自清洁进气系统及其控制方法以及包括该系统的发动机

摘要

一种自清洁进气系统及其控制方法以及包括该系统的发动机。自清洁进气系统包括：节气门(1)，该节气门设于中冷器(10)与发动机(6)之间，通过改变节气门的开度来改变发动机的进气量；第一喷嘴(2)，该第一喷嘴设于所述发动机的吸气口(7)附近，用于将燃油喷射到发动机内；氧传感器(11、12)，该氧传感器设于发动机的排气管道(8)中途，用于对排气中的氧浓度进行测定；以及第二喷嘴(3)，该第二喷嘴设于所述节气门附近，将从所述第一喷嘴喷出的燃油与通过所述节气门的空气的混合气喷射到所述节气门。通过将所述混合气喷射到节气门，利用相似相溶原理，能将堆积在节气门的堆积物除去，实现节气门的自清洁。

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够对节气门进行自动清洁的自清洁进气系统及其控制方法以及包括该系统的发动机。

背景技术

节气门是车辆一个重要部件，虽然不像中缸一样容易产生焦炭，但是节气门长期在进行着吸气的工作，也容易产生一些灰尘，混合汽油的挥发很容易产生积碳。长时间不清洗节气门会导致节气门的开度产生误差，同时会导致有杂质的空气进入发动机燃烧室，这两个结果都能导致发动机工作异常，主要表现为怠速不稳、行驶出现突然收油门的感觉、动力会有所下降，严重时甚至会造成启动困难和增加油耗。因此，需要对节气门进行定期清洗。但是，如果去维修店清洗，需要少则数十元多则几百元的花费。所以，希望提供一种可以对节气门进行自动清洁的自清洁进气系统的要求不断增加。

作为能对节气门进行自动清洁的技术，已知有日本专利特開平5-248272公开的节气门开度控制装置。该节气门开度控制装置在发动机停止后让节气门进行一次从全开到全闭的动作，以达到自身清洁的目的。但是，由于仅靠节气门在发动机停机时自动运转一次，这样对于节气门的阀门几乎没有清洁作用，主要是用于跟之前的动作状况作对比来判断是否有异常存在，实质上并没有解决节气门堆积物堆积的技术问题。

此外，还已知有日本专利特開平2000-87789所公开的内燃机的节气门开度控制方法。在该方法中，考虑通过推定积碳对节气门的影响，然后再调整空气燃油等使其更加接近于理论空燃比。但是，根据该控制方法，在堆积物较多的情况下，无法通过对节气门开度进行控制来有效地除去堆积物。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种自清洁进气系统及其控制方法以及包括该系统的发动机，通过将燃油和空气的混合气喷射到节气门，利用相似相溶原理，将堆积在节气门的堆积物除去。

本发明的第一方面的自清洁进气系统包括：节气门，该节气门设于中冷器与发动机之间，通过改变节气门的开度来改变发动机的进气量；第一喷嘴，该第一喷嘴设于所述发动机的吸气口附近，用于将燃油喷射到发动机内；以及氧传感器，该氧传感器设于发动机的排气管道中途，用于对排气中的氧浓度进行测定，其特征是，还包括：第二喷嘴，该第二喷嘴设于所述节气门附近，将从所述第一喷嘴喷出的燃油与通过所述节气门的空气的混合气喷射到所述节气门。

作为本发明的第一方面的自清洁进气系统的一优选方式，还包括：阀门，该阀门设于所述第一喷嘴附近并通过清洗管道与所述第二喷嘴连通，在打开时能将所述混合气供给到所述第二喷嘴；以及泵，该泵设于所述阀门与所述第二喷嘴之间，对供给到所述第二喷嘴的所述混合气进行加压。

作为本发明的第一方面的自清洁进气系统的另一优选方式，还包括平行判断装置，该平行判断装置进行平行判断，并对阀门的打开、关闭进行控制。

作为本发明的第一方面的自清洁进气系统的又一优选方式，所述氧传感器包括前氧传感器和后氧传感器。

本发明的第二方面的自清洁进气系统的控制方法是下述自清洁进气系统的控制方法，该自清洁进气系统包括：节气门，该节气门设于中冷器与发动机之间，通过改变节气门的开度来改变发动机的进气量；第一喷嘴，该第一喷嘴设于所述发动机的吸气口附近，用于将燃油喷射到发动机内；氧传感器，该氧传感器设于发动机的排气管道中途，用于对排气中的氧浓度进行测定；第二喷嘴，该第二喷嘴设于所述节气门附近，将从所述第一喷嘴喷出的燃油与通过所述节气门的空气的混合气喷射到所述节气门；阀门，该阀门设于所述第一喷嘴附近并通过清洗管道与所述第二喷嘴连通，在打开时能将所述混合气供给到所述第二喷嘴；以及泵，该泵设于所述阀门与所述第二喷嘴之间，对供给到所述第二喷嘴的所述混合气进行加压，所述自清洁进气系统的控制方法的特征是，进行平行判断，判断汽车的怠速运转状态、运转距离、燃费、所述节气门的响应时间中的至少一个是否满足规定条件，以确定是否增加所述第一喷嘴的喷油时间，在判断为需要增加喷油时间后，执行清洗流程，从所述第二喷嘴将所述第一喷嘴喷出的燃油与通过所述节气门的空气的混合气喷射到所述节气门。

