專利名稱：汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)以及裝設(shè)其的汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)以及裝設(shè)了該汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)的汽車。
背景技術(shù)：
隨著全球汽車保有量的不斷增加，尤其是中國的汽車保有量的迅猛增加，它們所消耗的石油資源和產(chǎn)生的廢氣對于能源和環(huán)境都造成了巨大的壓力，因此需要改進現(xiàn)有技術(shù)并且提高現(xiàn)有系統(tǒng)的匹配水平，以便來達到更高的燃油消耗率和更低的排放指標。自2012年開始，中國大陸對乘用車的燃油經(jīng)濟性要求將會從當前的第二階段逐步提高到第三階段，對尾氣排放要求也將從目前的歐IV標準提升到歐V標準。然而，現(xiàn)實情況是由于現(xiàn)有的發(fā)動機系統(tǒng)尚存在著一些不足指出，因此如果不針對其進行改進的話， 則很難同時達到以上這些標準。所以，確實需要進一步改進和完善當前的系統(tǒng)標定和系統(tǒng)設(shè)計水平，以便能夠優(yōu)化發(fā)動機性能、提高燃燒質(zhì)量和燃油經(jīng)濟性、改善排放指標等來滿足上述要求。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述及其他問題。此外，本實用新型的目的還在于提供裝設(shè)了上述汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)的汽車，從而能夠更好地解決以上問題。為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下—種汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其包括分別與發(fā)動機的進氣歧管總成、排氣歧管總成相連通的進氣子系統(tǒng)和排氣子系統(tǒng)，所述進氣子系統(tǒng)中設(shè)有第一測量部件，其被設(shè)置用于測量進氣濕度并且與發(fā)動機控制單元相連接。在上述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述進氣子系統(tǒng)包括空濾裝置，其通過進氣管道與所述進氣歧管總成相連通；以及空氣流量傳感器，其設(shè)置于所述進氣管道中并且與所述發(fā)動機控制單元相連接，所述第一測量部件被集成在所述空氣流量傳感器中。在上述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述進氣子系統(tǒng)還包括空氣壓力傳感器，其被設(shè)置用于監(jiān)測所述進氣歧管總成的內(nèi)部氣壓并且與所述發(fā)動機控制單元相連接。在上述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述進氣子系統(tǒng)中還設(shè)有第二測量部件，其被設(shè)置用于測量進氣溫度并且與發(fā)動機控制單元相連接。在上述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述進氣子系統(tǒng)包括空濾裝置，其通過進氣管道與所述進氣歧管總成相連通；以及空氣流量傳感器，其設(shè)置于所述進氣管道中并且與所述發(fā)動機控制單元相連接，所述第一測量部件和第二測量部件均被集成在所述空氣流量傳感器中。[0016]在上述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述進氣子系統(tǒng)還包括空氣壓力傳感器，其被設(shè)置用于監(jiān)測所述進氣歧管總成的內(nèi)部氣壓并且與所述發(fā)動機控制單元相連接。在上述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述發(fā)動機的進氣凸輪軸和排氣凸輪軸采用同向調(diào)節(jié)可變雙凸輪軸，并且所述汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)還包括第一控制裝置，其被設(shè)置成通過控制所述進氣凸輪軸的運行相位來調(diào)節(jié)進氣閥系統(tǒng)的工作時點，所述進氣閥系統(tǒng)設(shè)置于所述進氣歧管總成和發(fā)動機燃燒室之間；以及第二控制裝置，其被設(shè)置成通過控制所述排氣凸輪軸的運行相位來調(diào)節(jié)排氣閥系統(tǒng)的工作時點，所述排氣閥系統(tǒng)設(shè)置于所述排氣歧管總成和發(fā)動機燃燒室之間。