專利名稱：用于操作內(nèi)燃機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操作在一個(gè)或幾個(gè)氣缸停用的情況下運(yùn)行的 內(nèi)燃機(jī)的方法。特別地，本發(fā)明涉及一種用于操作在既有氣缸起作用 又有氣缸停用的情況下運(yùn)行的柴油機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理系統(tǒng)通常需要在一定溫度區(qū)間內(nèi)操作。有時(shí)候， 內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行狀態(tài)是這樣的，即廢氣溫度太低，以致廢氣后處理系統(tǒng)不 能適當(dāng)?shù)毓ぷ鳌?一般地，這是在柴油機(jī)低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)期間會出現(xiàn)的 問題。升高廢氣溫度的一種方法是使用設(shè)置在排氣側(cè)以增大內(nèi)燃機(jī)負(fù)載的氣體限流器(gas restrictor)，或使用設(shè)置在進(jìn)氣側(cè)以減少進(jìn)入氣缸的空 氣量的氣體限流器。然而，該方法存在一些缺點(diǎn)在前面的情況下， 它導(dǎo)致燃料消耗增大，而在后面的情況下，至少對于柴油機(jī)來說，它 可能導(dǎo)致不發(fā)火并且通常需要新的部件。如在例如US6668546中所描述，在冷起動(dòng)和低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)期間 升高廢氣溫度的另一種方法是通過中斷對一個(gè)或幾個(gè)氣缸的燃料噴射 來停用這些氣缸并增加在保持起作用的氣缸中噴射的燃料量。這樣， 起作用的氣缸的廢氣溫度將升高。當(dāng)某一氣缸被停用時(shí)，如果以與操 作起作用的氣缸的氣門相同的方式操作該被停用汽缸的氣門，則冷空 氣將從進(jìn)氣側(cè)經(jīng)過該氣缸流到排氣側(cè)。該冷氣流將降低廢氣溫度。如 果利用氣缸停用的概念，則防止或至少減小經(jīng)過停用氣缸的冷氣體(空 氣)的流量是重要的。對柴油機(jī)的這個(gè)問題的傳統(tǒng)解決方案是使停用氣缸的進(jìn)氣門停用，以使它們保持關(guān)閉。能夠通過一般稱為"空動(dòng)(lost motion)"型可變氣門運(yùn)動(dòng)的布置來實(shí)現(xiàn)該效果。因?yàn)樯踔敛辉试S冷空氣進(jìn)入氣缸， 結(jié)果防止了冷空氣流過氣缸。該解決方案的效果是停用氣缸中的壓力 在內(nèi)燃機(jī)循環(huán)周期中，特別是在進(jìn)氣沖程的結(jié)尾/壓縮沖程的開始、以 及在膨脹沖程的結(jié)尾(在排氣門打開之前)時(shí)變得非常低。該效果存在如下缺點(diǎn)，即至少當(dāng)活塞相對接近其下止點(diǎn)(BDC)位置時(shí)，氣缸 壓力變得低于曲軸箱氣體壓力，這引起曲軸箱氣體將從曲軸箱轉(zhuǎn)移到 氣缸的危險(xiǎn)。曲軸箱氣體包含油，如果油轉(zhuǎn)移到氣缸，則油隨后將被 吹出到廢氣后處理系統(tǒng)并引起排放等級的增大和催化轉(zhuǎn)化器的劣化。 另外，這導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)潤滑油的消耗增加。油轉(zhuǎn)移到氣缸的危險(xiǎn)對于通 常沒有配備適于防止曲軸箱氣體轉(zhuǎn)移的活塞環(huán)的柴油機(jī)來說尤其是個(gè) 問題。US6161521公開了避免奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)(Otto-engine)的空氣通流 (through-flow)的另一種變型，在該變型中，在所有氣缸同時(shí)停用的所 謂減速燃料切斷(DFSO)期間，使用凸輪軸正時(shí)來控制氣門，從而控 制氣流。然而，該變型不容易應(yīng)用于柴油機(jī)，這是因?yàn)楫?dāng)活塞處于上 止點(diǎn)(TDC)位置時(shí)，通常不能將凸輪軸的相位調(diào)節(jié)到與氣門完全打 開時(shí)或至少打開到很大程度時(shí)的程度相同的程度，因?yàn)樵摮潭葘?dǎo) 致氣門與活塞之間的干涉。在壓縮比比奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)高得多的情況 下工作的柴油機(jī)中，在處于TDC的活塞上方的距離短得多。此外，從 US6161521中不清楚在假定一些氣缸起作用的情況下，將怎樣應(yīng)用該 原理。