增壓直列式可變排量發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及增壓直列式可變排量發(fā)動機，其包含第一渦輪和第二渦輪，所述第一渦輪流體地耦接至相鄰的第一組汽缸，所述第二渦輪流體地耦接至相鄰的第二組汽缸。在這種發(fā)動機中，所述第一組和第二組汽缸沿直線布置。該發(fā)動機還包含可變閥門升程系統(tǒng)，其配置為在減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間容許至少空氣進(jìn)入所述第一組汽缸，而在所述減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間停止容許空氣進(jìn)入所述第二組汽缸。
【專利說明】增壓直列式可變排量發(fā)動機
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求2012年8月7日提出的德國專利申請DE102012213936.2的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容作為參考并入本文以用于全部目的。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本專利申請涉及機動車輛工程領(lǐng)域，尤其涉及增壓直列式可變排量發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0004]增壓發(fā)動機提供了比相同排量的自然吸氣式發(fā)動機更高的輸出功率。因此，在機動車輛中，由于增加了發(fā)動機的功率質(zhì)量比，增壓能夠提供燃料經(jīng)濟(jì)性的益處，尤其是當(dāng)排氣驅(qū)動的渦輪增壓器提供所述增壓時。
[0005]另外，可變排量發(fā)動機(VDE)相對于相同輸出功率的固定排量發(fā)動機可以提供燃料經(jīng)濟(jì)性的益處。在這種情況下，所述益處源自保留一些未提供燃料的汽缸且在較高的負(fù)載下操作剩余汽缸，其中提高了燃料經(jīng)濟(jì)性。在汽油發(fā)動機中，由于對排氣再循環(huán)(EGR)的減少的節(jié)流損失和更大的容限，可變排量提供了額外的燃料經(jīng)濟(jì)性益處。
[0006]從原理上說，可變排量發(fā)動機能夠經(jīng)渦輪增壓以便使得兩種方法的燃料經(jīng)濟(jì)性益處相結(jié)合。然而，所述相結(jié)合的益處在大范圍的工況中可能難以實現(xiàn)。例如，在使用單個渦輪增壓器的發(fā)動機中，渦輪增壓器必須配置為最大發(fā)動機負(fù)載和排氣流動速率。在減少的排氣流量下，這種渦輪增壓器可能提供不足的增壓壓力。這種問題通過將單個渦輪增壓器替換為兩個平行布置的更小的渦輪增壓器已被部分解決。在一個特定的方法中，排氣門被布置在一個渦輪的上游。關(guān)閉所述排氣門阻止了排氣流在低負(fù)載條件期間經(jīng)過該渦輪，使得其他渦輪接收全部所述排氣流。當(dāng)所述負(fù)載增加至適當(dāng)水平時，所述排氣門打開，從而允許兩個渦輪共享所述排氣流。如此，這兩種渦輪都能夠有效地操作。然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到上述方法的缺點，缺點在于所述排氣門必須配置為用于很高溫度的操作。這增加了所述發(fā)動機系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，并且也可能需要額外的診斷程序，以便檢查排氣門的衰退。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決這個問題并提供其他優(yōu)點，一個實施例提供了包括第一渦輪和第二渦輪的發(fā)動機，所述第一渦輪流體地耦接至相鄰的第一組汽缸，且第二渦輪流體地耦接至相鄰的第二組汽缸。在這種發(fā)動機中，所述第一組和第二組汽缸沿直線布置。該發(fā)動機還包括可變閥門升程系統(tǒng)，其配置為在降低的發(fā)動機負(fù)載條件下容許至少空氣進(jìn)入所述第一組汽缸，而在所述降低的發(fā)動機負(fù)載條件下停止容許空氣進(jìn)入所述第二組汽缸。如此，機動車輛的發(fā)動機能夠享受到渦輪增壓和可變排量的相結(jié)合的燃料經(jīng)濟(jì)性益處，卻沒有高溫排氣門的缺點。通過閱讀本公開的其余內(nèi)容和研究附帶的附圖，本公開的進(jìn)一步的益處將是顯而易見的。[0008]上面的陳述被提供以便以簡化的形式介紹本公開的所選擇的部分，而不是確認(rèn)關(guān)鍵或必要特征。由所述權(quán)利要求限定的要求保護(hù)的主題既不局限于上述內(nèi)容，也不局限于解決本文所涉及的問題或缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是根據(jù)本公開的實施例的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的一些方面的平面圖。
