CN105179057A - 发动机排气系统、气门供油排气综合控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机排气系统、气门供油排气综合控制系统及控制方法，其中排气管和排气支管组成的双路排气管上设置阀门，气门开启机构可使气门始终处于开启状，控制模块整合发动机相关数据对排气阀门、气门开启机构和供油电磁阀进行综合控制，使发动机具有减压起动、停缸断油、排气门制动三项优越性能，可降低油耗，减少排放、并能延长发动机和起动系统使用寿命、提高车辆在山区行驶的安全保障。此方案结构简单，适于绝大多数发动机机型的配套安装。

Description

发动机排气系统、气门供油排气综合控制系统及控制方法

技术领域

本发明发动机排气系统、发动机气门供油排气综合控制系统及控制方法涉及发动机的气门控制、油路控制和排气管技术领域。

背景技术

随人类可持续发展的需要而要求对自然采取保护，对各种能源消耗进行技术提升，尽量做到低消耗、高效益、低排放。具体到发动机来说，节能减排成为必然要求。目前在发动机节能减排技术中，基本上是一种技术实现一种功能，且要对发动机进行重新设计，成本高。再者，发动机行业的共识是，发动机的节能和减排是矛盾的，实际情况也是这样的，实现节能后排放提高，实现低排放后燃油经济性下降。中国专利201310165338.8针对发动机停缸断油提出一种使气门处于开启状同时停止向该气缸供油的停缸断油技术方案，但是在现实中它是不可能被采用，不可能得到实施的，因为不工作的气门一直处于开启状，进入此气缸的新鲜空气直接进入排气管，就会使安装在排气管上的传感器检测到的数据失真，从而向ECU发出失真信号，导致ECU指令供油电磁阀加大喷油时间，使工作气缸喷油量加大，燃烧十分不完全，造成燃油浪费，排放的有害物质增加。另重要的是，排气管中大量的富氧气体会导致废气处理器的作用降低或失效，使排放严重超标。

发明内容

为了克服中国专利201310165338.8的不足，以不改变发动机现有结构，适用于现有发动机不同配气机构的配套安装为前提，不仅提高发动机的燃油经济性，排放也得到降低，同时实现一套系统多种功能，具有优越的性价比，为此本发明提供一种新型的发动机排气系统，同时给出采用该排气系统的气门供油排气综合控制系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

发动机排气系统，由排气管和排气支管组成双路排气管，它包括与发动机气缸出气口相连接的排气歧管，多个排气歧管汇总为排气管后经过废气处理器、消音器输出，每个排气歧管与排气支管并联连接在气缸出气口，所有排气支管汇总后的出气端连接在废气处理器的后端；在每个排气歧管上设置排气歧管阀门，排气支管进气端在排气歧管阀门前面与排气歧管连接；在汇总后的排气支管上安装排气支管阀门；排气歧管阀门和排气支管阀门均与控制模块连接。发动机排气系统，排气管与汇总后的排气支管分别连接各自的消音器后输出。

此排气系统的发动机气门供油排气综合控制系统，它包括控制模块以及与控制模块相连接的发动机气门开启执行元件、排气系统上安装的阀门和气缸供油电磁阀；气门开启执行元件是指：在摇臂处设置限位装置，在停缸前摇臂下行气门开启时，限位装置在动力机构带动下与摇臂保持接触状，使得气门处于开启状；当气缸再次启动时，限位装置接受控制模块的控制，在动力机构的带动下与摇臂脱离，使气门关闭。

发动机气门供油排气综合控制系统，针对发动机采取凸轮直接作用于摇臂的配气机构，位于摇臂上方在摇臂支座上固定安装压板，在气缸盖上固定直流电机，直流电机轴带动摆臂作用于摇臂与压板之间，此限位装置为摆臂。

发动机气门供油排气综合控制系统，针对发动机采取凸轮直压气门导筒式配气机构，在气缸盖上安装滑块，滑块在动力机构的带动下动作，在滑块处于凸轮轴与气门导筒之间时，气门处于开启状，此限位装置为滑块。

发动机气门供油排气综合控制系统，动力机构为直流电机或保持式电磁铁。

发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机熄火控制方法，当发动机需要熄火时，熄火开关打开，控制模块向气门开启执行元件发出处于工作状态指令，动力机构带动限位装置与摇臂保持接触状，然后控制模块向供油电磁阀发出停止工作指令，发动机熄火，发动机所有气门处于开启状，为下一次发动机的起动做好减压起动的准备工作。

