一種滿足高增壓比發(fā)動機自適應控制的排氣再循環(huán)恒壓裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種滿足高增壓比發(fā)動機自適應控制的排氣再循環(huán)恒壓裝置，包括在發(fā)動機排氣歧管與進氣歧管之間的廢氣循環(huán)通路上依次設置電動增壓泵、冷卻器、蓄能器，以及控制器；蓄能器的進氣口設置有進氣單向閥，出氣口設置排氣閥，蓄能器內設有蓄能器壓力傳感器；發(fā)動機與排氣歧管間設有排氣壓力傳感器；蓄能器壓力傳感器、排氣壓力傳感器、電動增壓泵、蓄能器排氣閥均與控制器連接，控制器與節(jié)氣門開度傳感器連接。在廢氣循環(huán)管路中設置增壓、蓄能裝置，維持廢氣的壓力恒定，使得發(fā)動機運用EGR降低NOx的技術順利實施。同時，通過自適應控制蓄能器排氣閥的開度和時間，調節(jié)EGR率，滿足發(fā)動機降低NOx的要求。
【專利說明】
-種滿足高増壓比發(fā)動機自適應控制的排氣再循環(huán)恒壓裝置
技術領域
[0001] 本實用新型設及發(fā)動機廢氣再循環(huán)技術，特別設及一種滿足高增壓比發(fā)動機自適 應控制的排氣再循環(huán)恒壓裝置。
【背景技術】
[0002] 發(fā)動機中采用排氣再循環(huán)化GR)是通過降低燃燒速度，降低最高燃燒溫度和高溫 的持續(xù)時間，從而破壞了NOx生成所需的高溫富氧的條件，降低發(fā)動機的NOx排放。EGR技術是 降低NOx排放污染物的有效措施之一，目前EGR技術在中小型車用發(fā)動機上應用較為廣泛。
[0003] 同時，研究發(fā)現(xiàn)，在不采取其他措施情況下，NOx和排氣顆粒物(PM)之間存在權衡 Urade-Off)的曲線關系。發(fā)動機小負荷下EGR率的增加對PM的排放影響較小；而中高負荷 下EGR率的增加卻使得PM增幅較大，需要限制EGR率。所W，通過綜合分析，小負荷時可用較 大EGR率，而對中高負荷，則需要調節(jié)EGR率，對EGR率進行限制。
[0004] 目前，EGR所采取的技術措施為，在發(fā)動機排氣歧管與進氣歧管之間設置廢氣循環(huán) 通路，將發(fā)動機排出的廢氣的一部分再送回氣缸。中高負荷下，排氣壓力與溫度都較大，容 易通過循環(huán)回路在EGR閥的控制下進入氣缸;而小負荷時，排氣壓力與溫度較低，特別在增 壓發(fā)動機中高增壓比使得廢氣較難通入氣缸。所W，采取一定措施提高部分廢氣壓力，降低 高增壓比情況下，廢氣流回氣缸的技術難度，對于減少發(fā)動機NOx的排放是迫切需要的。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種滿足高增壓比發(fā)動機自適應控制的 EGR恒壓裝置，根據增壓發(fā)動機工作負荷適當控制EGR率，降低NOx的排放。
[0006] 本實用新型是通過W下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。
[0007] -種滿足高增壓比發(fā)動機自適應控制的EGR恒壓裝置，其特征在于:包括在發(fā)動機 排氣歧管與進氣歧管之間的廢氣循環(huán)通路上依次設置電動增壓累、冷卻器、蓄能器，W及控 制器;所述蓄能器用于儲存廢氣并恒定壓力，蓄能器的進氣口設置有進氣單向閥，出氣口設 置排氣閥，蓄能器內設有蓄能器壓力傳感器;發(fā)動機與排氣歧管之間的管道內設有排氣壓 力傳感器;所述蓄能器壓力傳感器、排氣壓力傳感器、電動增壓累、蓄能器排氣閥均與控制 器連接，控制器與進氣通路中已有的節(jié)氣口開度傳感器連接，所述控制器根據蓄能器壓力 傳感器、排氣壓力傳感器W及節(jié)氣口開度傳感器輸出信號繼而控制電動增壓累的啟停、蓄 能器的進氣單向閥，出氣口設置排氣閥的開閉。
[000引進一步地，所述廢氣循環(huán)通路的管道直徑為35~45mm。
[0009] 進一步地，所述蓄能器的容積夫

[0010]
[0011]
[001 ^ 氣體狀態(tài)方程：Pegv= (hiegRT/M) =nRT
[001引其中:mi--為每循環(huán)實際新鮮充量；
[0014] mEG--為每循環(huán)廢氣質量；
[001引[化?]-為發(fā)動機中最大EGR率；
[0016] V-蓄能器容積；
[0017] M一理想氣體摩爾質量；
[001引 n-物質的量；
[0019] R 一氣體常量.
