一种两级增压发动机EGR双循环冷却系统及汽车的制作方法

一种两级增压发动机egr双循环冷却系统及汽车
技术领域
1.本技术涉及汽车发动机技术领域，特别涉及一种两级增压发动机egr双循环冷却系统及汽车。


背景技术：

2.废气再循环(egr，exhaust gas recirculation)是减少发动机缸内的nox气体产生的有效措施，该系统主要由egr阀、egr冷却器、单向阀、连接管路和控制器组成。其工作原理是：将发动机的部分排气引入到气缸内，降低缸内燃烧温度，从而降低nox排放。egr分为冷egr与热egr，冷egr是利用egr冷却器将部分排气冷却后引入缸内，热egr指排气不经过egr冷却器直接进入缸内，冷egr的温度较热egr更低，能够实现更低的缸内燃烧温度，进一步降低nox排放。
3.随着环境污染日益严重和能源日益短缺，世界各国对汽车节能减排越来越重视，排放法规也日益严格。高效、节能、环保是发动机技术发展的主要目标，涡轮增压技术能大大改善发动机的动力性、经济性，降低尾气中的污染物排放。
4.在车辆用柴油发动机中已采用了二级增压式排气涡轮增压器，其构成为将高压级增压器和低压级增压器串联地配置在废气的流路上，对利用所述低压级增压器的低压压缩机进行了第一级加压的进气，利用所述高压级增压器的高压压缩机进行第二级加压，并供给到发动机，其中，高压级增压器具有由自发动机排出的废气驱动的高压涡轮机，低压级增压器具有由驱动该高压级增压器后的废气驱动的低压涡轮机。
5.两级增压技术能够显著提高柴油机的功率，改善柴油机低速扭矩，降低排放和油耗。因而两级增压技术成为国内柴油机开发中的一个重要方向。两级增压在提高混合气体密度的同时，势必带来混合气温度的升高，进气中冷器本身由于担负着发动机进气冷却的任务，即它需对高压级压气机后的气体进行冷却，然而其散热能力有限，并不能直接一次性的将低压级压气机出口的气体温度冷却到理想温度，导致对发动机的进气量、空燃比和油耗产生不利影响。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供一种两级增压发动机egr双循环冷却系统及汽车，以解决相关技术两级增压发动机高混合气体密度的同时，势必带来混合气温度的升高，导致对发动机的进气量、空燃比和油耗产生不利影响。
7.本技术实施例提供了第一方面一种两级增压发动机egr双循环冷却系统，包括：
8.发动机，所述发动机上设有与进气歧管连接的进气管路，以及与排气歧管连接的排气管路；
9.高压级增压器，所述高压级增压器包括与排气管路连通的高压级涡轮机，以及与高压级涡轮机同轴连接的高压级压气机；
10.低压级增压器，所述低压级增压器包括与高压级涡轮机连通的低压级涡轮机，以
及与低压级涡轮机同轴连接的低压级压气机；
11.进气中冷器，所述进气中冷器与所述高压级压气机连通，所述进气中冷器将所述高压级压气机的压缩空气冷却后通过进气管路输入进气歧管；
12.级间中冷器，所述级间中冷器与所述低压级压气机连通，所述级间中冷器将所述低压级压气机的压缩气体冷却后输入进气中冷器，所述进气中冷器将低压级压气机的压缩气体再次冷却后输入高压级压气机；
13.egr管道，所述egr管道将排气歧管与级间中冷器连通，所述级间中冷器将egr管道排出的废气进行冷却后输入进气中冷器，所述进气中冷器将egr管道排出的废气再次冷却后输入高压级压气机。
14.在一些实施例中：还包括与发动机连接的发动机散热器，所述发动机散热器的出水口通过出水三通管分别与级间中冷器和发动机连接，所述级间中冷器和发动机的出水口通过回水三通管与所述发动机散热器的进水口连接。
15.在一些实施例中：所述进气中冷器设有相互独立的第一冷却气道和第二冷却气道，所述第一冷却气道的进气口与所述高压级压气机的排气口连接，所述第一冷却气道的排气口与所述进气管路连接，所述第二冷却气道的进气口与级间中冷器的排气口连接，所述第二冷却气道的排气口与高压级压气机的进气口连接。
16.在一些实施例中：所述级间中冷器将所述低压级压气机的压缩气体和egr管道排出的废气进行混合冷却后再输入进气中冷器再次冷却。
17.在一些实施例中：所述egr管道上设有控制egr管道开启和关闭的egr阀。
18.在一些实施例中：所述egr管道与级间中冷器之间设有防止egr管道内气体倒流的单向阀。
19.在一些实施例中：所述进气中冷器为空
‑
空冷却的中冷器。
20.在一些实施例中：所述级间中冷器为水
‑
空冷却的中冷器。
21.在一些实施例中：所述级间中冷器与所述低压级压气机和egr管道通过进气三通管连接。
22.本技术实施例第二方面提供了一种汽车，所述汽车使用上述任一实施例所述的两级增压发动机egr双循环冷却系统。
