一种具有可停用的汽缸的三缸发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种三缸直列往复活塞式发动机（5），为了改善耗油量或通过例如增加废气温度从而协助废气后处理装置（20）的起燃来协助发动机加热，所述发动机（5）的三个汽缸（11、12和13）中的内侧汽缸（12）可选择性停用。所述发动机（5）具有平面曲轴（40），所述平面曲轴（40）具有三个曲拐（11T、12T、13T）。用于两个外侧汽缸（11、13）的曲拐（11T、13T）同相，而用于内侧汽缸（12）的曲拐（12T）180度异相。内侧汽缸（12）通过切断向汽缸（12）的燃料供应停用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可停用的汽缸的三缸发动机
本专利技术涉及一种内燃机，尤其涉及一种三缸直列往复活塞式发动机，其中，为了改善油耗有一个汽缸是可停用的。
技术介绍
众所周知，发动机常常在远低于能够产生动力的功率输出水平运行。这种部分负载运转常常导致发动机在远低于发动机可实现的热效率水平下运转，从而损害了燃油经济性。因此，需要更好地匹配发动机的可用输出和加在发动机上的负载，从而使发动机始终尽可能地接近其最大运转效率运转。专利技术人通过使发动机在部分负载下运转时选择性地停用三缸发动机的一个汽缸使上述匹配得到最好的实现。此外，如果将后处理装置，例如催化式排气净化器、NOx捕集器或油烟捕集器，安装到发动机以减少发动机的排放，那么通常就需要加热所述后处理装置使其超出能使其充分有效来执行其设计功能的温度，这种温度通常称为“起燃温度”。然而，与发动机在全负载运转时产生的排气温度相比，当发动机在低负载或部分负载而所有汽缸都在运转时的排气温度相对较低。专利技术人因此发现选择性的汽缸停用的另一个优点在于，通过停用汽缸中的一个能够增加来自保持运转的汽缸的排气温度，从而减少任何后处理装置从冷启动达到其各自起燃温度所花费的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有改善的燃油经济性的三缸发动机。根据本专利技术的第一方面，提供一种三缸直列往复活塞式内燃机，其包含两个外侧主汽缸和置于两个外侧主汽缸之间的副汽缸，每一个汽缸滑动地支承着各自的活塞，活塞通过各自的连杆可操作连接到三拐平面曲轴的各自的曲拐，其中用于两个主汽缸的曲拐同相配置，而用于副汽缸的曲拐则相对于两个主汽缸180度异相配置，所述副汽缸可选择性停用。所述副汽缸可以停用以改善燃油经济性。所述副汽缸可以停用以增加排出发动机的废气、流经发动机的润滑油和流经发动机的冷却液中的至少一个的温度。曲轴的每一次回转可以在两个主汽缸中的一个中发生动力冲程，而副汽缸的动力冲程可以与主汽缸的动力冲程异相。停用副汽缸可以包括关闭向副汽缸的燃料供应。副汽缸可以包括至少一个进气阀和至少一个排气阀，停用所述副汽缸可以包括保持所有进气和排气阀在各自的关闭位置。可以基于发动机扭矩需求与发动机扭矩需求限值的对比停用副汽缸。可以基于发动机扭矩需求的变化速率与发动机扭矩需求的变化速率限值的对比停用副汽缸。根据本专利技术的第二方面，提供一种发动机系统，其包含根据上述本专利技术的第一方面构造的三缸发动机，表明所需发动机扭矩的输入以及可操作接收表示所需发动机扭矩的输入的电子控制器，其中所述电子控制器可操作地至少基于所述表明所需发动机扭矩的输入确定发动机是使用全部三个汽缸运转，还是停用副汽缸以使发动机仅使用两个主汽缸运转。表明所需发动机扭矩的输入可以由巡航控制系统产生。