[0020] Peg-蓄能器內恒定廢氣壓力，取1.3~1.5倍大氣壓。
[0021] 進一步地，發(fā)動機中最大EGR率hEGR]取40%。
[0022] 進一步地，所述電動增壓累的吸氣滿輪、排氣滿輪均采用耐高溫材料。
[0023] 采用排氣再循環(huán)技術化GR)降低NOx排放的增壓柴油機和缸內直接噴射增壓汽油 機在部分負荷工況運行時，排氣壓力較低，采用增壓技術后，進氣管中的進氣壓力明顯高于 EGR裝置中廢氣壓力，造成了 EGR裝置中的廢氣難W進入發(fā)動機進氣管的現(xiàn)象。本實用新型 中，電動增壓累用于提高廢氣壓力，其特點為響應性及可控性良好，最大轉速可達5000化/ min。蓄能器用于儲存廢氣并恒定壓力。采用蓄能器，起到儲存廢氣并恒定廢氣壓力為1.3~ 1.5倍大氣壓，W恒定的1.3~1.5倍大氣壓的廢氣順利進入進氣歧管，與空氣混合進入氣 缸。采用試驗標定方法，由控制單元根據發(fā)動機運行工況較精確控制蓄能器排氣閥在不同 工況下的的開度大小與時間，調節(jié)EGR率，降低NOx排放。
[0024] 在廢氣循環(huán)管路中設置增壓、蓄能裝置，維持廢氣的壓力恒定，使得發(fā)動機運用廢 氣循環(huán)化GR)降低NOx的技術順利實施。同時，通過自適應控制蓄能器排氣閥的開度和時間， 調節(jié)EGR率，滿足發(fā)動機降低NOx的要求。
[0025] 安裝于蓄能器中的廢氣壓力傳感器用于檢測蓄能器內廢氣壓力，起到自適應控制 的作用，即蓄能器內廢氣壓力低于所要求范圍時，由控制單元控制EGR電動增壓累運行;蓄 能器內廢氣壓力達到所要求范圍時，控制單元控制EGR電動增壓累暫停運行。通過發(fā)動機運 行工況和節(jié)氣口位置傳感器等信號，EGR蓄能器排氣閥的開啟時刻，并由試驗標定方法確定 EGR蓄能器排氣閥的開度與開啟時間，調節(jié)適當EGR率。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本實用新型所述的滿足高增壓比發(fā)動機自適應控制的EGR恒壓裝置的結構 圖。
[0027] 圖2為本實用新型的自適應控制流程圖。
[00%]圖3為本實用新型的工作原理流程圖。
[0029] 圖中；
[0030] I-EGR進氣管道；2-EGR冷卻液出口；3-EGR冷卻器；4-EGR冷卻液入口；5-蓄能器進 氣單向閥；6-蓄能器壓力傳感器;7-蓄能器;8-蓄能器排氣閥；9-進氣歧管；10-發(fā)動機；11-排氣壓力傳感器；12-電動EGR增壓累通電端口； 13-排氣歧管；14-尾氣處理裝置；15-增壓累 吸氣滿輪;16-電動EGR增壓累；17-增壓累排氣滿輪。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖W及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保 護范圍并不限于此。
