部分停用的内燃发动机和该类型的内燃发动机的操作方法技术

本发明专利技术涉及被提供用于内燃发动机的系统，其包括至少两个汽缸，其中至少两个汽缸形成至少两组，其中每组包括至少一个汽缸，至少一组的至少一个汽缸形成这样的汽缸，即其能够以依赖负荷的方式被激活，以及在未及预定义的负荷的情况下被停用。至少两组的特征在于不同的压缩比率，第一组的至少一个汽缸具有较高的压缩比率，而第二组的至少一个汽缸具有较低的压缩比率；以及第二组的至少一个汽缸包括可激活和可停用的汽缸。在部分负荷期间，第一组汽缸的使用和第二组汽缸的停用增加了发动机效率和燃料经济性。

【技术实现步骤摘要】
部分停用的内燃发动机和该类型的内燃发动机的操作方法
本申请要求在2012年4月24日提交的欧洲专利申请No.12165331.5的优先权，该申请全部内容作为参考并入本文以用于全部目的。
本申请涉及可变排量的内燃发动机。
技术介绍
在内燃发动机的发展中，基本目标是要将燃料消耗最小化，其中所做努力的重点在于获得提高的整体效率。尤其是在奥托循环（otto-cycle）发动机的情况下，即火花点火内燃发动机情况下，燃料消耗以及因此的效率造成问题。此问题的原因在于奥托循环发动机的操作过程的原理。如果未提供直接喷射，则奥托循环发动机以均质的燃料/空气混合物操作，所述混合物通过被引入进气区域内的进入空气的燃料而构成的外部混合物制备。一般通过在进气区域中提供的节流阀瓣的方式实施负荷控制。节流阀瓣关闭程度越大，进入空气横跨节流阀瓣的压力损失越高，并且节流阀瓣下游和进入至少两个汽缸的入口的上游的进入空气的压力越低。对于恒定的燃烧室容积，能够以这种方式，通过进入空气的压力设定空气质量，也就是数量。这同样解释了为何所述类型的数量调节被证实特别是在部分负荷范围内是不利的，因为低负荷在进气区域中使用高程度的节流和显著的压力降低，结果，随着负荷降低和节流增大，增压交换损失增加。为了降低所述损失，已研制出用于对内燃发动机去节流效应（dethrottle）的各种策略。由于奥托循环发动机因节流导致在部分负荷操作中显示出低效率，但是相比之下，柴油发动机由于质量调节显示出较好的效率，也就是说较低燃料消耗，已实施了关于将两种工作过程彼此组合以能够将柴油发动机处理的优势应用至奥托循环发动机处理的测试。常规的奥托循环发动机处理的特征在于混合物压缩、均质混合物、火花点火和数量调节，而传统的柴油发动机处理的特征在于空气压缩、非均质混合物、自动点火和质量调节。例如，用于对奥托循环发动机去节流效应的方案的一个途径为使用直接喷射的奥托循环发动机工作处理。燃料的直接喷射是用于实现分层的燃烧室增压空气的合适的手段。通过直接喷射燃料至汽缸中或至位于汽缸内的空气中实现混合物构成，而不是通过外部混合物构成，其中燃料被引导至进气区域中的进气中。优化奥托循环发动机的燃烧处理的另一种选项可以是使用至少部分可变的气门驱动装置。与气门升程以及正时均不可变的常规的气门驱动装置不同的是，这些参数能够通过可变气门驱动装置在较大或较小范围内改变，这些参数对燃烧处理并且因此对燃料消耗有影响。理想的解决方案将是完全可变的气门控制，其特别允许用于奥托循环发动机的任何期望的工作点的升程和正时的适应值。然而，能够使用部分可变的气门驱动装置获得显而易见的燃料节约。如果能够改变进气门的关闭时间和进气门升程，则已经能够实现无节流和由此的无损耗负荷控制。在进气处理期间流入燃烧室中的混合物质量之后不是通过节流阀瓣而是通过进气门升程以及进气门的打开持续时间控制。关于对奥托循环发动机去节流效应的解决方案的进一步的途径是通过汽缸停用提供的，也就是说，在特定负荷范围内的各汽缸的停用。以部分负荷操作的发动机的效率能够被提高，也就是说，借助部分停用增大效率，因为多汽缸内燃发动机中的一个汽缸的停用增加了保持操作的其他汽缸上的负荷，如果发动机功率保持恒定，使得节流阀瓣能够或可以进一步打开，以便将更多空气质量引入所述汽缸中，由此整体实现对内燃发动机的去节流效应。此外，在部分停用期间，也就是说处于部分负荷时，持久处于操作中的汽缸通常在较高负荷区域内操作，此时特定燃料消耗较低。负荷聚集朝向较高负荷移动。由于供应较大的空气质量，在部分停用期间仍保持操作的汽缸还显示了改进的混合物构造，并且容许较高的排气再循环率。获得了关于效率的进一步的优势，因为不存在燃烧，停用的汽缸不会产生因从燃烧气体至燃烧室壁的热传递引起的任何壁热损失。
技术实现思路
本文公开了用于可变排量发动机的系统和方法，其解决了上述问题并且改善了具有可停用的汽缸的传统发动机。本公开的目的是具有至少两个汽缸的内燃发动机，其形成至少两组。第一组的汽缸在部分负荷期间保持启动，第二组汽缸在未及预定义的负荷时被停用。至少两组的特征在于不同的压缩比率εi，第一组的至少一个汽缸具有较大的压缩比率ε1，而第二组的至少一个汽缸具有较小的压缩比率ε2，其中ε2<ε1，第二组的至少一个汽缸包括可激活和可停用的汽缸。在内燃发动机的部分负荷操作中，如果未及预定义的负荷，则停用第二组的至少一个汽缸，由此对至少一个剩余汽缸的负荷需求增加，并且节流阀瓣的开口可将更多空气质量引入所述汽缸内。除了有利于内燃发动机的去节流效应的所述作用之外，通过根据本公开的内燃发动机的结构特征进一步优化了部分负荷操作中的部分停用，尤其是鉴于这样的事实，即在根据本公开的内燃发动机中，永久性操作的汽缸组以及可激活和可停用的汽缸组均具有不同的压缩比率εi。在本实例中，持久性操作的第一组汽缸具有较高的压缩比率ε1，以便在部分负荷操作中，所述汽缸具有显著较高的效率η，尤其是比在所述汽缸具有可激活和可停用的汽缸的较低的压缩比率ε2的情况下更高的效率。在此，必须考虑到的是，效率η或多或少与压缩比率εi相关，也就是说，效率η通常在相对高的压缩比率εi的情况下较高，而通常在相对低的压缩比率εi的情况下较低。不同的压缩比率εi是针对不同操作或负荷范围的汽缸组的配置的结果。然而，持久性操作的汽缸经配置用于内燃发动机的部分负荷操作，可激活的汽缸组经配置用于较高、高和最大负荷。持久性操作的第一组汽缸可被提供较高的压缩比率ε1，并且因此经配置用于内燃发动机的优化的部分负荷操作，因为在所述负荷范围内不期望增加的爆震趋势。相反，可激活的汽缸，也就是在增加负荷需求的情况中可被激活的汽缸经配置用于高负荷。根据本公开，所述汽缸应该被提供相对低的压缩比率，因为爆震趋势不仅随着压缩比率增加，而且还随着增加的负荷而增加。尽管这降低了所述汽缸组的效率，但是其提供了抵抗高负荷下的爆震的安全性，其中所述汽缸主要在高负荷下使用。为内燃发动机提供的系统包含：至少两个汽缸，其中至少两个汽缸构成至少两个组，其中每组包含至少一个汽缸，至少一组的至少一个汽缸形成为这样的汽缸，即该汽缸能够以依赖于负荷的方式激活，并且在未及预定义的负荷的情况下被停用。所述至少两组的特征在于不同的压缩比率，具有较高的压缩比率的第一组的至少一个汽缸，以及具有较低的压缩比率的第二组的至少一个汽缸；以及第二组的至少一个汽缸包含可激活的汽缸。在部分负荷期间使用第一组汽缸和停用第二组汽缸增加了发动机效率和燃料经济性。当单独或结合附图时，根据下列具体实施方式将易于明白本说明书的上述优势和其他优势以及特征。应当理解，提供上述概要是为了以简化的形式介绍所选的概念，其将在具体实施方式中进一步说明。这并不意味着确立要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由具体实施方式后的权利要求唯一限定。另外，要求保护的主题不限于解决上述或在本专利技术中任何部分指出的任何缺点的实施方式。此外，本文的专利技术人已认识到本文所指出的缺点，并且不承认这些缺点是已知的。附图说明图1示出了根据本公开的发动机的示例性汽缸。图2示意性地示出了内燃发动机的第一实施例的汽缸。图3示出了根据本公开的发动机的操作方法。图4示出了汽缸组之间的差异。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃发动机，包括：至少两个汽缸，其中所述至少两个汽缸形成至少两组，其中每组包含至少一个汽缸，至少一组的所述至少一个汽缸形成如下的汽缸，即其能够以依赖负荷的方式被激活并且在未及预定义的负荷的情况下被停用；所述至少两组具有不同的压缩比率，第一组的所述至少一个汽缸具有较高的压缩比率，而第二组的所述至少一个汽缸具有较低的压缩比率；以及所述第二组中的至少一个汽缸包括可激活和可停用的汽缸。

