本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)是配備渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)。首先是渦輪機(jī)的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，渦輪機(jī)的排氣口則接在排氣管上。然后壓氣機(jī)的進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連，壓氣機(jī)的排氣口接在進(jìn)氣歧管上，最后渦輪和葉輪分別裝在渦輪機(jī)和壓氣機(jī)內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送新鮮空氣進(jìn)入氣缸。渦輪增壓的主要作用就是通過渦輪增壓器提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和扭矩。而米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是膨脹比大于壓縮比。更長的膨脹行程可以更有效的利用燃燒后廢氣仍然存有的高壓。但是，米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)特的進(jìn)氣方式讓低速扭矩很差，長活塞行程不利于高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在實(shí)際運(yùn)用中將渦輪增壓器和米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合具有一定程度的好處。

但是，應(yīng)用上述米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，這種循環(huán)方式降低了發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程前缸內(nèi)氣體的溫度和燃燒開始時(shí)氣體的溫度，導(dǎo)致燃燒速度變慢而不利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種基于增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，并將米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣在不同條件下經(jīng)過/不經(jīng)過壓氣機(jī)進(jìn)入氣缸內(nèi)再度燃燒。這有利于提高壓縮行程前氣缸內(nèi)的氣體溫度，以及提高燃燒開始時(shí)氣體的溫度，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率和增加了廢氣再循環(huán)率。

特別地，本發(fā)明提供了一種基于增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，所述增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)包括進(jìn)氣側(cè)和設(shè)置在所述進(jìn)氣側(cè)的壓氣機(jī)，包括：廢氣再循環(huán)回路，用于將米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣經(jīng)由所述壓氣機(jī)導(dǎo)入所述進(jìn)氣側(cè)進(jìn)行再度燃燒；輔助廢氣再循環(huán)回路，用于將米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣在不經(jīng)由所述壓氣機(jī)的情況下導(dǎo)入所述進(jìn)氣側(cè)進(jìn)行再度燃燒；控制器，用于根據(jù)車輛行駛速度控制所述廢氣選擇性地流經(jīng)廢氣再循環(huán)回路和輔助廢氣再循環(huán)回路。

進(jìn)一步地，增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)還包括排氣側(cè)和設(shè)置在所述排氣側(cè)的渦輪機(jī)，所述系統(tǒng)還包括：設(shè)置在所述廢氣再循環(huán)回路中的催化器，位于所述渦輪機(jī)的下游，用于將所述廢氣轉(zhuǎn)化為無害氣體；設(shè)置在所述廢氣再循環(huán)回路中的EGR冷卻器和用于選擇性地打開或關(guān)閉所述廢氣再循環(huán)管路EGR閥，所述EGR冷卻器設(shè)置在所述催化器的下游，所述EGR閥能夠?qū)⒔?jīng)由所述EGR冷卻器的無害氣體導(dǎo)流至所述壓氣機(jī)；其中，所述廢氣在所述廢氣再循環(huán)回路的流動(dòng)路徑為：所述廢氣從所述發(fā)動(dòng)機(jī)排出至渦輪機(jī)，經(jīng)過所述催化器轉(zhuǎn)化為無害氣體后進(jìn)入所述EGR冷卻器，通過EGR閥流經(jīng)壓氣機(jī)后再導(dǎo)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)進(jìn)行再度燃燒。

進(jìn)一步地，輔助廢氣再循環(huán)管路，其具有連接至所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述進(jìn)氣側(cè)的第一端部和連接至所述EGR冷卻器的下游的第二端部；設(shè)置在所述輔助廢氣再循環(huán)管路中的開關(guān)閥，用于選擇性地打開或關(guān)閉所述輔助廢氣再循環(huán)管路。

進(jìn)一步地，所述EGR閥和所述開關(guān)閥配置成在所述EGR閥打開時(shí)，所述開關(guān)閥關(guān)閉，在所述開關(guān)閥打開時(shí)，所述EGR閥關(guān)閉。

進(jìn)一步地，還包括：設(shè)置在所述輔助廢氣再循環(huán)管路中并靠近所述進(jìn)氣側(cè)的單向閥，用于在所述開關(guān)閥打開時(shí)，將所述經(jīng)由所述EGR冷卻器的無害氣體導(dǎo)流至所述發(fā)動(dòng)機(jī)，以使得所述無害氣體進(jìn)行再度燃燒。

進(jìn)一步地，所述單向閥構(gòu)造成能夠在所述開關(guān)閥打開時(shí)被氣體頂開。

進(jìn)一步地，電連接至所述開關(guān)閥兩側(cè)的壓差傳感器，用于檢測所述開關(guān)閥的上游和下游之間的壓力差。

進(jìn)一步地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括進(jìn)氣歧管，所述系統(tǒng)還包括：設(shè)置在所述進(jìn)氣歧管內(nèi)的加熱裝置，用于對所述進(jìn)氣歧管內(nèi)的氣體進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步地，速度傳感器，用于檢測所述車輛的行駛速度；其中，所述控制器配置成在檢測到所述車輛的行駛速度不高于一預(yù)設(shè)速度值時(shí)，控制所述廢氣在所述廢氣再循環(huán)回路中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，在檢測到所述車輛的行駛速度高于一預(yù)設(shè)速度值時(shí)，控制所述廢氣在所述輔助廢氣再循環(huán)回路中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述控制器配置成在所述壓差傳感器檢測到所述壓力差不小于一預(yù)設(shè)壓力差時(shí)，控制所述廢氣在所述輔助廢氣再循環(huán)回路中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，在所述壓差傳感器檢測到所述壓力差小于一預(yù)設(shè)壓力差時(shí)，控制所述廢氣在所述廢氣再循環(huán)回路中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。