[0010]圖2示出了根據(jù)本公開的實施例的發(fā)動機系統(tǒng)的可變閥門升程系統(tǒng)的一些方面。
[0011]圖3是根據(jù)本公開的實施例的示例性發(fā)動機曲軸的一些方面的正視圖。
[0012]圖4示出了從在所述曲軸的轉(zhuǎn)軸上的點觀察的圖3所示的曲軸。
[0013]圖5示出了根據(jù)本公開的實施例的用于操作機動車輛的增壓的直列式可變排量發(fā)動機的示例性方法。
【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)在將會通過示例和參考上面列出的所說明的實施例來描述本公開的一些方面。在一個或更多實施例中可能基本相同的組件、處理步驟和其他元件被確認(rèn)為等同并且以最小重復(fù)性來描述。然而，應(yīng)當(dāng)明白的是，被確認(rèn)為等同的元件也可以在某種程度上不同。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步明白的是，包含在本公開中的附圖是示意性的且一般沒有按比例繪制。相反，在所述附圖中示出的不同的繪圖比例、長寬比以及組件的數(shù)量可以有目的地失真，以便使得某些特征或關(guān)系更易于看出。
[0015]圖1示出了機動車輛的示例性發(fā)動機系統(tǒng)10的一些方面。所述發(fā)動機系統(tǒng)包含發(fā)動機12，其引導(dǎo)空氣、消耗燃料并釋放熱量、排氣和機械能。例如，所述發(fā)動機可以是機動車輛的汽油或柴油發(fā)動機。在這些和其他實施例中，所述發(fā)動機可以耦接在混合動力電動的動力傳動系統(tǒng)中，其也包含電動馬達(dá)。
[0016]在發(fā)動機系統(tǒng)10中，新鮮空氣被引入空氣凈化器14并流到壓縮機16A和16B。每個壓縮機16都在渦輪增壓器中機械地耦接至相應(yīng)的渦輪18，通過使來自排氣通道20的發(fā)動機排氣膨脹而驅(qū)動渦輪。在示出的實施例中，每個壓縮機都經(jīng)由節(jié)流閥24流體地耦接至相應(yīng)的進(jìn)氣通道22。來自所述壓縮機的壓縮空氣流經(jīng)所述節(jié)流閥并流到所述進(jìn)氣通道。在一些實施例中，增壓空氣冷卻器可以布置在每個壓縮機和進(jìn)氣通道之間。另外，壓縮機再循環(huán)閥(CRV，在附圖中未示出)可以耦接在每個壓縮機的進(jìn)氣口和出氣口之間。所述壓縮機再循環(huán)閥可以是常閉閥，其配置為在選擇的工況下打開，從而減輕過量的增壓壓力。在發(fā)動機系統(tǒng)10中，每個排氣通道20和進(jìn)氣通道22分別通過一系列排氣門28和進(jìn)氣門30耦接至一系列汽缸26。在示出的直列式配置中，發(fā)動機12的全部汽缸都是沿直線布置的。
[0017]在一個實施例中，每個汽缸的排氣門和/或進(jìn)氣門都可以是電子驅(qū)動的。在另一實施例中，所述排氣門和/或進(jìn)氣門可以是凸輪驅(qū)動的。無論是電子驅(qū)動的還是凸輪驅(qū)動的，排氣門和進(jìn)氣門的打開和關(guān)閉的正時均可以按照希望的燃燒和排放控制性能的需要而調(diào)整，或者發(fā)揮可變排量的功能。為此，每個進(jìn)氣門和排氣門都可操作地耦接至可變閥門升程系統(tǒng)，如圖2所示。
[0018]圖2示出了整合到發(fā)動機12中的示例性的可變閥門升程系統(tǒng)32的一些方面。在所述附圖中示出的實施例中，所述可變閥門升程系統(tǒng)由凸輪軸34驅(qū)動，凸輪軸34通過機械連桿38的方式旋轉(zhuǎn)地耦接至曲軸36。電子控制系統(tǒng)40可以將信號傳輸至所述可變閥門升程系統(tǒng)，該信號確定將要應(yīng)用到每個汽缸的進(jìn)氣門30和排氣門28的閥門升程的量。在一些實施例中，閥門升程的量可以針對每個汽缸獨立地變化。
[0019]現(xiàn)在返回至圖1，基于實施例，多種燃料中的任意燃料都可以提供給汽缸26:柴油、生物柴油、壓縮天然氣、汽油、酒精或其混合物等。在示出的實施例中，來自燃料系統(tǒng)42的燃料經(jīng)由通過燃料噴射器44的直接噴射而被供應(yīng)至汽缸。在本發(fā)明所考慮的不同實施例中，所述燃料可以經(jīng)由直接噴射、進(jìn)氣道噴射、節(jié)氣門體噴射或其任意結(jié)合來供應(yīng)。在示出的實施例中，在火花塞46處經(jīng)由火花點火啟動燃燒。所述火花塞由來自電子點火系統(tǒng)48的定時的高壓脈沖驅(qū)動。在其他實施例中，燃燒可經(jīng)由任意變體中的壓縮點火來啟動。
