本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)生產(chǎn)制造，尤其是涉及一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)是從發(fā)動機(jī)的廢氣中，抽取一部分引入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣中，因廢氣中主要是惰性氣體，不含氧氣或者氧氣含量較低，因此可以稀釋進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮空氣，降低缸內(nèi)的燃燒溫度和燃燒速率，進(jìn)而達(dá)到降低氮氧化物排放的目的。因為發(fā)動機(jī)的廢氣一般溫度較高，通常都在500℃以上，為了避免對進(jìn)氣密度的影響，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率下降，因此廢氣再循環(huán)一般還會包含冷卻器，以此來降低廢氣的溫度。但在現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)在運行過程中存在如下不足：
2、1、首先，通常廢氣再循環(huán)系統(tǒng)引入的廢氣量都是在試驗室恒溫恒濕條件下定義好的數(shù)值，只跟發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，而發(fā)動機(jī)在實際運轉(zhuǎn)時，因海拔、溫度、濕度等條件的變化，其實際工作狀態(tài)會發(fā)生改變，而引入進(jìn)氣中的廢氣量無法實時進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)的性能；
3、2、此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，廢氣的冷卻是在一個冷卻裝置進(jìn)行，如果想要達(dá)到較好的冷卻效果，就要增大換熱器的體積，這會給整機(jī)成本及整機(jī)布置帶來不利的影響。如果減小換熱器的體積，又會引起廢氣溫度的升高，降低發(fā)動機(jī)的性能；
4、3、同時，廢氣閥門和冷卻器都需要用冷卻液進(jìn)行冷卻，在現(xiàn)有技術(shù)中，這兩個零件的水路是獨立的，這就導(dǎo)致系統(tǒng)的冷卻水路較為復(fù)雜，不符合內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊化和小型化設(shè)計的趨勢要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的主要發(fā)明目的是提供一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)廢氣循環(huán)系統(tǒng)的高效閉環(huán)控制，達(dá)到使發(fā)動機(jī)在不同環(huán)境下都能保持高效運轉(zhuǎn)的目的，同時，通過兩級冷卻，可以實現(xiàn)采用較小換熱面積的冷卻器達(dá)到目標(biāo)冷卻溫度，降低系統(tǒng)的體積，達(dá)到緊湊化，輕量化的目的。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
3、一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，包括，氣缸蓋、排氣前管、排氣后管、膨脹環(huán)，排氣傳感器、廢氣控制閥、廢氣冷卻器、冷卻器支架、進(jìn)水管、回水管、冷卻器出氣管、節(jié)氣門、進(jìn)氣連接管、預(yù)熱器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣傳感器、發(fā)動機(jī)控制器；
4、所述的排氣前管和排氣后管通過螺栓安裝在氣缸蓋出氣口位置；排氣前管和排氣后管之間通過非剛性連接件連接，排氣傳感器安裝在排氣前管上，所述排氣后管內(nèi)部設(shè)計為空腔結(jié)構(gòu)，高溫廢氣和冷卻液交叉但不交流的在空腔結(jié)構(gòu)流過；
5、所述廢氣控制閥和廢氣冷卻器串聯(lián)布置，所述廢氣冷卻器通過冷卻器支架安裝在發(fā)動機(jī)缸蓋上；在廢氣冷卻器的下側(cè)連通進(jìn)水管，回水管安裝在廢氣控制閥上，
6、廢氣控制閥通過回水管與節(jié)溫器體連通；冷卻液從進(jìn)水管流入廢氣冷卻器后，再進(jìn)入廢氣控制閥，最后從回水管流出進(jìn)入節(jié)溫器體；
7、廢氣冷卻器通過冷卻器出氣管和進(jìn)氣連接管相連，冷卻器出氣管末端設(shè)計有混合器，節(jié)氣門安裝于進(jìn)氣連接管前端，預(yù)熱器安裝于進(jìn)氣連接管后邊并和進(jìn)氣管相連。
