本發(fā)明涉及機動車輛的燃燒發(fā)動機中的汽缸鈍化。
背景技術:
在該類型的發(fā)動機中,涉及鈍化分配裝置,即在一個或多個汽缸上的一個或多個活塞,并因此為了產(chǎn)生相同的功率,應當向保持激活的其它汽缸請求更大的功率。保持激活的汽缸在運行點上以更高的效率運行,同時允許發(fā)動機消耗更少。
實際的系統(tǒng)依靠重復鈍化相同的汽缸。如果對于四缸發(fā)動機而言,其相對滿足,然而對于例如三缸發(fā)動機而言,在多個循環(huán)上鈍化相同的汽缸是非常大的振動的來源。為了減少這些振動,應該實施所稱的輪流鈍化。換言之,交替地鈍化每個汽缸。
給出的汽缸因此處于交替激活和未激活循環(huán)中,并因此應當實施所考慮的汽缸閥的打開和關閉順序,該汽缸閥在未激活循環(huán)時,例如通過泵送來使損失最小化,同時使激活階段性能足夠好以保證損失的恢復。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提出一種鈍化的汽缸閥的打開和關閉的順序,該順序應當具有以上這些優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明借助機動車輛的燃燒發(fā)動機達到該目的,該發(fā)動機包括形成輪流鈍化的燃燒室的汽缸的活動和分別與這些汽缸連接的閥門的活動,發(fā)動機包括改變閥門狀態(tài)的裝置,改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,為至少一個汽缸控制汽缸的分別為激活和鈍化的兩個循環(huán),這些循環(huán)各自包括初始階段,該初始階段包括室的體積減少,在鈍化循環(huán)的情況下,該初始階段通過至少一個排氣閥來實施氣體向汽缸外的有效排出,這些激活和鈍化循環(huán)在體積減小的初始階段后包括一系列的三個階段,這三個階段依次包括燃燒室體積的膨脹階段、室體積減小的第二階段以及然后的室體積膨脹的第二階段,其特征在于,在鈍化循環(huán)中,汽缸的至少一個排氣閥在室體積減小的初始階段結束后并在部分接續(xù)的膨脹階段期間保持打開,使得所述接續(xù)的膨脹階段通過排氣閥引起排放氣體吸入汽缸。
有利地,改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,在激活循環(huán)時,使得在至少部分膨脹階段期間利用至少一個打開的進氣閥來實現(xiàn)接續(xù)于體積減小的初始階段的膨脹階段,并且在鈍化循環(huán)時,使得在整個膨脹階段期間使用保持關閉的所有汽缸進氣閥來實現(xiàn)接續(xù)于體積減小的初始階段的膨脹階段。
有利地,改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,在鈍化循環(huán)時,使得所述體積減小的第二階段是減少重新吸入的排放氣體的體積減小階段。
有利地,汽缸的全部排氣閥的狀態(tài)對于激活循環(huán)和鈍化循環(huán)是等同的。
有利地,在激活循環(huán)時,所有排氣閥在汽缸體積減小的初始階段是關閉的。
有利地,體積減小的初始階段在激活循環(huán)的情況下,通過至少一個排氣閥來實施氣體向汽缸外的有效排出,并且改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,所述至少一個汽缸的至少一個排氣閥在體積減小的初始階段期間根據(jù)汽缸是在激活循環(huán)或是在鈍化循環(huán)而具有不同的動能。
有利地,改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,使得在激活循環(huán)時在體積減小的初始階段中在汽缸的全部排氣閥上所考慮的完全打開比在鈍化循環(huán)時更少。
