一种发动机、控制方法及装置与流程

本发明属于汽车技术领域，尤其涉及一种发动机、控制方法及装置。

背景技术：

发动机排气温度对后处理系统的排气处理效果有着直接而显著的影响，发动机排气温度越高，往往后处理系统的排气处理效果越好。而在发动机冷启动以及低负荷工况运行时，排气温度往往难以满足后处理系统高效运行的需求，导致车辆排放性能欠佳。

发动机断缸，是一种行之有效的提高发动机排气温度，进而提高后处理系统排气处理效果的方法。具体的，在发动机冷启动或低负荷工况运行时，控制发动机部分气缸停止工作，增加剩余气缸的喷油量和进气量，将全部需求功率由剩余气缸提供，通过提高剩余气缸工作负荷的方式提高发动机排气温度。

现有技术中，大都是通过对发动机内部结构，比如凸轮轴和摇臂，进行单独设计，并提供针对性的发动机控制逻辑实现发动机断缸功能的，这种实现方式需要对发动机及对应的控制逻辑进行全新设计，产品研发周期长。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机、控制方法及装置，在不对发动机内部结构进行调整的基础上，实现发动机断缸功能，缩短产品研发周期，具体方案如下：

第一方面，本发明提供一种发动机，包括：多个气缸、进气总管、排气总管、循环管路、第一控制阀、第二控制阀和控制器，所述气缸分为断缸缸组和全时工作缸组，且所述断缸缸组至少包括一所述气缸，其中，

所述发动机中各所述气缸分别通过对应的进气歧管与所述进气总管相连通，并分别通过对应的排气歧管与所述排气总管相连通；

所述断缸缸组和所述全时工作缸组之间的所述进气总管上设置所述第一控制阀，所述第一控制阀用于在断缸时关闭所述断缸缸组的进气通路，或，在非断缸时开启所述断缸缸组的进气通路；

所述循环管路的一端与位于所述第一控制阀下游的进气总管连通，另一端与所述第二控制阀连通；

所述断缸缸组和所述全时工作缸组之间的所述排气总管上设置所述第二控制阀，所述第二控制阀用于在断缸时通过所述循环管路连通所述第二控制阀上游的排气总管与位于所述第一控制阀下游的进气总管，或，在非断缸时连通所述第二控制阀上游和所述第二控制阀下游的排气总管；

所述控制器分别与所述第一控制阀和所述第二控制阀相连，用于在获取断缸指令后，控制所述断缸缸组停止工作，并控制所述全时工作缸组输出需求功率。

可选的，所述控制器还用于在判定所述发动机的排气温度大于或等于预设温度阈值后，控制所述断缸缸组恢复工作，并由全部气缸输出需求功率。

可选的，所述第二控制阀包括进气口、第一排气口和第二排气口，其中，

所述第二控制阀通过所述进气口和所述第一排气口串接于所述排气总管，所述第二排气口与所述循环管路连通，并通过所述循环管路与位于所述第一控制阀下游的进气总管相连通，所述第二控制阀用于在断缸时控制所述进气口与所述第二排气口连通，或，在非断缸时控制所述进气口与所述第一排气口连通。

