CN106150769B - 发动机组件及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机组件及具有其的车辆，所述发动机组件包括：发动机，所述发动机具有排气通道和进气歧管；EGR回路，所述EGR回路的进口端与所述排气通道相连且出口端与所述进气歧管之间设置有稳压结构；以及EGR阀，所述EGR阀设置在所述EGR回路上。本发明所述的发动机组件可以减少EGR阀的积碳沉淀。

Description

发动机组件及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆制造技术领域，特别涉及一种发动机组件及具有该发动机组件的车辆。

背景技术

为了降低发动机的排放，多数发动机都采用废气再循环(以下简称EGR)***，但是EGR阀的使用中会不断地发生积碳，严重影响了EGR阀的开闭，影响了EGR***的运行。

现阶段对于EGR阀积碳主要采取的控制方法是提高通过EGR阀的废气的温度，减少积碳的沉淀，但是通过EGR阀的废气的温度过高会造成EGR***的损坏，存在改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机组件，以控制EGR阀的积碳的沉淀。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机组件，包括：发动机，所述发动机具有排气通道和进气歧管；EGR回路，所述EGR回路的进口端与所述排气通道相连且出口端与所述进气歧管之间设置有稳压结构；以及EGR阀，所述EGR阀设置在所述EGR回路上。

进一步的，所述稳压结构构造为稳压腔。

进一步的，所述稳压腔具有进口和多个出口，所述进口与所述EGR阀相连，所述多个出口分别与所述进气歧管对应地相连。

进一步的，所述EGR阀的上游侧设置有上游侧EGR流路且所述EGR阀的下游侧设置有下游侧EGR流路，所述上游侧EGR流路的进气横截面大于所述下游侧EGR流路的进气横截面。

进一步的，所述EGR阀具有上游侧EGR流路冷却通道和下游侧EGR流路冷却通道，所述上游侧EGR流路冷却通道用于冷却所述上游侧EGR流路，所述下游侧EGR流路冷却通道用于冷却下游侧EGR流路。

进一步的，所述的发动机组件，还包括：换向阀，所述换向阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口设置成能够选择性地与所述第二阀口和所述第三阀口中的一个连通，其中所述上游侧EGR流路冷却通道的进口端以及所述下游侧EGR流路冷却通道的进口端分别与所述第一阀口相连，所述上游侧EGR流路冷却通道的出口端和所述下游侧EGR流路冷却通道的出口端分别与所述发动机的散热器相连，所述第二阀口与所述发动机的水泵相连，所述第三阀口与所述发动机的缸体水套的出口端或者缸盖水套的出口端相连。

进一步的，所述水泵与所述第二阀口之间设置有第一流量调节阀。

进一步的，所述上游侧EGR流路冷却通道与所述第一阀口之间和/或所述下游侧EGR流路冷却通道与所述第一阀口之间设置有第二流量调节阀。

进一步的，所述的发动机组件还包括：用于对所述发动机的进气进行预热的预热结构。

相对于现有技术，本发明所述的具有以下优势：

(1)本发明所述的发动机组件可以减少EGR阀的积碳沉淀。

(2)本发明所述的发动机组件降低了发动机的噪声。

本发明的另一目的在于提出一种车辆，以控制车辆中EGR阀的积碳的沉淀。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆包括上述任一种发动机组件。

所述车辆与上述发动机组件相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的发动机组件的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的发动机组件的冷却结构示意图；

图3为本发明实施例积碳与废气流速以及接近壁面的废气温度的等值线；

图4为本发明实施例VVT和VVL控制改变气门启闭曲线示意图；

图5为本发明实施例节气门开度对怠速进气量和噪声的影响示意图；

图6为本发明实施例节气门开度对怠速排放的影响示意。

附图标记说明：

100-发动机组件，

1-EGR回路，11-EGR回路的进口端，12-EGR回路的出口端，13-上游侧EGR流路，14-下游侧EGR流路，15-上游侧EGR流路冷却通道，151-上游侧EGR流路冷却通道的进口端，152-上游侧EGR流路冷却通道的出口端，16-下游侧EGR流路冷却通道，161-下游侧EGR流路冷却通道的进口端，162-下游侧EGR流路冷却通道的出口端，17-EGR阀，

2-稳压腔，21-出口，

31-第一流量调节阀，32-第二流量调节阀，33-换向阀，331-第一阀口，332-第二阀口，333-第三阀口，34-水泵，35-节气门，36-废气调节阀，

41-EGR回路第一温度传感器，42-EGR回路第二温度传感器，43-EGR回路第三温度传感器，44-稳压腔温度传感器，45-废气温度传感器，46-冷却液温度传感器，47-后处理单元温度传感器，

