部分關(guān)閉的四缸直列式發(fā)動機(jī)和用于操作這樣的四缸直列式發(fā)動機(jī)的方法
【專利摘要】一種發(fā)動機(jī)方法，其包含響應(yīng)于發(fā)動機(jī)負(fù)荷降至低于第一閾值而關(guān)閉第二汽缸組，第二汽缸組包括第一最外汽缸和其緊密相鄰的汽缸，并且響應(yīng)于發(fā)動機(jī)負(fù)荷升高至高于第二閾值而開啟第二汽缸組，并且在整個發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間使第一汽缸組恒定地運(yùn)行；第一汽缸組包括第二最外汽缸和其緊密相鄰的汽缸。通過此方法，可以在部分負(fù)荷工況期間相對于低發(fā)動機(jī)負(fù)荷增加發(fā)動機(jī)效率。
【專利說明】部分關(guān)閉的四缸直列式發(fā)動機(jī)和用于操作這樣的四缸直列式發(fā)動機(jī)的方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]此申請要求2012年8月23日提交的德國專利申請N0.102012214967.8的優(yōu)先權(quán)，為了所有目的，德國專利申請N0.102012214967.8的整個內(nèi)容被并入本文以供參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請涉及部分關(guān)閉的四缸直列式發(fā)動機(jī)和用于操作這樣的四缸直列式發(fā)動機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]通過關(guān)閉若干發(fā)動機(jī)汽缸(被稱作部分負(fù)荷操作)，可以減少在特定負(fù)荷范圍內(nèi)的發(fā)動機(jī)燃料消耗。
[0005]通過部分發(fā)動機(jī)關(guān)閉，可以明顯增加汽油發(fā)動機(jī)在部分負(fù)荷操作期間的效率。在恒定的發(fā)動機(jī)功率下，關(guān)斷多缸發(fā)動機(jī)中的一個汽缸增加了仍處于操作的其他汽缸上的負(fù)荷。因此，布置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的節(jié)流閥可以被進(jìn)一步打開，以便將更大的空氣質(zhì)量引入這些汽缸內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的阻風(fēng)門開啟(de-choking)。在部分關(guān)閉期間保持操作的汽缸因此可以在更高負(fù)荷范圍內(nèi)操作，從而降低了燃料消耗。因此，共同的負(fù)荷可以向更高的負(fù)荷轉(zhuǎn)變。
[0006]由于在部分關(guān)閉期間供應(yīng)的更大的空氣質(zhì)量，所以仍在操作的汽缸還可以具有更多同質(zhì)混合形成物，并容許更高的排氣再循環(huán)率。
[0007]另外的效率優(yōu)勢是由于不存在燃燒，因?yàn)楸魂P(guān)斷的汽缸會不產(chǎn)生由于從燃燒氣體到燃燒室壁的熱傳遞所導(dǎo)致的壁熱損失。
[0008]由于高排放質(zhì)量調(diào)節(jié)，所以柴油發(fā)動機(jī)(自動點(diǎn)火發(fā)動機(jī))可以具有比汽油發(fā)動機(jī)更高的效率或更低的燃料消耗，其中在汽油發(fā)動機(jī)中依靠通過用新鮮混合物來填充汽缸的質(zhì)量調(diào)節(jié)來設(shè)定負(fù)荷。然而，在柴油發(fā)動機(jī)中，還可以依靠通過在特定負(fù)荷范圍內(nèi)部分關(guān)閉來減少燃料消耗。因此，以上與汽油發(fā)動機(jī)有關(guān)進(jìn)行的陳述相應(yīng)地應(yīng)用于柴油發(fā)動機(jī)。
[0009]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中所描述的具有部分關(guān)閉的多缸發(fā)動機(jī)和用于操作這些發(fā)動機(jī)的相關(guān)方法具有顯著的功率損失。在之前所描述的在低負(fù)荷操作期間使用部分關(guān)閉的實(shí)施例中，汽缸可以被分為兩個操作組，以便在部分關(guān)閉期間，所述兩個組中的一組被關(guān)閉，而另一組保持操作。以前的實(shí)施例具有這樣的汽缸組，其中兩個最外汽缸形成一組，而兩個最內(nèi)汽缸形成另一組。在使用排氣管路的分組合并的系統(tǒng)中，形成的排氣歧管沿著汽缸蓋的縱向軸線鄰近彼此布置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)基于汽缸接近度對汽缸進(jìn)行分組的若干優(yōu)勢。在所公開的實(shí)施例中，四個汽缸可以被配置為使得最外汽缸和相鄰的最內(nèi)汽缸形成一組。另外，第二汽缸組的汽缸可以是響應(yīng)于發(fā)動機(jī)負(fù)荷而被開啟的汽缸，第一汽缸組的汽缸可以是當(dāng)發(fā)動機(jī)操作時永久操作的汽缸。
[0011]通過以此方式對汽缸進(jìn)行分組，排氣系統(tǒng)和曲軸可以被優(yōu)化為，通過使具有小曲軸角度(CA)間距的沖突汽缸的排氣分開而使得在充氣改變期間的排氣的相互影響分開。另夕卜，在部分關(guān)閉期間，熱可以有效地被保存在發(fā)動機(jī)中，以允許在全部發(fā)動機(jī)汽缸操作期間更快地暖機(jī)，并且可以易于終止對不操作汽缸的噴油冷卻。
[0012]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述以便以簡化的形式介紹在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的一些概念。這并不意味著辨別要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍僅由隨附在具體實(shí)施例之后的權(quán)利要求確定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1描述了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示例實(shí)施例。
[0014]圖2示意地描述了發(fā)動機(jī)和曲軸系統(tǒng)的示例實(shí)施例。
[0015]圖3描述了排氣歧管的不例實(shí)施例。
[0016]圖4描述了排氣歧管和進(jìn)氣歧管的不例實(shí)施例。
[0017]圖5是示例操作方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在本公開的背景下，術(shù)語發(fā)動機(jī)可以指代汽油發(fā)動機(jī)、柴油發(fā)動機(jī)或混合動力燃燒發(fā)動機(jī)，其中混合燃燒發(fā)動機(jī)可以被定義為通過混合燃燒過程操作的燃燒發(fā)動機(jī)。
[0019]圖1是示出了多缸發(fā)動機(jī)100的一個汽缸的示意圖，發(fā)動機(jī)100可以被包括在機(jī)動車輛的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動機(jī)100可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入裝置130來自車輛操作者132的輸入控制。在這個示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機(jī)100的汽缸(燃燒室)30可以包括燃燒室壁32，活塞36被設(shè)置在其中?；钊?6可以被耦連至曲軸40，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸40可以經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)耦連至車輛的至少一個驅(qū)動輪。此外，起動機(jī)馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪耦連至曲軸40，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)100的起動操作。
[0020]汽缸I可以經(jīng)由進(jìn)氣通道42從進(jìn)氣歧管44接收進(jìn)氣，并且可以經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48可以經(jīng)由各自的進(jìn)氣門52和排氣門54與汽缸I選擇性地連通。在一些實(shí)施例中，汽缸I可以包括兩個或更多個進(jìn)氣門和/或兩個或更多個排氣門。
