[發明專利]全可變氣門增壓柴油機及其控制方法

有效

• 申請號: 201410370920.2
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104196617B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 高鋒軍;梁國志;李文慶;陳亞青;齊雪飛;趙雪華
• 申請（專利權）人: 長城汽車股份有限公司
• 主分類號: F02D23/00
• 分類號: F02D23/00;F02D13/02;F02D41/30;F02D9/00;F02D41/06;F02D21/08;F02D41/00;F02B37/013;F02B37/12;F02B37/18
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所13113
• 代理人: 劉謨培

技術領域

本發明涉及一種安裝有可變氣門的增壓柴油機，尤其涉及一種全可變氣門增壓柴油機。本發明還涉及一種上述全可變氣門增壓柴油機的控制方法。

背景技術

近年來，各汽車企業紛紛推出節能的柴油發動機，并發展VVT、二級渦輪增壓和多次直噴噴射控制等技術，通過多次噴射可改善滯燃期混合氣質量，降低主噴射燃燒的放熱率，從而降低缸壓升高率減小燃燒噪聲。通過在燃燒前提前將柴油和空氣的預混合，產生預混混合氣，以進行預混合燃燒，其可降低燃燒溫度，減少NOx的排放。預混的燃燒方式可以使有害物質的排放降低，但其在高壓負荷時壓升率過高，另外，為了綜合考慮冷起動性能和柴油機噪聲性能，也需要發動機能夠在不同工況采用不同的燃燒模式，但由于傳統的凸輪驅動機構無法實現氣門開啟相位、關閉相位和升程的范圍可變，其使得柴油發動機的燃燒模式較少，在需要兼顧冷起動、扭矩提升、油耗及排放和NVH性能的現有標準下，越來越難以滿足需求。因此，尋求一種可實現柴油機多種燃燒模式，以使發動機扭矩輸出、油耗、排放和NVH的控制具有更大的柔性就成為一個迫切需解決的問題。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種全可變氣門增壓柴油機，其可實現柴油機于多種燃燒模式下運行，提高了柴油發動機的綜合性能。

為實現上述目的，本發明的全可變氣門增壓柴油機包括具有進氣道和排氣道的氣缸，設置在氣缸內的噴油器，在進氣道上設置有節氣門，在進氣道和排氣道與氣缸的連通處分別設置有全可變氣門機構，在進氣道與排氣道之間連接設有使排氣道中氣體導入進氣道內的EGR機構以及在排氣道內排氣驅動下對進氣道中氣體進行增壓的渦輪增壓機構，還包括可控制所述噴油器、全可變氣門機構，EGR機構以及渦輪增壓機構，以使發動機運轉的ECU控制單元，所述的EGR機構包括連接設于進氣道末端與排氣道始端間的帶有高壓EGR冷卻器的高壓EGR通道，在所述高壓EGR通道內設置有高壓EGR閥門，還包括連接設于排氣道末端與進氣道始端間的帶有低壓EGR冷卻器的低壓EGR通道，在所述低壓EGR通道內設置有低壓EGR閥門；所述的渦輪增壓機構包括連接設于低壓EGR通道與高壓EGR通道之間的進排氣道上的呈間隔布置的可單獨或共同工作的大渦輪增壓器和小渦輪增壓器。

采用上述的技術方案，通過設置全可變氣門機構可對進排氣門進行更好的柔性控制，其通過與渦輪增壓機構中大小渦輪增壓器的不同工作模式，以及與高低壓EGR冷卻器的不同工作模式相配合，從而可實現柴油機于多種燃燒模式下運行，提高了柴油機的綜合性能。

作為對上述方式的限定，在進氣道內于所述小渦輪增壓器處并聯設有帶有第一閥門的旁通氣道，在排氣道內于所述小渦輪增壓器和大渦輪增壓器處也分別并聯設有帶有第二閥門和第三閥門的旁通氣道。設置各旁通氣道即可經由其上閥門的啟閉控制來實現大小渦輪增壓器于不同模式下的工作。

作為對上述方式的限定，在所述進氣道的末端設置有預熱塞。設置預熱塞可在發動機冷起動時對進氣道內氣體進行預熱，以提高發動機冷啟動性能。

作為對上述方式的限定，在所述進氣道上串聯設置有進氣冷卻機構，所述的進氣冷卻機構包括串聯設于進氣道上的冷卻器以及設于所述冷卻器一側的冷卻風扇。

本發明的全可變氣門增壓柴油機的控制方法包括如下的步驟：

a、發動機啟動時，ECU控制排氣門定時提前，進排氣門升程降低，小渦輪增壓器工作，噴油器于壓縮上止點進行主噴射，經由節氣門及內部EGR氣體調節發動機運行；

b、發動機處于啟動后的低負荷區時，

（1）、發動機轉速較低時，ECU控制排氣門升程降低幅度漸小，逐步開啟低壓EGR閥門，關閉高壓EGR閥門，小渦輪增壓器和大渦輪增壓器均工作，噴油器于壓縮上止點進行主噴射；

（2）、發動機轉速較高時，ECU控制進氣門為固定定時，排氣門定時延后，逐漸開啟高壓EGR閥門，逐漸關閉低壓EGR閥門，大渦輪增壓器工作，噴油器于壓縮上止點附近進行主噴射；

c、發動機處于啟動后的中等負荷區時，

（1）、發動機轉速較低時，

若負荷較低，則ECU控制進氣門為固定定時，排氣門定時延后，逐漸開啟高壓EGR閥門，逐漸關閉低壓EGR閥門，小渦輪增壓器工作，噴油器于壓縮上止點前噴射；

若負荷較高，則ECU控制低壓EGR閥門關閉，高壓EGR閥門開啟，小渦輪增壓器繼續工作，噴油器于壓縮上止點進行主噴射；

（2）、發動機轉速較高時，