作为本发明的第二方面的自清洁进气系统的控制方法的一优选方式，在将所述泵的流量设为A、将所述第一喷嘴的增加喷油时间设为T时，所述混合气的气体量B通过式1确定，需要多喷射的燃油量C通过式2确定，

B＝A×T        式1

C＝B/(14.7+1)  式2

其中，14.7是规定的空燃比。

作为本发明的第二方面的自清洁进气系统的控制方法的另一优选方式，在从所述第二喷嘴喷出所述混合气的情况下，减少从所述第一喷嘴喷出的燃油量。

本发明的第三方面的包括自清洁进气系统的发动机，其特征是，包括第一方面的自清洁进气系统。

根据本发明的自清洁进气系统、自清洁进气系统的控制方法及包括自清洁进气系统的发动机，在平行判断中判断为需要增加喷油时间时，增加从第一喷嘴喷油的时间，并将多喷出的燃油及空气的混合气经由第二喷嘴喷到节气门，根据相似相溶原理，利用燃油对节气门的堆积物中的油污进行溶解，能对油污中的燃油进行再次利用。不仅能实现节气门的自清洁，还能减少下一周期从第一喷嘴喷出的燃油，有助于燃费的提高。

附图说明

图1是本发明的自清洁进气系统的结构图。

图2是表示本发明的自清洁进气系统的整体工作流程的流程图。

图3是正常的发电机运转过程的流程图。

图4是表示清洁过程的流程图。

(符号说明)

1  节气门

2  喷油嘴

3  清洗喷嘴

4  阀门

5  泵

6  发动机气缸

7  吸气口

8  排气管道

9  涡轮增压器

10 中冷器

11 前氧传感器

12 后氧传感器

13 清洗管道

具体实施方式

参照图1～图4对本发明的自清洁进气系统、自清洁进气系统的控制方法及包括自清洁进气系统的发动机进行说明。

首先，参照图1对本发明的自清洁进气系统的结构进行说明。如图1所示，自清洁进气系统包括：节气门1，该节气门1设于中冷器10与喷油嘴2之间，根据未图示的节气门控制装置的信号，基于油门踏板的动作，通过改变节气门的开度，来改变经由涡轮增压器9及中冷器10吸入的外部空气的进气量；喷油嘴2，该喷油嘴2设于发动机的吸气口7附近，将燃油喷射到发动机气缸6，所喷射的燃油与经由节气门1进入的空气混合，在发动机气缸6中进行燃烧，从而提供车辆运转的动力；以及氧传感器11、12，该氧传感器11、12设于发动机的排气管道8中途，对排气中的氧浓度进行测定，以判断排气中的氧浓度是否偏离规定的氧浓度。

此外，本发明的自清洁进气系统还包括：阀门4，该阀门4设于喷油嘴2附近，在打开时将从喷油嘴2喷出的燃油与通过节气门1进入的空气的混合气供给到下述的清洗喷嘴3；泵5，该泵5设于清洗管道13中途，对经由阀门4进入的混合气进行加压；以及清洗喷嘴3，该清洗喷嘴3设于节气门1附近，将经由泵5压送来的混合气朝节气门1喷射。

此外，本发明的自清洁进气系统还包括未图示的平行判断装置，其进行后述的平行判断，并在平行判断满足规定条件时，将阀门4打开并使泵5工作来将喷油嘴1喷出的燃油和通过节气门1进入的空气的混合气供给到清洗喷嘴3，从而能将富含燃油的混合气喷射到节气门1，并利用相似相溶原理对节气门1完成清洁。

所谓“相似相溶原理”，简单来讲是指溶质与溶剂在结构上相似则溶质与溶剂彼此互溶。具体到本发明是指，堆积在节气门上的油污容易被燃油溶解。

根据本发明的自清洁进气系统，通过利用燃油对堆积物中的油污进行溶解，能对油污中的燃油进行再次利用，不仅能实现节气门的自清洁，还能有助于燃费的提高。

接下来，参照图2～图4对该自清洁进气系统的控制方法进行说明。

如图2所示，在车辆启动时首先进行平行判断。平行判断是指，怠速异常判断、里程判断、燃费判断及ETB响应时间判断。

在怠速异常判断过程中，判断怠速运转是否出现异常。若出现异常、例如发生抖动等(Y)，则增加喷油时间，若怠速运转正常(N)则不增加喷油时间，仅进行正常运转。设置成增加喷油时间的原因是，通过增加喷油时间，能喷出超过正常运转所需规定量的燃油，利用该超过规定量的燃油能对节气门进行清洁。

