用于发动机的方法和系统与流程

文档序号:12483653阅读:257来源:国知局
用于发动机的方法和系统与流程

本申请要求于2015年6月19日提交的德国专利申请号102015211329.9的优先权,出于所有目的通过引用将该专利申请的全部内容结合在此。

技术领域

本说明书总体上涉及在发动机的一个或多个气缸停用(deactivation)期间提供增压空气。



背景技术:

在内燃发动机的发展方面的目的在于使燃料消耗最小化。同样,在这一点上,内燃发动机的机械增压变得越来越普遍。机械增压是用于增加内燃发动机的功率同时维持不变的扫气容积、或者用于减小扫气容积同时维持相同的功率的合适的手段。在任何情况下,机械增压都导致体积功率输出的增加以及改善的功率重量比。如果减小扫气容积,因此在给定的相同的车辆边界状况下可以将负荷集中朝向更高的负荷转移,在该更高的负荷下燃料消耗率是较低的。内燃发动机的机械增压因此有助于努力使燃料消耗最小化,亦即改善内燃发动机的效率。

排气涡轮增压的构型通常造成困难,其中基本上寻求获得在所有发动机转速范围内的显著性能增加。然而,在特定的发动机转速下冲的情况下普遍观察到扭矩下降。如果考虑增压压力比取决于涡轮压力比,就可以理解所述扭矩下降。例如,如果发动机转速减小,这导致更小的排气质量流并因此导致更低的涡轮压力比。这具有的结果是,朝向更低的发动机转速,增压压力比和增压压力同样降低,这等同于扭矩下降。

通过气缸停用(deactivation)(即,在一定的负荷范围中将单独的气缸停用)提供解决使奥托循环发动机不节流(dethrottling)的另一方法。借助于部分停用能够改善(即,增加)奥托循环发动机在部分负荷运行中的效率,因为如果发动机功率保持恒定,则对多缸内燃发动机的一个气缸停用增加了在保持运行的其他气缸上的负荷,使得可以进一步打开节流阀瓣以便将更大的空气质量引入到所述气缸中,由此总体上实现了内燃发动机的不节流。在部分停用期间,长期运行的气缸进一步在较高的负荷区域中运行,在该较高的负荷区域,燃料消耗率是较低的。负荷集中朝向更高的负荷转移。

在柴油发动机的情况下,部分停用还旨在作为质量调节的一部分来防止在降低负荷的情况下由于所使用的燃料量的降低而造成燃料空气混合物变得太稀。

然而,发明者在此已经认识到伴随这种系统的潜在问题。作为一个示例,以上系统限制气缸可以在其中被停用的发动机负荷范围。



技术实现要素:

在一个示例中,上述问题可以通过一种方法来解决,该方法包括:使具有至少一个气缸盖的机械增压式自动点火内燃发动机运行,所述内燃发动机包括至少两个气缸,每个气缸具有用于将排气排出至排气排出系统的至少一个出口开口和用于从进气系统接收增压空气的至少一个入口开口,并且其中每个气缸进一步包括活塞,该活塞能够在下止点BDC与上止点TDC之间沿活塞纵向轴线移动;并且该进气系统进一步包括至少一个排气涡轮增压器,压缩机联接至被安置在该排气排出系统中的涡轮,经由阀门驱动器来调整气缸的入口开口和出口开口的位置,并且在一些发动机状况期间,停用两个气缸中的一个,其中该停用进一步包括:在停用的气缸的活塞从下止点移动至通向流动输送管道的上止点的压缩冲程之后,通过停用的气缸的入口开口中的至少一个入口开口将由停用的气缸接收的进气空气排出至运行气缸,并且其中该流动输送管道将排出的增压空气引导至运行气缸。以此方式,增加发动机的一个或多个气缸可以在其中被停用的发动机负荷范围。

应当理解的是,提供上面的概述是为了以简化的形式来介绍在具体实施方式中所选择的那些被进一步描述的概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征,所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出具有详细展示的一组气缸的两个气缸的内燃四缸发动机的实施例。

图2A示出具有被至少部分停用的该组气缸的两个气缸的一个气缸的内燃四缸发动机。

图2B示出描绘在该组气缸中的两个气缸的入口阀的行程曲线的图表。

图3示出具有三个气缸的内燃发动机的第二实施例。

图4详细示出发动机的单个气缸。

图5示出了用于基于发动机负荷来确定运行的可变排量发动机(VDE)模式的方法。

图6示出用于基于所检测的发动机负荷在发动机的VDE模式与非VDE模式之间转换的方法。

图7示出发动机运行顺序,其描述了响应于气缸组的活塞冲程的入口阀位置。

具体实施方式

以下说明涉及用于使增压空气从部分停用的气缸流动至邻近的点火气缸的系统和方法。发动机可以包括多个气缸,其中第一外气缸邻近于第二内气缸,其中该第一气缸和该第二气缸形成气缸组。第一流动输送管道将该第一外气缸的一个或多个入口阀流体联接至该第二内气缸的一个或多个入口阀,如在图1中所示。当该第二内气缸被至少部分地停用时,在该第二内气缸的压缩冲程期间,该第二内气缸的入口阀被致动到至少部分打开的位置。来自该第二内气缸的进气空气在流动至该第一外气缸之前流动到该第一流动输送管道中。因此,该第一外气缸正在经历进气冲程并且接收从第二气缸排出的增压空气,如在图2A中所示。该第二内气缸的入口阀在其压缩冲程期间在部分停用期间的阀门升程小于该入口阀在该第二内气缸的进气冲程期间的阀门升程,如在图2B中所示。因此,该第二气缸在其部分停用时可以是增压空气供应气缸。在一些示例中,在气缸组中可以存在三个气缸,如在图3中所示。发动机的单个气缸包括至少一个入口阀和至少一个排气门连同其他部件,如在图4中所示。下面描述一种方法,该方法用于将发动机的运行从非VDE模式(例如,所有气缸正点火)调整至VDE模式(例如,多个气缸中的至少一个气缸被停用)。具体地,描述了一种用于确定四缸发动机的发动机负荷并且将发动机运行调整至非VDE模式或VDE模式的方法,如在图5中所示。在图6中描述了一种用于在非VDE模式与VDE模式之间调整发动机运行的方法。在图7中示出了发动机运行顺序,其展示了在第二内气缸的停用期间对流动输送管道中的关断阀的调整。

本公开涉及一种用于使具有至少一个气缸盖的机械增压式自动点火内燃发动机运行的方法,所述内燃发动机包括至少两个气缸,其中每个气缸具有用于经由排气排出系统使排气排出的至少一个出口开口和用于经由进气系统来供应增压空气的至少一个入口开口,并且每个气缸具有活塞,该活塞可在下止点BDC与上止点TDC之间沿活塞纵向轴线移动,提供了至少一个排气涡轮增压器,所述至少一个排气涡轮增压器包括被安置在排气排出系统中的涡轮以及被安置在进气系统中的压缩机,至少两个气缸被配置成使得所述气缸形成至少两组,这两组各自具有至少一个气缸,第一组的至少一个气缸是即使在该内燃发动机的部分停用的情况下仍运行的气缸,并且第二组的至少一个气缸被形成为能够以取决于负荷的方式来切换的气缸,并且气缸的每个入口开口和每个出口开口都配备有一个阀门驱动器,该阀门驱动器具有切断和导通关联开口的阀门。

本公开还涉及一种用于执行这种方法的机械增压式自动点火内燃发动机。所述类型的自动点火内燃发动机被用作机动车辆驱动单元。在本公开的背景下,表述“自动点火内燃发动机”涵盖柴油发动机也涵盖混合动力内燃发动机(即,使用混合燃烧过程来运行的自动点火内燃发动机)以及混合动力驱动装置,所述混合动力驱动装置不仅包括自动点火内燃发动机还包括电动机器,该电动机器能够根据驱动连接至内燃发动机并且从内燃发动机接收功率或者作为可切换的辅助驱动装置来额外地输出功率。内燃发动机具有气缸体和至少一个气缸盖,该气缸体和该至少一个气缸盖彼此连接以形成单独的气缸。

现代内燃发动机几乎排外地根据四冲程工作过程来运行。在增压交换期间,燃烧气体经由至少两个气缸的出口开口来排出并且经由入口开口来进行增压空气的增压交换。为了控制增压交换,内燃发动机需要控制元件和用于致动所述控制元件的致动装置。为了控制增压交换,在四冲程发动机中,几乎排他地将提升阀用作控制元件,所述提升阀在内燃发动机的运行期间执行震荡提升运动,并且以此方式所述提升阀打开和关闭所述入口开口和出口开口。对于阀门运动所希望的阀门致动机构(包括阀门本身)被称为阀门驱动器。该至少一个气缸盖总体上用于固定所述阀门驱动器。

该阀门驱动器在正确的时间打开和关闭该气缸的关联的入口开口和出口开口,其中寻求快速打开尽可能大的流动横截面以便将入流气体流动和出流气体流动中的节流损失保持为低以及增加气缸增压(即,增加排气排出)。所述气缸因此还通常配备有多个入口开口和出口开口。

在气缸盖中至少部分地整合了通向入口开口的进气管路和邻接出口开口的排气管路。气缸的进气管路总体上合并以形成一个共用的总进气管路或者以成组的方式形成多个总进气管路。进气管路合并以形成总进气管路一般、并且在本公开的背景下被称为进气歧管。

为了固持活塞或气缸衬套,气缸体具有对应数量的气缸孔。内燃发动机的每个气缸的活塞在气缸衬套中以轴向可移动的方式被引导,并且与该气缸衬套和该气缸盖一起界定了气缸的燃烧室。活塞用于将由燃烧产生的气体力传递至曲轴。为此目的,该活塞借助于活塞销被铰接地连接至连接杆,该连接杆进而可移动地安装在该曲轴上、在曲轴曲拐的区域中。被安装在曲轴箱中的曲轴吸收连接杆的力,其中活塞的振荡冲程运动被转化为该曲轴的旋转运动。在此,曲轴将扭矩传递至传动系。

在内燃发动机的发展方面的目的在于使燃料消耗最小化。同样,在这一点上,内燃发动机的机械增压变得越来越重要。机械增压是用于增加内燃发动机的功率同时维持不变的扫气容积、或者减小扫气容积同时维持相同的功率的合适的手段。在任何情况下,机械增压都导致体积功率输出的增加以及改善的功率重量比。如果减小扫气容积,因此在给定的相同的车辆边界状况下,可以将负荷集中朝向更高的负荷转移,在该更高的负荷下,燃料消耗率是较低的。内燃发动机的机械增压因此有助于努力使燃料消耗最小化,即改善内燃发动机的效率。

机械增压内燃发动机优选地配备有增压空气冷却装置,经压缩的燃烧空气在进入气缸之前借助于该增压空气冷却装置来冷却。以此方式,所供应的增压空气的密度被进一步增大。以此方式,冷却同样有助于压缩和燃烧室的改进的增压(即,改进的体积效率)。对于增压空气冷却器而言可以有利的是配备有旁通管路,以便能够在希望时(例如在冷启动之后)旁通增压空气冷却器。

本公开涉及的内燃发动机是排气涡轮增压内燃发动机。排气涡轮增压器例如与机械增压器相比的优点在于,在增压器与内燃发动机之间可以不希望存在用于传递功率的机械连接。虽然机械增压器从内燃发动机抽取所希望用于驱动的能量,并且由此降低输出功率以及因此不利地影响了效率,但是排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。

