发动机排气系统、排气系统的控制方法以及发动机与流程

1.本发明实施例涉及发动机排气技术领域，尤其涉及一种发动机排气系统、排气系统的控制方法以及发动机。


背景技术：

2.现阶段在汽车领域，电动化程度不断加深，混合动力比重逐渐加大，发动机逐渐由高动力、低效率的动力提供者向低动力、高效率的能量转换者转变。由于混合动力需要额外增加三电系统(即电动机、动力电池、电控系统)，成本不断提升，必需减少混动专用发动机成本，才能够进一步促进混合动力发展。
3.在混动专用发动机领域，目前主流方向是在四缸汽油机基础上，增加外部egr(exhaust gas re-circulation，废气再循环)系统实现低油耗，外部egr是非常有效的技术，可以降低爆震和传热损失，减少泵气损失，但是能够实现的egr率有限。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种发动机排气系统、排气系统的控制方法以及发动机，解决了现有技术在混动专用发动机领域需要增加外部egr来实现低油耗所存在的egr率较低的技术问题。
5.本发明实施例提供了一种发动机排气系统，所述发动机排气系统包括进气系统、第一进气歧管、第二进气歧管、第三进气歧管、第一气缸、第二气缸、第三气缸、egr管路、第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路、排气歧管、能量回收管路、egr储气罐以及能量回收储气罐；
6.所述第一气缸通过所述第一进气歧管与所述进气系统相连接，所述第一气缸通过所述egr管路与所述egr储气罐相连接；所述第二气缸通过所述第二进气歧管与所述进气系统相连接，所述第二气缸依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路与所述能量回收储气罐相连接；所述第三气缸通过所述第三进气歧管与所述进气系统相连接，所述第三气缸依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路与所述能量回收储气罐相连接；
7.所述egr储气罐通过第一进气管路与所述第一进气歧管相连接；所述egr储气罐通过第二进气管路与所述第二进气歧管相连接；所述egr储气罐通过第三进气管路与所述第三进气歧管相连接；
8.所述进气系统分别通过所述第一进气歧管、所述第二进气歧管、所述第三进气歧管将废气输送至所述第一气缸、所述第二气缸、所述第三气缸；
9.所述第一气缸将废气从所述egr管路送入所述egr储气罐；所述第二气缸和所述第三气缸分别将废气依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路送入所述能量回收储气罐储存使用；
10.所述egr储气罐通过所述第一进气管路将回收储存的废气送入所述第一进气歧管供所述第一气缸循环使用，所述egr储气罐通过所述第二进气管路将回收储存的废气送入
所述第二进气歧管供所述第二气缸循环使用，所述egr储气罐通过所述第三进气管路将回收储存的废气送入所述第三进气歧管供所述第三气缸循环使用。
11.进一步地，所述发动机排气系统还包括总egr流量传感器以及总egr管路阀门；
12.所述总egr流量传感器、所述总egr管路阀门依次设置在所述egr管路上，所述总egr管路阀门设置于靠近所述egr储气罐的一侧。
13.进一步地，所述第一气缸依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路与所述能量回收储气罐相连接；
14.所述第一气缸中除进入所述egr储气罐外的剩余废气还用于通过所述排气歧管、所述能量回收管路送入所述能量回收储气罐储存使用。
15.进一步地，所述发动机排气系统还包括第一egr进气管路阀、第一egr流量传感器、第二egr进气管路阀、第二egr流量传感器、第三egr进气管路阀以及第三egr流量传感器；
16.所述第一egr进气管路阀、所述第一egr流量传感器依次设置于所述第一进气管路上，所述第一egr进气管路阀靠近所述egr储气罐设置；
17.所述第二egr进气管路阀、所述第二egr流量传感器依次设置于所述第二进气管路上，所述第二egr进气管路阀靠近所述egr储气罐设置；
18.所述第三egr进气管路阀、所述第三egr流量传感器依次设置于所述第三进气管路上，所述第三egr进气管路阀靠近所述egr储气罐设置。
19.进一步地，所述发动机排气系统还包括温差发电系统、蓄电池以及egr泵；
20.所述温差发电系统设置于所述能量回收储气罐中，所述温差发电系统与所述蓄电池相连接，所述蓄电池与所述egr泵相连接，所述egr泵与所述egr管路相连接；