在里程判断过程中，判断运转距离是否已超过预先设定的里程。进行里程判断的原因是，运转距离增加意味着发动机的工作时间增长，节气门的堆积物会增加。若已超过预先设定的里程(Y)，则增加喷油时间。若处于预先设定的里程范围内(N)则不增加喷油时间，进行正常运转。

在燃费判断过程中，判断燃费是否已超过预先设定的标准燃费。若已超过预先设定的标准燃费(Y)，则意味着空燃比已偏离规定的空燃比，节气门出现了异常，需要增加喷油时间，以清洗节气门。若低于预先设定的标准燃费(N)则进行正常运转。

在ETB(电子油门)响应时间判断过程中，判断响应时间是否低于规定的响应时间，若比规定的响应时间长(N)则意味着节气门出现了异常，需要增加喷油时间，若没有超出规定的响应时间则进行正常运转。

接着，在增加喷油时间后，上述平行判断装置控制阀门4打开并使泵5工作以执行清洗流程。在清洗流程中，喷油嘴2喷出的燃油与通过节气门1进入的空气的混合气经由阀门4和泵5，并在泵5的压力作用下从清洗喷嘴3喷到节气门1上，利用相似相溶原理将堆积在节气门1上的油污等堆积物溶解。

接下来的运转与正常运转相同。通过中冷器10进入的空气与从清洗喷嘴3喷出的混合气混合，并经由节气门1进入，在与喷油嘴2喷出的燃油混合后，被吸入发动机的吸气口7，在发动机气缸中燃烧做功，燃烧后的排气经由排气管道8在被触媒净化后排出。

最后，进行停机判断。若判断为发动机已经停止(Y)则结束自清洁进气系统的运转，若判断为否(N)则继续反复进行自清洁运转。

下面说明包括本发明的自清洁进气系统的发动机与以往的发动机的运转过程的不同。

以往的发动机的运转过程如图3所示，在发动机运转后，氧传感器对排气中的氧浓度进行判断，若判断为氧气浓度高于规定的氧气浓度则减少喷油时间，以减少喷油量，若判断为氧气浓度低于规定的氧气浓度则增加喷油时间，以增加喷油量，最终达到规定的空燃比。然后，进行停机判断，若判断为输入有停机信号则结束发动机的运转。

与此相对,包括本发明的自清洁进气系统的发动机的运转过程还包括对节气门进行清洗的清洗流程。

如图4所示，在发动机运转后，首先，氧传感器对排气中的氧浓度进行判断，若判断为氧气浓度高于规定的氧气浓度则减少喷油时间，以减少喷油量，若判断为氧气浓度低于规定的氧气浓度则增加喷油时间，以增加喷油量。该过程与以往的发动机的运转过程相同。

接下来，包括本发明的自清洁进气系统的发动机还进行平行判断，平行判断的过程如上所述。若判断为需要增加喷油时间(Y)，则在下个喷油周期中通过增加喷油时间来增加喷油量C，并在再下个喷油周期减少相应的喷油量C。这是由于，在下个周期中增加的喷油量C在通过清洗喷嘴3对节气门1进行清洗后，会继续进入到气缸里燃烧，所以在再下个喷射周期中需要减少相应的喷油量C以消除对发动机的影响。

喷油量C通过下述方法确定。在将泵5的流量设为A ml/s、将清洗喷嘴3的打开时间即喷油嘴2的增加喷油时间设为T时，用于清洗的混合气体量B通过式1确定。需要增加的燃油量C通过式2确定。

B＝A×T        (式1)

C＝B/(14.7+1)  (式2)

其中，14.7是规定的空燃比A/F。

根据本发明的包括自清洁进气系统的发动机，不仅能实现节气门的自清洁，还能有助于燃费的提高。此外，不会对发动机的空燃比造成影响。

上述说明中的喷油嘴相当于第一喷嘴，清洗喷嘴相当于第二喷嘴。前氧传感器和后氧传感器相当于氧传感器。

上面对本发明的具体实施方式进行了描述，但应当理解，上述具体实施方式并不构成对本发明的限制，本领域技术人员可以在以上公开内容的基础上进行多种修改、替换，这些都包含在本发明的范围内。

例如，在上述实施方式中，氧传感器包括前氧传感器11和后氧传感器12，但氧传感器的数量并不局限为两个，可以是一个，也可以是两个以上，只有能对排气中的氧浓度进行精确的测定即可。

此外，在上述实施方式中，平行判断是指怠速异常判断、里程判断、燃费判断及ETB响应时间判断。但平行判断并不局限于此，可以是怠速异常判断、里程判断、燃费判断及ETB响应时间判断中的至少一个或多个，也可以是其它与车辆状态有关的判断。