可選擇性地通過二沖程方法或四沖程方法操作的內(nèi)燃發(fā)動機以及操作此內(nèi)燃發(fā)動機的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及可選擇性地通過二沖程方法或四沖程方法操作的內(nèi)燃發(fā)動機以及操作此內(nèi)燃發(fā)動機的方法。提供系統(tǒng)和方法，用于在二沖程模式下或四沖程模式下操作內(nèi)燃發(fā)動機，以實現(xiàn)更大的燃油效率和最小化排放物。該系統(tǒng)包括模式適應(yīng)性氣門；氣門搖臂，以致動模式適應(yīng)性氣門的開啟和關(guān)閉；第一凸輪的凸輪推桿，用于進(jìn)行二沖程模式；第二凸輪的凸輪推桿，用于進(jìn)行四沖程模式；和樞軸，以機械連接氣門搖臂與第一凸輪的凸輪推桿或第二凸輪的凸輪推桿。連接氣門搖臂與第一凸輪的凸輪推桿能夠?qū)崿F(xiàn)二沖程模式，和連接氣門搖臂與第二凸輪的凸輪推桿能夠?qū)崿F(xiàn)四沖程模式。
【專利說明】可選擇性地通過二沖程方法或四沖程方法操作的內(nèi)燃發(fā)動機以及操作此內(nèi)燃發(fā)動機的方法
[0001]相關(guān)串請的交叉參考
[0002]本申請要求2012年9月7日提交的德國專利申請?zhí)?02012215882.0的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用被并入本文，用于所有目的。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請涉及可以二沖程或四沖程模式操作的內(nèi)燃發(fā)動機。
[0004]背景和概沭
[0005]由于現(xiàn)代內(nèi)燃發(fā)動機的間歇燃燒，排氣可在氣體交換的背景下在燃燒后從至少一個汽缸中被排出，以再次供應(yīng)充氣或新鮮混合物。原則上，二沖程方法和四沖程方法可彼此區(qū)分開。首先，在下面更詳細(xì)地論述四沖程方法的氣體交換。
[0006]在四沖程方法中，燃燒氣體的排出是在經(jīng)出氣口進(jìn)行氣體交換的背景下引起的，并且汽缸經(jīng)進(jìn)氣口被加載新鮮混合物或充氣。出氣口和進(jìn)氣口均可被簡單地稱為開口。
[0007]在四沖程發(fā)動機中，球形氣門幾乎專門用于在內(nèi)燃發(fā)動機操作期間控制氣體交換和進(jìn)行振動移動，從而分別開啟和關(guān)閉進(jìn)氣口和出氣口。
[0008]氣門運動所需的氣門致動機構(gòu)，包括氣門本身，被稱為配氣機構(gòu)。配氣機構(gòu)的功能是在正確的時間開啟或關(guān)閉汽缸的進(jìn)氣口和出氣口，同時期望快速打開盡可能大的流量橫斷面，以保持進(jìn)氣流量和出氣流量低的節(jié)氣門損失和確保汽缸被盡可能地加載以新鮮混合物以及確保燃燒氣體的有效排出。汽缸也可被提供以兩個或更多個進(jìn)氣口和出氣口。在適用的情況下，本公開內(nèi)容所涉及的內(nèi)燃發(fā)動機也可以以四沖程方法進(jìn)行操作，因為至少一個汽缸具有至少一個出氣口和至少一個進(jìn)氣口。
[0009]球形氣門可以移動，S卩，在氣門關(guān)閉位置和氣門開啟位置之間沿其縱軸轉(zhuǎn)移，以解除或封鎖汽缸的開啟。一方面，提供彈性氣門裝置，以致動氣門，以在氣門關(guān)閉位置的方向上預(yù)張緊氣門，和另一方面，氣門致動裝置被應(yīng)用，以與彈性氣門裝置的預(yù)張緊力相反地開
啟氣門。
[0010]氣門致動裝置包括至少一個凸輪軸，其上安排多個凸輪，在該實例中為至少兩個凸輪，并且，在四沖程方法中，通過凸輪軸一例如，通過鏈條傳動機構(gòu)一使凸輪旋轉(zhuǎn)，以這樣的方式使得凸輪軸與凸輪一起旋轉(zhuǎn)，其中凸輪以凸輪軸速度的一半旋轉(zhuǎn)。操作循環(huán)在兩個凸輪軸旋轉(zhuǎn)期間延伸并包括四個操作階段，即，除了進(jìn)氣和排出之外由于燃料/空氣混合物燃燒導(dǎo)致的壓縮和膨脹。
[0011]原則上，下凸輪軸和上凸輪軸之間有區(qū)別，參考汽缸蓋和汽缸體之間的分離面。
