CN106555682A - 一种降低柴油机启动工况有害排放的可变气门控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降低柴油机启动工况有害排放的可变气门控制方法，通过判断缸内着火状态以及喷油次数来选择合适的气门控制策略，如果第一次喷油后，缸内不着火，则在当前排气过程中，排气门始终关闭而进气门开启；如果缸内不着火但喷油次数大于一，或缸内着火，则采用排气门早关或排气门两次开启或进气门两次开启的可变气门策略，本发明在有效降低柴油机启动过程中有害排放的基础上提高了燃油着火性，实现节能减排。

Description

一种降低柴油机启动工况有害排放的可变气门控制方法

技术领域

本发明属于发动机减排技术领域，尤其是涉及一种降低柴油机启动工况有害排放的可变气门控制方法。

背景技术

发动机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要发动机满足更优的经济性指标与更严格的排放法规。在发动机启动(特别是冷启动)过程中，由于较低的壁面温度以及较低的转速(漏气量大、传热损失大、缸压峰值低)导致燃烧不完全，大量未完全燃烧产物排出缸外，污染大气。

利用可变气门技术形成的内部热EGR策略可以有效降低未燃产物，目前柴油机上实现内部热EGR策略的可变气门技术主要有以下三种：(1)排气门早关，通过提前关闭排气门，可以使一部分燃烧产物留在缸内形成内部EGR；(2)排气门两次开启，在进气过程中排气门再开启一次，一部分废气从排气管直接进入缸内形成内部EGR；(3)进气门两次开启，在排气过程中进气门再开启一次，一部分废气从缸内进入到进气管，下次在进气过程中废气再重新吸回缸内形成内部EGR。除此之外，为了避免因转速过低，燃油难以着火，目前很多发动机厂商在发动机转速过低时设置不喷油，而当发动机转速达到一定转速时才开始喷油。

上述手段都可以有效降低柴油机启动工况下的有害排放，但在启动过程中，由于种种原因(包括但不限于活塞磨损漏气量增加、缸内直喷高辛烷燃料等)，即使通过多喷油形成适量的浓混合气也难以保证发动机第一次喷油后即成功着火，这样未经燃烧的燃油附着在排气管，形成所谓的“白烟”，既降低了经济性也增加了污染。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种降低柴油机启动工况有害排放的可变气门控制方法，以实现在柴油机启动过程中有效降低污染物排放的同时提高燃油着火概率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种降低柴油机启动工况有害排放的可变气门控制方法，包括以下步骤：

1)柴油机启动喷油后，对缸内是否着火进行判断；

2)若缸内不着火，且为第一次喷油，则在当前排气过程中，排气门不开启而进气门开启；

若缸内不着火且喷油次数大于一，或缸内着火，则采用排气门早关或排气门两次开启或进气门两次开启的可变气门策略；

3)判断柴油机运转过程中的发动机转速是否低于怠速转速，若是，则返回步骤1)继续喷油；若否，则启动工况结束。

进一步的，对缸内是否着火进行判断的依据如下:

若喷油之后，发动机转速特性与启动电机拖动发动机运转特性一致时，则缸内不着火；

若在排除启动电机对发动机转速的影响下，喷油之后发动机转速加速度增加，则缸内着火。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明兼顾了经济性与低排放，通过适当改变气门运动规律可以在柴油机启动过程中有效降低污染物排放的同时提高燃油着火概率；

(2)本发明方法简单，容易实现。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例用于降低柴油机启动工况下有害排放的可变气门控制方法，采用具有控制气门运动规律的发动机，如图1所示，包含如下步骤：

(1)在柴油机启动喷油后，通过如下方法对缸内是否着火进行判断：

如果喷油后发动机转速特性与启动电机拖动发动机运作特性一致，则表示活塞没有对曲轴做功，缸内未着火；

如果喷油后，在排除启动电机对发动机转速的影响下，发动机转速加速度增加，则表示活塞对曲轴做功，缸内着火。

(2)若缸内不着火，且是第一次喷油条件下，则在当前排气过程中，采用排气门始终关闭(不开启)而进气门开启的控制策略，此时缸内未着火的较浓油气混合物(在启动阶段，都适量多喷油以利于快速启动)并没有排出缸外，而是重新进入进气管并与新鲜空气混合稀释，形成稀混合气，将在下次进气过程中重新吸回缸内与第二次燃油混合，形成浓混合气，一方面更有利于燃烧，另一方面有效降低有害排放；

若缸内不着火，但喷油次数大于一，如果此时继续采用排气门关闭而进气门开启的策略，尽管有害排放仍不会排出缸外，但是由于燃油多次留存，导致进气管与缸内混合气都过浓，掺混以后反而不利于后续燃烧，因此需要采用排气门早关或排气门两次开启或进气门两次开启的可变气门策略，排出一部分过浓混合气的同时引入新鲜空气，从而使缸内形成适量的浓混合气，有利于后续燃烧；

若缸内着火，则采用排气门早关或排气门两次开启或进气门两次开启的可变气门策略，形成内部热EGR，一方面加热燃烧室，提高燃烧温度，降低初始排放，另一方面内部热EGR中的小部分未燃烧产物从新参入燃烧，从而降低最终排放；

(3)在柴油机运转过程中实时监测发动机转速，如果发动机转速低于怠速转速，则返回步骤(1)继续喷适当加浓的燃油，以利于快速启动；如果发动机转速达到或超过怠速转速，则启动工况结束，喷油量随之变化(适量降低满足怠速需求)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种降低柴油机启动工况有害排放的可变气门控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)柴油机启动喷油后，对缸内是否着火进行判断；

2)若缸内不着火且为第一次喷油，则在当前排气过程中，排气门不开启而进气门开启；

若缸内不着火且喷油次数大于一，或缸内着火，则采用排气门早关或排气门两次开启或进气门两次开启的可变气门策略；

3)判断柴油机运转过程中的发动机转速是否低于怠速转速，

若是，则返回步骤1)继续喷油；

若否，则启动工况结束。

2.根据权利要求1所述的降低柴油机启动工况有害排放的可变气门控制方法，其特征在于：对缸内是否着火进行判断的依据如下:

若喷油之后，发动机转速特性与启动电机拖动发动机运转特性一致时，则缸内不着火；

若在排除启动电机对发动机转速的影响下，喷油之后发动机转速加速度增加，则缸内着火。