本發(fā)明的低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，由于所述廢氣選擇性地流經(jīng)廢氣再循環(huán)回路和輔助廢氣再循環(huán)回路，因此該系統(tǒng)滿足了不同條件下的需求，有利于提高壓縮行程前氣缸內(nèi)的氣體溫度，以及提高燃燒開始時(shí)氣體的溫度，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率和增加了廢氣再循環(huán)率。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)和低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采用不同的廢氣再循環(huán)方式對發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再利用。本發(fā)明的低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)還能夠根據(jù)廢氣循環(huán)回路中的進(jìn)氣和排氣的壓差來調(diào)整不同的廢氣再循環(huán)方式。在將該低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)用到采用米勒&阿特金森循環(huán)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)后，低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮米勒&阿特金森和外部廢氣再循環(huán)技術(shù)組合對油耗的貢獻(xiàn)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種基于增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；

圖2是圖1所示低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的示意圖；

圖3是圖1所示低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的示意圖。

圖中各符號表示的含義：

1、渦輪機(jī)，2、催化器，3、EGR冷卻器，4、EGR閥，5、壓氣機(jī)，6、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管，7、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管，8、開關(guān)閥，9、壓差傳感器，10、單向閥，11、控制器，12、混合閥。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，新鮮空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的大致流動(dòng)路徑是(一些發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)常規(guī)部件在圖中未標(biāo)出)：新鮮空氣經(jīng)過混合閥12、壓氣機(jī)5進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管6，從而經(jīng)過進(jìn)氣歧管的分配進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)并在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒做功。燃燒后的氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管7離開，并經(jīng)過渦輪機(jī)1。渦輪機(jī)1和壓氣機(jī)5是渦輪增壓器的部件。渦輪機(jī)1利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送新鮮空氣，使之經(jīng)過壓氣機(jī)5增壓進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。在渦輪機(jī)1中做功后的廢氣離開渦輪機(jī)1，進(jìn)入下游的催化器2。催化器2能夠?qū)U氣中的有害氣體通過氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮?dú)獾取４呋瘍艋蟮膹U氣是高溫氣體，其溫度可以被利用。因此，如果將廢氣與新鮮氣體混合以加熱新鮮氣體，并將混合氣導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)行燃燒，這也有助于加快燃燒速度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。而且催化凈化后的廢氣在導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸后，不會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)造成負(fù)擔(dān)。

本發(fā)明的低壓廢氣再循環(huán)管路對如何利用催化凈化后的廢氣進(jìn)行了詳細(xì)說明。由于增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)在低速負(fù)荷和高速大負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和排出發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的各個(gè)狀態(tài)參數(shù)有區(qū)別。因此，為了更好的利用廢氣，本發(fā)明設(shè)置了廢氣再循環(huán)回路和輔助廢氣再循環(huán)回路。

廢氣再循環(huán)回路，用于將米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣經(jīng)由所述壓氣機(jī)5導(dǎo)入進(jìn)氣側(cè)，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管6進(jìn)行再度燃燒。廢氣再循環(huán)管路設(shè)置在催化器2的下游和壓氣機(jī)5的進(jìn)氣側(cè)之間。在廢氣在循環(huán)管路上具有EGR冷卻器3和用于選擇性地打開或關(guān)閉所述廢氣再循環(huán)管路EGR閥4。所述EGR冷卻器3設(shè)置在所述催化器2的下游，所述EGR閥4能夠?qū)⒔?jīng)由所述EGR冷卻器3的無害氣體導(dǎo)流至所述壓氣機(jī)5。所述廢氣在所述廢氣再循環(huán)回路的流動(dòng)路徑為：所述廢氣從所述發(fā)動(dòng)機(jī)排出至渦輪機(jī)1，經(jīng)過所述催化器2轉(zhuǎn)化為無害氣體后進(jìn)入所述EGR冷卻器3，通過EGR閥4流經(jīng)壓氣機(jī)5后再導(dǎo)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)進(jìn)行再度燃燒。具體地，經(jīng)過EGR閥4的廢氣與經(jīng)過混合閥12的新鮮空氣混合成混合氣，所述君合器進(jìn)入壓氣機(jī)5進(jìn)行壓縮，然后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管6，并在進(jìn)氣歧管分配后進(jìn)入各個(gè)氣缸燃燒。