[0012]安裝在底部的凸輪軸適于致動所謂的側(cè)置氣門，但也利用推桿和杠桿，例如支撐桿或傾斜度調(diào)節(jié)桿，以致動頂置式氣門。側(cè)置氣門通過被向上轉(zhuǎn)移而開啟，而頂置式氣門通過向下運動而開啟。挺柱通常被用作中間元件并意圖至少在開啟和關(guān)閉操作期間與凸輪軸的凸輪接合。
[0013]然而，頂置凸輪軸無一例外地被用于致動頂置式氣門，該頂置式氣門是一種配氣機構(gòu)，其具有頂置凸輪軸，該頂置凸輪軸具有作為另外的配氣機構(gòu)組件的支撐桿、傾斜度調(diào)節(jié)桿或挺柱。支撐桿圍繞固定的旋轉(zhuǎn)位置旋轉(zhuǎn)，并且，在通過凸輪偏轉(zhuǎn)的情況下，在開啟氣門位置的方向上與彈性氣門裝置的預(yù)張緊力相反地轉(zhuǎn)移氣門。在傾斜度調(diào)節(jié)桿一可圍繞
安排在中心的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動-的情況下，凸輪接合在傾斜度調(diào)節(jié)桿的一端，氣門被安排
在杠桿的另一端。當(dāng)應(yīng)用頂置凸輪軸時配氣機構(gòu)的移動質(zhì)量(moved mass)尤其通過省略
(dispensing with)推桿而減小并且配氣機構(gòu)更堅硬-即彈性較小-是有利的。意圖
提供至少兩個軸承——在頂置凸輪軸的情況下通常安排在汽缸蓋中或汽缸蓋上——以接收和支撐凸輪軸。如果挺柱被用作凸輪推桿，則挺柱被布置在遠(yuǎn)離燃燒室的球形氣門的一端，以便在凸輪與凸輪凸耳區(qū)域中的挺柱接合并使其偏轉(zhuǎn)時挺柱參與氣門的振動移動。
[0014]在本公開內(nèi)容的背景下，氣門致動裝置的中間元件，即位于，也就是安排在凸輪和氣門之間的力途徑中的配氣機構(gòu)組件被稱為凸輪推桿，也就是說，應(yīng)用該術(shù)語將其組合。
[0015]與上述四沖程方法相反，二沖程方法中的氣體交換不通過由擺動活塞進(jìn)行的排出和吸入來完成，而是利用在燃燒室上產(chǎn)生的壓力降——所謂的抽取壓力降——通過經(jīng)充氣或新鮮混合物抽取的燃燒室來完成。
[0016]在二沖程發(fā)動機中，可以提供槽，以在汽缸——即，在汽缸管——中進(jìn)行氣體交換。這些槽可由擺動活塞控制，即，它們被開啟，以供應(yīng)充氣和/或排出排氣，和被關(guān)閉，以進(jìn)行壓縮和膨脹。操作循環(huán)在凸輪軸旋轉(zhuǎn)期間延伸，其在燃料/空氣混合物燃燒后包括兩個操作階段一壓縮和膨脹。操作階段吸入和排出被省略或由抽取操作替代。
[0017]二沖程方法相對于四沖程方法具有若干優(yōu)勢，其中的一些可歸于這樣的事實:根據(jù)二沖程方法的操作循環(huán)在一個曲軸旋轉(zhuǎn)期間延伸，然而，其在四沖程方法的情況下在兩個曲軸旋轉(zhuǎn)期間延伸。原則上，二沖程方法表征為較低的摩擦作用。此外，可降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速，例如，怠速可以減半。由于針對相同的曲軸速度進(jìn)行兩倍數(shù)量的操作循環(huán)，還有可能可感覺地增加最大轉(zhuǎn)矩，或者——假設(shè)轉(zhuǎn)矩供應(yīng)保持相同——降低平均壓力。這些優(yōu)勢導(dǎo)致與內(nèi)燃發(fā)動機聲學(xué)的結(jié)合，這實質(zhì)上有助于汽車的整體噪音發(fā)射。通過使平均壓力降低，可降低燃燒溫度，由此有可能抵消氮氧化物和/或碳煙的形成。由于較小的機械和熱載荷，可以更精制的方式構(gòu)造內(nèi)燃發(fā)動機，同時節(jié)省材料，從而尤其是降低重量以及成本。
[0018]然而，與四沖程方法相比，二沖程方法也具有缺點，這可主要歸于較差的一即，不太有效的——氣體交換，也就是抽取。由于抽取，二沖程方法實質(zhì)上導(dǎo)致未燃燒烴和一氧化碳的較高的排放，以不斷增長的速度Hmtrt通過充氣或新鮮混合物抽取燃燒室變得越來越差，即，效率更低，為此，二沖程方法在原理上較不適于高速度。