发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机自动减压起动控制方法，当发动机需要起动时，起动开关打开，控制模块检测发动机相关起动信号数据，若这些信号数据符合起动条件，控制模块向气门开启执行元件和起动机发出指令，气门开启执行元件和起动机同时开始工作，此时，发动机所有气门处于开启状，发动机在减压状态下起动，待控制模块接收的发动机转速信号数据达到气门开启执行元件可以退出工作状态时，控制模块向气门开启执行元件发出退出工作状态指令，向供油电磁阀发出工作指令，此时气门关闭，发动机在飞轮惯性力和起动机双重作用力下起动，待起动机得到指令退出工作状态，此控制程序结束；若发动机达不到起动条件或起动开始后转速信号数据没有一个明显提高，证明发动机起动不成功，气门开启执行元件就会得到使发动机所有气门处于开启状的工作指令，指令关闭全部供油电磁阀，指令起动机退出工作状态，为下一次发动机的起动做好减压起动的准备工作。

发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机停缸断油控制方法一，当发动机需要处于停缸断油的工作状态时，停缸断油开关打开，控制模块接收发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀、排气歧管阀门、排气支管阀门信号数据，并对这些信号进行调整，这些信号如符合停缸断油的工作要求，即对需要停止工作的气缸所对应的限位装置动力机构、供油电磁阀、排气歧管阀门和排气支管阀门发出与停缸断油相对应的指令，气门开启执行元件使气门处于开启状态、供油电磁阀停止工作，排气歧管阀门关闭，排气支管阀门开启，这样发动机处于开缸控制下的停缸断油工作状态；若控制模块接收的发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀、排气歧管阀门、排气支管阀门信号数据不符合停缸断油的工作要求，发动机停缸断油控制程序则不予运行，并发出故障信号。

发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机停缸断油控制方法二，当发动机需要处于停缸断油的工作状态时，停缸断油开关打开，控制模块接受发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀信号数据，并对这些信号进行调整，这些信号如符合停缸断油的工作要求，即对需要停止工作的气缸所对应的气门开启执行元件、供油电磁阀发出指令，气门开启执行元件使气门处于开启状态、供油电磁阀停止工作，这样发动机实现开缸控制下的停缸断油，达到发动机在中小功率运行时提高燃油经济性的目的；如果控制模块接受的发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀数据不符合停缸断油的工作要求，发动机停缸断油控制程序则不予运行，并发出故障信号。

发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机排气门制动控制方法，其特征在于：发动机需要处于排气门制动工作状态时，控制模块对限位装置动力机构、供油电磁阀、排气歧管阀门、排气支管阀门进行控制，使排气门处于开启状，排气歧管阀门、排气支管阀门处于关闭位置，供油电磁阀停止工作，这样发动机就起到降低车速的作用，车辆在长下坡的行驶状况下安全保障得到提高。

采用上述技术方案的本发明，使发动机在此一套技术方案的实施中具有自动减压起动、停缸断油、排气门制动三项优越性能，使发动机降低油耗20%以上、减少排放30%、起动系统使用寿命延长三倍、发动机使用寿命延长一倍、车辆制动效能提高50%，使车辆在山区行驶安全保障得到提高。此方案结构简单，安装维修方便，且适用于绝大多数发动机机型的配套安装。

附图说明

附图1是本发明排气系统及气门开启机构结构示意图。

附图2是排气系统中排气管与汇总后的排气支管分别连接消音器的结构示意图。

附图3是本发明限位装置为摆臂的结构示意图。

附图4是本发明限位装置为滑块、动力机构为直流电机的结构示意图。

附图5是本发明限位装置为滑块、动力机构为保持式电磁铁的结构示意图。

附图6是本发明实现发动机熄火的控制程序示意图。

附图7是本发明实现自动减压起动的控制程序示意图。

附图8是本发明实现停缸断油的控制程序一示意图。

附图9是本发明实现停缸断油的控制程序二示意图。

附图10是本发明实现排气制动的控制程序示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种发动机排气系统，它包括与发动机气缸出气口相连接的排气歧管9，多个排气歧管9汇总为排气管11后经过废气处理器13、消音器15输出，每个排气歧管9与排气支管10并联连接在气缸出气口，所有排气支管10汇总后的出气端连接在废气处理器13的后端；在所述的每个排气歧管9上设置排气歧管阀门8，排气支管10进气端在排气歧管阀门8前面与排气歧管9连接；在汇总后的排气支管10上安装排气支管阀门14；在所述的排气管11上安装传感器12；排气歧管阀门8和排气支管阀门14均与控制模块3相连接。

