用于控制具有可变气门致动器的发动机的装置和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年6月2日在韩国知识产权局所提出的韩国专利申请号10-2016-0068775的优先权权益，并通过引用将其全文纳入本文。

本申请涉及具有可变气门致动器的发动机和用于控制发动机的方法。更具体地，本申请涉及发动机和用于控制具有可变气门致动器的发动机的方法，所述可变气门致动器以泵的方式操作停用汽缸从而再循环废气。

背景技术：

通常地，废气中包含的氮氧化物(nox)是酸雨的起因，对眼睛和呼吸器官有害并且使植物枯萎。将nox作为主要的空气污染物进行调控，并且进行了许多研究用以减少废气中的nox量。

安装在车辆中的废气再循环(egr)系统减少车辆的有害废气。通常地，废气中的nox量在富含氧气的空气混合物中增加，并且空气混合物燃烧良好。因此，由于将一部分(例如5-20％)废气再循环至空气混合物从而减少空气混合物中的氧气比例，因而废气再循环系统减少废气中的nox量并且阻止燃烧。

通常的egr系统通过egr管线将从发动机的汽缸排出的废气再循环至汽缸中，并且通过设置在egr管线中的egr气门来调节egr比例。

egr系统可以分成低压egr(lpegr)和高压egr(hpegr)。

常规的egr系统通过egr管线将废气再循环至发动机的汽缸，当通过控制器(例如车辆的发动机控制单元(ecu))来控制egr比例时，响应能力变差。

此外，存在的问题是当背压大于进气压力时，egr气体不能被供应至汽缸。

公开于该背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本申请致力于提供具有更好响应能力的具有可变气门致动器的发动机和用于控制发动机的方法。

此外，本申请致力于提供具有可变气门致动器的发动机和用于控制发动机的方法，当背压大于进气压力时所述可变气门致动器可以将egr气体供应至发动机。

根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的装置包括：发动机，所述发动机包括多个汽缸、进气门和排气门，所述多个汽缸通过燃烧燃料来产生驱动扭矩，所述进气门选择性地被打开从而通过进气歧管将空气和燃料供应至多个汽缸，所述排气门选择性地被打开从而将多个汽缸中产生的废气排出至排气歧管；可变气门致动器，所述可变气门致动器设置在多个汽缸中的至少一个汽缸中并且调节进气门和排气门的气门特征；以及控制器，所述控制器被构造成根据发动机的驱动区域通过可变气门致动器使多个汽缸中的至少一个汽缸停用并且通过至少一个停用汽缸将从多个汽缸中排出的废气再循环至进气歧管中。

控制器可以通过在进气冲程的过程中打开停用汽缸的排气门并且在排气冲程的过程中打开停用汽缸的进气门从而将废气再循环至启用汽缸。

控制器可以通过可变气门致动器来调节排气门和进气门的升程或打开持续时间从而控制再循环的废气量。

当发动机的驱动区域为低速和低负载区域时，控制器可以通过可变气门致动器使至少一个汽缸停用并且通过至少一个停用汽缸将废气再循环至启用汽缸。

根据本申请的另一个示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的方法包括如下步骤：通过控制器基于发动机的驱动区域通过可变气门致动器而使多个汽缸中的至少一个汽缸停用；在进气冲程的过程中通过控制器打开至少一个停用汽缸的排气门；并且在排气冲程的过程中通过控制器打开至少一个停用汽缸的进气门。