排气涡轮增压的构型通常造成困难,其中基本上寻求获得在所有发动机转速范围内的显著的性能增加。然而,在特定的发动机转速下冲的情况下,普遍观察到扭矩下降。如果考虑增压压力比取决于涡轮压力比,就可以理解所述扭矩下降。例如,如果发动机转速减小,这导致更小的排气质量流并因此导致更低的涡轮压力比。这具有的结果是,朝向更低的发动机转速,增压压力比和增压压力同样降低,这等同于扭矩下降。

基本上能够通过使用小型的排气涡轮增压器(即,具有小涡轮横截面的排气涡轮增压器)来抵消增压压力的下降,以便能够即使在低的排气流率下也能够产生足够的增压压力。然而,这将最终进一步朝更低的发动机转速转移扭矩下降。此外,所述方法(即,涡轮横截面的尺寸减小)受制于多种限制,因为所希望的机械增压和性能增加可以是没有限制的并且即使在高发动机转速下也能够达到所希望的程度。涡轮横截面的小设计与排气放气设施的结合在整个发动机转速范围内是不便利的且不令人满意的。

已经通过各种措施来寻求改善机械增压内燃发动机的扭矩特性,例如通过使用串联和/或并联安置的、有可能与一个或多个机械增压器和/或电辅助驱动器结合的多个排气涡轮增压器。

在内燃发动机的发展方面,基本目的是使燃料消耗最小化,其中重点在于努力获得改进的总效率。

燃料消耗和因此效率引起问题,尤其在奥托循环发动机的情况下(即,在应用点火内燃发动机的情况下)。对于这种问题的原因在于奥托循环发动机的基本运行过程。通常借助于设置在进气系统中的节流阀瓣来执行负荷控制。通过调整节流阀瓣,在节流阀瓣下游的引入空气的压力能够被减少至更大或更小的程度。该节流阀瓣越是关闭(即,所述节流阀瓣封闭进气系统越多),穿过节流阀瓣的引入空气的压力损失就越高,并且在节流阀瓣下游和在通入至少三个气缸(即,燃烧室)中的入口上游的引入空气的压力越低。对于恒定的燃烧室容积,可以借助于引入空气的压力通过这种方式来设定空气质量(即,数量)。这还解释了为何数量调节在部分负荷运行中被证明是特别不利的,因为低负荷希望高程度的节流和进气系统中的压力减小,其结果是随着降低的负荷和增加的节流使增压交换损失增加。

为了减小所描述的损失,已经开发了用于使应用点火内燃发动机不节流的各种策略。

解决使奥托循环发动机不节流的一种方法例如是利用直接喷射的奥托循环发动机运行过程。燃料的直接喷射是用于实现分层的燃烧室增压的合适的手段。将燃料直接喷射到燃烧室中因此允许在一定的限制内在奥托循环发动机中的质量调整。混合物形成是通过将燃料直接喷射到气缸或喷射到位于气缸中的空气中、并且不通过外部混合物形成来进行的,在外部混合物形成中,燃料被引入到进气系统中的引入空气中。

用于优化奥托循环发动机的燃烧过程的另一选项可以包括至少部分可变的阀门驱动器。与常规阀门驱动器(其中阀门的升程和正时是不可变的)相比,能够通过可变阀门驱动器,使对燃烧过程、并且因此对燃料消耗有影响的这些参数被改变至更大或更小的程度。如果能够改变入口阀的关闭时间和入口阀升程,则这单独就使无节流且因此不受损失的负荷控制变为可能。则不借助于节流阀瓣而是借助于入口阀升程和入口阀的打开持续时间来控制在进气过程期间流动到燃烧室中的混合物质量。

解决使奥托循环发动机不节流的另一方法是通过气缸停用(即,在一定的负荷范围中将单独的气缸停用)来提供的。借助于部分停用能够改善(即,增加)奥托循环发动机在部分负荷运行中的效率,因为如果发动机功率保持恒定,则停用多气缸内燃发动机的一个气缸增加了在保持运行的其他气缸上的负荷,使得能够进一步打开节流阀瓣以便将更大的空气质量引入到所述气缸中,由此总体上实现了内燃发动机的不节流。在部分停用期间,长期运行的气缸此外在较高的负荷区域中运行,在该较高的负荷区域,燃料消耗率较低。负荷集中朝向更高的负荷转移。

由于提供了更大的空气质量或混合物质量,在部分停用期间保持运行的气缸进一步展现了改善的混合物形成。

实现的关于效率方面的进一步优点在于,停用的气缸由于不存在燃烧而不产生由于热量从燃烧气体传递至燃烧室壁而造成的任何壁热损失。

即使柴油发动机(即,自动点火内燃发动机),由于其所基于的质量调整而比奥托循环发动机(其中负荷如上所述是借助于节流或关于气缸增压的量调整来调整的)固有地展现出更大的效率(即,更低的燃料消耗),即使在柴油发动机的情况下关于燃料消耗和效率也存在改善的可能性和改善的需求。

同样在柴油发动机的情况下,用于减少燃料消耗的一个概念是气缸停用(即,在一定的负荷范围中将单独的气缸停用)。能够通过部分停用来改善(即,增加)柴油发动机在部分负荷运行下的效率,因为即使在柴油发动机的情况下,在恒定的发动机功率的情况下,将多缸内燃发动机的至少一个气缸停用增加了在仍处于运行的其他气缸上的负荷,使得所述气缸在较高的负荷区域中运行,在所述较高的负荷区域,燃料消耗率是较低的。在柴油发动机的部分负荷运行中的负荷集中朝向更高的负荷转移。

关于壁热损失,如在奥托循环发动机的情况一样实现了相同的优点,为此原因参照对应给出的陈述。

在柴油发动机的情况下,部分停用还旨在作为质量调节的一部分来在由于所使用的燃料量的降低而降低负荷的情况下防止造成燃料空气混合物变得太稀。

本公开涉及的内燃发动机是自动点火内燃发动机。

具有部分停用的多缸内燃发动机和以上所述的用于使所述内燃发动机运行的关联方法具有可观的改善可能性。

如果出于部分停用的目的而停止(即,中断)对可停用的气缸的燃料供应,则如果所述气缸的关联阀门驱动器不被停用或者不能够被停用那么停用的气缸继续参与增压交换。因此产生的增压交换损失减小并抵消了通过部分停用而获得的关于燃料消耗和效率的改善,使得至少部分地损失了部分停用的益处,即,部分停用实际上产生总之没那么明显的改善。

为了补救上述不利影响,可能有利的是在入口侧和出口侧处提供可切换或可调整的阀门驱动器,借助于所述阀门驱动器,停用的气缸保持关闭并且因此在部分停用期间不再参与增压交换。以此方式,还防止了一种情况,即其中通过停用的气缸传导的相对冷的增压空气减少了被提供至涡轮的排气流的焓并且使经停用的气缸迅速冷却下来。

然而在借助于排气涡轮增压来机械增压的内燃发动机(诸如,本公开涉及的内燃发动机)的情况下,可切换的阀门驱动器能够导致进一步的问题,因为排气涡轮增压器的涡轮是针对一定的排气流率、并且因此还总体上针于一定数量的气缸来配置的。如果经停用的气缸的阀门驱动器被停用,则初始地减少通过内燃发动机的气缸的总质量流。通过涡轮传导的排气质量流减少,并且作为结果还总体上减小了涡轮压力比。减小的涡轮压力比具有的结果是,同样减小了增压压力比,即增压压力下降。

增压压力可以增大以便将更多的增压空气供应至保持运行的气缸,因为在停用多缸内燃发动机的至少一个气缸的情况下,在保持运行的其他气缸上的负荷增加,为此原因,可能将更大量的增压空气和更大量的燃料供应至所述气缸。在压缩机处可用于产生足够高的增压压力的驱动功率取决于热排气的排气焓,其显著地由排气压力和排气温度以及排气质量或排气流来确定。

在奥托循环发动机的情况下,通过打开节流阀瓣,在相关于部分停用的负荷范围中能够容易地增加增压压力。在自动点火柴油发动机的情况下不存在这种可能性。小的增压空气流可能具有的影响是,压缩机运行超出喘振极限。

上述影响导致对部分停用的实用性的限制、尤其对其中能够使用部分停用的负荷范围和发动机转速范围的限制。在低增压空气流率的情况下,由于不充足的压缩机功率或涡轮功率,不可能根据要求来增加增压压力。

可以例如借助于涡轮横截面的小构型并且借助于同时的排气放气来增加在部分停用期间的增压压力和因此增加供应至保持运行的气缸的增压空气流率,由此还将再次扩大与部分停用相关的负荷范围。然而这种方法具有的缺点是,当所有气缸都运行时机械增压性能是不足够的。

在以上陈述的背景下,本公开的目的通过所描述方法来进一步优化部分停用。

本公开的另一个子目的是提供用于执行这种方法的机械增压式自动点火内燃发动机。

第一子目的是通过一种方法来实现的,该方法用于使具有至少一个气缸盖的机械增压式自动点火内燃发动机运行,该内燃发动机包括至少两个气缸,在该内燃发动机中每个气缸均具有用于经由排气排出系统使排气排出的至少一个出口开口以及用于经由进气系统来供应增压空气的至少一个入口开口,并且每个气缸具有活塞,该活塞可以在下止点BDC与上止点TDC之间沿活塞纵向轴线移动,提供了至少一个排气涡轮增压器,该至少一个排气涡轮增压器包括被安置在排气排出系统中的涡轮以及被安置在进气系统中的压缩机,至少两个气缸被配置成使得所述气缸形成至少两组,这两组各自具有至少一个气缸,该第一组的至少一个气缸是即使在该内燃发动机的部分停用的情况下也运行的气缸,并且该第二组的至少一个气缸被形成为能够通过取决于负荷的方式来切换的气缸,并且气缸的每个入口开口和每个出口开口都配备有阀门驱动器,该阀门驱动器具有切断和导通关联开口的阀门,该方法的特征在于,所述气缸被分组使得,在各自情况下,两个气缸形成气缸对,该气缸对包括该第一组的气缸和该第二组的气缸,并且在部分停用期间,借助于被停用的关联的至少部分可变的阀门驱动器来关断该第二组的每个经停用的气缸的至少一个出口开口,随着该活塞朝下止点移动,至少一个气缸对的经停用的气缸的至少一个入口开口在进气冲程的行程期间是打开的,以便经由该进气系统将增压空气馈送至经停用的气缸,并且所述经停用的气缸的至少一个入口开口在该活塞已经经过下止点之后并且在所述活塞到达上止点之前的压缩冲程的行程期间是打开的,一旦经由该至少一个入口开口打开则从经停用的气缸排出的增压空气就经由流动输送管道被供应至该气缸对的运行气缸。

在根据本公开的方法中,在部分停用期间,经停用的气缸与其预期目的相反地被用作泵,用于将额外的增压空气提供和供应至保持运行的至少一个气缸。

通过这种措施,部分停用的可用性能够扩大或朝低发动机转速和低负荷延伸。根据本公开,在部分停用期间被供应至保持运行的气缸的增压空气的量不再排他地取决于所提供的压缩机功率或者取决于能够由压缩机产生的增压压力。而是,通过经停用的气缸根据要求来增加或调整被供应至运行的气缸的增压空气的量。

为此目的,形成了气缸对,其中根据本公开,在各自情况下该第一组的一个气缸(即,在部分停用期间保持运行的气缸)和该第二组的一个气缸(即,在部分停用期间被停用的气缸)形成气缸对。该第二组的经停用的气缸在部分停用期间用作增压空气供应气缸,该增压空气供应气缸将额外的增压空气提供至该第一组的运行气缸,为此原因,后一气缸也被称为和被认为是增压空气接收气缸。

提供了流动输送管道,该流动输送管道将该增压空气接收气缸的至少一个入口开口连接至该增压空气供应气缸的至少一个入口开口,以便经由该流动输送管道将来自该停用的增压空气供应气缸的增压空气引入到该气缸对的该增压空气接收运行气缸。

