CN110566304B - 具有低压egr系统的发动机的配气机构以及控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有低压EGR系统的发动机的配气机构以及控制策略，所述配气机构包括：摇臂、凸轮和气门，所述凸轮的外周缘与所述摇臂止抵以在所述凸轮转动时推动所述摇臂下移；所述气门设置在所述摇臂上以随所述摇臂一起移动；其中，所述摇臂上还设置有驱动件，所述驱动件适于驱动所述气门相对所述摇臂移动。由此，通过延长排气门开启时间，将排气歧管内的尾气倒吸入气缸内，可以增加气缸内热氛围，保证气缸内的燃烧稳定性。

Description

具有低压EGR系统的发动机的配气机构以及控制策略

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种具有低压EGR系统的发动机的配气机构以及控制策略。

背景技术

相关技术中，发动机EGR系统为外部EGR，其是将催化器后的废气引到进气增压器前，需要经过增压器，进气中冷器以及节气门才能进入到发动机气缸内。

这样，在发动机处于小负荷区域内运转或者发动机处于大负荷区域运转时，一旦EGR突然进入到气缸内，会造成燃烧不稳定，并且具有一定的发动机失火的风险。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出具有低压EGR系统的发动机的配气机构，所述配气机构可以提高发动机在冷机启动时的燃烧稳定性。

本发明还提出了一种具有低压EGR系统的发动机的配气机构的控制策略。

根据本发明第一方面实施例的具有低压EGR系统的发动机的配气机构包括：摇臂、凸轮和气门，所述凸轮的外周缘与所述摇臂止抵以在所述凸轮转动时推动所述摇臂移动；所述气门设置在所述摇臂上以随所述摇臂一起移动；其中，所述摇臂上还设置有驱动件，所述驱动件适于驱动所述气门相对所述摇臂移动。

根据本发明实施例的具有低压EGR系统的发动机的配气机构，通过驱动件驱动气门相对摇臂移动，使摇臂运动到气门应该关闭的位置时，气门仍然具有一定的间隙，从而延长气门的开启时间，并在气门被延长开启的时间内，通过低压EGR系统在排气系统中抽取至少部分EGR，并输送到气缸内。由此，通过延长排气门开启时间，将排气歧管内的尾气倒吸入气缸内，可以增加气缸内热氛围，保证气缸内的燃烧稳定性。

进一步地，所述摇臂内设置有油腔，所述气门的上端设置在所述油腔内，所述油腔内可选择地填充液压油以推动所述气门相对所述摇臂移动。

进一步地，所述气门的上端设置有活动销，所述活动销可滑动地设置在所述油腔内。

进一步地，所述摇臂上设置有摇臂油道，所述摇臂油道的一端与所述油腔连通，所述摇臂油道的另一端与所述摇臂上的进油口连通。

进一步地，所述摇臂的下端设置有挺柱，所述挺柱的中空油道与所述摇臂上的进油口连通。

进一步地，所述挺柱的中空油道连接有进油管，所述进油管上设置有控制液压油进出所述油腔的电磁阀。

进一步地，所述摇臂上设置有摇臂滚轮，所述凸轮的外周缘止抵在所述摇臂滚轮上。

根据本发明的一些实施例，所述摇臂上设置有销孔，所述销孔的两侧对称设置有两个所述摇臂滚轮。

根据本发明第二方面实施例的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，采用上述实施例中所述的配气机构，所述控制策略包括正常模式和暖机模式。

进一步地，所述暖机模式的判断策略包括：确定当前的机油温度及环境温度；根据当前的机油温度及环境温度，确定暖机时间；当发动机冷启动的累积时间小于暖机时间时，发动机处于暖机模式。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的低压EGR系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的配气机构的示意图；

图3是根据本发明实施例的配器机构的气门顶升的示意图；

图4是根据本发明实施例的配汽机构的气门下降的示意图；

图5是根据本发明实施例的配气机构的一个工作位置示意图；

图6是图5对应的气门间隙变化示意图；

图7是根据本发明实施例的配汽机构的另一个工作位置示意图；

图8是图7对应的气门间隙变化示意图；

图9是根据本发明实施例的控制策略的示意图；

图10是根据本发明实施例的配气机构的摇臂的俯视示意图。

附图标记：

100-配气机构，

110-摇臂，111-油腔，112-摇臂油道，113-摇臂滚轮，120-凸轮，130-气门，140-活动销，150-挺柱，151-中空油道，160-进油管，a-进油口，

200-低压GER系统，

210-进气中冷器，220-喷油器，230、增压器，240-EGR冷却器，250-EGR阀，260-节气门。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例的具有低压EGR系统200的发动机，首先由催化器吸取废气，在经过增压器230，进气中冷器210、EGR冷却器240、EGR阀250以及节气门260后才能进入到发动机气缸内，并在气缸内与喷油器喷出的油气混合。