可选的，本发明第一方面任一项提供的发动机，还包括，所述进气总管的进气口与中冷器相连通；

所述排气总管的排气口与增压器相连通。

第二方面，本发明提供一种发动机控制方法，应用于本发明第一方面任一项所述发动机的控制器，所述方法包括：

在所述发动机处于冷启动或低负荷工况的情况下，生成断缸指令；

根据所述断缸指令，控制所述第一控制阀关闭，控制所述第二控制阀连通所述第二控制阀上游的排气总管和位于所述第一控制阀下游的所述进气总管，以及，

关闭所述断缸缸组的喷油嘴，控制所述全时工作缸组输出需求功率。

可选的，本发明第二方面提供的发动机控制方法，还包括：

获取所述发动机的排气温度；

若所述排气温度大于或等于所述预设温度阈值，控制所述断缸缸组恢复工作，并由全部气缸输出需求功率。

可选的，所述控制所述断缸缸组恢复工作，并由全部气缸输出需求功率，包括：

控制所述第一控制阀打开，以恢复所述断缸缸组的进气；

控制所述第二控制阀连通所述第二控制阀上游和所述第二控制阀下游的排气总管；

根据需求功率控制所述发动机各所述气缸的进气量和喷油量，以输出需求功率。

可选的，若所述排气温度小于所述预设温度阈值，判定所述发动机处于低负荷工况。

可选的，本发明第二方面提供的发动机控制方法，还包括：

获取发动机冷却液温度；

若所述发动机冷却液温度低于预设温度阈值，判定所述发动机处于冷启动工况。

第三方面，本发明提供一种发动机控制装置，包括：

指令生成单元，用于在所述发动机处于冷启动或低负荷工况的情况下，生成断缸指令；

控制单元，用于根据所述断缸指令，控制所述第一控制阀关闭，控制所述第二控制阀连通所述第二控制阀上游的排气总管和位于所述第一控制阀下游的所述进气总管，以及，关闭所述断缸缸组的喷油嘴，控制所述全时工作缸组输出需求功率。

基于上述本发明提供的技术方案，由断缸缸组和全时工作缸组构成发动机的全部气缸，在发动机进气总管上设置第一控制阀，用于控制断缸缸组的进气，还设置有循环管路，循环管路的一端与位于第一控制阀下游的进气总管连通，另一端与第二控制阀连通，同时，第二控制阀设置于排气总管，通过该第二控制阀能够在断缸时控制第二控制阀上游的排气总管通过循环管路与位于第一控制阀下游的进气总管相连通，进而实现断缸缸组内气体的内部循环，或，在非断缸时连通第二控制阀上游和第二控制阀下游的排气总管，即使得排气总管整体连通，以使断缸缸组正常工作。控制器分别与第一控制阀和第二控制阀相连，并在获取断缸指令后，控制断缸缸组停止工作，同时控制全时工作缸组输出需求功率，本技术方案通过断缸提升排气温度的实现过程中，仅需增设第一控制阀、第二控制阀和循环管路，无需改变发动机的内部结构，且控制逻辑较为简单，因而，可有效缩短具备断缸功能的发动机的研发周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明申请实施例提供的一种发动机的结构示意图；

图2是本发明申请实施例提供的另一种发动机的结构示意图；

图3是本发明申请实施例提供的再一种发动机的结构示意图；

图4是本发明申请实施例提供的又一种发动机的结构示意图；

图5是本发明申请实施例提供的一种发动机控制方法的流程图；

图6是本发明申请实施例提供的一种发动机控制装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1是本发明申请实施例提供的一种发动机的结构示意图。下面参照图1所示实施例阐明本发明提供的发动机，本发明实施例提供的发动机包括：多个气缸，并且全部气缸划分为断缸缸组和全时工作缸组，其中，在图1所示实施例中，断缸缸组包括气缸1、气缸2，以及气缸3，全时工作缸组在图1所示实施例中，全时工作缸组包括气缸4、气缸5、以及气缸6，进气总管10、排气总管20、循环管路30、第一控制阀40、第二控制阀50和控制器（图中未示出）。

首先需要说明的是，断缸缸组中至少包括一气缸，具体的，可以根据发动机气缸的具体设置情况合理设置断缸缸组具体包括的气缸数量。同时，断缸缸组和全时工作缸组内气缸的总和应构成发动机的全部气缸，即发动机的全部气缸中，除去断缸缸组内的气缸，剩余的气缸即为全时工作缸组。全时工作缸组内的气缸在发动机运行过程中始终处于工作状态，而断缸缸组内的气缸在发动机处于断缸工况时是不工作的。

本发明实施例提供的发动机内各气缸与进气总管10、排气总管20的连接方式与现有技术中常规发动机的连接方式类似，即发动机中各气缸分别通过对应的进气歧管与进气总管10相连通，并分别通过对应的排气歧管与排气总管20相连通。