在根据本公开的自动点火内燃发动机中,该第二组的可停用的气缸的每个出口开口都配备有一个至少部分可变的阀门驱动器,该至少部分可变的阀门驱动器的出口阀至少是可切换或可停用的以便在部分停用期间将经停用的气缸的关联出口开口停用(即,保持关闭),以便被引入到经停用的气缸中的增压空气不在出口侧处逸出,或不被排出。

在入口侧处的增压空气从增压空气供应气缸到增压空气接收气缸中的输送可以包括流动输送管道和对经停用的增压空气供应气缸和增压空气接收运行气缸两者涉及的入口开口的协同打开和关闭,其中增压空气接收气缸优选地以在正常运行期间使用的正时(即,以未改变的正时)来运行。

首先,在进气冲程的行程期间,随着活塞朝下止点移动,经停用的气缸的至少一个入口开口被打开,以便使增压空气经由进气系统被引入或抽取到经停用的气缸中。在随后的压缩冲程的行程期间,然后打开经停用的气缸的至少一个入口开口,其中该活塞朝上止点移动、压缩预先抽取的增压空气,并且当至少一个入口开口打开时,将所述增压空气排出经停用的气缸并且经由该流动输送管道将其供应至该气缸对的运行气缸。

能够防止压缩机的喘振。扩大了其中能够有效使用部分停用的负荷范围。可观地改善了在部分停用期间的机械增压式自动点火内燃发动机的扭矩特性。

利用根据本公开的方法,通过该方法进一步地优化部分停用。根据本公开的方法由此实现了本公开所基于的第一子目的。

根据本公开的自动点火内燃发动机具有至少两个气缸或至少两个组,该至少两个组在各自情况下具有至少一个气缸。在此方面,具有三个气缸的内燃发动机(这三个气缸被配置成两组或在各自情况下具有一个气缸的三组)、或者具有六个气缸的内燃发动机(这六个气缸被配置成在各自情况下具有两个气缸的三组)同样是根据本公开的内燃发动机。在部分停用的背景下,可以顺序地激活或停用这三个气缸组,由此还可以实现两倍开关。由此进一步优化部分停用。所述气缸组还可以包括不同数量的气缸。

在根据本公开的内燃发动机中,形成了气缸对。在此,可以考虑到的是,经停用的气缸可以属于多于一个气缸对(例如两个气缸对),并且作为增压空气供应气缸来将额外的增压空气提供至多于一个增压空气接收气缸。

进一步解释根据本公开的本发明的方法的进一步有利实施例。

经停用的气缸的至少一个入口开口在压缩冲程的行程期间被打开的时间取决于多个影响因素。

它首先取决于增压空气供应气缸是否具有多于一个入口开口,并且取决于有多少个入口开口经由流动输送管道连接至增压空气接收气缸。例如,如果增压空气供应气缸具有两个入口开口,则这两个入口开口中只有一个入口开口经由流动输送管道连接至增压空气接收气缸,于是可以提供的是,在压缩冲程的行程期间在所述入口开口打开之前,另一个入口开口被关闭以便使增压空气可以仅经由流动输送管道逸出或被排出。

其次,经停用的气缸的至少一个入口开口在压缩冲程的行程期间被打开的时间还取决于该气缸对的两个气缸的机械或热动力偏移的幅度,即,取决于所述偏移例如是90°CA、120°CA、180°CA、240°CA还是360°CA。在此方面,曲轴曲拐和点火顺序二者关于气缸的分组是有意义的。

例如,本方法的实施例是有利的,其中在压缩冲程的行程期间,经停用的气缸的至少一个入口开口在迟于下止点BDC之后35°CA打开。

本方法的实施例也可以是有利的,其中在压缩冲程的行程期间,经停用的气缸的至少一个入口开口在迟于下止点BDC之后50°CA打开。

本方法的实施例也是有利的,其中在压缩冲程的行程期间,经停用的气缸的至少一个入口开口在迟于下止点BDC之后70°CA打开。

本方法的实施例同样可以是有利的,其中在压缩冲程的行程期间,经停用的气缸的至少一个入口开口在迟于下止点BDC之后90°CA打开。

本方法的实施例进一步是有利的,其中在压缩冲程的行程期间,经停用的气缸的至少一个入口开口在迟于下止点BDC之后110°CA打开。

本方法的实施例是有利的,其中经停用的气缸的至少一个入口开口在压缩冲程行程期间在该活塞到达上止点TDC之前关闭。这防止该活塞在其通过上止点时碰撞打开的入口阀。

对于内燃发动机的运行而言,其中每个阀门关断或导通所关联的开口,作为致动的结果而振荡的阀门实现了在打开位置与关闭位置之间的阀门升程Δh并且在打开持续时间Δt期间使该开口导通,方法变体是有利的(尤其是出于上述原因),其中在进气冲程的行程期间实现的阀门升程Δhin比在压缩冲程的行程期间实现的阀门升程Δhcomp至少大三倍,其中Δhinhcomp≥4或Δhin/Δhcomp≥5或Δhin/Δhcomp≥7。类似的考虑应用于打开持续时间Δt。因此,通过调整在增压空气供应气缸的压缩冲程期间的阀门开口的正时和高度,可以调整提供给增压空气接收气缸的增压空气的量。

可以不由相同的入口阀执行以上比率中的阀门升程Δhin、Δhcomp

增压空气供应气缸(即,第二组的气缸)可以具有一个入口开口,该入口开口于是用于在进气冲程的行程期间抽入增压空气并且用于在压缩冲程的行程期间经由流动输送管道排出所述增压空气。

然而增压空气供应气缸还可以具有多于一个入口开口。于是,所有入口开口、或仅一个入口开口或限制数量或选择的入口开口可以用于在进气冲程的行程期间抽入增压空气和/或用于在压缩冲程的行程期间经由流动输送管道排出所述增压空气。

在此方面,关于增压空气供应气缸的所述至少一个入口开口还可以出现不同的方法变体,并且将在以下简要地描述这些方法变体。

对于内燃发动机的运行而言,其中第二组的每个气缸均具有两个入口开口以用于经由进气系统供应增压空气,方法变体可以是有利的,所述方法变体的特征在于,在部分停用期间,随着该活塞朝下止点移动,至少一个气缸对的经停用的气缸的第一入口开口在进气冲程的行程期间是打开的,以便经由该进气系统将增压空气馈送至经停用的气缸,并且所述经停用的气缸的第二入口开口在该活塞已经经过下止点之后并且在所述活塞到达上止点之前的压缩冲程行程期间是打开的,一旦经由该第二入口开口打开则从经停用的气缸排出的增压空气就经由该流动输送管道被供应至该气缸对的运行气缸。

在当前的情况下,增压空气供应气缸(即,第二组的气缸)具有两个入口开口,这两个入口开口中的一个入口开口用于在进气冲程的行程期间抽入增压空气,并且另一个入口开口用于在压缩冲程的行程期间经由流动输送管道排出所述增压空气。

对于内燃发动机的运行而言,其中第二组的每个气缸均具有至少两个入口开口以用于经由进气系统供应增压空气,方法变体可以是有利的,所述方法变体的特征在于,在部分停用期间,随着该活塞朝下止点移动,至少一个气缸对的经停用的气缸的所有入口开口在进气冲程的行程期间是打开的,以便经由该进气系统将增压空气馈送至经停用的气缸,并且所述经停用的气缸的一个入口开口在该活塞已经经过下止点之后并且在所述活塞到达上止点之前的压缩冲程的行程期间是打开的,一旦经由入口开口打开则从经停用的气缸排出的增压空气就经由该流动输送管道被供应至该气缸对的运行气缸。

在当前的情况下,增压空气供应气缸(即,第二组的气缸)具有多个一个入口开口,具体是至少两个入口开口,其中所有入口开口用于在进气冲程的行程期间抽入增压空气,并且仅一个入口开口用于在压缩冲程的行程期间排出所述增压空气。对于内燃发动机的运行而言,其中第二组的每个气缸均具有至少两个入口开口以用于经由进气系统供应增压空气,方法变体可以是有利的,所述方法变体的特征在于,在部分停用期间,随着该活塞朝下止点移动,至少一个气缸对的经停用的气缸的所有入口开口在进气冲程的行程期间是打开的,以便经由该进气系统将增压空气馈送至经停用的气缸,并且所述经停用的气缸的所有入口开口在该活塞已经经过下止点之后并且在所述活塞到达上止点之前的压缩冲程的行程期间是打开的,一旦经由入口开口打开则从经停用的气缸排出的增压空气就经由该流动输送管道被供应至该气缸对的运行气缸。

在当前的情况下,增压空气供应气缸(即,第二组的气缸)的所有入口开口用于在进气冲程的行程期间抽入增压空气并且用于在压缩冲程的行程期间排出所述增压空气。

本方法的实施例是有利的,其中该流动输送管道至少由进气系统共同地形成,其中该流动输送管道将经停用的气缸的至少一个入口开口(该至少一个入口开口在压缩冲程行程期间是打开的)连接至该气缸对的运行气缸,并且所述流动输送管道是能够至少在压缩冲程期间与进气系统的其余部分分离的管道。

如已经描述的,如果现有部件(尤其是进气系统或进气歧管和入口阀)用于形成流动输送管道并且提供关断元件,则可以节省部件、重量和结构空间,并且因此节省成本。具体地,能够在两侧处使用入口阀来导通和关断流动输送管道。该流动输送管道可以将经停用的气缸的至少一个入口开口连接至该气缸对的运行气缸的至少一个入口开口,并且不必以连续方式但至少间断地,特别是至少在压缩冲程期间当流动输送管道打开或导通时这样做。因此,该流动输送管道可以是一种管道,该管道能够至少在压缩冲程期间与该进气系统的其余部分分离。

如果该流动输送管道能够被连接至进气系统的其余部分,则该增压空气供应、经停用的气缸的至少一个入口开口(该至少一个入口开口为了输送增压空气在压缩冲程的行程期间是打开的)还可以用于在进气冲程的行程期间抽入增压空气。

本方法的实施例是有利的,其中至少一个气缸对的运行气缸的至少一个入口开口是打开的以便将从经停用的气缸排出的增压空气引入到运行气缸中。如果合适的话,当该增压空气供应、经停用的气缸的至少一个入口开口在压缩冲程的行程期间出于传输增压空气的原因而打开时,该运行气缸的所述至少一个入口开口已经打开或被打开。

本方法的实施例是有利的,其中随着该活塞朝下止点移动,该至少一个气缸对的运行气缸的至少一个入口开口在进气冲程的行程期间是打开的,以便将从经停用的气缸排出的增压空气引入到运行气缸中。然后,该运行气缸的至少一个入口开口在进气期间被打开,由此辅助增压空气的传输。

增压空气接收气缸(即,第一组的气缸)可以具有一个入口开口,该入口开口连接至增压空气供应气缸以便在压缩冲程行程期间传输增压空气。

然而,增压空气接收气缸还可以具有多于一个入口开口。于是,所有入口开口、或一个入口开口或者限制数量或选择的入口开口可以被连接至增压空气供应气缸。

在此方面,关于增压空气接收气缸的所述至少一个入口开口,还可以出现不同的方法变体,并且将在以下简要地描述所述方法变体。

对于内燃发动机的运行而言,其中第一组的每个气缸均具有至少两个入口开口以用于经由进气系统供应增压空气,方法变体可以是有利的,所述方法变体的特征在于,在部分停用期间,该至少一个气缸对的运行气缸的一个入口开口经由流动输送管道连接至经停用的气缸,以便将从经停用的气缸排出的增压空气引入到运行气缸中。