其中，发动机在冷机启动工况下的燃烧稳定性差，有可能间歇性失火，导致燃烧效率低，油耗高，TCH排放高。

基于上述燃烧稳定差的问题，发明人提出本实施例的配气机构100，通过该配气机构100有效地提高燃烧稳定性，提高燃烧效率、降低油耗以及TCH排放。

下面参考图1-图10描述根据本发明实施例的具有低压EGR系统200的发动机的配气机构100。

如图2-图8所示，根据本发明第一方面实施例的具有低压EGR系统200的发动机的配气机构100包括：摇臂110、凸轮120和气门130，凸轮120的外周缘与摇臂110止抵以在凸轮120转动时推动摇臂110下移；气门130设置在摇臂110上以随摇臂110一起移动；其中，摇臂110上还设置有驱动件，驱动件适于驱动气门130相对摇臂110移动。

具体而言，凸轮120转动以推动摇臂110运动，摇臂110带动气门130运动，从而实现气门130的开闭，并在气门130开启时，向气缸内注入空气，从而维持气缸内的油气燃烧，进而通过设置驱动件，并通过驱动件驱动气门130相对摇臂110移动，以延长气门130开启时间。

根据本发明实施例的具有低压EGR系统200的发动机的配气机构100，通过驱动件驱动气门130相对摇臂110移动，使摇臂110运动到气门130应该关闭的位置时，气门130仍然具有一定的间隙，从而延长气门130的开启时间，并在气门130被延长开启的时间内，通过低压EGR系统200在排气系统中抽取至少部分EGR，并输送到气缸内。由此，通过延长排气门开启时间，将排气歧管内的尾气倒吸入气缸内，可以增加气缸内热氛围，保证气缸内的燃烧稳定性。

如图3和图4所示，摇臂110内设置有油腔111，气门130的上端设置在油腔111内，油腔111内可选择地填充液压油以推动气门130相对摇臂110移动。也就是说，液压油可以流入到油腔111内或者流出油腔111，以使气门130可以朝向摇臂110移动或者远离摇臂110移动，从而在气门130远离摇臂110移动时，可以延长气门130开启时间，在气门130朝向摇臂110移动时，可以使气门130在延长开启时间的状态下逐渐关闭，且气门130朝向摇臂110移动的时间与延长气门130开启时间过程中的延长时间可以一致。

这样，使驱动件控制气门130相对摇臂110移动的结构更加简单、工作稳定性更高，且响应速度较快。

如图5以及图7所示，气门130的上端设置有活动销140，活动销140可滑动地设置在油腔111内。

也就是说，图5为正常启动模式时的摇臂110与气门130的相对位置示意图；图7为冷机启动模式下的摇臂110与气门130的相对位置示意图。

其中，在正常模式下，油腔111内没有机油，摇臂110正常驱动气门130开闭，在冷机启动模式下，需要进行暖机，此时油腔111内充满机油，机油将活动销140推出气门130，并顶住气门130，从而在摇臂110上行的过程中，使气门130依旧可以开启一定时长，以便于活塞下行时将排气歧管内的尾气倒吸入气缸内，从而增加缸内热氛围，提高燃烧稳定性。

进一步地，摇臂110上设置有摇臂油道112，摇臂油道112的一端与油腔111连通，摇臂油道112的另一端与摇臂110上的进油口连通。这样，通过设置摇臂油道112，使液压油可以在摇臂油道112内流通，可以避免液压油流入或者流出气门130的过程中溢出，并可以提高驱动件的工作稳定性，延长液压油的使用寿命。

在图2所示的具体的实施例中，摇臂110的下端设置有挺柱150，挺柱150的中空油道与摇臂110上的进油口连通。也就是说，中空油道位于进油口的一侧，摇臂油道112位于进油口的另一侧，三者连通，从而组成液压油回路，方便液压油的流通，且中空油道以及摇臂油道112的位置选取合理，可以降低空间占用，且不影响液压油传输速率。

进一步地，挺柱150的中空油道连接有进油管160，进油管160上设置有控制液压油进出油腔111的电磁阀。也就是说，进油管160用于供给液压油给油腔111，上述中空油道、摇臂油道112用于运输液压油，而通过设置电磁阀，当电磁阀开启且液压油朝向气门130流动时，实现延长气门130开启时间，当电磁阀开启且液压油从油腔111流出时，将气门130的开启切换至正常模式。

进一步地，摇臂110上设置有摇臂滚轮113，凸轮120的外周缘止抵在摇臂滚轮113上。由此，在凸轮120转动的过程中，如图6所示几何形状的运动为摇臂滚轮113动作的动态演示，进而气门130的开启间隙的动态演示也如图6所示的几何形状，且在活动销140顶住气门130时，凸轮120推动摇臂110运动的动态演示与图8相一致，而气门130的开启间隙的动态演示也和图8所示的几何形状相一致(即气门升程量以及气门延迟关闭时间、气门延迟关闭角度均与图8相一致)。