根據(jù)上述內(nèi)容，存在對防止氣流經(jīng)過內(nèi)燃機(jī)、特別是關(guān)于柴油機(jī) 的停用氣缸方面進(jìn)行改善的需要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于操作在一個(gè)或幾個(gè)氣缸停用的情況下運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的方法。通過包含在權(quán)利要求1中的技術(shù)特征 實(shí)現(xiàn)了該目。從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的有利實(shí)施例、進(jìn)一步的改進(jìn) 和變型。本發(fā)明涉及一種用于操作內(nèi)燃機(jī)的方法，所述內(nèi)燃機(jī)包括多個(gè)氣 缸，氣缸中的每一個(gè)都具有至少一個(gè)第一類型的氣門，進(jìn)氣門；和 至少一個(gè)第二類型的氣門，排氣門。所述氣門布置在氣缸的端部中， 所述氣缸中的每一個(gè)還具有可移動(dòng)地布置在其中的活塞，所述活塞適 于在第一端位置和第二端位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中第一端位置比下端 位置更靠近氣門，所述內(nèi)燃機(jī)適于通過減少至少一個(gè)氣缸的燃料供應(yīng) 來允許所述至少一個(gè)氣缸停用，所述內(nèi)燃機(jī)還適合允許改變進(jìn)氣門和/ 或排氣門的打開時(shí)間。本發(fā)明的特征在于所述方法包括下列步驟與 氣缸起作用時(shí)的至少一個(gè)氣門類型的打開時(shí)間相比，延長停用氣缸的 所述至少一個(gè)氣門類型的總打開時(shí)間，總打開時(shí)間的所述延長執(zhí)行成 使得所述類型的至少一個(gè)氣門在第一內(nèi)燃機(jī)沖程期間以及在連續(xù)的第 二內(nèi)燃機(jī)沖程期間至少部分地打開，在第一內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞沿朝 著其第二端位置的方向移動(dòng)，在第二內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞沿朝著其第 一端位置的方向移動(dòng)。因此，同一個(gè)氣門或至少同一類型的氣門在兩個(gè)連續(xù)的內(nèi)燃機(jī)沖 程期間是打開的，導(dǎo)致已經(jīng)在第一沖程期間進(jìn)入氣缸的氣體或空氣將 在第二沖程期間沿著它進(jìn)入時(shí)的相同路線離開氣缸。因此將沒有冷空 氣經(jīng)過停用氣缸。此外，第一內(nèi)燃機(jī)沖程與進(jìn)氣沖程或膨脹沖程相對 應(yīng)。傳統(tǒng)上，內(nèi)燃機(jī)因?yàn)檫M(jìn)氣門在"空動(dòng)"類型的傳統(tǒng)解決方案中保 持關(guān)閉，并且排氣門在該沖程中通常關(guān)閉，所以停用氣缸的氣門在該 第一內(nèi)燃機(jī)沖程期間關(guān)閉。相反，根據(jù)本發(fā)明的方法，在該第一內(nèi)燃 機(jī)沖程期間，至少一個(gè)氣門是打開的。因而，根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu) 點(diǎn)是不需要進(jìn)行任何工作來克服在第一內(nèi)燃機(jī)沖程期間在氣門關(guān)閉的 氣缸中產(chǎn)生的低壓。這使得根據(jù)本發(fā)明而操作的內(nèi)燃機(jī)更有效率。另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它避免了在第一內(nèi)燃機(jī)沖程的結(jié)尾期間具有非常低的氣缸壓力的情況，這消除了油從曲軸箱轉(zhuǎn)移到氣缸的危險(xiǎn)。在本發(fā)明的第一有利實(shí)施例中，該方法包括延長停用氣缸的至少 一個(gè)進(jìn)氣門的總打開時(shí)間的步驟，其中第一內(nèi)燃機(jī)沖程與進(jìn)氣沖程相 對應(yīng)，第二內(nèi)燃機(jī)沖程與壓縮沖程相對應(yīng)。優(yōu)選地，這通過與氣缸起 作用時(shí)進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間相比延遲停用氣缸的進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間，或 通過在第二內(nèi)燃機(jī)沖程期間打開至少一個(gè)進(jìn)氣門來實(shí)現(xiàn)。


在下面給出的本發(fā)明的說明中，參考下面的附圖，在附圖中 圖1以示意圖的方式示出能夠應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的代表的圖； 圖2以示意圖的方式示出根據(jù)圖1的內(nèi)燃機(jī)的細(xì)節(jié)，并且 圖3以示意圖的方式示出在內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)操作期間以及在根據(jù)本 發(fā)明第一和第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)操作期間，進(jìn)氣門和排氣門的運(yùn)動(dòng)。