51-排气压力传感器，52-转速传感器，

61-进气通道，62-进气歧管，63-排气通道，64-预热结构，65-滤清器，66-后处理单元，67-增压器，68-进气中冷器，681-进气中冷进水口，682-进气中冷出水口，683-冷却风扇，

7-ECU，8-发动机，81-曲柄连杆机构，9-VVL。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本发明的实施例中所提到的TDC，是指活塞在气缸中的上止点。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

首先参照图1-图6详细说明本发明实施例的车辆。车辆包括发动机组件100，发动机组件100是车辆的动力装置，车辆还可以包括电子控制单元7(以下简称ECU7)，ECU7可以控制发动机组件100的工作状态。

下面参照附图1-图6详细说明本发明实施例的发动机组件100。如图1所示，发动机组件100包括发动机8、EGR回路1以及EGR阀17，其中，发动机8具有排气通道63和进气歧管62，排气通道63用于将废气从发动机8引出，进气歧管62适于将空气分配到发动机8的各个气缸的进气道，可以理解的是，进气歧管62的歧管数目与发动机8的气缸数目可以相同，为了使发动机8的各个气缸的燃烧一致，进气歧管62分配到各个气缸的空气可以尽可能的均匀。

EGR回路1的进口端11与排气通道63相连，EGR回路1的出口端12与进气歧管62之间设置有稳压结构(例如稳压腔2)，即EGR回路1的出口端12通过稳压结构与进气歧管62连通，EGR阀17设置在EGR回路1上以控制EGR回路1的开闭。可以理解的是，排气通道63中的部分废气可以从EGR回路1的进口端11进入EGR回路1，再从EGR回路1的出口端12流进稳压结构，最后通过进气歧管62与新鲜空气一同进入气缸。

如图3所示，图中的曲线为积碳的等值线，沿着箭头方向积碳增大，即积碳随着废气的流速降低而增大。稳压结构内的压力稳定，废气在稳压结构内的流速低于废气在EGR回路1中的流速，使得积碳更易发生在稳压结构内，也就是说，通过设置稳压结构，使积碳沉淀从EGR阀17转移到稳压结构，稳压结构与EGR阀17相比，结构简单易清洗，由此控制了EGR阀17的积碳沉淀。作为一种可选的实施方式，稳压结构与进气歧管62和EGR回路1可拆卸地相连。

在本发明的一些优选实施例中，如图1所示，稳压结构可以构造为稳压腔2，稳压腔2的结构简单，生产成本低，且易于清洗。

进一步地，如图1所示，稳压腔2可以具有进口和多个出口21，稳压腔2的进口与EGR阀17相连，可以是稳压腔2的进口与EGR回路1的出口端12相连，稳压腔2的多个出口21分别与进气歧管62对应地相连，也就是说，稳压腔2的出口21数目与进气歧管62的数量可以是相同且一一对应的。通过设置稳压腔2，使得废气进入各个气缸的量更加均匀，各个气缸的燃烧更为一致，可以减小转速的波动，降低发动机8的振动和噪声。

如图3所示，沿着箭头方向积碳沉淀增多，即积碳的量随着接近壁面的废气的温度的降低而升高。如图1-图2所示，EGR阀17的上游侧可以设置有上游侧EGR流路13，EGR阀17的下游侧可以设置有下游侧EGR流路14，从排气通道63分离的废气从EGR回路1的进口端11进入EGR回路1，并依次流经上游侧EGR流路13、EGR阀17、下游侧EGR流路14，最后从EGR回路1的出口端12流入稳压腔2。

废气在下游侧EGR流路14内的温度低于废气在上游侧EGR流路13的温度，为了防止积碳发生在下游侧EGR流路14，需要提升废气在下游侧EGR流路14的流速。优选地，上游侧EGR流路13的进气横截面可以大于下游侧EGR流路14的进气横截面，这样下游侧EGR流路14的流速相对更快，不易产生积碳。

如图3所示，升高废气的温度可以降低积碳量，但是EGR回路1中废气温度过高可能会造成EGR回路1的损坏，因此需要将EGR回路1中废气的温度控制在合适的范围。

如图1-图2所示，EGR阀17可以具有上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16。上游侧EGR流路冷却通道15用于冷却上游侧EGR流路13，以调节进入EGR阀17的废气的温度；下游侧EGR流路冷却通道16用于冷却下游侧EGR流路14，以调节进入稳压腔2的废气的温度。由此，EGR回路1中各个阶段的废气的温度得以控制，可以防止积碳的发生，且保护EGR回路1不因高温而损坏。

