[发明专利]一种控制发动机再循环废气量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机减排技术领域，具体涉及一种利用进气门预开启凸轮控制发动机再循环废气量的方法。

背景技术

随着国家排放法规的日益严格，对发动机尾气中污染物的排放量限制也相应不断提高。对柴油机而言，NO_X和碳烟是尾气中的两种主要污染物，通常情况下主要通过EGR(Exhaust Gas Recirculation,废气再循环)技术降低尾气中氮氧化物NO_X的含量，这是目前将发动机燃烧产物进行缸内净化的主要手段。其实质是将已燃废气再次引入气缸参与下一循环的燃烧。利用废气中CO₂，H₂O等三原子气体高比热容的特性作用，达到降低缸内温度，减缓NO_X生成速率的目的。

发动机技术研究表明，IEGR(IEGR-Inner Exhaust Gas Recirculation)技术以其实现方式简单，附加成本低，可靠性高及外部空间占位小等诸多优点得到广泛的应用；成为发动机改善燃烧性能不可缺少的有效方法之一。

一定量的循环废气能在减少NO_X排放量、抗爆燃、进气预热、降低排气温等方面起到积极的作用，但是废气同时又是诱发缸内着火提前，导致热效率下降，燃油消耗率、HC、CO及烟度上升的因素之一，因此只有适当的废气量，才能使其在发挥改善燃烧最大效能的同时将其负面影响降至最低。因此，需对参与IEGR的废气率进行精确控制，以便于平衡各作用的影响，得到各种性能的最佳折中，使发动机加权指标同时满足目标整机动力性、经济性和排放性能要求。由于IEGR方法中废气量控制问题远比外部EGR困难得多，至今尚未获得有效的解决方法。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在无法控制IEGR率的问题，采用一种进气门预开启的方式，通过调整各特征参数的方法，达到自主控制IEGR率的目的。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

在发动机排气行程中将进气门预先开启一小段升程，利用此时缸内压力大于进气管中压力的条件，将一部分废气通过进气门压入到进气管中，在下一循环进气时，这些回流的废气又随新鲜空气进入气缸，从而达到废气再循环的目的。

与进气门预开启相关的特征参数有三个，分别为进气门预开启的相位、进气门预开启持续角和进气门预开启升程。各特征参数的变化对废气回流量的影响大小不同，通过对这些参数的合理调整，准确、灵活地控制发动机在不同工况下废气返回量即废气再循环率，使气缸内新鲜气体与废气的混合比例得到控制，最终达到IEGR技术对IEGR率的精确控制。有效改善发动机气缸内的燃烧条件，达到发动机性能与排放物控制最佳协调的目的。

调整进气门预开启特征参数实现发动机IEGR率自主控制方法，包括进气门预开启特征参数基准值设定的步骤：欲使进气管内具备足够的废气流量，应在排气门开启初期，气缸内与进气管中压力差较大时，将进气门与排气门同时开启，以保证废气顺利流入进气管中。因此可将进气门预开启凸轮的开启基准相位设置成与排气门开启相位相同。根据不同发动机气道流通时面值与气管内脉动废气回馈量关系仿真结论，设定进气门预开启凸轮升程变化区间；同时，根据凸轮可靠性设计限值要求，设定与该升程区间相应的最小凸轮工作持续角变化范围。

调整进气门预开启特征参数实现发动机IEGR率自主控制方法，还包括以下步骤：计算进气门预开启相位对IEGR率及发动机性能的影响。在进气门预开启特征参数基准值的范围内设定进气门预开启升程、进气门预开启持续角为某一定值，改变进气门预开启相位，计算出其对IEGR率及发动机性能的影响情况。

调整进气门预开启特征参数实现发动机IEGR率自主控制方法，还包括以下步骤：计算进气门预开启持续角对IEGR率及发动机性能的影响。在进气门预开启特征参数基准值的范围内设定进气门预开启升程为某一定值，进气门预开启相位与排气门开启相位相同。改变进气门预开启持续角，计算出其对IEGR率及发动机性能的影响情况。

调整进气门预开启特征参数实现发动机IEGR率自主控制方法，还包括以下步骤：计算进气门预开启升程对IEGR率及发动机性能的影响。设定进气门预开启相位与排气门开启相位相同，在进气门预开启特征参数基准值的范围内设定进气门预开启持续角为某一定值。改变进气门预开启升程，计算出其对IEGR率及发动机性能的影响情况。