本發明屬于內燃機EGR技術領域，具體涉及一種EGR與進氣耦合渦輪增壓系統，適用于提高EGR直噴發動機的效率、實現直噴EGR溫度的精確控制以及進氣與EGR增壓度的聯合控制。
背景技術：
目前，面對日趨嚴峻的環境危機，各國對排放法規的要求越來越嚴格，因此減少排放成為內燃機發展的主要方向。EGR作為降低內燃機NOx排放的有效機內凈化措施，也是低排放燃氣機的重要技術路線之一。
傳統的EGR系統存在響應延遲效應，在加速或加載過程中可能出現過大的EGR率，導致排放物急劇上升、燃燒不完全、不穩定甚至失火；同時，當EGR率較大時，大量排氣引入到進氣管，排氣與新鮮充量的混合效果變差，造成EGR混合以及各缸EGR分配不均，使部分缸排放濃度過高和燃燒不穩定，對發動機的排放和性能均產生不利影響。而EGR直噴系統能有效解決EGR系統延遲、EGR量精確控制等問題，是未來EGR策略的發展方向之一。
中國專利：授權公告號為CN205330831U，授權公告日為2016年6月22日的實用新型專利公開了一種內燃機EGR直噴系統，包括高壓EGR管，高壓EGR管一端與排氣總管相連接，另一端通過EGR氣軌連接管與EGR氣軌進口相連接，EGR氣軌出口通過EGR供給管與EGR噴嘴相連接，EGR噴嘴安裝在氣缸上或靠近氣缸的進氣道內。雖然該系統能夠實現EGR的快速響應，但其中的渦輪增壓方式僅采用進氣增壓，EGR氣軌內的壓力則通過EGR泵來維持，因此需要借助外界能量帶動EGR泵運轉，以上方式使得發動機的能量利用率較低，從而影響了發動機的效率。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術存在的發動機效率低的問題，提供一種能夠有效提高EGR直噴發動機效率、并實現進氣與EGR增壓度的聯合控制的EGR渦輪增壓系統。
為實現以上目的，本發明的技術方案如下：
一種EGR與進氣耦合渦輪增壓系統，包括渦輪增壓器、EGR氣軌、EGR噴嘴、發動機，所述渦輪增壓器包括同軸連接的渦輪機、壓氣機，所述渦輪機的進氣口與發動機的排氣管相通，所述壓氣機的排氣口與發動機的進氣道相通，所述EGR氣軌的排氣口通過EGR噴嘴與發動機的進氣道相通；
所述系統還包括EGR渦輪增壓器，該EGR渦輪增壓器包括同軸連接的EGR渦輪機、EGR壓氣機，所述EGR渦輪機的進氣口與排氣管相通，EGR渦輪機的排氣口與渦輪機的進氣口相通，所述EGR壓氣機的進氣口通過一號排氣管與排氣管相通，EGR壓氣機的排氣口通過二號排氣管與EGR氣軌的進氣口相通。
所述一號排氣管、二號排氣管上分別設置有壓前中冷器、壓后中冷器。
所述系統還包括渦輪旁通管，所述渦輪旁通管上設置有渦輪旁通閥，該渦輪旁通閥的進氣口與排氣管相通，渦輪旁通閥的排氣口與渦輪機的進氣口相通，且一號排氣管上還設置有EGR截止閥，該EGR截止閥的排氣口與壓前中冷器的進氣口相通。
所述壓氣機通過進氣中冷器與發動機的進氣道相通。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
1、本發明一種EGR與進氣耦合渦輪增壓系統包括EGR渦輪增壓器，其中的EGR渦輪機的進氣口、排氣口分別與排氣管、渦輪機的進氣口相通，EGR壓氣機的進氣口通過一號排氣管與排氣管相通，排氣口通過二號排氣管與EGR氣軌的進氣口相通，即在傳統進氣增壓的基礎耦合了EGR增壓，當系統運轉時，由發動機排氣管排出的廢氣分為兩部分，一部分作為驅動源進入EGR渦輪機為EGR渦輪增壓器提供驅動力，之后繼續進入渦輪機，以驅動壓氣機對進氣進行增壓，另一部分則流入EGR壓氣機，經EGR壓氣機增壓后進入EGR氣軌，并維持EGR氣軌內的壓力，最后通過EGR噴嘴噴出，該設計利用發動機廢氣能量對進氣和EGR進行增壓，無需借助外力，不僅能夠在實現進氣增壓的同時建立一個壓力穩定的EGR共軌系統，為EGR直噴提供有利條件，而且改善了發動機的能量利用率，從而提高了發動機效率。因此，本發明不僅有利于EGR直噴，而且提高了發動機效率。
2、本發明一種EGR與進氣耦合渦輪增壓系統中壓氣機與發動機的進氣道之間設置有進氣中冷器，一號排氣管、二號排氣管上分別設置有壓前中冷器、壓后中冷器，通過調節進氣中冷器的冷卻量可以控制增壓后進氣溫度，進而控制進入缸內新鮮充量溫度，優化缸內燃燒并控制排放，調節壓前中冷器的冷卻量可控制進入壓氣機的EGR溫度，避免因EGR溫度過高導致壓氣機損壞，調節壓后中冷器的冷卻量可控制EGR氣軌內的EGR溫度，并維持EGR氣軌內EGR溫度的穩定，從而實現直噴EGR溫度的精確控制。因此，本發明不僅能夠保護壓氣機，而且可精確控制直噴EGR的溫度。
