本公開涉及一種具有高壓縮比和包括變速增壓器的多級(jí)增壓系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。

背景技術(shù)：

通常要求內(nèi)燃機(jī)(ice)在延長(zhǎng)的時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)多動(dòng)力。許多這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)采用增壓裝置(諸如廢氣渦輪驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器或機(jī)械驅(qū)動(dòng)增壓器)以在空氣流進(jìn)入ice的進(jìn)氣歧管之前將其壓縮以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和效率。

總的來看，渦輪增壓器和增壓器這二者均用作氣體壓縮機(jī)，其強(qiáng)制比否則可在環(huán)境大氣壓力下實(shí)現(xiàn)的空氣和氧氣更多的空氣和因此更多氧氣進(jìn)入ice的燃燒室。強(qiáng)制進(jìn)入ice的含氧空氣的附加質(zhì)量提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，允許發(fā)動(dòng)機(jī)在給定循環(huán)中燃燒更多燃料，由此增大燃燒壓力并且產(chǎn)生更多動(dòng)力。

為了努力提高整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和響應(yīng)，某些ice采用多級(jí)增壓系統(tǒng)。這樣的增壓系統(tǒng)可以包括具有在較低排氣流時(shí)更有效的較小渦輪增壓器以及在較高排氣流時(shí)更有效的較大渦輪增壓器的渦輪增壓系統(tǒng)或具有機(jī)械或電驅(qū)動(dòng)增壓器和排氣驅(qū)動(dòng)增壓器的組合式系統(tǒng)。這樣的增壓系統(tǒng)中的兩個(gè)渦輪增壓器或增壓器與渦輪增壓器之間的轉(zhuǎn)變通常是基于特定發(fā)動(dòng)機(jī)的配置和操作要求來控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的一個(gè)實(shí)施例涉及一種包括汽缸體的內(nèi)燃機(jī)。汽缸體限定汽缸以及相對(duì)于汽缸體定位的汽缸蓋。往復(fù)式活塞設(shè)置在汽缸內(nèi)部并且配置成以至少10:1的幾何壓縮比來壓縮空氣和燃料混合物。曲柄軸設(shè)置在汽缸體中并且通過在活塞上施加燃燒力而旋轉(zhuǎn)。進(jìn)氣閥操作地連接至汽缸蓋并且配置成控制空氣至汽缸的輸送以在其中進(jìn)行燃燒。排氣閥操作地連接至汽缸蓋并且配置成控制燃燒后氣體從汽缸中的去除。一種機(jī)構(gòu)經(jīng)由進(jìn)氣閥的恒定峰值升程在曲柄軸的旋轉(zhuǎn)角(是至少5度曲柄角)內(nèi)提供延遲進(jìn)氣閥關(guān)閉(livc)，即，峰值升程處的延長(zhǎng)保壓時(shí)間。

發(fā)動(dòng)機(jī)還包括多級(jí)增壓系統(tǒng)。多級(jí)增壓系統(tǒng)包括由燃燒后氣體驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器、機(jī)械或電驅(qū)動(dòng)的增壓器以及配置成改變?cè)鰤浩鞯霓D(zhuǎn)速的無級(jí)變速器(cvt)。發(fā)動(dòng)機(jī)另外包括控制器，其配置成調(diào)節(jié)渦輪增壓器、增壓器和cvt的操作以選擇性地將從環(huán)境接收的空氣加壓以便輸送至汽缸。

增壓器可以配置為低流量氣體壓縮機(jī)，而渦輪增壓器可以配置為高流量氣體壓縮機(jī)。

cvt可以包括至少一個(gè)可變直徑滑輪，其將發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸操作地連接至變速增壓器。在這樣的情況中，控制器可以配置成調(diào)節(jié)至少一個(gè)可變直徑滑輪的有效直徑以由此調(diào)節(jié)變速增壓器的速度。至少一個(gè)可變直徑滑輪可以機(jī)械地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸。

cvt還可以包括操作地連接至變速增壓器的非圓形齒輪裝置。在這樣的情況中，控制器可以配置成控制非圓形齒輪裝置以由此調(diào)節(jié)變速增壓器的速度。

該機(jī)構(gòu)可以在曲柄軸的5度至80度旋轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)產(chǎn)生進(jìn)氣閥的恒定峰值升程，并且可以將進(jìn)氣閥的關(guān)閉延遲至發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮循環(huán)中。

發(fā)動(dòng)機(jī)可以是幾何壓縮比在11:1至16:1的范圍內(nèi)的火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)。