21.所述温差发电系统将所述能量回收储气罐中的废气转换为电能储存在所述蓄电池中，所述蓄电池用于为所述egr泵供电，所述egr泵用于在需要时为所述egr储气罐加压。
22.进一步地，所述发动机排气系统还包括egr泵电源开关，所述egr泵电源开关设置于所述蓄电池与所述egr泵之间。
23.进一步地，所述发动机排气系统还包括排气尾管以及排气消声装置；
24.所述排气尾管与所述能量回收储气罐相连接，所述排气消声装置与所述排气尾管相连接。
25.进一步地，所述发动机排气系统还包括空气滤清器，所述空气滤清器与所述进气系统相连接。
26.本发明实施例还提供了一种发动机排气系统的控制方法，所述控制方法包括：
27.第一气缸接收进气系统通过第一进气歧管输送的废气，并将废气通过egr管路送入egr储气罐；
28.第二气缸接收所述进气系统通过第二进气歧管输送的废气，并将废气依次通过排气歧管、能量回收管路送入能量回收储气罐储存使用；
29.第三气缸接收所述进气系统通过第三进气歧管输送的废气，并将废气依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路送入所述能量回收储气罐储存使用；
30.所述egr储气罐将回收的废气通过第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路分别送入所述第一气缸、所述第二气缸、所述第三气缸。
31.本发明实施例还提供了一种发动机，所述发动机包括上述任意实施例中的发动机
排气系统。
32.本发明实施例公开了一种发动机排气系统、排气系统的控制方法以及发动机，本技术通过设置三个气缸，第一气缸将废气从egr管路送入egr储气罐；第二气缸和第三气缸分别将废气依次通过排气歧管、能量回收管路送入能量回收储气罐储存使用；然后利用egr储气罐将回收储存的废气分别送入第一气缸、第二气缸和第三气缸进行循环使用，解决了现有技术在混动专用发动机领域需要增加外部egr来实现低油耗所存在的egr率较低的技术问题，实现了提高egr率且减少发动机配件、降低发动机成本的技术效果。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的一种发动机排气系统的结构图；
34.图2是本发明实施例提供的一种发动机排气系统的控制方法的流程图；
35.图3是本发明实施例提供的发动机排气系统的控制方法的流程框图。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
37.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。
38.图1是本发明实施例提供的一种发动机排气系统的结构图。如图1所示，该发动机排气系统包括进气系统2、第一进气歧管3、第二进气歧管4、第三进气歧管5、第一气缸6、第二气缸7、第三气缸8、egr管路10、第一进气管路22、第二进气管路25、第三进气管路28、排气歧管9、能量回收管路13、egr储气罐21以及能量回收储气罐14。
39.第一气缸6通过第一进气歧管3与进气系统2相连接，第一气缸6通过egr管路10与egr储气罐21相连接；第二气缸7通过第二进气歧管4与进气系统2相连接，第二气缸7依次通过排气歧管9、能量回收管路13与能量回收储气罐14相连接；第三气缸8通过第三进气歧管5与进气系统2相连接，第三气缸8依次通过排气歧管9、能量回收管路13与能量回收储气罐14相连接。
40.egr储气罐21通过第一进气管路22与第一进气歧管3相连接；egr储气罐21通过第二进气管路25与第二进气歧管4相连接；egr储气罐21通过第三进气管路28与第三进气歧管5相连接。
41.进气系统2分别通过第一进气歧管3、第二进气歧管4、第三进气歧管5将废气输送至第一气缸6、第二气缸7、第三气缸8。
42.第一气缸6将废气从egr管路10送入egr储气罐21；第二气缸7和第三气缸8分别将废气依次通过排气歧管9、能量回收管路13送入能量回收储气罐14储存使用。
43.egr储气罐21通过第一进气管路22将回收储存的废气送入第一进气歧管3供第一气缸6循环使用，egr储气罐21通过第二进气管路25将回收储存的废气送入第二进气歧管4供第二气缸7循环使用，egr储气罐21通过第三进气管路28将回收储存的废气送入第三进气
歧管5供第三气缸8循环使用。
44.具体地，第一气缸6中的废气通过egr管路10进入egr储气罐21中，由于单缸排气管的管路相较多缸而言较细，因此气体进入管路中的压力较大，利用单缸排气较高的排气压力进入egr管路10，可以实现提高egr率的效果，具体来说，通过实验证明，egr率能够从传统的低于25％的egr率提升至大于或等于30％。同时，egr储气罐21中的气体通过一分三的egr进气管路，即上述第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路，进入第一气缸6、第二气缸7、第三气缸8中，使得进入egr储气罐21中的废气可以再次进入三个气缸中被循环利用。