8、進(jìn)一步的，所述排氣后管內(nèi)部設(shè)計為空腔結(jié)構(gòu)，在空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有廢氣通道及冷卻液通道，所述廢氣通道與冷卻液通道互不相通，冷卻液通道與氣缸蓋的水冷通道連通，廢氣通道的前端與排氣前管通過膨脹環(huán)連通，廢氣通道的后端與廢氣控制閥連通。
9、進(jìn)一步的，所述的廢氣通道容納在冷卻液通道內(nèi)，冷卻液通道與氣缸蓋的水冷通道及節(jié)溫器體連通形成對廢氣通道內(nèi)廢氣的一級降溫，廢氣通道由冷卻液通道伸出后進(jìn)入廢氣冷卻器，廢氣冷卻器對廢氣通道內(nèi)廢氣形成二級降溫。
10、進(jìn)一步的，所述的冷卻液通道與節(jié)溫器體連通，所述的進(jìn)水管、廢氣冷卻器通過回水管與節(jié)溫器體連通，冷卻液通道內(nèi)的一級降溫液與廢氣冷卻器內(nèi)的二級降溫液在節(jié)溫器體實現(xiàn)混合后進(jìn)入發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，形成串聯(lián)冷卻液回路。
11、進(jìn)一步的，所述的排氣前管和排氣后管采用非剛性連接的膨脹環(huán)柔性連接，以避免因高溫引起的零件變形。
12、進(jìn)一步的，廢氣經(jīng)過預(yù)冷卻以后，進(jìn)入到廢氣控制閥和廢氣冷卻器中，廢氣控制閥能夠通過改變其內(nèi)部閥門的開度，來調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)的廢氣通過量。
13、進(jìn)一步的，冷卻后的廢氣經(jīng)過冷卻器出氣管進(jìn)入進(jìn)氣連接管中和新鮮空氣混合，混合后的氣體經(jīng)過預(yù)熱器進(jìn)入進(jìn)氣管中，在冷卻器出氣管的尾部設(shè)計有混合器，混合器的尾部為封閉狀態(tài)，在混合器的外周均布有發(fā)散小孔。
14、進(jìn)一步的，所述的發(fā)散小孔的直徑為2mm，廢氣只能通過若干直徑2mm的小孔進(jìn)入進(jìn)氣連接管中，以實現(xiàn)廢氣與新鮮空氣的充分混合。
15、進(jìn)一步的，在排氣前管上設(shè)置有排氣傳感器，在進(jìn)氣管上設(shè)置有進(jìn)氣傳感器，排氣傳感器及進(jìn)氣傳感器實時采集發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣和排氣參數(shù)，通過發(fā)動機(jī)線束傳輸?shù)桨l(fā)動機(jī)控制器中，通過發(fā)動機(jī)控制器的分析計算，輸出信號到節(jié)氣門和廢氣控制閥，通過控制節(jié)氣門和廢氣控制閥的閥門開度，對發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量和廢氣循環(huán)量進(jìn)行系統(tǒng)控制。
16、本發(fā)明的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)，在具體使用時，具有如下技術(shù)特點及優(yōu)勢：
17、1、該系統(tǒng)可以實現(xiàn)廢氣循環(huán)系統(tǒng)的高效閉環(huán)控制，通過廢氣傳感器、進(jìn)氣傳感器采集發(fā)動機(jī)實時進(jìn)排氣參數(shù)，經(jīng)過發(fā)動機(jī)控制器分析計算后，輸出電信號到節(jié)氣門和廢氣控制器，通過控制器閥門的開度變化調(diào)節(jié)廢氣的通過量，實現(xiàn)廢氣系統(tǒng)的高效閉環(huán)控制，達(dá)到使發(fā)動機(jī)在不同環(huán)境下都能保持高效運轉(zhuǎn)的目的；
18、2、在該系統(tǒng)中，廢氣的冷卻不單依靠傳統(tǒng)的冷卻器，而是在排氣后管中進(jìn)行預(yù)冷卻后，再進(jìn)入廢氣冷卻器，即兩級冷卻，這就可以實現(xiàn)采用較小換熱面積的冷卻器達(dá)到目標(biāo)冷卻溫度，降低系統(tǒng)的體積，達(dá)到緊湊化，輕量化的目的；在該系統(tǒng)中，廢氣控制閥和廢氣冷卻器使用的串聯(lián)式冷卻，相比較于傳統(tǒng)的并聯(lián)冷卻，可以簡化冷卻管路，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度；
19、3、在該系統(tǒng)中，排氣管是分體式的，由排氣前管和排氣后管組成，兩者中間通過膨脹環(huán)連接，可以避免高溫引起的排氣管變型漏氣；同時，在該系統(tǒng)中，冷卻器出氣管末端設(shè)計有混合器，廢氣經(jīng)過混合器的擴(kuò)散后可以更好地和新鮮空氣混合，以提升發(fā)動機(jī)各缸的工作均勻性；該系統(tǒng)整體為橫置布置，相比較于傳統(tǒng)的排氣管上方或者下方布置的方案，可以使發(fā)動機(jī)的整機(jī)寬度降低，提升適配性，同時還可以縮短從整個系統(tǒng)的管路長度，提升整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
