专利名称：一种改善发动机怠速性能的方法
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^^中空气的旁通 量，如图l(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，约占整个发动枳4员失的10%-20%。因此，只要减少这 部分损失，发动才几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，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。
图1 U)、 (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IO,液压挺柱ll， 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4会轴位置传感器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；进气沖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， 釭内进气量增加'。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号F01L1/047GK101144398SQ200710164278
公开日2008年3月19日 申请日期2007年10月23日 优先权日2007年10月23日
发明者张志福 申请人:奇瑞汽车有限公司