23.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
24.本技术实施例提供了一种两级增压发动机egr双循环冷却系统及汽车，由于本技术的两级增压egr发动机的分级式双循环冷却系统设置了发动机，该发动机上设有与进气歧管连接的进气管路，以及与排气歧管连接的排气管路；高压级增压器，该高压级增压器包括与排气管路连通的高压级涡轮机，以及与高压级涡轮机同轴连接的高压级压气机；低压级增压器，该低压级增压器包括与高压级涡轮机连通的低压级涡轮机，以及与低压级涡轮机同轴连接的低压级压气机；进气中冷器，该进气中冷器与高压级压气机连通，进气中冷器将高压级压气机的压缩空气冷却后通过进气管路输入进气歧管；级间中冷器，该级间中冷器与低压级压气机连通，级间中冷器将低压级压气机的压缩气体冷却后输入进气中冷器，进气中冷器将低压级压气机的压缩气体再次冷却后输入高压级压气机。egr管道，该egr管道将排气歧管与级间中冷器连通，级间中冷器将egr管道排出的废气进行冷却后输入进气中冷器，进气中冷器将egr管道排出的废气再次冷却后输入高压级压气机。
25.因此，本技术的两级增压发动机egr双循环冷却系统的低压级增压器将新鲜空气经低压级压气机进行压缩，由低压级压气机排出的压缩气体和egr管道排出的废气进入级间中冷器，级间中冷器将低压级压气机的压缩气体和egr管道排出的废气冷却后输入进气中冷器，进气中冷器将低压级压气机的压缩气体和egr管道排出的废气再次冷却后输入高压级压气机。高压级压气机对低压级压气机的压缩气体和egr管道排出的废气再次压缩，由高压级压气机排出的压缩混合气体进入进气中冷器，进气中冷器将高压级压气机的压缩混合气体冷却后通过进气管路输入进气歧管参与燃烧。本技术将低压级压气机排出的压缩气体和egr管道排出的废气依次经过级间中冷器和进气中冷器进行冷却，然后再进入高压级压气机再次压缩后经进气中冷器进行二次冷却，极大地降低了发动机进气温度，能够大大提高进气量和空气然后混合比，降低发动机油耗。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
27.图1为本技术实施例提供的结构原理示意图。
28.附图标记：
29.1、发动机；11、进气歧管；12、排气歧管；13、进气管路；14、排气管路；
30.2、高压级增压器；21、高压级涡轮机；22、高压级压气机；
31.3、低压级增压器；31、低压级涡轮机；32、低压级压气机；
32.4、进气中冷器；41、第一冷却气道；42、第二冷却气道；
33.5、级间中冷器；6、发动机散热器；61、出水三通管；62、回水三通管；7、egr管道。
具体实施方式
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.本技术实施例提供了一种两级增压发动机egr双循环冷却系统及汽车，其能解决相关技术两级增压发动机高混合气体密度的同时，势必带来混合气温度的升高，导致对发动机的进气量、空燃比和油耗产生不利影响。
36.本技术实施例提供了第一方面一种两级增压发动机egr双循环冷却系统，包括：
37.发动机1，该发动机1上设有与进气歧管11连接的进气管路13，进气管路13用于向发动机1内提供新鲜空气参与发动机缸内燃烧，以及与排气歧管12连接的排气管路14，排气管路14用于排出发动机缸内燃烧产生的废气。
38.高压级增压器2，该高压级增压器2包括与排气管路14连通的高压级涡轮机21，以及与高压级涡轮机21同轴连接的高压级压气机22。从发动机缸内排出的废气从排气管路14进入高压级涡轮机21内驱动高压级涡轮机21高速转动，高压级涡轮机21带动高压级压气机
22同步转动，高压级压气机22将新鲜气体压缩后输入进气管路13，为发动机1燃烧提供充足的空气。
39.低压级增压器3，该低压级增压器3包括与高压级涡轮机21连通的低压级涡轮机31，以及与低压级涡轮机31同轴连接的低压级压气机32。从高压级涡轮机21排出的废气进入低压级涡轮机31内驱动低压级涡轮机31高速转动，低压级涡轮机31带动低压级压气机32同步转动，低压级压气机32将新鲜气体压缩后输入级间中冷器5进行冷却。
40.进气中冷器4，该进气中冷器4与高压级压气机22连通，进气中冷器4将高压级压气机22压缩的压缩空气冷却后通过进气管路13输入进气歧管11。进气中冷器4优选为空
‑
空冷却的中冷器，由于高压级压气机22增压的压缩空气温度势必会升高，进气中冷器4作用在于降低高压级压气机22增压后的压缩空气温度、以降低发动机1的热负荷，提高进气量，进而增加发动机1的功率。
