一种甲醇发动机及其发动机进排气系统的制作方法

1.本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种甲醇发动机及其发动机进排气系统。


背景技术：

2.进气道喷射(pfi)甲醇发动机的工作方式与pfi汽油发动机基本相同，理论上甲醇燃料喷射到发动机进气道内，在发动机进气门开启前充分汽化形成可燃混合气进入缸内燃烧。但是由于甲醇燃料的热值较低(约为汽油的一半)，汽化潜热较高(约为汽油的3倍)，因此同等情况下，甲醇完全汽化所需的能量约为汽油的6倍，导致甲醇难以在进气道内完全汽化。液态甲醇进入发动机气缸，一方面会降低燃烧效率，增加排气污染物；另一方面会对发动机的润滑系统造成严重影响，加速发动机的磨损，降低发动机使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型的第一个目的在于提供一种发动机进排气系统，以实现对发动机进气管内进气温度的控制，促进甲醇燃料的充分汽化，解决液态甲醇进入发动机气缸带来的一系列问题。
4.本实用新型的第二目的在于提供一种基于上述发动机进排气系统的甲醇发动机。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种发动机进排气系统，包括排气系统，所述排气系统包括egr管、egr旁通管、egr三通阀、egr冷却器以及egr阀，所述egr管的一端用于连接发动机排气管，所述egr管的另一端与发动机进气管连接，所述egr三通阀的进口、第一出口以及所述egr冷却器沿发动机排气管至发动机进气管方向依次串联于所述egr管，所述egr旁通管的一端与所述egr三通阀的第二出口连接，另一端与所述egr管连接于所述egr冷却器的下游，所述egr阀设置于所述egr管且所述egr阀位于所述egr三通阀的上游或者所述egr阀位于所述egr旁通管及所述egr冷却器的下游。
7.优选地，还包括进气系统，所述进气系统包括进气连接管、进气旁通管、进气三通阀以及中冷器，所述进气连接管用于连接涡轮增压器的压气机出气端以及发动机进气管，所述进气三通阀的进口、第一出口以及所述中冷器沿所述涡轮增压器的压气机至所述发动机进气管方向依次串联于所述进气连接管上，所述进气旁通管的一端与所述进气三通阀的第二出口连接，所述进气旁通管的另一端与所述进气连接管连接于所述中冷器下游。
8.优选地，所述egr管通过所述进气连接管与发动机进气管连通，所述egr管与所述进气连接管连通于所述进气旁通管以及所述中冷器的下游。
9.优选地，所述进气旁通管和/或所述egr旁通管上设置有电加热装置。
10.优选地，还包括换热器，所述换热器的第一组进出口接入所述进气旁通管，所述换热器的第二组进出口进入发动机排气管。
11.优选地，还包括用于检测发动机进气管内的进气温度的进气温度传感器，所述进
气温度传感器与控制系统的输入端连接，所述控制系统的输出端与所述egr三通阀以及所述进气三通阀连接，所述控制系统用于根据所述进气温度传感器的检测信号按照预定指令控制所述egr三通阀的开度以将所述egr旁通管与所述egr冷却器中的至少一个与发动机排气管连通，所述控制系统用于根据所述进气温度传感器的检测信号按照预定指令控制所述进气三通阀的开度以将所述进气旁通管以及所述中冷器中的至少一个与发动机进气管连通。
12.优选地，所述控制系统的输入端与所述egr阀连接，所述控制系统用于根据所述进气温度传感器的检测信号以及所述egr阀的开度信号按照预定指令控制所述egr三通阀的开度以将所述egr旁通管与所述egr冷却器中的至少一个与发动机排气管连通，所述控制系统用于根据所述进气温度传感器的检测信号以及所述egr阀的开度信号按照预定指令控制所述进气三通阀的开度以将所述进气旁通管以及所述中冷器中的至少一个与发动机进气管连通。
13.优选地，还包括进气系统，所述进气系统包括进气连接管、第一进气旁通管、第二进气旁通管、进气四通阀以及中冷器，所述进气连接管用于连接涡轮增压器的压气机出气端以及发动机进气管，所述进气四通阀的进口、第一出口以及所述中冷器沿所述涡轮增压器的压气机至所述发动机进气管方向依次串联于所述进气连接管上，所述第一进气旁通管的一端与所述进气四通阀的第二出口连接，所述第一进气旁通管的另一端与所述进气连接管连接于所述中冷器下游，所述第二进气旁通管的一端与所述进气四通阀的第三出口连接，所述第二进气旁通管的另一端与所述进气连接管连接于所述中冷器的下游，所述第二进气旁通管上设置有电加热装置，或者，所述第二进气旁通管上串联有换热器的第一组进出口，所述换热器的第二组进出口串联于发动机排气管。