在此背景下,本方法的实施例是有利的,其中在从经停用的气缸排出的增压空气被引入到运行气缸中之前,该至少一个气缸对的运行气缸的至少另外一个入口开口是关闭的,该至少另外一个入口开口没有经由流动输送管道连接至经停用的气缸。

对于内燃发动机的运行而言,其中第一组的每个气缸均具有至少两个入口开口以用于经由进气系统供应增压空气,方法变体可以是有利的,所述方法变体的特征在于,在部分停用期间,该气缸对的运行气缸的所有入口开口经由流动输送管道连接至经停用的气缸,以便将从经停用的气缸排出的增压空气引入到运行气缸中。

本公开所基于的第二子目的(尤其是提供用于执行上述类型方法的自动点火内燃发动机)是通过一种机械增压式自动点火内燃发动机来实现的,该机械增压式自动点火内燃发动机具有至少一个气缸盖,包括至少两个气缸,在该内燃发动机中每个气缸均具有用于经由排气排出系统使排气排出的至少一个出口开口以及用于经由进气系统来供应增压空气的至少一个入口开口,并且每个气缸具有活塞,该活塞可以在下止点BDC与上止点TDC之间沿活塞纵向轴线移动,提供了至少一个排气涡轮增压器,该至少一个排气涡轮增压器包括被安置在排气排出系统中的涡轮以及被安置在进气系统中的压缩机,至少两个气缸被配置成使得所述气缸形成至少两组,这两组在各自情况下具有至少一个气缸,该第一组的至少一个气缸是即使在该内燃发动机的部分停用的情况下也运行的气缸,并且该第二组的至少一个气缸被形成为能够通过取决于负荷的方式来切换的气缸,并且气缸的每个入口开口和每个出口开口都配备有阀门驱动器,该阀门驱动器具有切断和导通关联开口的阀门,该第二组的每个可停用的气缸的至少一个出口开口配备有可停用阀门驱动器,并且该内燃发动机的特征在于,所述气缸被分组使得,在各自情况下两个气缸形成气缸对,该气缸对包括该第一组的气缸和该第二组的气缸,并且在部分停用期间,该第二组的气缸作为增压空气供应气缸在部分停用期间将额外的增压空气提供至该第一组的作为增压空气接收气缸的气缸,为此目的,提供了能够被至少间断形成的流动输送管道,该流动输送管道将该增压空气接收气缸的至少一个入口开口连接至该增压空气供应气缸的至少一个入口开口,以便经由该流动输送管道将增压空气从经停用的增压空气供应气缸引入到该气缸对的增压空气接收运行气缸。

已经关于根据本公开的方法陈述过的那些内容也适用于根据本公开的内燃发动机,为此原因在这种结合处总体上参照以上关于该方法的陈述。不同的自动点火内燃发动机希望部分不同的方法变体。

机械增压式自动点火内燃发动机的实施例是有利的,其中该进气系统至少共同地形成流动输送管道,其中该流动输送管道呈一种管道的形式,该管道能够与该进气系统分离并且该管道还能够通过关断元件的致动经由至少一个开口来连接至进气系统。

该流动输送管道可以由进气系统的壁和/或进气歧管的壁来共同形成。如果合适的话,根据本公开的方法可以包括附加壁,所述附加壁可以被引入(即,结合到)进气系统和/或进气歧管中。

该流动输送管道可以是管道,该管道能够至少在压缩冲程期间与该进气系统的其余部分分离。有利的是,如果该流动输送管道能够连接至该进气系统的其余部分,则该增压空气供应、经停用的气缸的至少一个入口开口(该至少一个入口开口为了输送增压空气的目的在压缩冲程的行程期间是打开的)还可以用于在进气冲程的行程期间抽入增压空气。这尤其适用于内燃发动机在部分停用结束后的正常运行。于是,至少一个另外的入口开口可以用于可停用气缸,以用于增压交换。至少一个关断元件将至少一个开口导通或者将所述开口关断,并且可以例如呈阀瓣的形式。

机械增压式自动点火内燃发动机的实施例是有利的,其中气缸对的两个气缸是在各自情况下在至少一个气缸盖中邻近安置的气缸。气缸对的这两个气缸的空间接近(即,它们几何接近)对于根据本公开的方法和对于根据本公开的内燃发动机而言具有优势,因为在增压空气接收气缸的入口开口与增压空气供应气缸的入口开口之间的距离被缩短。流动输送管道具有结构上更简单的设计、具有更短的长度、并且具有更小的体积。后者尤其支持增压空气从增压空气供应气缸输送至增压空气接收气缸。

机械增压式自动点火内燃发动机的实施例是有利的,该机械增压式自动点火内燃发动机具有至少一个气缸盖和沿至少一个气缸盖的纵向轴线成直列式安置的四个气缸,所述四个气缸中的两个外气缸是第一组气缸,该第一组气缸即使在内燃发动机的部分停用期间也是运行的,所述四个气缸中的两个内气缸是第二组气缸,该第二组气缸以取决于负荷的方式可切换,这些实施例的特征在于,在各自情况下,一个外气缸和邻近的内气缸形成气缸对。

如果自动点火内燃发动机是以1-3-4-2的点火顺序来运行的,则以°CA为单位来测量的点火时间如下:0-180-360-540。在部分停用期间,运行的外气缸(即,第一气缸和第四气缸)具有360°CA的热动力偏移。

经停用的第三气缸用作用于第四气缸的增压空气供应气缸,该第四气缸作为运行气缸是增压空气接收气缸。同样,第二气缸用作用于第一气缸的增压空气供应气缸,该第一气缸同样是增压空气接收气缸。于是这两个气缸对的具有对应曲轴曲拐构型的气缸各自具有180°CA的机械偏移。当增压空气供应气缸处于压缩冲程中时,所关联的增压空气接收气缸同时处于进气冲程中。

在机械增压式自动点火内燃发动机的情况下,其中每个气缸均具有用于经由进气系统供应增压空气的两个入口开口,实施例是有利的,所述实施例的特征在于,在各自情况下,气缸对的可停用气缸的入口开口(该可停用气缸面朝所述气缸对的即使在内燃发动机的部分停用期间也运行的那个气缸)可经由该流动输送管道连接至该气缸对的那个气缸的入口开口,那个气缸即使在内燃发动机的部分停用期间也是运行的并且面朝该气缸对的可停用气缸。

以上,气缸对的气缸的相对入口开口彼此连接,或者所述入口开口可经由流动输送管道彼此连接。以此方式,极大缩短了在气缸对的气缸之间的距离,并且该流动输送管道的长度被最小化。

机械增压式自动点火内燃发动机的实施例是有利的,其中每个气缸均配备有用于引入燃料的直接喷射器件。

在此,实施例是有利的,其中每个气缸均配备有出于直接喷射的目的的喷射喷嘴。

出于部分停用的目的,相比于在具有进气管喷射的内燃发动机的情况下(其中在进气管中的燃料残留能够导致在经停用的气缸中的不希望的燃烧),在直接喷射式自动点火内燃发动机的情况下能够将燃料供应更快和更可靠地停用。

然而,内燃发动机的实施例可以是有利的,其中出于供应燃料的目的而提供了进气管喷射器件。

机械增压式自动点火内燃发动机的实施例是有利的,其中提供了至少两个排气涡轮增压器,所述至少两个排气涡轮增压器各自包括被安置在排气排出系统中的涡轮以及被安置在进气系统中的压缩机。

可以借助于并联安置的多个涡轮增压器(即,借助于并联安置的具有相对较小的涡轮横截面的多个涡轮)来改善机械增压式内燃发动机的扭矩特性,随着排气流率增加依次激活涡轮,类似于相继机械增压。

还可以借助于串联连接的多个排气涡轮增压器有利地影响扭矩特性。通过串联连接两个排气涡轮增压器,其中一个排气涡轮增压器用作高压级并且一个排气涡轮增压器用作低压级,尤其在更小的压缩机流的方向上以及在更大的压缩机流的方向上能够有利地扩大特性映射图。

现在转至图1,其部分地以截面示意性地示出了在正常运行期间的内燃发动机的第一实施例的片段。

所述内燃发动机是具有直接喷射的四缸直列式发动机,其中四个气缸1、2、3和4沿气缸盖的纵向轴线(即,呈一条直线)安置并且在各自情况下配备有用于喷射燃料的喷射器。

每个气缸1、2、3和4具有用于经由进气系统7供应增压空气的两个入口开口3a1、3a2、4a1和4a2,其中每个入口开口3a1、3a2、4a1和4a2分别邻接进气管路5a1、5a2、6a1和6a2。进气管路5a1、5a2、6a1和6a2合并形成总进气管路,因此形成进气歧管7。为了经由排气排出系统将排气排出,每个气缸1、2、3和4都配备有两个出口开口3b、4b。此外,每个气缸1、2、3和4均具有活塞,该活塞可沿活塞纵向轴线在下止点BDC与上止点TDC(未展示)之间移动。

出于机械增压的目的,内燃发动机配备有至少一个排气涡轮增压器,所述至少一个排气涡轮增压器包括被安置在排气排出系统中的涡轮以及被安置在进气系统7中的压缩机。

四个气缸1、2、3和4被配置并形成两组,其中外气缸1和内气缸2形成第一组,而外气缸4和内气缸3形成第二组。气缸2和3是取决于负荷的可切换气缸2和3,所述可切换气缸在部分停用期间被停用。

每个入口开口3a1、3a2、4a1和4a2以及每个出口开口3b和4b都配备有阀门驱动器,该阀门驱动器包括关断和导通所关联的开口3a1、3a2、4a1、4a2、3b和/或4b的阀门。第一组和第二组中的每个可停用气缸2和3的两个出口开口3b配备有可停用阀门驱动器。在一个示例中,可停用阀门驱动器是液压间隙调整器。

四个气缸1、2、3和4进一步被分组使得每个组都包括增压空气供应气缸和增压空气接收气缸。此外,所述气缸邻近于彼此以减小封装限制。因此,气缸1和2可以形成第一组,并且气缸3和4可以形成第二组。在各自情况下,外气缸1、4和邻近的内气缸2、3形成气缸对。

为了增压空气的输送,提供了能够经由关断阀8b与进气系统7的其余部分分离的流动输送管道8,该流动输送管道8在当前的情况下将增压空气接收第四气缸4的第一入口开口4a1连接至增压空气供应第三气缸3的第二入口开口3a2,或者能够在部分停用期间实现这种连接,以便使来自经停用的增压空气供应第三气缸3的增压空气经由流动输送管道8被引入到气缸对的运行的增压空气接收第四气缸4中。

图2A部分地以截面示意性地示出了在图1中展示的内燃发动机在部分停用期间(例如可变排量发动机(VDE)模式)的片段。仅试图解释相对于图1的额外特征,为此原因在其他方面参照图1。因而,在随后的图中,先前已介绍的部件被相似编号。

在部分停用期间,借助于被停用的关联的至少部分可变的阀门驱动器来关断第二组的经停用的第三气缸3的出口开口3b。

在进气冲程的进程期间,随着活塞朝下止点(BDC)移动,打开经停用的第三气缸3的第一入口开口3a1,以便经由进气系统7和第一进气管路5a1(还参见图2B-EV3,1)将增压空气馈送至经停用的第三气缸3。随后,在活塞经过下止点之后并且在所述活塞到达上止点之前,所述经停用的第三气缸3的第二入口开口3a2在随后的压缩冲程行程期间被打开,同时保持第一入口开口3a1关闭(在下文关于图2B进一步描述)。在此,一旦第二入口开口3a2打开,从经停用的第三气缸3排出的增压空气就经由流动输送管道8通过被打开的第一入口开口4a1被供应至运行的第四气缸4。

