[发明专利]一种改善发动机怠速性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机怠速的控制方法，特别是通过改善发动机的怠速性能进而达到节能目的的方法。

背景技术

发动机在无负荷状态下以最低稳定转速运转，称为发动机怠速。在怠速工况下工作时，只需克服发动机内部的摩擦阻力，而对外无输出功率。发动机怠速一方面对油耗有严重的影响，如有研究表明，交通状态较差的城市工况中，怠速油耗约占30％；另一方面，对发动机排放污染、暖机时间和使用寿命等都有一定影响。

传统的怠速控制实际上是对怠速空气量的控制。怠速控制执行机构通过对怠速空气量的控制来控制怠速。对于传统电控汽油机而言，怠速控制的方式目前有两种类型：一种是控制节气门旁通管路中空气的旁通量，如图1(b)；另一种没有怠速空气旁通，而直接控制节气门全关时的最小开度，如图1(a)。其中(a)较多见于电子节气门，(b)多用于机械式节气门。目前机械式节气门正在被电子节气门逐渐取代。

由图1可以看出，无论是进气旁通或者是直接控制节气门全关，怠速时节气门开度都是非常小的。传统汽油机输出功率控制几乎完全依靠节气门对进气进行“节流”而实现，在进气过程中最终会损失一部分动力，称为节流损失，约占整个发动机损失的10％-20％。因此，只要减少这部分损失，发动机的效率就可以大大提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善怠速性能、降低油耗及排放的汽油发动机。通过在发动机怠速时，与常规不同，节气门此时部分开启或保持全开，利用VVT机构控制凸轮轴相位，使得进气冲程吸入的气体大部分被推出气缸，进入进气系统，参加下一次循环，缸内仅留保持怠速状态所需混合气量。由于减少了怠速的节流损失，发动机效率大幅提高，油耗降低，排放改善，特别有利于在城市工况内运行。

本发明的技术方案如下：

(1)结构方面，发动机采用了可变气门正时技术，并保留传统的节流阀体；

(2)专用怠速相位，进气门开启时间较普通汽油机推迟50-120度左右；

(3)发动机进入怠速状态时，根据怠速相位设计值不同，节气门部分开启(仍远比传统发动机怠速时节气门开度大)或保持全开；

(4)进气冲程中，进气门晚开晚关，进入气缸里的进气量减少，同时部分混合气被推回进气系统；

(5)此时，气缸内混合气量可满足怠速燃烧需要，但节流损失大大减少，发动机效率提高，油耗和排放降低。

本发明应用优点显著，归纳如下：

●保持发动机原有基本结构不变，增加可变气门正时装置，性能进一步优化；

●怠速时，节气门全开或接近全开，降低节流损失，从而降低油耗、排放；

●其它工况工作形式不变，可通过可变气门机构优化性能。

附图说明

图1(a)、(b)是两种传统怠速控制方式示意图；

图2是发动机主体主要结构示意图；

图3是发动机系统示意图；

图4是可变气门正时机构控制示意图。

具体实施方式

现结合附图对本申请的实施做进一步的说明。

如附图1、2、3所示，发动机主体1主要由缸盖2，缸体3，曲轴4，连杆5，活塞6，进气歧管13，排气歧管14，油底壳23，机油泵24等组成。缸盖包括进气门7，排气门8，摇臂9，气门弹簧10，液压挺柱11，进气凸轮轴12，排气凸轮轴等。可变气门正时机构主要布置在缸盖2上，VVT系统包括曲轴信号轮18，曲轴位置传感器19，凸轮轴位置传感器20，进气相位器21(双VVT系统还包括排气相位器)，执行器22等。整机进气系统包括节流阀体15、空滤16、进气管路17等；

进气凸轮轴采用特殊设计，使得进气门开启时刻较普通汽油机推迟50-120度曲轴转角左右，而普通汽油机一般在排气上止点曲轴转角5-60度之间开启；同时发动机在初始状态时(即VVT未工作状态)，保证进气门开启时间满足设计值(推迟50-120度曲轴转角左右)要求；

发动机进入怠速状态时，根据怠速相位设计值不同，节气门部分开启(仍远比传统发动机怠速时节气门开度大)或保持全开，此时凸轮轴在VVT作用下，回到初始位置；

进气冲程中进气门晚开晚关，进入气缸里的进气量减少，同时部分混合气被推回进气系统，通过调整VVT，改变进气门晚开晚关时刻，可以控制缸内混合气量；

VVT在原始位置时，缸内进气量最小；VVT提前，则进气门开启提前，缸内进气量增加。