可以通过可变气门致动器来调节排气门和进气门的升程或打开持续时间从而调节再循环的废气量。

当发动机的驱动区域为低速和低负载区域时，至少一个汽缸可以停用。

进气歧管可以整体地包括水-空气中冷器。

根据本申请的示例性实施方案，由于egr气体被直接供应至进气歧管，因而能够改进egr气体的响应能力。

此外，由于egr气体被活塞压缩并且供应至进气歧管，因而当背压大于进气压力时(例如低速和高负载区域)，能够将egr气体供应至发动机。

附图说明

参考附图仅用于描述本发明的示例性实施方案，因此本发明的技术宗旨不限于附图。

图1为显示根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的装置的示意图。

图2为显示根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的装置的方框图。

图3至图6为用于解释根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的装置的操作的示意图。

图7为显示根据本申请的示例性实施方案的发动机的驱动区域的图。

图8为显示根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的另一个装置的示意图。

图9为显示根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的方法的流程图。

具体实施方式

下文将参考所附附图对本申请进行更为全面的描述，在这些附图中显示了本发明的示例性实施方案。本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本申请的精神或范围。

相应地，附图和说明书应当被认为本质上是显示性的而非限制性的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

此外，图中所示的每个构造的尺寸和厚度任意显示用于更好地理解和便于说明，但是本申请并不限于此。在附图中，层、膜、板、区域等的厚度夸大以便清楚。

下面将参考附图来详细描述根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的装置。

图1为显示根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的装置的示意图。图2为显示根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的装置的方框图。

如图1和图2所示，根据本申请的示例性实施方案的具有可变气门致动器60的发动机10包括：多个汽缸20，在所述汽缸20中设置进气门24和排气门26；可变气门致动器60，所述可变气门致动器60调节进气门24和排气门26的升程和打开持续时间；以及控制器70，所述控制器70控制发动机10、可变气门致动器60、进气门和排气门26的操作。

多个汽缸20通过燃烧燃料来产生驱动扭矩。

进气门24选择性地打开从而将空气和燃料供应至汽缸20。控制器70控制进气门24的操作。亦即，进气门24在进气冲程的过程中打开从而将空气和燃料供应至汽缸20，并且在排气冲程的过程中关闭。

排气门26选择性地打开从而排出废气。控制器70控制排气门26的操作。亦即，排气门26在进气冲程的过程中关闭，并且在排气冲程的过程中打开从而排出汽缸20中产生的废气。

可变气门致动器60设置在一些汽缸中，并且选择性地使一些汽缸停用。当可变气门致动器60操作时，燃料不供应至停用汽缸。

进气门24和排气门26的打开正时和关闭正时通过凸轮轴的旋转而操作，并且可变气门致动器60通过控制器70而使打开正时和关闭正时提前或延后。并且可变气门致动器60通过控制器70调节进气门24和排气门26的升程。并且可变气门致动器60通过控制器70增加或减小进气门24和排气门26的打开正时和关闭正时(下文称为“打开持续时间”)。

在本申请的示例性实施方案中，可变气门致动器60包括：汽缸停用装置(cda)，所述汽缸停用装置(cda)使汽缸20停用；可变气门升程(vvl)装置，所述可变气门升程(vvl)装置调节气门的升程；可变气门正时(vvt)装置，所述可变气门正时(vvt)装置调节气门的打开正时和关闭正时；以及可变气门打开持续时间(vvd)装置，所述可变气门打开持续时间(vvd)装置调节气门的打开持续时间。

可变气门致动器60是本领域广泛公知的，因此本说明书中将不再进行详细描述。

控制器70可以通过一个或多个以预定程序操作的处理器来实施，其中设定预定程序用以执行控制方法的步骤用于控制根据本申请的示例性实施方案的具有可变气门致动器60的发动机。

控制器70根据发动机10的驱动区域通过可变气门致动器60使多个汽缸20中的一些汽缸20停用，并且通过停用汽缸将启用汽缸20中排出的废气再循环至进气歧管30。

通过控制器70的控制信号来控制可变气门致动器60的操作、发动机10的操作以及进气门24和排气门26的打开和关闭。

具体地，当驱动区域为低速和低负载区域时(参考图7的cda操作区域)，控制器70通过可变气门致动器60使多个汽缸中的一些汽缸停用并且通过停用汽缸来再循环废气。如果汽缸20停用，则燃料不喷入停用汽缸中。因此，当在低速和低负载区域的情况下一些汽缸停用时，能够改善燃料消耗并且使泵送损失达到最小化。