45.第二气缸7和第三气缸8中的废气汇总进入能量回收储气罐14储存，并转换为电能待用，进一步提升了egr率以及经济性能，同时由于仅设置了三个气缸，相较传统的四缸发动机使用的配件更少，发动机成本更低。
46.本技术通过设置三个气缸，第一气缸将废气从egr管路送入egr储气罐；第二气缸和第三气缸分别将废气依次通过排气歧管、能量回收管路送入能量回收储气罐储存使用；然后利用egr储气罐将回收储存的废气分别送入第一气缸、第二气缸和第三气缸进行循环使用，解决了现有技术在混动专用发动机领域需要增加外部egr来实现低油耗所存在的egr率较低的技术问题，实现了提高egr率且减少发动机配件、降低发动机成本的技术效果。
47.可选地，如图1所示，发动机排气系统还包括总egr流量传感器11以及总egr管路阀门12；总egr流量传感器11、总egr管路阀门12依次设置在egr管路10上，总egr管路阀门12设置于靠近egr储气罐21的一侧。
48.具体地，总egr流量传感器11能够检测从第一气缸6进入egr储气罐21的废气流量，总egr管路阀门12能够根据需要控制从第一气缸6中进入egr储气罐21的废气量的多少。
49.可选地，如图1所示，第一气缸6依次通过排气歧管9、能量回收管路13与能量回收储气罐14相连接；第一气缸6中除进入egr储气罐21外的剩余废气还用于通过排气歧管9、能量回收管路13送入能量回收储气罐14储存使用。
50.具体地，总egr管路阀门12控制从第一气缸6中进入egr储气罐21的废气量的多少，使得第一气缸6中的部分废气进入egr储气罐21，而第一气缸6中的剩余气体可以通过排气歧管9、能量回收管路13进入能量回收储气罐14中进行转换利用，提升了egr率。
51.可选地，如图1所示，发动机排气系统还包括第一egr进气管路阀23、第一egr流量传感器24、第二egr进气管路阀26、第二egr流量传感器27、第三egr进气管路阀29以及第三egr流量传感器30；
52.第一egr进气管路阀23、第一egr流量传感器24依次设置于第一进气管路22上，第一egr进气管路阀23靠近egr储气罐21设置；
53.第二egr进气管路阀26、第二egr流量传感器27依次设置于第二进气管路25上，第二egr进气管路阀26靠近egr储气罐21设置；
54.第三egr进气管路阀29、第三egr流量传感器30依次设置于第三进气管路28上，第三egr进气管路阀29靠近egr储气罐21设置。
55.具体地，三路进气管路上分别设置有进气管路阀以及流量传感器，可以控制实际进入三个气缸中的egr流量，降低了egr的不均匀性。
56.可选地，发动机排气系统还包括温差发电系统15、蓄电池16以及egr泵20；温差发电系统15设置于能量回收储气罐14中，温差发电系统15与蓄电池16相连接，蓄电池16与egr
泵20相连接，egr泵20与egr管路10相连接；温差发电系统15将能量回收储气罐14中的废气转换为电能储存在蓄电池16中，蓄电池16用于为egr泵20供电，egr泵20用于在需要时为egr储气罐21加压。
57.具体地，进入能量回收储气罐14中的废气能够通过温差发电系统15转换为电能，并储存在蓄电池16中待用，一方面，蓄电池16中的电能能为egr泵20供电，使得egr泵20在egr储气罐21的压力不足时为egr储气罐21加压，另一方面，蓄电池16剩余的电能还能够为车辆供电，提升了发动机的经济性能。
58.可选地，如图1所示，发动机排气系统还包括egr泵电源开关19，egr泵电源开关19设置于蓄电池16与egr泵20之间。
59.具体地，egr泵电源开关19用于在egr泵20需要为egr储气罐21加压时导通，以使蓄电池16能够为egr泵20供电。
60.可选地，如图1所示，发动机排气系统还包括排气尾管17以及排气消声装置18；排气尾管17与能量回收储气罐14相连接，排气消声装置18与排气尾管17相连接。
61.具体地，能量回收储气罐14中的气体在被温差发电系统15转换为电能之后，还会存在一部分无法转换的气体，这部分气体将会通过排气尾管17排出，排气消声装置18用于降低尾气排出时的噪声。
62.可选地，如图1所示，发动机排气系统还包括空气滤清器1，空气滤清器1与进气系统2相连接。
63.具体的，发动机在工作过程中要吸进大量的空气，如果空气不经过滤清，空气中悬浮的尘埃被吸入气缸中，就会加速活塞组及气缸的磨损。较大的颗粒进入活塞与气缸之间，会造成严重的“拉缸”现象，这在干燥多沙的工作环境中尤为严重。空气滤清器通常装在化油器或进气管的前方，起到滤除空气中灰尘、砂粒的作用，保证气缸中进入足量、清洁的空气。如图1所示，空气滤清器1用于过滤发动机排出的尾气，并将过滤后的气体送入进气系统2中待用。
