一种废气再循环系统、方法及车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种废气再循环系统、方法及车辆。


背景技术：

2.随着汽车产品更新换代速度逐步加快，为满足排放法规相关的政策要求，增压汽油发动机逐渐普及使用废气再循环系统(exhaust gas recirculation，egr)，用来抑制发动机燃烧室内富氧高温燃烧产生氮氧化物(nox)量的增加，减少废气中nox的量，减少对环境的污染。
3.在实际工作中，无论egr是否工作，均会产生大量的冷凝水。egr工作时，混风阀处于打开的状态，egr采用发动机冷却液对废气进行降温，进入egr内部的废气温度高达几百摄氏度，而发动机冷却液的温度通常小于90摄氏度，在气体冷却过程中会产生冷凝水。egr不工作时，egr混风阀处于关闭状态，但是废气依然会进入egr管路中，长时间高温气体热传导会产生大量冷凝水。
4.冷凝水的产生会带来以下几方面危害：一是，冷凝水内含有酸性硫化物和氮化物，具有腐蚀性，留在egr管路中的冷凝水会损坏egr系统管路；二是，通过混风阀的冷凝水过多易打坏压气机侧叶片；三是，冷凝水流入发动机燃烧室中，会使燃烧变得不稳定，也会腐蚀部分发动机的零件。因此，egr系统中产生的冷凝水会对发动机试验过程中数据的准确性产生影响，以及危害发动机的安全性。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种废气再循环系统、方法及车辆，以去除废气再循环高温排气冷却过程中产生的冷凝水，提升发动机试验过程中数据的准确性以及发动机的安全性。
6.根据本发明的一方面，提供了一种废气再循环系统，包括：
7.控制模块，用于根据车辆运行状态控制废气再循环系统的工作状态；
8.第一散热模块，包括第一散热器、第一储水罐、第一液位传感器和第一放水阀；第一散热器采用发动机冷却液对排气气流进行第一级冷却；第一储水罐位于第一散热器的下端；第一液位传感器与控制模块电连接，用于检测第一储水罐内冷凝水的位置；第一放水阀位于第一储水罐的底部，由控制模块进行控制；
9.第二散热模块，与第一散热模块通过管路连接；第二散热模块包括第二散热器、第二储水罐、第二液位传感器、第二放水阀和废气再循环阀；第二散热器采用风冷对排气气流进行第二级冷却；第二储水罐位于第二散热器的下端；第二液位传感器与控制模块电连接，用于检测第二储水罐内冷凝水的位置；第二放水阀位于第二储水罐的底部，由控制模块进行控制；废气再循环阀位于第二散热模块的出气口，由控制模块进行控制。
10.根据本发明的另一方面，提供了一种废气再循环方法，可以采用本发明任一实施例提供的废气再循环系统实现，包括：
11.排气气流依次通过第一散热模块和第二散热模块进行两级冷却；
12.实时采集第一液位传感器的第一液位信号和第二液位传感器的第二液位信号；
13.若第一液位信号和/或第二液位信号发生液位报警，则在废气再循环系统处于非工作状态时，控制第一放水阀和/或第二放水阀开启，排出冷凝水。
14.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括本发明任一实施例提供的废气再循环系统。
15.本发明实施例通过在第一散热模块后增设第二散热模块对废气进行两级冷却，以及通过在第一散热模块和第二散热模块中分别设置第一放水阀和第二放水阀，一方面能够使得经第二级冷却后的废气温度与环境温度接近，有利于避免废气在通过废气再循环阀后再产生冷凝水，从而有改善冷凝水损坏和腐蚀发动机零件、打坏压气机侧叶片的问题，以及改善冷凝水进入燃烧室影响发动机燃烧温度的问题；另一方面能够将在第一散热模块和第二散热模块中产生的冷凝水及时去除，有利于避免冷凝水损坏废气再循环系统管路的问题。综上所述，本发明实施例能够去除废气再循环高温排气冷却过程中产生的冷凝水，提升发动机试验过程中数据的准确性以及发动机的安全性。
16.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例提供的一种废气再循环系统的结构示意图；