[0020]發(fā)動機系統(tǒng)10可以包含一個或更多通道、閥和/或冷卻器的高壓(HP)排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)(在附圖中未示出)。因此，來自排氣通道20的一些高壓排氣可以再循環(huán)至相應(yīng)的進(jìn)氣通道22。在所述進(jìn)氣通道中，所述高壓排氣稀釋了進(jìn)氣充氣以具有較低的燃燒溫度、減少的排放以及其他益處。剩余的排氣流至渦輪18。當(dāng)期望減少的渦輪轉(zhuǎn)矩時，一些或全部所述排氣可以經(jīng)引導(dǎo)反而穿過繞過所述渦輪的渦輪增壓器的廢氣門閥(在附圖中未示出)。來自所述渦輪和廢氣門閥的結(jié)合的流然后流經(jīng)所述發(fā)動機系統(tǒng)的各種排放控制裝置50。這些裝置可以包含例如三元催化劑(TWC)裝置、稀NOx捕集器(LNT)、柴油氧化催化劑(D0C)、柴油微粒過濾器(DPF)和/或選擇性催化還原(SCR)催化劑。
[0021]繼續(xù)參考圖1，全部或部分所述已處理的排氣可以經(jīng)由消聲器釋放到環(huán)境中。然而，基于工況，一些排氣可以在排放控制處理之前或之后轉(zhuǎn)移經(jīng)過低壓(LP)EGR系統(tǒng)。所述排氣可以通過打開與LP EGR冷卻器54串連耦接的LP EGR閥52而被轉(zhuǎn)移。所述冷卻的排氣從LP EGR閥52流到壓縮機16。所述LP EGR系統(tǒng)也可以包含額外的閥，比如排氣背壓閥或空氣進(jìn)氣系統(tǒng)(AIS)節(jié)流閥，這在選擇的工況下增加了 EGR流動勢。
[0022]圖1也示出了電子控制系統(tǒng)40，其配置為控制和協(xié)調(diào)各種發(fā)動機系統(tǒng)功能。為此目的，所述電子控制系統(tǒng)包含機器可讀存儲介質(zhì)(即存儲器)和一個或更多處理器。編碼到所述機器可讀存儲介質(zhì)中的指令使能響應(yīng)于傳感器輸入進(jìn)行決策，并將其引導(dǎo)至發(fā)動機系統(tǒng)組件的智能控制器。這種決策可以根據(jù)以下各種策略制定:事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。如此，所述電子控制系統(tǒng)可以配置為制定本發(fā)明所公開的方法的任意或所有方面，其中所述各種方法步驟，例如操作、功能和行為，可以體現(xiàn)為被編程到所述機器可讀存儲介質(zhì)中的代碼。
[0023]電子控制系統(tǒng)40包含傳感器接口 56、發(fā)動機控制接口 58以及車載診斷(OBD)單元60。為了評估發(fā)動機系統(tǒng)10的工況和于其中安裝了所述發(fā)動機系統(tǒng)的車輛的工況，傳感器接口 56接收來自布置在所述車輛中的各種傳感器的輸入，所述傳感器為流量傳感器、溫度傳感器、踏板位置傳感器、壓力傳感器等。發(fā)動機控制接口 58配置為驅(qū)動電子可控閥、驅(qū)動器以及所述車輛的其他組件，例如節(jié)流閥、CRV、廢氣門和EGR閥。所述發(fā)動機控制接口可操作地耦接至每個電子可控閥和驅(qū)動器，并且配置為命令其打開、關(guān)閉和/或按需要調(diào)整，以便啟用本發(fā)明所描述的控制功能。OBD單元60是所述電子控制系統(tǒng)的一部分，其配置為診斷發(fā)動機系統(tǒng)10的各種組件的退化。作為示例，這種組件可以包含閥、傳感器、燃料噴射器以及排放控制組件。
[0024]上述發(fā)動機系統(tǒng)可以配置為允許渦輪增壓和可變排量的相結(jié)合的燃料經(jīng)濟(jì)性益處在大范圍的工況下實現(xiàn)。因此，替代將結(jié)合的排氣流從全部汽缸26路由至兩個渦輪18的是，不同的渦輪流體地耦接至不同的汽缸組。例如，在圖1所示的實施例中，第一渦輪18A流體地耦接至相鄰的第一組汽缸26A和26A’，且第二渦輪18B流體地耦接至相鄰的第二組汽缸26B和26B’。每組汽缸都可以精確地包含兩個汽缸，如圖所示，或每組中可以存在更多或更少的汽缸。
[0025]對于減少的排氣背壓，所述第一組和第二組中的每個汽缸都包含與排氣門28關(guān)聯(lián)的兩個排氣口。在其他實施例中，每個汽缸都可以僅具有一個排氣口，或者具有多于兩個排氣口。在這些和其他實施例中，第一排氣通道20A向著所述第一組汽缸的每個排氣口打開；所述第一排氣通道20A包含合并到所述第一渦輪中的一個或更多個合并部分。同樣，第二排氣通道20B向著所述第二組汽缸的每個排氣口打開；第二排氣通道20B包含合并到所述第二渦輪中的一個或更多個合并部分。在一些實施例中，所述第一組汽缸的至少一個合并部分和所述第二組汽缸的至少一個合并部分被布置在所述發(fā)動機的汽缸蓋內(nèi)。
[0026]在一些實施例中，整體渦輪增壓器布置可以是基本對稱的。因此，在圖1中，第一壓縮機16A機械地耦接至第一渦輪18A，并且第二壓縮機16B機械地耦接至第二渦輪18B。所述第一壓縮機經(jīng)由第一進(jìn)氣通道22A流體地耦接至所述第一組汽缸26A和26A’，所述第一進(jìn)氣通道22A可以包含合并到所述第一壓縮機中的一個或更多合并部分。同樣，所述第二壓縮機經(jīng)由第二進(jìn)氣通道22B流體地耦接至所述第二組汽缸26B和26B’，所述第二進(jìn)氣通道22B可以包含合并到所述第二壓縮機中的一個或更多合并部分。因此，在圖1所示的實施例中，所述進(jìn)氣空氣在所述壓縮機的下游分離，但在所述壓縮機的上游匯合。