具體實(shí)施方式
圖1給出了柴油機(jī)形式的內(nèi)燃機(jī)10的示意圖。內(nèi)燃機(jī)IO包括具 有與進(jìn)氣歧管13和排氣歧管14一起的六個(gè)活塞缸12的內(nèi)燃機(jī)缸體11 。 內(nèi)燃機(jī)的廢氣經(jīng)由排氣管路15供應(yīng)到渦輪增壓器單元16的渦輪轉(zhuǎn)子 17。渦輪機(jī)軸18驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器單元16的壓縮機(jī)輪19，通過這種方 式，進(jìn)氣管路20壓縮進(jìn)入的空氣并經(jīng)由空氣中間冷卻器21將空氣輸 送到進(jìn)氣歧管13。燃料經(jīng)由燃料噴射器9 (見圖2)供應(yīng)到每個(gè)氣缸 12。通過排氣管路22將經(jīng)過渦輪增壓器單元16的廢氣向前引導(dǎo)到廢 氣后處理設(shè)備23。此外，內(nèi)燃機(jī)10具有用于使廢氣經(jīng)由管路31返回 到內(nèi)燃機(jī)10的進(jìn)氣側(cè)成為所謂的EGR氣體的系統(tǒng)。該管路包括EGR 閥32和EGR冷卻器33。包括例如控制程序的內(nèi)燃機(jī)控制單元(未示 出)與各種內(nèi)燃機(jī)設(shè)備相連，例如燃料噴射系統(tǒng)和EGR閥32，并且與 用于確定例如內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和加速踏板位置的多個(gè)傳感器(未示出)相 連，以便參考輸入數(shù)據(jù)控制內(nèi)燃機(jī)。盡管圖中示出了六氣缸內(nèi)燃機(jī)， 但本發(fā)明也能與其它氣缸構(gòu)造結(jié)合使用。圖2以示意圖的方式示出根據(jù)圖1的內(nèi)燃機(jī)10的氣缸12中的一 個(gè)。活塞2以可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式安裝在氣缸12中，其中，連桿6將活 塞2連接到曲軸8?；钊?設(shè)有活塞環(huán)3。氣缸12設(shè)有用于允許進(jìn)氣 進(jìn)入氣缸12的進(jìn)氣門5和用于允許燃燒產(chǎn)物離開氣缸12的排氣門7。 燃料噴射器9位于氣缸12上方。通過凸輪軸(未示出)的運(yùn)動(dòng)，能以傳統(tǒng)的機(jī)械方式控制氣門5、 7在氣缸的正常起作用操作期間的操作?；蛘撸梢噪娍貧忾T。為了實(shí) 現(xiàn)如下面進(jìn)一步描述的可變氣門的致動(dòng)，氣門可以例如使用更先進(jìn)的 機(jī)械系統(tǒng)，與液壓裝置結(jié)合的傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)，或電控致動(dòng)器。在 WO2004/005677中公布了有用的系統(tǒng)的示例。能以下面的主要方式描述四沖程內(nèi)燃機(jī)如圖1和2中所示的內(nèi)燃 機(jī)的傳統(tǒng)操作I. 進(jìn)氣沖程(曲軸角度0。一180。)活塞2從第一上端位置(上止 點(diǎn)，TDC)朝曲軸8向下運(yùn)動(dòng)到第二下端位置(下止點(diǎn)，BDC)。在 這個(gè)沖程期間，進(jìn)氣門5打開并且排氣門7關(guān)閉，以使得空氣流入氣 缸12。II. 壓縮沖程(曲軸角度180° — 360°):在兩個(gè)氣門5、 7關(guān)閉的情 況下，活塞2從BDC運(yùn)動(dòng)到TDC，以壓縮空氣。III. 膨脹沖程(曲軸角度360° — 540°):氣門5、 7保持關(guān)閉。當(dāng) 活塞2接近TDC時(shí)，噴射燃料。燃料和壓縮空氣之間的燃燒反應(yīng)將活 塞2推向BDC。IV. 排氣沖程(曲軸角度540° — 720°):在排氣門7打開的情況下， 活塞2從BDC移動(dòng)到TDC，以便將廢氣從氣缸12推出。當(dāng)涉及停用氣缸時(shí)，術(shù)語進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣沖程可能不完 全足夠。然而，這些術(shù)語對于描述停用氣缸的操作也是方便的，并且 應(yīng)該被認(rèn)為是與起作用氣缸的沖程相對應(yīng)的沖程。圖3以示意圖的方式表示在如上所述的內(nèi)燃機(jī)傳統(tǒng)操作期間的進(jìn)氣門5和排氣門7的運(yùn)動(dòng)，以及在根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)操作期間的進(jìn) 氣門5和排氣門7的運(yùn)動(dòng)的示例。