[0032] 如題1所示，本實用新型所述的滿足高增壓比發(fā)動機自適應控制的排氣再循環(huán)恒 壓裝置，其特征在于:包括在發(fā)動機排氣歧管與進氣歧管之間的廢氣循環(huán)通路上依次設置 電動增壓累16、冷卻器3、蓄能器7, W及控制器;所述蓄能器7用于儲存廢氣并恒定壓力，蓄 能器7的進氣口設置有進氣單向閥5,出氣口設置排氣閥8,蓄能器7內設有蓄能器壓力傳感 器6;發(fā)動機與排氣歧管之間的管道內設有排氣壓力傳感器11;所述蓄能器壓力傳感器6、排 氣壓力傳感器11、電動增壓累16、蓄能器排氣閥8均與控制器連接，控制器與進氣通路中已 有的節(jié)氣口開度傳感器連接，所述控制器根據蓄能器壓力傳感器6、排氣壓力傳感器11W及 節(jié)氣口開度傳感器輸出信號繼而控制電動增壓累16的啟停、蓄能器7的進氣單向閥5,出氣 口設置排氣閥8的開閉。
[0033] 所述電動增壓累16的吸氣滿輪15、排氣滿輪17均采用耐高溫材料。增壓累采用電 機驅動，響應性及可控性良好，最大轉速可達5000化/min，可提高廢氣的壓力。
[0034] 由于采用增壓的方式，廢氣流量、壓力與流速有所增加，為減小廢氣壓力衰減，所 W該裝置中廢氣循環(huán)管道的直徑較之于現(xiàn)如今應用的管道減少6-lOmm。所述廢氣循環(huán)通 路的管道直徑為35~45mm。
[0035] 蓄能器，起到儲存廢氣并恒定廢氣壓力為1.3~1.5倍大氣壓，W恒定的1.3~1.5 倍大氣壓的廢氣順利進入進氣歧管，與空氣混合進入氣缸，蓄能器容積夫
[0036] 蓄能器容積的計算
[0037] 柴油機在小負荷下運行時，可W適當增大EGR率，最大EGR率可達40%。所W，W小 負荷下最大EGR率40%為基準進行蓄能器容積的計算：
[003引總進氣質量m =實際新鮮充量虹+廢氣質量HlEG
[0039]
[0040]
[0041] 其中:虹一一為每循環(huán)實際新鮮充量
[0042] HlEG-一為每循環(huán)廢氣質量
[0043] [化?]-為發(fā)動機中最大EGR率
[0044] 氣體狀態(tài)方程:扣GV=(郵gRT/M) =nRT
[0045]
[0046] 其中:V-蓄能器容積；
[0047] M一理想氣體摩爾質量；
[004引 n-物質的量；
[0049] R 一氣體常量.
[0050] Peg-蓄能器內恒定廢氣壓力，取1.3~1.5倍大氣壓。
[0051] 發(fā)動機10運行，活塞、進排氣工作正常，電動增壓累16開始運轉。增壓后的廢氣，通 過冷卻器3,使廢氣溫度得到降低。蓄能器進氣單向閥5開啟，廢氣通過流通管道儲存在蓄能 器7中。安裝于蓄能器內的壓力傳感器6檢測廢氣壓力。蓄能器內廢氣壓力達到1.3~1.5倍 大氣壓時，控制單元控制EGR電動增壓累16暫停運行?？刂茊卧鶕l(fā)動機運行工況和節(jié)氣 口位置傳感器等信號，控制蓄能器排氣閥開度與時間，調節(jié)EGR率。具體表現(xiàn)為，采用EGR技 術的發(fā)動機在小負荷運行時，控制蓄能器排氣閥開度適當增大，開啟時間延長;發(fā)動機中高 負荷下，適當控制蓄能器排氣閥開度適當減小，時間適當縮短，尤其高負荷下關閉EGR。蓄能 器排氣閥8開啟，增壓后的廢氣順利進入進氣歧管，繼而進入氣缸。
[0052] 如圖2所示，圖3所示，所述恒壓裝置的控制方法，具體包括W下步驟：
[0053] 1)蓄能器內自適應控制：發(fā)動機運行，電動增壓累16開始運行，提高廢氣壓力，廢 氣進入EGR冷卻器3后溫度降低，冷卻后的廢氣通過冷卻器后端管道通過蓄能器進氣單向閥 5進入蓄能器7,安裝于蓄能器7內的廢氣壓力傳感器6實時檢測廢氣壓力，并將廢氣壓力電 信號輸出至控制器，當廢氣壓力低于1.3~1.5個大氣壓時，控制單元控制電動增壓累16運 行;當廢氣壓力達到1.3~1.5個大氣壓時，暫停電動增壓累16;