該機(jī)構(gòu)可以包括配置成產(chǎn)生進(jìn)氣閥的恒定峰值升程的電動(dòng)液壓致動(dòng)器。

該機(jī)構(gòu)可以包括進(jìn)氣凸輪軸，其具有用于相對(duì)于曲柄軸的位置打開和關(guān)閉進(jìn)氣閥的凸輪凸角。

凸輪凸角可以包括配置成產(chǎn)生進(jìn)氣閥的恒定峰值升程的輪廓。

該機(jī)構(gòu)可以另外包括可變比凸輪從動(dòng)件或搖臂，其設(shè)置在凸輪凸角與進(jìn)氣閥之間使得凸輪從動(dòng)件配置成產(chǎn)生進(jìn)氣閥的恒定峰值升程。

本公開的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種具有這樣的內(nèi)燃機(jī)的車輛。

上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及本公開的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從實(shí)施例的以下詳述和用于實(shí)行結(jié)合附圖和隨附權(quán)利要求書取得的所述公開的最佳模式將容易地顯而易見。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開的具有帶有包括渦輪增壓器和變速增壓器的多級(jí)增壓系統(tǒng)的實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的示意圖。

圖2是根據(jù)本公開的具有帶有包括多級(jí)增壓系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的示意圖。

圖3是具有配置成在進(jìn)氣閥的峰值升程處提供延長(zhǎng)的保壓時(shí)間的機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意部分示意圖。

圖4是由圖3中所示的機(jī)構(gòu)的實(shí)施例使用的進(jìn)氣凸輪軸凸角的示意圖。

圖5是具有配置成在進(jìn)氣閥的峰值升程處提供延長(zhǎng)的保壓時(shí)間的機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。

圖6是由圖5中所示的機(jī)構(gòu)的實(shí)施例使用的進(jìn)氣凸輪軸凸角的示意圖。

圖7是具有配置成在進(jìn)氣閥的峰值升程處提供延長(zhǎng)的保壓時(shí)間的機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。

圖8說明由圖3至圖7中所示的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的進(jìn)氣閥的示例性升程曲線。

圖9是根據(jù)本公開的在多級(jí)增壓系統(tǒng)中采用來操作變速增壓器的無級(jí)變速器(cvt)的示意部分橫截面圖。

圖10是根據(jù)本公開的在多級(jí)增壓系統(tǒng)中采用來操作變速增壓器的cvt的另一個(gè)實(shí)施例的示意部分橫截面圖。

具體實(shí)施方式

參考附圖，其中全部幾個(gè)圖中的相同參考數(shù)字對(duì)應(yīng)于相同或類似部件，圖1至圖2說明車輛10，其采用動(dòng)力系來經(jīng)由從動(dòng)輪14推進(jìn)該車輛。如所示，動(dòng)力系12包括內(nèi)燃機(jī)16和操作地連接至該內(nèi)燃機(jī)的變速器組件18。動(dòng)力系12還可以包括一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，其均未被示出，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可設(shè)想到其的存在。如所示，發(fā)動(dòng)機(jī)16包括其中設(shè)置有多個(gè)汽缸22的汽缸體20以及相對(duì)于汽缸體定位的汽缸蓋23。具體地，汽缸蓋23可以安裝在汽缸體20上或集成至汽缸體中或與汽缸體鑄造在一起。

汽缸蓋23容納空氣和燃料以在汽缸22內(nèi)部使用以供后續(xù)燃燒。如圖3、圖5和圖7中可見，每個(gè)汽缸22均包括配置成在其中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)活塞22-1。另外，燃燒室22-2形成在汽缸22內(nèi)介于汽缸蓋23的底面與活塞22-1的頂部之間。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知，每個(gè)燃燒室22-2均容納燃料和空氣，該燃料和空氣組合成在所述燃燒室內(nèi)部形成燃料空氣混合物以供后續(xù)燃燒。發(fā)動(dòng)機(jī)16可以包括節(jié)氣門19(圖1至圖2中所示)，其可配置為傳統(tǒng)的可移動(dòng)節(jié)氣門葉片或?qū)沫h(huán)境進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣體積進(jìn)行計(jì)量的另一種類型的裝置。雖然圖1和2中示出了直列式四汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)，但是并不妨礙本公開適用于具有不同數(shù)量和/或設(shè)置的汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。