在上述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述排氣子系統(tǒng)中設(shè)有氧傳感器，其被設(shè)置用于監(jiān)測從所述排氣歧管總成排出氣體的氧含量并且與所述發(fā)動機控制單元相連接。在上述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述發(fā)動機是直列四缸缸內(nèi)直噴型自 然吸氣發(fā)動機。一種汽車，所述汽車上裝設(shè)有如以上任一項所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)。本實用新型的有益效果在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)中通過對進氣系統(tǒng)中的空氣濕度參數(shù)進行檢測，特別是將該濕度檢測等功能集成在空氣流量傳感器中，這樣就能根據(jù)空氣濕度來修正所進入的新鮮空氣流量，從而更準確地檢測和估算出在發(fā)動機燃燒室內(nèi)參與燃燒的氣流量，使得經(jīng)修正優(yōu)化后的進氣模型比原先模型更加精確、完善，并且由此能夠?qū)崿F(xiàn)更準確地控制噴油定時、噴油量和火花塞點火定時等。此外，在本實用新型中還采用了同向可變調(diào)節(jié)雙凸輪軸、氣流回流控制、氧傳感器反饋信號閉環(huán)控制等更多改進設(shè)計，這些技術(shù)手段的應(yīng)用不僅為扭矩估計模型、點火定時確定和噴油量的精確控制提供了基礎(chǔ)，而且可以有效提聞系統(tǒng)標定的靈活性和精確性、優(yōu)化發(fā)動機性能、提高燃燒質(zhì)量和燃油經(jīng)濟性，尤其能夠促進排放指標的改善。根據(jù)試驗結(jié)果表明，采用本汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)后可與相同排量的類似發(fā)動機相比降低燃油消耗8%以上，并且排放指標能達到歐V第一階段的排放要求，因此這對于實現(xiàn)整車達到歐V下一階段或者其他的更高排放標準的設(shè)計要求具有重要參考價值。

以下將結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的詳細描述。其中圖I是本汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)一個實施例的組成布置示意圖。
具體實施方式
總體而言，本實用新型的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)主要包括進氣子系統(tǒng)和排氣子系統(tǒng)，這兩個子系統(tǒng)分別與發(fā)動機的進氣歧管總成和排氣歧管總成相連通，從而形成了提供氣體流動的通道。在圖I中以示意性方式顯示出了本汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)一個實施例的基本組成布置情形，以下將通過該示例來具體說明本實用新型的工作原理、特點以及優(yōu)點。然而，必須明確以下這些描述僅是用來進行說明的，而不應(yīng)將其理解為對本實用新型形成任何的限制。如圖I所示，在上述實施例中，在進氣子系統(tǒng)中特別設(shè)置有設(shè)有分別用來測量進氣濕度和溫度的第一測量部件和第二測量部件，它們都與發(fā)動機控制單元(EMC) 21相連接，其中的進氣濕度數(shù)據(jù)被用于進氣流量值的修正計算，這樣就可以在進氣標定中通過增加空氣濕度來對所進入的新鮮空氣量進行修正，從而使得改進后的進氣模型相對于缺少空氣濕度修正的原先進氣模型更加精確、有效。在圖I的實施例中，進氣子系統(tǒng)主要包括空濾裝置I、空氣流量傳感器2和空氣壓力傳感器5等組成部分，上述第一測量部件和第二測量部件都被集成在空氣流量傳感器2中，空濾裝置I將經(jīng)過其過濾處理后的清潔空氣經(jīng)由進氣管道3輸送到進氣歧管總成18，空氣壓力傳感器5是用來監(jiān)測進氣歧管總成18的內(nèi)部氣壓的并且將測量到的內(nèi)部氣壓數(shù)據(jù)提供給發(fā)動機控制單元21。