[0021]在這個示例中，可以通過經(jīng)由各自的凸輪致動系統(tǒng)51和53的凸輪致動來控制進(jìn)氣門52和排氣門54。凸輪致動系統(tǒng)51和53均可以包括一個或更多個凸輪，并且可以使用由控制器12操作來改變氣門操作的凸輪輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或更多個。進(jìn)氣門52和排氣門54的位置可以分別由位置傳感器55和57確定。在可替代的實(shí)施例中，進(jìn)氣門52和/或排氣門54可以由電子氣門致動來控制。例如，汽缸I可以可替代地包括通過電子氣門致動控制的進(jìn)氣門和通過包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣門。
[0022]燃料噴射器66被顯示為直接耦連至汽缸I，用于將燃料與經(jīng)由電子驅(qū)動器68從控制器12接收的信號脈沖寬度FPW成比例地直接噴射進(jìn)其中。以此方式，燃料噴射器66提供到汽缸I內(nèi)的所謂的燃料直接噴射。例如，燃料噴射器可以被安裝在燃燒室的側(cè)部或燃燒室的頂部。燃料可以通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌道的燃料系統(tǒng)(未示出)輸送至燃料噴射器66。在一些實(shí)施例中，汽缸I可以可替代地或另外地包括以如下構(gòu)造布置在進(jìn)氣通道42中的燃料噴射器，所述構(gòu)造提供了到汽缸I上游的進(jìn)氣道內(nèi)的所謂的燃料進(jìn)氣道噴射。
[0023]進(jìn)氣通道42可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在這個具體的示例中，節(jié)流板64的位置可以由控制器12通過提供給被包括在節(jié)氣門62內(nèi)的電動馬達(dá)或致動器來改變，這種構(gòu)造通常被稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。以此方式，節(jié)氣門62可以被操作為改變提供給除了發(fā)動機(jī)其他汽缸之外的汽缸I的進(jìn)氣。節(jié)流板64的位置可以通過節(jié)氣門位置信號TP提供給控制器12。進(jìn)氣通道42可以包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122，以用于向控制器12提供各自的信號MAF和MAP。
[0024]在選擇的操作模式下，響應(yīng)于來自控制器12的火花提前信號SA，點(diǎn)火系統(tǒng)88能夠經(jīng)由火花塞92向汽缸I提供點(diǎn)火火花。盡管示出了火花點(diǎn)火部件，但是在一些實(shí)施例中，在有或沒有點(diǎn)火火花的情況下，都可以以壓縮點(diǎn)火模式使發(fā)動機(jī)100的汽缸I或一個或更多個其他燃燒室操作。
[0025]排氣傳感器126被顯示為耦連至排放控制裝置70上游的排氣通道48。傳感器126可以是用于提供對排氣空燃比的指示的任何合適的傳感器，諸如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO (加熱型EGO)、NOx, HC或CO傳感器。排放控制裝置70被顯示為沿排氣傳感器126下游的排氣通道48布置。裝置70可以是三元催化劑(TWC)、N0x捕集器、各種其他排放控制系統(tǒng)或其組合。在一些實(shí)施例中，在發(fā)動機(jī)100的操作期間，排放控制裝置70可以通過使發(fā)動機(jī)中的至少一個汽缸在特定空燃比內(nèi)操作而周期性地重置。
[0026]發(fā)動機(jī)100還可以包括壓縮裝置，諸如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器，其至少包括沿進(jìn)氣歧管44布置的壓縮機(jī)162。對于渦輪增壓器來說，壓縮機(jī)162可以至少部分地由沿排氣通道48布置的渦輪164 (例如，通過軸)驅(qū)動。還可以包括廢氣門和壓縮機(jī)旁通閥中的一個或更多個，以控制通過渦輪和壓縮機(jī)的流量。對于機(jī)械增壓器來說，壓縮機(jī)162可以至少部分地由發(fā)動機(jī)和/或電機(jī)驅(qū)動，并且因此可以不包括渦輪。由此，經(jīng)由渦輪增壓器或機(jī)械增壓器提供給發(fā)動機(jī)的一個或更多個汽缸的壓縮量可以由控制器12改變。此外，傳感器123可以被布置在進(jìn)氣歧管44中，用于向控制器12提供BOOST信號。
[0027]控制器12在圖1中被示為微型計算機(jī)，其包括微處理單元(CPU) 102、輸入/輸出端口(I/O) 104、在這個具體示例中作為只讀存儲芯片(ROM) 106示出的用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)數(shù)值的電子存儲介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲器(RAM) 108、保活存儲器(KAM) 110和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可以接收來自耦連至發(fā)動機(jī)100的傳感器的各種信號，除了之前所討論的那些信號外，還包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器120的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測量；來自耦連至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機(jī)冷卻液溫度(ECT);來自耦連至曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118 (或其他類型)的表面點(diǎn)火感測信號(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);以及來自傳感器122的歧管絕對壓力信號MAP。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號RPM可以由控制器12根據(jù)信號PIP產(chǎn)生。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可以被用來提供對進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空或壓力的指示。注意，可以使用上述傳感器的各種組合，諸如有MAF傳感器而沒有MAP傳感器，或反之亦然。在化學(xué)計量比操作期間，MAP傳感器可以給出對發(fā)動機(jī)扭矩的指示。另外，這個傳感器連同所探測到的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速可以提供對被吸入氣缸內(nèi)的充氣(包括空氣)的估計。在一個示例中，也用作發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器118可以在曲軸的每周旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間距脈沖。
[0028]存儲介質(zhì)只讀存儲器106能夠被編程有計算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示的指令，其可由處理器102執(zhí)行以用于執(zhí)行下述方法以及可以預(yù)期的但沒有具體列出的其它變形。
[0029]燃燒發(fā)動機(jī)可以包括汽缸蓋和汽缸體，汽缸蓋和汽缸體在其安裝面處連在一起，以形成各個汽缸或燃燒室。圖2圖示地描述了根據(jù)本公開的四缸燃燒發(fā)動機(jī)的實(shí)施例。汽缸1、2、3和4均可以是如在圖1中描述的汽缸I的實(shí)施例。
[0030]汽缸蓋可以用于容納配氣機(jī)構(gòu)(未示出)。配氣機(jī)構(gòu)的目的是可以在期望時間打開和關(guān)閉汽缸的進(jìn)氣和排氣開口。
[0031]為了容納四個活塞36和四個汽缸筒，汽缸體可以具有對應(yīng)數(shù)量的汽缸孔。每個發(fā)動機(jī)汽缸的活塞36可以在汽缸筒中被軸向可移動地導(dǎo)向，并且與汽缸筒和汽缸蓋一起可以界定汽缸的燃燒室。在此，活塞底面可以形成燃燒室內(nèi)壁的一部分，其與活塞環(huán)一起相對于汽缸體或曲軸箱密封燃燒室。因此阻止燃燒氣體和燃燒空氣進(jìn)入曲軸箱，并阻止機(jī)油進(jìn)入燃燒室。