根据发动机组件100所处的工作状态的不同，EGR阀17以及EGR回路1的温度也不同。比如当发动机8启动时，EGR阀17以及EGR回路1的温度较低，此时需要对EGR阀17以及EGR回路1升温；当发动机8的运行一段时间后，EGR阀17和EGR回路1的温度都较高，需要对EGR阀17和EGR回路1降温。因此，根据发动机组件100所处的工作状态的不同，上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16需要在加热和降温这两个工作状态中切换。

优选地，如图2所示，发动机组件100还可以包括换向阀33，换向阀33可以具有第一阀口331、第二阀口332和第三阀口333，第一阀口331可以设置成能够选择性地与第二阀口332和第三阀口333中的一个连通，其中上游侧EGR流路冷却通道15的进口端151以及下游侧EGR流路冷却通道16的进口端161可以分别与换向阀33的第一阀口331相连，上游侧EGR流路冷却通道15的出口端152和下游侧EGR流路冷却通道16的出口端162可以分别与发动机8的散热器相连，且换向阀33的第二阀口332可以与发动机8的水泵34相连，换向阀33的第三阀口333与发动机8的缸体水套的出口端或者缸盖水套的出口端相连。

可以理解的是，在换向阀33的第一阀口331与第三阀口333连通时，上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16与发动机8的缸体水套的出口端或者缸盖水套的出口端相连，上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16内流经热的冷却液，从而为EGR回路1预热；在换向阀33的第一阀口331与第二阀口332连通时，上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16与发动机8的水泵34连通，上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16内流经冷的冷却液，以降低EGR回路1中的废气温度。

优选地，如图2所示，水泵34与第二阀口332之间可以设置有第一流量调节阀31，第一流量调节阀31可以调节上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16内的冷却液流量，以控制EGR回路1内的废气温度，进而防止EGR回路1积碳或者因温度过高而损坏。为了更精确地调节冷却液量，可选地，如图2所示，水泵34可以为可调节流量泵。

进一步地，为了分别调节EGR阀17上游侧和EGR阀17下游侧的废气的温度，在一些可选的实施例中，上游侧EGR流路冷却通道15与第一阀口331之间和下游侧EGR流路冷却通道16与第一阀口331之间可以设置有第二流量调节阀32；在另一些可选的实施例中，上游侧EGR流路冷却通道15与第一阀口331之间或下游侧EGR流路冷却通道16与第一阀口331之间可以设置有第二流量调节阀32。结合第一流量调节阀31，可以根据需要分别调节进入上游侧EGR流路冷却通道15和进入下游侧EGR流路冷却通道16的冷却液的流量。

在本发明的一些优选实施例中，如图2所示，下游侧EGR流路冷却通道16与第一阀口331之间可以设置有第二流量调节阀32，以调节进入下游侧EGR流路冷却通道16的冷却液流量。

如图1所示，发动机组件100还可以包括预热结构64，预热结构64用于对发动机8的进气进行预热，使发动机8更易冷启动。可选地，预热结构64可以是预热塞。

发动机组件100还可以包括可变气门升程机构(以下简称VVL9)，以改变发动机8的配气机构的气门升程；发动机组件100还可以包括可变气门定时机构(以下简称VVT)，以改变发动机8的配气机构的启闭定时。

如图1所示，发动机组件100还可以包括进气通道61，进气通道61与进气歧管62连通，用于将空气引入进气歧管62。进气通道61上还可以设置有节气门35，节气门35用于调节进入发动机8的气缸的空气的量。进气通道61上还可以设置有滤清器65，滤清器65用于过滤将要进入发动机8的气缸的空气中的杂质。进气通道61上还可以设置有进气中冷器68，进气中冷器68用于控制进入进气歧管62的空气的温度，进气中冷器68包括有进气中冷进水口681、进气中冷出水口682和冷却风扇683。排气通道63中可以设置有废气调节阀36，废气调节阀36用于调节废气的流速。排气通道63的下游还可以安装有后处理单元66，用于处理即将排出的尾气。进气通道61和排气通道63上还可以设有增压器67，增压器67利用排气通道63内的废气给进气通道61的空气加压。