64.图2是本发明实施例提供的一种发动机排气系统的控制方法的流程图。
65.如图2所示，该发动机排气系统的控制方法具体包括：
66.s101，第一气缸接收进气系统通过第一进气歧管输送的废气，并将废气通过egr管路送入egr储气罐；
67.s102，第二气缸接收进气系统通过第二进气歧管输送的废气，并将废气依次通过排气歧管、能量回收管路送入能量回收储气罐储存使用；
68.s103，第三气缸接收进气系统通过第三进气歧管输送的废气，并将废气依次通过排气歧管、能量回收管路送入能量回收储气罐储存使用；
69.s104，egr储气罐将回收的废气通过第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路分别送入第一气缸、第二气缸、第三气缸。
70.具体地，图3是本发明实施例提供的发动机排气系统的控制方法的流程框图，参加图3，首先需要判断发动机是否开始工作，若是，则开启总egr管路阀门12，以使第一气缸6中的废气进入egr储气罐21，egr储气罐21中的气体通过第一egr进气管路阀23、第二egr进气管路阀26以及第三egr进气管路阀29分别进入第一气缸6、第二气缸7、第三气缸8中，此时，ecu(electronic control unit，电子控制单元)会判断车辆的egr率是否达到目标egr率，
若是，则反馈至第一egr进气管路阀23、第二egr进气管路阀26以及第三egr进气管路阀29，保持当前进气量即可，若否，则ecu控制egr泵电源开关19导通，使得egr泵20工作为egr储气罐21加压，以调整进气量。另一方面，当确定了发动机开始工作了之后，温差发电系统15会开始工作，将能量回收储气罐14中的废气转换为电能，并通过蓄电池16为egr泵20供电。
71.本发明实施例提供的发动机排气系统的控制方法由上述实施例中的发动机排气系统使用，因此本发明实施例提供的发动机排气系统的控制方法也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
72.本发明实施例还提供了一种发动机，发动机包括上述任意实施例中的发动机排气系统。
73.本发明实施例提供的发动机包括上述实施例中的发动机排气系统，因此本发明实施例提供的发动机也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
74.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
75.最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种发动机排气系统，其特征在于，所述发动机排气系统包括进气系统、第一进气歧管、第二进气歧管、第三进气歧管、第一气缸、第二气缸、第三气缸、egr管路、第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路、排气歧管、能量回收管路、egr储气罐以及能量回收储气罐；所述第一气缸通过所述第一进气歧管与所述进气系统相连接，所述第一气缸通过所述egr管路与所述egr储气罐相连接；所述第二气缸通过所述第二进气歧管与所述进气系统相连接，所述第二气缸依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路与所述能量回收储气罐相连接；所述第三气缸通过所述第三进气歧管与所述进气系统相连接，所述第三气缸依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路与所述能量回收储气罐相连接；所述egr储气罐通过第一进气管路与所述第一进气歧管相连接；所述egr储气罐通过第二进气管路与所述第二进气歧管相连接；所述egr储气罐通过第三进气管路与所述第三进气歧管相连接；所述进气系统分别通过所述第一进气歧管、所述第二进气歧管、所述第三进气歧管将废气输送至所述第一气缸、所述第二气缸、所述第三气缸；所述第一气缸将废气从所述egr管路送入所述egr储气罐；所述第二气缸和所述第三气缸分别将废气依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路送入所述能量回收储气罐储存使用；所述egr储气罐通过所述第一进气管路将回收储存的废气送入所述第一进气歧管供所述第一气缸循环使用，所述egr储气罐通过所述第二进气管路将回收储存的废气送入所述第二进气歧管供所述第二气缸循环使用，所述egr储气罐通过所述第三进气管路将回收储存的废气送入所述第三进气歧管供所述第三气缸循环使用。