如图10所示，摇臂110上设置有销孔，销孔的两侧对称设置有两个摇臂滚轮113。这样，凸轮120同时驱动位于销孔两侧的摇臂滚轮113，从而驱动摇臂110移动，使摇臂110移动过程中两侧的受力相一致，以有效地提高摇臂110移动的稳定性。

如图9所示，根据本发明第二方面实施例的具有低压EGR系统200的发动机的控制策略，采用上述实施例中的配气机构100，包括正常模式和暖机模式。其中，暖机模式的判断策略包括：确定当前的机油温度及环境温度；根据当前的机油温度及环境温度，确定暖机时间；当发动机冷启动的累积时间小于暖机时间时，发动机处于暖机模式。

具体而言，在暖机模式下，配气机构100的动作过程为：油腔111内充满液压油，顶住气门130，在摇臂110上行的过程中，使气门130依然开启一段时间，便于活塞下行时将排气歧管内的尾气倒吸入缸内。

暖机模式的判断过程为：确定当前机油温度以及环境温度，并根据机油温度以及环境温度计算出合理地暖机时间，且当发动机冷启动的累积时间小于暖机时间时，发动机一直处于暖机模式。

也就是说，发动机在冷启动时，ECU将开始执行暖机策略，并计算暖机策略持续时间，当持续时间大于等于暖机时间时，驱使发动机进入正常工作模式，否则继续执行暖机模式。其中，暖机时间的长短由ECU计算得出，该过程为：ECU根据机油温度传感器及环境温度传感器的所测的当前的机油温度及环境温度，将环境温度参数以及机油温度参数输入到暖机时间map中，暖机时间map可通过试验自行标定，从而查找到不同环境温度以及不同机油温度所对应的暖机时间。

需要说明的是，暖机时间map是发明人经过多次试验后、并通过大量数据得出的，可以根据环境温度参数、机油温度参数和暖机时间map得到暖机时间，也可以通过其他方式或方法获取环境温度参数、机油温度参数对应的暖机时间，本发明不对暖机时间的获取方式进行限定。

由此，本实施例的具有低压EGR系统200的发动机的控制策略，计算出合理的暖机时长，并在发动机充分暖机后，切换回正常工作模式，可以有效地降低发动机油耗，提高燃烧稳定性。

可以理解的是，本实施例的低压EGR系统200的发动机控制策略以及配气机构100均适用于车辆的发动机，且采用上述控制策略控制上述具有低压EGR系统200的发动机的配气机构100，不仅可以使气缸内的燃烧介质(即氧气)含量更高，而且可以提高气缸内的温度，从而在增加燃烧介质含量以及提高环境温度两个方向上提高燃烧稳定性，以有效地提高气缸内的燃烧稳定性，从而降低油耗，使冷启动下的车辆也能够具有充沛的动力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种具有低压EGR系统的发动机的配气机构，其特征在于，包括：

摇臂；

凸轮，所述凸轮的外周缘与所述摇臂止抵以在所述凸轮转动时推动所述摇臂移动；

气门，所述气门设置在所述摇臂上以随所述摇臂一起移动；其中

所述摇臂上还设置有驱动件，所述驱动件适于驱动所述气门相对所述摇臂移动；

所述摇臂上设置有摇臂油道，所述摇臂内设置有油腔，所述摇臂油道的一端与所述油腔连通，所述摇臂油道的另一端与所述摇臂上的进油口连通；

所述摇臂的下端设置有挺柱，所述挺柱的中空油道与所述摇臂上的进油口连通；

所述挺柱的中空油道连接有进油管，所述进油管上设置有控制液压油进出所述油腔的电磁阀。

2.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的发动机的配气机构，其特征在于，所述气门的上端设置在所述油腔内，所述油腔内可选择地填充液压油以推动所述气门相对所述摇臂移动。

3.根据权利要求2所述的具有低压EGR系统的发动机的配气机构，其特征在于，所述气门的上端设置有活动销，所述活动销可滑动地设置在所述油腔内。

4.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的发动机的配气机构，其特征在于，所述摇臂上设置有摇臂滚轮，所述凸轮的外周缘止抵在所述摇臂滚轮上。

5.根据权利要求4所述的具有低压EGR系统的发动机的配气机构，其特征在于，所述摇臂上设置有销孔，所述销孔的两侧对称设置有两个所述摇臂滚轮。

6.一种具有低压EGR系统的发动机的控制策略，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的配气机构，所述控制策略包括正常模式和暖机模式。

7.根据权利要求6所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，其特征在于，所述暖机模式的判断策略包括：

确定当前的机油温度及环境温度；

根据当前的机油温度及环境温度，确定暖机时间；

当发动机冷启动的累积时间小于暖机时间时，发动机处于暖机模式。

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