[0032]活塞36將由燃燒產(chǎn)生的氣體力傳遞給曲軸15。為此，活塞36經(jīng)由活塞螺栓連接至連桿，該連桿本身被可移動地安裝在曲軸上，即在曲軸曲柄上。
[0033]安裝在曲軸箱中的曲軸15可以接收連桿力，其由源自燃燒室中的燃料燃燒的氣體力和源自傳動機(jī)構(gòu)部件的不均勻移動的質(zhì)量力所構(gòu)成?；钊?6的振蕩沖程移動可以被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸將扭矩傳遞給動力傳動系統(tǒng)。傳遞給曲軸15的那部分能量可以被用來驅(qū)動如油泵和/或交流發(fā)電機(jī)的輔助裝置，和/或可以用于驅(qū)動曲軸并且因此激活配氣機(jī)構(gòu)。
[0034]曲軸箱上半部可以由汽缸體形成。通過可以被安裝在曲軸箱上半部上并用作油盤的曲軸箱下半部使曲軸箱完整。
[0035]為了接收和安裝曲軸15，兩個或更多個軸承16可以被提供在曲軸箱中，其中軸承16可以以兩部分形成，并且每個軸承均包含軸承座和能夠被連接至軸承座的軸承蓋。可以在曲軸軸頸的區(qū)域內(nèi)安裝曲軸，其中曲軸軸頸的區(qū)域可以沿曲軸的縱向軸線被間隔開地布置，并被形成為加厚的軸肩。在一些實(shí)施例中，軸承蓋和軸承座可以被形成為單獨(dú)的部件或與曲軸箱和曲軸箱上下半部中被集成。軸承殼可以被布置為在曲軸15和軸承16之間的中間元件。
[0036]在安裝的狀態(tài)中，每個軸承座可以被連接至對應(yīng)的軸承蓋。在每種情況下，軸承座和軸承蓋(在與作為中間元件的軸承殼配合應(yīng)用時)形成孔，以接收曲軸軸頸?？梢韵蛟摽坠?yīng)發(fā)動機(jī)機(jī)油或潤滑油，以便當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時承受負(fù)荷的潤滑油膜(以平面軸承的方式)形成在每個孔的內(nèi)面與相關(guān)聯(lián)的曲軸軸頸之間?？商娲兀S承也可以被形成為單件，例如當(dāng)裝配曲軸15時[0037]為了向軸承供應(yīng)機(jī)油，可以提供泵以用于將發(fā)動機(jī)機(jī)油輸送給所述至少兩個軸承，其中泵通過機(jī)油回路將發(fā)動機(jī)機(jī)油供應(yīng)給主油道，溝槽從該主油道通向軸承16。為了形成主油道，主供應(yīng)管路7可以被提供在汽缸體中、沿曲軸的縱向軸線15a取向。
[0038]在之前的實(shí)施例中，經(jīng)由從油盤通向泵的吸油管路從油盤向泵供應(yīng)發(fā)動機(jī)機(jī)油，以便在機(jī)油回路中(特別是在主油道中)引起足夠高的輸送體積和足夠高的油壓。類似地，可以向連桿軸承、平衡軸的軸承或未另外提到的軸承供應(yīng)機(jī)油。
[0039]還可以向如在發(fā)動機(jī)中提供的活塞36的噴油冷卻9供應(yīng)機(jī)油。為此，油泵可以自外部汽缸開始將機(jī)油輸送到沿著曲軸15的縱向軸線15a取向的供應(yīng)管路內(nèi)。噴嘴可以沿供應(yīng)管路布置、在流動方向上間隔開，并且可以從下面用發(fā)動機(jī)機(jī)油噴濺活塞的底面，并噴在曲軸箱側(cè)面上，以便冷卻。
[0040]被供應(yīng)機(jī)油的軸承(例如曲軸軸承)內(nèi)的摩擦可以取決于被供應(yīng)的油的粘度并因此取決于其溫度，并且可以有助于發(fā)動機(jī)的燃料消耗。
[0041]為了更有效的燃燒而減少摩擦損失可以減少燃料消耗，這又有助于減少污染物排放。因此可以向軸承提供機(jī)油，以減少由于摩擦的功率損失。發(fā)動機(jī)機(jī)油的快速加熱和發(fā)動機(jī)的快速加熱，特別是在冷起動之后，可以進(jìn)一步減少由于摩擦的功率損失，并增加燃燒效率。發(fā)動機(jī)機(jī)油在發(fā)動機(jī)的暖機(jī)階段期間的快速加熱確保了粘度的相應(yīng)快速減小以及因此的摩擦或摩擦功率的減小。
[0042]減少燃料消耗的另一方法是通過在特定負(fù)荷范圍關(guān)斷個別汽缸而關(guān)閉汽缸。
[0043]通過部分發(fā)動機(jī)關(guān)閉可以明顯增加汽油發(fā)動機(jī)在部分負(fù)荷期間的效率。在恒定的發(fā)動機(jī)功率下，關(guān)斷多缸發(fā)動機(jī)的一個汽缸增加了仍在操作的其他汽缸的負(fù)荷。因此布置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的節(jié)流閥可以被進(jìn)一步打開，以便將更大的空氣質(zhì)量引入這些發(fā)動機(jī)汽缸，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的阻風(fēng)門開啟。在部分關(guān)閉期間保持操作的汽缸因此可以以更高負(fù)荷范圍操作，而在更高負(fù)荷范圍降低了比燃料消耗。因此，負(fù)荷的集合可以向更高的負(fù)荷轉(zhuǎn)變。
[0044]由于在部分關(guān)閉期間供應(yīng)更大的空氣質(zhì)量，所以維持操作的汽缸還可以具有更同質(zhì)的混合形成物,并容許更高的排氣再循環(huán)率。
[0045]另外的效率優(yōu)勢是由于不存在燃燒，因?yàn)楸魂P(guān)斷的汽缸可以不產(chǎn)生由于從燃燒氣體到燃燒室壁的熱傳遞產(chǎn)生的壁熱損失。
[0046]由于高排放質(zhì)量調(diào)節(jié)，柴油發(fā)動機(jī)(自動點(diǎn)火發(fā)動機(jī))可以具有比汽油發(fā)動機(jī)更高的效率或更低的燃料消耗，其中在汽油發(fā)動機(jī)中依靠通過用新鮮空氣混合氣填充汽缸的質(zhì)量調(diào)節(jié)來設(shè)定負(fù)荷。然而，在柴油發(fā)動機(jī)中，還可以依靠通過在特定負(fù)荷范圍內(nèi)關(guān)斷個別汽缸而部分關(guān)閉來減少燃料消耗。因此，以上與汽油發(fā)動機(jī)有關(guān)進(jìn)行的陳述相應(yīng)地應(yīng)用于柴油發(fā)動機(jī)。
[0047]所公開的發(fā)動機(jī)實(shí)施例可以使汽缸關(guān)閉。例如，在四缸發(fā)動機(jī)中，諸如在圖2中示出的發(fā)動機(jī)，四個汽缸1、2、3、4可以被配置為使得其形成兩組，每組有兩個汽缸，其中第二汽缸組的汽缸可以是響應(yīng)于發(fā)動機(jī)負(fù)荷而能夠被關(guān)斷的汽缸，第一汽缸組的汽缸可以是在發(fā)動機(jī)處于操作時永久操作的汽缸。
[0048]四個汽缸可以被配置為使得最外汽缸和鄰近的最內(nèi)汽缸形成一組。一個汽缸組的汽缸可以被形成為第二組的汽缸，其可以響應(yīng)于發(fā)動機(jī)負(fù)荷而被關(guān)斷，其中第一組在部分關(guān)閉時繼續(xù)操作。與兩個最外汽缸和兩個最內(nèi)汽缸各形成一組的汽缸分組相比，這是有利的。在使用分組合并排氣管路的系統(tǒng)中，形成的排氣歧管沿汽缸蓋的縱向軸線靠近彼此(鄰近彼此)布置。
[0049]在圖2中，直列式布置的四個汽缸1、2、3、4被配置為使得其形成兩組，每組兩個汽缸1、2和3、4，其中第一兩個汽缸1、2形成在發(fā)動機(jī)處于操作時永久操作的汽缸1、2構(gòu)成的第一汽缸組。另兩個汽缸3、4形成第二組，該第二組包括汽缸3、4構(gòu)成的組，該汽缸3、4取決于負(fù)荷而被開啟，并且在負(fù)荷降至低于預(yù)定負(fù)荷閾值時其被關(guān)斷，作為部分關(guān)閉的部分。
[0050]曲軸15屬于曲柄驅(qū)動，被安裝在汽缸體6中，可以包括五個軸承16，并用于每個汽缸1、2、3、4，并且包括與汽缸1、2、3、4相關(guān)聯(lián)的曲軸曲柄11、12、13、14。曲軸曲柄11、12、
13、14沿曲軸15的縱向軸線15a間隔開地布置，其中每個汽缸組的兩個汽缸1、2、3、4的兩個曲軸曲柄11、12、13、14在圍繞曲軸15的縱向軸線15a的圓周方向上沒有偏移，以便第一汽缸組的汽缸1、2與第二汽缸組的汽缸3、4機(jī)械地同步。第一兩個汽缸1、2 (第一汽缸組)的曲軸曲柄11、12在圓周方向上相對于第三和第四汽缸3、4 (第二汽缸組)的曲軸曲柄13、14偏移180°被布置在曲軸15上。與汽缸1、2、3、4相關(guān)聯(lián)的活塞通過連桿(未示出)安裝在每個曲軸曲柄11、12、13、14上。