x-軸給出了曲軸角度，單位為度，而 y-軸表示氣門升程，單位為mm; y-軸的上部指的是進(jìn)氣門5， y-軸的 下部指的是排氣門7?？梢宰⒁獾?，氣門升程代表氣門打開了多少，例 如，如果氣門升程是零，則氣門是關(guān)閉的。羅馬數(shù)字I-IV指的是上述 四個(gè)內(nèi)燃機(jī)沖程。實(shí)線51和71分別與內(nèi)燃機(jī)正常操作期間的進(jìn)氣門5 和排氣門7的運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)。因此這些實(shí)線51、 71代表當(dāng)氣缸12起作 用時(shí)氣缸12的以及內(nèi)燃機(jī)中任何起作用的氣缸的正常氣門運(yùn)動(dòng)，而與 內(nèi)燃機(jī)是否正在有停用氣缸的情況下運(yùn)行無關(guān)?，F(xiàn)在參考圖3的上部，虛線52與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例而操作的 內(nèi)燃機(jī)中的停用氣缸的進(jìn)氣門5的運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)。虛線52僅僅示出了氣 門運(yùn)動(dòng)與正常情況不同的地方。如從圖3的上部看到的，進(jìn)氣門5在 進(jìn)氣沖程期間按照正常操作打開，但是然后它在大部分壓縮沖程期間 在氣門升程大約為4mm的情況下保持打開。進(jìn)氣門5直到活塞2在壓 縮沖程的結(jié)尾接近TDC才關(guān)閉。因而與起作用氣缸相比，進(jìn)氣門5的 關(guān)閉被延遲。如從圖3的上部看到的，進(jìn)氣門5在與大約360°的曲軸 角度間隔相對應(yīng)的時(shí)間段中是打開的，其中所述時(shí)間段包括曲軸角度 是180。的時(shí)間點(diǎn)，在該曲軸角度處，活塞2處于其下端位置(BDC) 中。因此，進(jìn)氣門5在第一內(nèi)燃機(jī)沖程(進(jìn)氣沖程I)期間以及在連續(xù) 的第二內(nèi)燃機(jī)沖程(壓縮沖程II)期間是打開的，在第一內(nèi)燃機(jī)沖程中， 活塞2朝著曲軸8移動(dòng)，在連續(xù)的第二的內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞2移動(dòng) 離開曲軸8。再次參考圖3的上部，虛線52'與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變型而 操作的內(nèi)燃機(jī)中的停用氣缸的進(jìn)氣門5的運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)。僅僅在氣門運(yùn) 動(dòng)與正常情況不同的地方示出虛線52'。如從圖3的上部看到的，進(jìn)氣 門5在進(jìn)氣沖程期間根據(jù)正常操作而打開和關(guān)閉，但是然后在壓縮沖程期間，它再次打開，直到大約4mm的氣門升程。在大約4mm的氣 門升程處，兩條虛線52和52'重合。因此，進(jìn)氣門5再次直到活塞2 在壓縮沖程的結(jié)尾接近TDC時(shí)才關(guān)閉。同樣在這種情況下，進(jìn)氣門5 在第一內(nèi)燃機(jī)沖程(進(jìn)氣沖程I)期間以及在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程(壓 縮沖程II)期間是打開的，在第一內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞2朝著曲軸8 移動(dòng)，在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞2移動(dòng)離開曲軸8。進(jìn)氣門5的該延遲關(guān)閉或另外的后打開的結(jié)果是，已經(jīng)在進(jìn)氣沖 程期間進(jìn)入停用氣缸12的空氣在隨后的壓縮沖程期間可經(jīng)由打開的進(jìn) 氣門5自由離開并將離開氣缸12。由于進(jìn)氣門5在緊接著的兩個(gè)沖程 即膨脹和排氣沖程期間關(guān)閉，所以將沒有冷空氣經(jīng)過氣缸并與氣缸下 游的廢氣混和、從而冷卻該廢氣。與進(jìn)氣門5保持關(guān)閉的"空動(dòng)"類 型的傳統(tǒng)解決方案相比，讓進(jìn)氣門5在進(jìn)氣和壓縮沖程期間打開的優(yōu) 點(diǎn)是不需要進(jìn)行任何工作來克服在進(jìn)氣沖程期間在進(jìn)氣門5關(guān)閉的情 況下在氣缸12中產(chǎn)生的低壓，這使得根據(jù)本發(fā)明而操作的內(nèi)燃機(jī)更有 效率。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它避免了在進(jìn)氣沖程的結(jié)尾和壓縮沖程的開始期 間具有非常低的氣缸壓力的情況，這消除了在這些沖程期間油從曲軸箱轉(zhuǎn)移到氣缸的危險(xiǎn)?