所述发动机系统可以进一步包含可由发动机的操作者操作的油门踏板和监控油门踏板位置并提供表明所需发动机扭矩的输入的油门踏板位置传感器，电子控制器可操作接收来自于所述油门踏板位置传感器的输入，并至少基于接收自油门踏板位置传感器的输入确定发动机是使用所有三个汽缸运转，还是停用副汽缸以使发动机仅使用两个主汽缸运转。如果所需的发动机扭矩大于第一预置扭矩需求限值，发动机可以使用所有三个汽缸运转，并且，如果所需的发动机扭矩小于第一预置扭矩需求限值，发动机可以使副汽缸停用，作为两缸发动机运转。所述发动机系统可以进一步包含温度指示器装置，用于向电子控制器提供表明发动机相关温度的输入，并且如果发动机相关温度低于预置温度限值，所述电子控制器可以可操作地停用副汽缸。所述发动机系统可以进一步包含废气后处理装置，所述发动机相关温度可以是废气温度，所述温度指示器装置是向电子控制器提供表明进入后处理装置的废气温度的输入的废气温度传感器，而预置温度限值是必需的后处理装置操作温度。所述发动机相关温度可选择地是循环通过发动机的冷却液的温度，温度传感器可以是冷却液传感器，用以向电子控制器提供表明冷却液温度的输入，而预置温度限值可以是必需的冷却液操作温度。所述发动机相关温度可选择地是循环通过发动机的油的温度，温度指示器装置是向电子控制器提供表明油温度的输入的油温传感器，而预置温度限值是必需的油操作温度。根据本专利技术的第三方面，提供一种根据上述本专利技术的第一方面构造的发动机的操作方法，所述方法包含确定是否能够停用副汽缸，以及，如果能够停用副汽缸，停止向副汽缸提供燃料以使其停用。如果所需的发动机的扭矩输出能够通过仅仅以两个汽缸运转发动机得到满足，那么所述发动机的副汽缸可以停用。如果发动机扭矩需求大于预置限值，那么发动机可以使用三个汽缸运转。所述副汽缸可以包括至少一个进气阀以及至少一个排气阀，所述方法可以进一步包含通过使所有进气和所有排气阀保持在其各自的关闭位置来停用副汽缸。附图说明现在通过示例并参照以下附图说明本专利技术：图1是显示根据本专利技术第二方面的发动机系统的方框图；图2是通过根据本专利技术的第一方面的直列三缸发动机的横截面示意图；图3是沿图2中箭头“A”所示方向的视图，显示图2所示发动机的曲轴的三个曲拐的相对定位；图4是根据本专利技术的第三方面的发动机操作方法的第一个实施例的流程图；图5A和图5B是显示根据本专利技术的第三方面的发动机操作方法的第二个实施例的流程图；以及图6A和图6B显示用于图1到图3所示发动机的可选的定时图表。具体实施方式具体参照图1到图3，其显示了具有发动机系统1的机动车辆50，所述发动机系统1包含四冲程三缸往复活塞式内燃机5、用于发动机5的排气后处理装置20、电子控制器30、油门踏板15形式的操作者需求输入装置以及关联的油门踏板位置传感器32。应当理解，所述电子控制器30可以包含多个相互连接的电子控制器、控制单元或电子处理器，而仅为了说明目的显示为单个单元。所述发动机系统1也包括用来提供表示进入后处理装置20的废气温度的输出的废气温度传感器33、电子控制的燃料注入单元10、电子控制的可变阀门驱动机构14以及与发动机5的飞轮9上的齿圈关联的发动机速度传感器31。应当理解，用于测量发动机速度的其他装置也可以使用并且本专利技术并不限于使用齿圈和发动机速度传感器。为了保持设定的车辆速度，发动机系统1也可以包含巡航控制系统(未显示)为电子控制器30提供必需的发动机扭矩需求的输入。应当理解，逻辑上所述巡航控制系统可以形成为电子控制器30的一部分，也可以是一个单独的单元。发动机5包含直列配置的三个汽缸11、12和13，即两个外侧主汽缸11、13和置于两个外侧主汽缸11、13之间的中间副汽缸12。主汽缸11、13在发动机5运转的所有时间都运转，而所述副汽缸12可如下文详述的那样选择性地停用。排气歧管6引导离开发动机5的废气通过排气管道7进入后处理装置20，排气管8从后处理装置20引导废气到大气中，如箭头”E”所示。