有利地,改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,使得在體積減小的初始階段中,汽缸的排氣閥在激活循環(huán)時比在鈍化循環(huán)時具有更少的打開行程(course)。
有利地,所述至少一個汽缸包括至少兩個排氣閥,改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,在鈍化循環(huán)時,在體積減小的初始階段的至少一部分期間,使所述至少兩個排氣閥放置在打開位置,并且配置為在激活循環(huán)時,在體積減小的初始階段期間,使所述至少兩個閥中的至少一個保持關閉。
有利地,改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,在鈍化循環(huán)的情況下,在體積減小的初始階段開始時,使所述至少一個排氣閥被控制為打開,并且配置為,在鈍化循環(huán)中依次的體積膨脹、體積減小和體積膨脹的階段期間,使該排氣閥保持打開。
有利地,改變閥門狀態(tài)的裝置配置為,使得所述至少一個汽缸交替實施激活循環(huán)和鈍化循環(huán)。
優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機僅包括三個汽缸。
附圖說明
通過閱讀以下描述并參照附圖來使本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點得以顯現(xiàn),在附圖中:
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的一系列激活和未激活循環(huán);
圖2以壓力-體積圖的形式示出該相同的一系列循環(huán);
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的一系列激活和未激活循環(huán);
圖4以壓力-體積圖的形式示出根據(jù)本發(fā)明的該第二實施方式的該一系列循環(huán);
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的一系列激活和未激活循環(huán);
圖6以壓力-體積圖的形式示出該相同的一系列循環(huán);
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的一系列激活和未激活循環(huán);
圖8以壓力-體積圖的形式示出該相同的一系列循環(huán);
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的一系列激活和未激活循環(huán);
圖10以壓力-體積圖的形式示出該相同的一系列循環(huán);
圖11示出以常規(guī)方式來運行的三缸發(fā)動機的一系列循環(huán)(現(xiàn)有技術);
圖12示出根據(jù)本發(fā)明的汽缸輪流鈍化來運行的三缸發(fā)動機的一系列循環(huán)。
具體實施方式
在圖1中示出了同一汽缸的一系列交替激活和未激活循環(huán)。圖1中,實線三角形表示閥門的有效打開,而虛線三角形表示鈍化的閥門,在此為保持在關閉位置的閥門。
三角形1、3、5和7示出了汽缸排氣閥的打開運動,而三角形2、4、6和8表示汽缸進氣閥的打開運動。豎直線表示汽缸的交替高位和低位的停頓點。
在本說明書中,循環(huán)應考慮為在汽缸的體積減小運動開始時在汽缸的低位停頓點開始,該運動用來在正常循環(huán)中排氣。循環(huán)因此由以下步驟組成:體積減小的運動,接著是對應于進氣階段的膨脹運動,然后是正常對應于壓縮的新的體積減小循環(huán),再然后是正常對應于降壓的新的膨脹循環(huán)。