[0027]在這種方法中，每個渦輪18的尺寸都基于來自單組汽缸的排氣流動速率從部分負(fù)載條件優(yōu)化至全部負(fù)載條件。在低負(fù)載條件期間禁用所述汽缸組中的一個確保了兩個渦輪均不變?yōu)閲?yán)重地負(fù)載不足，這為仍然處于激活的汽缸組保存了壓縮機功率。所公開的汽缸分組也引起整體上更短的排氣通道，并且減少了所述渦輪的上游的排氣系統(tǒng)的質(zhì)量。結(jié)果，所述排氣系統(tǒng)的熱慣性減少，從而使得所述渦輪更好地利用所述排氣焓。
[0028]所公開的汽缸分組的進(jìn)一步優(yōu)勢是在相對較低的負(fù)載或發(fā)動機轉(zhuǎn)速，能夠有利地利用在所述排氣流中的出氣口前“振動”，以便脈沖增壓。這是由于所述汽缸以這樣的方式分組使得保持或加強了所述單個汽缸的出氣口前振動，而不是將其取消。如在下面進(jìn)一步詳細(xì)地描述的，例如，當(dāng)在一組中的各個汽缸中的點火以360曲柄角度的間隔分離時，這方面得到保證。因此，即使在低渦輪轉(zhuǎn)速時也能夠保持高渦輪壓力比率(并因此保持充氣壓力比率)。
[0029]在本發(fā)明所公開的汽缸分組中，每組都包含一個外部汽缸和相鄰的內(nèi)部汽缸。這種配置提供了額外的優(yōu)勢，這種優(yōu)勢在于所述兩個排氣通道被布置為沿著所述汽缸蓋的縱軸線彼此緊鄰。因此，所述兩個排氣通道能夠以距所述汽缸蓋的配件末端側(cè)相等的距離(即在同一高度)從所述汽缸蓋露出。因此，能夠使用相對較小的結(jié)構(gòu)高度的汽缸蓋，該汽缸蓋更容易地擠壓到所述發(fā)動機艙中。因為所述渦輪能夠緊密地擠壓在一起，所述排氣渦輪增壓器的連接和布置同樣被簡化。相反，在傳統(tǒng)的汽缸分組的情況下，其中所述內(nèi)部汽缸形成了一個汽缸組且所述外部汽缸形成了另一汽缸組，所述兩個排氣通道必須經(jīng)布置至少部分地一個在另一個上面。在這里，所述汽缸蓋具有相對較大的結(jié)構(gòu)高度，因為所述兩個排氣通道以距所述汽缸蓋的配件末端側(cè)不同的距離從所述汽缸蓋露出。[0030]在所示出的實施例中，所述兩個汽缸組的排氣通道合并，以便在所述渦輪的下游形成共同的排氣通道。所述排氣通道的合并減少了所述排氣通道的整體長度，并且提供了關(guān)于排氣后處理的額外的優(yōu)勢，因為全部排氣都能夠在共同的非冗余的排氣后處理過程中被處理。在一個實施例中，這種合并能夠發(fā)生在所述汽缸蓋內(nèi)。
[0031]將所述排氣歧管整合到所述汽缸蓋中具有許多優(yōu)勢。所述整合引起更加緊湊的發(fā)動機配置，并減少了重量和裝配成本。一般來說，短的排氣通道對于排氣后處理系統(tǒng)的布置和操作具有有利的作用。應(yīng)當(dāng)注意的是，至所述排氣后處理系統(tǒng)的熱排氣流的路徑應(yīng)盡可能地短，以便給予排氣很少的時間冷卻。因此，所述排氣后處理階段盡可能快地達(dá)到其起燃溫度。為此，有利的是將在所述汽缸的出氣口開口和所述排氣后處理系統(tǒng)之間的部分排氣通道的熱慣性最小化，例如通過將所述排氣通道整合到所述汽缸蓋中。這種配置也能夠使所述排氣通道經(jīng)由關(guān)聯(lián)所述汽缸蓋的冷卻套而被冷卻。
[0032]繼續(xù)參考圖1，連接通道62分別在第一渦輪18A和第二渦輪18B的流體地上游的位置將第一排氣通道20A鏈接至第二排氣通道20B。在連接通道中布置的是連接閥64。所述連接閥是可關(guān)閉的，以便在選擇的工況下將所述第一排氣通道與所述第二排氣通道流體地隔離。為此目的，所述連接閥可以是電子控制的閥，其可操作地耦接至電子控制系統(tǒng)40。
[0033]通過打開和關(guān)閉連接閥64，在渦輪上游的排氣體積能夠基于工況而變化。例如，在相對較低的排氣流動速率下，所述連接閥可以關(guān)閉，使得排氣通道20A和20B保持彼此分離。這種行為保存了來自每個汽缸的出氣口前振動。在較高的排氣流動速率下，所述連接閥可以被打開，以便使各個汽缸的壓力震動平穩(wěn)，例如以便實現(xiàn)所謂的“沖壓渦輪增壓(ramturbocharging)，，。