[0054] 2)蓄能器排氣閥的自適應控制:控制單元結合節(jié)氣口位置傳感器輸出的信號和發(fā) 動機運行工況信號，通過試驗標定確定中小負荷下蓄能器排氣閥8的開度與時間參數，調節(jié) EGR率，做到降低發(fā)動機污染物排放，提高發(fā)動機動力性能，其具體表現(xiàn)為：當采用EGR技術 的發(fā)動機在小負荷運行時，發(fā)動機EGR率的增加對PM的排放影響較小，根據試驗標定所確定 的蓄能器排氣閥開度與時間參數，采用適當增大的EGR率;EGR率的增加卻使得PM增幅較大， 所W由試驗標定所確定的蓄能器排氣閥開度與時間參數，控制蓄能器排氣閥開度減小，時 間縮短，采用較小EGR率尤其高負荷下關閉EGR。
[0055] 所述實施例為本實用新型的優(yōu)選的實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方 式，在不背離本實用新型的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見 的改進、替換或變型均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種滿足高增壓比發(fā)動機自適應控制的排氣再循環(huán)恒壓裝置，其特征在于:包括在 發(fā)動機排氣歧管與進氣歧管之間的廢氣循環(huán)通路上依次設置電動增壓栗（16)、冷卻器(3)、 蓄能器(7)，以及控制器;所述蓄能器(7)用于儲存廢氣并恒定壓力，蓄能器(7)的進氣口設 置有進氣單向閥（5)，出氣口設置排氣閥(8)，蓄能器(7)內設有蓄能器壓力傳感器(6);發(fā)動 機與排氣歧管之間的管道內設有排氣壓力傳感器（11);所述蓄能器壓力傳感器(6)、排氣壓 力傳感器（11)、電動增壓栗（16)、蓄能器排氣閥（8)均與控制器連接，控制器與進氣通路中 的節(jié)氣門開度傳感器連接，所述控制器根據蓄能器壓力傳感器(6)、排氣壓力傳感器（11)以 及節(jié)氣門開度傳感器輸出信號繼而控制電動增壓栗（16)的啟停、蓄能器(7)的進氣單向閥 (5)，出氣口設置排氣閥(8)的開閉。2. 根據權利要求1所述的恒壓裝置，其特征在于:所述廢氣循環(huán)通路的管道直徑為35~ 45mm 〇3. 根據權利要求1所述的恒壓裝置，其特征在于:所述蓄能器(7)的容積：mc/ (mi+mEc) = [%gr] 氣體狀態(tài)方程:Pegv= (mEGRT/W - mvi 其中:mi--為每循環(huán)實際新鮮充量； HlEG--為每循環(huán)廢氣質量； [nEGR]-為發(fā)動機中最大EGR率； V 一蓄能器容積； M一理想氣體摩爾質量； η-物質的量； R-氣體常量； Peg一蓄能器內恒定廢氣壓力，取1.3~1.5倍大氣壓。4. 根據權利要求2所述的恒壓裝置，其特征在于:發(fā)動機中最大EGR率[%GR]取40 %。5. 根據權利要求1所述的恒壓裝置，其特征在于：所述電動增壓栗（16)的吸氣渦輪 (15)、排氣渦輪(17)均采用耐高溫材料。
【文檔編號】F02M26/34GK205445831SQ201521115009
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】王 忠, 趙懷北, 瞿磊, 劉帥, 趙洋
【申請人】江蘇大學