外部废气再循环系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术提供一种应用于发动机的外部废气再循环系统及其工作方法。所述外部废气再循环系统包括发动机、汽油供给系统、单缸EGR系统、多缸EGR系统和天然气供给系统。所述发动机包括至少两个气缸，其中一个所述气缸为混合燃烧缸，且至少一个所述气缸为汽油缸，所述混合燃烧缸燃烧包括汽油和天然气的浓混合气；所述汽油供给系统为每个所述气缸供油；所述天然气供给系统为所述混合燃烧缸提供天然气；所述单缸EGR系统分别与所述混合燃烧缸的排气口以及所有所述气缸的进气口连接；所述多缸EGR系统分别与所有汽油缸的排气口和所有气缸的进气口连接。本发明专利技术实现了25％至50％的EGR率稳定燃烧，降低了发动机油耗。

External exhaust gas recirculation system and its working method

The invention provides an external exhaust gas recirculation system applied to an engine and a working method thereof. The external exhaust gas recirculation system comprises an engine, a gasoline supply system, a single-cylinder EGR system, a multi-cylinder EGR system and a natural gas supply system. The engine comprises at least two cylinders, one of which is a mixed combustion cylinder and at least one of which is a gasoline cylinder, the mixed combustion cylinder burns a dense mixture of gasoline and natural gas, the gasoline supply system supplies fuel for each cylinder, and the natural gas supply system for the mixed combustion. The single-cylinder EGR system is connected with the exhaust port of the mixed combustion cylinder and the inlet of all the cylinders respectively, and the multi-cylinder EGR system is connected with the exhaust port of all the gasoline cylinders and the inlet of all the cylinders respectively. The invention realizes a stable combustion rate of 25% to 50% EGR and reduces the fuel consumption of the engine.

【技术实现步骤摘要】
外部废气再循环系统及其工作方法
本专利技术涉及发动机
，特别涉及一种外部废气再循环系统及其工作方法。
技术介绍
开发高效低油耗汽油机是汽车工业面临的一个重要课题。制约汽油机低负荷热效率提升的主要因素包括泵气损失高、几何压缩比低以及混合气比热比低等。而对于高负荷而言，爆震燃烧是导致汽油机热效率低的主要障碍。同时改善汽油机低负荷和高负荷热效率的其中一个技术路线是将发动机排出的废气经冷却后，重新进入缸内参与燃烧，即废气再循环技术。图1为现有技术中典型的外部废气再循环系统的结构示意图。废气再循环(ExhaustGasRecirculation，EGR)系统包括发动机81、进气总管84、排气总管85、以及EGR管路87。进气总管84的一端接入大气，另一端连接发动机81。排气总管85的一端连接发动机81，另一端排出废气。进气总管84上设置一节气门82。排气总管85上设置一尾气后处理装置83。EGR管路87的一端连接排气总管85，且位于发动机81与尾气后处理装置83之间；EGR管路87的另一端连接进气总管84，且位于发动机81与节气门82之间。EGR管路87上设置一EGR阀86。废气再循环系统还包括中冷器88，中冷器88设置在EGR管路87上，且中冷器88位于EGR管路87的一端与EGR阀86之间。废气再循环系统还包括尾气后处理装置83，尾气后处理装置83设置在排气总管85上，且位于排气总管85的另一端与EGR管路87的一端之间。大气经由进气总管84进入发动机81，发动机81的废气经由尾气后处理装置83排出。发动机81的废气在排气总管85处引出，经中冷器88冷却后，通过EGR管路87后进入进气总管84，再循环进入发动机81，构成EGR回路。在低负荷工况，EGR回路的上游为排气总管85，该排气总管85处的压力大于大气压，EGR回路的下游为进气总管84，该进气总管84处的压力小于大气压，EGR阀86的上下游的压差较大，因此可以实现较大的EGR率，有利于充分发挥其废气稀释的作用，从而降低泵气损失。