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CN114623024A - 发动机、发动机的控制方法以及车辆 - Google Patents

发动机、发动机的控制方法以及车辆 Download PDF

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CN114623024A
CN114623024A CN202110255608.9A CN202110255608A CN114623024A CN 114623024 A CN114623024 A CN 114623024A CN 202110255608 A CN202110255608 A CN 202110255608A CN 114623024 A CN114623024 A CN 114623024A
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valve
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姜兴洪
耿路
郭峰
芮庆西
孙剑
郑雨佳
崔亚彬
赖海鹏
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Great Wall Motor Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种发动机、发动机的控制方法以及车辆，所述发动机，包括：发动机本体、进气支路和排气支路，所述进气支路向所述发动机本体提供燃烧气体，所述发动机本体产生的尾气通过所述排气支路排出；尾气回收组件，所述尾气回收组件的一端与所述排气支路连通，所述尾气回收组件的另一端与所述进气支路连通；背压阀，所述背压阀设置在所述排气支路与所述发动机本体之间，且在所述尾气回收组件进行尾气回收时，所述背压阀关闭，在排气支路进行尾气排放时，所述背压阀开启。由此，在发动机处于恶劣工况，通过尾气回收组件收集尾气，并可以再次导入至进气支路实现二次燃烧，以在发动机处于恶劣工况下，改善发动机排放、降低发动机油耗。

Description

发动机、发动机的控制方法以及车辆
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种发动机、发动机的控制方法以及车辆。
背景技术
相关技术中，改善排放和降低油耗是发动机领域面临的两大技术挑战，随着国家对于车辆油耗和尾气排放法规的要求日益升级，降低发动机油耗和排放迫在眉睫。
目前发动机排放测试循环逐渐过渡到WLTC(即与全球统一轻型车辆测试循环测试标准统一)，整个WLTC测试循环中，冷启动部分排放占比最高，主要是由于此时排气温度低，没有达到尾气催化器起燃温度，处理效率低，导致此部分排放占比较大，而如何改善冷启动工况下的尾气排放成为了需要解决的问题。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种发动机，所述发动机在冷启动工况下，可以有效控制尾气排放量，以改善发动机的排放并降低油耗。
本申请进一步提出了一种上述发动机的控制方法。
本申请还提出了一种车辆。
根据本申请第一方面实施例的车辆的发动机，包括：发动机本体、进气支路和排气支路，所述进气支路向所述发动机本体提供燃烧气体，所述发动机本体产生的尾气通过所述排气支路排出；尾气回收组件，所述尾气回收组件的一端与所述排气支路连通，所述尾气回收组件的另一端与所述进气支路连通；背压阀，所述背压阀设置在所述排气支路与所述发动机本体之间，且在所述尾气回收组件进行尾气回收时，所述背压阀关闭，在排气支路进行尾气排放时，所述背压阀开启。
根据本申请实施例的发动机，通过设置背压阀和尾气回收组件，使尾气可选地直接排放至空气中，或收集至尾气回收组件内，以在发动机处于恶劣工况(即排放较为严重的工况下时)，通过尾气回收组件收集尾气，且尾气回收组件回收的尾气还可以再次导入至进气支路实现二次燃烧，以在发动机处于恶劣工况下，改善发动机排放、降低发动机油耗。
根据本申请的一些实施例，所述尾气回收组件包括：依次连通的尾气回收泵、单向阀以及回收罐，所述尾气回收泵用于将尾气泵入所述回收罐，所述单向阀用于避免尾气回流。
