CN101144398A - 一种改善发动机怠速性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善发动机怠速性能的方法,该发动机包括节气门、进气管路以及可变气门正时机构,其特征在于:进气凸轮轴的结构使得进气门开启时间较普通汽油机推迟50-120度曲轴转角左右,当发动机在初始状态时,保证进气门开启时间推迟50-120度曲轴转角左右,当发动机进入怠速状态时,根据怠速相位设计值的不同,使得进气凸轮轴在可变气门正时机构作用下,回到初始位置,从而控制节气门全开或接近全开;进气冲程进气门晚开晚关,使得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,缸内混合气量可由可变气门正时机构调节。采用该方法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。
Description
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。
Claims (3)
1.一种改善发动机怠速性能的方法,该发动机包括节气门、进气管路以及可变气门正时机构,其特征在于:进气凸轮轴的结构使得进气门开启时间较普通汽油机推迟50-120度曲轴转角左右,当发动机在初始状态时,保证进气门开启时间推迟50-120度曲轴转角左右,
当发动机进入怠速状态时,根据怠速相位设计值的不同,使得进气凸轮轴在可变气门正时机构作用下,回到初始位置,从而控制节气门全开或接近全开;
进气冲程进气门晚开晚关,使得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,缸内混合气量由可变气门正时机构调节。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:怠速时,可变气门正时机构位于原始位置,进气门开启时刻推迟,缸内进气量最小,节气门全开或接近全开,降低节流损失;非怠速时,可变气门正时机构提前,进气门开启提前,缸内进气量增加,满足发动机负荷增加的要求。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:普通汽油机一般在排气上止点曲轴转角5-60度之间开启。
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