41.级间中冷器5，该级间中冷器5与低压级压气机32连通，级间中冷器5将低压级压气机32增压的压缩气体冷却后输入进气中冷器4，进气中冷器4将低压级压气机32的压缩气体再次冷却后输入高压级压气机22。由于低压级压气机32增压的压缩空气温度势必会升高，级间中冷器5作用在于降低低压级压气机32增压后的压缩空气温度，级间中冷器5对降低低压级压气机32增压后的压缩空气冷却后进入进气中冷器4再次冷却，以降低发动机1的热负荷，提高进气量，进而增加发动机1的功率。
42.egr管道7，该egr管道7将排气歧管12与级间中冷器5连通，级间中冷器5将egr管道7排出的废气进行冷却后输入进气中冷器4，进气中冷器4将egr管道7排出的废气再次冷却后输入高压级压气机22。由于egr管道7排出的废气达到600℃以上，级间中冷器5作用在于降低egr管道7排出的废气温度，级间中冷器5对egr管道7排出的废气冷却后进入进气中冷器4再次冷却，以降低发动机1的热负荷，提高进气量，进而增加发动机1的功率。
43.本技术的两级增压发动机egr双循环冷却系统的低压级增压器3将新鲜空气经低压级压气机32进行压缩，由低压级压气机32排出的压缩气体和egr管道7排出的废气共同进入级间中冷器5，级间中冷器5将低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气冷却混合后输入进气中冷器4，进气中冷器4将低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气再次冷却混合后输入高压级压气机22。
44.高压级压气机22对低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气再次压缩形成压缩混合气体，由高压级压气机22排出的压缩混合气体进入进气中冷器4，进气中冷器4将高压级压气机22的压缩混合气体冷却后通过进气管路13输入进气歧管11参与燃烧。
45.本技术将低压级压气机排出的压缩气体和egr管道排出的废气依次经过级间中冷器和进气中冷器进行冷却，然后再进入高压级压气机再次压缩后经进气中冷器进行二次冷却。本技术从低压级压气机32增压后排出的压缩气体温度在170℃之内，级间中冷器5将低压级压气机32增压后的压缩气体和egr管道7排出的废气冷却后的温度在130℃之内，进气中冷器4将低压级压气机32增压后的压缩气体和egr管道7排出的废气冷却后的温度在45℃之内。极大地降低了发动机进气温度，能够大大提高进气量和空气然后混合比，降低发动机油耗。
46.在一些可选实施例中：参见图1所示，本技术实施例提供了一种两级增压发动机egr双循环冷却系统，该两级增压发动机egr双循环冷却系统还包括与发动机1连接的发动
机散热器6，该发动机散热器6的出水口通过出水三通管61分别与级间中冷器5和发动机1连接，级间中冷器5和发动机1的出水口通过回水三通管62与发动机散热器6的进水口连接。级间中冷器5优选为水
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空冷却的中冷器，发动机散热器6内的发动机冷却液分别与低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气进行热交换，以降低低压级压气机32的压缩气体温度和egr管道7排出的废气温度。
47.本技术实施例将发动机散热器6的出水口通过出水三通管61分别与级间中冷器5和发动机1连接，利用发动机散热器6内的发动机冷却液对级间中冷器5内的低压级压气机32增压后排出的压缩气体和egr管道7排出的废气进行热交换，以降低从低压级压气机32增压后排出的压缩气体的温度和从egr管道7排出的废气的温度。从级间中冷器5流出的发动机冷却液和从发动机1流出的发动机冷却液通过回水三通管62汇合后流入发动机散热器6内，发动机散热器6对流入的发动机冷却液进行冷却降温以循环利用。
48.在一些可选实施例中：参见图1所示，本技术实施例提供了一种两级增压发动机egr双循环冷却系统，该两级增压发动机egr双循环冷却系统的进气中冷器4设有相互独立的第一冷却气道41和第二冷却气道42。第一冷却气道41的进气口与高压级压气机22的排气口连接，第一冷却气道41的排气口与进气管路13连接。第二冷却气道42的进气口与级间中冷器5的排气口连接，第二冷却气道42的排气口与高压级压气机22的进气口连接。
49.本技术实施例将进气中冷器4设置成相互独立的第一冷却气道41和第二冷却气道42，第二冷却气道42用于流通和冷却由级间中冷器5冷却的低压级压气机32的压缩气体和从egr管道7排出的废气。由第二冷却气道42冷却后的低压级压气机32增压后的压缩气体和从egr管道7排出的废气进入高压级压气机22再次进行压缩，由高压级压气机22排出的压缩混合气体进入进气中冷器4的第一冷却气道41，第一冷却气道41将高压级压气机22增压后的压缩混合空气冷却后通过进气管路13输入进气歧管11参与燃烧。
