CN111765008B - 内部egr的控制方法，系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内部EGR的控制方法，系统及车辆。它包括具有偶数个气缸的发动机，每两个气缸的排气通过排气歧管连通后，汇流到排气管，两个通过排气歧管连通的气缸中一个的排气门开启时，处在进气过程中另一个气缸的排气门第二次开启，一个气缸的废气通过排气歧管进入另一个气缸，实现一个气缸的废气进入另一个气缸参与燃烧。本发明在两个排气彼此联通气缸之间形成废气循环组，在一个气缸排气时，另一气缸在进气过程中排气门第二次开启，使得一个气缸排出的废气进入另一气缸参与燃烧，实现废气循环组气缸之间的废气循环燃烧，实现缸与缸之间的废气流动，提高了EGR率；进而可以提高发动机压缩比。

Description

内部EGR的控制方法，系统及车辆
技术领域
本发明属于发动机控制技术，具体涉及一种发动机废气循环控制技术。
背景技术
EGR(Exhaust Gas Recirculation)技术是将缸内燃烧后排出的一部分废气分离并引入燃烧室内，使其再度参与燃烧的技术，其主要目的是改善发动机在部分负荷下的燃油经济性、降低NOx排放以及减少燃油富集区，从而有效抑制爆震。EGR技术的主要作用有：第一，温度较高的EGR可以提高进气温度，使着火和燃烧更加稳定，燃烧速度加快，提高燃烧效率并促进HC和CO的氧化；第二，废气中的CO2和H2O具有较大的比热容，可以吸收更多的热量，缸内最高温度下降，有利于减少NOx的排放；第三，废气中含有未燃HC和活化成分，未燃HC可以再次燃烧，提高了燃料利用率，降低了HC排放，活化成分可以加快燃烧速度，提高燃烧效率。
根据废气进入发动机气缸是否通过进气系统，可以将EGR技术分为外部EGR和内部EGR。内部EGR技术是通过改变进排气门开启关闭时刻，形成不同的重叠角，使缸内保留部分残余废气量。
传统内部EGR通过改变单缸的进排气门重叠角，使得缸内保留残余废气量实现废气EGR，无法实现缸与缸之间的废气流动，无法精确控制各缸的EGR率导致发动机燃烧效率无法达到最大。如CN201810598331应用电磁全可变气门的发动机内部废气再循环方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现发动机气缸之间内部的EGR的控制方法，系统及车辆。
本发明的技术方案之一是：内部EGR的控制方法，它包括具有偶数个气缸的发动机，每两个气缸的排气通过排气歧管连通后，汇流到排气管，两个通过排气歧管连通的气缸中一个的排气门开启时，处在进气过程中另一个气缸的排气门第二次开启，一个气缸的废气通过排气歧管进入另一个气缸，实现一个气缸的废气进入另一个气缸参与燃烧。
上述发动机气缸工作循环过程中，气缸的排气升程大于进气升程。
本发明在两个排气彼此联通气缸之间形成废气循环组，在一个气缸排气时，另一气缸在进气过程中排气门第二次开启，由于气缸的排气升程大于进气升程，因此，一个气缸排气压力大于另一气缸内的压力，在排气压力波的作用下，使得一个气缸排出的废气进入另一气缸参与燃烧，实现废气循环组气缸之间的废气循环燃烧，实现缸与缸之间的废气流动，提高了EGR率；进而可以提高发动机压缩比。
进一步优选的技术特征是，所述另一气缸的排气门第二次开启持续角不大于该气缸进气门开启持续角。
气缸在进气阶段，排气门第二次开启持续角不大于该气缸进气门开启持续角，特别是小于气缸进气门开启持续角，避免排气门第二次开启持续角过大，影响发动机正常工作。基于设定排气门第二次开启持续角，在实际控制过程中，可以将其转化为可变气门正时的时间控制，即通过可变气门正时系统，控制排气门第二次开启的时间，实现精确控制。