在当前的情况下,进气系统7共同地形成流动输送管道8,其中额外的壁结合到进气系统7中或结合到进气歧管7中。流动输送管道8可以是一种管道,这种管道能够至少在压缩冲程期间与进气系统7的其余部分分离。然而,流动输送管道8还可以是一种管道,这种管道在部分停用的整个过程中与进气系统7的其余部分可分离或分离。

通过致动关断元件8b经由开口8a能够将流动输送管道8连接至进气系统7的其余部分,出于传输增压空气的目的在压缩冲程的行程期间打开的经停用的增压空气供应第三气缸3的第二入口开口3a2还可以用于在进气冲程的行程期间抽入增压空气。于是,针对进气过程或针对增压交换而言,另一个入口开口3a2可用于可停用气缸3。因而,入口开口4a1于是同样可用于增压交换。

因此,图1和图2A在一个示例中描绘了包括直列式四缸柴油发动机的系统,其中每个气缸均包括至少两个入口阀和至少两个出口阀,该发动机进一步包括进气歧管,该进气歧管具有的入口流道的数量等于气缸的入口阀的总数量。该系统进一步包括第一组气缸,该第一组气缸包括第一外气缸和邻近于该第一气缸的第二内气缸;以及第一流动输送管道,该第一流动输送管道将该第一外气缸的至少一个入口阀流体联接至该第二内气缸的至少一个入口阀。第二组气缸包括第三内气缸和邻近于该第三内气缸的第四外气缸,以及第二流动输送管道,第二流动输送管道将该第三内气缸的至少一个入口阀流体联接至该第四外气缸的至少一个入口阀。该系统可以进一步包括阀门驱动器,该阀门驱动器被配置成调整气缸的入口阀和出口阀的位置,该阀门驱动器进一步被配置成停用该第一气缸组和该第二气缸组中的每个气缸组中的至少一个气缸。

该第一流动输送管道将该第一外气缸和该第二内气缸的相近入口阀流体联接,并且其中该第二流动输送管道将该第三内气缸和该第四外气缸的相近入口阀流体联接,该第一流动输送管道与该第二流动输送管道流体分离。该第一流动输送管道和该第二流动输送管道包括第一关断阀和第二关断阀,该第一关断阀和该第二关断阀分别被配置成将该第一流动输送管道和该第二流动输送管道与该进气歧管和入口流道流体分离。该第二内气缸和该第三内气缸是可停用气缸,并且其中当该第二内气缸和该第三内气缸被停用时,该第二内气缸和该第三内气缸是对该第一外气缸和该第四外气缸的增压空气供应气缸。该第二内气缸和该第三内气缸在各自的压缩冲程期间产生增压空气,并且其中该第二内气缸和该第三内气缸中的每个的至少一个入口阀在气缸的压缩冲程期间至少部分地打开以分别将增压空气从气缸排出至第一流动输送管道和第二流动输送管道。在该第二内气缸和该第三内气缸的进气冲程期间,该第二内气缸和该第三内气缸的入口阀打开至第一高度,并且其中在该第二内气缸和该第三内气缸的压缩冲程期间在该第二内气缸和该第三内气缸被停用时该第二内气缸和该第三内气缸的入口阀打开至第二高度,其中该第一高度大于该第二高度。

该系统可以包括具有机算机可读指令的控制器,用于:响应于发动机负荷小于或等于中等负荷,至少停用该第一气缸组的第二内气缸,并且在该第二内气缸的压缩冲程结合该第一外气缸的进气冲程期间,打开该第二内气缸的流体联接至该第一流动输送管道的入口阀,并且其中增压空气从该第二内气缸流动到该第一流动输送管道中、通过该第一外气缸的入口阀、并且流动到该第一外气缸中。

图2B在图表中示出了在部分停用期间图1中展示的内燃发动机的第三气缸3的入口阀的阀门行程曲线EV3,1、EV3,2,以及第四气缸4的入口阀的阀门行程曲线EV4

至少一个入口开口和至少一个出口开口在打开位置与关闭位置之间振荡,并且其中在振荡持续时间Δt期间,可以在打开位置与关闭位置之间测量阀门升程Δh。在进气冲程的行程期间由第三气缸3的第一入口开口3a1的入口阀实现的阀门升程Δhin比在压缩冲程的行程期间由第三气缸3的第二入口开口3a2的入口阀实现的阀门升程Δhcomp大多于七倍。

还展示了第三气缸的上止点TDC3和第四气缸的上止点TDC4

图3部分地以截面示意性地示出内燃发动机的第二实施例的片段。仅试图解释相对于之前附图的额外特征,为此原因在其他方面参照以上陈述。

所述内燃发动机是三缸直列式发动机,其中三个气缸11、12和13沿气缸盖的纵向轴线(即,呈一条直线)安置。每个气缸11、12和13都具有两个入口开口11a1、11a2、12a1、12a2、13a1和13a2以用于分别经由进气系统7来供应增压空气,其中每个入口开口11a1、11a2、12a1、12a2、13a1和13a2通过进气管路来邻接。所述进气管路(例如,进气流道)合并成集气部14,从而形成总进气管路7a,因此形成进气歧管7。

三个气缸11、12和13被配置并形成两组,两个外气缸11、13形成第一组,该第一组的气缸11、13甚至是在内燃发动机的部分停用期间也是运行的,并且内气缸12形成第二组,即,被形成为取决于负荷的可切换气缸12,该取决于负荷的可切换气缸12在部分停用期间被停用。

此外,三个气缸11、12和13被分组,具体地使得在各自情况下气缸11、12和13的两个气缸形成一个气缸对,其中一个气缸对包括第一组的一个气缸11、13以及第二组的气缸12。作为增压空气供应气缸12的第二组的经停用的气缸12在部分停用期间将额外的增压空气提供至作为增压空气接收气缸11、13的第一组的两个气缸11、13。在当前的情况下,经停用的内气缸12属于多于一个气缸对(具体是属于两个气缸对),并且作为增压空气供应气缸12交替地将额外的增压空气提供至作为增压空气接收气缸11、13的两个外气缸11、13。

为了增压空气的输送,提供了能够与进气系统7的其余部分分离的流动输送管道8,该流动输送管道在当前的情况下由进气系统7的集气部14共同地形成并且至少将增压空气接收气缸11、13的第一入口开口11a1、13a1连接至增压空气供应第二气缸1的第二入口开口12a2,或者能够在部分停用期间实现这种连接,以便使来自经停用的增压空气供应第二气缸12的增压空气经由流动输送管道8被引入到气缸对的运行的增压空气接收气缸11、13中。

同样在图3中所展示的实施例中的情况下,流动输送管道8是在增压空气供应气缸的压缩冲程期间能够与进气系统7的其余部分分离的管道。为此目的,在总进气管路7a中安置了用作关断元件8b的止回阀8c,该止回阀能够将该流动输送管道与进气系统7的其余部分分离,即,出于抽入增压空气的目的而在进气冲程的行程期间打开,并且处于输送增压空气的目的而在压缩冲程的行程期间关闭。

三缸直列式发动机可以配备有曲轴,该曲轴的三个曲轴曲拐被安置在该曲轴上使得在各自情况下在圆周方向上安置为具有120°的偏移,其中在气缸11、12和13中的点火以240°CA的间隔被初始化。

然而,三个气缸11、12和13的曲轴曲拐还可以被安置在该曲轴上使得相对于彼此偏移180°,其中内气缸12的曲轴曲拐被安置在该曲轴上使得在圆周方向上相对于外气缸11、13的曲轴曲拐偏移180°。所述气缸可以通过顺序3-2-1来点火,从而使得从第三气缸开始,这三个气缸的以°CA为单位来测量的点火时间如下:0-180-360。第三气缸的点火再次在720°CA被初始化。在部分停用期间,这产生360°CA的点火间隔。

因此,直列式三缸发动机可以包括第一气缸、第二气缸和第三气缸,其中每个气缸包括两个单独的进气门。本领域技术人员应该理解的是,每个气缸可以包括少于两个进气门(例如,一个进气门)或多于两个进气门(例如,三个或更多个进气门)。经停用的气缸可以在进气冲程期间通过第一进气门接收进气空气,同时第二进气门保持关闭。经停用的气缸可以在压缩冲程期间通过打开第二进气门来排出增压空气,同时第一进气门保持关闭。附加地或替代地,第一进气门和第二进气门可以类似地同时运行。例如,经停用的气缸可以在进气冲程期间通过打开的第一进气门和第二进气门接收进气空气,而在压缩冲程期间通过打开的第一进气门和第二进气门排出增压空气。更进一步地,由于三个气缸共享一个进气歧管,所以经停用的气缸可以在各自的进气冲程期间接收从经停用的气缸排出的增压空气的一部分。因而,将理解的是,通过在激活的气缸的进气冲程期间保持激活的气缸来接收从经停用的气缸排出的增压空气。额外地,激活的气缸的进气冲程可以被偏移使得激活的气缸在不同的时间接收从经停用的气缸排出的增压空气的一部分。因此,第一激活的气缸可以在第二激活的气缸之前基于第一活动气缸和第二活动气缸的进气冲程之间的CA偏移接收增压空气。

现在参照图4,其示出了火花点火内燃发动机10的示意绘图。可以至少部分地通过包括控制器100的控制系统并且通过来自车辆操作者132经由输入装置130的输入来控制发动机10。在这个示例中,输入装置130包括加速器踏板和用于产生比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。

发动机10的燃烧室30(也称为气缸30)可以包括燃烧室壁32,其具有定位在其中的活塞36。活塞36可以联接至曲轴40,使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)联接至车辆的至少一个驱动车轮。进一步地,可以经由飞轮(未示出)将起动机马达联接至曲轴40以实现发动机10的起动操作。

燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气并且可以经由排气歧管48和排气通道58排放燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48能够经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中,燃烧室30可以包括两个或两个以上的进气门和/或两个或两个以上的排气门。

在图4的示例中,可以经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制进气门52和排气门54。凸轮致动系统51和53每个可以包括被安装在一个或多个凸轮轴(在图1中未示出)上的一个或多个凸轮,并且可以使用可以通过控制器100来操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个以改变气门运行。可以通过位置传感器55和57分别确定进气凸轮轴和排气凸轮轴的角度位置。在替代实施例中,可以通过电动气门致动来控制进气门52和/或排气门54。例如,气缸30可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门以及经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动来控制的排气门。

示出了直接联接至燃烧室30的燃料喷射器66,该燃料喷射器用于将燃料与经由电子驱动器99从控制器100接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接喷射到燃烧室中。以此方式,燃料喷射器66提供了所谓的将燃料直接喷射到燃烧室30中。例如,可以将燃料喷射器安装在燃烧室30的一侧或者安装在燃烧室30的顶部。可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出)将燃料递送至燃料喷射器66。在一些实施例中,燃烧室30可以替代地或额外地包括被安置在进气歧管44中的燃料喷射器,该燃料喷射器的构型提供了所谓的将燃料进气道喷射到燃烧室30上游的进气道中。

发动机10可以进一步包括压缩装置,例如至少包括沿进气通道42安置的压缩机94的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器,压缩机94可以至少部分地由沿排气通道58安置的排气涡轮92(例如经由轴)驱动。压缩机94从进气通道42抽取空气以供应增压室46。排气使经由轴96联接至压缩机94的排气涡轮92旋转。对于机械增压器,压缩机94可以至少部分地由发动机和/或电动机器来驱动并且可以不包括排气涡轮。因此,可以通过控制器100来改变经由涡轮增压器或机械增压器提供至发动机的一个或多个气缸的压缩量。

