专利名称：一种发动机的egr控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明属于汽车发动机制造技术领域，特别涉及到一种带废气再循环装置(EGR) 发动机的EGR控制系统及其控制方法。
背景技术：
排气再循环(Exhaust Gas Recirculation)是指汽车用内燃机在燃烧后将一部分排气引入进气进行再度燃烧的技术，其可以降低排出气体中的氮氧化物(NOx)及提高燃油经济性。随着排放法规的日趋严格及燃油价格的攀升，EGR技术在发动机上的应用越来越广泛。目前发动机内部EGR主要是通过VVT (Variable Valve Timing可变气门正时)和 VVL (Variable Valve lift可变气门升程)技术来进行控制，通过排气门迟关和进气门早开，形成一定的Overlap (气门重叠角)来调节残余在进、排气道的废气量大小，从而能起到降低汽油机泵气损失功，提升部分负荷下的热效率。上述方法虽然在一定程度上降低了泵气损失功，但是由于这部分EGR在进气歧管或者排气管内残留，往往会形成混合气在进气道壁上结焦甚至炭化，造成发动机的油耗升高。此外，由于气门重叠角的大小，决定了排气门开启和进气门关闭时刻，在不同的工况，往往又和为充分利用进气量的进气门关闭角存在一定的矛盾，导致内部EGR率大小达不到最佳要求。
发明内容
本发明的目的是提出一种发动机的EGR控制系统及其控制方法，通过改变气门正时和气门升程来达到控制缸内残留EGR率的目的，从而提高发动机的热效率。本发明的发动机的EGR控制系统包括电控单元和气门机构，关键在于所述气门机构对应每个缸体均设置有由第一进气门、第二进气门组成的进气门、由第一排气门、第二排气门组成的排气门，所述进气门利用进气凸轮轴控制，所述排气门利用排气凸轮轴控制，所述第一进气门、第二进气门分别利用设置于进气凸轮轴上的两个不同升程范围的凸轮控制，所述第一排气门、第二排气门分别利用设置于排气凸轮轴上的两个不同升程范围的凸轮控制，所述电控单元通过传动机构控制进气凸轮轴及排气凸轮轴上的凸轮工作。进一步地，所述电控单元与发动机控制系统相连，以使电控单元根据发动机控制系统传来的发动机负荷信号来控制各进气凸轮轴及排气凸轮轴上的凸轮工作。现有技术中一般采用液压的方式来控制凸轮的转动，从而达到改变凸轮与气门顶柱之间的接触范围， 实现控制气门升程的目的，此为现有技术，此处不再赘述。具体来说，所述进气凸轮轴上的两个凸轮中，第一进气凸轮具有第一升程和第二升程，第二进气凸轮具有第一升程和零升程；所述排气凸轮轴上的两个凸轮中，第一排气凸轮具有第一升程和第二升程，第二排气凸轮具有第一升程和零升程；所述第二升程大于零且小于第一升程。上述第一升程、第二升程可以利用不同大小的桃尖形成，而零升程可以利用基圆形成，均为现有技术，此处不再赘述。
上述的发动机的EGR控制系统的控制方法中，所述电控单元根据发动机控制系统传来的发动机负荷信号来控制各进气凸轮轴及排气凸轮轴上的凸轮工作，从而改变第一进气门、第二进气门、第一排气门、第二排气门的升程，并在排气冲程上止点前控制排气门关闭，在进气冲程前半部分控制进气门关闭。电控单元通过控制进气门和排气门的升程及开启、关闭时间，精确控制缸内的残余废气量，使一部分没有完全燃烧的废气可以在进气冲程继续释放内能(负阀重叠期间)，推动活塞向下运动做功，从而提高了发动机的热效率。进一步地，所述第一进气凸轮控制第一进气门，第二进气凸轮控制第二进气门，第一排气凸轮控制第一排气门，第二排气凸轮控制第二排气门；所述电控单元将第一进气门、 第一排气门分为第一组，将第二进气门、第二排气门分为第二组进行同时控制以形成四种组合，所述第二组的升程与发动机的负荷成正比，第二组的每种升程均对应第一组的两种升程，且在第二组的同一种升程状态中，第一组的升程与发动机的负荷成正比。在发动机不同负荷下，电控单元通过采用不同的气门组合方式，不仅能满足发动机对进气量的需求，还能保证发动机在不同工况下，缸内残余EGR率都在一个最佳的范围内，从而既能保证燃烧稳定性，又能最大程度地降低燃油消耗率。具体来说
在上述控制方法中，所述发动机在最小负荷状态时，所述电控单元控制第一进气门采用第二升程，控制第二进气门采用零升程，控制第一排气门采用第二升程，控制第二排气门采用零升程；所述发动机在最大负荷状态时，所述电控单元控制第一进气门、第二进气门、 第一排气门、第二排气门均采用第一升程。本发明的发动机的EGR控制系统结构简单，其控制方法可以通过改变气门正时和气门升程来达到控制缸内残留EGR率的目的，从而提高发动机的热效率。
图1是本发明中的第一组进气门、排气门的气门升程曲线示意图。图2是本发明中的第二组进气门、排气门的气门升程曲线示意图。图3是本发明的控制方法中不同组合所对应的缸内废气残留率与发动机负荷、转速的关系曲线示意图。图中标示1、第二组排气门的第一升程；2、第二组进气门的第一升程；3、第二组排气门的零升程；4、第二组进气门的零升程；5、第一组排气门的第一升程；6、第一组进气门的第一升程；7、第一组排气门的第二升程；8、第一组进气门的第二升程。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。实施例1:
本实施例的的发动机的EGR控制系统包括电控单元和气门机构，所述气门机构对应每个缸体均设置有由第一进气门、第二进气门组成的进气门、由第一排气门、第二排气门组成的排气门，所述进气门利用进气凸轮轴控制，所述排气门利用排气凸轮轴控制，所述第一进气门、第二进气门分别利用设置于进气凸轮轴上的两个不同升程范围的凸轮控制，所述第一排气门、第二排气门分别利用设置于排气凸轮轴上的两个不同升程范围的凸轮控制，所述电控单元与发动机控制系统相连，并通过传动机构控制进气凸轮轴及排气凸轮轴上的凸轮工作。具体来说，所述进气凸轮轴上的两个凸轮中，第一进气凸轮具有第一升程和第二升程，第二进气凸轮具有第一升程和零升程；所述排气凸轮轴上的两个凸轮中，第一排气凸轮具有第一升程和第二升程，第二排气凸轮具有第一升程和零升程；所述第二升程大于零且小于第一升程。上述的发动机的EGR控制系统的控制方法中，所述电控单元根据发动机控制系统传来的发动机负荷信号来控制各进气凸轮轴及排气凸轮轴上的凸轮工作，从而改变第一进气门、第二进气门、第一排气门、第二排气门的升程，并在排气冲程上止点前控制排气门关闭，在进气冲程前半部分控制进气门关闭。具体来说，所述第一进气凸轮控制第一进气门，第二进气凸轮控制第二进气门，第一排气凸轮控制第一排气门，第二排气凸轮控制第二排气门；所述电控单元将第一进气门、 第一排气门分为第一组，将第二进气门、第二排气门分为第二组进行同时控制以形成下表所述的四种组合，其具体的升程曲线见图1、图2所示；所述第二组的升程与发动机的负荷成正比，第二组的每种升程均对应第一组的两种升程，且在第二组的同一种升程状态中，第一组的升程与发动机的负荷成正比。即在组合1、2中，第二组的升程均采用零升程，第一组随着发动机负荷的增加而分别采用第二升程和第一升程；在组合3、4中，第二组的升程均采用第一升程，第一组随着发动机负荷的增加而分别采用第二升程和第一升程。
权利要求
1.一种发动机的EGR控制系统，包括电控单元和气门机构，其特征在于所述气门机构对应每个缸体均设置有由第一进气门、第二进气门组成的进气门、由第一排气门、第二排气门组成的排气门，所述进气门利用进气凸轮轴控制，所述排气门利用排气凸轮轴控制，所述第一进气门、第二进气门分别利用设置于进气凸轮轴上的两个不同升程范围的凸轮控制， 所述第一排气门、第二排气门分别利用设置于排气凸轮轴上的两个不同升程范围的凸轮控制，所述电控单元通过传动机构控制进气凸轮轴及排气凸轮轴上的凸轮工作。
2.根据权利要求1所述的发动机的EGR控制系统，其特征在于所述电控单元与发动机控制系统相连。
3.根据权利要求1或2所述的发动机的EGR控制系统，其特征在于所述进气凸轮轴上的两个凸轮中，第一进气凸轮具有第一升程和第二升程，第二进气凸轮具有第一升程和零升程；所述排气凸轮轴上的两个凸轮中，第一排气凸轮具有第一升程和第二升程，第二排气凸轮具有第一升程和零升程；所述第二升程大于零且小于第一升程。
4.根据权利要求2所述的发动机的EGR控制系统的控制方法，其特征在于所述电控单元根据发动机控制系统传来的发动机负荷信号来控制各进气凸轮轴及排气凸轮轴上的凸轮工作，从而改变第一进气门、第二进气门、第一排气门、第二排气门的升程，并在排气冲程上止点前控制排气门关闭，在进气冲程前半部分控制进气门关闭。
5.根据权利要求4所述的发动机的EGR控制系统的控制方法，其特征在于所述第一进气凸轮控制第一进气门，第二进气凸轮控制第二进气门，第一排气凸轮控制第一排气门，第二排气凸轮控制第二排气门；所述电控单元将第一进气门、第一排气门分为第一组，将第二进气门、第二排气门分为第二组进行同时控制以形成四种组合，所述第二组的升程与发动机的负荷成正比，第二组的每种升程均对应第一组的两种升程，且在第二组的同一种升程状态中，第一组的升程与发动机的负荷成正比。
6.根据权利要求5所述的发动机的EGR控制系统的控制方法，其特征在于所述发动机在最小负荷状态时，所述电控单元控制第一进气门采用第二升程，控制第二进气门采用零升程，控制第一排气门采用第二升程，控制第二排气门采用零升程。
7.根据权利要求5所述的发动机的EGR控制系统的控制方法，其特征在于所述发动机在最大负荷状态时，所述电控单元控制第一进气门、第二进气门、第一排气门、第二排气门均采用第一升程。
全文摘要
本发明提出了一种发动机的EGR控制系统及其控制方法，该EGR控制系统包括电控单元和气门机构，气门机构对应每个缸体均设置有由第一进气门、第二进气门组成的进气门、由第一排气门、第二排气门组成的排气门，进气门利用进气凸轮轴控制，排气门利用排气凸轮轴控制，第一进气门、第二进气门分别利用设置于进气凸轮轴上的两个不同升程范围的凸轮控制，第一排气门、第二排气门分别利用设置于排气凸轮轴上的两个不同升程范围的凸轮控制，电控单元通过传动机构控制进气凸轮轴及排气凸轮轴上的凸轮工作，改变气门正时和气门升程。电控单元在不同的负荷下采用不同的升程和相位组合方式，控制缸内残留EGR率，从而提高了发动机的热效率。
文档编号F02D13/02GK102168615SQ20111013523
公开日2011年8月31日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者贾志超 申请人:奇瑞汽车股份有限公司