较之于现如今应用的管道减少6-lOmm。所述废气循环通 路的管道直径为35~45mm。
[0035] 蓄能器，起到储存废气并恒定废气压力为1.3~1.5倍大气压，W恒定的1.3~1.5 倍大气压的废气顺利进入进气歧管，与空气混合进入气缸，蓄能器容积夫
[0036] 蓄能器容积的计算
[0037] 柴油机在小负荷下运行时，可W适当增大EGR率，最大EGR率可达40%。所W，W小 负荷下最大EGR率40%为基准进行蓄能器容积的计算：
[003引总进气质量m =实际新鲜充量虹+废气质量HlEG
[0039]
[0040]
[0041] 其中:虹一一为每循环实际新鲜充量
[0042] HlEG-一为每循环废气质量
[0043] [化?]-为发动机中最大EGR率
[0044] 气体状态方程:扣GV=(邮gRT/M) =nRT
[0045]
[0046] 其中:V-蓄能器容积；
[0047] M一理想气体摩尔质量；
[004引 n-物质的量；
[0049] R 一气体常量.
[0050] Peg-蓄能器内恒定废气压力，取1.3~1.5倍大气压。
[0051] 发动机10运行，活塞、进排气工作正常，电动增压累16开始运转。增压后的废气，通 过冷却器3,使废气溫度得到降低。蓄能器进气单向阀5开启，废气通过流通管道储存在蓄能 器7中。安装于蓄能器内的压力传感器6检测废气压力。蓄能器内废气压力达到1.3~1.5倍 大气压时，控制单元控制EGR电动增压累16暂停运行。控制单元根据发动机运行工况和节气 口位置传感器等信号，控制蓄能器排气阀开度与时间，调节EGR率。具体表现为，采用EGR技 术的发动机在小负荷运行时，控制蓄能器排气阀开度适当增大，开启时间延长;发动机中高 负荷下，适当控制蓄能器排气阀开度适当减小，时间适当缩短，尤其高负荷下关闭EGR。蓄能 器排气阀8开启，增压后的废气顺利进入进气歧管，继而进入气缸。
[0052] 如图2所示，图3所示，所述恒压装置的控制方法，具体包括W下步骤：
[0053] 1)蓄能器内自适应控制：发动机运行，电动增压累16开始运行，提高废气压力，废 气进入EGR冷却器3后溫度降低，冷却后的废气通过冷却器后端管道通过蓄能器进气单向阀 5进入蓄能器7,安装于蓄能器7内的废气压力传感器6实时检测废气压力，并将废气压力电 信号输出至控制器，当废气压力低于1.3~1.5个大气压时，控制单元控制电动增压累16运 行;当废气压力达到1.3~1.5个大气压时，暂停电动增压累16;
[0054] 2)蓄能器排气阀的自适应控制:控制单元结合节气口位置传感器输出的信号和发 动机运行工况信号，通过试验标定确定中小负荷下蓄能器排气阀8的开度与时间参数，调节 EGR率，做到降低发动机污染物排放，提高发动机动力性能，其具体表现为：当采用EGR技术 的发动机在小负荷运行时，发动机EGR率的增加对PM的排放影响较小，根据试验标定所确定 的蓄能器排气阀开度与时间参数，采用适当增大的EGR率;EGR率的增加却使得PM增幅较大， 所W由试验标定所确定的蓄能器排气阀开度与时间参数，控制蓄能器排气阀开度减小，时 间缩短，采用较小EGR率尤其高负荷下关闭EGR。
[0055] 所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方 式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见 的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种满足高增压比发动机自适应控制的排气再循环恒压装置，其特征在于:包括在 发动机排气歧管与进气歧管之间的废气循环通路上依次设置电动增压栗（16)、冷却器(3)、 蓄能器(7)，以及控制器;所述蓄能器(7)用于储存废气并恒定压力，蓄能器(7)的进气口设 置有进气单向阀（5)，出气口设置排气阀(8)，蓄能器(7)内设有蓄能器压力传感器(6);发动 机与排气歧管之间的管道内设有排气压力传感器（11);所述蓄能器压力传感器(6)、排气压 力传感器（11)、电动增压栗（16)、蓄能器排气阀（8)均与控制器连接，控制器与进气通路中 的节气门开度传感器连接，所述控制器根据蓄能器压力传感器(6)、排气压力传感器（11)以 及节气门开度传感器输出信号继而控制电动增压栗（16)的启停、蓄能器(7)的进气单向阀 (5)，出气口设置排气阀(8)的开闭。2. 根据权利要求1所述的恒压装置，其特征在于:所述废气循环通路的管道直径为35~ 45mm 〇3. 根据权利要求1所述的恒压装置，其特征在于:所述蓄能器(7)的容积：mc/ (mi+mEc) = [%gr] 气体状态方程:Pegv= (mEGRT/W - mvi 其中:mi--为每循环实际新鲜充量； HlEG--为每循环废气质量； [nEGR]-为发动机中最大EGR率； V 一蓄能器容积； M一理想气体摩尔质量； η-物质的量； R-气体常量； Peg一蓄能器内恒定废气压力，取1.3~1.5倍大气压。4. 根据权利要求2所述的恒压装置，其特征在于:发动机中最大EGR率[%GR]取40 %。5. 根据权利要求1所述的恒压装置，其特征在于：所述电动增压栗（16)的吸气涡轮 (15)、排气涡轮(17)均采用耐高温材料。
【文档编号】F02M26/34GK205445831SQ201521115009
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】王 忠, 赵怀北, 瞿磊, 刘帅, 赵洋
【申请人】江苏大学