废气门69可以联接在涡轮增压器中的排气涡轮92的两端。具体地,废气门69可以被包括在旁通通道67中,该旁通通道被联接在排气涡轮92的入口与出口之间。通过调整废气门69的位置,可以控制由排气涡轮提供的增压量。

示出了进气歧管44,该进气歧管与具有节流板64的节气门62连通。在这个具体的示例中,可以由控制器100经由被提供至包括有节气门62的电动马达或致动器(在图4中未示出)的信号来改变节流板64的位置,该构型通常被称为电子节气门控制(ETC)。可以由电动马达经由轴来改变节气门位置。节气门62可以控制从进气增压室46至进气歧管44和燃烧室30(和另外的发动机气缸)的气流。可以由来自节气门位置传感器158的节气门位置信号TP将节流板64的位置提供给控制器100。

示出了联接至排放物控制装置70上游的排气歧管48的排气传感器126。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器,如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热式EGO)、NOx、HC、或CO传感器。示出了沿排气传感器126和排气涡轮92下游的排气通道58安置的排放物控制装置70。装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他的排放物控制装置或其组合。

可以使用排气再循环(EGR)系统(未示出)将来自排气通道58的排气的所希望的部分传送至进气歧管44。替代地,可以通过控制排气门和进气门的正时将一部分燃烧气体保留在燃烧室中,作为内部EGR。

控制器100在图4中被示出作为常规微型计算机,包括:微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。控制器100命令各种致动器,例如节流板64、废气门69、燃料喷射器66等等。控制器100被示出为从联接至发动机10的传感器接收各种信号,除了在之前讨论的那些信号以外,还包括:来自联接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);联接至加速器踏板130的用于感测由车辆操作者132调整的加速器位置的位置传感器134;来自联接至进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值;来自联接至增压室46的压力传感器122的增压压力的测量值;来自联接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型传感器)的表面点火感测信号(PIP);来自质量气流传感器120的进入发动机的空气质量的测量值;以及来自传感器158的节气门位置的测量值。还可以感测大气压力(传感器未示出)以用于通过控制器100来处理。在一个实施例中,可以用作发动机转速传感器的曲轴传感器118可以在曲轴的每次旋转产生预定数量的等距脉冲,由此能够确定发动机转速(RPM)。可以将这种脉冲转发至控制器100来作为上述的表面点火感测信号(PIP)。

如上所述,图4仅示出了多缸发动机(例如在图1、图2A或图3中示出的内燃发动机)的一个气缸,并且每个气缸都具有其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器等。同样,在本文所描述的示例实施例中,发动机可以以非VDE模式或VDE模式来运行。非VDE模式可以包括将发动机的所有气缸点火,而VDE模式包括停用发动机的至少一个气缸。在一些VDE模式期间,可以使经停用的气缸运行作为增压空气供应气缸。

在运行期间,发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间,一般地,排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44引入到气缸30中,并且活塞36移动至气缸的底部以便增加气缸30内的容积。活塞36靠近气缸的底部并且在其冲程结束时(例如当气缸30具有其最大容积时)所在的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间,进气门52和排气门54关闭。活塞36朝气缸盖移动以便压缩气缸30内的空气。活塞36在其冲程结束并且最靠近气缸盖时(例如当气缸30具有其最小容积时)所在的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中,燃料被引入到燃烧室中。在下文中被称为压缩的过程中,所喷射的燃料通过压缩而点火,产生燃烧。另外或可替代地,压缩可以用于将空气/燃料混合物点火。在膨胀冲程期间,膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转变为旋转轴的旋转扭矩。最后,在排气冲程期间,排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放至排气歧管48并且活塞返回至TDC。注意,以上内容仅作为示例来描述,并且可以改变进气门和排气门打开和/或关闭的正时,从而提供正气门重叠或负气门重叠、晚进气门关闭、早进气门关闭或各种其他示例。

在一个示例中,发动机具有气缸组,该气缸组具有邻近彼此的第一气缸和第二气缸。第二气缸组可以被配置成在一些发动机工况期间被停用。当该第二气缸组被停用时,该第二气缸组可以被用于将额外的增压空气与来自压缩机的增压空气一起供应至第一气缸。流动输送管道可以将第二气缸的进气门流体联接至第一气缸,同时防止来自压缩机的增压空气流动到第二气缸中。流动输送管道进一步包括用于在第二气缸停用期间使该流体输送管道与进气歧管流体分离的阀门。因而,第一气缸可以在第二气缸的压缩冲程同时地经历进气冲程。在第一气缸的进气冲程期间,第一气缸的所有进气门可以处于提升(例如打开)位置,其中进气门中的至少一个进气门对应于流动输送管道。在第二气缸的压缩冲程期间,第二气缸的对应于流动输送管道的进气门可以移动至部分提升(例如轻微打开)的位置。在一个示例中,该部分提升的位置是提升位置的百分数(例如25%)。此外,第二气缸的进气门的打开在压缩阶段期间可以被延迟,使得进气门在曲轴的BDC位置之后的阈值曲轴旋转之后打开。在一个示例中,阈值曲轴旋转是一个范围,其中该范围为35CA至120CA。因此,当第一气缸点火时,第二气缸被配置成:通过允许由第二气缸的活塞压缩在进气冲程期间抽取的空气并且经由流动输送管道将其递送至第一气缸来提供压缩空气。本领域技术人员将理解的是,发动机可以包括多于两个气缸。例如,如果发动机是直列式四缸发动机,则该发动机可以包括两个气缸组,其中所述气缸组中的每个气缸组包括邻近的内气缸和外气缸以及流体联接所述邻近的气缸的流动输送管道。

在一个示例中,一种方法包括停用一对邻近的第一气缸和第二气缸中的第一气缸,其中该对气缸中的每个气缸均包括两个入口阀和两个出口阀。该方法进一步包括在该第二气缸的进气冲程期间使进气空气从进气歧管流动至第二气缸,并且在该第二气缸的压缩冲程期间压缩在该第二气缸中的进气空气,并且其中该第二气缸的两个入口阀中的至少一个入口阀在该压缩冲程期间至少部分地打开。该方法进一步包括经由流动输送管道将增压空气从该第二气缸排出至该第一气缸,该流动输送管道将该第二气缸的至少一个入口阀流体联接至该第一气缸的最近的入口阀。该方法进一步包括,其中该流动输送管道包括关断阀,该关断阀被配置成当处于关闭位置中时使该流动输送管道与该进气歧管流体分离,并且其中当该第二气缸被停用时该关断阀被移动至关闭位置。该方法进一步包括,其中该流动输送管道包括关断阀,该关断阀被配置成当处于关闭位置中时使该流动输送管道与该进气歧管流体分离,并且其中当该第二气缸的两个入口阀中的至少一个入口阀在该第二气缸的压缩冲程期间至少部分地打开时该关断阀被移动至关闭位置。该方法进一步包括,其中该第一气缸通过第一入口阀接收来自该第二气缸的增压空气,并且其中该第一气缸通过第二入口阀接收来自该进气歧管的增压空气,并且其中该第一入口阀流体联接至该流动输送管道。

现在转至图5,其示出了用于基于四缸发动机(例如在图1中示出的包括气缸1、2、3和4的四缸发动机)的发动机负荷来确定车辆中的发动机运行模式的示例例程500。具体地,可以基于发动机负荷来选择运行的二缸VDE模式、三缸VDE模式或非VDE模式。进一步地,可以基于发动机负荷的变化来确定在这些运行模式之间的转换。可以通过控制器(例如在图4中示出的发动机10的控制器100)来控制例程500。在此包含的用于实施方法500和这些方法的其余部分的指令可以基于存储在控制器的存储器上的指令并且与从发动机系统的传感器(例如以上参照图4描述的传感器)接收的信号相结合由控制器来执行。根据以下描述的方法,该控制器可以使用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运行。在一个示例中,该控制器可以基于发动机运行参数调整点火汽缸的数目。

在502处,例程500包括估计和/或测量发动机工况。这些状况可以包括例如发动机转速、发动机负荷、所希望的扭矩(例如来自踏板位置传感器)、歧管压力(MAP)、质量空气流(MAF)、增压压力、发动机温度、点火正时、进气歧管温度、爆震极限等。在504处,例程包括基于估计的发动机工况来确定发动机运行模式。例如,发动机负荷可以是确定发动机运行模式的显著因素,该发动机运行模式包括二缸VDE模式、三缸VDE模式或非VDE模式(也被称为全缸模式)。在另一个示例中,所希望的扭矩也可以确定发动机运行模式。较高的扭矩要求可以包括以非VDE模式或四缸模式运行发动机。较低的扭矩要求可以使发动机运行能够转变至VDE模式。

因此,在506处,例程500可以确定是否存在高(或非常高的)发动机负荷状况。例如,当车辆上陡坡时发动机可能正经历较高的负荷。在另一个示例中,可以激活空调系统,由此增加发动机上的负荷。如果确定了存在高发动机负荷状况,则例程500继续至508以激活所有气缸并且以非VDE模式运行。在非VDE模式期间全部四缸气缸都可以被运行。因而,在非常高的发动机负荷和/或非常高的发动机转速期间可以选择非VDE模式。

在一个示例中,非VDE模式包括将发动机的所有气缸点火并且打开一个或多个流动输送管道中的一个或多个阀门(例如在图1的实施例中,在流动输送管道8中用于气缸3和4的关断元件8b以及在流动输送管道中用于气缸1和气缸2(未示出)的分离的关断元件)。此外,增压空气供应气缸的一个或多个进气门在增压空气供应气缸的各自压缩冲程期间保持处于全部关闭的位置中。如上所述,增压空气供应气缸是经由流动输送管道流体联接至点火气缸的经停用的气缸,其中该增压空气供应气缸被配置成将增压空气提供至点火气缸。因而,可以仅由压缩机(例如图4的压缩机94)来提供被提供至点火气缸的增压空气。

进一步地,在510处,这四个气缸可以通过以下顺序来点火:1-3-2-4,其中气缸2、3和4点火间隔约240CA度,并且气缸1约在气缸4与气缸3之间中途点火。如之前所述,当激活所有气缸时,第一气缸(气缸3)可以在气缸1之后曲柄旋转120度时点火,第二气缸(气缸2)可以在第一气缸点火之后曲柄旋转240度时点火,第三气缸(气缸4)可以在第二气缸点火之后曲柄旋转240度时点火,并且第四气缸(气缸1)可以在第三气缸点火之后曲柄旋转120度时点火。例程500然后可以行进至526。

如果在506处确定了不存在高发动机负荷状况,则例程500继续至512,在512处可以确定是否存在低发动机负荷状况。例如,当在高速公路上巡行时,发动机可正在轻负荷下运行。在另一个示例中,当车辆正下坡时,可出现较低的发动机负荷。如果在512处确定了低发动机负荷状况,则例程500继续至516以使发动机在二缸VDE模式下运行。此外,在518处,可以以360曲柄角度间隔来使这两个激活的气缸(气缸1和2)点火。