[0051]用發(fā)動機(jī)機(jī)油潤濕每個活塞的活塞底面以便冷卻的噴油冷卻9通過供應(yīng)管路7供應(yīng)機(jī)油。噴油冷卻9的供應(yīng)管路7可以沿曲軸15的縱向軸線15a取向，其中為四個汽缸1、
2、3、4中的每一個提供汽缸專用的供應(yīng)溝槽8。
[0052]切斷元件10可以被布置在兩個最內(nèi)汽缸2、3之間的供應(yīng)管路7，以便兩個汽缸3、4的噴油冷卻9可以取決于負(fù)荷而被開啟，并且通過使供應(yīng)管路7閉合在部分關(guān)閉時被關(guān)斷。
[0053]在渦輪增壓的系統(tǒng)中，渦輪可以被布置為更靠近汽缸蓋，以便在所公開的系統(tǒng)的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)更大的結(jié)構(gòu)效率。這是因?yàn)樵谥暗姆椒ㄖ?，所述兩個排氣歧管在汽缸蓋中可以至少部分在彼此之上，因此汽缸蓋可以具有相應(yīng)大的結(jié)構(gòu)高度。因?yàn)檫@兩個排氣歧管以距汽缸蓋的安裝面不同的距離(即不同高度)從汽缸蓋中引出。由于歧管的通常小的相互間距，排氣渦輪增壓的連接和布置因此可以不同。然而，在所公開的實(shí)施例中，所述兩個排氣歧管與汽缸蓋的安裝面均勻間隔開地(即在相同高度處)從汽缸蓋中引出，因此低高度的汽缸蓋可以被構(gòu)成以允許更精簡地封裝發(fā)動機(jī)艙。
[0054]所公開的實(shí)施例還可以允許可切換汽缸3、4的噴油冷卻在部分關(guān)閉時依靠單個切斷元件而被關(guān)斷。在用于兩個最內(nèi)汽缸2、3之間的噴油冷卻9的供應(yīng)管路7中，可以提供切斷元件，供應(yīng)管路7在部分關(guān)閉時通過該切斷元件閉合或能夠通過該切斷元件閉合，由此可切換汽缸3、4的噴油冷卻可以被關(guān)斷。
[0055]在傳統(tǒng)的汽缸分組中，需要兩個切斷元件停用在部分關(guān)閉期間被關(guān)斷的汽缸的噴油冷卻。因此，切斷元件可以被提供在每一個可切換汽缸的噴嘴上或在相關(guān)聯(lián)的汽缸專用的供應(yīng)溝槽中，以便單獨(dú)停用與可以被關(guān)斷的汽缸相關(guān)聯(lián)的噴油冷卻。
[0056]通過在部分關(guān)閉時停用噴油冷卻，減少了發(fā)動機(jī)中的摩擦。具體地，當(dāng)可變控油泵被用作輸送發(fā)動機(jī)機(jī)油的泵時，功率需求會由于部分關(guān)閉而下降。這還可以提供噴油冷卻的停用，從而導(dǎo)致燃料消耗在部分關(guān)閉期間的進(jìn)一步減少。
[0057]在部分關(guān)閉時噴油冷卻的停用以及燃料消耗的降低同樣具有這樣的優(yōu)勢，即關(guān)斷的汽缸的活塞在部分關(guān)閉期間不一定被冷卻。因此，當(dāng)可切換汽缸在部分關(guān)閉之后被再次點(diǎn)火時，汽缸可以更快地到達(dá)其操作溫度，從而進(jìn)一步減少發(fā)動機(jī)排放。這在如下發(fā)動機(jī)中是特別有利的，即在發(fā)動機(jī)中燃料沿活塞底面的方向被頻繁地噴射到汽缸內(nèi)，并且被提供在活塞底面中的凹口無疑涉及燃燒室中的混合物的形成。
[0058]自在DIN73021中規(guī)定的汽缸編號開始，據(jù)此汽缸從最外汽缸開始成一直線地被計數(shù)，在四缸直列式發(fā)動機(jī)的情況下，前兩個/第一兩個汽缸可以形成可切換汽缸組，而第三和第四汽缸也可以被分組并形成為可切換汽缸。
[0059]發(fā)動機(jī)的另外的實(shí)施例可以是有利的，其中通過自最外汽缸I開始的供應(yīng)管路7向噴油冷卻9提供機(jī)油，并且沿供應(yīng)管路位于沿流動方向觀察在下游的汽缸組是汽缸組3、4，其可以取決于負(fù)荷而被開啟。因此，關(guān)斷汽缸的噴油冷卻9可以被容易地停用，這是因?yàn)樽宰钔馄譏開始，由于切斷元件閉合，除汽缸體的中部和兩個最內(nèi)汽缸2、3之間外，機(jī)油不可以被進(jìn)一步輸送。被連接至供應(yīng)管路的汽缸組1、2被供應(yīng)機(jī)油，同時第二組3、4(沿流動方向觀察)形成這樣的汽缸組，即其可以取決于負(fù)荷而被開啟，并且在部分關(guān)閉時通過閉合切斷元件10而與剩余機(jī)油回路以及機(jī)油供應(yīng)分離。
[0060]在一些實(shí)施例中，切斷元件10可以是電磁閥。在原理上，切斷元件10可以依靠發(fā)動機(jī)控制被電力地、液壓地、氣動地或磁力地可控。
[0061]在一些實(shí)施例中，每個汽缸組的兩個汽缸的兩個曲軸曲柄在圍繞曲軸15的縱向軸線15a的圓周方向上沒有偏移，以便汽缸組的兩個汽缸是機(jī)械同步的汽缸。另外，所述一個汽缸組的曲軸曲柄11、12可以相對于另一汽缸組13、14的曲軸曲柄在圓周方向上圍繞縱向軸線轉(zhuǎn)動180°地被布置在曲軸上。
[0062]為了減少在負(fù)荷變化期間一組汽缸施加在另一組汽缸上的相互阻礙和影響，四個汽缸可以被操作為使得一個汽缸組的汽缸相對于做功過程具有最大偏移。例如，可以依靠外部點(diǎn)火使得交替地在第一汽缸組的一個汽缸和第二汽缸組的一個汽缸上啟動燃燒。過程變體可以以序列1-3-2-4或以序列1-4-2-3來點(diǎn)火汽缸。
[0063]汽缸可以以180°C A的間隔點(diǎn)火，使得自第一汽缸I開始，以。C A為單位測量的點(diǎn)火時間可以如下:0-180-360-540。隨后，一個汽缸組的汽缸可以具有360°C A的熱動力偏移。因此，在排氣門具有在220°C A與260°C A之間的打開持續(xù)時間的實(shí)施例中，在給定點(diǎn)火序列的情況下，一組的汽缸不會彼此影響負(fù)荷變化。因此，可以不依賴于排氣管路多快并入排氣口下游的結(jié)合排氣管路，而減少或消除相互影響。
[0064]違背傳統(tǒng)點(diǎn)火序列1-3-4 - 2的點(diǎn)火序列同樣可以包括違背傳統(tǒng)曲軸的曲軸和/或違背傳統(tǒng)曲軸曲柄的曲軸曲柄。
[0065]根據(jù)以上所討論實(shí)施例，曲軸可以與一個汽缸組的汽缸機(jī)械地同步，并且因此同時經(jīng)過上止點(diǎn)和下止點(diǎn)。這兩個汽缸的相關(guān)聯(lián)的曲軸曲柄可以在圍繞曲軸15的縱向軸線15a的圓周方向上沒有偏移。然后，可以通過點(diǎn)火序列實(shí)現(xiàn)360°C A的熱動力偏移。
[0066]為了在全部四個汽缸1、2、3、4上實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的180°C A的點(diǎn)火間隔，一個汽缸組的曲軸曲柄可以相對于另一汽缸組的曲軸曲柄在圓周方向上扭轉(zhuǎn)180°地被布置在曲軸15上。
[0067]實(shí)施例可以是有利的，其中每個汽缸具有至少一個排氣口以用于通過排氣排出系統(tǒng)將排氣從汽缸中排出，并且排氣管路被連接至每一個排氣口。
[0068]另外的實(shí)施例可以是有利，其中每個汽缸具有兩個排氣口以用于將排氣從汽缸中排出。
[0069]為了控制四沖程發(fā)動機(jī)中的負(fù)荷變化，往復(fù)氣門常常被用作控制元件，其在發(fā)動機(jī)的操作期間執(zhí)行振蕩沖程運(yùn)動，并以此方式打開和關(guān)閉進(jìn)氣口和排氣口。在負(fù)荷變化期間，通過四個汽缸的排氣口排出燃燒氣體，并通過將新鮮混合物或增壓空氣吸入進(jìn)氣口來填充燃燒室。用于移動氣門的氣門致動機(jī)構(gòu)(包括氣門本身)被稱為配氣機(jī)構(gòu)。配氣機(jī)構(gòu)的任務(wù)是在特定時間打開和關(guān)閉汽缸的進(jìn)氣口和排氣口。最大流量橫截面的快速打開可以最小化流入或流出氣流的節(jié)流損失，并最大化使用新鮮混合物對燃燒室的填充和燃燒氣體的有效排出。由于上述原因，有利的是為每個汽缸裝備不只一個排氣口，以便為每個汽缸提供兩個排氣口。
[0070]在此背景下，實(shí)施例可以是有利的，其中每個汽缸組的汽缸的排氣管路在各種情況下均并入結(jié)合的排氣管路，即由單獨(dú)的排氣歧管形成。在本公開的背景下，排氣管路并入結(jié)合的排氣管路一般被稱作排氣歧管。
[0071]兩個汽缸組中的每一組的單獨(dú)的排氣歧管的形成可以有助于確保汽缸不會施加相互影響以及不會彼此阻礙負(fù)荷變化。應(yīng)當(dāng)考慮到，一個汽缸組的汽缸可以具有360°C A的熱動力偏移，其中排氣門的打開持續(xù)時間小于360°C A。結(jié)合曲軸15和曲軸曲柄11、12、13、14進(jìn)行進(jìn)一步參考。