[0034]為了完成可變排量的功能，可變閥門升程系統(tǒng)32可以配置為在減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間容許至少空氣進(jìn)入所述第一組汽缸，而在所述減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間停止容許空氣進(jìn)入所述第二組汽缸。術(shù)語“至少空氣”包括空氣燃料混合物、空氣排氣混合物或僅有空氣。換句話說，所述可變閥門升程系統(tǒng)可以在所述減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間保持所述第二組汽缸的進(jìn)氣門關(guān)閉。另外，所述可變閥門升程系統(tǒng)也可以在所述減少的發(fā)動機負(fù)載條件期間保持所述第二組汽缸的排氣門關(guān)閉。如此，所述停用的汽缸起到彈簧的功能。同樣，燃料噴射系統(tǒng)42可以配置為在減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間為所述第一組汽缸加燃料，而在所述減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間停止為所述第二組汽缸加燃料。而且，電子點火系統(tǒng)48可以配置為在減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間將火花傳遞到所述第一組汽缸中，而在所述減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間停止將所述火花傳遞到所述第二組汽缸中。
[0035]進(jìn)一步的優(yōu)勢源自發(fā)動機12的曲軸的詳細(xì)的配置，其在圖2和圖3中示出。參考圖3，曲軸36具有曲柄66，其關(guān)聯(lián)發(fā)動機12的每個汽缸26。每個曲柄都旋轉(zhuǎn)地(即通過軸承的方式)耦接至該汽缸內(nèi)的活塞。在這里，當(dāng)從沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線R的點觀察時，關(guān)聯(lián)所述第一組的全部汽缸(26A、26A’)的曲柄均彼此遮蔽。另外，當(dāng)從沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線的點觀察時，關(guān)聯(lián)所述第二組的全部汽缸(26B、26B’ )的曲柄均彼此遮蔽。因此，每組汽缸都是機械同步的。
[0036]圖4示出了沿所述旋轉(zhuǎn)軸線向下觀察到的相同的曲軸。在這里，當(dāng)從沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線的點觀察時，關(guān)聯(lián)所述第一組汽缸的曲柄與關(guān)聯(lián)所述第二組汽缸的曲柄在直徑上相對。換句話說，所述兩組汽缸的曲柄被設(shè)置為彼此隔開180曲軸角度。[0037]為了避免取消在任一排氣通道內(nèi)的排氣壓力震動，在所述第一組和第二組的汽缸中交替地啟動燃燒，例如以1、3、2、4的順序或以1、4、2、3的順序，且所述汽缸在它們被布置于其中的直列中按順序編號。于是，所述汽缸可以180曲軸角度的間隔產(chǎn)生火花，以致從所述第一汽缸開始，點火時間為:0、180、360和540曲軸角度。如此，給定汽缸組的汽缸具有360曲軸角度的熱力學(xué)偏移。而且，所述排氣門可以在220至260曲軸角度之間具有打開持續(xù)時間。隨著所選擇的點火順序，在充氣交換期間，每組汽缸都對彼此施加很少的影響，不管距所述排氣口下游的合并的排氣通道的距離是如何短。本發(fā)明所公開的發(fā)明性的點火順序與示出的所述曲軸配置是一致的。具體地，所述曲軸使每組汽缸能同步地操作，即在同一時間經(jīng)過上止點。為此目的，對于同一組中的汽缸相關(guān)聯(lián)的曲軸曲柄不具有在圓周方向上圍繞所述曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線的偏移。接著，經(jīng)由所述點火順序?qū)崿F(xiàn)了 360曲柄角度的熱力學(xué)偏移。
[0038]上述配置使能實現(xiàn)用于操作機動車輛的增壓的、直列式、可變排量的發(fā)動機的各種方法。因此，現(xiàn)在以示例的方式繼續(xù)參考上述配置描述一些這樣的方法。然而，應(yīng)當(dāng)明白的是，這里描述的方法和在本公開范圍內(nèi)的其他方法也可以通過不同配置實現(xiàn)。所述方法可以在所述發(fā)動機系統(tǒng)運行的任意時間進(jìn)入，并可以重復(fù)地執(zhí)行。自然地，方法的每次執(zhí)行都可以改變用于隨后執(zhí)行的進(jìn)入條件，并從而調(diào)用了復(fù)雜的決策邏輯。這種邏輯在本公開中是完全可預(yù)期的。進(jìn)一步，在一些實施例中，本發(fā)明所描述和/或示出的一些處理步驟可以在不脫離本公開的范圍的情況下被省略。同樣，所述處理步驟的指示的順序并非始終要求以實現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果，而是為了易于說明和描述的目的而提供。一種或更多的所示出的動作、功能或操作可以基于所使用的特定策略而重復(fù)地執(zhí)行。