如图1所示，发动机8还可以包括气缸、活塞和曲柄连杆机构81。

如图1-图2所示，发动机组件100还可以包括多个温度传感器，其中，EGR回路第一温度传感器41设置在上游侧EGR流路13上且位于上游侧EGR流路冷却通道15的上游，以检测从排气通道63进入EGR回路1的废气的温度；EGR回路第二温度传感器42设在EGR阀17和上游侧EGR流路13之间，用于检测经由上游侧EGR流路冷却通道15进行温度调节的废气的温度，也就是即将流经EGR阀17的废气的温度；EGR回路第三温度传感器43设在下游侧EGR流路14上且位于下游侧EGR流路冷却通道16的下游，用于检测经由下游侧EGR流路冷却通道16进行温度调节的废气的温度；稳压腔温度传感器44设在稳压腔2用于检测稳压腔2的废气的温度；废气温度传感器45设在排气通道63上，优选地，废气温度传感器45可以设在EGR回路1的进口端11的上游，用于检测排气通道63内废气的温度；冷却液温度传感器46设在发动机8的缸体水套或者缸盖水套上，用于检测发动机8的冷却液的温度；后处理单元温度传感器47设置在后处理单元66上，用于检测废气排出时的温度。发动机组件100还可以包括排气压力传感器51和转速传感器52，排气压力传感器51用于检测排气通道63内的废气压力，转速传感器52用于检测发动机8的转速。上述传感器均可与ECU7连接，ECU7根据温度传感器传输的温度信号、压力传感器传输的压力信号以及转速传感器52传输的转速信号来控制发动机组件100各个部件的工作状态。

下面结合图1－图6详细说明本发明实施例的发动机组件100的工作原理：

在发动机8冷启动前，可以开启预热塞64进行预热。

发动机8启动时，如图4所示，通过VVT和VVL9调节气门升程曲线，捕集气缸内部的高温废气，以抬高压缩终点气缸内部的工质温度，使发动机8更容易冷启动；根据滤清器65内的空气的温度，ECU7可以调节节气门35的开度进行暖机，暖机过程中，由于废气的温度和EGR回路1的温度都较低，若废气通过EGR回路1，易造成积碳沉淀，此时，ECU7控制EGR阀17关闭，防止废气经由EGR回路1进入进气歧管62，在EGR阀17内产生积碳。

在暖机的过程中，ECU7控制换向阀33的第一阀口331与第三阀口333连通，使从发动机8的缸体水套或缸盖水套内流出的热的冷却液流经上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16，从而为EGR回路1预热，使EGR回路1的管道和EGR阀17升温，防止废气进入EGR回路1初期因低温而造成积碳。

暖机结束后，根据转速传感器52的转速信号，发动机8处于怠速或低负荷状态，ECU7控制EGR阀17开启，使分离出的废气进入EGR回路1，如若后处理单元温度传感器47的温度低时，关闭EGR阀17。

根据转速传感器52的转速信号、废气温度传感器45的温度信号和排气压力传感器51的压力信号，ECU7控制调节节气门35的开度、EGR阀17的开度和废气调节阀36的开度，降低进气压力，增大排气通道63的废气的压力，以增大EGR回路1中废气的流速，防止积碳。如图5-图6所示，在怠速时，调节节气门35的开度还可以有效控制发动机8的燃烧噪声以及有害气体的排放量。调节废气调节阀36的开度时，兼顾增压器67的状态，防止增压器67的噪音过大。

同时，ECU7控制换向阀33的第一阀口331与第二阀口332连通，使发动机8的冷的冷却液流经上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16以降低EGR回路1中的废气温度。在发动机8处于怠速或低负荷状态时，EGR回路1中废气的温度高于暖机时废气的温度，低于发动机8处于中等负荷状态时废气的温度，也就是说，EGR回路1的温度不够高，ECU7根据EGR回路第一温度传感器41的温度信号，控制第一流量调节阀31的开度，ECU7根据稳压腔温度传感器44的温度信号，控制第二流量调节阀32的开度，决定进入上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16的冷却液的流量，甚至只用上游侧EGR流路冷却通道15进行冷却，使下游侧EGR流路冷却通道16的冷却液的流量降至最小，由此，控制EGR回路1中的废气的温度，防止EGR回路1积碳。

废气在流经EGR回路1进入进气歧管62前设置稳压腔2，稳压腔2的容积大，稳压腔2内的压力稳定气流速度低，容易产生积碳，由此，解决了EGR回路1的积碳问题，只需定期清理稳压腔2即可，且降低了EGR阀17切换时发动机8的噪音。稳压腔的出口21与进气歧管62一一对应，使进入各气缸的废气的量尽可能均匀，减小了转速的波动，降低了发动机8的噪声。

