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和控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术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和控制方法,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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机废气再循环技术，特别涉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和控制方法。
技术介绍
发动机中采用排气再循环(EGR)是通过降低燃烧速度，降低最高燃烧温度和高温的持续时间，从而破坏了NOx生成所需的高温富氧的条件，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。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(trade-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。所以，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。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，排气压力与温度都较大，容易通过循环回路在EGR阀的控制下进入气缸；而小负荷时，排气压力与温度较低，特别在增压发动机中高增压比使得废气较难通入气缸。所以，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。
技术实现思路
本专利技术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恒压装置和控制方法，根据增压发动机工作负荷适当控制EGR率，降低NOx的排放。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一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泵、冷却器、蓄能器，以及控制器；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、电动增压泵、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门开度传感器连接，所述控制器根据蓄能器压力传感器、排气压力传感器以及节气门开度传感器输出信号继而控制电动增压泵的启停、蓄能器的进气单向阀，出气口设置排气阀的开闭。。进一步地，所述废气循环通路的管道直径为35～45mm。进一步地，所述蓄能器的容积为mEG/(m1+mEG)＝[ηEGR]mEG=[ηEGR]1-[ηEGR]m1]]>气体状态方程：PEGv＝(mEGRT/M)＝nRT其中：m1——为每循环实际新鲜充量；mEG——为每循环废气质量；[ηEGR]—为发动机中最大EGR率；V—蓄能器容积；M—理想气体摩尔质量；n—物质的量；R—气体常量；PEG—蓄能器内恒定废气压力，取1.3～1.5倍大气压。进一步地，发动机中最大EGR率[ηEGR]取40％。进一步地，所述电动增压泵的吸气涡轮、排气涡轮均采用耐高温材料。所述一种满足高增压比发动机自适应控制EGR恒压装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)蓄能器内自适应控制：发动机运行，电动增压泵开始运行，提高废气压力，废气进入EGR冷却器后温度降低，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进入蓄能器，安装于蓄能器内的废气压力传感器实时检测废气压力，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泵运行；当废气压力达到1.3～1.5个大气压时，暂停电动增压泵；(2)蓄能器排气阀的自适应控制：控制单元结合节气门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；发动机中高负荷下，EGR率的增加却使得PM增幅较大，所以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。采用排气再循环技术(EGR)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装置中的废气难以进入发动机进气管的现象。本专利技术中，电动增压泵用于提高废气压力，其特点为响应性及可控性良好，最大转速可达50000r/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，以恒定的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。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(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。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电动增压泵运行；蓄能器内废气压力达到所要求范围时，控制单元控制EGR电动增压泵暂停运行。通过发动机运行工况和节气门位置传感器等信号，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。附图说明图1为本专利技术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。图2为本专利技术的自适应控制流程图。图3为本专利技术的工作原理流程图。图中：1-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增压泵通电端口；13-排气歧管；14-尾气处理装置；15-增压泵吸气涡轮；16-电动EGR增压泵；17-增压泵排气涡轮。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如题1所示，本专利技术所述的满足高增本文档来自技高网...

【技术保护点】
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泵(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)、电动增压泵(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泵(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。

【技术特征摘要】
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泵(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)、电动增压泵(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泵(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。
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)的容积为mEG/(m1+mEG)＝[ηEGR]
气体状态方程：PEGv＝(mEGRT/M)＝nRT
其中：m1——为每循环实际新鲜充量；
mEG——为每循环废气质量；
[ηEGR]—为发动机中最大EGR率；
V—蓄能器容积；
M—理想气体摩尔质量；
n—物质的量；
R—气体常量；
PEG—蓄...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠，赵怀北，瞿磊，刘帅，赵洋，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32