14.优选地，所述控制系统的输入端与所述egr阀以及用于检测发动机进气管内进气温度的进气温度传感器连接，所述控制系统用于根据所述进气温度传感器的检测信号以及所述egr阀的开度信号按照预定指令控制所述egr三通阀的开度以将所述egr旁通管与所述egr冷却器中的至少一个与发动机排气管连通，所述控制系统用于根据所述进气温度传感器的检测信号以及所述egr阀的开度信号按照预定指令控制所述进气四通阀的开度以将所述第一进气旁通管、所述第二进气旁通管以及所述中冷器中的至少一个与发动机进气管连通。
15.一种甲醇发动机，包括如上任意一项所述的发动机进排气系统。
16.由以上技术方案可以看出，本实用新型中公开了一种发动机进排气系统，该发动机进排气系统包括排气系统，该排气系统包括egr管、egr旁通管、egr三通阀、egr冷却器以及egr阀，egr管的一端用于连接发动机排气管，egr管的另一端与发动机进气管连接，egr三通阀的进口、第一出口以及egr冷却器沿发动机排气管至发动机进气管方向依次串联于egr管，egr旁通管的一端与egr三通阀的第二出口连接，另一端与egr管连接于egr冷却器的下游，egr阀设置于egr管且egr阀位于egr三通阀的上游或者egr阀位于egr旁通管及egr冷却器的下游；由此可见，上述发动机进排气系统的排气系统在现有排气系统的基础上增加了egr旁通管以及egr三通阀，当发动机进气管内进气温度合适能够保证甲醇汽化，则egr三通阀仅将发动机排气管于egr管连通，全部egr气体经过egr冷却器后再进入发动机进气管，当发动机进气管内进气温度偏低，无法保证甲醇汽化时，可控制egr三通阀使部分或全部egr
气体不经过egr冷却器换热降温，直接从egr旁通管中进入发动机进气管，以提高发动机进气管中的进气温度，促进甲醇的汽化，避免液态甲醇进入发动机气缸带来的一系列问题。
17.本实用新型还提供了一种甲醇发动机，此处甲醇发动机包括如上所述的发动机进排气系统，由于该甲醇发动机采用了上述发动机进排气系统，因此甲醇发动机兼具上述发动机进排气系统的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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。
19.图1为本实用新型实施例提供的发动机进排气系统的结构示意图。
20.其中：
21.1为发动机排气管；2为egr三通阀；3为egr管；4为egr冷却器；5为egr旁通管；6为egr阀；7为发动机进气管；8为egr流量计；9为涡轮增压器；10为进气连接管；11为进气三通阀；12为中冷器；13为进气旁通管；14为控制系统。
具体实施方式
22.本实用新型的核心之一是提供一种发动机进排气系统，以实现对发动机进气管内进气温度的控制，促进甲醇燃料的充分汽化，解决液态甲醇进入发动机气缸带来的一系列问题。
23.本实用新型的另一核心是提供一种基于上述发动机进排气系统的甲醇发动机。
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的发动机进排气系统的结构示意图。
26.本实用新型实施例中公开了一种发动机进排气系统，该发动机进排气系统包括进气系统以及排气系统，其中，排气系统包括egr管3、egr旁通管5、egr三通阀2、egr冷却器4以及egr阀6，egr管3的一端用于连接发动机排气管1，egr管3的另一端与发动机进气管7连接，egr三通阀2的进口、第一出口以及egr冷却器4沿发动机排气管1至发动机进气管7方向依次串联于egr管3，egr旁通管5的一端与egr三通阀2的第二出口连接，另一端与egr管3连接于egr冷却器4的下游，egr阀6设置于egr管3且egr阀6位于egr三通阀2的上游或者egr阀6位于egr旁通管5及egr冷却器4的下游。
27.可以看出，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的发动机进排气系统的排气系统在现有排气系统的基础上增加了egr旁通管5以及egr三通阀2，当发动机进气管7内进气温度合适能够保证甲醇汽化，则egr三通阀2仅将发动机排气管1于egr管3连通，全部egr气体经过egr冷却器4后再进入发动机进气管7，当发动机进气管7内进气温度偏低，无法保证甲醇汽化时，可控制egr三通阀2使部分或全部egr气体不经过egr冷却器4换热降温，直接
从egr旁通管5中进入发动机进气管7，以提高发动机进气管7中的进气温度，促进甲醇的汽化，避免液态甲醇进入发动机气缸带来的一系列问题。
28.作为优选地，上述发动机进排气系统的进气系统包括进气连接管10、进气旁通管13、进气三通阀11以及中冷器12，进气连接管10用于连接涡轮增压器9的压气机出气端以及发动机进气管7，进气三通阀11的进口、第一出口以及中冷器12沿涡轮增压器9的压气机至发动机进气管7方向依次串联于进气连接管10上，进气旁通管13的一端与进气三通阀11的第二出口连接，进气旁通管13的另一端与进气连接管10连接于中冷器12下游。