[0072]此外，分組通常導(dǎo)致所有排氣管路的整體長度的縮短，并且還導(dǎo)致提供在排氣排出系統(tǒng)中的任何渦輪上游的排氣排出系統(tǒng)質(zhì)量的減小。減小此質(zhì)量可以減小相關(guān)部分的熱慣性，并且可以有效地利用渦輪側(cè)的排氣焓，其本身可以部分地通過壓力和溫度確定。
[0073]通向進(jìn)氣口的進(jìn)氣管路和連接至排氣口的排氣管路可以被部分地集成在汽缸蓋中。排氣排出系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，即在各個情況下合并四個汽缸的排氣管路的方式，可以取決于各自的目的，諸如可以優(yōu)化燃燒發(fā)動機(jī)的操作行為的操作范圍，并且也具體地取決于發(fā)動機(jī)是否依靠排氣渦輪增壓進(jìn)行充氣。
[0074]發(fā)動機(jī)的實(shí)施例可以有利地具有部分或完全集成的排氣歧管，諸如在圖3中示出的排氣歧管。如在圖3中示出的，在各情況下，每個汽缸組的汽缸1、2、3、4的排氣管路306、308,310,312并入汽缸蓋內(nèi)的結(jié)合排氣管318，使得排氣歧管被集成在汽缸蓋內(nèi)。
[0075]歧管的集成可以導(dǎo)致更緊湊的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)和發(fā)動機(jī)艙中的整個驅(qū)動單元的更密實(shí)的封裝。集成可以還可以降低生產(chǎn)和安裝成本以及發(fā)動機(jī)重量。
[0076]短的排氣管路同樣具有對排氣后處理系統(tǒng)的布置和操作的有利影響，該排氣后處理系統(tǒng)可以被提供在汽缸的下游?？s短熱排氣到排氣后處理系統(tǒng)的路徑，使得排氣具有短的冷卻時間，可以允許排氣后處理系統(tǒng)更快地到達(dá)操作溫度或起動溫度，特別是在發(fā)動機(jī)的冷起動之后。就這方面來說，最小化汽缸的排氣口與排氣后處理系統(tǒng)之間的那部分排氣管路的熱慣性是合適的。這可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)，即依靠歧管的集成而縮短對應(yīng)的排氣管路來減小這部分的質(zhì)量和長度。
[0077]對于通過排氣渦輪增壓器充氣的發(fā)動機(jī)來說，盡可能靠近汽缸的出口和排氣口布置渦輪，可以最佳地使用熱排氣的排氣焓，并允許渦輪增壓機(jī)的快速響應(yīng)行為。同樣，可以最小化汽缸的排氣口和相應(yīng)渦輪之間的管路系統(tǒng)的熱慣性和容積。通過將排氣歧管集成在汽缸蓋中來縮短管路也有助于實(shí)現(xiàn)這個目的。
[0078]此外，在液體冷卻式發(fā)動機(jī)中，可以有利的是，將排氣歧管集成在汽缸蓋中，以便參與在汽缸蓋中提供的冷卻，從而降低對成本集中的熱重載排氣歧管材料材料的依賴。
[0079]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，排氣歧管在汽缸蓋中的集成常常導(dǎo)致汽缸的歧管對負(fù)荷變化施加相互影響。在實(shí)施例中，這可以通過使用這樣的汽缸組來避免，該汽缸組包含兩個汽缸，并且這兩個汽缸以360°C A的熱動力偏移操作，使得該組的兩個汽缸中的燃燒以360°C A的間隔開始。因此汽缸3可以以自汽缸4為360°C A的熱動力偏移來操作。
[0080]排氣歧管400的另一實(shí)施例在圖4中示出。這個實(shí)施例可以有利地包括排氣渦輪增壓器的至少一個渦輪406和/或408，其中每一個渦輪均被布置在部分結(jié)合的排氣管路314和316中。使用的渦輪可以與可變的渦輪幾何形狀配合，其中可變的渦輪幾何形狀通過調(diào)整而適合于相應(yīng)的發(fā)動機(jī)的操作點(diǎn)。在這個實(shí)施例中，廢氣門結(jié)構(gòu)也是有利的。
[0081]在排氣渦輪增壓器，壓縮機(jī)和渦輪可以被布置在相同的軸上。供應(yīng)給渦輪的熱排氣流在渦輪中在能量釋放下膨脹，并且因此引起增壓器的軸旋轉(zhuǎn)。由排氣流釋放給渦輪并最終釋放給軸的能量可以有助于驅(qū)動同樣被布置在軸上的壓縮機(jī)，其輸送并壓縮向其供應(yīng)的增壓空氣，因此使汽缸和發(fā)動機(jī)增壓。
[0082]與機(jī)械增壓器相比，排氣渦輪增壓器的優(yōu)勢是不依靠機(jī)械連接來在增壓器和發(fā)動機(jī)之間傳遞動力。機(jī)械增壓器完全從發(fā)動機(jī)中汲取其操作所需的能量，并且由此減少所供應(yīng)的功率，并且因此對效率有不利影響，而排氣渦輪增壓器使用熱排氣的能量。
[0083]增壓可以增加發(fā)動機(jī)的動率。可以在每個工作循環(huán)通過壓縮用于燃燒過程的空氣向每個汽缸供應(yīng)更大的空氣質(zhì)量。因此，增加了燃料質(zhì)量以及由此的介質(zhì)壓力。增壓是在不改變?nèi)萘康那闆r下用于增加發(fā)動機(jī)功率或在相同功率的情況下減少容量的適合手段。在各種情況下，增壓導(dǎo)致空間功率的增加，并且導(dǎo)致更有利的體積比。因此負(fù)荷集合可以向更高的負(fù)荷轉(zhuǎn)變，而對于相同的車輛周圍狀況來說，在更高的負(fù)荷下的比燃料消耗更低。
[0084]當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度降至低于特定水平時，單個排氣渦輪增壓器的使用可以實(shí)現(xiàn)扭矩下降。因此可以提供多個排氣渦輪增壓器，以增加增壓發(fā)動機(jī)的扭矩特性，例如并列布置的若干渦輪增壓器或渦輪，如在本文的實(shí)施例中所討論的。
[0085]發(fā)動機(jī)的排氣歧管400被配置為使得一個排氣歧管被分配給第一汽缸組1、2，其中渦輪406在相關(guān)聯(lián)的結(jié)合排氣管路414中，而單獨(dú)的排氣歧管被分配給第二汽缸組3、4，其中第二渦輪408在相關(guān)聯(lián)的結(jié)合排氣管路416中。渦輪406和408中的每一個均暴露于來自兩個汽缸的排氣。作為分組的結(jié)果，每個渦輪上游的的排氣體積更小，從而增加了渦輪的響應(yīng)行為，并且因此整體地增加了渦輪增壓器的響應(yīng)行為以及扭矩特性。
[0086]根據(jù)所公開的實(shí)施例的汽缸分組的另一優(yōu)勢是，在低負(fù)荷或旋轉(zhuǎn)速度時以及在小排氣量時，排氣主脈沖可以用于脈沖增壓。脈沖增壓甚至在低渦輪旋轉(zhuǎn)速度時也可以實(shí)現(xiàn)高渦輪壓力比。以此方式，高充氣壓力比和高增壓壓力可以通過此小排氣量產(chǎn)生。
[0087]可以在排氣系統(tǒng)中接收壓力峰值或排氣主脈沖，以便使用在排氣排出系統(tǒng)中發(fā)生的動態(tài)波過程，特別是用于增壓的排氣主脈沖，并且增加發(fā)動機(jī)響應(yīng)性和功率容量。因此，如果排氣管路中的壓力波動彼此增強(qiáng)和/或彼此不減弱或抵消，則可以是有利的。
[0088]可以適合的是，以在排氣排出系統(tǒng)中接收高壓(特別是各個汽缸的排氣主脈沖)的方式將排氣管路或汽缸分組。在具有直列式布置的四個汽缸的汽缸蓋中，在此方面可以有利的是，在各情況下一起分成兩個汽缸具有360°C A的點(diǎn)火間隔的一個汽缸組。
[0089]已證實(shí)脈沖增壓在如下情況是特別有利的，即在加速渦輪葉輪時，以及在增加渦輪旋轉(zhuǎn)速度時，而渦輪旋轉(zhuǎn)速度在發(fā)動機(jī)怠速或處于低負(fù)荷時會明顯下降，或在增加負(fù)荷的要求時依靠排氣流盡可能快地再次升高。葉輪的慣性和軸承中的摩擦?xí)⑷~輪的加速延遲至更高的旋轉(zhuǎn)速度以及因此的增壓壓力的直接升高。
[0090]如果汽缸以在上面所描述的方式(兩個汽缸組均各有兩個汽缸)，則部分關(guān)閉結(jié)合排氣渦輪增壓具有另外的優(yōu)勢，其中每個汽缸組的排氣管路單獨(dú)地與另一汽缸組的排氣管路合并，從而形成單獨(dú)的排氣歧管，其在各情況下進(jìn)入如在圖4中示出的單獨(dú)的結(jié)合排氣管路內(nèi)。
[0091 ] 再次轉(zhuǎn)向圖3，來自第一組汽缸1、2的排氣管路306和308可以合并，以形成第一、部分結(jié)合的排氣管路314，而來自第一組汽缸3、4的排氣管路310和312可以合并，以便在相距汽缸的排氣口的第一橫向距離處即在302處形成第二、部分結(jié)合的排氣管路316。第一部分結(jié)合的排氣管路314然后可以與第二部分結(jié)合的排氣管路316在相距汽缸的排氣口的第二橫向距離即在304處合并，以形成結(jié)合的排氣管318。第一距離302可以比第二距離304更靠近汽缸的排氣口。