參照圖1和圖2,首先描述本實施方式的鈍化循環(huán),然后描述其激活循環(huán)。未激活循環(huán)是在室中沒有任何燃燒發(fā)生的循環(huán),而激活循環(huán)是這種燃燒存在的循環(huán)。
未激活循環(huán)在參考標記11所示的低位停頓點處開始,低位停頓點11在先前的激活循環(huán)的燃燒之后產(chǎn)生,其中激活循環(huán)燃燒的起動由閃電形表示。此時,全部的汽缸閥門都是關閉的,直至對應于排氣閥的打開3開始的點11a。在點11和點11a之間,在排氣閥未打開之前,第一壓縮階段因此在此實現(xiàn)。在點11a處,排氣閥是打開的,并且汽缸中的壓力變得與排氣管中的壓力相等。汽缸因此達到其由參考標記12所示的高位停頓點。在點11a和點12之間,最初包含在汽缸中的排放氣體因此被排出到排氣管中。
點12a對應于排氣閥的關閉時刻。點12a在此比高位停頓點12更晚,使得在點12和點12a之間,汽缸處于膨脹運動的開始。于是將一部分排放氣體重新吸入汽缸中,然后在點12a所示的時刻收集到汽缸中,在點12a處排氣閥被控制為關閉以表示三角形3結束。在此未激活循環(huán)中,根據(jù)虛線三角形4的進氣閥是保持關閉的,使得排放氣體自點12a起保持在封閉的殼中。在點12a和汽缸到達其下位停頓點的點13之間,排放氣體經(jīng)歷膨脹。通過重新吸入排放氣體來確保足量地收集燃燒廢氣,使得在低位停頓點13不會達到過低的壓力。對于此方面,至少0.15巴的壓力是有利的。借助這種對燃燒廢氣的重新吸入,避免了汽缸中從活塞的中央位置起并直至低位停頓點的真空的產(chǎn)生。由于燃燒室中的壓力比油路中的壓力小太多,真空的產(chǎn)生使汽缸重新吸入來自發(fā)動機油路中的油并且該現(xiàn)象導致油耗顯著增加。
此外,如果油出現(xiàn)在燃燒室中,鈍化循環(huán)之后的汽缸重新激活處于燃燒漸弱的狀態(tài)。實際上,進氣和排氣開口上的阻塞現(xiàn)象導致發(fā)動機透氣性降低,并因此導致功率降低。由于在燃燒階段期間,燃燒室中作用為高溫點的油霧的存在,油的出現(xiàn)還增加了爆震出現(xiàn)的趨勢。
僅重新吸入部分燃燒廢氣的事實允許不再重新壓縮大量的燃燒廢氣,其中燃燒廢氣的溫度很高且壓力很大,這表示在重新壓縮后的高位停頓點處,在燃燒室中獲得的壓力和溫度比在正常循環(huán)時所獲的壓力和溫度更高,這可能導致發(fā)動機的損壞。此外,發(fā)動機消耗很多的能量用以重新壓縮氣體,這導致在鈍化循環(huán)階段期間對效率的強烈損害。因此損失了汽缸鈍化的益處。
由于對燃燒廢氣的這種重新吸入,還避免了在鈍化循環(huán)期間將新鮮空氣的收集到汽缸中。如果在整個鈍化循環(huán)期間將新鮮空氣維持在汽缸中,并且然后希望使用該新鮮空氣用以重新激活汽缸,汽缸會缺乏用于獲得良好的燃燒狀態(tài)的渦流,并且其伴隨著漸弱的燃燒和較差的發(fā)動機效率。
為了避免使用相同的空氣,可以設想將該新鮮空氣通過排氣開口排出,然后在鈍化后實施新的進氣階段。然而,由于鈍化的原理是通過減少泵送進氣的損失來減少泵送損失,因此損失了汽缸鈍化的益處。此外,通過輸送新鮮空氣到排出,不再保持催化轉換器中碳氫燃料與空氣的化學計量比例,其表示引起轉換器損壞的催化轉換器中強烈的放熱反應。此外,遠離化學計量比例的事實造成后處理功能的減弱。
鈍化循環(huán)的最后包括對燃燒廢氣的重新壓縮直至達到高位停頓點14,然后包括對室體積的重新膨脹直至達到低位停頓點15。激活循環(huán)于此開始。
激活循環(huán)以與鈍化循環(huán)相同的方式進行,但是為通過實施參考標記為6進氣閥的打開。更特殊地,激活循環(huán)通過參考標記為5的排氣閥的打開來開始,該打開在對關閉的閥門第一次施加壓力后在點15a處開始。在排氣閥的打開15a處,室中的壓力增加到排氣管中的壓力值。在點16處,汽缸達到其高位停頓點,而排氣閥在接續(xù)的膨脹階段的開始期間還保持打開,使得一部分的燃燒廢氣被重新吸入汽缸,直至具有選定的閥門交錯的排氣閥被控制為關閉并且進氣閥被控制為打開的點16a。點17對應于汽缸的低位停頓點,并且點17后面的點17a對應于進氣閥的關閉。點18對應于在高位停頓點初始的燃燒控制。激活循環(huán)通過隨后循環(huán)開始前的降壓階段而停止,該隨后循環(huán)在此為再一次的鈍化循環(huán)。