【技术特征摘要】
2012.04.24 EP 1216533151.一种内燃发动机，包括：至少两个汽缸，其中所述至少两个汽缸形成至少两组，其中每组包含至少一个汽缸，至少一组的所述至少一个汽缸形成如下的汽缸，即其能够以依赖负荷的方式被激活并且在未及预定义的负荷的情况下被停用；所述至少两组具有不同的压缩比率，第一组的所述至少一个汽缸具有较高的压缩比率，而第二组的所述至少一个汽缸具有较低的压缩比率，其中所述至少两组的特征在于不同的汽缸容积，所述第一组的至少一个汽缸具有较小的汽缸容积，而所述第二组的至少一个汽缸具有较大的汽缸容积；所述第二组中的至少一个汽缸包括可激活和可停用的汽缸，以及控制器，用于当未及第一预定义的负荷时，停用所述第二组的至少一个汽缸，以及当超过第二预定义的负荷持续预定义的时间周期时，激活所述第二组的至少一个汽缸。2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述至少两个汽缸形成两组，其中每组包括两个汽缸。3.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第一组的至少一个汽缸具有较高的压缩比率，而所述第二组的至少一个汽缸具有较低的压缩比率，其中所述较高的压缩比率比所述较低的压缩比率加1更大。4.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第一组的至少一个汽缸包括所述较高的压缩比率，而所述第二组的至少一个汽缸包括所述较低的压缩比率，其中所述较高的压缩比率比所述较低的压缩比率加1.5更大。5.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第二组的至少一个汽缸包括所述较低的压缩比率，其中所述较低的压缩比率在9至11之间。6.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第一组的至少一个汽缸包括所述较高的压缩比率，其中所述较高的压缩比率在11.5至14.5之间。7.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中每个汽缸均配备有火花塞。8.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中每个汽缸配备有用于直接燃料喷射的喷射喷嘴。9.一种用于内燃发动机的操作的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·施普林格，H·H·鲁兰德，A·布罗伊尔，T·洛伦茨，J·林泽尔，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：