[0039]圖5示出了用于操作機動車輛的增壓的、直列式、可變排量的發(fā)動機的示例性方法68。在方法68的步驟70，感測所述發(fā)動機的負(fù)載或轉(zhuǎn)速。所述負(fù)載或轉(zhuǎn)速可以通過可操作地耦接至電子控制系統(tǒng)40的一個或更多傳感器而感測。在一些實施例中，所述負(fù)載或轉(zhuǎn)速可以經(jīng)由合適的替代件(比如歧管空氣流量、歧管空氣壓力、節(jié)氣門進(jìn)氣口壓力等)被間接感測。在其他實施例中，這動作可以包含感測所述發(fā)動機中的排氣流動速率。在這里，所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速可以基于所述排氣流動速率來確定。
[0040]具有技能的讀者將會明白在增壓發(fā)動機中，在所述進(jìn)氣側(cè)上的充氣壓力可以隨著發(fā)動機負(fù)載或發(fā)動機轉(zhuǎn)速而改變，并影響排氣流動速率。因此，有利的是基于所述排氣流動速率而不是基于負(fù)載而部分地禁用。因此，如果排氣流動速率降低至可預(yù)定義的排氣流動速率以下(參見下文)，則可以停用一些汽缸。
[0041]在步驟72處，確定所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速是否高于預(yù)定的第一閾值。如果所述負(fù)載或轉(zhuǎn)速高于所述第一閾值，則所述方法進(jìn)行至步驟74，其中至少空氣被容許進(jìn)入相鄰的第一組和第二組汽缸。在步驟76處，在所述第一組和第二組汽缸中啟動燃燒。在一個實施例中，當(dāng)所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速高于所述第一預(yù)定閾值時，所述汽缸中的燃燒可以180曲軸角度的間隔啟動。在這里，所述第一組汽缸可以包含所述發(fā)動機的第一和第二汽缸，而所述第二組汽缸可以包含所述發(fā)動機的第三和第四汽缸，所述第一汽缸與所述第二汽缸相鄰，第二汽缸與所述第三汽缸相鄰，并且所述第三汽缸與所述第四汽缸相鄰。因此，燃燒可以如下順序啟動:第一汽缸、第三汽缸、第二汽缸、第四汽缸。在另一實施例中，燃燒可以如下順序啟動:例如，第一汽缸、第四汽缸、第二汽缸、第三汽缸。根據(jù)這種點火順序，在連續(xù)的第一組汽缸中的燃燒可以彼此分隔360曲軸角度地啟動，并且在連續(xù)的所述第二組汽缸中的燃燒可以彼此分隔360曲軸角度地啟動。
[0042]繼續(xù)參考圖5，如果所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速低于所述第一閾值，則所述方法進(jìn)行至步驟78，其中所述第一組汽缸繼續(xù)接收空氣，但所述第二組汽缸沒有接收空氣，或不再接收空氣。然后，在步驟80，僅啟動在所述第一組汽缸中的燃燒。
[0043]現(xiàn)在返回到方法68的步驟82，在那里確定所述發(fā)動機的負(fù)載或轉(zhuǎn)速是否高于第二預(yù)定閾值。所述第二預(yù)定閾值可以對應(yīng)于比所述第一預(yù)定閾值更高的負(fù)載，或?qū)?yīng)于更高的轉(zhuǎn)速，例如高出20%或高出50%或高出100%。如果所述負(fù)載或轉(zhuǎn)速高于所述第二預(yù)定閾值，則所述方法進(jìn)行至步驟84，其中布置在連接通道中的閥打開，該連接通道鏈接所述第一和第二排氣通道?？梢圆扇≡搫幼?，以便使傳遞至所述第一和第二渦輪的壓力震動平穩(wěn)。然而，如果所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速不高于第二閾值，則所述方法進(jìn)行至步驟86，其中所述連接閥關(guān)閉或保持關(guān)閉，以保持所述壓力震動。
[0044]前述方法的任一方面都應(yīng)當(dāng)以非限制的意義解釋，因為多種變化和擴展都是可預(yù)期的。例如，為了避免所述第一組和第二組汽缸的不均勻的磨損，這些組汽缸可以被周期性地交換，使得當(dāng)所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速低于所述第一預(yù)定閾值時，所述第二組繼續(xù)接收空氣，但第一組停止接收空氣等。而且，在一些直接噴射的實施例中，適當(dāng)?shù)姆椒梢园瑑H為那些接收空氣的汽缸加燃料，同時保持關(guān)閉的汽缸不加燃料。