當發(fā)動機接受具有較大的排氣閥的關閉延遲的這種調(diào)節(jié)時,該策略尤其適用。該策略對曲軸大于25度的排氣閥的關閉延遲具有特殊的益處。然而,該策略通過點15、15a和16之間的泵送產(chǎn)生一定的損失。本策略可以與根據(jù)發(fā)動機載荷來實施的閥門交錯變化相結合,尤其可以與排氣閥的關閉延遲因發(fā)動機載荷升高而更小的策略相結合。
在圖3和圖4中示出了本發(fā)明的第二實施方式。圖3中,未激活循環(huán)在參考標記111示出的低位停頓點開始,低位停頓點111在先前的激活循環(huán)的燃燒后產(chǎn)生,燃燒的起動由閃電形表示。此時,全部汽缸閥門都是關閉的,直至對應于排氣閥打開103開始的點111a。在點111和點111a之間,在排氣閥未打開之前,第一壓縮階段因此在此實現(xiàn)。在點111a處,排氣閥是打開的,并且汽缸中的壓力變得與排氣管中的壓力相等。
汽缸因此達到其參考標記為112的高位停頓點。在點111a和點112之間,最初包含在汽缸中的排放氣體因此被排出到排氣管中。
點112a對應于排氣閥的關閉時刻。點112a在此比高位停頓點112更晚,使得在點112和點112a之間,汽缸處于膨脹運動的開始。于是將一部分排放氣體重新吸入汽缸中,然后在點112a處所示的時刻收集到汽缸中,在點112a排氣閥被控制為關閉以表示三角形103結束。在本鈍化循環(huán)中,根據(jù)虛線三角形104的進氣閥是保持關閉的,使得排放氣體自點112a起保持在封閉的殼中。在點112a和汽缸到達其下位停頓點的點113之間,排放氣體經(jīng)歷膨脹。通過重新吸入排放氣體確保足量地收集燃燒廢氣,使得在低位停頓點113不會達到過低的壓力。對于此方面,至少0.15巴的壓力是有利的。僅重新吸入一部分燃燒廢氣的事實允許不再重新壓縮大量的溫度很高并且壓力很大的燃燒廢氣。由于對燃燒廢氣的這種重新吸入,還避免了在鈍化循環(huán)期間將新鮮空氣的收集到汽缸中。
鈍化循環(huán)的最后包括對燃燒廢氣的重新壓縮,直至達到高位停頓點114,然后包括對室體積的重新膨脹,直至達到低位停頓點115。激活循環(huán)于此開始。
激活階段從燃燒室的體積減少階段開始,該減少在此由如虛線三角形105所示的關閉的排氣閥實現(xiàn)。在鈍化循環(huán)時重新吸入的一部分排放氣體總是存在于汽缸中,并且其因此經(jīng)歷在該階段中的新的壓縮。該重新壓縮在高位停頓點116處停止。隨后的膨脹階段以關閉的閥門開始,同時產(chǎn)生收集在汽缸中的一部分排放氣體的降壓,直至達到點116a,在該點處打開進氣閥以開始由三角形106所示的打開階段。汽缸達到低位停頓點117,然后開始構成壓縮階段的新的體積減小階段,進氣閥在體積減小的該階段過程中在點117a處采用其關閉位置。燃燒在高位停頓點118起動。激活循環(huán)結束于隨后的循環(huán)開始前的降壓階段,該隨后循環(huán)在此為新的鈍化循環(huán)。
在此情況下,在鈍化循環(huán)時保留與激活循環(huán)時相同量的排放氣體,同時遵守在鈍化循環(huán)期間汽缸中的壓力最小值。該實施方式的優(yōu)點是在激活循環(huán)時保持在汽缸中的燃燒廢氣組分或者剩余氣體組分比具有相同的閥門調(diào)節(jié)的三缸模式情況下的剩余氣體組分較冷,這允許更好的抗震爆性。本實施方式具有可以使用閥門的簡單的控制機構來實施的優(yōu)點。然而,將排放氣體重新壓縮兩次的事實每次產(chǎn)生大約0.07至0.1巴的較小損害。