如圖3、圖5和圖7中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)16還包括多個(gè)進(jìn)氣閥24，其操作地連接至汽缸蓋23并且配置成控制空氣至每個(gè)汽缸22的供應(yīng)以便與其中的燃料一起燃燒。發(fā)動(dòng)機(jī)16可以配置為火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其采用配置成輸送所需量的燃料的燃料噴射器25以及起始燃料和空氣混合物在燃燒室22-2內(nèi)部的燃燒的火花塞27。發(fā)動(dòng)機(jī)16另外包括多個(gè)排氣閥26，其操作地連接至汽缸蓋23并且配置成控制燃燒后氣體從每個(gè)汽缸22中的去除。第一機(jī)構(gòu)28配置成在發(fā)動(dòng)機(jī)16的操作期間調(diào)節(jié)相應(yīng)進(jìn)氣閥24的打開和關(guān)閉并且特別設(shè)置成在延長(zhǎng)的時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生進(jìn)氣閥24的總體上恒定峰值升程。下文將更詳細(xì)地討論第一機(jī)構(gòu)28的具體實(shí)施例和操作。第二機(jī)構(gòu)30配置成在發(fā)動(dòng)機(jī)16的操作期間調(diào)節(jié)相應(yīng)排氣閥26的打開和關(guān)閉。第二機(jī)構(gòu)30可以配置為具有用于致動(dòng)排氣閥26的多個(gè)凸輪凸角30-1的排氣凸輪軸，或包括類似于下文關(guān)于第一機(jī)構(gòu)28描述的那些配置的其它配置。

發(fā)動(dòng)機(jī)16還包括配置成在汽缸體20內(nèi)旋轉(zhuǎn)的曲柄軸31。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知，曲柄軸31是由活塞22-1經(jīng)由相應(yīng)的連桿(未示出)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)檫m當(dāng)比例的燃料空氣混合物經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥24選擇性地準(zhǔn)許進(jìn)入燃燒室22-2并且在燃燒室中燃燒。在空氣燃料混合物在具體燃燒室22-2內(nèi)部燃燒之后，特定活塞的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)用于增補(bǔ)燃燒室氣體32經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)排氣閥26從相應(yīng)汽缸22中的去除。汽缸蓋23還配置成諸如經(jīng)由排氣歧管34將燃燒后氣體32從燃燒室22-2中排出。如圖1至2中所示，此排氣歧管34可以配置為單獨(dú)、可附接部件，其用于清除汽缸22中的排氣燃燒后氣體32或在內(nèi)部鑄造(即，集成)至汽缸蓋23中(未示出，但是為本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知)。

具體參考圖3至圖8，第一機(jī)構(gòu)28配置成在曲柄軸31的擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)角內(nèi)產(chǎn)生每個(gè)進(jìn)氣閥24的恒定峰值升程，即，相應(yīng)進(jìn)氣閥的峰值升程處的延長(zhǎng)保壓時(shí)間。期望期間每個(gè)進(jìn)氣閥24的峰值升程保持恒定的曲柄軸31的旋轉(zhuǎn)角將為至少5度，因此相對(duì)于具有典型進(jìn)氣閥的持續(xù)時(shí)間在每個(gè)進(jìn)氣閥處產(chǎn)生增加持續(xù)時(shí)間的開口。具體地，第一機(jī)構(gòu)28可以在曲柄軸31的5度至80度旋轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)產(chǎn)生進(jìn)氣閥24的恒定峰值升程。進(jìn)氣閥的峰值升程處的這樣的延長(zhǎng)保壓時(shí)間產(chǎn)生可以向每個(gè)汽缸22輸送燃燒空氣的供應(yīng)的增加時(shí)段。圖3中所示的第一機(jī)構(gòu)28的實(shí)施例可以包括具有多個(gè)凸輪凸角38a的進(jìn)氣凸輪軸36a，其中每個(gè)凸角配置成致動(dòng)相應(yīng)的進(jìn)氣閥24。凸輪凸角38a包括在曲柄軸31的理想擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)角內(nèi)產(chǎn)生每個(gè)進(jìn)氣閥24的恒定峰值升程的凸輪輪廓40a。如圖3中所示，第一機(jī)構(gòu)28的所述實(shí)施例可以包括將運(yùn)動(dòng)從凸輪凸角38a轉(zhuǎn)移至相應(yīng)的進(jìn)氣閥24的多個(gè)或一組凸輪隨動(dòng)件46a。每個(gè)凸輪從動(dòng)件46a可以配置為固定比搖臂。

