[发明专利]全可变气门增压柴油机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安装有可变气门的增压柴油机，尤其涉及一种全可变气门增压柴油机。本发明还涉及一种上述全可变气门增压柴油机的控制方法。

背景技术

近年来，各汽车企业纷纷推出节能的柴油发动机，并发展VVT、二级涡轮增压和多次直喷喷射控制等技术，通过多次喷射可改善滞燃期混合气质量，降低主喷射燃烧的放热率，从而降低缸压升高率减小燃烧噪声。通过在燃烧前提前将柴油和空气的预混合，产生预混混合气，以进行预混合燃烧，其可降低燃烧温度，减少NOx的排放。预混的燃烧方式可以使有害物质的排放降低，但其在高压负荷时压升率过高，另外，为了综合考虑冷起动性能和柴油机噪声性能，也需要发动机能够在不同工况采用不同的燃烧模式，但由于传统的凸轮驱动机构无法实现气门开启相位、关闭相位和升程的范围可变，其使得柴油发动机的燃烧模式较少，在需要兼顾冷起动、扭矩提升、油耗及排放和NVH性能的现有标准下，越来越难以满足需求。因此，寻求一种可实现柴油机多种燃烧模式，以使发动机扭矩输出、油耗、排放和NVH的控制具有更大的柔性就成为一个迫切需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种全可变气门增压柴油机，其可实现柴油机于多种燃烧模式下运行，提高了柴油发动机的综合性能。

为实现上述目的，本发明的全可变气门增压柴油机包括具有进气道和排气道的气缸，设置在气缸内的喷油器，在进气道上设置有节气门，在进气道和排气道与气缸的连通处分别设置有全可变气门机构，在进气道与排气道之间连接设有使排气道中气体导入进气道内的EGR机构以及在排气道内排气驱动下对进气道中气体进行增压的涡轮增压机构，还包括可控制所述喷油器、全可变气门机构，EGR机构以及涡轮增压机构，以使发动机运转的ECU控制单元，所述的EGR机构包括连接设于进气道末端与排气道始端间的带有高压EGR冷却器的高压EGR通道，在所述高压EGR通道内设置有高压EGR阀门，还包括连接设于排气道末端与进气道始端间的带有低压EGR冷却器的低压EGR通道，在所述低压EGR通道内设置有低压EGR阀门；所述的涡轮增压机构包括连接设于低压EGR通道与高压EGR通道之间的进排气道上的呈间隔布置的可单独或共同工作的大涡轮增压器和小涡轮增压器。

采用上述的技术方案，通过设置全可变气门机构可对进排气门进行更好的柔性控制，其通过与涡轮增压机构中大小涡轮增压器的不同工作模式，以及与高低压EGR冷却器的不同工作模式相配合，从而可实现柴油机于多种燃烧模式下运行，提高了柴油机的综合性能。

作为对上述方式的限定，在进气道内于所述小涡轮增压器处并联设有带有第一阀门的旁通气道，在排气道内于所述小涡轮增压器和大涡轮增压器处也分别并联设有带有第二阀门和第三阀门的旁通气道。设置各旁通气道即可经由其上阀门的启闭控制来实现大小涡轮增压器于不同模式下的工作。

作为对上述方式的限定，在所述进气道的末端设置有预热塞。设置预热塞可在发动机冷起动时对进气道内气体进行预热，以提高发动机冷启动性能。

作为对上述方式的限定，在所述进气道上串联设置有进气冷却机构，所述的进气冷却机构包括串联设于进气道上的冷却器以及设于所述冷却器一侧的冷却风扇。

本发明的全可变气门增压柴油机的控制方法包括如下的步骤：

a、发动机启动时，ECU控制排气门定时提前，进排气门升程降低，小涡轮增压器工作，喷油器于压缩上止点进行主喷射，经由节气门及内部EGR气体调节发动机运行；

b、发动机处于启动后的低负荷区时，

（1）、发动机转速较低时，ECU控制排气门升程降低幅度渐小，逐步开启低压EGR阀门，关闭高压EGR阀门，小涡轮增压器和大涡轮增压器均工作，喷油器于压缩上止点进行主喷射；

（2）、发动机转速较高时，ECU控制进气门为固定定时，排气门定时延后，逐渐开启高压EGR阀门，逐渐关闭低压EGR阀门，大涡轮增压器工作，喷油器于压缩上止点附近进行主喷射；

c、发动机处于启动后的中等负荷区时，

（1）、发动机转速较低时，

若负荷较低，则ECU控制进气门为固定定时，排气门定时延后，逐渐开启高压EGR阀门，逐渐关闭低压EGR阀门，小涡轮增压器工作，喷油器于压缩上止点前喷射；

若负荷较高，则ECU控制低压EGR阀门关闭，高压EGR阀门开启，小涡轮增压器继续工作，喷油器于压缩上止点进行主喷射；

（2）、发动机转速较高时，