有利地,進氣閥打開的階段很接近地發(fā)生在排氣閥關閉的階段建立之后或其之前,以便避免將排放氣體輸送到進氣管中并因此避免造成對體積效率、空氣-碳氫燃料混合物及其富度(richesse)以及造成進氣口阻塞的損害。
排氣閥關閉的延遲優(yōu)選地大于曲軸的25度角,以便不在汽缸中產(chǎn)生過小的壓力,尤其以便不在鈍化循環(huán)期間產(chǎn)生真空。
圖5中示出了同一汽缸的一系列交替激活和未激活循環(huán)。此處同樣地,實線三角形表示閥門的有效打開,而虛線三角形表示鈍化閥門,在此是保持在關閉位置。三角形201、203、205和207示出了汽缸排氣閥的打開運動,而三角形202、204、206和208表示汽缸進氣閥的打開運動。豎直線表示汽缸交替高位和低位的停頓點。參照圖5和圖6,根據(jù)本實施方式首先描述未激活循環(huán)然后描述激活循環(huán)。
未激活循環(huán)在參考標記211示出的低位停頓點開始,低位停頓點211在先前的激活循環(huán)的燃燒之后產(chǎn)生,燃燒的起動由閃電形表示。此時,全部的汽缸閥門都是關閉的,直至對應于在此數(shù)目為兩個的排氣閥打開203開始的點211a處。在點211和點211a之間,在排氣閥未打開之前,第一壓縮階段因此在此實現(xiàn)。在點211a處,一個排氣閥是打開的,并且汽缸中的壓力變得與排氣管中的壓力相等。根據(jù)不同的升程規(guī)律(loi de levée)較晚地打開另一個排氣閥,該規(guī)律將參照激活循環(huán)描述。
汽缸因此達到其參考標記為212的高位停頓點。在點211a和點212之間,最初包含在汽缸中的排放氣體因此被排出到排氣管中。
點212a對應于排氣閥的關閉時刻。點212a在此比高位停頓點212更晚,使得在點212和點212a之間,汽缸處于膨脹運動的開始。于是將一部分排放氣體重新吸入汽缸中,然后在點212a所示的時刻收集到汽缸中,在點212a處排氣閥被控制為關閉以表示三角形203結束。在此鈍化循環(huán)中,根據(jù)虛線三角形204,進氣閥是保持關閉的,使得排放氣體自點212a起保持在封閉的殼中。在點212a和汽缸到達其下位停頓點的點213之間,排放氣體經(jīng)歷膨脹。
通過重新吸入排放氣體來確保足量地收集燃燒廢氣,使得在低位停頓點213處不會達到過低的壓力。對于此方面,至少0.15巴的壓力是有利的。僅重新吸入一部分燃燒廢氣的事實允許不再重新壓縮大量溫度很高且壓力很大的燃燒廢氣。由于對燃燒廢氣的這種重新吸入,還避免了在鈍化循環(huán)期間將新鮮空氣的收集到汽缸中。
鈍化循環(huán)的最后包括對燃燒廢氣的重新壓縮,直至達到高位停頓點214,然后包括對室體積的重新膨脹,直至達到低位停頓點215。激活循環(huán)在此開始。
激活階段從排氣閥打開開始,該排氣閥打開具有上文描述的不同的升程規(guī)律。在本示例中,該不同的升程規(guī)律通過參照鈍化循環(huán)的三角形203描述的第一升程規(guī)律所描述的不同閥門實施,但是在變型例中,第二升程規(guī)律可以通過相同的閥門實施。在本示例中,已描述三角形203的升程規(guī)律的閥門在激活循環(huán)期間保持關閉。如果三角形203的升程規(guī)律可以應用到所有的排氣閥,則在激活循環(huán)期間控制這些閥門的激活。
參考標記為205的該第二升程規(guī)律在對關閉的閥門第一次施加壓力之后從點215a開始。點215a在此比升程規(guī)律的排氣閥打開203的點211a明顯更晚,使得收集的排放氣體的壓力施加在此被特別延長。