在高负荷工况，EGR系统引入的废气，由于增加了混合气比热容，使得燃烧温度得以降低。同时，EGR系统引入的废气内含有的惰性气体，会增加淬熄反应的程度，从而延长末端混合气的自燃时间。这两方面的因素都使得高负荷工况时的爆震燃烧得到了抑制。由上可知，不论低负荷工况还是高负荷工况，EGR系统都有助于提高混合气比热比和降低传热损失，从而改善发动机的热效率。但随着EGR率的进一步增加，其在低负荷工况下改善泵气损失和高负荷下抑制爆震方面仍存在不足，不能充分发挥其节油的潜力。具体的，在低负荷工况下，增加EGR率，即增加进入缸内的废气质量与废气质量和空气质量之和的比值可以提高汽油热效率，但进一步提高EGR率会受到两个因素的制约：1)高的EGR率会导致燃烧不稳定，进而终止油耗随EGR率增加而降低的趋势。主要原因是废气中含有的惰性气体使得汽油机燃烧速度，特别是初始燃烧速度降低。2)EGR阀上下游压差不足以实现大的EGR率。随着发动机负荷的上升，位于EGR阀下游的进气总管的压力会随之而升高。也就是说EGR上下游的压差降低，不利于EGR率的提高。具体的，在高负荷工况下，由于废气未经三元催化转化即引入到EGR回路中，因此废气中包括大量的NOx，其含量约为三元催化转化后的50倍。申请人研究表明，EGR回路中大量的NOx会诱发爆震从而产生更多的NOx，即，EGR系统抑制爆震的效果大打折扣。因此，为了进一步提高EGR的节油效果，必须要突破现有EGR系统对EGR率的限制，实现大EGR率燃烧的同时保持燃烧的稳定性，进一步提升热效率，节省油耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种外部废气再循环系统及其工作方法，以解决现有的外部废气再循环系统及其工作方法EGR率低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种外部废气再循环系统，包括发动机和汽油供给系统，还包括单缸EGR系统、多缸EGR系统和天然气供给系统；所述发动机包括至少两个气缸，其中一个所述气缸为混合燃烧缸，且至少一个所述气缸为汽油缸，每个所述气缸包括用于导入气体的进气口和用于排出气体的排气口，所述混合燃烧缸燃烧包括汽油和天然气的浓混合气，所述汽油缸仅燃烧汽油；所述汽油供给系统为每个所述气缸供油；所述天然气供给系统为所述混合燃烧缸提供天然气；所述单缸EGR系统分别与所述混合燃烧缸的排气口以及所有所述气缸的进气口连接，用于将所述混合燃烧缸产生的废气自所述混合燃烧缸的排气口导出，再经各个气缸的进气口导入各个气缸内；所述多缸EGR系统分别与所有汽油缸的排气口和所有气缸的进气口连接，用于将汽油缸的废气导入各个气缸内。可选的，所述外部废气再循环系统还包括进气系统和排气系统；所述进气系统包括进气歧管、进气总管和节气门，所述进气总管的一端接入大气，另一端与所述进气歧管的一端连接，所述进气歧管的另一端与所述发动机的各个所述气缸的进气口连接，所述进气总管上设置有所述节气门；所述排气系统包括排气歧管和排气总管，所述排气歧管的一端与所述发动机的各个所述气缸的所述排气口连接，所述排气歧管的另一端与所述排气总管的一端连接，所述排气总管的另一端排出废气。可选的，所述单缸EGR系统包括单缸EGR管道以及三通阀，所述单缸EGR管道的一端与所述混合燃烧缸的所述排气口连接，另一端与所有所述气缸的所述进气口连接，所述三通阀设置于所述单缸EGR管道上。可选的，所述单缸EGR管道的所述另一端连接至所述进气总管，并位于所述进气总管的一端与所述节气门之间，进而与所有所述气缸的进气口连接。可选的，所述排气系统还包括一排气支管，所述排气支管的一端与所述排气总管连接，所述排气支管的另一端与所述单缸EGR管道连接，所述三通阀位于所述排气支管的另一端与所述单缸EGR管道的连接处。可选的，所述单缸EGR管道上还设置有用于过滤废气中的颗粒物的颗粒物过滤器，所述颗粒物过滤器设置于所述三通阀与所述单缸EGR管道的所述另一端之间。可选的，所述多缸EGR系统包括多缸EGR管道以及EGR阀，所述多缸EGR管道的一端与所有汽油缸的排气口连接，另一端与所有所述气缸的进气口连接，所述EGR阀设置于所述多缸EGR管道上。可选的，所述多缸EGR系统还包括设置在所述多缸EGR管道上的EGR中冷器。可选的，所述多缸EGR系统还包括多缸EGR支路以及设置于所述多缸EGR支路的开关阀，所述多缸EGR支路的两端均与所述多缸EGR管道连接，所述EGR中冷器位于所述EGR阀与所述多缸EGR管道的一端之间，且所述EGR中冷器位于多缸EGR支路的两端之间。可选的，所述多缸EGR系统还包括可驱动所述EGR阀的电机，所述电机用于改变所述EGR阀的流通面积。可选的，所述天然气供给系统包括天然气供给管道、天然气罐、压力调节阀以及天然气喷嘴，所述天然气供给管道的一端连接所述天然气喷嘴，另一端连接所述天然气罐，所述天然气喷嘴用于向所述发动机的所述混合燃烧缸喷天然气，所述压力调节阀设置于所述天然气供给管道上，用于控制流经天然气喷嘴的天然气流量。可选的，所述天然气喷嘴位于与所述混合燃烧缸对应的所述进气歧管处。本专利技术还提供一种外部废气再循环系统的工作方法，所述外部废气再循环系统包括发动机、汽油供给系统、单缸EGR系统、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外部废气再循环系统，包括发动机和汽油供给系统，其特征在于，还包括单缸EGR系统、多缸EGR系统和天然气供给系统；所述发动机包括至少两个气缸，其中一个所述气缸为混合燃烧缸，且至少一个所述气缸为汽油缸，每个所述气缸包括用于导入气体的进气口和用于排出气体的排气口，所述混合燃烧缸燃烧包括汽油和天然气的浓混合气，所述汽油缸仅燃烧汽油；所述汽油供给系统为每个所述气缸供油；所述天然气供给系统为所述混合燃烧缸提供天然气；所述单缸EGR系统分别与所述混合燃烧缸的排气口以及所有所述气缸的进气口连接，用于将所述混合燃烧缸产生的废气自所述混合燃烧缸的排气口导出，再经各个气缸的进气口导入各个气缸内；所述多缸EGR系统分别与所有汽油缸的排气口和所有气缸的进气口连接，用于将汽油缸的废气导入各个气缸内。