第一控制阀40串接于进气总管10，并且设置于断缸缸组和全时工作缸组之间，在发动机工作过程中，第一控制阀40用于在断缸时关闭断缸缸组的进气通路，或者，在非断缸时开启断缸缸组的进气通路。参见图1，进气总管10的进气口与中冷器60相连通，在发动机非断缸工作时，第一控制阀40开启，进气总管10整体处于通路状态，发动机的气缸1至气缸6均正常工作；而在发动机断缸工作时，第一控制阀40关闭，气缸1、气缸2和气缸3的进气通路关闭，而全时工作缸组的气缸4、气缸5和气缸6与进气总管10正常连通。

循环管路30的一端与位于第一控制阀40下游的进气总管10连通，另一端与第二控制阀50连通。第二控制阀50串接于排气总管20，并与第一控制阀40相对布置，即同样位于断缸缸组和全时工作缸组之间。在发动机工作过程中，第二控制阀50用于在断缸时通过循环管路30连通第二控制阀50上游的排气总管20与位于第一控制阀40下游的进气总管10，或者，在非断缸时连通第二控制阀50上游和第二控制阀50下游的排气总管20，即在非断缸时将排气总管20整体连通，使得断缸缸组和全时工作缸组的排气均可以通过排气总管20进入与排气总管20排气口相连的增压器70，最终排入大气。

可以想到的是，发动机断缸时，第二控制阀50将气缸1、气缸2，以及气缸3内的气体引入进气总管10，通过第一控制阀40、第二控制阀50对气体流通路径的控制，断缸缸组内的气体形成独立的流通路径，且可以不断的往复循环，进而可以避免对发动机内部凸轮轴、摇臂等部件进行单独设计，以及避免对进、排气门正常开启和关闭带来负面影响。

具体的，第二控制阀50包括进气口、第一排气口和第二排气口，第二控制阀50在本发明实施例提供的发动机中的连接关系即为：第二控制阀50通过进气口和第一排气口串接于排气总管20，第二排气口与循环管路30连通，并通过循环管路30与位于第一控制阀40下游的进气总管10相连通。可选的，第二控制阀50可选用三通电磁阀。

控制器分别与第一控制阀40和第二控制阀50相连，控制器在获取断缸指令后，控制断缸缸组停止工作，同时控制全时工作缸组输出需求功率。可选的，控制器还用于在判定发动机的排气温度大于或等于预设排气温度阈值后，即发动机排气温度已经有效提高之后，控制断缸缸组恢复工作，并由全部气缸输出需求功率。

综上所述，本发明实施例提供的发动机，在通过断缸提升排气温度的实现过程中，仅需增设第一控制阀、第二控制阀和循环管路，无需改变发动机的内部结构，因而，可有效缩短具备断缸功能的发动机的研发周期。

可选的，图1所示实施例为6缸发动机的一种可选的布置方式，断缸缸组和全时工作缸组的划分仅仅是给出一种可选的示例，在实际应用中，还可以采用其他划分方式。比如，划分气缸1和气缸2为断缸缸组，划分剩余其他气缸为全时工作缸组等。

推而广之，针对3缸、4缸及多缸发动机，同样也可以根据实际需求划分断缸缸组和全时工作缸组，即第一控制阀和第二控制阀可根据需求布置在不同的位置。

具体的，参见图2，图2是本发明实施例提供的另一种发动机，具体的，是一种3缸发动机。如前所述，3缸发动机可选择两个位置划分断缸缸组和全时工作缸。

参见图3，图3是本发明实施例提供的再一种发动机，具体的，是一种4缸发动机，如图所示，4缸发动机可分别将第一控制阀和第二控制阀布置于3个不同的位置，即可以有三种不同的划分断缸缸组和全时工作缸组的方法。

参见图4，图4是本发明实施例提供的又一种发动机，具体的，是一种n缸发动机，如图所示，n缸发动机可以有（n-1）个不同的划分方式，此处不再赘述。需要说明的是，在不超出本发明核心思想范围的情况下，可以对不同气缸数量的发动机进行缸组划分，从而得到对应的可以实现断缸功能的发动机，这种类似的形变同样都属于本发明申请保护的范围。