如可從圖4中所見，凸輪輪廓40a包括斜坡41a和42a以及限定凸輪凸角38a的頂部44a的總體上扁平部分43a。扁平部分43a與通常所使用的相對(duì)尖銳或圓弧狀頂部(在進(jìn)氣閥的峰值升程處產(chǎn)生不顯著的保壓時(shí)間)相比在相應(yīng)的進(jìn)氣閥24a的峰值升程處提供延長(zhǎng)的保壓時(shí)間。凸角輪廓40a的特征在于在扁平部分43a的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持基本上恒定的切線45a。扁平部分43a旨在擴(kuò)大使得凸輪旋轉(zhuǎn)角θ比凸輪軸36a的旋轉(zhuǎn)大2.5度，這對(duì)應(yīng)于比曲柄軸31的旋轉(zhuǎn)大5度。如圖4中所示，扁平部分43a擴(kuò)大橫跨進(jìn)氣凸輪軸36a的20度旋轉(zhuǎn)角θ，這對(duì)應(yīng)于40度的曲柄軸31的旋轉(zhuǎn)。

圖5中所示的第一機(jī)構(gòu)28的另一個(gè)實(shí)施例可以包括具有多個(gè)凸輪凸角38b的凸輪軸36b。每個(gè)凸角38b均包括具有斜坡41b和42b的凸角輪廓40b，并且提供如圖6中所示的公知的相對(duì)尖銳或緊密的圓弧狀頂部44b，其在相應(yīng)進(jìn)氣閥24的峰值升程處產(chǎn)生基本上為零或不顯著的保壓時(shí)間。結(jié)合凸輪軸36b，第一機(jī)構(gòu)28的所述實(shí)施例可以包括將運(yùn)動(dòng)從凸輪凸角38b轉(zhuǎn)移至相應(yīng)的進(jìn)氣閥24的多個(gè)或一組凸輪隨動(dòng)件46b。每個(gè)凸輪從動(dòng)件46b均配置為可變比搖臂，其包括可旋轉(zhuǎn)凸輪狀輥?zhàn)?8b以在相應(yīng)進(jìn)氣閥24的峰值升程處產(chǎn)生理想的延長(zhǎng)保壓時(shí)間。為了在圖5至6的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣閥24的峰值升程處產(chǎn)生理想的延長(zhǎng)保壓時(shí)間，可旋轉(zhuǎn)凸輪狀輥?zhàn)?8可以如所示般設(shè)置在每個(gè)凸輪凸角38b與每個(gè)凸輪從動(dòng)件46b之間，使得凸輪狀輥?zhàn)痈淖兺馆啅膭?dòng)件的有效比。凸輪狀輥?zhàn)?8的適當(dāng)旋轉(zhuǎn)可以例如由通過安裝至發(fā)動(dòng)機(jī)16的流體泵(未示出)產(chǎn)生的油壓實(shí)現(xiàn)。在圖3和5的每個(gè)實(shí)施例中，第一機(jī)構(gòu)28可以另外包括凸輪軸相位器37，其配置成改變發(fā)動(dòng)機(jī)16的操作期間相應(yīng)凸輪軸36a、36b相對(duì)于曲柄軸31的位置的位置。

替代地，根據(jù)圖7中所示的又一實(shí)施例，第一機(jī)構(gòu)28可以包括個(gè)別電動(dòng)液壓或機(jī)電致動(dòng)器50。每個(gè)致動(dòng)器50均配置成在曲柄軸31的擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)角內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)進(jìn)氣閥24的理想恒定峰值升程?？刹捎眠@樣的致動(dòng)器50來代替先前描述的凸輪軸36a或具有凸輪隨動(dòng)件46b的凸輪軸36b。圖8中示出可針對(duì)進(jìn)氣閥24由上文關(guān)于相應(yīng)的圖3、5和7所述的每個(gè)實(shí)施例的第一機(jī)構(gòu)28產(chǎn)生的示例性升程曲線52。升程曲線52說明進(jìn)氣凸輪軸旋轉(zhuǎn)角的20度角θ，其等效于期間每個(gè)進(jìn)氣閥24的10.3毫米峰值升程保持恒定的曲柄軸31的40度旋轉(zhuǎn)角。在圖8的所說明實(shí)施例中，與典型的凸輪凸角輪廓40b相比，對(duì)于附加的20度凸輪角度θ，已經(jīng)擴(kuò)大由第一機(jī)構(gòu)28提供的峰值升程。與曲線51下方由典型的凸輪凸角輪廓40b產(chǎn)生的面積相比，進(jìn)氣閥的峰值升程處的此延長(zhǎng)保壓時(shí)間在升程曲線52下方產(chǎn)生增加的面積54，這對(duì)應(yīng)于可向具體汽缸22輸送燃燒空氣供應(yīng)的增加的時(shí)段。