19.图2为本发明实施例提供的一种废气再循环系统的电路示意图；
20.图3为本发明实施例提供的一种废气再循环方法的流程图。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
22.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.图1为本发明实施例提供的一种废气再循环系统的结构示意图，图2为本发明实施
例提供的一种废气再循环系统的电路示意图。参见图1和图2，废气再循环系统包括：
24.控制模块110，用于根据车辆运行状态控制废气再循环系统的工作状态；
25.第一散热模块120，包括第一散热器1、第一储水罐7、第一液位传感器9和第一放水阀3；第一散热器1采用发动机冷却液对排气气流进行第一级冷却；第一储水罐7位于第一散热器1的下端；第一液位传感器9与控制模块110电连接，用于检测第一储水罐7内冷凝水的位置；第一放水阀3位于第一储水罐7的底部，由控制模块110进行控制；
26.第二散热模块130，与第一散热模块120通过管路连接；第二散热模块130包括第二散热器5、第二储水罐8、第二液位传感器10、第二放水阀4和废气再循环阀6；第二散热器5采用风冷对排气气流进行第二级冷却；第二储水罐8位于第二散热器5的下端；第二液位传感器10与控制模块110电连接，用于检测第二储水罐8内冷凝水的位置；第二放水阀4位于第二储水罐8的底部，由控制模块110进行控制；废气再循环阀6位于第二散热模块130的出气口，由控制模块110进行控制。
27.其中，第一散热器1为水冷散热器，第二散热器5为排气风冷散热器。放水阀可以是电磁阀。控制模块110可以是对车辆各项参数进行控制的模块，该模块可以采用硬件和/或软件的方式来实现，可以集成在电子控制系统中，例如汽车的电子控制单元(electronic control unit，ecu)。液位传感器是用于监测液体水平的设备，能够将检测到的液位转换为电信号，液位传感器的探头可以是一个或多个。
28.具体地，控制模块110通过各种传感器来计算车辆的运行状态，根据运行状态控制废气再循环系统是否工作，以及接收第一液位传感器9和/或第二液位传感器10的反馈信号，控制第一放水阀3和/或第二放水阀4是否放水。
29.示例性地，该废气再循环系统去除冷凝水的原理为：废气再循环系统工作时，废气再循环阀(即混风阀)打开，废气气流通过egr连接管路首先进入第一散热器1内进行第一级冷却，此时冷却介质为发动机冷却液，废气冷却后温度与冷却液温度接近；在废气降温的过程中产生冷凝水，冷凝水通过第一散热器1收集至第一储水罐7中，利用其底部的第一液位传感器9监控其液位。
30.由于发动机冷却液的温度高于环境温度(例如，90℃)，因此，冷却后的废气温度也高于环境温度。若将经第一级冷却后的废气直接通过废气再循环阀输出，在后端管路中与环境温度进行热交换，废气温度进一步降低而产生冷凝水，这部分冷凝水容易打坏压气机侧叶片、流入发动机燃烧室中。
31.本发明实施例还对废气进行第二级冷却。具体地，经第一散热器1冷却后的废气气流通过连接管路进入第二散热器5内进行冷却，此时冷却介质为空气。在废气降温的过程中产生冷凝水，冷凝水通过第二散热器5收集至第二储水罐8中，利用其底部的第二液位传感器10监控其液位。经第二级冷却后的废气温度与环境温度接近，在通过废气再循环阀后不易再产生冷凝水。
32.废气再循环系统不工作时，废气再循环阀(即混风阀)关闭，在一些实施例中，废气再循环系统前端未设置阀门，废气气流通过egr连接管路进入第一散热模块120，甚至进入第二散热模块130。废气在传输过程中由于热传导产生冷凝水。
33.实时检测第一储水罐7和第二储水罐8中冷凝水的液位，当第一液位传感器9和/或第二液位传感器10液位报警时，将信号反馈给控制模块110，控制模块110在废气再循环系