综上可知，本发明实施例提供的断缸结构，适用范围广泛，而且能够根据实际使用需求，合理选择断缸缸组和全时工作缸组的划分，进一步增加了设计的灵活性。

基于上述发动机结构，本发明申请实施例提供一种发动机控制方法，参见图5，图5是本发明实施例提供的发动机控制方法的流程图，该方法可应用于发动机的控制器；参照图1，本发明实施例提供的发动机控制方法可以包括：

步骤s100、在发动机处于冷启动或低负荷工况的情况下，生成断缸指令。

需要发动机启动断缸功能，通过断缸提高发动机排气温度的情况大致有两种，即发动机处于冷起动工况，或者，发动机处于低负荷工况。在发动机处于前述任意一种或两种工况时，控制器均可生成断缸指令，以通过断缸的方式提高发动机的排气温度，提高后处理系统的排气处理效果。

可选的，对于冷起动工况的判定，可以在发动机启动后，获取发动机冷却液的温度，如果发动机冷却液温度低于预设冷却液温度阈值，则可以判定发动机处于冷启动工况。当然，还以通过现有技术中的其它方式判断发动机是否处于冷启动工况，比如，可以获取发动机的机油温度，根据机油温度与预设机油温度阈值的对比结果，判断发动机是否处于冷启动工况。

可选的，对于低负荷工况，可以根据发动机排气温度进行判定，在获取发动机排气温度之后，将所得发动机排气温度与预设排气温度阈值进行对比，如果发动机排气温度低于预设排气温度阈值，判定发动机处于低负荷工况。

步骤s110、根据断缸指令，控制第一控制阀关闭，控制第二控制阀连通第二控制阀上游的排气总管和位于第一控制阀下游的进气总管，以及，关闭断缸缸组的喷油嘴，增大全时工作缸组的喷油量和进气量，以使全时工作缸组输出需求功率。

在获得断缸指令之后，控制器控制第一控制阀关闭，即关闭断缸缸组的进气通路。同时，控制第二控制阀连通第二控制阀上游的排气总管和位于第一控制阀下游的进气总管，使得断缸缸组内的气缸构成独立的循环气路，在发动机断缸工作时，不对全时工作缸组的正常工作造成影响。

在对第一控制阀和第二控制阀进行上述控制操作的同时，关闭断缸缸组的喷油嘴，停止断缸缸组内气缸的供油，同时，增大全时工作缸组内各气缸的喷油量和进气量，以使得全时工作缸组输出需求功率，保证车辆的正常行驶。

可选的，在发动机以断缸模式工作的同时，控制器还可以同步获取发动机的排气温度，在监测到发动机排气温度大于或等于预设排气温度阈值之后，说明发动机的排气温度已经正常，能够满足后处理系统对于排气温度的需求，即可控制断缸缸组恢复工作，并由全部气缸输出需求功率。具体的，控制第一控制阀打开，以恢复断缸缸组的进气，同时，控制第二控制阀连通第二控制阀上游和第二控制阀下游的排气总管，即使得发动机的所有气缸全部连通于排气总管，并根据需求功率控制发动机各气缸的进气量和喷油量，以输出需求功率，退出断缸模式。

综上所述，本发明实施例提供的发动机控制方法，应用于前述实施例提供的发动机，对发动机的工作过程进行控制，能够在发动机处于冷启动工况或低负荷工况时，控制发动机断缸，以提高排气温度，优化后处理系统的排气处理效果。

下面对本发明实施例提供的发动机控制装置进行介绍，下文描述的发动机控制装置可以认为是为实现本发明实施例提供的发动机控制方法，在中央设备中需设置的功能模块架构；下文描述内容可与上文相互参照。

图6为本发明申请实施例提供的一种发动机控制装置的结构框图，参照图6，该装置可以包括：

指令生成单元10，用于在所述发动机处于冷启动或低负荷工况的情况下，生成断缸指令；

控制单元20，用于根据所述断缸指令，控制所述第一控制阀关闭，控制所述第二控制阀连通所述第二控制阀上游的排气总管和位于所述第一控制阀下游的所述进气总管，以及，关闭所述断缸缸组的喷油嘴，控制所述全时工作缸组输出需求功率。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（ram）、内存、只读存储器（rom）、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。