此外，發(fā)動機的進氣凸輪軸和排氣凸輪軸在本示例中采用的是同向調(diào)節(jié)可變雙凸輪軸，并且分別通過第一控制裝置7和第二控制裝置9來對它們以及位于進氣歧管總成18和發(fā)動機燃燒室15之間的進氣閥系統(tǒng)8、位于排氣歧管總成和發(fā)動機燃燒室15之間排氣閥系統(tǒng)12等進行相應(yīng)的控制。具體而言，可以通過第一控制裝置7來控制發(fā)動機的進氣凸輪軸的運行相位，以便由此及時、有效地調(diào)節(jié)進氣閥系統(tǒng)8的工作時點，改變有效壓比和平順的空氣流動擠沖效益，使得燃燒室富集氧氣從而允許噴射更多的燃油；與之類似地，可以通過第二控制裝置9來控制發(fā)動機的排氣凸輪軸的運行相位，從而能對排氣閥系統(tǒng)12的工作時點進行及時、有效的調(diào)節(jié)，將惰性的CO2引入到發(fā)動機燃燒室15內(nèi)，使得該燃燒室內(nèi)由于稀釋而使氧氣變稀，排氣稀釋降低了 NOx的形成，從而減少發(fā)動機進氣真空度和泵氣平均有效壓力而產(chǎn)生更多的有效功。同時，通過第一控制裝置7和第二控制裝置9可以操縱進排氣凸輪軸實現(xiàn)氣門低重疊，尤其在發(fā)動機怠速工況下，可以降低燃燒波動而使得怠速操控感覺平順。另外，在上述的排氣子系統(tǒng)中特別設(shè)置有氧傳感器13，它被用來監(jiān)測從排氣歧管總成排出氣體的氧含量，即監(jiān)測發(fā)動機燃燒室15內(nèi)的燃燒反應(yīng)是否完全，并且將監(jiān)測到的氧含量信號反饋發(fā)送至發(fā)動機控制單元21，從而使得整個系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，由此能更精確地控制噴油量和火花塞點火時點、提高燃燒質(zhì)量和燃油的經(jīng)濟性，并且改善排放指標能以便達到歐V標準。優(yōu)選地，可以將本實用新型應(yīng)用到直列四缸缸內(nèi)直噴型自然吸氣發(fā)動機，并將本實用新型裝設(shè)到汽車上。請參考圖1，下面將結(jié)合該類型發(fā)動機的若干工況下來進一步顯示詳細說明本汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)的工作過程及其原理，顯然這些具體的描述性說明都不應(yīng)構(gòu)成對本實用新型的任何限制。首先，當發(fā)動機開始工作時，壓力為Ptl的新鮮空氣經(jīng)過空濾裝置I的過濾后進入到進氣管道3，并且在經(jīng)過該進氣管道3時吹動空氣流量傳感器2上的感應(yīng)部件。如前所述，此時由空氣流量傳感器2檢測該處空氣的溫度、壓力和濕度參數(shù)信號，并計算出經(jīng)空氣濕度修正后的空氣流量，以上這些信號可以通過線束接頭17傳送給發(fā)動機控制單元21。隨后，進氣管道3中的新鮮空氣經(jīng)由節(jié)氣門體4后進入到進氣歧管總成18中，并且該處空氣在進氣閥系統(tǒng)8開啟時進入到發(fā)動機燃燒室15中。通過調(diào)節(jié)可變進氣凸輪軸7的相對相位可以調(diào)節(jié)進氣閥系統(tǒng)8的開啟點，發(fā)動機控制單元21根據(jù)接收到的信號和活塞曲軸連桿運動系統(tǒng)14中的曲軸的位置信號，可以按照空燃比14. 7或者其他的適宜比例經(jīng)由噴油器電子控制端6來控制高壓燃油系統(tǒng)噴油端的噴油器11的噴油量，并且按照最大功率和最佳扭矩的條件來控制點火系統(tǒng)中火花塞10的點火起始時點。通過調(diào)節(jié)可變排氣凸輪軸9來控制排氣閥系統(tǒng)12的開啟時點，則可以將燃燒后的廢氣排入排氣歧管總成。此外，通過氧傳感器13來監(jiān)測以上燃燒反應(yīng)過程是否完全，并且將其監(jiān)測到的相應(yīng)信號發(fā)送給發(fā)動機控制單元21來形成閉環(huán)控制。在發(fā)動機穩(wěn)定工況下，通過空氣流量傳感器2監(jiān)測的空氣流量與通過進氣歧管總成18進入到燃燒室15的新鮮空氣流量是相同的。此外，如圖I中還顯示出了溫度傳感器16，它被設(shè)置用來對發(fā)動機冷卻液進行檢測以便能更好地實現(xiàn)溫度控制。當發(fā)動機處于低轉(zhuǎn)速大負荷區(qū)域時，節(jié)氣門體4接近全部打開，，由于進氣氣流的左右往復(fù)運動造成了進氣歧管總成18內(nèi)部的壓力波動，這使得有時進氣歧管的壓力大于所處環(huán)境的大氣壓力，進而形成部分進氣氣流發(fā)生回流，以上情形會使得通過空氣流量傳感器2的流量顯示偏移實際的空氣流量。