统不工作时控制第一放水阀3和/或第二放水阀4排出冷凝水，完成闭环控制。具体地，若第一液位传感器9发出液位报警，可以只控制第一放水阀3打开，也可以控制第一放水阀3和第二放水阀4均打开；若第二液位传感器10发出液位报警，可以只控制第二放水阀4打开，也可以控制第一放水阀3和第二放水阀4均打开。本发明实施例在废气再循环系统工作时，不排出冷凝水，这样设置能够避免第一放水阀3和/或第二放水阀4的打开影响废气再循环的效率。
34.本发明实施例通过在第一散热模块120后增设第二散热模块130对废气进行两级冷却，以及通过在第一散热模块120和第二散热模块130中分别设置第一放水阀3和第二放水阀4，一方面能够使得经第二级冷却后的废气温度与环境温度接近，有利于避免废气在通过废气再循环阀后再产生冷凝水，从而有改善冷凝水损坏和腐蚀发动机零件、打坏压气机侧叶片的问题，以及改善冷凝水进入燃烧室影响发动机燃烧温度的问题；另一方面能够将在第一散热模块120和第二散热模块130中产生的冷凝水及时去除，有利于避免冷凝水损坏废气再循环系统管路的问题。综上所述，本发明实施例能够去除废气再循环高温排气冷却过程中产生的冷凝水，提升发动机试验过程中数据的准确性以及发动机的安全性。
35.继续参见图1和图2，在上述各实施例的基础上，可选地，第一散热模块120还包括：
36.第一防冻组件14(图1中未示出)，与控制模块110电连接，用于根据控制模块110的控制对第一放水阀3进行防冻加热；
37.第二散热模块130还包括：
38.第二防冻组件15(图1中未示出)，与控制模块110电连接，用于根据控制模块110的控制对第二放水阀4进行防冻加热。
39.其中，第一防冻组件14和/或第二防冻组件15可以是在第一放水阀3和/或第二放水阀4底部安装的，防止冷凝水冻结第一放水阀3和/或第二放水阀4的装置。
40.具体地，第一防冻组件14和/或第二防冻组件15由控制模块110通过用户预设的开关条件控制其工作。示例性地，在外界气温小于等于用户预设的最低气温临界值时，控制模块110控制第一防冻组件14和/或第二防冻组件15开启；在外界气温大于用户预设的最低气温临界值时，控制模块110控制第一防冻组件14和/或第二防冻组件15关闭。
41.在本实施例中，第一防冻组件14和/或第二防冻组件15可以对第一放水阀3和/或第二放水阀4进行加热，避免第一放水阀3和/或第二放水阀4被冻结后无法使用。
42.继续参见图1，在上述各实施例的基础上，可选地，第一防冻组件14和/或第二防冻组件15包括加热电阻丝。
43.在本实施例中，利用加热电阻丝进行防冻加热方法简单，成本低，不易损坏，安全性高。
44.继续参见图1，在上述各实施例的基础上，可选地，第二散热模块130还包括：
45.风扇13，位于第二散热器5外，用于对第二散热器5进行辅助散热。其中，第二散热器5为风冷散热器，在车辆运行的过程中，采用自然风对废气进行冷却，当自然风不能满足冷却要求时，可以启用风扇13进行辅助散热。
46.继续参见图1，在上述各实施例的基础上，可选地，第一散热模块120还包括：
47.冷却水管2，与第一散热器1管路连接，用于提供冷却液的流通路径。其中，冷却水管2为防冻液管路的一部分，以采用防冻液对废气进行冷却。
48.继续参见图1和图2，在上述各实施例的基础上，可选地，第一散热模块120还包括：
49.第一温度传感器11，位于第一散热模块120的末端，并与控制模块110电连接；
50.第二散热模块130还包括：
51.第二温度传感器12，位于第二散热模块130的末端，并与控制模块110电连接。
52.具体的，第一温度传感器11用于监测经第一散热器1冷却后的废气温度并向控制模块110反馈，第二温度传感器12用于监测经第二散热器5冷却后的废气温度并向控制模块110反馈。根据第一温度传感器11和第二温度传感器12反馈的信号，控制模块110控制冷却液的流速和风扇13开启/关闭。
53.示例性地，当第一温度传感器11反馈废气温度高于最高设定温度时，控制模块110控制冷却液流速加快或流量增大；当第二温度传感器12反馈废气温度高于最高设定温度时控制模块110控制风扇开启，对第二散热器5进行辅助散热。
