[发明专利]一种提高EGR发动机能源利用率的系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种提高EGR发动机能源利用率的系统及控制方法。

背景技术

废气再循环(Exhaust Gas Recirculation，EGR)是指发动机将排出气体的一部分分离出，并导入进气侧使其再度燃烧的技术。朗肯循环是指以水蒸气作为工质的一种理想循环过程，主要包括等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、以及一个等压冷凝过程。

众所周知，普通发动机燃料燃烧所产生的能量大约只有30％可以被转换为机械功，最先进柴油机的有效效率不超过45％，但仍有大部分的能量被高温废气和冷却水带走，排到大气中，造成能量流失。从能量品质上看，柴油机排气温度达到600℃，汽油机排温可达到700℃，发动机中的排气能量仍然具有比较高的品质。因此，通过朗肯循环回收这部分能量，成为实现汽车节能，提高车辆有效能源利用率和减少碳排放的一个途径。

目前，提高能量利用率的方法大都是简单在排气管后加装一个换热器，这带来的问题是：如果换热器尺寸太小，朗肯循环的循环工质不能充分的吸收热量，达到过热状态；如果换热器尺寸太大，就会导致发动机排气背压的升高，增大发动机的负荷，降低发动机的热效率。而且在装有废气再循环系统(EGR)系统的发动机中，往往需要在排气管和压气机中间增加一个中冷装置，降低废气温度，这一部分的能量也白白浪费掉了。因此，需要通过对发动机的废气能量进行合理的充分利用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种提高EGR发动机能源利用率的系统及控制方法，该系统在发动机正常工作的情况下，通过底循环最大限度的利用燃油燃烧所放出但未被发动机转换为机械能的那一部分化学能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高EGR发动机能源利用率的系统，包括动力传动系统，所述动力传动系统包括发动机；所述发动机排出的废气一部分经废气涡轮增压系统、二级换热器和排气后处理系统排到大气，另一部分经废气再循环系统后随新鲜空气进入发动机进行新的循环；发动机冷却系统对发动机的冷却水进行处理的同时还与驾驶室制热总成连接；信号采集系统接受温度传感器采集的温度，并送给数据分析执行系统进行处理；

底循环系统以发动机冷却水、发动机排气和废气再循环系统中的热能作为热源，对循环工质进行多级加热，使之充分吸收热量，随后在膨胀器中膨胀做功，驱动与膨胀器同轴的发电机进行发电，并把发出的电能储存在蓄电池中，完成热能到化学能的转化。

所述动力传动系统还包括与发动机通过传动轴依次连接的变速箱、缓速器和驱动桥。

所述底循环系统包括通过管路依次循环连接的驱动泵、一级换热器、二级换热器、三级换热器、膨胀器及冷凝器；所述膨胀器与发电机通过传动轴连接。

所述驱动泵与一级换热器之间的连接管路上设有底循环初温传感器；所述三级换热器与膨胀器之间的连接管路上设有底循环终温传感器，所有的温度传感器均与所述数据采集系统连接，数据采集系统与所述数据分析执行系统连接；数据分析执行系统与驱动泵开关电连接。

所述废气涡轮增压系统包括废气涡轮增压器，废气涡轮增压器的压气机进气端通过空气管路与进气管相连接，出气端通过空气管路与增压中冷器和发动机进气歧管依次连接；

废气涡轮增压器的涡轮机进气端与发动机排气歧管通过空气管路相连接，出气端与发动机后处理系统和底循环系统的二级换热器通过空气管路相连接。

所述废气再循环系统的废气来自发动机排气歧管，然后通过空气管路经底循环系统的三级换热器，进入废气涡轮增压器压气机的进气端。

所述发动机冷却系统包括通过冷却水管路依次循环连接的冷却水箱、冷却水泵、发动机、驾驶室制热总成、底循环系统的一级换热器及发动机散热器。

所述发动机与驾驶室制热总成之间的连接管路上设有冷却水温传感器；所述驾驶室制热总成上设有驾驶室温度传感器；所述驾驶室制热总成与底循环系统之间的连接管路上设有一级冷却水温传感器，所有的温度传感器均与数据采集系统连接，所述数据采集系统与数据分析执行系统连接；所述数据分析执行系统与驾驶室制热总成的三通电磁阀和一级换热器的三通电磁阀连接。

一种提高EGR发动机能源利用率的控制方法，包括以下步骤：

S201：在底循环进行时，检测驱动泵出口端和位于一级换热器前端的工作质的温度和冷却水的温度，传递给数据分析执行系统；