輔助廢氣再循環(huán)回路，用于將米勒和/或阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣在不經(jīng)由所述壓氣機(jī)5的情況下導(dǎo)入所述進(jìn)氣側(cè)進(jìn)行再度燃燒。輔助廢氣再循環(huán)回路具有連接至所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管6的第一端部和連接至所述EGR冷卻器3的下游的第二端部。在輔助廢氣再循環(huán)回路上設(shè)置有開關(guān)閥8和單向閥10，所述開關(guān)閥8用于選擇性地打開或關(guān)閉所述輔助廢氣再循環(huán)管路。所述單向閥10在輔助廢氣再循環(huán)回路上位于靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管6的一側(cè)。所述單向閥10用于在所述開關(guān)閥8打開時(shí)，將所述經(jīng)由所述EGR冷卻器3的無害氣體導(dǎo)流至所述發(fā)動(dòng)機(jī)，以使得所述無害氣體進(jìn)行再度燃燒。具體地，所述單向閥10構(gòu)造成能夠在所述開關(guān)閥8打開時(shí)被氣體頂開，以使得使廢氣在輔助廢氣再循環(huán)回路中單向順利流通。廢氣離開催化器2后在輔助廢氣再循環(huán)回路的流動(dòng)路徑是：經(jīng)過EGR冷卻器3和開關(guān)閥8后，直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管6，廢氣經(jīng)過進(jìn)氣歧管的分配進(jìn)入各個(gè)氣缸。

由于廢氣選擇性的流經(jīng)廢氣再循環(huán)回路和輔助廢氣再循環(huán)回路，因此EGR閥4和開關(guān)閥8不同時(shí)打開。所述EGR閥4和所述開關(guān)閥8配置成在所述EGR閥4打開時(shí)，所述開關(guān)閥8關(guān)閉，在所述開關(guān)閥8打開時(shí)，所述EGR閥4關(guān)閉。

本發(fā)明還設(shè)置有控制器11(ECU)來根據(jù)車輛行駛速度控制所述廢氣選擇性地流經(jīng)廢氣再循環(huán)回路和輔助廢氣再循環(huán)回路。因此，本發(fā)明還包括速度傳感器，用于檢測所述車輛的行駛速度。所述控制器11配置成在檢測到所述車輛的行駛速度不高于一預(yù)設(shè)速度值時(shí)，控制所述廢氣在所述廢氣再循環(huán)回路中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)；在檢測到所述車輛的行駛速度高于一預(yù)設(shè)速度值時(shí)，控制所述廢氣在所述輔助廢氣再循環(huán)回路中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體車輛的性能參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)來設(shè)置預(yù)設(shè)速度值。

除了監(jiān)測車輛的行駛速度，由于進(jìn)氣壓力和排氣壓力也是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)而變化的，因此控制器11還可以監(jiān)測進(jìn)氣壓力和排氣壓力的壓差。在本實(shí)施例中，壓差傳感器9設(shè)置在開關(guān)閥8的兩端?？刂破?1電連接至所述開關(guān)閥8兩側(cè)的壓差傳感器9，用于檢測所述開關(guān)閥8的上游和下游之間的壓力差。所述控制器11配置成在所述壓差傳感器9檢測到所述壓力差不小于一預(yù)設(shè)壓力差時(shí)，控制所述廢氣在所述輔助廢氣再循環(huán)回路中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)；在所述壓差傳感器9檢測到所述壓力差小于一預(yù)設(shè)壓力差時(shí)，控制所述廢氣在所述廢氣再循環(huán)回路中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。

在其他實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管6處設(shè)置有加熱裝置，用于對所述進(jìn)氣歧管內(nèi)的氣體進(jìn)行加熱。

由于廢氣在經(jīng)過EGR冷卻器3后的溫度在120℃到150℃之間，因此這時(shí)候的廢氣具有合適的加熱新鮮空氣的溫度而這個(gè)溫度又不會(huì)太高。廢氣經(jīng)過廢氣再循環(huán)回路與新鮮空氣混合壓縮，或者廢氣經(jīng)過輔助廢氣再循環(huán)回路直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，這兩者能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)的不同運(yùn)行條件下有利于增加壓縮行程前氣缸內(nèi)的氣體溫度，提高燃燒速度，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。尤其在將該低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)用到采用米勒&阿特金森循環(huán)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)后，低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮米勒&阿特金森和EGR技術(shù)組合對油耗的貢獻(xiàn)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

除了利用廢棄再循環(huán)回路和輔助廢氣再循環(huán)回路，因?yàn)榘⑻亟鹕?米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)充分利用能源的特點(diǎn)，其還可以被用于各種節(jié)油的混合動(dòng)力車型中。因?yàn)樵诎⑻亟鹕?米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)低速和高速時(shí)，這兩個(gè)時(shí)段有電動(dòng)機(jī)在為車輪提供動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)的大多時(shí)段都是在發(fā)電，所以發(fā)動(dòng)機(jī)可以在油耗最優(yōu)異的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。用電動(dòng)機(jī)的大扭矩彌補(bǔ)動(dòng)力的缺陷，互補(bǔ)之后的動(dòng)力總成，讓混合動(dòng)力車在動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)型上都有著突出的表現(xiàn)。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。