在排氣閥打開215a處,室中壓力增加到排氣管中的壓力值。在點216處,汽缸達到其高位停頓點,而排氣閥在接續(xù)的膨脹階段的開始期間還保持打開,使得將一部分燃燒廢氣吸入汽缸,直至具有選定的閥門交錯的排氣閥被控制為關閉并且進氣閥被控制為打開的點216a,在循環(huán)中,在與第一升程規(guī)律的排氣閥關閉203的點212a相同的時刻,有利地定位點216a。由于該第二升程規(guī)律,當汽缸中的壓力接近排氣收集器中的壓力時排氣閥被控制為打開,以便不產(chǎn)生泵送損失。
由三角形205示出的該第二升程規(guī)律還表示縮減升程或部分升程的行程,使得排放氣體的排出以逐漸且適于激活循環(huán)的方式執(zhí)行。
點217對應于汽缸的低位停頓點,并且點217后面的點217a對應于進氣閥關閉。點218對應于在高位停頓點初始的燃燒控制。激活循環(huán)停止于隨后循環(huán)開始前的降壓階段,該隨后循環(huán)在此為再一次的鈍化循環(huán)。
該分配模式允許選擇兩個升程規(guī)律的最優(yōu)定義,以便確保汽缸中最小壓力標準并最小化鈍化循環(huán)期間的泵送損失。通過使用兩個不同的升程規(guī)律,還帶來用于調(diào)節(jié)激活循環(huán)的排氣階段的額外的自由度。由于根據(jù)所處于的激活循環(huán)或鈍化循環(huán)具有幾乎相同的升程規(guī)律,升程規(guī)律對于發(fā)動機運行的整個范圍不再遵守在通過靠近低位停頓點處排氣閥打開的良好膨脹行程和通過較晚的排氣閥保留的剩余氣體組分之間折衷,可以通過第一升程規(guī)律來保持對排氣閥打開的優(yōu)化,使得其處于較好的階段以在膨脹階段期間獲得最大化正功,并且保持對第二升程規(guī)律的排氣閥打開的優(yōu)化,以便在激活循環(huán)時獲得更好的剩余氣體組分。在點212和212a之間以及點215和215a之間進行的階段被有利地調(diào)節(jié),以便定義第一和第二升程規(guī)律。
該鈍化策略甚至可以與分配調(diào)節(jié)一起實施,該分配調(diào)節(jié)不借助于例如在冷起動階段的任何排氣閥關閉延遲。這種策略可以在前述的全部好處上允許碳氫燃料的消耗額外減少最多10%,而且相對于不允許使用較冷發(fā)動機的前文的策略不使用對較冷發(fā)動機的汽缸鈍化。
已在圖7和圖8中示出了本發(fā)明的第四實施方式。圖7中,未激活循環(huán)從參考標記為311的低位停頓點開始,低位停頓點311在先前的激活循環(huán)的燃燒之后產(chǎn)生,燃燒的起動由閃電形表示。此時,全部的汽缸閥門都是關閉的,直至對應于第一排氣閥打開303開始的點311a。本汽缸包括兩個排氣閥并且第二排氣閥描述了以三角形303a的形式示出的打開,該打開相對于第一閥門的打開略微延遲。在點311和點311a之間,在排氣閥未打開之前,第一壓縮階段因此在此實現(xiàn)。在點311a處,排氣閥是打開的,并且汽缸中的壓力變得與排氣管中的壓力相等。
汽缸因此達到其參考標記為312的高位停頓點。在點311a和點312之間,最初包含在汽缸中的排放氣體因此通過第一和第二閥門被排出到排氣管中。
點312a對應于第一排氣閥的關閉時刻,并且點312b對應于第二排氣閥的關閉時刻。第一排氣閥關閉的點312a有利地定位于靠近高位停頓點312。但是,點312a和點312b在此比高位停頓點312更晚,使得在點312和點312a,312b之間,汽缸處于膨脹運動的開始。于是將一部分排放氣體重新吸入汽缸中,然后在點312b所示的時刻收集到汽缸中,在點312b處第二排氣閥被控制為關閉以表示三角形303a結束。在本鈍化循環(huán)中,根據(jù)虛線三角形304的進氣閥是保持關閉的,使得排放氣體從點312b起保持在封閉的殼中。在變型例中,使用行程或持續(xù)時間比在激活循環(huán)期間進行的升程規(guī)律更嚴格的升程規(guī)律,進氣閥可以是打開的。在點312b和汽缸到達其下位停頓點的點313之間,排放氣體經(jīng)歷膨脹。通過重新吸入排放氣體來確保足量地收集燃燒廢氣,使得在低位停頓點313處不會達到過低的壓力。對于此方面,至少0.15巴的壓力是有利的。僅重新吸入一部分燃燒廢氣的事實還允許不再重新壓縮大量溫度很高且壓力很大的燃燒廢氣。