【技术特征摘要】
1.一种外部废气再循环系统，包括发动机和汽油供给系统，其特征在于，还包括单缸EGR系统、多缸EGR系统和天然气供给系统；所述发动机包括至少两个气缸，其中一个所述气缸为混合燃烧缸，且至少一个所述气缸为汽油缸，每个所述气缸包括用于导入气体的进气口和用于排出气体的排气口，所述混合燃烧缸燃烧包括汽油和天然气的浓混合气，所述汽油缸仅燃烧汽油；所述汽油供给系统为每个所述气缸供油；所述天然气供给系统为所述混合燃烧缸提供天然气；所述单缸EGR系统分别与所述混合燃烧缸的排气口以及所有所述气缸的进气口连接，用于将所述混合燃烧缸产生的废气自所述混合燃烧缸的排气口导出，再经各个气缸的进气口导入各个气缸内；所述多缸EGR系统分别与所有汽油缸的排气口和所有气缸的进气口连接，用于将汽油缸的废气导入各个气缸内。2.如权利要求1所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述外部废气再循环系统还包括进气系统和排气系统；所述进气系统包括进气歧管、进气总管和节气门，所述进气总管的一端接入大气，另一端与所述进气歧管的一端连接，所述进气歧管的另一端与所述发动机的各个所述气缸的进气口连接，所述进气总管上设置有所述节气门；所述排气系统包括排气歧管和排气总管，所述排气歧管的一端与所述发动机的各个所述气缸的所述排气口连接，所述排气歧管的另一端与所述排气总管的一端连接，所述排气总管的另一端排出废气。3.如权利要求2所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述单缸EGR系统包括单缸EGR管道以及三通阀，所述单缸EGR管道的一端与所述混合燃烧缸的所述排气口连接，另一端与所有所述气缸的所述进气口连接，所述三通阀设置于所述单缸EGR管道上。4.如权利要求3所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述单缸EGR管道的所述另一端连接至所述进气总管，并位于所述进气总管的一端与所述节气门之间，进而与所有所述气缸的进气口连接。5.如权利要求3所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述排气系统还包括一排气支管，所述排气支管的一端与所述排气总管连接，所述排气支管的另一端与所述单缸EGR管道连接，所述三通阀位于所述排气支管的另一端与所述单缸EGR管道的连接处。6.如权利要求3所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述单缸EGR管道上还设置有用于过滤废气中的颗粒物的颗粒物过滤器，所述颗粒物过滤器设置于所述三通阀与所述单缸EGR管道的所述另一端之间。7.如权利要求1所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述多缸EGR系统包括多缸EGR管道以及EGR阀，所述多缸EGR管道的一端与所有汽油缸的排气口连接，另一端与所有所述气缸的进气口连接，所述EGR阀设置于所述多缸EGR管道上。8.如权利要求7所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述多缸EGR系统还包括设置在所述多缸EGR管道上的EGR中冷器。9.如权利要求8所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述多缸EGR系统还包括多缸EGR支路以及设置于所述多缸EGR支路的开关阀，所述多缸EGR支路的两端均与所述多缸EGR管道连接，所述EGR中冷器位于所述EGR阀与所述多缸EGR管道的一端之间，且所述EGR中冷器位于多缸EGR支路的两端之间。10.如权利要求8所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述多缸EGR系统还包括可驱动所述EGR阀的电机，所述电机用于改变所述EGR阀的流通面积。11.如权利要求1所述的外部废气再循环系统，其特征在于，所述天然气供给系统包括天然气供给管道、天然气罐、压力调节阀以及天然气喷嘴，所述天然气供给管道的一端连接所述天然气喷嘴，另一端连接所述天然气罐，所述天然气喷嘴用于向所述发动机的所述混合燃烧缸喷天然气，所述压力调节阀设置于所述天然气供给管道上，用于控制流经天然气喷嘴的天然气流量。12.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏建业，习纲，陈宇清，李君，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31