，F(xiàn)在參考圖3的下部，虛線72與根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例而操作的 內(nèi)燃機(jī)中的停用氣缸的排氣門7的運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)。與上面一樣，僅僅在 氣門運(yùn)動(dòng)與正常情況不同的地方示出虛線72。如從圖3的下部看到的， 排氣門7已經(jīng)在膨脹沖程開始時(shí)打開。之后它在膨脹沖程期間在氣門 升程為大約4mm的情況下保持打開，然后按照傳統(tǒng)方式在排氣沖程期 間保持打開。這樣，排氣門7在活塞2離開壓縮沖程和膨脹沖程之間 的360。處的TDC之后立刻打開。因此與起作用氣缸相比，排氣門7的 打開提前了。如從圖3的下部看到的，排氣門7在與幾乎360。的曲軸 角度間隔相對應(yīng)的時(shí)間段中是打開的，其中所述時(shí)間段包括曲軸角度 是540。的時(shí)間點(diǎn)，在該曲軸角度處，活塞處于其下端位置(BDC)中。 因此，排氣門7在第一內(nèi)燃機(jī)沖程(膨脹沖程III)期間以及在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程(排氣沖程IV)期間是打開的，在第一內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞2朝著曲軸8移動(dòng)，在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞2移動(dòng)離 開曲軸8。再次參考圖3的下部，虛線72'與根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變型而 操作的內(nèi)燃機(jī)中的停用氣缸的排氣門7的運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)。與上面一樣， 僅僅在氣門運(yùn)動(dòng)與正常情況不同的地方示出虛線72。如從圖3的下部 看到的，兩條虛線72和72'的左邊部分重合，這意味著同樣在這種情 況下，在膨脹沖程開始時(shí)，即，在活塞2離開壓縮沖程和膨脹沖程之 間的360°處的TDC的時(shí)間點(diǎn)附近，排氣門7也已經(jīng)打開。然而，在該 變型中，在大約4mm的氣門升程之后，排氣門7在膨脹沖程的較后的 階段期間再次關(guān)閉，于是，排氣門7在排氣沖程期間按照傳統(tǒng)方式操 作，即打開。同樣在這種情況下，排氣門7也在第一內(nèi)燃機(jī)沖程(膨 脹沖程ni)期間以及在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程(排氣沖程IV)期間是 打開的，在第一內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞2朝著曲軸8移動(dòng)，在連續(xù)的第 二內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞2移動(dòng)離開曲軸8。排氣門7的該提前打開或另外的預(yù)先打開的結(jié)果是，在膨脹沖程 期間，允許廢氣的一部分經(jīng)由打開的排氣門7進(jìn)入氣缸12。在下一個(gè) 沖程(排氣沖程)中，該部分氣體將沿著它進(jìn)入時(shí)的相同路線離開氣 缸12。與排氣門7僅僅在膨脹沖程期間打開的正常情況相比，在膨脹 和排氣沖程期間保持排氣門7打開的優(yōu)點(diǎn)是不需要進(jìn)行任何工作來克 服在膨脹沖程期間排在氣門7被關(guān)閉的情況下在氣缸中產(chǎn)生的低壓。 與上面關(guān)于進(jìn)氣門5所描述的相似，這使得根據(jù)本發(fā)明來操作的內(nèi)燃 機(jī)更有效率。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它避免了在膨脹沖程的結(jié)尾期間具有非常 低的氣缸壓力的情況，這消除了在該階段中油從曲軸箱轉(zhuǎn)移到氣缸的 危險(xiǎn)。上述本發(fā)明的實(shí)施例和變型的共同之處在于，氣門即進(jìn)氣門5或 排氣門7，在第一內(nèi)燃機(jī)沖程期間以及在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程期間都是打開的，在第一內(nèi)燃機(jī)沖程中，活塞2沿朝著曲軸8的方向移動(dòng)，即沿離開氣門5、 7的方向移動(dòng)，連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程即直接跟隨在 第一內(nèi)燃機(jī)沖程之后的內(nèi)燃機(jī)沖程，在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程中，活 塞2沿離開曲軸8的方向移動(dòng)，即沿朝著氣門5、 7的方向移動(dòng)。