CN101029587B - 一种减轻发动机起动过程排放污染的方法 - Google Patents

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Abstract

一种减轻发动机起动过程排放污染的方法，在发动机的整个起动过程中即发动机起动成功之前，控制燃烧室出气口始终保持关闭状态，而在汽缸的排气过程中控制燃烧室进气口打开，从而将发动机起动过程中产生的废气排入到进气道内。采用本发明方法，进入进气管的未燃烧或未完全燃烧的已提高温度的混合气，其中一部分会被吸入到正处于吸气行程的气缸内和下一个要进入吸气行程的气缸内，直接提高了该燃烧气缸内的空气温度和供油量，并继续参与燃烧，其余的混合气扩散到整个进气管内并提高了整个进气管的温度，也会继续参与后续的燃烧，因而大大减少了起动过程中的排气污染，由于提高了进气管内和燃烧室内空气的整体温度，因而有利于缩短起动时间。

Description

一种减轻发动机起动过程排放污染的方法
技术领域
本发明涉及发动机的起动技术领域，特别是涉及一种能够减轻发动机起动过程排放污染的起动控制方法。 
背景技术
随着经济的发展和城市化进程的加快，汽车尾气排放已成为世界大多数城市大气污染的主要因素。降低汽车发动机污染物的排放早已成为各发达国家研究的热点，也是对环境治理滞后的我国等发展中国家面临的技术难题。多年来，中外各国都投入了大量的人力物力进行研究，在改善汽车尾气排放方面取得了很大成效。这些技术成果可以分为以下几个方面：一是提高燃油品质，例如使用无铅汽油、醇类燃料等；二是改进混合气混合，例如采用电喷、优化喷油时间等；三是改进汽缸结构，例如采用分层燃烧、均质稀燃技术等；四是在进气中引入稀释剂，采用废气再循环、空气增湿等；五是安装排气后处理装置，例如三元催化转化器等；六是采用电脑闭环控制、柔性控制系统等。只要配置得当，上述技术都能降低发动机正常工作过程中的排放污染。但尚有一个问题是，发动机为了能够快速起动，一般都采取起动时加大供油量的措施，其结果是在达到起动条件时的前几个循环甚至前几十个循环里，大量的未燃烧的燃油顺着排气管排出，造成污染。而上述现有技术均不能充分解决发动机起动过程排放污染的问题。 
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种能够减轻发动机起动过程排放污染的起动控制方法。 
为实现上述目的，本发明发动机起动的操作方法是：在发动机的整个起动过程中即发动机起动成功之前，控制排气道进气口始终保持关闭状态，在汽缸的排气过程中控制进气道进气口打开，从而将发动机起动过程中产生的废气排入到进气道内，进而参与后续燃烧；或在汽缸的排气过程中控制进气道进气口和排气道进气口始终保持关闭状态，控制进气道进气口在吸气行程开始后才打开，对于四冲程发动机而言，在四个冲程内进行了两次压缩冲程。
如上所述发动机起动操作方法，在发动机的整个起动过程中，不仅控制排气道进气口始终保持关闭状态，而且控制进气道进气口在排气冲程中也保持在关闭状态，控制进气管的进气口在吸气行程开始后才打开，这样大部分未燃烧或未完全燃烧的已提高温度的混合气会保留在气缸内而直接在本汽缸的下一次压缩冲程参与燃烧。这样对于四冲程发动机而言，在四个冲程内进行了两次压缩冲程。一旦起动成功，控制进气门和排气门按正常工作步骤动作，即在汽缸的吸气过程控制进气门打开而排气门关闭，在汽缸的排气过程控制进气门关闭而排气门打开，发动机进入正常工作状态。 
对于多缸四冲程发动机，在发动机的整个起动过程中即发动机起动成功之前，控制排气门始终保持关闭状态，而在汽缸的排气过程中控制进气门开启，从而将发动机起动过程中产生的废气排入到进气管内。一旦起动成功，控制进气门和排气门按正常工作步骤动作，即在汽缸的吸气过程控制进气门打开而排气门关闭，在汽缸的排气过程控制进气门关闭而排气门打开，发动机进入正常工作状态。 
对于二冲程发动机，在发动机的排气管进气口处安装有阀门用于控制排气管的开闭，从而将发动机起动过程中产生的废气不能排入排气管而是排入到进气管内。 
采用本发明方法，在发动机起动过程中，将排气门始终控制在关闭状态，排气过程的未完全燃烧的已经提高了温度的油气混合废气通过控制进气门开启而回到进气道，提高了进气管内空气的整体温度，其中部分混合气会被吸入到正处于吸气行程的气缸和下一个要进入吸气行程的气缸内，直接提高了该燃烧气缸内的空气温度和供油量，因而有利于缩短起动时间。在这样的起动过程中，未燃烧的废气始终没有通过排气管排出到发动机外部或只有一小部分废气会扩散出进气管，因此大大减少了起动过程中的排气污染。由于前几个循环内的燃油未能完全燃烧，都累积到后续的循环内进行燃烧，因此可以不用加大起动油量的方式来作为顺利起动发动机的措施，只用正常的喷油量甚至可以减少喷油量即可起动发动机，这样即使有部分未燃混合气溢流出进气管，其污染程度也会大大减小。 