如圖1和圖2中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)16還包括多級(jí)增壓系統(tǒng)56，其配置為具有用于將從環(huán)境接收的空氣流58加壓以便輸送至汽缸22的多個(gè)氣體壓縮機(jī)的強(qiáng)制進(jìn)氣裝置。多級(jí)增壓系統(tǒng)56的氣體壓縮機(jī)具體被示為高流量渦輪增壓器60和變速增壓器62。增壓器62可以由曲柄軸31經(jīng)由操作地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)16(圖1中所示)皮帶65機(jī)械地驅(qū)動(dòng)或由電動(dòng)馬達(dá)66(圖2中所示)電驅(qū)動(dòng)。在圖1和2中所示的實(shí)施例中，在低氣體流速下，空氣流58可首先通過高流量渦輪增壓器60并且傳遞至變速增壓器62。在單獨(dú)實(shí)施例(未示出)中，在低氣體流速下，空氣流58可以直接從環(huán)境接收并且在傳遞至高流量渦輪增壓器62之前由變速增壓器62壓縮。在任一個(gè)上述實(shí)施例中，變速增壓器62將操作為低流量氣體壓縮機(jī)，而渦輪增壓器60將操作為高流量氣體壓縮機(jī)。

如所示，渦輪增壓器60與排氣歧管34流體連通并且由來自于排氣歧管的燃燒后氣體32驅(qū)動(dòng)。多級(jí)增壓系統(tǒng)56可以采用廢氣門56-1來控制由渦輪增壓器60產(chǎn)生的增壓壓力，并且可以或可以不采用壓縮機(jī)旁通閥56-2來將空氣流58選擇性地引導(dǎo)至渦輪增壓器60和增壓器62中的每一個(gè)。多級(jí)增壓系統(tǒng)56還包括配置成改變?cè)鰤浩?2的轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速器(cvt)64。cvt64可經(jīng)由皮帶65(圖1中所示)操作地連接至曲柄軸31或連接至電動(dòng)馬達(dá)66(圖2中所示)。可以采用cvt64來改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)16的瞬態(tài)響應(yīng)和燃料經(jīng)濟(jì)性。下文將詳細(xì)地描述cvt64的各個(gè)實(shí)施例。

低流量氣體壓縮機(jī)將空氣流58加壓并且以燃燒后氣體32的相當(dāng)?shù)偷牧魉倩蛞园l(fā)動(dòng)機(jī)16的較低轉(zhuǎn)速(諸如低于約3,000rpm)將空氣流排放至汽缸22。高流量氣體壓縮機(jī)將空氣流58加壓并且以燃燒后氣體32的相當(dāng)高的流速或以發(fā)動(dòng)機(jī)16的中間和較高轉(zhuǎn)速(諸如約3,000rpm和以上)將空氣流排放至汽缸22。因此，在此發(fā)動(dòng)機(jī)16中，所產(chǎn)生的低于約3,000rpm的燃燒后氣體32的流速相對(duì)低于以3,000rpm閾值和3,000rpm以上閾值產(chǎn)生的流速。因此，渦輪增壓器60和變速增壓器62中的一個(gè)將配置成在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度以上開始操作，且另一個(gè)將配置成在大于發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度的預(yù)定發(fā)動(dòng)機(jī)速度以上開始操作。

通常，在多級(jí)強(qiáng)制進(jìn)氣裝置中，來自于多個(gè)壓縮機(jī)的輸出壓力大于可由單個(gè)壓縮機(jī)提供的壓力。此多級(jí)強(qiáng)制進(jìn)氣裝置可以配置成操作為時(shí)序系統(tǒng)，其中至少在某些、通常中間的發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi)，低壓和高壓壓縮機(jī)同時(shí)操作，即，操作重疊。多級(jí)強(qiáng)制進(jìn)氣裝置還可配置成作為分級(jí)系統(tǒng)而產(chǎn)生增壓壓力，其中低壓和高壓壓縮機(jī)按順序產(chǎn)生增壓壓力，而沒有任何操作重疊。

發(fā)動(dòng)機(jī)16另外包括進(jìn)氣系統(tǒng)，其可以包括多級(jí)增壓系統(tǒng)56上游的空氣過濾器(未示出)以將空氣流58從環(huán)境引導(dǎo)至相應(yīng)的氣體壓縮機(jī)。進(jìn)氣系統(tǒng)可以另外包括多級(jí)增壓系統(tǒng)56下游的至少一個(gè)增壓空氣冷卻器67用于經(jīng)由通過近似等氣壓冷卻提高進(jìn)氣增壓密度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率。在單獨(dú)實(shí)施例中，渦輪增壓器60和增壓器62中的每一個(gè)還流體連接至進(jìn)氣歧管69，其配置成將加壓空氣流58分布至每個(gè)汽缸22以便與適當(dāng)量的燃料混合以及所形成燃料空氣混合物的后續(xù)燃燒。另外，渦輪增壓器60和增壓器62中的每一個(gè)可設(shè)置有相應(yīng)的增壓空氣冷卻器67用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，如上所述。