另一 個(gè)共同特征是與氣缸12起作用時(shí)氣門的打開時(shí)間相比，即與氣缸12 的正常操作期間氣門的打開時(shí)間相比，氣門即進(jìn)氣門5或排氣門7的 總打開時(shí)間延長。如上所述的本發(fā)明改變進(jìn)氣門5的運(yùn)動(dòng)的方法原則上可以與排氣 門7的運(yùn)動(dòng)無關(guān)地應(yīng)用。然而，為了確保流過氣缸12的冷卻空氣量保 持在最小量，優(yōu)選地，排氣門7至少在壓縮沖程期間保持關(guān)閉，在排 氣門7的正常操作期間也是如此。相反，如上所述的本發(fā)明改變排氣 門7的運(yùn)動(dòng)的方法原則上可以與進(jìn)氣門5的運(yùn)動(dòng)無關(guān)地應(yīng)用。如果根 據(jù)起作用氣缸12的正常操作，即根據(jù)圖2中的實(shí)線51執(zhí)行進(jìn)氣門5 的運(yùn)動(dòng)，則對于經(jīng)過氣缸12的空氣流，預(yù)先在膨脹沖程中打開排氣門 7沒有意義。然而，在這種情況下，由于在前面的內(nèi)燃機(jī)沖程中被壓縮， 所以經(jīng)由排氣門7離開氣缸12的空氣的溫度已經(jīng)升高。該壓縮熱可以 用來升高廢氣的溫度。另一方面，如果進(jìn)氣門5保持關(guān)閉，則將獲得 本發(fā)明改變排氣門7的運(yùn)動(dòng)的方法的上述優(yōu)點(diǎn)。然而，最有利的效果是通過將本發(fā)明改變進(jìn)氣門5和排氣門7的 運(yùn)動(dòng)的方法結(jié)合起來而獲得的。這樣，將會實(shí)現(xiàn)關(guān)于氣流、效率和壓 力差的所有上述優(yōu)點(diǎn)。如從圖3看到的，進(jìn)氣門5和排氣門7原則上 不同時(shí)打開，這減小了冷空氣轉(zhuǎn)移到排氣側(cè)的危險(xiǎn)。利用適于通過減少至少一個(gè)氣缸的燃料供應(yīng)來允許所述至少一個(gè) 氣缸的停用并適于允許改變進(jìn)氣門和/或排氣門的打開時(shí)間的內(nèi)燃機(jī)， 可以實(shí)施本發(fā)明。例如能夠利用電子致動(dòng)器、機(jī)械系統(tǒng)或包含液壓裝 置的復(fù)合系統(tǒng)來控制氣門運(yùn)動(dòng)或可變氣門的致動(dòng)。在WO2004/005677 中公布了可以用于至少控制根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)氣門的裝置的示例，所公布的裝置包括用來在進(jìn)氣沖程期間改變進(jìn)氣門的關(guān)閉以便在不同的操 作模式之間進(jìn)行切換的液壓回路。可以修改該裝置，以延遲停用氣缸 的進(jìn)氣門的關(guān)閉，直到壓縮沖程期間的某一時(shí)間點(diǎn)為止，因此延長了 氣門打開的時(shí)間段。在圖3中，利用4mm的氣門升程對本發(fā)明的方法進(jìn)行示例說明。 進(jìn)一步地，如從虛線52和72看到的，對于每個(gè)類型的氣門，利用大 約180。的延長的氣門打開時(shí)間對本發(fā)明進(jìn)行示例說明，導(dǎo)致大約360。 的總打開時(shí)間，即大約兩個(gè)內(nèi)燃機(jī)沖程的總打開時(shí)間。更進(jìn)一步地， 如從虛線52'和72'看到的，利用大約90。的后打開和預(yù)先打開對本發(fā)明 進(jìn)行示例說明。這些圖僅僅作為用于給定內(nèi)燃機(jī)的合適的圖而被給出， 不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的任何類型的限制。在氣門升程比圖3中所示 的低以及打開時(shí)間比圖3中所示的短的情況下，本發(fā)明的有利效果也 是顯著的，并且在許多情況下也是足夠的。鑒于本文中的信息，本領(lǐng) 域技術(shù)人員將能夠試驗(yàn)出用于特定內(nèi)燃機(jī)的合適的氣門升程和打開時(shí) 間。關(guān)于第一參數(shù)，氣門升程，通常存在一閾值，該閾值應(yīng)該被超過 以獲得足夠的進(jìn)入或離開氣缸的氣流。該閾值可以是大約lmm。關(guān)于 第二參數(shù)，氣門打開時(shí)間，只要?dú)忾T如上所述在恰當(dāng)?shù)膬?nèi)燃機(jī)沖程期 間打開，那么原則上有利效果將隨著打開的持續(xù)時(shí)間而增加。本發(fā)明不局限于上面描述的實(shí)施例，而是能在權(quán)利要求的范圍內(nèi) 以各種方式修改。例如，氣缸12可以包括一個(gè)以上的進(jìn)氣門5和/或一 個(gè)以上的排氣門7。為了獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明控制一個(gè)進(jìn)氣 門5和/或排氣門7就足夠了。