在二缸VDE模式期间,如在图1中所示,对于直列式四缸燃烧发动机而言,可以停用气缸2和3,同时气缸1和4保持运行(例如,活动)。作为结果,气缸2和3可以运行作为增压空气供应气缸,而气缸1和4是增压空气接收气缸。在一个示例中,在气缸2的压缩冲程期间可以压缩抽取到气缸2中的进气空气。在压缩冲程期间,在将气缸2的至少一个进气门流体联接至气缸1的第一流动输送管道中的关断阀可以处于关闭位置,使得第一流动输送管道与进气系统的其余部分流体分离。气缸2的至少一个进气门在压缩冲程完成之前(例如在TDC位置)是打开的,从而将增压空气供应至气缸1。以此方式,至少部分增压空气可以离开气缸2并且由于关断阀处于关闭位置而穿过流动输送管道。类似地,可以在气缸3的压缩冲程期间在至少部分增压的进气空气被递送至运行气缸4之前对被抽取到气缸3中的进气空气进行压缩。可以经由第二分离流动输送管道将气缸3的一个或多个进气门的一个进气门流体联接至气缸4,其中该进气门可以在压缩冲程(例如活塞经过BDC之后朝向TDC 30至120CA)期间打开,从而允许将进入流动输送管道中的增压空气在运行气缸的进气冲程期间提供至该运行气缸4。第一流动输送管道和第二流动输送管道是流体分离的,使得来自气缸2的增压空气不进入第二流动输送管道。同样,来自气缸3的增压空气不进入第一流动输送管道。例程500然后可以行进至526。

以此方式,用于四缸直列式发动机的二缸VDE可以包括两个气缸组,所述气缸组中的每个气缸组包括邻近经停用的气缸的运行气缸,具有将该运行气缸流体联接至该邻近的经停用的气缸的分离的流动输送管道。流动输送管道包括关断阀,该关断阀用于将进气歧管与流动输送管道流体密封开,使得当该关断阀处于关闭位置中时在该流动输送管道中的空气可以只包括来自经停用的气缸的空气。

如果确定了不存在低发动机负荷状况,则例程500继续至520,在520处可以确定中等发动机负荷运行。然后在522处,发动机可以在三缸VDE模式下运行,其中气缸3可以被停用并且气缸1、2和4可以被激活。替代地,可以停用气缸2,并且气缸1、3和4可以被激活。进一步地,在524处,这三个激活的气缸可以被分隔240曲柄角度来点火,使得发动机在240曲柄角度间隔时经历燃烧事件。

作为示例,当气缸3被停用时,不再将燃料递送至气缸3。此外,气缸3被运行作为增压空气供应气缸,其中在气缸3中的进气空气在气缸3的压缩冲程期间通过流动输送管道流动至气缸4,该压缩冲程与气缸4的进气冲程同时。以此方式,由气缸3产生的增压空气与来自气缸4内压缩机的增压空气混合。因此,当发动机处于减小的负荷时,可以将更多的增压空气提供至邻近经停用的气缸的运行气缸。

一旦选择了发动机运行模式并且发动机开始以选定的模式运行(例如在510、516或524之一处),例程500可以在526处确定发动机负荷是否发生改变。例如车辆可以完成上坡以到达更加平坦的道路,由此将现有的高发动机负荷减小至中等负荷(或低负荷)。在另一个示例中,可以停用空调系统。在又一个示例中,车辆可以在高速公路上加速以越过其他车辆,使得发动机负荷可从轻负荷增加至中等负荷或高负荷。如果在526处确定了没有发生负荷改变,则例程500继续至528以维持发动机运行在选定的模式下。否则,可以在530处基于发动机负荷的改变使发动机运行转变至不同的模式。将参照图6详细描述模式转变,该图示出了用于基于确定的发动机负荷从现有的发动机运行模式转变至不同的运行模式的示例例程600。

在532处,可以调整各种发动机参数以在转变期间能够平滑转变并且减小扭矩扰动。例如,可以希望在VDE运行模式之间的转变之前、期间和之后将驾驶者要求的扭矩维持在恒定的水平处。因而,当重新激活气缸时,可以降低用于重新激活的气缸的所希望的空气增压和因此的歧管压力(MAP)(因为现在将运行更多数量的气缸)以维持恒定的发动机扭矩输出。为了实现所希望的较低空气增压,可以在转变的准备期间逐渐减小节气门开口。在实际转变时,即在气缸重新激活时,可以基本上减小节气门开口以实现所希望的气流。这允许在转变期间减小空气增压,而不造成发动机扭矩的突然下降,同时允许在气缸重新激活开始时使空气增压和MAP水平立即减小至所希望的水平。额外地或替代地,可以延迟火花正时以在所有气缸上维持恒定扭矩,由此减小气缸扭矩扰动。当重新建立足够的MAP时,可以恢复火花正时并且可以重新调整节气门位置。除了节气门和火花正时调整之外,还可以调整气门正时以补偿扭矩扰动。

应注意的是,当相对速度(或负荷、或其他此类参数)被表明为高或低时,该表明指与可用速度(相应地,或负荷、或其他此类参数)范围相比的相对速度。因此,低发动机负荷或转速相对于中等和较高发动机负荷和转速可以是分别较低的。高发动机负荷和转速相对于中等(或中)和较低发动机负荷和转速可以是分别较高的。中或中等发动机负荷和转速相对于高或非常高发动机负荷和转速可以是分别较低的。进一步地,中或中等发动机负荷和转速相对于低发动机负荷和转速可以是分别更大的。

现在转至图6,描述了用于基于发动机负荷和发动机转速状况来确定发动机运行模式的转变的例程600。具体地,发动机可以从非VDE模式转变至两种VDE模式之一并且反之亦然,并且还可以在两种VDE模式之间转变。

在602处,可以确定当前运行模式。例如,该四缸发动机可以在非VDE全缸模式、三缸VDE模式或二缸VDE模式下运行。在604处,可以确定发动机是否运行在四缸模式下。如果不是,则例程600可以移动至606以确定发动机当前运行模式是否是三缸VDE模式。如果不是,则例程600可以在608处确定发动机是否运行在二缸VDE模式下。如果不是,则例程600返回至604。

在604处,如果确认存在发动机运行的非VDE模式,则例程600可以继续至610以确认发动机负荷和/或发动机转速是否已经降低。如果现有发动机运行模式是非VDE运行模式,其中激活了全部的四缸气缸,则发动机可正在经历高或非常高的发动机负荷。在另一个示例中,发动机运行的非VDE模式可以响应于非常高的发动机转速。因此,如果发动机正经历高发动机负荷以运行在非VDE模式下,则运行模式的改变可伴随负荷的降低而出现。发动机转速的降低也可以使得能够转变至VDE模式。发动机负荷或转速的增加可以不改变运行模式。

如果确认没有出现负荷和/或转速的降低,则可以在612处维持现有的发动机运行模式并且结束例程600。然而,如果确定出现发动机负荷和/或转速的降低,则例程600继续至614以确定发动机负荷和/或转速的降低是否使其适于以三缸模式运行。到中等负荷-中等转速状况和到中等负荷-高转速状况的转变可以使发动机能够以三缸VDE模式运行。将理解的是,转变至三缸VDE模式还可以出现在低转速-低负荷状况期间。因此,如果确认现有的负荷和/或转速状况使得能够转变至三缸模式,则在616处可以出现至三缸VDE模式的转变。进一步地,可以停用四个气缸的气缸2或气缸3,同时保持剩余的三个气缸激活。仍进一步地,转变至三缸VDE模式包括关闭流动输送管道中的关断阀,该流动输送管道将经停用的气缸流体联接至邻近的激活气缸。例如,如果将气缸3停用,则在流动输送管道8中的关断阀8b可以移动至关闭位置,使得在气缸4的进气冲程期间由气缸3产生的增压空气可以被提供至气缸4。然后可以结束例程600。

如果在614处确定发动机负荷和/或发动机转速的降低不适于在三缸模式下运行,则例程600继续至618以确认发动机负荷和/或发动机转速的降低使得发动机能够在二缸模式下运行。具有中等发动机转速的低发动机负荷可以使能够实现二缸VDE模式。如果发动机负荷和/或发动机转速不适于二缸模式,则例程600返回至610。否则,在620处,可以通过将气缸2和气缸3停用、同时将气缸1和气缸4保持在激活状况中来完成从非VDE模式到二缸VDE模式的转变。此外,在气缸1与气缸2之间的流动输送管道中以及在气缸3与气缸4之间的流动输送管道中的关断阀被移动至关闭位置,使得可以将经停用的气缸2和3产生的增压空气分别提供至运行气缸1和4。然后可以结束例程600。

返回至606,如果确认当前的发动机运行模式是三缸VDE模式,则例程600继续至622以确定发动机负荷是否增加或发动机转速是否非常高。如果发动机转速非常高,则发动机可以运行在全缸模式下。如果现有的运行模式是三缸模式,则发动机可能之前已经经历过中等负荷-中等转速状况、或中等负荷-高转速状况。可替代地,发动机可以处于低负荷-低转速状况下。因此,可以出现从现有模式的转变,其中发动机负荷增加或发动机转速显著增加。如果在622处确认发动机负荷增加和/或非常高的发动机转速,则例程600行进至624以转变至非VDE模式。因此,可以激活气缸1来使发动机在四缸模式下运行。因而,如果在三缸VDE模式下将气缸3停用,则激活气缸3并且将在气缸3与4之间的流动输送管道中的关断阀打开。在一个示例中,在非VDE模式下气缸3不再将增压空气提供至气缸4。

如果在622处没有确定发动机负荷增加和/或非常高的发动机转速,则例程600可以在626处确认发动机负荷是否降低或发动机转速是否出现改变。如之前所解释的,如果发动机之前已经在中等负荷-中等转速状况下运行,则负荷的降低可以使得能够转变到二缸VDE模式。在另一个示例中,如果现有的低负荷-低转速状况改变至低负荷-中等转速状况,则也可以开始转变到二缸VDE模式。在又一个示例中,从低负荷-高转速状况到低负荷-中等转速状况的转变还可以使得发动机能够运行在二缸VDE模式下。如果没有确定转速改变/或负荷降低,则例程600行进至612,在612处可以维持现有的发动机运行模式。然而,如果确认发动机负荷降低或发动机转速改变,则例程600继续至627以确定转速改变和/或负荷降低是否适于使发动机运行在二缸模式下。如果是,则发动机运行可以在628处转变为二缸VDE模式。在此,可以将气缸2停用,可以将气缸3保持停用,并且将气缸1和4保持处于活动模式。在气缸1与2之间的流动输送管道中的关断阀被关闭,使得这两个关断阀均被关闭并且气缸2和3可以运行作为增压空气供应气缸。如果发动机负荷降低和/或发动机转速改变不能使之运行在二缸模式下,则例程600继续至612,在612处可以维持现有的发动机运行模式。

返回至608,如果确认当前的发动机运行模式是二缸VDE模式,则例程600继续至630以确定发动机负荷是否增加或发动机转速是否改变。如果现有的运行模式是二缸模式,则发动机可能之前已经经历过在中等发动机转速下的低负荷至中等负荷。因此,可以伴随发动机负荷的增加出现从现有模式的转变。负荷的降低可以不改变发动机运行模式。进一步地,如果发动机转速降低至低速度或增加至高(或非常高的)转速,则也可以出现从现有模式的改变。如果在630处没有确认发动机负荷增加和/或发动机转速改变,则例程600行进至632以维持现有的二缸VDE模式。

如果在630处确认发动机负荷增加和/或发动机转速改变,则例程600可以继续至634以确定发动机负荷和/或发动机转速是否使之能够转变至三缸VDE模式。例如,发动机负荷可以处于中等水平,从而使之能够转变至三缸VDE模式。如果是,则发动机运行可以在636处转变为三缸VDE模式。进一步地,气缸1和4可以保持活动,气缸3保持停用,并且气缸2被激活。在气缸1与2之间的流动输送管道中的关断阀被调整到至少部分打开的位置。因而,在气缸3与4之间的流动输送管道中的关断阀保持关闭。可替代地,气缸3被激活并且气缸2保持停用,其中在气缸3与4之间的流动输送管道中的关断阀被打开。如果发动机负荷和/或发动机转速不适于发动机在三缸模式下运行,则例程600可以继续至638以确定在发动机负荷和/或发动机转速是否使得发动机能够在四缸模式(例如非VDE模式)下运行。例如,发动机负荷可能非常高。在另一个示例中,发动机转速可能非常高。如果是,在640处可以将气缸2和3激活并且可以使发动机转变至运行的非VDE模式。这进一步包括打开流动输送管道的关断阀以允许来自进气歧管的进气空气进入流动输送管道。然后可以结束例程600。如果发动机负荷的增加和/或发动机转速的改变不足以使发动机运行在全缸模式下,则例程600可以返回至630。