参考图3至图6，将具体描述在一些汽缸停用的停用模式下废气的再循环过程。

图3显示了停用模式下的启用汽缸的进气冲程，图4显示了停用模式下的启用汽缸的排气冲程，图5显示了停用模式下的停用汽缸的进气冲程，并且图6显示了停用模式下的停用汽缸的排气冲程。

如图3和图4所示，启用汽缸在停用模式下正常操作。亦即，进气门24在进气冲程的过程中打开，空气流入汽缸20中，并且燃料通过喷油器27而被喷入启用汽缸中。在压缩冲程的过程中，喷入启用汽缸中的燃料通过火花塞28而被点火。然后，在爆炸冲程之后，排气门26在排气冲程的过程中打开，在启用汽缸中产生的废气排出至排气歧管40。

如图5和图6所示，在停用模式下空气和燃料不供应至停用汽缸，通过由控制器70控制的可变气门致动器60使排气门26打开并且使进气门24关闭。此时，启用汽缸中排出的废气通过排气歧管40流入停用汽缸20中。

由于空气不被供应至停用汽缸并且燃料不被喷入停用汽缸，流入停用汽缸中的废气在压缩冲程的过程中被压缩。在排气冲程的过程中，通过由控制器70控制的可变气门致动器60使进气门24打开并且使排气门26关闭。由于进气门24在压缩冲程的过程中打开，经压缩的废气排出至进气歧管30。

然后，在进气冲程的过程中，被排出至进气歧管30的经压缩的废气被供应至启用汽缸20。

此时，可以通过进气门24和排气门26的升程和打开持续时间来调节再循环的废气量。

在停用模式下，从启用汽缸排出的废气通过停用汽缸而被重新供应至启用汽缸，所述停用汽缸用作废气再循环(egr)装置。当废气通过停用汽缸再循环时，停用汽缸起到一种泵的作用。

因此，由于从启用汽缸排出的废气通过停用汽缸而再循环至启用汽缸，因此能够获得更快的响应性能。

此外，由于在废气再循环过程中废气被活塞29压缩，因而当背压大于进气压力时(例如低速和低负载区域)，能够将egr气体供应至启用汽缸。

此外，在停用模式下当从启用汽缸中排出的废气通过停用汽缸20而再循环至启用汽缸时，由于废气和发动机冷却剂在压缩冲程和爆炸冲程的过程中彼此换热，因而能够冷却egr气体。

参考图8，进气歧管30可以整体地形成有水-空气中冷器32。水-空气中冷器32处的经加热的冷却剂在穿过冷却管线36的散热器34处被冷却。因此，如果水-空气中冷器32整体地包括进气歧管30，则当废气再循环通过停用汽缸20时，再循环的废气的冷却性能可以得到改进。

下面将参考附图来详细描述根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的方法。

图9为显示根据本申请的示例性实施方案的用于控制具有可变气门致动器的发动机的方法的流程图。

如图9所示，在步骤s10，控制器70确定发动机10的驱动区域。可以通过传动装置的所需扭矩和发动机的转速来确定发动机10的驱动区域。

当确定发动机10的驱动区域为低速和低负载区域时，在步骤s20，控制器70执行停用模式从而通过可变气门致动器60使多个汽缸中的一些汽缸停用。

在步骤s20中，控制器70通过停用汽缸将从启用汽缸中排出的废气再循环至启用汽缸。废气的再循环过程与以上文的描述相同。

当在步骤s10中发动机10的驱动区域不是低速和低负载区域时，在步骤s30中，控制器70启用所有汽缸，因此废气不会再循环通过停用汽缸。

虽然参考目前被视为是实际的示例性实施方案描述本发明，应理解本发明并不限于所描述的实施方案，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改形式和等效形式。