应当理解，所述后处理装置20可以是任何适于减少发动机5排放的已知类型，也可以有多种类型的串联连接到排气管道7的排气后处理装置。例如但不限于，催化剂和油烟捕集器都可以串联配置。也应该了解，一个或多个用于减少排气噪声的装置可以安装到后处理装置下游的排气管8。废气温度传感器33可以直接附接到后处理装置20的进口端或者可以位于后处理装置20的上游，以便于在靠近后处理装置20进口的位置测量流经排气管道7的废气温度。应当理解，所述温度也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三缸直列往复活塞式内燃机，其特征在于，包含两个外侧主汽缸和置于两个外侧主汽缸之间的副汽缸，所述每一个汽缸滑动地支承着各自的活塞，所述活塞通过各自的连杆可操作连接到三拐平面曲轴的各自的曲拐，其中用于所述两个主汽缸的曲拐同相配置，而用于所述副汽缸的曲拐相对于所述两个主汽缸180度异相配置，所述副汽缸可选择性停用。

【技术特征摘要】
2011.11.10 GB 1119370.31.一种三缸直列往复活塞式内燃发动机，其特征在于，包含两个外侧主汽缸和置于两个外侧主汽缸之间的副汽缸，所述主汽缸和副汽缸的每一个滑动地支承着各自的活塞，所述活塞通过各自的连杆可操作连接到三拐平面曲轴的各自的曲拐，其中用于所述两个主汽缸的曲拐同相配置，而用于所述副汽缸的曲拐相对于所述两个主汽缸180度异相配置，所述副汽缸可选择性停用；其中，基于发动机扭矩需求的变化速率和发动机扭矩需求的变化速率限值的对比停用所述副汽缸，其中如果dTd＞dTdlimit或Td＞Tdlimit那么使用三个汽缸；否则使用两个汽缸，其中：dTd是当前油门踏板位置的变化速率；dTdlimit是用于油门踏板位置变化速率的限值；Td是当前基于油门踏板位置的扭矩需求；Tdlimit是预置扭矩需求限值。2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，停用所述副汽缸以改善燃油经济性。3.如权利要求1或2所述的发动机，其特征在于，停用所述副汽缸以增加排出所述发动机的废气、流经所述发动机的润滑油和流经所述发动机的冷却液中的至少一个的温度。4.如权利要求1或2所述的发动机，其特征在于，曲轴的每一次回转在所述两个主汽缸中的一个中发生动力冲程，而所述副汽缸的动力冲程与所述主汽缸的动力冲程异相。5.一种发动机系统，其特征在于，包含：三缸直列往复活塞式内燃发动机，所述三缸直列往复活塞式内燃发动机包含两个外侧主汽缸和置于两个外侧主汽缸之间的副汽缸，所述主汽缸和副汽缸的每一个滑动地支承着各自的活塞，所述活塞通过各自的连杆可操作连接到三拐平面曲轴的各自的曲拐，其中用于所述两个主汽缸的曲拐同相配置，而用于所述副汽缸的曲拐相对于所述两个主汽缸180度异相配置，所述副汽缸可选择性停用；以及表明所需发动机扭矩的输入以及可操作接收表明所需发动机扭矩的输入的电子控制器，所述电子控制器可操作地至少基于表明所需发动机扭矩的输入确定发动机是使用全部三个汽缸运转，还是停用所述副汽缸以使所述发动机仅使用所述两个主汽缸运转，其中如果所需的发动机扭矩大于第一预置扭矩需求限值，发动机使用所有三个汽缸运转，并且，如果所需的发动机扭矩小于第一预置扭矩需求限值，发动机使副汽缸停用，作为两缸发动机运转。6.如权利要求5所述的发动机系统，其特征在于，停用所述副汽缸以改善燃油经...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆·詹姆斯·鲍曼，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US