因此,控制器可以基于发动机转速和发动机负荷的现有组合来确定发动机运行模式。控制器可以被配置成执行例程(例如图5和图6的例程)以基于发动机负荷-发动机转速映射图来确定发动机运行模式和在两个模式之间的转变。通过使发动机在两个可用模式之一下运行,可以减少发动机运行中的转变,从而使扭矩扰动降低并且提供更平滑的发动机控制。

因而,一种方法,其包括:响应于停用气缸,经由关断阀直接联接该气缸的进气道和相邻的气缸的进气道,并且经由被联接的进气道使压缩的进气空气直接在所述气缸之间流动。在该方法的一个示例中,该气缸和相邻的气缸可以具有两个进气道。经停用的气缸的第一进气道可以用于允许增压空气直接从压缩机进入该气缸,同时第二进气道可以联接到该相邻的气缸的第三进气道,而该相邻的气缸的第四进气道可以用于允许增压空气直接从压缩机进入该相邻的气缸。通过第三进气门并且来自第二进气门的由该相邻的气缸接收的增压空气可以是由经停用的气缸产生的增压空气。以此方式,第一进气门和第四进气门可以分别在经停用的气缸和相邻的气缸的进气冲程期间允许来自压缩机的增压空气。额外地,在相邻的气缸的进气冲程期间,经停用的气缸的第二入口阀排出在经停用的气缸的压缩冲程期间来自经停用的气缸的增压空气到第三入口阀。

现在转至图7,该图示出了发动机运行顺序700,展示了针对发动机在可变排量发动机(VDE)模式下运行的示例结果(例如在图1的实施例示出的具有气缸3和4的内燃发动机)。具体地,发动机运行顺序700示出了来自该发动机运行的结果,其中气缸3被停用,并且气缸4处于运行和/或被激活和/或点火。因此,在图7的实施例中,气缸3可以被用作空气增压供应气缸。线702代表对应于气缸3的活塞的活塞位置。线704代表气缸3的第一进气门(例如图1中所示的进气门3a1)的位置。线706代表第二进气门(例如图1中所示的进气门3a2)的位置。线708代表对应于气缸4的活塞的活塞位置。线710代表气缸4的第一进气门(例如图1中所示的进气门4a1)的位置。线712代表气缸4的第二进气门(例如图1中所示的进气门4a2)的位置。线714代表在将气缸3和4流体联接的流动输送管道中的关断阀(例如在图1中示出的在流动输送管道8中的关断阀8b)的位置。如在图1的实施例中所示,流动输送管道将气缸3的进气门3a2流体连接至气缸4的进气门4a1。以此方式,从至少部分打开的进气门3a2流出的气体可以在流经至少部分打开的进气门4a1之前流动到该流动输送管道中。每个绘图的水平轴线代表时间,并且时间从附图左侧到附图右侧是增加的。

在t1之前,活塞3从上止点(TDC)位置朝下止点(BDC)位置移动(由线702示出),表明气缸3的进气冲程。活塞4从BDC位置朝TDC位置移动(由线708示出),表明气缸4的排气冲程。在TDC与BDC之间的曲柄角(CA)差为180CA度。因而,进气门3a1和3a2处于打开位置(分别由线704和706示出)以允许空气进入气缸3,同时进气门4a1和4a2处于关闭位置(分别由线710和712示出)。在一个示例中,进气门3a1和3a2处于完全打开的位置。在另一些示例中,进气门处于至少部分打开的位置(例如,在关闭与完全打开之间)。因此,气缸4排出燃烧气体,而气缸3从进气歧管接收进气空气。在流动输送管道中的关断阀是打开的。因而,来自进气歧管的进气空气可以流动穿过打开的进气门3a2并且流入气缸3。

在t1处,活塞3到达BDC并且活塞4到达TDC。因而,气缸3的进气冲程完成,并且进气门3a1和3a2移动至关闭位置。因此,来自进气歧管的进气空气可以不再流入气缸3中。此外,气缸4的排气冲程完成。随着气缸4和因此的活塞4从排气冲程转变至进气冲程,气缸4的进气门4a1和4a2朝打开位置移动。关断阀保持在打开位置中,并且来自进气歧管的进气空气继续流入气缸4。

在t1之后并且在t2之前,活塞3在气缸3的压缩冲程期间朝TDC移动,并且活塞4在气缸4的进气冲程期间朝BDC移动。进气门4a1和4a2是打开的以允许气缸4接收来自进气歧管的进气空气。随着活塞3朝TDC移动,进气门3a1保持在关闭位置中,而进气门3a2移动至打开位置。进气门3a2的打开位置在活塞3的压缩冲程期间可以是可变的以调整经由进气门3a2离开气缸3的压缩空气的量。换言之,活塞3在t1之前压缩由气缸3接收的进气空气,其中进气门3a2打开以在活塞3的阈值旋转之后将来自气缸3的增压空气发送至流动输送管道。阈值旋转可以基于活塞在BDC之外的旋转程度。例如,阈值旋转等于35CA至110CA。因而,当活塞3在BDC与TDC之间时,进气门3a2打开。此外,关断阀关闭,使得流出气缸3进入流动输送管道的增压空气不与来自进气歧管的进气空气混合。因此,当关断阀关闭时,流动输送管道与进气歧管流体密封开。以此方式,增压空气经由进气门3a2流出气缸3、穿过流动输送管道、并且经由进气门4a1进入气缸4。进气门4a2接收来自进气歧管的进入气体,使得来自进气歧管的进入气体与来自气缸3的增压空气在气缸4中混合。以此方式,发动机可以通过较大的负荷范围在VDE模式下运行,考虑气缸3在停用时可以运行作为增压空气供应气缸。

由于活塞4是远离BDC的阈值曲柄角(例如在一个示例中在15CA内或更小),则进气门3a2可以移动至关闭位置,并且关断阀可以移动至打开位置。因而,气缸3与进气歧管和流动输送管道不透气地密封开,而来自进气歧管的进气空气可以流动穿过流动输送管道并且流入气缸4。因此,在气缸4的进气冲程期间,气缸4开始接收来自进气歧管的增压空气。一旦气缸3中的进气空气已经被充分压缩(例如当活塞3在BDC与TDC之间时),在流动输送管道中的关断阀关闭以密封,流动输送管道不透气地与进气歧管密封开,使得气缸3可以将增压空气排出到流动输送管道中。增压空气流动至气缸4并且经由入口阀进入气缸4。此外,气缸4可以被配置成从气缸3经由第一进气门来接收增压空气,而同时从进气歧管经由第二进气门接收增压空气。

在一些示例中,额外地或替代地,一旦气缸3在气缸3的整个停用期间(例如在t1之前)被停用并且保持关闭,则关断阀可以被关闭。因而,气缸3可以经由一个进气门(例如进气门3a1)接收来自进气歧管的增压空气,同时第二进气门(例如进气门3a2)与进气歧管不透气地密封开。在气缸3中的进入气体充分压缩之后(例如其可以在BDC之外朝TDC的35-110CA出现),第二进气门3a2打开,使得经压缩的空气可以流入流动输送管道。因此,流动输送管道在气缸4的活塞4的进气冲程期间将增压空气从气缸3提供至气缸4,而进气管路(例如第二进气管路6a2)允许来自进气歧管的增压空气流入气缸4。

在t2处,活塞3到达TDC并且活塞4到达BDC。进气门4a1和4a2关闭。进气门3a1和3a2保持关闭。切断阀处于打开位置。因而,进气空气没有流动到气缸3或4中。

在t2之后并且在t3之前,活塞3朝BDC移动离开TDC,同时活塞4朝TDC移动离开BDC。因而,活塞3正在经历燃烧冲程并且活塞4正在经历压缩冲程。进气门3a1、3a2、4a1和4a2保持关闭。关断阀保持处于关闭位置。

在t3处,活塞3到达BDC并且活塞4到达TDC,分别发出燃烧冲程和压缩冲程结束的信号。进气门3a1、3a2、4a1和4a2保持关闭。关断阀保持处于关闭位置。

在t3之后并且在t4之前,活塞3朝TDC移动离开BDC,同时活塞4朝BDC移动离开TDC。因而,活塞3正在经历排气冲程并且活塞4正在经历燃烧冲程。进气门3a1、3a2、4a1和4a2保持关闭。关断阀保持处于关闭位置。

在t4处,活塞3到达TDC并且活塞4到达BDC,分别发出排气冲程和燃烧冲程结束的信号。进气门4a1和4a2保持关闭。随着活塞3开始其进气冲程,进气门3a1和3a2移动至打开位置。关断阀保持处于关闭位置。

在t4之后,活塞3朝BDC移动离开TDC,同时活塞4朝TDC移动离开BDC。因而,活塞3正在经历进气冲程并且活塞4正在经历排气冲程。进气门3a1和3a2保持打开以允许来自进气歧管的进气空气进入到气缸3中。进气门4a1和4a2保持关闭。关断阀保持处于关闭位置。

以此方式,包括至少两个气缸(包含第一气缸和第二气缸)的可变排量发动机可以在较低的发动机负荷期间停用第一气缸,而第二气缸可以不被停用。当第一气缸被停用时,其可以用于经由第一气缸的活塞来压缩进气空气,其中经压缩的进气空气被提供至该第二气缸。经压缩的进气空气可以流动穿过流动输送管道,该流动输送管道将该第一气缸的至少一个进气门流体联接至该第二气缸的至少一个进气门。关断阀可以位于流动输送管道以将流动输送管道与进气歧管密封开,使得当关断阀处于关闭位置中时,来自进气歧管的进气空气可以不流入流动输送管道。关闭关断阀的技术效果是允许来自第一气缸的增压空气流至第二气缸以在减小的发动机负荷期间增加第二气缸的功率输出,在该减小的发动机负荷下,一个或多个气缸被停用。此外,通过这样做,可以维持排气温度,并且与增压空气从第一气缸简单流动至排气通道而没有增压空气流动至第二气缸相比减少了泵送损失。因此,其中使用VDE模式的范围被增大,由此增加了燃料经济性。

注意,本文中包括的示例控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可被存储为在非暂态存储器中的可执行指令,并可由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统实现。本文描述的具体例程可以表示任何数目的处理策略中的一个或多个,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,示出的各种动作、操作和/或功能可以以示出的顺序执行,或并行执行,或在某些情况下可以省略。同样,处理次序不是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必需的,而仅仅是为了便于说明和描述才提供在本文中。根据所采用的特定策略,示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。此外,所述的动作、操作和/或功能可图形化表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂态存储器中的代码,其中,所述的动作通过执行在系统中的指令来实现,该系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。

应该理解的是,本文所公开的配置和程序在本质上示例性的,且这些具体实施例不应被认为具有限制性的意义,因为许多变化是可能的。例如,上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸、及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置,及其他特征、功能、和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求书具体指出了被为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元素或“第一”元素或其等效物。此类权利要求应理解为包括一个或多个此类元素的结合,既不要求也不排除两个或更多个此类元素。所公开的特征、功能、元件、和/或特性的其他组合和子组合可通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求来要求保护。此类权利要求无论比原始权利范围要求范围更宽、更窄、相同或不同都被认为包括在本公开的主题之内。

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