在一些实施例中，所述发动机还包括：EGR回路，所述EGR回路的一端与所述回收罐连通，所述EGR回路的另一端与所述进气支路连通。
进一步地，所述EGR回路还包括：EGR冷却器和EGR阀，所述EGR冷却器与所述回收罐连通，所述EGR阀与所述EGR冷却器连通，且所述EGR阀的另一端与所述进气支路连通。
根据本申请的一些实施例，所述排气支路包括：依次连通的排气歧管、催化器、消音器，所述背压阀设置在所述催化器与所述消音器之间，所述尾气回收组件的尾气进气口设置在所述催化器的出气侧与所述背压阀之间。
在一些实施例中，所述进气支路包括：中冷器、节气门以及滤清器，所述尾气回收组件的尾气出气口与所述滤清器的出气侧连通。
根据本申请第二方面实施例的发动机的控制方法，所述发动机包括：发动机本体、进气支路、排气支路、背压阀、尾气回收组件以及EGR回路，所述EGR回路上设置有EGR阀，所述控制方法包括：获取所述发动机本体上的催化器的温度；判断所述催化器温度是否小于起燃温度；如果是，则控制背压阀关闭，并开启所述尾气回收组件，关闭所述EGR阀；如果否，则控制背压阀开启，并根据所述发动机本体的运行工况，控制所述EGR阀开启或关闭。
进一步地，获取所述发动机本体的运行工况；当所述发动机本体的运行工况处于第一预设工况时，控制所述EGR阀开启，以使所述尾气回收组件内的气体通过所述EGR阀进入到所述进气支路中。
进一步地，当所述发动机本体的运行工况处于第二预设工况时，控制所述EGR阀开启，并减小所述背压阀的开度。
根据本申请第三方面实施例的车辆，包括：采用上述实施例中所述的控制方法控制所述发动机。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请实施例的发动机的示意图；
图2是根据本申请实施例的发动机的控制方法的流程图；
图3是本申请实施例的发动机的工作过程中发动机工况与背压阀开度、尾气回收泵开度、EGR阀90开度、尾气回收率以及外部EGR率的对照图。
附图标记：
发动机100，
发动机本体10，进气支路20，中冷器21，节气门22，滤清器23，进气歧管24，排气支路30，排气歧管31，催化器32，消音器33，背压阀40，尾气回收泵50，单向阀60，回收罐70，EGR冷却器80，EGR阀90。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考图1-图3描述根据本申请实施例的发动机100、发动机100的控制方法以及车辆。
如图1所示，根据本申请第一方面实施例的车辆的发动机100，包括：发动机本体10、进气支路20和排气支路30、尾气回收组件、背压阀40。
其中，进气支路20向发动机本体10提供燃烧气体，发动机本体10产生的尾气通过排气支路30排出；尾气回收组件的一端与排气支路30连通，尾气回收组件的另一端与进气支路20连通；背压阀40，背压阀40设置在排气支路30与发动机本体10之间，且在尾气回收组件进行尾气回收时，背压阀40关闭，在排气支路30进行尾气排放时，背压阀40开启。
具体而言，进气支路20包括：中冷器21、滤清器23以及节气门22、进气歧管24等部件，排气支路30包括：消音器33、催化器32以及排气歧管31等部件，进气歧管24与进气支路20连通，排气歧管31与排气支路30连通，在一些实施例中，还设置有增压器，增压器的两侧分别与排气支路30、进气支路20连通。
进而，在进气支路20与排气支路30之间设置尾气回收组件，并设置背压阀40，通过开闭背压阀40，使尾气可选地收集到尾气回收组件内或直接排放至空气中。
根据本申请实施例的发动机100，通过设置背压阀40和尾气回收组件，使尾气可选地直接排放至空气中，或收集至尾气回收组件内，以在发动机100处于恶劣工况(即排放较为严重的工况下时)，通过尾气回收组件收集尾气，且尾气回收组件回收的尾气还可以再次导入至进气支路20实现二次燃烧，以在发动机100处于恶劣工况下，改善发动机100排放、降低发动机100油耗。
可以理解的是，发动机100的恶劣工况包括但不限于冷启动工况下，催化器32未能达到起燃温度的时间段下的工况，而非全时段的冷启动工况。
如图1所示，根据本申请的一些实施例，尾气回收组件包括：依次连通的尾气回收泵50、单向阀60以及回收罐70，尾气回收泵50用于将尾气泵入回收罐70，单向阀60用于避免尾气回流。