进一步优选的技术特征是，所述另一气缸的排气门第二次开启的气门升程不高于该气缸的进气门开启升程。
该标定可以避免第二次开启的气门升程高于该气缸的进气门开启升程影响气缸的正常工作循环，另外通过第二次开启的气门升程的设定，可以精准控制废气循环量，可以根据需要调节EGR率，特别是可以将排气门第二次开启的时间以及第二次开启的气门升程综合考量调节EGR率。
进一步优选的技术特征是，另一个气缸的排气门第二次开启角较一个气缸的排气门开启角提前。
在废气循环气缸组中，另一个气缸排气门第二次开启先与一个气缸排气门开启，可以避免由于响应延时，一个气缸排气门已经开启而另一个气缸排气门第二次还未开启，废气不能进入另一个气缸中，形成滞后进入，增加排气管压力波动的问题。
进一步优选的技术特征是，另一个气缸的排气门第二次开启角较一个的排气门开启角最大提前10°。
进一步优选的技术特征是，两个气缸之间联通的排气歧管之间夹角大于90°。
在废气循环气缸组中，两个排气歧管之间夹角大于90°确保气体流动的平顺性，降低气体流动阻力。
进一步优选的技术特征是，它是具有四个气缸的发动机，第一气缸与第四气缸的排气通过第一组排气歧管连通，第二气缸与第三气缸的排气通过第二组排气歧管连通，第二组排气歧管和第一组排气歧管均汇流到排气管。
在废气循环气缸组中，将工作循环相位差180°的气缸之间实现废气循环有利于简化排气歧管设置，有利于气缸之间废气循环及排气的均匀。
本发明的技术方案之二是：内部EGR的控制系统，它包括具有偶数个气缸的发动机，每两个气缸的排气通过排气歧管连通后，汇流到排气管；
它还包括发动机控制器，用于设定包括气缸进气门开启角，排气门开启角，排气门开启持续角，排气门开第二次启角，排气门第二次开启持续角，进气门开启持续角，进气门开启升程，排气门开启升程，排气门第二次开启的气门升程参数，并发出控制指令；
可变气门正时系统和可变气门升程系统，用于接收发动机控制器指令，按照指令依据气缸进气门开启角，排气门开启角，排气门开启持续角，排气门开第二次启角，排气门第二次开启持续角，进气门开启持续角，进气门开启升程，排气门开启升程，排气门第二次开启的气门升程参数，执行控制控制进气门、排气门在动作循环中的正时与升程，以及排气门在同一循环中的二次开启时间和升程，控制两个通过排气歧管连通的气缸中一个的排气门开启时，处在进气过程中另一个气缸的排气门第二次开启，一个气缸的废气通过排气歧管进入另一个气缸，实现一个气缸的废气进入另一个气缸参与燃烧。
利用可变气门正时系统和可变气门升程系统完成对二次排气的时间及升程的控制，实现对废气循环气缸组内部的EGR精准的控制，
进一步优选的技术特征是，两个气缸之间联通的排气歧管之间夹角大于90°。
进一步优选的技术特征是，它是具有四个气缸的发动机，第一气缸与第四气缸的排气通过第一组排气歧管连通，第二气缸与第三气缸的排气通过第二组排气歧管连通，第二组排气歧管和第一组排气歧管均汇流到排气管。
通过排气歧管分组设置，实现对在废气循环气缸组设置，既不增加硬件，包括零部件，控制器件，就能实现气缸之间的废气内循环，大大降低成本，又能提高EGR效率。
本发明的技术方案之三是：一种汽车，它包括具有偶数个气缸的发动机，每两个气缸的排气通过排气歧管连通后，汇流到排气管，在发动机运行过程中，两个通过排气歧管连通的气缸中一个的排气门开启时，处在进气过程中另一个气缸的排气门第二次开启，一个气缸的废气通过排气歧管进入另一个气缸，实现一个气缸的废气进入另一个气缸参与燃烧。
本发明的技术方案之四是：一种汽车，它包括上述的内部EGR的控制系统。
附图说明
图1内部EGR的控制系统示意图。