[0092]汽缸蓋可以具有位于302處的外壁，以便四個單獨(dú)的排氣通道合并。完全集成的排氣歧管可以在304處具有外壁，以便單個結(jié)合的排氣通道從汽缸蓋中引出。部分集成的歧管可以在302與304之間在距汽缸排氣口的一定橫向距離處具有外壁。在這個示例中，兩個排氣通道可以從汽缸蓋引出，特別是第一部分結(jié)合的排氣管路314和第二部分結(jié)合的排氣管路316。部分結(jié)合的排氣通道314和316然后可以在汽缸蓋的外側(cè)合并，以便來自第一汽缸組1、2的排氣與來自第二汽缸組3、4的排氣分離直至汽缸蓋外側(cè)的一點(diǎn)。
[0093]如果在發(fā)動機(jī)的部分負(fù)荷操作中，則第二汽缸組3、4可以被關(guān)斷，并且可以增加供應(yīng)給第一汽缸組1、2的增壓空氣質(zhì)量，并且因此增加從這個汽缸組1、2排出的排氣量，其為負(fù)荷變化的一部分。為此，在發(fā)動機(jī)的部分負(fù)荷操作中，分配給第一汽缸組的更多排氣可以被供應(yīng)給第一渦輪。因此，增壓器的操作行為以及因此的發(fā)動機(jī)行為可以表現(xiàn)出增加的效率和響應(yīng)性。
[0094]圖4的實(shí)施例可以有利地將兩個汽缸組1、2和3、4的排氣管路并入一個或更多個渦輪406和408下游的共同排氣管路418。
[0095]合并結(jié)合的排氣管路414和416減小了排氣管路的總長度，并且在排氣后處理方面也具有優(yōu)勢，因?yàn)樗械呐艢舛伎梢员豢醋髌胀ㄅ艢夂筇幚淼囊徊糠直惶幚怼?br> [0096]發(fā)動機(jī)的另外的實(shí)施例可以是外部點(diǎn)火的。由于汽油發(fā)動機(jī)中的質(zhì)量調(diào)節(jié)，對于設(shè)計存在更大的增加效率要求，這是為什么外部點(diǎn)火的發(fā)動機(jī)特別適合于根據(jù)所公開的實(shí)施例配置的原因。
[0097]發(fā)動機(jī)的實(shí)施例可以是有利的，其中兩個汽缸組1、2和3、4的排氣歧管在渦輪406和408的上游通過連接管路402相互連接，其中切斷元件404被布置在連接管路402中。
[0098]之后，對于不同的發(fā)動機(jī)工況，特別是不同的排氣量，可以改變渦輪上游的排氣體積。例如，對于小排氣量，為了接收用于脈沖增壓的排氣主脈沖，已證實(shí)通過閉合在連接管路402內(nèi)的切斷元件404來保持兩個排氣歧管彼此分離是有利的。
[0099]然而，為了能使在排氣排出系統(tǒng)中被提供在汽缸下游的渦輪在大排氣量時最佳地操作，渦輪可以盡可能持續(xù)地暴露于排氣流中，為此，在這些工況下，為了實(shí)現(xiàn)所謂的累積充氣，實(shí)際上未變化的渦輪上游的壓力是優(yōu)選的。[0100]可以通過渦輪上有的相應(yīng)大的排氣體積來消除排氣管路中的壓力脈沖。就這方面來說，對于大的排氣量來說，通過連接管路在渦輪上游連接兩個汽缸組的排氣歧管可以是有利的。
[0101]在一些增壓發(fā)動機(jī)的實(shí)施例中，每個汽缸可以具有用于通過進(jìn)氣系統(tǒng)供應(yīng)增壓空氣的進(jìn)風(fēng)口和被連接至每個進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)氣管路，其中在各種情況下，每個汽缸組的汽缸的進(jìn)氣管路并入結(jié)合的進(jìn)氣管路，從此形成進(jìn)氣歧管，并且排氣渦輪增壓器的至少一個壓縮機(jī)被布置在每個結(jié)合的進(jìn)氣管路中。
[0102]如果以在本文中所公開的方式使汽缸分組，并且兩組的排氣歧管以上述方式配置，那么形成對應(yīng)于排氣系統(tǒng)的進(jìn)氣系統(tǒng)則會是有利的。在這樣的配置中，在排氣側(cè)上實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢可以被最佳地用來在入口測上產(chǎn)生足夠高的渦輪壓力比，并通過兩個壓縮機(jī)產(chǎn)生符合要求的增壓壓力。
[0103]由于在上面給出的原因，發(fā)動機(jī)的實(shí)施例可以是有利的，其中每個汽缸具有用于通過進(jìn)氣系統(tǒng)供應(yīng)增壓空氣的兩個進(jìn)風(fēng)口。
[0104]再次轉(zhuǎn)向圖4，示出了根據(jù)在上面所描述的實(shí)施例的進(jìn)氣歧管440。汽缸1、2、3、4分別具有進(jìn)氣入口 420、422、424、426。第一汽缸組1、2具有入口 420、422，其合并以形成第一、部分結(jié)合的進(jìn)氣管428。第二汽缸組3、4具有入口 424、426，其合并以形成第二、部分結(jié)合的進(jìn)氣管430。第一結(jié)合進(jìn)氣管428具有壓縮機(jī)432，其可以被耦連至渦輪406 ;第二結(jié)合進(jìn)氣管430具有壓縮機(jī)434，其可以被耦連至渦輪408。
[0105]另外的發(fā)動機(jī)實(shí)施例可以裝配有被部分集成到汽缸蓋內(nèi)的液體冷卻系統(tǒng)，在此，汽缸蓋可以裝配有至少一個集成的冷卻劑套，以形成液體冷卻。
[0106]特別地，增壓發(fā)動機(jī)可能遭受高的熱負(fù)荷，因此更高的要求會強(qiáng)加于冷卻。通過液體冷卻,大量熱量可以被消散。
[0107]具有集成的液體冷卻的發(fā)動機(jī)可以包括汽缸蓋或汽缸體，其可以裝配有集成的冷卻劑套，以便冷卻劑溝槽的布置將冷卻劑運(yùn)送通過汽缸蓋或汽缸體，使得熱被釋放給部件內(nèi)部的冷卻劑。在此，可以通過布置在冷卻回路中的泵輸送冷卻劑，以便其在冷卻劑套中循環(huán)。釋放給冷卻劑的熱因此可以從蓋或體的內(nèi)部排出，并再次從熱交換器中的冷卻劑中提取。
[0108]燃燒的開始可以通過外部點(diǎn)火(例如通過火花塞)、自動點(diǎn)火或壓縮點(diǎn)火發(fā)生。就這方面來說，該方法可以應(yīng)用于汽油發(fā)動機(jī)，而且還可以應(yīng)用于柴油發(fā)動機(jī)和混合燃燒發(fā)動機(jī)。
[0109]發(fā)動機(jī)可以通過這樣的方法操作，其中汽缸中的燃燒以180°C A的間隔開始。
[0110]方法變體可以是有利的，其中汽缸中的燃燒以次序1-3-2-4并以180°CA的間隔開始，其中汽缸沿著汽缸蓋的縱向軸線從最外汽缸開始成一直線地計數(shù)并編號。其他方法變體可以具有燃燒以次序1-4-2-3并以180°C A的間隔開始的汽缸燃燒。
[0111]對于汽缸裝備有點(diǎn)火裝置以開始外部點(diǎn)火的發(fā)動機(jī)，依靠外部點(diǎn)火以180°C A的間隔使汽缸點(diǎn)火的方法變體是有利的。
[0112]對于通過自動點(diǎn)火汽缸操作的發(fā)動機(jī)，以180°C A的間隔開始汽缸的自動點(diǎn)火的方法變體是有利的。
[0113]在部分關(guān)閉期間，當(dāng)負(fù)荷降至低于預(yù)定負(fù)荷Td_時第二組的兩個汽缸可以被關(guān)斷，而當(dāng)負(fù)荷升高至超過預(yù)定負(fù)荷Tup時兩個汽缸可以被啟用。
[0114]在此，預(yù)定負(fù)荷Td_和/或Tup可以取決于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度η。部分關(guān)閉方法還可以包含切斷被關(guān)斷汽缸的燃料供應(yīng)，和/或停用被關(guān)斷汽缸的外部點(diǎn)火。
[0115]在圖5中描述了示例操作方法。在502處，可以確定發(fā)動機(jī)是否以部分關(guān)閉模式操作，如果發(fā)動機(jī)負(fù)荷低于閾值Tup或Td_，和/或如果一個或更多個汽缸沒有處于當(dāng)前操作，則部分關(guān)閉模式操作可以被確定。如果發(fā)動機(jī)未以關(guān)閉模式操作，則可以確定主發(fā)動機(jī)負(fù)荷是否低于預(yù)先確定的閾值Td_。預(yù)先確定的閾值Td_可以通過任何合適的方法被確定，并且可以響應(yīng)于發(fā)動機(jī)的主旋轉(zhuǎn)速度或者其他工況被調(diào)節(jié)，所述工況諸如發(fā)動機(jī)溫度或者燃料水平。
[0116]如果在504處發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)以低于閾值Td_的負(fù)荷操作，則可以開始部分關(guān)閉。這可以包括終止噴濺冷卻系統(tǒng)中的機(jī)油向一個或更多個發(fā)動機(jī)汽缸的流動。在實(shí)施例中，這可以包括通過閉合機(jī)油切斷元件來終止向第二汽缸組的機(jī)油流動。