控制模块3控制发动机的功能，相当部分的控制连接没有在图1中示出，因为它们是已知的并且对于例示说明本发明不是必要的。而且，必须注意的是，图1是本发明的结构和功能示意，其没有包括发动机的所有元件，图1和其它图是用于例示本发明的目的。因此，明显的是，真实的实施方式包括未在描述中说明的大量的装置和部分。

另外，排气管11与汇总后的排气支管10还可以分别连接各自的消音器15后输出，如图2所示。

一种采用上述排气系统的发动机气门供油排气综合控制系统，它包括控制模块3以及与控制模块3相连接的发动机气门开启执行元件、排气系统上安装的阀门和气缸供油电磁阀2。这里的排气系统即为前述的发动机排气系统，阀门即为排气歧管阀门8和排气支管阀门14，这里的气门开启执行元件是指：在摇臂处设置限位装置；在停缸前摇臂下行气门开启时,限位装置在动力机构带动下与摇臂保持接触状，使得气门处于开启状；当气缸再次启动时，限位装置接受控制模块3的控制，在动力机构的带动下脱离摇臂，使气门关闭。

如图3所示，针对发动机采取凸轮17直接作用于摇臂的配气机构，位于摇臂6上方在摇臂支座上固定安装压板5，在气缸盖上1上固定直流电机19，直流电机轴带动摆臂20作用于摇臂6与压板5之间；本实施例的限位装置为摆臂20。

如图4、图5所示，针对发动机采取凸轮17直压气门导筒16配气机构，在气缸盖1上安装滑块21，滑块21在动力机构的带动下动作，在滑块21处于凸轮轴18与气门导筒16之间时，气门7处于开启状；本实施例的限位装置为滑块21。

所述的动力机构为直流电机19或保持式电磁铁4。

如图6所示，一种发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机熄火控制方法，当发动机需要熄火时，熄火开关打开，控制模块3向气门开启执行元件发出处于工作状态指令，动力机构带动限位装置与摇臂保持接触状，然后控制模块3向供油电磁阀2发出停止工作指令，发动机熄火，发动机所有气门处于开启状，为下一次发动机的起动做好减压起动的准备工作。

如图7所示，一种发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机自动减压起动控制方法，当发动机需要起动时，起动开关打开，控制模块3检测发动机相关起动信号数据；若这些信号数据符合起动条件，控制模块3向气门开启执行元件和起动机发出指令，气门开启执行元件和起动机同时开始工作，此时，发动机所有气门处于开启状，发动机在减压状态下起动，待控制模块3接收的发动机转速信号数据达到气门开启执行元件可以退出工作状态时，控制模块3向气门开启执行元件发出退出工作状态指令，向供油电磁阀2发出工作指令，此时气门关闭，发动机在飞轮惯性力和起动机双重作用力下起动，待起动机得到指令退出工作状态，此控制程序结束；若发动机达不到起动条件或起动开始后转速信号数据没有一个明显提高，证明发动机起动不成功，气门开启执行元件就会得到工作指令，使发动机所有气门处于开启状，关闭全部供油电磁阀，起动机退出工作状态，为下一次发动机的起动做好减压起动的准备工作。

发动机自动减压起动得到的有益效果是：减少70%起动扭矩，大幅度减小起动电流和起动时的磨损；提高起动性能；使起动机和起动电池延长三倍使用寿命；减少起动电池50%的铅酸用量，减少大量的铅酸污染；延长发动机50%使用寿命。再者，在起动发动机的过程中，气门开启执行元件没有退出工作状态时，供油电磁阀处于不工作状态，只有在气门开启执行元件退出工作状态，发动机气门得以关闭，供油电磁阀才处于工作状态向气缸内供油，这样减少了起动时的喷油，也减少了燃油对润滑油对的稀释作用。