如圖1至圖2中可見，車輛10可以另外包括可編程控制器70，其配置成諸如通過控制噴射至汽缸22中的燃料量用于混合以及與加壓空氣流58的后續(xù)燃燒來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)16的操作?？刂破?0可以是用于發(fā)動(dòng)機(jī)16的專用控制器、用于動(dòng)力系12的控制器或用于整個(gè)車輛10的中央處理單元?？刂破?0還配置成調(diào)節(jié)渦輪增壓器60、增壓器62和cvt64的操作以將從環(huán)境接收的空氣流58選擇性地加壓以便輸送至汽缸22?？刂破?0可以另外配置成調(diào)節(jié)圖3、5和6中說明的第一機(jī)構(gòu)28的實(shí)施例以及多級(jí)增壓系統(tǒng)56中的第一氣體壓縮機(jī)和第二氣體壓縮機(jī)的操作之間的轉(zhuǎn)變。

控制器70包括存儲(chǔ)器，其中的至少某些是有形且非暫時(shí)性的。存儲(chǔ)器可以是參與提供計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)或程序指令的任何可記錄介質(zhì)。這樣的介質(zhì)可以采取許多形式，包括(但不限于)非易失性介質(zhì)和易失性介質(zhì)。用于控制器70的非易失性介質(zhì)可以包括(例如)光盤或磁盤和其它持久存儲(chǔ)器。易失性介質(zhì)可以包括(例如)可以構(gòu)成主存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dram)。這樣的指令可以由一個(gè)或多個(gè)傳輸介質(zhì)來傳輸，所述傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、銅線和光纖，包括具有耦合至計(jì)算機(jī)的處理器的系統(tǒng)總線的導(dǎo)線。控制器70的存儲(chǔ)器還可以包括(例如)軟盤片、軟盤、硬盤、磁帶、任何其它磁性介質(zhì)、cd-rom、dvd、任何其它任何光學(xué)介質(zhì)等?？刂破?0可配置或配備有其它所需計(jì)算機(jī)硬件，諸如高速時(shí)鐘、必需品模數(shù)(a/d)和/或數(shù)模(d/a)電路、任何必要的輸入/輸出電路和裝置(i/o)以及合適的信號(hào)調(diào)節(jié)和/或緩存電路?？刂破?0需要或從而可以訪問的任何算法可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并且自動(dòng)地執(zhí)行以提供所需功能。

如圖9中所示，cvt64可配置為互補(bǔ)可變直徑或可調(diào)滑輪、具體是經(jīng)由具有具體接觸直徑76-1的皮帶或鏈條76連接的可變直徑滑輪72和對(duì)置可變直徑滑輪74的系統(tǒng)。如所示，可變直徑滑輪72機(jī)械地連接至曲柄軸31，而可變直徑滑輪74操作地連接至變速增壓器62?？勺冎睆交?4可以直接或經(jīng)由離合器78連接至變速增壓器62?？勺冎睆交?2直接或經(jīng)由類似于離合器78的離合器(未示出)連接至曲柄軸31?；?2、74可以致動(dòng)成由此改變用于皮帶或鏈條76的相應(yīng)滑輪的有效接觸直徑72-1和74-1。此致動(dòng)可經(jīng)由相應(yīng)的電動(dòng)馬達(dá)72-2和74-2以電形式或經(jīng)由流體泵(未示出)液壓實(shí)現(xiàn)。用于提供滑輪72、74的液壓致動(dòng)的流體泵可為用于實(shí)現(xiàn)凸輪狀輥?zhàn)?8的先前討論的旋轉(zhuǎn)的相同泵?？烧{(diào)滑輪cvt64的最小比rmin和最大比rmax可分別為0.95和1.6。

控制器70可編程為同時(shí)調(diào)節(jié)相應(yīng)可變直徑滑輪72、74的有效接觸直徑72-2、74-2以通過控制電動(dòng)馬達(dá)72-1、74-1或?qū)⒓訅毫黧w從流體泵輸送來維持皮帶或鏈條76的接觸直接76-1，由此調(diào)節(jié)增壓器62的速度。因此，控制器70可響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)16的具體操作模式、諸如關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷和其速度而經(jīng)由調(diào)節(jié)相應(yīng)可變直徑滑輪72、74的有效接觸直徑72-2、74-2來調(diào)節(jié)變速增壓器62?？刂破?0還可編程為調(diào)節(jié)離合器78用于相對(duì)于曲柄軸31選擇性地接合和脫離可變直徑滑輪72和/或用于相對(duì)于變速增壓器62選擇性地接合和脫離可變直徑滑輪74。