[0117]部分關(guān)閉方法還可以包含終止到一個或更多個汽缸內(nèi)的燃料噴射，所述一個或更多個汽缸可以是第二汽缸組的汽缸，在512處，可以終止到可以包含第二汽缸組的一個或更多個汽缸內(nèi)的空氣進(jìn)氣。可以通過部分結(jié)合的進(jìn)氣管路的節(jié)流閥或汽缸的進(jìn)氣管路內(nèi)的各個閥來終止空氣進(jìn)氣。在514處，可以終止汽缸的點(diǎn)火，在火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)中，這可以包含終止火花塞的致動。在其他實(shí)施例中，在510處可以通過終止燃料噴射來終止點(diǎn)火。
[0118]在渦輪增壓的實(shí)施例中，該方法可以繼續(xù)至516，在516中可以確定增壓是否大于閾值。閾值可以對應(yīng)于通過致動渦輪增壓器可達(dá)到的增壓量。如果在516處發(fā)現(xiàn)期望的增壓超過閾值，則可以增加到汽缸內(nèi)的進(jìn)氣空氣量。進(jìn)氣空氣量指的是輸送給有效/活性汽缸的進(jìn)氣空氣的量，其中有效汽缸指的是在第一組中的汽缸。因此，相對于在部分關(guān)閉開始之前的進(jìn)氣空氣量，可以不增加總進(jìn)氣空氣量。在518處可以通過增加進(jìn)氣空氣來增加輸送給在有效汽缸的排氣流內(nèi)的渦輪的排氣空氣量。
[0119]轉(zhuǎn)向方法500的502，如果在502處確定發(fā)動機(jī)當(dāng)前是否以部分關(guān)閉模式操作，則可以確定主發(fā)動機(jī)負(fù)荷是否大于預(yù)先確定的閾值Tup。如果發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)負(fù)荷大于閾值Tup，該方法開始使發(fā)動機(jī)返回至全汽缸操作。在520處，可以恢復(fù)到一個或更多個發(fā)動機(jī)汽缸的機(jī)油流動。這可以包括打開機(jī)油供應(yīng)管路內(nèi)的切斷元件，其可以可操作地位于第一汽缸組與第二汽缸組之間。在522處，可以恢復(fù)至一個或更多個汽缸的燃料輸送，汽缸可以是第二汽缸組的切斷汽缸。在524處，可以恢復(fù)到可以是第二汽缸組的一個或更多個汽缸的空氣進(jìn)氣。到這組汽缸的空氣進(jìn)氣可以由第二汽缸組的結(jié)合的進(jìn)氣管內(nèi)的節(jié)氣門控制或由各個進(jìn)氣門控制。在526處，切斷組的汽缸內(nèi)的點(diǎn)火可以開始，點(diǎn)火開始可以經(jīng)受由一個或更多個控制器確定的點(diǎn)火正時，并且可以使用任一上述方法來在順序上被確定。
[0120]如果在506處，發(fā)動機(jī)通過之前的關(guān)閉或由于關(guān)閉方法開始以部分關(guān)閉形式操作，則該方法可以繼續(xù)至528，在528中可以確定輸送給渦輪增壓器的排氣量是否低于閾值?？梢栽诰哂胁糠旨傻呐艢馄绻艿南到y(tǒng)中開始在528處的步驟，其中第一組的汽缸被耦連至第一部分結(jié)合的排氣管路，而第二汽缸組的汽缸被連接至第二部分結(jié)合的排氣管路，并且第一和第二部分結(jié)合的排氣管路被耦連至一個或更多個渦輪的下游，諸如在圖4中所描述的系統(tǒng)中。
[0121]在此，第一和第二部分結(jié)合的排氣管路可以通過結(jié)合的排氣管路上游的連接管路而相互連接。連接管路可以包括位于其中的切斷元件，其中當(dāng)切斷元件分別處于工作位置和斷路位置時，第一和第二部分結(jié)合的排氣管路流體地耦連和斷開耦連。如果在528處排氣量低于閾值，則在532處切斷元件可以移動至閉合位置，如果該元件已經(jīng)處于閉合位置，那么其可以保持在閉合位置使得第一和第二部分結(jié)合的排氣管路在渦輪的上游保持分離。如果在528處排氣量超過閾值，那么切斷元件可以保持打開或移動至打開位置，使得第一和第二部分結(jié)合的排氣管路在渦輪的上游基本耦連。該方法可以在534處結(jié)束，并且可以響應(yīng)于工況而快速相繼地或在預(yù)先確定的時間間隔處重復(fù)。
[0122]在未增壓的發(fā)動機(jī)實(shí)施例中，排氣量可以近似相關(guān)于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和/或負(fù)荷，并且可以取決于在各情況下使用的負(fù)荷控制。對于具有質(zhì)量調(diào)節(jié)的傳統(tǒng)汽油發(fā)動機(jī)，排氣量甚至在恒定的旋轉(zhuǎn)速度下也可以隨著負(fù)荷增加而升高?？商娲兀哂匈|(zhì)量調(diào)節(jié)的傳統(tǒng)柴油機(jī)發(fā)動機(jī)中的排氣量可以取決于旋轉(zhuǎn)速度而不是負(fù)荷。這是因?yàn)?，一旦?fù)荷改變并在恒定的旋轉(zhuǎn)速度下，混合物成分可以變化，但混合物的量會是靜態(tài)的。
[0123]在依靠排氣渦輪增壓而增壓的發(fā)動機(jī)中，應(yīng)當(dāng)考慮到進(jìn)氣側(cè)上的增壓壓力可以隨負(fù)荷和/或旋轉(zhuǎn)速度而變化，并且因此可以對排氣量有影響。由此，在上面以簡化形式概述的排氣量與負(fù)荷或旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系不適用于這種一般形式。
[0124]因此，就部分關(guān)閉來說，基于排氣量而不是負(fù)荷關(guān)閉可以是有利的。如果排氣量降至可預(yù)定排氣量，則部分關(guān)閉發(fā)生。
[0125]就這方面來說，作為部分關(guān)閉方法的一部分的方法變體可以是有利的，當(dāng)排氣量降至低于可預(yù)定量時第二組的汽缸被關(guān)斷，而當(dāng)排氣量升高至超過可預(yù)定量時第二組的汽缸被啟用。
[0126]在可變可控油泵被用作用于輸送發(fā)動機(jī)機(jī)油的泵的實(shí)施例中且在部分關(guān)閉時，取決于負(fù)荷而關(guān)斷的兩個汽缸的噴油冷卻可以通過閉合供應(yīng)管路而被關(guān)斷?？商娲兀梢詼p少依靠油泵輸送的油量。
[0127]注意，本文中包括的示例控制和估算程序能夠與各種發(fā)動機(jī)和/或車輛系統(tǒng)構(gòu)造一起使用。本文中所描述的具體程序可以代表任意數(shù)量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等等。因此，所描述的各種動作、操作和/或功能可以以所示順序、并行地被執(zhí)行，或者在一些情況下被省略。同樣地，實(shí)現(xiàn)本文中所描述的本發(fā)明的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖釋和說明而提供了所述處理順序。取決于所使用的特定策略，所示出的動作、操作和/或功能中的一個或多個可以被重復(fù)執(zhí)行。此外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖形地表示被編入發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的非臨時性存儲器內(nèi)的代碼。
[0128]應(yīng)理解，本文中所公開的構(gòu)造和程序本質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實(shí)施例不被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)樵S多變體是可能的。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它發(fā)動機(jī)類型。本發(fā)明的主題包括本文中所公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)造和其它的特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0129]所附權(quán)利要求特別指出被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可以涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的權(quán)利要求包括納入一個或更多個這樣的元件，既不必也不排除兩個或更多個這樣的元件。在這個或相關(guān)的申請中，通過修改本權(quán)利要求或提出新權(quán)利要求，所公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和子組合可以被要求保護(hù)。