如图8所示，一种发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机停缸断油控制方法一，其特征在于：当发动机需要处于停缸断油的工作状态时，停缸断油开关打开，控制模块3接受发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀、排气歧管阀门、排气支管阀门信号数据，并对这些信号进行调整，这些信号如符合停缸断油的工作要求，即对需要停止工作的气缸所对应的保持式电磁铁4、供油电磁阀2、排气歧管阀门8和排气支管阀门14发出指令，使保持式电磁铁4的动铁芯伸出并位于摇臂6与压板5之间（利用发动机自身工作在摇臂自然下降时）；使对应的供油电磁阀2停止工作，不再向气缸内供油；使此气缸对应的排气歧管阀门8关闭，排气支管阀门14开启，这样发动机处于开缸控制下的停缸断油工作状态，达到发动机在中小功率运行时提高燃油经济性的目的；如果控制模块3接受的发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀、排气歧管阀门、排气支管阀门信号数据不符合停缸断油的工作要求，发动机停缸断油控制程序则不予运行，并发出故障信号。发动机采取这样的控制程序后，在发动机实现开缸控制下的停缸断油工作状态时吸入的新鲜空气不经传感器12和废气处理器13，传感器12测的不是富氧气体而是工作气缸排出的按标定的空燃比进行燃烧后的气体，车辆的ECU不向工作的气缸发出增加喷油量的信号，不再产生燃烧不完全和有害气体排放增加的现象，不再造成废气处理器13的失效，使发动机达到节油和降低排放的双重目的。

如图9所示，一种发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机停缸断油控制方法二，当发动机需要处于停缸断油的工作状态时，停缸断油开关打开，控制模块3接受发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀信号数据，并对这些信号进行调整，这些信号如符合停缸断油的工作要求，即对需要停止工作的气缸所对应的保持式电磁铁4、供油电磁阀2发出指令，使保持式电磁铁4的动铁芯伸出并位于摇臂6与压板5之间（利用发动机自身工作在摇臂自然下降时），气门7处于开启状，这样发动机处于开缸控制下的停缸断油工作状态，达到发动机在中小功率运行时提高燃油经济性的目的；如果控制模块3接受的发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀信号数据不符合停缸断油的工作要求，发动机停缸断油控制程序则不予运行，并发出故障信号。

如图10所示，一种发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机排气门制动控制方法，发动机需要处于排气门制动工作状态时，控制模块3对限位装置动力机构、供油电磁阀2、排气歧管阀门8、排气支管阀门14进行控制，使排气门处于开启状，排气歧管阀门8、排气支管阀门14处于关闭位置，供油电磁阀2停止工作，这样发动机就起到降低车速的作用，车辆在长下坡的行驶状况下安全保障得到提高。

Claims (11)

1.一种发动机排气系统，由排气管和排气支管组成双路排气管，它包括与发动机气缸出气口相连接的排气歧管（9），多个排气歧管（9）汇总为排气管（11）后经过废气处理器（13）、消音器（15）输出，其特征在于：每个排气歧管（9）与排气支管（10）并联连接在气缸出气口，所有排气支管（10）汇总后的出气端连接在废气处理器（13）的后端；

在所述的每个排气歧管（9）上设置排气歧管阀门（8），排气支管（10）进气端在排气歧管阀门（8）前面与排气歧管（9）连接；

在汇总后的排气支管（10）上安装排气支管阀门（14）；

在所述的排气管（11）上安装传感器（12）；

所述的传感器（12）、排气歧管阀门（8）和排气支管阀门（14）均与控制模块（3）相连接。

2.根据权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于：排气管（11）与汇总后的排气支管（10）分别连接各自的消音器（15）后输出。

3.一种采用权利要求1或2所述排气系统的发动机气门供油排气综合控制系统，其特征在于：它包括控制模块（3）以及与控制模块（3）相连接的发动机气门开启执行元件、排气系统上安装的阀门和气缸供油电磁阀（2）；所述的气门开启执行元件是指：在摇臂处设置限位装置，在停缸前摇臂下行气门开启时，限位装置在动力机构带动下与摇臂保持接触状，使得气门处于开启状；当气缸再次启动时，限位装置接受控制模块（3）的控制，在动力机构的带动下与摇臂脱离，使气门关闭。

4.根据权利要求3所述的发动机气门供油排气综合控制系统，其特征在于：针对发动机采取凸轮（17）直接作用于摇臂的配气机构，位于摇臂（6）上方在摇臂支座上固定安装压板（5），在气缸盖（1）上固定直流电机（19），直流电机轴带动摆臂（20）作用于摇臂（6）与压板（5）之间；所述的限位装置为摆臂（20）。