鈍化循環(huán)的最后包括對燃燒廢氣的重新壓縮,直至達到高位停頓點314,然后包括對室體積的重新膨脹,直至達到低位停頓點315。激活循環(huán)于此開始。
激活階段從燃燒室的體積減少階段開始,該減少在此使用兩個打開的排氣閥中的一個來實現(xiàn),在此為例如通過實線三角形305示出的第一排氣閥,而如通過虛線三角形305a所示第二排氣閥鈍化并保持關閉。
更特殊地,在低位停頓點315處,在未激活循環(huán)時重新吸入的一部分排放氣體總是存在于汽缸中,并且其因此經(jīng)歷壓縮的開始。在第一排氣閥打開的點315a處,汽缸中的壓力增加到排氣收集器中的壓力直至高位停頓點316,同時產(chǎn)生輕微的泵送損失。隨后的膨脹階段開始而第一排氣閥總是打開,使得排放氣體重新吸入到汽缸中發(fā)生直至達到點316a,在該點打開進氣閥以開始由三角形306所示的打開階段。汽缸達到低位停頓點317處,然后開始構成壓縮階段的新的體積減小階段,進氣閥在該體積減小的階段過程中在點317a處采用其關閉位置。燃燒在高位停頓點318起動。激活循環(huán)停止于隨后循環(huán)開始前的降壓階段,該隨后循環(huán)在此為再一次的鈍化循環(huán)。
在此情況下,在激活和鈍化循環(huán)時保留一部分排放氣體,同時遵守鈍化循環(huán)期間汽缸中的壓力最小值。
當轉速較低且載荷較低的激活循環(huán)時,對發(fā)動機的調(diào)節(jié)允許采用較晚的排氣閥關閉時,該實施方式尤其有利。如果排氣閥關閉的位置不是很晚,即對于小于曲軸上25度角的閥門關閉,在自點312a延長至點313的膨脹期間,在燃燒室中產(chǎn)生真空。
該實施方式還于此授予排氣閥打開以及排氣閥關閉的較大調(diào)節(jié)自由。在發(fā)動機已配備同心凸輪系統(tǒng)或替代凸輪在凸輪中(英語為“cam-in-cam”)的系統(tǒng)且適用于渦輪載荷發(fā)動機的情況下,該實施方式尤其有益。這種系統(tǒng)實際上允許在每個排氣閥在不同的位置的階段固定,或者還允許改變至少一個排氣閥的閥門的打開寬度。在此對于相同閥門的相同規(guī)律303和305無需等于規(guī)律303a和305a,它們可以在最大升程和閥門打開的整個寬度上不同。
已在圖9和圖10中示出了本發(fā)明的第五實施方式。圖9中,未激活循環(huán)在參考標記為411的低位停頓點開始,低位停頓點411在先前激活循環(huán)的燃燒之后產(chǎn)生,燃燒的起動由閃電形表示。此時,全部的汽缸閥門都是關閉的,直至對應于第一排氣閥打開403開始的點411a處。本汽缸包括兩個排氣閥,并且第二排氣閥描述了以三角形403a的形式示出的打開,該三角形具有比第一閥門打開403更大的打開行程。在點411a處,排氣閥是打開的,并且汽缸中的壓力變得與排氣管中的壓力相等。
汽缸因此達到其參考標記為412的高位停頓點。在點411a和點412之間,最初包含在汽缸中的排放氣體因此通過第一和第二閥門被排出到排氣管中。
點412a對應于第二排氣閥的關閉時刻,其運動通過三角形403a示出。然而,第一閥門保持打開直至包括隨后的激活循環(huán)的排氣階段。因此,在高位停頓點412和地位停頓點413之間,汽缸首先處于膨脹運動,而進氣閥鈍化如虛線三角形404所示。于是將一部分排放氣體重新吸入汽缸中。汽缸然后達到其高位停頓點414,其正常對應于壓縮階段,但是在此對應于將排放氣體排出汽缸外的新的階段。在本鈍化循環(huán)中,進氣閥保持關閉,使得排放氣體僅通過保持打開的排氣閥通過。應當注意到,排氣閥有利地保持在部分打開的位置,以便避免在高位停頓點的位置處,閥門與活塞接觸。