54.在本实施例中，设置第一温度传感器11和第二温度传感器12可以实时监控第一/第二散热器5内废气温度并及时反馈，控制模块110可以根据反馈信号做出相应的控制操作，可以提高废气冷却的效率。
55.继续参见图2，在上述各实施例的基础上，可选地，控制模块110还与转速传感器、油门踏板电连接，控制模块110通过转速传感器的转速信号和油门踏板的位置信号能够得到车辆的行驶状态，从而判断废气再循环系统的工作状态。具体地，根据转速信号和位置信号判断车辆是否处于热车状态或高速行驶状态；若车辆处于热车状态或高速行驶状态，则废气再循环系统处于非工作状态。其中，热车状态为低速小扭矩，高速行使状态为高速大扭矩。这样设置的原因在于，当车辆处于热车状态或高速行驶状态，需要发动机的效率较高，通常会关闭废气再循环功能；而在其他状态下开启废气再循环功能。因此，可以通过转速传感器的转速信号和油门踏板的位置信号的反馈结果对放水阀门(包括第一放水阀3和第二放水阀4)进行控制。
56.图3为本发明实施例提供的一种废气再循环方法的流程图，本实施例可适用于增压汽油发动机使用废气再循环系统的情况。本实施例可以由本发明任一实施例提供的废气再循环系统来实现。参见图3，废气再循环方法包括以下步骤：
57.s210、排气气流依次通过第一散热模块120和第二散热模块130进行两级冷却；
58.s220、实时采集第一液位传感器9的第一液位信号和第二液位传感器10的第二液位信号；
59.s230、若第一液位信号和/或第二液位信号发生液位报警，则在废气再循环系统处于非工作状态时，控制第一放水阀3和/或第二放水阀4开启，排出冷凝水。
60.本发明实施例通过在第一散热模块120后增设第二散热模块130对废气进行两级冷却，以及通过液位传感器(包括第一液位传感器9和第二液位传感器10)、放水阀(包括第一放水阀3和第二放水阀4)与控制模块110闭环控制，一方面能够使得经第二级冷却后的废气温度与环境温度接近，有利于避免废气在通过废气再循环阀后再产生冷凝水，从而有改善冷凝水损坏和腐蚀发动机零件、打坏压气机侧叶片的问题，以及改善冷凝水进入燃烧室影响发动机燃烧温度的问题；另一方面能够将在第一散热模块120和第二散热模块130中产生的冷凝水及时去除，有利于避免冷凝水损坏废气再循环系统管路的问题。综上所述，本发明实施例能够去除废气再循环高温排气冷却过程中产生的冷凝水，提升发动机试验过程中
数据的准确性以及发动机的安全性。
61.可选地，判断废气再循环系统的工作状态的方法，具体包括：
62.采集车辆的转速传感器的转速信号和油门踏板的位置信号；
63.根据转速信号和位置信号判断车辆是否处于热车状态或高速行驶状态；
64.若车辆处于热车状态或高速行驶状态，则废气再循环系统处于非工作状态。
65.可选地，第一散热模块120还包括第一防冻组件14，第二散热模块130还包括第二防冻组件15；方法还包括：
66.若检测到环境温度低于设定温度，则控制第一防冻组件14和第二防冻组件15开启，对第一放水阀3和第二放水阀4进行防冻加热。
67.本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆包括如本发明任意实施例所提供的废气再循环系统，其技术原理和产生的有益效果类似，不再赘述。
68.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