5.根据权利要求3所述的发动机气门供油排气综合控制系统，其特征在于：针对发动机采取凸轮（17）直压气门导筒（16）配气机构，在气缸盖（1）上安装滑块（21），滑块（21）在动力机构的带动下动作，在滑块（21）处于凸轮轴（18)与气门导筒（16）之间时，气门（7）处于开启状；所述的限位装置为滑块（21）。

6.根据权利要求5所述的发动机气门供油排气综合控制系统，其特征在于：所述的动力机构为直流电机（19）或保持式电磁铁（4）。

7.一种由权利要求3所述发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机熄火控制方法，其特征在于：当发动机需要熄火时，熄火开关打开，控制模块（3）向气门开启执行元件发出处于工作状态指令，动力机构带动限位装置与摇臂保持接触状，然后控制模块（3）向供油电磁阀（2）发出停止工作指令，发动机熄火，发动机所有气门处于开启状，为下一次发动机的起动做好减压起动的准备工作。

8.一种由权利要求3所述发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机自动减压起动控制方法，其特征在于：当发动机需要起动时，起动开关打开，控制模块（3）检测发动机相关起动信号数据；若这些信号数据符合起动条件，控制模块（3）向气门开启执行元件和起动机发出指令，气门开启执行元件和起动机同时开始工作，此时，发动机所有气门处于开启状，发动机在减压状态下起动，待控制模块（3）接收的发动机转速信号数据达到气门开启执行元件可以退出工作状态时，控制模块（3）向气门开启执行元件发出退出工作状态指令，向供油电磁阀（2）发出工作指令，此时气门关闭，发动机在飞轮惯性力和起动机双重作用力下起动，待起动机得到指令退出工作状态，此控制程序结束；若发动机达不到起动条件或起动开始后转速信号数据没有一个明显提高，证明发动机起动不成功，气门开启执行元件就会得到工作指令，使发动机所有气门处于开启状，指令关闭全部供油电磁阀，起动机退出工作状态，为下一次发动机的起动做好减压起动的准备工作。

9.一种由权利要求3所述发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机停缸断油控制方法，其特征在于：当发动机需要处于停缸断油的工作状态时，停缸断油开关打开，控制模块（3）接收发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀、排气歧管阀门、排气支管阀门信号数据，并对这些信号进行调整，这些信号如符合停缸断油的工作要求，即对需要停止工作的气缸所对应的限位装置动力机构、供油电磁阀（2）、排气歧管阀门（8）和排气支管阀门（14）发出与停缸断油相对应的指令，气门开启执行元件使气门处于开启状态、对应的供油电磁阀（2）不再向气缸内供油、对应的排气歧管阀门（8）关闭，排气支管阀门（14）开启，发动机处于开缸控制下的停缸断油工作状态；若控制模块（3）接收的发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀、排气歧管阀门、排气支管阀门信号数据不符合停缸断油的工作要求，发动机停缸断油控制程序则不予运行，并发出故障信号。

10.一种由权利要求9所述发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机停缸断油控制方法，其特征在于：当发动机需要处于停缸断油的工作状态时，停缸断油开关打开，控制模块（3）接受发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀（2）信号数据，并对这些信号进行调整，这些信号如符合停缸断油的工作要求，即对需要停止工作的气缸所对应的气门开启执行元件、供油电磁阀（2）发出指令，气门开启执行元件使气门处于开启状态、供油电磁阀（2）不再向气缸内供油、发动机实现开缸控制下的停缸断油，达到发动机在中小功率运行时提高燃油经济性的目的；如果控制模块（3）接受的发动机转速、扭矩、档位、气门开启执行元件、供油电磁阀数据不符合停缸断油的工作要求，发动机停缸断油控制程序则不予运行，并发出故障信号。

11.一种由权利要求3所述发动机气门供油排气综合控制系统实施的发动机排气门制动控制方法，其特征在于：发动机需要处于排气门制动工作状态时，控制模块（3）对限位装置动力机构、供油电磁阀（2）、排气歧管阀门（8）、排气支管阀门（14）进行控制，使排气门处于开启状，排气歧管阀门（8）、排气支管阀门（14）处于关闭位置，供油电磁阀（2）停止工作，这样发动机就起到降低车速的作用，车辆在长下坡的行驶状况下安全保障得到提高。