如圖10中所示，cvt64還可配置為包括非圓形齒輪的相互嚙合的齒輪裝置80。非圓形齒輪裝置80操作地連接至變速增壓器62。此非圓形齒輪裝置80的示例性實(shí)施例在圖10中加以示出并且包括配置成由曲柄軸31驅(qū)動(dòng)的輸入軸82。控制機(jī)構(gòu)84設(shè)置在輸入軸82上。非圓形傳動(dòng)齒輪86和非圓形傳動(dòng)齒輪88安裝成在輸入軸82上旋轉(zhuǎn)?？刂茩C(jī)構(gòu)84配置成使非圓形傳動(dòng)齒輪86在輸入軸82上相對(duì)于非圓形傳動(dòng)齒輪88旋轉(zhuǎn)。

非圓形齒輪裝置80還包括設(shè)置成基本上平行于輸入軸82的副軸90。非圓形從動(dòng)齒輪92和非圓形從動(dòng)齒輪94安裝在副軸90上并且經(jīng)由差速器或行星齒輪組96彼此操作地連接。另外，非圓形從動(dòng)齒輪92和非圓形從動(dòng)齒輪94與相應(yīng)的非圓形傳動(dòng)齒輪86和非圓形傳動(dòng)齒輪88個(gè)別地嚙合。取出齒輪100經(jīng)由超越離合器98操作地連接至副軸90，該超越離合器允許取出齒輪100由曲柄軸31驅(qū)動(dòng)，但是防止通過相互嚙合的齒輪裝置80傳輸反向旋轉(zhuǎn)。取出齒輪100與設(shè)置在輸出軸104上的取出齒輪102嚙合。如所示，輸出軸102設(shè)置成基本上平行于輸入軸82并且可以固定成隨著變速增壓器62旋轉(zhuǎn)。由控制器70調(diào)節(jié)的離合器78還可以結(jié)合至cvt64的非圓形齒輪裝置80的實(shí)施例中，諸如結(jié)合在輸入軸82處，用于將非圓形齒輪裝置和增壓器62選擇性地與曲柄軸31接合和脫離。

在發(fā)動(dòng)機(jī)16的操作期間，由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生在曲柄軸31處的轉(zhuǎn)矩通過非圓形傳動(dòng)齒輪86傳輸至非圓形從動(dòng)齒輪92并且通過非圓形傳動(dòng)齒輪88傳輸至非圓形從動(dòng)齒輪94。隨著非圓形傳動(dòng)齒輪86和非圓形傳動(dòng)齒輪88的定相發(fā)生改變，還能夠修改輸出軸104的速度與輸入軸82的速度的所形成比。因此，控制器70可調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)84使之旋轉(zhuǎn)并且由此改變非圓形傳動(dòng)齒輪86相對(duì)于非圓形傳動(dòng)齒輪88的定相。非圓形傳動(dòng)齒輪86相對(duì)于非圓形傳動(dòng)齒輪88的定相的這樣的改變調(diào)節(jié)變速增壓器62的速度。當(dāng)非圓形傳動(dòng)齒輪86和非圓形傳動(dòng)齒輪88維持相差時(shí)(其可大至180度異相)，產(chǎn)生恒定速度比用于相對(duì)于曲柄軸31驅(qū)動(dòng)變速增壓器62。通過使用先前討論的超越離合器98促進(jìn)維持這樣的定相條件。

通過定相條件的具體實(shí)例實(shí)現(xiàn)cvt64的非圓形齒輪裝置80的實(shí)施例的最小比rmin和最大比rmax。兩個(gè)非圓形從動(dòng)齒輪對(duì)、具有非圓形從動(dòng)齒輪92的非圓形傳動(dòng)齒輪86和具有非圓形從動(dòng)齒輪94的非圓形傳動(dòng)齒輪88構(gòu)成一個(gè)功能發(fā)生器。非圓形齒輪裝置80可具有與認(rèn)為實(shí)現(xiàn)介于rmin與rmax之間的理想比范圍所必需的功能發(fā)生器一樣多的功能發(fā)生器。串聯(lián)耦合在一起的四個(gè)這樣的功能發(fā)生器可產(chǎn)生105度恒定比跨距，從而提供0.7的rmin和1.3的rmax，因此賦予1.86的比范圍?？刂破?0可編程為響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)16的具體操作模式、諸如關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷和其速度而將變速增壓器62的速度調(diào)節(jié)介于cvt64的非圓形齒輪裝置80的實(shí)施例的rmin與rmax之間。