50.在一些可选实施例中：参见图1所示，本技术实施例提供了一种两级增压发动机egr双循环冷却系统，该两级增压发动机egr双循环冷却系统的级间中冷器5将低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气进行混合冷却后再输入进气中冷器4再次冷却。级间中冷器5与低压级压气机32和egr管道7通过进气三通管(图中未画出)连接。
51.本技术实施例的低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气在级间中冷器5冷却的过程中进行混合，低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气在级间中冷器5冷却混合后再共同进入进气中冷器4的第二冷却气道42再次进行冷却和混合，使废气和新鲜空气混合更加均匀，且省去了egr混合器，降低了生产成本。
52.在一些可选实施例中：参见图1所示，本技术实施例提供了一种两级增压发动机egr双循环冷却系统，该两级增压发动机egr双循环冷却系统的egr管道7上设有控制egr管道7开启和关闭的egr阀(图中未画出)。通过egr阀控制egr管道7开启和关闭，在需要进行废气再循环时打开egr阀，在不需要进行废气再循环工作时关闭egr阀即可。在egr管道7与级间中冷器5之间设有防止egr管道内气体倒流的单向阀(图中未画出)。单向阀用于防止低压级压气机32排出的压缩空气的气压大于egr管道7排出的废气的气压，导致废气在egr管道7内倒流，提高发动机的egr率。
53.本技术实施例第二方面提供了一种汽车，所述汽车使用上述任一实施例所述的两级增压发动机egr双循环冷却系统。
54.工作原理
55.本技术实施例提供了一种两级增压发动机egr双循环冷却系统及汽车，由于本技术的两级增压egr发动机的分级式双循环冷却系统设置了发动机1，该发动机1上设有与进气歧管11连接的进气管路13，以及与排气歧管12连接的排气管路14；高压级增压器2，该高压级增压器2包括与排气管路14连通的高压级涡轮机21，以及与高压级涡轮机21同轴连接的高压级压气机22；低压级增压器3，该低压级增压器3包括与高压级涡轮机21连通的低压级涡轮机31，以及与低压级涡轮机31同轴连接的低压级压气机32；进气中冷器4，该进气中冷器4与高压级压气机22连通，进气中冷器4将高压级压气机22的压缩空气冷却后通过进气管路13输入进气歧管11；级间中冷器5，该级间中冷器5与低压级压气机32连通，级间中冷器5将低压级压气机32的压缩气体冷却后输入进气中冷器4，进气中冷器4将低压级压气机32的压缩气体再次冷却后输入高压级压气机22。egr管道7，该egr管道7将排气歧管12与级间中冷器5连通，级间中冷器5将egr管道7排出的废气进行冷却后输入进气中冷器4，进气中冷器4将egr管道7排出的废气再次冷却后输入高压级压气机22。
56.因此，本技术的两级增压发动机egr双循环冷却系统的低压级增压器3将新鲜空气经低压级压气机32进行压缩，由低压级压气机32排出的压缩气体和egr管道7排出的废气进入级间中冷器5，级间中冷器5将低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气冷却后输入进气中冷器4，进气中冷器4将低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气再次冷却后输入高压级压气机22。高压级压气机22对低压级压气机32的压缩气体和egr管道7排出的废气再次压缩，由高压级压气机22排出的压缩混合气体进入进气中冷器4，进气中冷器4将高压级压气机22的压缩混合气体冷却后通过进气管路13输入进气歧管11参与燃烧。本技术将低压级压气机32排出的压缩气体和egr管道7排出的废气依次经过级间中冷器5和进气中冷器4进行冷却，然后再进入高压级压气机22再次压缩后经进气中冷器4进行二次冷却，极大地降低了发动机进气温度，能够大大提高进气量和空气然后混合比，降低发动机油耗。
57.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
58.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申
请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。