图2四缸发动机第1缸和第4缸内部EGR控制原理图示。
图3四缸发动机第2缸和第3缸内部EGR控制原理图示。
具体实施方式
下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
实施例是汽油发动机的车辆，特别是具有4缸发动机，但不限于是4缸发动机。基于本发明的发动机的缸数为偶数，也可以6缸，8缸等。如图1所示，其中1为发动机进气管，2为发动机节气门，3为发动机1-4缸进气歧管，4为第1缸进气门，5为第1缸排气门，6为第1缸排气歧管，7为第2缸排气歧管，8为第3缸排气歧管，9为第4缸排气歧管，10为发动机的可变气门正时和可变气门升程系统，11为第4缸进气门，12为第4缸排气门，13为第3缸进气门，14为第2缸进气门，15为第2缸排气门，16为第3缸排气门，17为第一汇流管，18为第二汇流管，19为排气管，20为发动机控制器。
第1缸排气歧管6与第4缸排气歧管9相互连通，两者之间的夹角为α>90°；第2缸排气歧管与第3缸排气歧管8相互连通，两者之间的夹角为为β>90°。
第1缸排气歧管6与第4缸排气歧管9连通后与第一汇流管17连通，第2缸排气歧管与第3缸排气歧管8连通与第二汇流管18连通，第一汇流管17与第二汇流管18汇流后与排气管19连通。
这样第1缸与第4缸为第一组废气内循环组，第2缸与第3缸为第二组废气内循环组。
发动机控制器20，用于设定包括气缸进气门开启角，排气门开启角，排气门开启持续角，排气门开第二次启角，排气门第二次开启持续角，进气门开启持续角，进气门开启升程，排气门开启升程，排气门第二次开启的气门升程参数，并发出控制指令。
可变气门正时系统和可变气门升程系统10，用于接收发动机控制器指令，按照指令依据气缸进气门开启角，排气门开启角，排气门开启持续角，排气门开第二次启角，排气门第二次开启持续角，进气门开启持续角，进气门开启升程，排气门开启升程，排气门第二次开启的气门升程参数，执行控制控制进气门、排气门在动作循环中的正时与升程，以及排气门在同一循环中的二次开启时间和升程，控制两个通过排气歧管连通的气缸中一个的排气门开启时，处在进气过程中另一个气缸的排气门第二次开启，一个气缸的废气通过排气歧管进入另一个气缸，实现一个气缸的废气进入另一个气缸参与燃烧。
上述系统完成气缸之间的EGR的控制过程。实施例中，
第一组废气内循环组中：
第1缸的正常工作循环是进气行程-压缩行程-做功行程-排气行程；
第4缸的正常工作循环是做功行程-排气行程-进气行程-压缩行程；
附图2中仅示意与本发明相关的排气，进气以及二次排气等EGR循环过程，图2中它是第1缸和第4缸一个工作循环过程，110为第4缸排气门在排气行程中的运动曲线，111为第4缸进气门在进气行程中的运动曲线，112为第4缸排气门同一循环中的二次开启曲线，107为第1缸进气门在进气循环中的运动曲线，108为第1缸排气门同一循环中的二次开启曲线，109为第1缸排气门在排气循环中的运动曲线。
在可实现的技术中，在第1缸的排气门开启时刻(第1缸的排气门开启角)，第4缸仍处在进气过程中，此时刻发动机控制器发出控制指令，通过可变气门正时系统和可变气门升程系统10控制第4缸的排气门第二次开启(第4缸的排气门第二次开启角)。
特别的是，第一组废气内循环组中，在第1缸的排气门开启时刻之前(第1缸的排气门开启角)，第4缸的排气门第二次提前开启(排气门第二次角提前)。
实施例中，第4缸的排气门第二次开启角较第1缸的排气门开启角最大提前10°。