1.一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，包括氣缸蓋(6)、排氣前管(11)、排氣后管(12)、膨脹環(huán)(13)，排氣傳感器(14)、廢氣控制閥(16)、廢氣冷卻器(17)、冷卻器支架(18)、進(jìn)水管(19)、回水管(20)、冷卻器出氣管(21)、節(jié)氣門(22)、進(jìn)氣連接管(23)、預(yù)熱器(24)、進(jìn)氣管(25)、進(jìn)氣傳感器(26)、發(fā)動機(jī)控制器(27)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣后管(12)內(nèi)部設(shè)計為空腔結(jié)構(gòu)，在空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有廢氣通道(28)及冷卻液通道(29)，所述廢氣通道(28)與冷卻液通道(29)互不相通，冷卻液通道(29)與氣缸蓋(6)的水冷通道連通，廢氣通道(28)的前端與排氣前管(11)通過膨脹環(huán)連通，廢氣通道(28)的后端與廢氣控制閥(16)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述的廢氣通道(28)容納在冷卻液通道(29)內(nèi)，冷卻液通道(29)與氣缸蓋(6)的水冷通道及節(jié)溫器體(15)連通形成對廢氣通道(28)內(nèi)廢氣的一級降溫，廢氣通道(28)由冷卻液通道(29)伸出后進(jìn)入廢氣冷卻器(17)，廢氣冷卻器(17)對廢氣通道(28)內(nèi)廢氣形成二級降溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷卻液通道(29)與節(jié)溫器體(15)連通，所述的進(jìn)水管(19)、廢氣冷卻器(17)通過回水管(20)與節(jié)溫器體(15)連通，冷卻液通道(29)內(nèi)的一級降溫液與廢氣冷卻器(17)內(nèi)的二級降溫液在節(jié)溫器體(15)實現(xiàn)混合后進(jìn)入發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，形成串聯(lián)冷卻液回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述的排氣前管(11)和排氣后管(12)采用非剛性連接的膨脹環(huán)(13)柔性連接，以避免因高溫引起的零件變形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，廢氣經(jīng)過預(yù)冷卻以后，進(jìn)入到廢氣控制閥(16)和廢氣冷卻器(17)中，廢氣控制閥(16)能夠通過改變其內(nèi)部閥門的開度，來調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)的廢氣通過量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，冷卻后的廢氣經(jīng)過冷卻器出氣管(21)進(jìn)入進(jìn)氣連接管(23)中和新鮮空氣混合，混合后的氣體經(jīng)過預(yù)熱器(24)進(jìn)入進(jìn)氣管(25)中，在冷卻器出氣管(21)的尾部設(shè)計有混合器(30)，混合器(30)的尾部為封閉狀態(tài)，在混合器(30)的外周均布有發(fā)散小孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)散小孔的直徑為2mm，廢氣只能通過直徑2mm的小孔進(jìn)入進(jìn)氣連接管(23)中，以實現(xiàn)廢氣與新鮮空氣的充分混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉環(huán)控制的高效廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，在排氣前管(11)上設(shè)置有排氣傳感器(14)，在進(jìn)氣管(25)上設(shè)置有進(jìn)氣傳感器(26)，排氣傳感器(14)及進(jìn)氣傳感器(26)實時采集發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣和排氣參數(shù)，通過發(fā)動機(jī)線束傳輸?shù)桨l(fā)動機(jī)控制器(27)中，通過發(fā)動機(jī)控制器(27)的分析計算，輸出信號到節(jié)氣門(22)和廢氣控制閥(16)，通過控制節(jié)氣門(22)和廢氣控制閥(16)的閥門開度，對發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量和廢氣循環(huán)量進(jìn)行系統(tǒng)控制。