根据稳压腔温度传感器44的检测温度，将进入进气歧管62的废气的温度控制在一定的区间，使发动机8在怠速状态下的噪声降低。

根据转速传感器52的转速信号，当发动机8处于中等负荷时，EGR回路1内的废气的温度较高、流量较大，ECU7可以控制第一流量调节阀31和第二流量调节阀32的开度增大，从而同时增大上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16中的冷却液的流量，以降低废气的温度，防止烧坏EGR阀。

可以理解的是，ECU7可以根据转速传感器52的转速信号判断发动机8的工作状态，进而根据冷却液温度传感器46、EGR回路第一温度传感器41、EGR回路第二温度传感器42、EGR回路第三温度传感器43、稳压腔温度传感器44、后处理单元温度传感器47的温度信号以及排气压力传感器51的压力信号，通过调节第一流量调节阀31和第二流量调节阀32的开度，控制流经上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16的冷却液的流量，进而控制EGR回路1中废气的温度，通过调节节气门35和废气调节阀36的开度，控制EGR回路1中废气的流速，使EGR回路1中废气的温度和流速在合理的范围内，减小EGR回路1特别是EGR阀17的积碳。

综上所述，根据本发明实施例的发动机组件100，通过在EGR回路1与进气歧管62之间设置稳压腔2，将积碳发生的位置从EGR阀17转移到稳压腔2，使上游侧EGR流路13的进气横截面大于下游侧EGR流路14的进气横截面，在EGR回路1上设置上游侧EGR流路冷却通道15和下游侧EGR流路冷却通道16，用以控制EGR回路1中废气的流速和温度在合适的区间，在一定程度上解决了EGR阀17的积碳问题，且降低了发动机的噪声。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种发动机组件(100)，包括：

发动机(8)，所述发动机(8)具有排气通道(63)和进气歧管(62)；

EGR回路(1)，所述EGR回路(1)的进口端(11)与所述排气通道(63)相连且出口端(12)与所述进气歧管(62)之间设置有稳压结构；以及

EGR阀(17)，所述EGR阀(17)设置在所述EGR回路(1)上，所述EGR阀(17)的上游侧设置有上游侧EGR流路(13)且所述EGR阀(17)的下游侧设置有下游侧EGR流路(14)，所述上游侧EGR流路(13)的进气横截面大于所述下游侧EGR流路(14)的进气横截面，所述EGR阀(17)具有上游侧EGR流路冷却通道(15)和下游侧EGR流路冷却通道(16)，所述上游侧EGR流路冷却通道(15)用于冷却所述上游侧EGR流路(13)，所述下游侧EGR流路冷却通道(16)用于冷却下游侧EGR流路(14)；其特征在于，所述发动机组件(100)还包括：

换向阀(33)，所述换向阀(33)具有第一阀口(331)、第二阀口(332)和第三阀口(333)，所述第一阀口(331)设置成能够选择性地与所述第二阀口(332)和所述第三阀口(333)中的一个连通，

其中所述上游侧EGR流路冷却通道(15)的进口端(151)以及所述下游侧EGR流路冷却通道(16)的进口端(161)分别与所述第一阀口(331)相连，所述上游侧EGR流路冷却通道(15)的出口端(152)和所述下游侧EGR流路冷却通道(16)的出口端(162)分别与所述发动机(8)的散热器相连，

所述第二阀口(332)与所述发动机(8)的水泵(34)相连，

所述第三阀口(333)与所述发动机(8)的缸体水套的出口端或者缸盖水套的出口端相连。

2.根据权利要求1所述的发动机组件(100)，其特征在于，所述稳压结构构造为稳压腔(2)。

3.根据权利要求2所述的发动机组件(100)，其特征在于，所述稳压腔(2)具有进口和多个出口(21)，所述进口与所述EGR阀(17)相连，所述多个出口(21)分别与所述进气歧管(62)对应地相连。

4.根据权利要求1所述的发动机组件(100)，其特征在于，所述水泵(34)与所述第二阀口(332)之间设置有第一流量调节阀(31)。

5.根据权利要求1所述的发动机组件(100)，其特征在于，所述上游侧EGR流路冷却通道(15)与所述第一阀口(331)之间和/或所述下游侧EGR流路冷却通道(16)与所述第一阀口(331)之间设置有第二流量调节阀(32)。

6.根据权利要求1所述的发动机组件(100)，其特征在于，还包括：用于对所述发动机(8)的进气进行预热的预热结构(64)。

7.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求1-6中任一项所述的发动机组件(100)。

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