附图说明
图1为现有四冲程发动机的结构图，结合其用以说明本发明的工作过程。 
具体实施方式
结合附图，以6缸四冲程柴油机、发火顺序为1-5-3-6-2-4为例，说明本发明的工作过程。 
发动机刚开始起动时，如1缸正处于吸气冲程，起动机13开始工作带动发动机旋转，起动机13通过电流信号线12将电流信号传递给电子控制单元11。此时起动电流很大，超过电子控制单元11预先设定的数值，电子控制单元11运行起动程序，即通过进气门控制线9在规定的时间给电磁气门驱动机构3送电信号，使进气门4在活塞到达下止点前的规定时刻打开。此时空气在活塞下行而形成的负压作用下，经过安装在汽缸盖2上的进气管1和进气门4进入到燃烧室6；随后是压缩冲程，燃烧室此时的压缩空气温度开始升高，喷油器5根据需要向燃烧室6内喷入燃油，由于此时的起动转速很低，压缩后的空气温度仍低于着火点，油气混合不利，不足于达到着火的条件，然而可能会有局部区域的油气混合气具备着火条件进行燃烧，这部分着火的气体能够提高第1气缸内的气体温度。 
随后活塞进行膨胀冲程和排气冲程，此时电子控制单元11运行的仍是起动程序，通过进气门控制线9在规定的时间给电磁气门驱动机构3送电信号，使进气门4打开，未燃的或是未完全燃烧的混合气从自由排气开始直到强制排气阶段，全部流入到进气管1内，电子控制单元11并不向排气门控制线10送信号，排气门7始终保持在关闭状态。 
进入到进气管1中未燃的或是未完全燃烧的混合气能够起到以下作用：一是使整个进气管的空气温度升高；二是部分混合气可以被直接吸入到正处于吸气行程的相邻 气缸(2缸)和下一个要进入吸气行程的气缸(4缸)内，提高了这两缸的燃烧气缸内的初始空气温度和油气混合，从而提高了该两气缸点火时的空气温度和油气混合程度，促成燃烧。 
同理，下一个气缸(5缸)的工作过程和控制过程相同，由于发动机此时的转速逐步上升，其未燃的或是未完全燃烧的混合气的温度也在逐步上升，排入到进气管1后，可以被直接吸入到处于吸气行程的相邻气缸(4缸)和下一个要进入吸气行程的气缸(1缸)内。其他气缸工作过程和控制过程相同。 
在经过几个循环后，发动机转速在起动机13的带动下迅速提高，压缩行程终了时的油气混合温度由于上述过程的累积也更加升高，达到起动条件时，发动机起动成功。发动机起动后，起动机13的外部负荷减小，起动电流也立刻减小，当低于电子控制单元11的设定值后，电子控制单元11进入到正常工作程序，即活塞进行膨胀冲程和排气冲程时，从自由排气开始直到强制排气阶段，电子控制单元11不再向进气门控制线9送信号，而是通过排气门控制线10送信号，使排气门7在电磁气门驱动机构3的控制下开启，废气从排气门7进入到排气管8，而后排到发动机外。 
在整个起动过程中，起动成功前的未燃混合气未通过排气管直接排出发动机外。一般的进气管为了保证进气压力的稳定，空间相对较大，而且其结构设计也不利于气体倒流出发动机，因此大部分未燃混合气不会倒流出发动机，而被其他气缸吸入并参与后续的燃烧。 
对于二冲程发动机，在发动机的排气管8的进气口处安装有阀门用于控制排气管的开闭，从而将发动机起动过程中产生的废气不能排入排气管而是排入到进气管内。 
二冲程发动机、四冲程发动机、柴油机、汽油机等会因其结构不同而实现控制排放的具体操作步骤而不同，但其控制方法本质相同，即在排气过程时，控制废气不进入排气管而是进入进气管。 
本控制方法不适用于在进气管内进行燃油和气体混合的机型，但通过向气缸盖中的进气道喷射燃油进行油气混合后再进入燃烧室的机型适用于本控制方法。 

Claims (1)

1.一种减轻发动机起动过程排放污染的方法，其特征在于：在发动机的整个起动过程中即发动机起动成功之前，控制排气道进气口始终保持关闭状态，在汽缸的排气过程中控制进气道进气口打开，从而将发动机起动过程中产生的废气排入到进气道内，进而参与后续燃烧；或在汽缸的排气过程中控制进气道进气口和排气道进气口始终保持关闭状态，控制进气道进气口在吸气行程开始后才打开，对于四冲程发动机而言，在四个冲程内进行了两次压缩冲程。
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