当然，根据不同的发动机，车辆的不同要求，对于排气门第二次开启的持续角以及排气门第二次开启的升程可以通过发动机控制器19以及可变气门正时系统和可变气门升程系统10进行设定，以满足不同的EGR效率需求。但对于排气门二次开启必须满足气缸的排气门第二次开启持续角不大于该气缸进气门开启持续角，气缸的排气门第二次开启的气门升程不高于该气缸的进气门开启升程。
如对于需要较高的EGR效率，可以采用较大的二次开启持续角(较长的排气开启时间)，以及较大的二次排气升程。
实施例中，发动机第1缸做功行程末段，第1缸排气门5打开之前，在图2中下止点(曲轴转角540°)之前，通过中可变气门正时系统和可变气门升程系统10，控制第4缸排气门12在设定的升程下二次开启，并按设定的二次开启时间内完成启闭，实施例中第4缸排气门12和第1缸排气门5在曲轴转角540°附近同时开启，第4缸和第1缸排气门的相位及升程关系如图2曲线112和109所示。
在排气压力波的作用下，第1缸燃烧室内的排气通过第1缸排气门5，排气歧管6，第4缸排气歧管9以及第4缸排气门12进入第4缸燃烧室中，从而实现了将第1缸的排气引入第4缸燃烧室的过程。
同理，在发动机第4缸做功行程末段，第4缸排气门12打开之前，通过可变气门正时系统和可变气门升程系统10，控制第1缸排气门5在在设定的升程下二次开启，并按设定的二次开启时间内完成启闭，使得第1缸排气门5和第4缸排气门12在曲轴转角180°附近同时开启，第1缸和第4缸排气门的相位及升程关系如图2曲线108和110所示。
在排气压力波的作用下，第4缸燃烧室内的排气将通过图一中第4缸排气门12，排气歧管9，第1缸排气歧管6以及第1缸排气门5进入第1缸燃烧室中，从而实现了将第4缸排气引入第4缸燃烧室的过程。
第二组废气内循环组中：
第2缸正常工作循环是压缩行程-做功行程-排气行程-进气行程。
第3缸正常工作循环是排气行程-进气行程-压缩行程-做功行程。
附图3中仅示意与本发明相关的排气，进气以及二次排气等EGR循环过程，图3中它是第2缸和第3缸一个工作循环过程，104为发动机第2缸排气门在排气行程中的运动曲线，105为发动机第2缸进气门在进气行程中的运动曲线，106为发动机第2缸排气门同一循环中的二次开启曲线，102为发动机第3缸进气门在进气行程中的运动曲线，103为发动机第3缸排气门同一循环中的二次开启曲线，101为发动机第1缸排气门在排气行程中的运动曲线。
在发动机第2缸做功行程末段，第2缸排气门15打开之前，在下止点(曲轴转角360°)之前，通过可变气门正时系统和可变气门升程系统10，控制第3缸排气门16在设定的升程下二次开启，并按设定的二次开启时间内完成启闭，使得第2缸排气门15和第3缸排气门16在曲轴转角360°附近同时开启，第2缸和第3缸的排气门的相位及升程关系如图3曲线104和103所示。
在排气压力波的作用下，第2缸燃烧室内的排气将通过第2缸排气门15，排气歧管7，第3缸排气歧管8以及第3缸排气门16进入第3缸燃烧室中，从而实现了将第2缸的排气引入第3缸燃烧室的过程。
同理，在发动机第3缸做功行程末段，第3缸排气门16打开之前，通过可变气门正时系统和可变气门升程系统10，控制第2缸排气门15在设定升程下二次开启，并按设定的二次开启时间内完成启闭，使得第3缸排气门16和第2缸排气门15在曲轴转角720°附近同时开启，第2缸和第3缸排气门的相位及升程关系如图2曲线106和101所示。
在排气压力波的作用下，第3缸燃烧室内的排气将通过第3缸排气门16，排气歧管8，第2缸排气歧管7以及第2缸排气门15进入第2缸燃烧室中，从而实现了将第3缸排气引入第2缸燃烧室的过程。

Claims (8)