69.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种废气再循环系统，其特征在于，包括：控制模块，用于根据车辆运行状态控制所述废气再循环系统的工作状态；第一散热模块，包括第一散热器、第一储水罐、第一液位传感器和第一放水阀；所述第一散热器采用发动机冷却液对排气气流进行第一级冷却；所述第一储水罐位于所述第一散热器的下端；所述第一液位传感器与所述控制模块电连接，用于检测所述第一储水罐内冷凝水的位置；所述第一放水阀位于所述第一储水罐的底部，由所述控制模块进行控制；第二散热模块，与所述第一散热模块通过管路连接；所述第二散热模块包括第二散热器、第二储水罐、第二液位传感器、第二放水阀和废气再循环阀；所述第二散热器采用风冷对排气气流进行第二级冷却；所述第二储水罐位于所述第二散热器的下端；所述第二液位传感器与所述控制模块电连接，用于检测所述第二储水罐内冷凝水的位置；所述第二放水阀位于所述第二储水罐的底部，由所述控制模块进行控制；所述废气再循环阀位于所述第二散热模块的出气口，由所述控制模块进行控制。2.根据权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述第一散热模块还包括：第一防冻组件，与所述控制模块电连接，用于根据所述控制模块的控制对所述第一放水阀进行防冻加热；所述第二散热模块还包括：第二防冻组件，与所述控制模块电连接，用于根据所述控制模块的控制对所述第二放水阀进行防冻加热。3.根据权利要求2所述的废气再循环系统，其特征在于，所述第一防冻组件和/或所述第二防冻组件包括加热电阻丝。4.根据权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述第二散热模块还包括：风扇，位于所述第二散热器外，用于对所述第二散热器进行辅助散热。5.根据权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述第一散热模块还包括：第一温度传感器，位于所述第一散热模块的末端，并与所述控制模块电连接；所述第二散热模块还包括：第二温度传感器，位于所述第二散热模块的末端，并与所述控制模块电连接。6.根据权利要求1所述的废气再循环系统，其特征在于，所述第一散热模块还包括：冷却水管，与所述第一散热器管路连接，用于提供冷却液的流通路径。7.一种废气再循环方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的废气再循环系统，所述方法包括：排气气流依次通过所述第一散热模块和所述第二散热模块进行两级冷却；实时采集所述第一液位传感器的第一液位信号和所述第二液位传感器的第二液位信号；若所述第一液位信号和/或所述第二液位信号发生液位报警，则在所述废气再循环系统处于非工作状态时，控制所述第一放水阀和/或第二放水阀开启，排出冷凝水。8.根据权利要求7所述的废气再循环方法，其特征在于，判断所述废气再循环系统的工作状态的方法，具体包括：采集车辆的转速传感器的转速信号和油门踏板的位置信号；根据所述转速信号和所述位置信号判断所述车辆是否处于热车状态或高速行驶状态；
若所述车辆处于所述热车状态或所述高速行驶状态，则所述废气再循环系统处于非工作状态。9.根据权利要求7所述的废气再循环方法，其特征在于，所述第一散热模块还包括第一防冻组件，所述第二散热模块还包括第二防冻组件；所述方法还包括：若检测到环境温度低于设定温度，则控制所述第一防冻组件和所述第二防冻组件开启，对所述第一放水阀和所述第二放水阀进行防冻加热。10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的废气再循环系统。

技术总结
本发明公开了一种废气再循环系统、方法及车辆。该系统包括：控制模块、第一散热模块和第二散热模块，控制模块用于根据车辆运行状态控制废气再循环系统的工作状态；第一散热模块包括第一散热器、第一储水罐、第一液位传感器和第一放水阀；第二散热模块与第一散热模块通过管路连接，第二散热模块包括第二散热器、第二储水罐、第二液位传感器、第二放水阀和废气再循环阀。本发明可以去除废气再循环高温排气冷却过程中产生的冷凝水，提升发动机试验过程中数据的准确性以及发动机的安全性。数据的准确性以及发动机的安全性。数据的准确性以及发动机的安全性。


技术研发人员：耿真 韩云峰 周天鹏 王艳龙 施伟龙 邱金旭 米壮 于磊 张建奇 马启铎
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/7/22