這樣的權(quán)利要求，無論是比原權(quán)利要求范圍寬、窄、相同或不同，均被認(rèn)為包含在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其包含:汽缸蓋；沿所述汽缸蓋的縱向軸線直列式布置的四個汽缸，其中所述四個汽缸被配置為使得其形成兩組且每組具有兩個汽缸，并且第一組的兩個汽缸是在所述發(fā)動機(jī)運(yùn)行時永久運(yùn)行的汽缸，而第二組的所述汽缸能夠取決于負(fù)荷被關(guān)斷以作為部分關(guān)閉的一部分，所述四個汽缸被配置為使得在各種情況下最外汽缸和相鄰的最內(nèi)汽缸形成一個汽缸組，以及；曲柄驅(qū)動，其包括:曲軸，所述曲軸被安裝在曲軸箱中并具有與每個所述汽缸相關(guān)聯(lián)的曲軸曲柄，其中所述曲軸曲柄沿所述曲軸的所述縱向軸線間隔開地布置；以及與所述汽缸相關(guān)聯(lián)的活塞，所述活塞通過連桿安裝在每個曲軸曲柄上；以及機(jī)油回路和用于將發(fā)動機(jī)機(jī)油輸送至噴油冷卻的供應(yīng)管路的泵，所述噴油冷卻使用曲軸箱側(cè)上的噴嘴用發(fā)動機(jī)機(jī)油來潤濕每個活塞的活塞底面，其中所述供應(yīng)管路沿所述曲軸的所述縱向軸線取向；所述供應(yīng)管路位于兩個最內(nèi)汽缸之間并且包括切斷元件，提供所述第二汽缸組的所述噴油冷卻的所述供應(yīng)管路在部分關(guān)閉時通過閉合所述供應(yīng)管路而被關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中通過自最外汽缸開始到達(dá)如下汽缸組的供應(yīng)管路向所述噴油冷卻供應(yīng)機(jī)油，其中所述汽缸組沿所述供應(yīng)管路位于下游并且是基于取決于負(fù)荷可切換的汽缸組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中所述切斷元件是電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中每個汽缸組的所述兩個汽缸的所述兩個曲軸曲柄在圍繞所述曲軸的所述縱向軸線的圓周方向上沒有偏移，以便汽缸組的所述兩個汽缸是機(jī)械同步的汽缸；并且所述第一汽缸組的所述曲軸曲柄相對于所述第二汽缸組的所述曲軸曲柄在圓周方向上圍繞所述縱向軸線扭轉(zhuǎn)180°地布置在所述曲軸上。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中每個汽缸具有至少一個排氣口和一個排氣管路，所述排氣口用于通過排氣排出系統(tǒng)排出來自所述汽缸的排氣，所述排氣管路被連接至每個排氣口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中每個汽缸組的所述汽缸的所述排氣管路并入結(jié)合的排氣管路，以形成單獨(dú)的排氣歧管，或每個汽缸組的所述汽缸的所述排氣管路并入所述汽缸蓋內(nèi)的結(jié)合的排氣管路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中每個汽缸具有用于通過排氣排出系統(tǒng)排出來自所述汽缸的排氣的至少一個排氣口，并且所述排氣管路中的至少一個被連接至每個排氣口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中排氣渦輪增壓器的至少一個渦輪被布置在每個所述結(jié)合的排氣管路中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中所述第一汽缸組和所述第二汽缸組的所述結(jié)合的排氣管路并入所述至少一個渦輪下游的共同的排氣管路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機(jī)是外部點(diǎn)火的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
11.一種發(fā)動機(jī)方法,其包含:在汽缸中以180°C A的間隔并以次序1-3-2-4或1_4_2 - 3開始燃燒，其中所述汽缸沿著汽缸蓋的縱向軸線從最外汽缸開始成一直線地計數(shù)并編號；以及響應(yīng)于發(fā)動機(jī)負(fù)荷降至低于第一預(yù)定閾值Td_而開始部分關(guān)閉，并且響應(yīng)于所述發(fā)動機(jī)負(fù)荷升高至超過第二預(yù)定負(fù)荷閾值Tup而終止部分關(guān)閉，所述部分關(guān)閉包括關(guān)斷第二汽缸組，所述第二汽缸組包括兩個汽缸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機(jī)方法，還包含經(jīng)由可變可控油泵輸送發(fā)動機(jī)機(jī)油；并且在部分關(guān)閉時，通過關(guān)閉供應(yīng)管路或減少由所述油泵輸送的油量而關(guān)斷所述第二汽缸組的噴油冷卻。
13.—種方法,其包含: 響應(yīng)于發(fā)動機(jī)負(fù)荷降至低于第一閾值而關(guān)閉第二汽缸組，所述第二汽缸組包括第一最外汽缸和其緊密相鄰的汽缸； 響應(yīng)于發(fā)動機(jī)負(fù)荷升高至超過第二閾值而開啟所述第二汽缸組； 使第一汽缸組在整個發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間恒定地運(yùn)行；所述第一汽缸組包括第二最外汽缸和其緊密相鄰的汽缸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中關(guān)閉所述第二汽缸組包括終止或減少到所述第二汽缸組的機(jī)油流動、燃料噴射、進(jìn)氣空氣流、點(diǎn)火或其中一些組合；并且開啟所述第二汽缸組包括開始或增加到所述第二汽缸組的機(jī)油流動、燃料噴射、進(jìn)氣空氣流、點(diǎn)火或其中一些組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動機(jī)方法，還包含當(dāng)所述第二汽缸組被關(guān)閉時，增加到所述第一汽缸組的空氣質(zhì)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動機(jī)方法，還包含排氣從所述第一汽缸組進(jìn)入與第二結(jié)合的排氣管分開的第一 結(jié)合的排氣管；以及排氣從所述第二汽缸組進(jìn)入所述第二結(jié)合的排氣管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)動機(jī)方法，還包含使來自所述第一汽缸組的所述汽缸的排氣在集成的排氣歧管內(nèi)混合；以及使來自所述第二汽缸組的所述汽缸的排氣在集成的排氣歧管內(nèi)混合。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)動機(jī)方法，還包含通過被機(jī)械耦連至第一排氣渦輪的第一壓縮機(jī)壓縮用于所述第一汽缸組的進(jìn)氣，其中所述第一排氣渦輪被流體地耦連至所述第一結(jié)合的排氣管；并且通過被機(jī)械耦連至第二排氣渦輪的第二壓縮機(jī)壓縮用于所述第二汽缸組的進(jìn)氣，其中所述第二排氣渦輪被流體地耦連至所述第二結(jié)合的排氣管。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包含響應(yīng)于排氣量升高至超過閾值，通過打開連接管中的切斷元件將所述第一結(jié)合的排氣管在所述第一和第二渦輪上游流體地耦連至所述第二結(jié)合的排氣管；并且響應(yīng)于排氣量降至低于閾值，通過閉合所述連接管中的切斷元件使所述第一結(jié)合的排氣管與所述第二結(jié)合的排氣管在所述第一和第二渦輪的上游流體地脫離耦合。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動機(jī)方法，還包含以360CA的間距使第一汽缸組的所述汽缸點(diǎn)火，并且以360CA的間距使第二汽缸組的所述汽缸點(diǎn)火，其中在距第二組的所述汽缸180CA的間距處使所述第一汽缸組的所述汽缸點(diǎn)火。
【文檔編號】F02B75/20GK103628979SQ201310360751
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月23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