1.一种内部EGR的控制方法，其特征是，它包括四个气缸的发动机，第一气缸与第四气缸的排气通过第一组排气歧管连通，第二气缸与第三气缸的排气通过第二组排气歧管连通，第二组排气歧管和第一组排气歧管均汇流到排气管；第一气缸与第四气缸的排气通过第一组排气歧管连通，第一组排气歧管中的两个排气歧管之间的夹角α>90°；第二气缸与第三气缸的排气通过第二组排气歧管连通，第二组排气歧管中的两个排气歧管之间的夹角β>90°；第二组排气歧管和第一组排气歧管均汇流到排气管；两个通过排气歧管连通的气缸中一个的排气门开启时，处在进气过程中另一个气缸的排气门第二次开启，一个气缸的废气通过排气歧管进入另一个气缸，实现一个气缸的废气进入另一个气缸参与燃烧，气缸的进气门关闭之后，排气门二次开启升程达到最大值。
2.如权利要求1所述内部EGR的控制方法，其特征是，所述另一个气缸的排气门第二次开启持续角不大于该气缸进气门开启持续角。
3.如权利要求1所述内部EGR的控制方法，其特征是，所述另一个气缸的排气门第二次开启的气门升程不高于该气缸的进气门开启升程。
4.如权利要求1-3中任一项所述内部EGR的控制方法，其特征是，另一个气缸的排气门第二次开启角较一个气缸的排气门开启角提前。
5.如权利要求4所述内部EGR的控制方法，其特征是，另一个气缸的排气门第二次开启角较一个的排气门开启角最大提前10°。
6.一种内部EGR的控制系统，它包括具有四个气缸的发动机，其特征在于第一气缸与第四气缸的排气通过第一组排气歧管连通，第二气缸与第三气缸的排气通过第二组排气歧管连通，第一组排气歧管中的两个排气歧管之间的夹角α>90°；第二气缸与第三气缸的排气通过第二组排气歧管连通，第二组排气歧管中的两个排气歧管之间的夹角β>90°；第二组排气歧管和第一组排气歧管均汇流到排气管；
它还包括发动机控制器，用于设定包括气缸进气门开启角，排气门开启角，排气门开启持续角，排气门第二次开启角，排气门第二次开启持续角，进气门开启持续角，进气门开启升程，排气门开启升程，排气门第二次开启的气门升程参数，并发出控制指令；
可变气门正时系统和可变气门升程系统，用于接收发动机控制器指令，按照指令依据气缸进气门开启角，排气门开启角，排气门开启持续角，排气门第二次开启角，排气门第二次开启持续角，进气门开启持续角，进气门开启升程，排气门开启升程，排气门第二次开启的气门升程参数，执行控制控制进气门、排气门在动作循环中的正时与升程，以及排气门在同一循环中的二次开启时间和升程，控制两个通过排气歧管连通的气缸中一个的排气门开启时，处在进气过程中另一个气缸的排气门第二次开启，一个气缸的废气通过排气歧管进入另一个气缸，实现一个气缸的废气进入另一个气缸参与燃烧；气缸的进气门关闭之后，排气门二次开启升程达到最大值。
7.一种汽车，其特征是，它包括四个气缸的发动机，第一气缸与第四气缸的排气通过第一组排气歧管连通，第二气缸与第三气缸的排气通过第二组排气歧管连通，第二组排气歧管和第一组排气歧管均汇流到排气管，第一气缸与第四气缸的排气通过第一组排气歧管连通，第一组排气歧管中的两个排气歧管之间的夹角α>90°；第二气缸与第三气缸的排气通过第二组排气歧管连通，第二组排气歧管中的两个排气歧管之间的夹角β>90°；第二组排气歧管和第一组排气歧管均汇流到排气管；具有偶数个气缸的发动机，每两个气缸的排气通过排气歧管连通后，汇流到排气管，两个通过排气歧管连通的气缸中一个的排气门开启时，处在进气过程中另一个气缸的排气门第二次开启，一个气缸的废气通过排气歧管进入另一个气缸，实现一个气缸的废气进入另一个气缸参与燃烧，气缸的进气门关闭之后，排气门二次开启升程达到最大值。
8.一种汽车，其特征是，它包括权利要求6所述的内部EGR的控制系统。
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