[0045]應(yīng)當(dāng)明白的是，上述項目、系統(tǒng)和方法是本公開的實施例，即非限制性的示例，多種變化和擴展對于這些非限制性的示例是可預(yù)期的。本公開也包含上述項目、系統(tǒng)和方法的全部新穎和非顯而易見的組合和子組合及其任意和全部等價物。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動機，其包括: 流體地耦接至相鄰的第一組汽缸的第一渦輪； 流體地耦接至相鄰的第二組汽缸的第二渦輪，所述第一組汽缸和第二組汽缸沿直線布置；以及 可變閥門升程系統(tǒng)，其配置為在減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間容許至少空氣進(jìn)入所述第一組汽缸，而在所述減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間停止容許空氣進(jìn)入所述第二組汽缸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中所述第一組汽缸和第二組汽缸中的每個汽缸都包含一個或更多排氣口，所述發(fā)動機進(jìn)一步包括: 第一排氣通道，其向著所述第一組汽缸的每個排氣口打開，并且包含合并到所述第一渦輪中的一個或更多個合并部分；以及 第二排氣通道，其向著所述第二組汽缸的每個排氣口打開，并且包含合并到所述第二渦輪中的一個或更多個合并部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機，其進(jìn)一步包括汽缸蓋，其中所述第一組汽缸的至少一個合并部分和所述第二組汽缸的至少一個合并部分被布置在所述汽缸蓋內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機，其進(jìn)一步包括: 連接通道，其分別在所述第一渦輪和所述第二渦輪的流體地上游的位置將所述第一排氣通道鏈接至所述第二排氣通道；以及 布置在所述連接通道中的連接閥，該連接閥可關(guān)閉以便將所述第一排氣通道與所述第二排氣通道流體地隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機，其中所述一個或更多個排氣口包含精確為兩個的排氣口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其進(jìn)一步包括耦接在每個汽缸中的火花塞和可操作地耦接至所述火花塞的電子點火系統(tǒng)，其中所述電子點火系統(tǒng)配置為在減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間將火花傳遞到所述第一組汽缸中，而在所述減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間停止將所述火花傳遞到所述第二組汽缸中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其進(jìn)一步包括: 第一壓縮機，其經(jīng)由第一進(jìn)氣通道流體地耦接至所述第一組汽缸并機械地耦接至所述第一渦輪，所述第一進(jìn)氣通道包含合并到所述第一壓縮機中的一個或更多個合并部分；以及 第二壓縮機，其經(jīng)由第二進(jìn)氣通道流體地耦接至所述第二組汽缸并機械地耦接至所述第二渦輪，所述第二進(jìn)氣通道包含合并到所述第二壓縮機中的一個或更多個合并部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中所述第一組汽缸和第二組汽缸均包含精確為兩個的汽缸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，進(jìn)一步包括曲軸，該曲軸具有關(guān)聯(lián)每個汽缸且旋轉(zhuǎn)地耦接至該汽缸內(nèi)的活塞的曲柄，其中所述曲軸提供了旋轉(zhuǎn)軸線，其中當(dāng)從沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的點觀察時，關(guān)聯(lián)所述第一組汽缸中的全部汽缸的所述曲柄均彼此遮蔽；并且其中當(dāng)從沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的點觀察時，關(guān)聯(lián)所述第二組汽缸中的全部汽缸的曲柄均彼此遮蔽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動機，其中當(dāng)從沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的點觀察時，關(guān)聯(lián)所述第一組汽缸的曲柄與關(guān)聯(lián)所述第二組汽缸的曲柄在直徑上相對。
11.一種用于操作發(fā)動機的方法，該方法包括: 當(dāng)發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速高于預(yù)定閾值時，容許至少空氣進(jìn)入流體地耦接至第一渦輪的相鄰的第一組汽缸，并容許至少空氣進(jìn)入流體地耦接至第二渦輪的相鄰的第二組汽缸，所述第一組汽缸和第二組汽缸沿直線布置；以及 當(dāng)所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速低于所述預(yù)定閾值時，繼續(xù)容許至少空氣進(jìn)入所述第一組汽缸，但是停止容許空氣進(jìn)入所述第二組汽缸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速高于所述預(yù)定閾值時，在所述汽缸中以186曲軸角度的間隔啟動燃燒。