在本實用新型中，可以通過標定采用查表來判斷是否發(fā)生回流，一是在給定轉(zhuǎn)速下判斷節(jié)氣門體位置是否超過預(yù)設(shè)的門限值，同時判斷在該轉(zhuǎn)速下的進氣歧管的真空度是否大于預(yù)設(shè)的門限值，以上門限值的標定可以通過關(guān)閉燃油長期學(xué)習(xí)值，根據(jù)氧傳感器13反饋回的燃油瞬時學(xué)習(xí)值的偏移量是大于5%來進行確 定。即，在判定發(fā)生回流時，可以先通過修正系數(shù)表和進氣歧管18上的空氣壓力傳感器5的壓力值來計算出理論流量，然后再根據(jù)其所在的速度和負荷區(qū)的容積效率修正系數(shù)表進行修正而估算出進氣流量。隨后，依次控制噴油和火花塞10的點火，并且通過氧傳感器13將信號發(fā)送給發(fā)動機控制單元21，從而完成閉環(huán)控制。在發(fā)動機處于怠速等穩(wěn)態(tài)工況下，通過調(diào)節(jié)可變進氣凸輪軸7和可變排氣凸輪軸9，可以使得殘留的廢氣量和新鮮進氣量達到合適的匹配值，從而促使燃燒反應(yīng)更加完全，同時改善排放指標。如圖I中所示的來自曲軸通風(fēng)閥19的壓力為P1的曲軸箱混合氣、來自炭罐電磁閥20的壓力為P2的油箱內(nèi)蒸發(fā)氣體，它們在滿足各自開啟條件后件進入到進氣歧管總成18中，發(fā)動機控制單元21可以根據(jù)曲軸箱通風(fēng)閥和炭罐電磁閥的流量來進一步修正發(fā)動機的每缸進氣量。當發(fā)動機處于節(jié)氣門體快速打開或關(guān)閉、進排氣凸輪軸快速條件等瞬態(tài)工況下時，由于進氣歧管總成8等充氣以及氣體本身的壓縮特性，此時對進氣量的精確估算需要借助穩(wěn)態(tài)工況下建立的容積效率系數(shù)表來進行修正。具體而言，建立各種穩(wěn)態(tài)工況在不同轉(zhuǎn)速和負荷劃分的區(qū)域下的容積效率系數(shù)表，并根據(jù)氣體流動的連續(xù)性，借助于當前所測的進氣流量數(shù)值和上一時刻所測的進氣流量值，然后通過二次項迭代處理來預(yù)測下一時刻進入到燃燒室的進氣流量數(shù)值，如此不僅考慮了容積效率的修正，而且也保證能夠按照最佳的空燃比來準確地控制噴油定時、噴油量和點火時點。在瞬態(tài)工況下，可以先采用進氣歧管壓力的速度密度法來標定每缸進氣流量，同時借助如上所述在穩(wěn)態(tài)工況下建立的容積效率系數(shù)表來對其進行修正，如此保證了對進入燃燒室的新鮮空氣流量的準確估算。在本實用新型中，由于發(fā)動機所處環(huán)境下的大氣壓力大小與發(fā)動機當前工作位置的海拔高度密切相關(guān)，由于該壓力值直接影響到空氣相同流速下的進入到發(fā)動機燃燒室15內(nèi)的壓力值，因此在部分應(yīng)用中可以直接通過環(huán)境壓力傳感器來測量環(huán)境壓力，然而由于傳感器直接處在環(huán)境中變臟之后就會影響其測量精度，對此可以通過對不同進氣流速下的空濾裝置I的阻力進行標定來估算得發(fā)動機的當前所處環(huán)境壓力。以上列舉闡明了本實用新型的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)以及裝設(shè)了該汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)的汽車，這些示例僅供說明本實用新型的原理及其實施方式之用，而非對本實用新型的限制，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還可以做出各種變形和改進。例如，在本文各實施例中予以描述或隱含的任意單個技術(shù)特征，或者被顯示或隱含在附圖中的任意單個技術(shù)特征，仍然可以在這些技術(shù)特征(或其等同物)之間繼續(xù)進行任意的組合，從而獲得可能未在本文中直接提及的本實用新型的更多其他實施例。舉例而言，根據(jù)某些應(yīng)用需求或者出于諸如節(jié)省成本等方面的考慮，可以不設(shè)置前述的 第二測量部件、空氣壓力傳感器和/或氧傳感器等部件，或者單獨布置第一測量部件和/或第二測量部件而不將它們都集成在前述的空氣流量傳感器中。因此，所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)屬于本實用新型的范疇并為本實用新型的各項權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求1.