也就是说，尾气回收泵50将尾气泵入回收罐70，回收罐70内的尾气可以在工况允许时，逐渐排出至进气支路20，以在发动机本体10内进行二次燃烧，改善排放的同时降低油耗，单向阀60的单向导通作用可以避免进入尾气回收组件内的尾气回流至排气支路30，提高尾气回收组件的尾气回收效果。
在图1所示的具体的实施例中，发动机100还包括：EGR回路，EGR回路的一端与回收罐70连通，EGR回路的另一端与进气支路20连通。
具体而言，EGR回路包括：EGR冷却器80和EGR阀90，EGR冷却器80与回收罐70连通，EGR阀90与EGR冷却器80连通，且EGR阀90的另一端与进气支路20连通。
由此，可以通过EGR阀90和EGR冷却器80在发动机100进行废气再循环时，优先将回收罐70内的尾气导入至发动机100，并可以通过控制EGR阀90的开度使尾气导入量更加合理，降低油耗的同时，提高发动机100的工作稳定性。
根据本申请的一些实施例，排气支路30包括：依次连通的排气歧管31、催化器32、消音器33，背压阀40设置在催化器32与消音器33之间，尾气回收组件的尾气进气口设置在催化器32的出气侧与背压阀40之间；进气支路20包括：中冷器21、节气门22以及滤清器23，尾气回收组件的尾气出气口与在滤清器23的出气侧连通。
这样，使尾气回收组件以及EGR回路的位置更加合理，对发动机100的工作稳定性、排放以及油耗的控制更加稳定、可靠。
如图2所示，根据本申请第二方面实施例的发动机100的控制方法，发动机100包括：发动机本体10、进气支路20、排气支路30、背压阀40、尾气回收组件以及EGR回路，EGR回路上设置有EGR阀90。
控制方法包括：
获取发动机本体10上的催化器32的温度；
判断催化器32温度是否小于起燃温度；
如果是，则控制背压阀40关闭，并开启尾气回收组件，关闭EGR回路；
如果否，则控制背压阀40开启，并根据发动机本体10的运行工况控制EGR阀开启或关闭。
根据本申请实施例的控制方法，在发动机100处于冷启动工况，且催化器32未能达到起燃温度时，通过尾气回收组件回收尾气，催化器32达到起燃温度后，通过排气支路30排出尾气，改善尾气排放的同时，可以通过开启EGR阀90以将存储在回收罐70内的未燃烧废气导流至进气支路30，使冷启动阶段未完全燃烧的气体可以二次燃烧，达到降低油耗的目的。
如图2所示，进一步地，控制方法还包括：
获取发动机本体10的运行工况；
当发动机本体10的运行工况处于第一预设工况时，控制EGR阀90开启，以使尾气回收组件内的气体通过EGR阀90进入到进气支路20中；
当发动机本体10的运行工况处于第二预设工况时，控制EGR阀90开启，并减小背压阀40的开度。
可以理解的是，第一预设工况为发动机处于中负荷工况，且EGR率处于中EGR区间时的工况，对应开启EGR阀90，可以确保未燃烧尾气的二次燃烧，以降低油耗，第二预设工况为发动机处于高负荷工况，且EGR率处于高EGR区间时的工况，此时降低背压阀40的开度，可以增大排气与进气的气压差，以增大EGR率，提高发动机热效率的同时，可以降低油耗。
参见图3所示，本申请发动机100的控制过程具体为：
首先，将发动机100的工况氛围冷启动工况(催化器32温度低于起燃温度)、中负荷工况、高负荷工况以及全负荷工况。
其中，全负荷工况下无EGR参与。
冷启动工况下，背压阀40关闭，尾气回收泵50开启，EGR阀90关闭、回收罐70开启，将尾气排放至回收罐70内存储。
发动机处于第一预设工况时，背压阀40全开，尾气回收泵50关闭，EGR阀90开启、回收罐70开启，回收罐70内的尾气逐渐导入至进气支路20，同时EGR阀90的开度根据发动机本体10的EGR需求调整。
发动机处于第二预设工况时，背压阀40开度逐渐降低(但不完全关闭)，尾气回收泵50开启，EGR阀90开度切换至全开，以实现高EGR率。
综上，根据本申请实施例的发动机100的控制方法，可以实现以下技术效果：
1、冷启动工况下，在催化器32未达到起燃温度时，将尾气收集至回收罐70内，可以改善排放；
2、在第一预设工况下，可以将回收罐70内的尾气导入至进气支路20，以将冷启动工况下未完全燃烧的气体进行二次燃烧，达到降低油耗的目的；