在發(fā)動(dòng)機(jī)16的操作期間，第一機(jī)構(gòu)28使得如通常在阿特金森或米勒燃燒循環(huán)中使用的延遲進(jìn)氣閥關(guān)閉(livc)能夠?qū)p少量的空氣和比例減少量的燃料捕集在燃燒室22-2中。第一機(jī)構(gòu)28使用進(jìn)氣閥24的峰值升程處的延長(zhǎng)保壓時(shí)間以將進(jìn)氣閥24的關(guān)閉延遲或延長(zhǎng)至發(fā)動(dòng)機(jī)16的壓縮循環(huán)中。通常，低rpm下的高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷在燃燒室22-2內(nèi)部產(chǎn)生高壓，從而增大了歸因于燃燒不受控制引起的爆燃或自燃的可能性。因此，經(jīng)由第一機(jī)構(gòu)28限制燃燒室22-2內(nèi)部的燃燒前壓力總體上具有降低燃燒壓力和減小爆燃或其它不受控制燃燒的可能性的效果。這樣的效果在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)16的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中可能特別有利。采用汽缸壓力增壓壓縮機(jī)(諸如氣體壓縮機(jī)(即，上文討論的增壓器60和渦輪增壓器62)中的任一個(gè))的發(fā)動(dòng)機(jī)中的典型幾何壓縮比通常主要被設(shè)定在8.5:1至9.5:1的范圍內(nèi)以管理燃燒壓力。然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)16中，設(shè)定幾何壓縮比可以為至少10:1，且具體在11:1至16:1的范圍內(nèi)，這是因?yàn)榈谝粰C(jī)構(gòu)28在增壓操作期間控制燃燒壓力。

通過受進(jìn)一步延長(zhǎng)至發(fā)動(dòng)機(jī)16的壓縮循環(huán)中的延遲進(jìn)氣閥關(guān)閉限制的燃燒前壓力或有效壓縮比實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)16中的相對(duì)較高幾何壓縮比，其中該延遲進(jìn)氣閥關(guān)閉本身是由進(jìn)氣閥24的恒定峰值升程實(shí)現(xiàn)。由于延遲進(jìn)氣閥關(guān)閉由于第一機(jī)構(gòu)28進(jìn)一步延長(zhǎng)至壓縮循環(huán)中，在某些發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式期間可有效地管理燃燒室22-2內(nèi)部的燃燒壓力(即，有效燃燒比)。例如，當(dāng)多級(jí)增壓系統(tǒng)56產(chǎn)生顯著的增壓壓力時(shí)，可管理較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度和較高負(fù)荷下的有效壓縮比。因此，第一機(jī)構(gòu)28使得能夠保持控制燃燒室22-2中的燃燒，盡管發(fā)動(dòng)機(jī)16的幾何壓縮比相對(duì)較高。

應(yīng)當(dāng)注意，可由低流量氣體壓縮機(jī)的受控操作補(bǔ)償燃燒室22-2內(nèi)捕集的空氣體積歸因于進(jìn)氣閥24的livc操作引起的減少，而不論該低流量氣體壓縮機(jī)是渦輪增壓器60還是變速增壓器62。另一方面，與典型的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比，11:1至16:1范圍內(nèi)的以其它方式顯著增大的幾何壓縮比可促進(jìn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)16中的轉(zhuǎn)矩輸出。這樣提高發(fā)動(dòng)機(jī)16中的轉(zhuǎn)矩輸出可以所有操作模式、在較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度和增壓水平以及較高發(fā)動(dòng)機(jī)速度和由先前討論的渦輪增壓器60和增壓器62的組合產(chǎn)生的增大增壓水平下實(shí)現(xiàn)。總之，可采用進(jìn)氣閥24的livc操作、增大壓縮比和耦合至增壓器62的cvt64的組合以在較寬的操作范圍內(nèi)提高整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率并且提供這樣提高的效率。

詳述和圖式或圖支持并且描述本公開，但是本公開的范圍僅僅是由權(quán)利要求書界定。雖然已詳細(xì)描述了用于實(shí)行本公開的某些最佳模式和其它實(shí)施例，但是也存在用于實(shí)踐所附權(quán)利要求書中界定的本公開的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。另外，圖式中所示的實(shí)施例或本描述中提及的各個(gè)實(shí)施例的特性不一定被理解為實(shí)施例彼此獨(dú)立。實(shí)情是，可行的是，實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例中描述的每個(gè)特性可與來自其它實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)其它期望特性組合，從而產(chǎn)生沒有以文字描述或沒有通過參考圖式描述的其它實(shí)施例。因此，這些其它實(shí)施例落在隨附權(quán)利要求書的范圍的框架內(nèi)。