還能夠讓一組相似類型的氣門合作以使 得特定的一組氣門的組合根據(jù)上述本發(fā)明的方法而操作。例如，可以 在進(jìn)氣沖程期間打開一個(gè)進(jìn)氣門5,而在壓縮沖程期間后打開另一個(gè)進(jìn) 氣門5。本發(fā)明重點(diǎn)在于低浮負(fù)載情況下的柴油機(jī)中停用氣缸的操作，主 要目的是升高廢氣溫度，或至少減少廢氣的冷卻，其中一個(gè)或幾個(gè)氣缸停用，同時(shí)一個(gè)或幾個(gè)氣缸在正常起作用模式中在燃料供應(yīng)增加的 情況下操作。在這種情況下，本發(fā)明的方法優(yōu)選包括下列步驟中的一個(gè)或幾個(gè)確定內(nèi)燃機(jī)負(fù)載的表示(representation);確定廢氣溫度的表 示；減少對待停用氣缸的燃料供應(yīng)；以及增加對起作用氣缸的燃料供 應(yīng)。然而，本發(fā)明也可以應(yīng)用于其它場合中，例如奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的 DFSO期間。此外，本發(fā)明不局限于某一數(shù)量或某一部分氣缸被停用的場合。 然而，由于其它原因，例如為了避免內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)，在特定的內(nèi)燃機(jī)中 停用某一數(shù)量的氣缸可能是有利的。例如，對于具有六個(gè)氣缸的內(nèi)燃 機(jī)，停用三個(gè)而不是一個(gè)氣缸通常是有利的。如果將這種內(nèi)燃機(jī)分成 兩個(gè)氣缸組，則內(nèi)燃機(jī)可以將這些組中的一個(gè)用于停用，因而僅僅對 該組應(yīng)用本發(fā)明的方法。本發(fā)明的基本思想是，停用氣缸的氣門在兩個(gè)連續(xù)的內(nèi)燃機(jī)沖程 中的每一個(gè)沖程期間至少部分地打開，以避免非常低的氣缸壓力，或至少減少低壓場合的數(shù)量，同時(shí)避免冷氣體(空氣)經(jīng)由氣缸輸送到 廢氣后處理系統(tǒng)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，顛倒停用氣缸12的氣門打開的順 序，以使得排氣門7在進(jìn)氣沖程和/或壓縮沖程期間打開，并且進(jìn)氣門 5在膨脹沖程和/或排氣沖程期間打開。
權(quán)利要求
1.用于操作內(nèi)燃機(jī)(10)的方法，所述內(nèi)燃機(jī)(10)包括多個(gè)氣缸(12)，所述多個(gè)氣缸中的每一個(gè)都具有至少一個(gè)第一類型的氣門，進(jìn)氣門(5)；和至少一個(gè)第二類型的氣門，排氣門(7)，所述氣門布置在所述氣缸(12)的端部中，所述氣缸(12)中的每一個(gè)還具有以可移動(dòng)的方式布置在其中的活塞(2)，所述活塞(2)適于在第一端位置(TDC)和第二端位置(BDC)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中所述第一端位置(TDC)比下端位置(BDC)更靠近所述氣門(5，7)，所述內(nèi)燃機(jī)(10)適于通過減少至少一個(gè)氣缸(12)的燃料供應(yīng)來允許所述至少一個(gè)氣缸(12)的停用，所述內(nèi)燃機(jī)(10)還適于允許改變所述進(jìn)氣門(5)和/或所述排氣門(7)的打開時(shí)間，所述方法的特征在于它包括如下步驟與所述氣缸(12)起作用時(shí)至少一個(gè)氣門類型(5，7)的打開時(shí)間相比，延長停用氣缸(12)的所述至少一個(gè)氣門類型(5，7)的總打開時(shí)間，所述總打開時(shí)間的所述延長執(zhí)行成使得所述類型的至少一個(gè)氣門(5，7)在第一內(nèi)燃機(jī)沖程期間以及在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程期間至少部分地打開，在所述第一內(nèi)燃機(jī)沖程中，所述活塞(2)沿朝著其第二端位置(BDC)的方向移動(dòng)，在所述連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)沖程中，所述活塞(2)沿朝著其第一端位置(TDC)的方向移動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于 它包括如下步驟延長停用氣缸(12)的所述至少一個(gè)進(jìn)氣門(5)的所述總打開時(shí) 間，其中所述第一內(nèi)燃機(jī)沖程與進(jìn)氣沖程相對應(yīng)，所述第二內(nèi)燃機(jī)沖 程與壓縮沖程相對應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于它包括如下步驟與所述停用氣缸(12)起作用時(shí)所述進(jìn)氣門(5)的關(guān)閉時(shí)間相比，延遲該停用氣缸(12)的所述進(jìn)氣門(5)的關(guān)閉時(shí)間。