一種汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其包括分別與發(fā)動機的進氣歧管總成、排氣歧管總成相連通的進氣子系統(tǒng)和排氣子系統(tǒng)，其特征在于，所述進氣子系統(tǒng)中設(shè)有第一測量部件，其被設(shè)置用于測量進氣濕度并且與發(fā)動機控制單元相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述進氣子系統(tǒng)包括 空濾裝置，其通過進氣管道與所述進氣歧管總成相連通；以及 空氣流量傳感器，其設(shè)置于所述進氣管道中并且與所述發(fā)動機控制單元相連接，所述第一測量部件被集成在所述空氣流量傳感器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述進氣子系統(tǒng)還包括空氣壓力傳感器，其被設(shè)置用于監(jiān)測所述進氣歧管總成的內(nèi)部氣壓并且與所述發(fā)動機控制單元相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述進氣子系統(tǒng)中還設(shè)有第二測量部件，其被設(shè)置用于測量進氣溫度并且與發(fā)動機控制單元相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述進氣子系統(tǒng)包括 空濾裝置，其通過進氣管道與所述進氣歧管總成相連通；以及 空氣流量傳感器，其設(shè)置于所述進氣管道中并且與所述發(fā)動機控制單元相連接，所述第一測量部件和第二測量部件均被集成在所述空氣流量傳感器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述進氣子系統(tǒng)還包括空氣壓力傳感器，其被設(shè)置用于監(jiān)測所述進氣歧管總成的內(nèi)部氣壓并且與所述發(fā)動機控制單元相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機的進氣凸輪軸和排氣凸輪軸采用同向調(diào)節(jié)可變雙凸輪軸，并且所述汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)還包括 第一控制裝置，其被設(shè)置成通過控制所述進氣凸輪軸的運行相位來調(diào)節(jié)進氣閥系統(tǒng)的工作時點，所述進氣閥系統(tǒng)設(shè)置于所述進氣歧管總成和發(fā)動機燃燒室之間；以及 第二控制裝置，其被設(shè)置成通過控制所述排氣凸輪軸的運行相位來調(diào)節(jié)排氣閥系統(tǒng)的工作時點，所述排氣閥系統(tǒng)設(shè)置于所述排氣歧管總成和發(fā)動機燃燒室之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣子系統(tǒng)中設(shè)有氧傳感器，其被設(shè)置用于監(jiān)測從所述排氣歧管總成排出氣體的氧含量并且與所述發(fā)動機控制單元相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機是直列四缸缸內(nèi)直噴型自然吸氣發(fā)動機。
10.一種汽車，其特征在于，所述汽車上裝設(shè)有如權(quán)利要求1-9中任一項所述的汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車發(fā)動機配氣系統(tǒng)，其包括分別與發(fā)動機的進氣歧管總成、排氣歧管總成相連通的進氣子系統(tǒng)和排氣子系統(tǒng)，所述進氣子系統(tǒng)中設(shè)有第一測量部件，其被設(shè)置用于測量進氣濕度并且與發(fā)動機控制單元相連接。它還涉及裝設(shè)有上述發(fā)動機配氣系統(tǒng)的汽車。采用本實用新型可以有效提高系統(tǒng)標定的靈活性和精確性、優(yōu)化發(fā)動機性能、提高燃燒質(zhì)量和燃油經(jīng)濟性，尤其能夠促進排放指標的改善，從而有助于實現(xiàn)整車達到歐V或者其他的更高排放標準的設(shè)計要求。
文檔編號F02D41/00GK202510230SQ201220088460
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者何劍飛, 何默, 謝程寧, 郭敬愛 申請人:上海通用汽車有限公司, 泛亞汽車技術(shù)中心有限公司