3、在第二预设工况下，尾气回收泵50可以作为EGR泵使用，配合背压阀40、EGR回路，可以解除进排气压差限制问题，进一步提高EGR率，以提升发动机100热效率，避免发动机100出现爆震，进一步降低油耗；
4、回收罐70的体积可以根据发动机100的排量确认，且本申请发动机100的控制方法适用于汽油机、柴油机、具有增压器以及不具备增压器的多种发动机100，通用性高，推广意义高。
根据本申请第三方面实施例的车辆，包括：采用上述实施例中的控制方法控制发动机100。
根据本申请的车辆，采用上述发动机100，基于上述控制方法进行控制，所具有的技术效果与上述发动机100控制方法一致，在这里不再赘述。
在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种车辆的发动机(100)，其特征在于，包括：
发动机本体(10)、进气支路(20)和排气支路(30)，所述进气支路(20)向所述发动机本体(10)提供燃烧气体，所述发动机本体(10)产生的尾气通过所述排气支路(30)排出；
尾气回收组件，所述尾气回收组件的一端与所述排气支路(30)连通，所述尾气回收组件的另一端与所述进气支路(20)连通；
背压阀(40)，所述背压阀(40)设置在所述排气支路(30)与所述发动机本体(10)之间，且在所述尾气回收组件进行尾气回收时，所述背压阀(40)关闭，在排气支路(30)进行尾气排放时，所述背压阀(40)开启。
2.根据权利要求1所述的车辆的发动机(100)，其特征在于，所述尾气回收组件包括：依次连通的尾气回收泵(50)、单向阀(60)以及回收罐(70)，所述尾气回收泵(50)用于将尾气泵入所述回收罐(70)，所述单向阀(60)用于避免尾气回流。
3.根据权利要求2所述的车辆的发动机(100)，其特征在于，还包括：EGR回路，所述EGR回路的一端与所述回收罐(70)连通，所述EGR回路的另一端与所述进气支路(20)连通。
4.根据权利要求3所述的车辆的发动机(100)，其特征在于，所述EGR回路包括：EGR冷却器(80)和EGR阀(90)，所述EGR冷却器(80)与所述回收罐(70)连通，所述EGR阀(90)与所述EGR冷却器(80)连通，且所述EGR阀(90)的另一端与所述进气支路(20)连通。
5.根据权利要求1所述的车辆的发动机(100)，其特征在于，所述排气支路(30)包括：依次连通的排气歧管(31)、催化器(32)、消音器(33)，所述背压阀(40)设置在所述催化器(32)与所述消音器(33)之间，所述尾气回收组件的尾气进气口设置在所述催化器(32)的出气侧与所述背压阀(40)之间。
6.根据权利要求1所述的车辆的发动机(100)，其特征在于，所述进气支路(20)包括：中冷器(21)、节气门(22)以及滤清器(23)，所述尾气回收组件的尾气出气口与所述滤清器(23)的出气侧连通。
7.一种发动机(100)的控制方法，其特征在于，所述发动机(100)包括：发动机本体(10)、进气支路(20)、排气支路(30)、背压阀(40)、尾气回收组件以及EGR回路，所述EGR回路上设置有EGR阀(90)，所述控制方法包括：
获取所述发动机本体(10)上的催化器(32)的温度；
判断所述催化器(32)的温度是否小于起燃温度；
如果是，则控制背压阀(40)关闭，并开启所述尾气回收组件，关闭所述EGR阀(90)；
如果否，则控制背压阀(40)开启，并根据所述发动机本体(10)的运行工况控制所述EGR阀(90)开启或关闭。
8.根据权利要求7所述的发动机(100)的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
获取所述发动机本体(10)的运行工况；
当所述发动机本体(10)的运行工况处于第一预设工况时，控制所述EGR阀(90)开启，以使所述尾气回收组件内的气体通过所述EGR阀(90)进入到所述进气支路(20)中。
9.根据权利要求8所述的发动机(100)的控制方法，其特征在于，
当所述发动机本体(10)的运行工况处于第二预设工况时，控制所述EGR阀(90)开启，并减小所述背压阀(40)的开度。
10.一种车辆，其特征在于，包括：采用权利要求7-9中任一项所述的控制方法控制所述发动机(100)。
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