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于 它包括如下步驟在所述第二內(nèi)燃機(jī)沖程期間打開至少一個(gè)進(jìn)氣門(5)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它包括如下步驟延長停用氣缸(12)的至少一個(gè)排氣門(7)的所述總打開時(shí)間，其中所述第一內(nèi)燃機(jī)沖程與膨脹沖程相對應(yīng)，所述第二內(nèi)燃機(jī)沖程與 排氣沖程相對應(yīng)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于它包括下列步驟與所述停用氣缸(12)起作用時(shí)所述排氣門(7)的打開時(shí)間相比， 提前該停用氣缸(12)的所述排氣門(7)的打開時(shí)間。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于 它包括如下步驟在所述第一內(nèi)燃機(jī)沖程期間打開至少一個(gè)排氣門(7)。
8. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 所述氣缸(12)中的至少一個(gè)氣缸在起作用模式下操作。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于 它包括如下步驟增加對所述起作用氣缸(12)中的至少一個(gè)氣缸的燃料供應(yīng)。
10. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述內(nèi)燃機(jī)(10)是柴油機(jī)。
11. 內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于它適于通過上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法來操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于操作內(nèi)燃機(jī)(10)的方法，所述內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)(10)包括多個(gè)氣缸(12)，所述多個(gè)氣缸中的每一個(gè)都具有至少一個(gè)第一類型的氣門，進(jìn)氣門(5)；和至少一個(gè)第二類型的氣門，排氣門(7)，所述氣門布置在氣缸(12)的端部中，所述氣缸(12)中的每一個(gè)還具有以可移動(dòng)的方式布置在其中的活塞(2)，所述活塞(2)適于在第一端位置(TDC)和第二端位置(BDC)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中所述第一端位置(TDC)比下端位置(BDC)更靠近所述氣門(5，7)，所述內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)(10)適于通過減少至少一個(gè)氣缸(12)的燃料供應(yīng)來允許所述至少一個(gè)氣缸(12)的停用，所述內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)(10)還適于允許改變所述進(jìn)氣門(5)和/或所述排氣門(7)的打開時(shí)間。本發(fā)明的特征在于所述方法包括如下步驟與氣缸(12)起作用時(shí)至少一個(gè)氣門類型(5，7)的打開時(shí)間相比，延長停用氣缸(12)的所述至少一個(gè)氣門類型(5，7)的總打開時(shí)間，總打開時(shí)間的所述延長執(zhí)行成使得所述類型的至少一個(gè)氣門(5，7)在第一內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)沖程期間以及在連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)沖程期間至少部分地打開，在所述第一內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)沖程中，所述活塞(2)沿朝著其第二端位置(BDC)的方向移動(dòng)，在所述連續(xù)的第二內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)沖程中，所述活塞(2)沿朝著其第一端位置(TDC)的方向移動(dòng)。
文檔編號F02D13/06GK101258312SQ200580051554
公開日2008年9月3日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者佩爾·佩爾松 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司