隨后的膨脹階段開始,而第一排氣閥總是打開的,使得排放氣體重新吸入到汽缸中發(fā)生,直至達到開始激活循環(huán)的低位停頓點415。
激活循環(huán)從排放階段開始,該階段包括再一次將排放氣體排出,而第一排氣閥總是打開的。第二排氣閥在該排氣階段期間保持在關閉位置。在高位停頓點416后,在點416a處關閉第一排氣閥,使得通過汽缸將一部分排放氣體重新吸入。進氣閥打開以因此開始由三角形405所示的打開階段。汽缸達到低位停頓點417,然后開始構成壓縮階段的新的體積減小階段,進氣閥在該體積減小的階段過程中在點417a處采用其關閉位置。激活循環(huán)停止于隨后循環(huán)開始前的降壓階段,該隨后循環(huán)在此為再一次的鈍化循環(huán)。
在該實施方式中,汽缸因此從鈍化循環(huán)開始直至激活階段的排氣階段結束都保持與排氣收集器的氣體連接。
用于實施這些不同實施方式的閥門控制可以是電力的、電動壓氣的、液壓的或純機械的。因此改變閥門狀態(tài)的裝置已知可以在例如發(fā)動機控制模塊的處理器的控制下以電力、液壓或電動壓氣驅(qū)動的閥門的形式實施。在變型例中,閥門可以是通過打開控制液壓槽可鈍化的銷子(linguet)閥門、限位閥門或推桿閥門。還在變型例中,閥門可以通過多個凸輪軸來控制,根據(jù)希望是否鈍化閥門而選擇性地使用凸輪軸的一個或另一個凸輪。
下文的表1通過與常規(guī)運行方式的相比較,概括了具有輪流鈍化的三缸發(fā)動機的運行方式??梢钥吹?,利用輪流鈍化的模式,在發(fā)動機中的汽缸數(shù)是3的倍數(shù)(例如3或6)的情況下,減少了通過汽缸向發(fā)動機曲軸供應的功率的供給系數(shù)2。三個汽缸全部都經(jīng)歷汽缸的鈍化,即它們的閥門的鈍化)。本發(fā)明的“輪流空氣環(huán)路”系統(tǒng)在于對于發(fā)動機的全部汽缸,使兩個發(fā)動機循環(huán)(循環(huán)A激活,循環(huán)B鈍化)周期性交替。
表1
圖11示出了使用與前述附圖1,3,5,7,9相同的示出約定,以常規(guī)方式(不具有鈍化)運行的三缸發(fā)動機的三個汽缸C1、C2和C3的狀態(tài)。通過方框在圖中示出的分析窗F選定在四個沖程上,用以在隨后與對應于輪流鈍化的窗(圖12)相比較。如果研究該窗F:
-觀察到,全部汽缸C1、C2和C3實施在四沖程的相同發(fā)動機循環(huán)(循環(huán)在圖中標記為S),
-還觀察到,該發(fā)動機循環(huán)S的時間階段對于每個汽缸不同,由于具有奇數(shù)數(shù)目的汽缸,具有曲軸每次旋轉240°的燃燒。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明使發(fā)動機輪流鈍化而運行時,三個相同汽缸C1、C2和C3的狀態(tài)。如果在也通過方框示出的窗F上分析汽缸的狀態(tài),觀察到:
-全部汽缸實施不同于四沖程發(fā)動機的循環(huán)類型的不同循環(huán)(圖中標記為A的循環(huán)表示汽缸激活的循環(huán),圖中標記為B的循環(huán)表示汽缸鈍化的循環(huán))。因此,汽缸C1主要具有B類型的循環(huán),汽缸C2經(jīng)歷循環(huán)A的最后和循環(huán)B的開始(比例為1/3的循環(huán)A對2/3的循環(huán)B),并且汽缸C3經(jīng)歷循環(huán)B的最后和循環(huán)A的開始(比例為1/3的循環(huán)B對2/3的循環(huán)A)。
-具有每八個發(fā)動機沖程的相同循環(huán)(A或B)的重復,
-具有循環(huán)A和B的連續(xù)順序,
-這些發(fā)動機循環(huán)的時間階段對于每個汽缸不同(在三缸發(fā)動機的輪流鈍化中,具有曲軸每次旋轉480°的燃燒)。