29.通过在进气系统以及排气系统中分别设置旁通管，两者相互配合，使部分或全部的进气不经过中冷器12冷却直接进入发动机进气管7以及使部分或全部egr气体不经过egr冷却器4直接进入发动机进气管7，实现发动机进气管7内进气温度的精确控制，保证发动机进气管7内进气温度能够实现甲醇汽化。
30.进一步地，egr管3通过进气连接管10与发动机进气管7连通，egr管3与进气连接管10连通于进气旁通管13以及中冷器12的下游，这样能够使进气与egr气体先混合后再进入发动机进气管7，避免发动机进气管7内冷热不均。
31.进一步优化上述技术方案，上述进气旁通管13和/或egr旁通管5上设置有电加热装置，若全部进气都经进气旁通管13进入发动机进气管7后，或者全部egr气体都经egr旁通管5进入发动机进气管7，而发动机进气管7内的进气温度依然不满足甲醇汽化要求，则可开启电加热装置对进气或者egr气体进行加热。
32.进一步地，除上述设置电加热装置提高进气温度外，上述发动机进排气系统还可以通过回收排气热量的方式提升进气温度，具体地，上述发动机进排气系统还包括换热器，该换热器的第一组进出口接入进气旁通管13，换热器的第二组进出口进入发动机排气管1，当部分或全部进气经过进气旁通管13时，可利用与排气的换热提高进气温度，从而保证发动机进气管7内的温度可以满足甲醇汽化要求。
33.作为优选地，上述发动机进排气系统还包括用于检测发动机进气管7内的进气温度的进气温度传感器，进气温度传感器与控制系统14的输入端连接，控制系统14的输出端与egr三通阀2以及进气三通阀11连接，控制系统14用于根据进气温度传感器的检测信号按照预定指令控制egr三通阀2的开度以将egr旁通管5与egr冷却器4中的至少一个与发动机排气管1连通，控制系统14用于根据进气温度传感器的检测信号按照预定指令控制进气三通阀11的开度以将进气旁通管13以及中冷器12中的至少一个与发动机进气管7连通。
34.进一步地，控制系统14的输入端与egr阀6连接，控制系统14用于根据进气温度传感器的检测信号以及egr阀6的开度信号按照预定指令控制egr三通阀2的开度以将egr旁通管5与egr冷却器4中的至少一个与发动机排气管1连通，控制系统14用于根据进气温度传感器的检测信号以及egr阀6的开度信号按照预定指令控制进气三通阀11的开度以将进气旁通管13以及中冷器12中的至少一个与发动机进气管7连通。
35.具体地，发动机进气管7气体温度控制目标值根据发动机的工况进行标定，需要综合考虑发动机动力性、经济性、爆震趋势、甲醇汽化需求等因素。以进气温度传感器的测量值作为控制输入，对发动机进气管7进气温度进行pid闭环控制。在控制过程中，如果egr阀6的开度不为0，则优先通过egr三通阀2来调整egr气体冷却后温度，进而控制进气管气体温度，中冷器12不旁通，进气全部经过中冷器12；如果还无法达到进气管气体温度控制要求，
则调整进气三通阀11来控制进气管气体温度。如果egr阀6完全关闭，则只通过调整进气三通阀11来进行进气管气体温度控制
36.进一步地，在另一种实施例中，上述进气系统包括进气连接管10、第一进气旁通管13、第二进气旁通管13、进气四通阀以及中冷器12，进气连接管10用于连接涡轮增压器9的压气机出气端以及发动机进气管7，进气四通阀的进口、第一出口以及中冷器12沿涡轮增压器9的压气机至发动机进气管7方向依次串联于进气连接管10上，第一进气旁通管13的一端与进气四通阀的第二出口连接，第一进气旁通管13的另一端与进气连接管10连接于中冷器12下游，第二进气旁通管13的一端与进气四通阀的第三出口连接，第二进气旁通管13的另一端与进气连接管10连接于中冷器12的下游，第二进气旁通管13上设置有电加热装置，或者，第二进气旁通管13上串联有换热器的第一组进出口，换热器的第二组进出口串联于发动机排气管1。
37.作为优选地，控制系统14的输入端与egr阀6以及用于检测发动机进气管7内进气温度的进气温度传感器连接，控制系统14用于根据进气温度传感器的检测信号以及egr阀6的开度信号按照预定指令控制egr三通阀2的开度以将egr旁通管5与egr冷却器4中的至少一个与发动机排气管1连通，控制系统14用于根据进气温度传感器的检测信号以及egr阀6的开度信号按照预定指令控制进气四通阀的开度以将第一进气旁通管13、第二进气旁通管13以及中冷器12中的至少一个与发动机进气管7连通。
38.基于上述发动机进排气系统，本实用新型实施例还提供了一种甲醇发动机，该甲醇发动机包括如上述实施例所述的发动机进排气系统，由于甲醇发动机采用了上述发动机进排气系统，该甲醇发动机的技术效果请参考上述实施例。
39.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
40.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。