2.根据权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于，所述发动机排气系统还包括总egr流量传感器以及总egr管路阀门；所述总egr流量传感器、所述总egr管路阀门依次设置在所述egr管路上，所述总egr管路阀门设置于靠近所述egr储气罐的一侧。3.根据权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于，所述第一气缸依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路与所述能量回收储气罐相连接；所述第一气缸中除进入所述egr储气罐外的剩余废气还用于通过所述排气歧管、所述能量回收管路送入所述能量回收储气罐储存使用。4.根据权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于，所述发动机排气系统还包括第一egr进气管路阀、第一egr流量传感器、第二egr进气管路阀、第二egr流量传感器、第三egr进气管路阀以及第三egr流量传感器；所述第一egr进气管路阀、所述第一egr流量传感器依次设置于所述第一进气管路上，所述第一egr进气管路阀靠近所述egr储气罐设置；所述第二egr进气管路阀、所述第二egr流量传感器依次设置于所述第二进气管路上，所述第二egr进气管路阀靠近所述egr储气罐设置；所述第三egr进气管路阀、所述第三egr流量传感器依次设置于所述第三进气管路上，所述第三egr进气管路阀靠近所述egr储气罐设置。5.根据权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于，所述发动机排气系统还包括温差发电系统、蓄电池以及egr泵；
所述温差发电系统设置于所述能量回收储气罐中，所述温差发电系统与所述蓄电池相连接，所述蓄电池与所述egr泵相连接，所述egr泵与所述egr管路相连接；所述温差发电系统将所述能量回收储气罐中的废气转换为电能储存在所述蓄电池中，所述蓄电池用于为所述egr泵供电，所述egr泵用于在需要时为所述egr储气罐加压。6.根据权利要求5所述的发动机排气系统，其特征在于，所述发动机排气系统还包括egr泵电源开关，所述egr泵电源开关设置于所述蓄电池与所述egr泵之间。7.根据权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于，所述发动机排气系统还包括排气尾管以及排气消声装置；所述排气尾管与所述能量回收储气罐相连接，所述排气消声装置与所述排气尾管相连接。8.根据权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于，所述发动机排气系统还包括空气滤清器，所述空气滤清器与所述进气系统相连接。9.一种发动机排气系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：第一气缸接收进气系统通过第一进气歧管输送的废气，并将废气通过egr管路送入egr储气罐；第二气缸接收所述进气系统通过第二进气歧管输送的废气，并将废气依次通过排气歧管、能量回收管路送入能量回收储气罐储存使用；第三气缸接收所述进气系统通过第三进气歧管输送的废气，并将废气依次通过所述排气歧管、所述能量回收管路送入所述能量回收储气罐储存使用；所述egr储气罐将回收的废气通过第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路分别送入所述第一气缸、所述第二气缸、所述第三气缸。10.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括上述权利要求1-8任一所述的发动机排气系统。

技术总结
本发明实施例公开了一种发动机排气系统、排气系统的控制方法以及发动机，本申请通过设置三个气缸，第一气缸将废气从EGR管路送入EGR储气罐；第二气缸和第三气缸分别将废气依次通过排气歧管、能量回收管路送入能量回收储气罐储存使用；然后利用EGR储气罐将回收储存的废气分别送入第一气缸、第二气缸和第三气缸进行循环使用，解决了现有技术在混动专用发动机领域需要增加外部EGR来实现低油耗所存在的EGR率较低的技术问题，实现了提高EGR率且减少发动机配件、降低发动机成本的技术效果。降低发动机成本的技术效果。降低发动机成本的技术效果。


技术研发人员：张宇璠 李雨桐 李春雨 马赫阳 黄平慧 李华 王占峰 宫艳峰 曲函师
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：2023.05.19
技术公布日：2023/8/13