3、本發明一種EGR與進氣耦合渦輪增壓系統在渦輪機上并聯有帶渦輪旁通閥的渦輪旁通管，且一號排氣管上設置有與壓前中冷器進氣口相通的EGR截止閥，通過對渦輪旁通閥和EGR截止閥的調節，不僅能夠控制EGR增壓度（EGR氣軌軌壓），而且可以實現進氣和EGR耦合直噴與單純進氣增壓狀態的快速切換。因此，本發明可實現對EGR增壓度的控制、進氣和EGR耦合直噴與單純進氣增壓狀態的快速切換。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
圖中：
渦輪增壓器1、渦輪機11、壓氣機12、EGR渦輪增壓器2、EGR渦輪機21、EGR壓氣機22、EGR氣軌3、EGR噴嘴4、發動機5、排氣管51、一號排氣管6、EGR截止閥61、二號排氣管7、壓前中冷器8、壓后中冷器9、渦輪旁通管10、渦輪旁通閥101、進氣中冷器20；
箭頭所指方向為氣流方向。
具體實施方式
下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
參見圖1，一種EGR與進氣耦合渦輪增壓系統，包括渦輪增壓器1、EGR氣軌3、EGR噴嘴4、發動機5，所述渦輪增壓器1包括同軸連接的渦輪機11、壓氣機12，所述渦輪機11的進氣口與發動機5的排氣管51相通，所述壓氣機12的排氣口與發動機5的進氣道相通，所述EGR氣軌3的排氣口通過EGR噴嘴4與發動機5的進氣道相通；
所述系統還包括EGR渦輪增壓器2，該EGR渦輪增壓器2包括同軸連接的EGR渦輪機21、EGR壓氣機22，所述EGR渦輪機21的進氣口與排氣管51相通，EGR渦輪機21的排氣口與渦輪機11的進氣口相通，所述EGR壓氣機22的進氣口通過一號排氣管6與排氣管51相通，EGR壓氣機22的排氣口通過二號排氣管7與EGR氣軌3的進氣口相通。
所述一號排氣管6、二號排氣管7上分別設置有壓前中冷器8、壓后中冷器9。
所述系統還包括渦輪旁通管10，所述渦輪旁通管10上設置有渦輪旁通閥101，該渦輪旁通閥101的進氣口與排氣管51相通，渦輪旁通閥101的排氣口與渦輪機11的進氣口相通，且一號排氣管6上還設置有EGR截止閥61，該EGR截止閥61的排氣口與壓前中冷器8的進氣口相通。
所述壓氣機12通過進氣中冷器20與發動機5的進氣道相通。
本發明的原理說明如下：
EGR直噴系統主要通過EGR噴嘴控制將EGR氣軌內具有一定壓力的EGR精確快速的噴出，而EGR增壓是建立和維持EGR氣軌壓力的關鍵，也是實現EGR直噴的前提。為此，本發明提出了一種基于渦輪增壓技術的EGR和進氣耦合增壓方式，并建立了利用廢氣能量對EGR和進氣進行增壓的EGR與進氣耦合渦輪增壓系統。該系統將由發動機排出的廢氣分為兩部分，一部分廢氣作為驅動源進入EGR渦輪機21為EGR渦輪增壓器2提供驅動力，之后進入渦輪機11，以驅動壓氣機12對進氣進行增壓，增壓后的進氣則進入發動機5的氣缸內燃燒做功；另一部分則流入EGR壓氣機22，經EGR壓氣機22增壓后進入EGR氣軌3，并維持EGR氣軌3內的壓力，最后通過EGR噴嘴4噴出。本設計不僅在實現進氣增壓的同時解決了EGR增壓的驅動問題，同時廢氣能量的利用能夠幫助提高發動機能量利用率，提高發動機效率。
本發明通過對渦輪旁通閥101、EGR截止閥61的開關調節可以實現進氣和EGR耦合直噴與單純進氣增壓狀態的快速切換，具體為：
當渦輪旁通閥101關閉、EGR截止閥61打開時，系統進入EGR增壓狀態，實現正常EGR直噴功能；
當渦輪旁通閥101打開、EGR截止閥61關閉時，EGR渦輪機21被旁通，來自發動機的廢氣由渦輪旁通管10排入渦輪機11中，EGR直噴功能關閉，系統進入單純進氣增壓狀態。
實施例1：
參見圖1，一種EGR與進氣耦合渦輪增壓系統，包括渦輪增壓器1、EGR渦輪增壓器2、EGR氣軌3、EGR噴嘴4、發動機5、渦輪旁通管10，所述渦輪增壓器1包括同軸連接的渦輪機11、壓氣機12，EGR渦輪增壓器2包括同軸連接的EGR渦輪機21、EGR壓氣機22，所述壓氣機12的排氣口通過進氣中冷器20與發動機5的進氣道相通，所述EGR渦輪機21的進氣口與排氣管51相通，EGR渦輪機21的排氣口與渦輪機11的進氣口相通，所述EGR壓氣機22的進氣口通過一號排氣管6與排氣管51相通，EGR壓氣機22的排氣口依次通過二號排氣管7、EGR氣軌3、EGR噴嘴4與發動機5的進氣道相通，所述一號排氣管6上設置有EGR截止閥61、壓前中冷器8，該EGR截止閥61的排氣口與壓前中冷器8的進氣口相通，所述二號排氣管7上設置有壓后中冷器9，所述渦輪旁通管10上設置有渦輪旁通閥101，該渦輪旁通閥101的進氣口與排氣管51相通，渦輪旁通閥101的排氣口與渦輪機11的進氣口相通。