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一組汽缸包含所述發(fā)動機的第一汽缸和第二汽缸，其中所述第二組汽缸包含所述發(fā)動機的第三汽缸和第四汽缸，其中所述第一汽缸與所述第二汽缸相鄰，所述第二汽缸與所述第三汽缸相鄰，且所述第三汽缸與所述第四汽缸相鄰，并且其中所述燃燒以如下順序啟動:第一汽缸、第三汽缸、第二汽缸、第四汽缸。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一組汽缸包含所述發(fā)動機的第一汽缸和第二汽缸，其中所述第二組汽缸包含所述發(fā)動機的第三汽缸和第四汽缸，其中所述第一汽缸與所述第二汽缸相鄰，所述第二汽缸與所述第三汽缸相鄰，且所述第三汽缸與所述第四汽缸相鄰，并且其中所述燃燒以如下順序啟動:第一汽缸、第四汽缸、第二汽缸、第三汽缸。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括: 以彼此間隔460曲軸角度地啟動所述第一組汽缸中連續(xù)的汽缸的燃燒；以及 當(dāng)所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速高于所述預(yù)定閾值時，以彼此間隔460曲軸角度地啟動所述第二組汽缸中連續(xù)的汽缸的 燃燒。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述發(fā)動機中感測排氣流動速率，其中所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速基于所述排氣流動速率來確定。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述預(yù)定閾值是第一預(yù)定閾值，所述方法進(jìn)一步包括: 當(dāng)所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速高于第二預(yù)定閾值時，打開布置在連接通道中的閥，該連接通道鏈接所述第一通道和第二通道，以便使傳遞至所述第一渦輪和第二渦輪的壓力震動平穩(wěn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括，為了避免所述第一組汽缸和第二組汽缸的不均勻磨損，周期性地交換所述第一組汽缸和第二組汽缸，使得當(dāng)所述發(fā)動機負(fù)載或轉(zhuǎn)速低于所述預(yù)定閾值時，所述第二組汽缸繼續(xù)接收空氣，同時所述第一組汽缸停止接收空氣。
19.一種發(fā)動機,其包括: 流體地耦接至相鄰的第一組汽缸的第一渦輪； 流體地耦接至相鄰的第二組汽缸的第二渦輪，所述第一組汽缸和第二組汽缸沿直線布置并且每個汽缸都包含一個或更多個排氣口； 第一排氣通道，其向著所述第一組汽缸的每個排氣口打開，并且包含在汽缸蓋內(nèi)的合并到所述第一渦輪中的一個或更多個合并部分； 第二排氣通道，其向著所述第二組汽缸的每個排氣口打開，并且包含在所述汽缸蓋內(nèi)的合并到所述第二渦輪中的一個或更多個合并部分；連接通道，其分別在所述第一渦輪和所述第二渦輪的流體地上游的位置將所述第一排氣通道鏈接至所述第二排氣通道； 布置在所述連接通道中的連接閥，該連接閥可關(guān)閉以便將所述第一排氣通道與所述第二排氣通道流體地隔離；以及 可變閥門升程系統(tǒng)，其配置為在減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間容許至少空氣進(jìn)入所述第一組汽缸，而在所述減小的發(fā)動機負(fù)載條件期間停止容許空氣進(jìn)入所述第二組汽缸。
20.根據(jù)權(quán)利要求 19所述的發(fā)動機，其進(jìn)一步包括曲軸，該曲軸具有關(guān)聯(lián)每個汽缸并且旋轉(zhuǎn)地耦接至該汽缸內(nèi)的活塞的曲柄，其中所述曲軸提供了旋轉(zhuǎn)軸線，其中當(dāng)從沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的點觀察時，關(guān)聯(lián)所述第一組汽缸中的全部汽缸的所述曲柄彼此遮蔽；并且其中當(dāng)從沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的點觀察時，關(guān)聯(lián)所述第二組汽缸中的全部汽缸的所述曲柄彼此遮蔽。
【文檔編號】F01L13/00GK103573429SQ201310340856
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】C·韋伯, M·沃斯, R·弗萊德菲爾特, G·巴奇 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司