[0019]為了能夠利用二沖程方法的優(yōu)勢，開發(fā)了內(nèi)燃發(fā)動機，其可由二沖程方法和四沖程方法進(jìn)行操作。為了使內(nèi)燃發(fā)動機由二沖程方法變?yōu)樗臎_程方法，即，切換成四沖程方法，發(fā)展了各種概念。
[0020]歐洲專利說明書DE 601 17553 T2的譯文描述了內(nèi)燃發(fā)動機的可選擇的凸輪軸驅(qū)動機構(gòu)，其可利用二沖程方法或四沖程方法被選擇性地操作。至少一個凸輪軸永久接合于行星齒輪機構(gòu)，其由凸輪軸驅(qū)動。凸輪軸或者根據(jù)二沖程方法以凸輪軸速度被驅(qū)動，或者根據(jù)四沖程方法以凸輪軸速度的一半被驅(qū)動，經(jīng)汽缸的進(jìn)氣口和出氣口進(jìn)行氣體交換，所述汽缸的進(jìn)氣口和出氣口在兩種操作模式下由凸輪利用至少一個凸輪軸控制。
[0021]與上述背景相反，本公開內(nèi)容的目標(biāo)是提供內(nèi)燃發(fā)動機，其可容易地由二沖程方法變?yōu)樗臎_程方法——反之亦然。在根據(jù)本公開內(nèi)容的內(nèi)燃發(fā)動機中，用于致動至少一個氣門的氣門致動裝置的至少一個凸輪軸根據(jù)當(dāng)前的操作方法分別具有不同的應(yīng)用凸輪，即，啟用凸輪。
[0022]因為該實例中的內(nèi)燃發(fā)動機也可具有單汽缸，所述單汽缸具有單一出氣口，并且根據(jù)二沖程方法的氣體交換在每一種情況下不一定要利用汽缸的至少一個進(jìn)氣口，還可經(jīng)進(jìn)氣槽來完成，所以根據(jù)本公開內(nèi)容，針對至少一個氣門——即，在該實例中針對至少一個汽缸的至少一個排氣門，凸輪軸具有一對不同的凸輪。
[0023]這樣的氣門一可選擇性地通過第一凸輪或通過第二凸輪致動以根據(jù)二沖程方法或根據(jù)四沖程方法被控制和致動——在本公開內(nèi)容的背景下被稱為模式適應(yīng)性氣門，因為氣門致動或氣門致動裝置適于操作模式，即，應(yīng)用的凸輪根據(jù)選擇的操作模式而被選擇。
[0024]在一些實施方式中，進(jìn)氣門和排氣門均可被構(gòu)建為模式適應(yīng)性氣門，進(jìn)氣門和排氣門的致動能夠經(jīng)共同的凸輪軸來進(jìn)行，或者經(jīng)獨立的凸輪軸來進(jìn)行，即，在輸入側(cè)經(jīng)輸入凸輪軸進(jìn)行和在輸出側(cè)經(jīng)輸出凸輪軸進(jìn)行。理論上，根據(jù)本公開內(nèi)容的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門致動裝置可包括具有多個凸輪的至少一個凸輪軸，以致動氣門。
[0025]在模式適應(yīng)性氣門的情況下，為了能夠改變一即，切換一凸輪以進(jìn)行致動，可將配氣機構(gòu)構(gòu)建為可切換的，該配氣機構(gòu)根據(jù)本公開內(nèi)容以如下方式切換:氣門的致動在四沖程模式下由第二凸輪完成和在二沖程模式下由第一凸輪完成。在描述有利實施方式的上下文中，列出了可以該方式切換的配氣機構(gòu)的實例。
[0026]根據(jù)本公開內(nèi)容，在內(nèi)燃發(fā)動機的進(jìn)氣系統(tǒng)中安排機械加載裝置，通過該機械加載裝置，可在內(nèi)燃發(fā)動機的任何時間和操作點上在燃燒室上產(chǎn)生正壓力降，以能夠根據(jù)二沖程方法進(jìn)行有效的抽取操作。
[0027]提供用于在二沖程模式下或四沖程模式下操作內(nèi)燃發(fā)動機的系統(tǒng)和方法，以實現(xiàn)更大的燃油效率和最小化排放物。系統(tǒng)包括模式適應(yīng)性氣門；氣門搖臂，以致動模式適應(yīng)性氣門的開啟和關(guān)閉；第一凸輪的凸輪推桿，用于進(jìn)行二沖程模式；第二凸輪的凸輪推桿，用于進(jìn)行四沖程模式；和樞軸，以機械連接氣門搖臂與第一凸輪的凸輪推桿或第二凸輪的凸輪推桿。連接氣門搖臂與第一凸輪的凸輪推桿能夠?qū)崿F(xiàn)二沖程模式，和連接氣門搖臂與第二凸輪的凸輪推桿能夠?qū)崿F(xiàn)四沖程模式。
[0028]本說明書的上述優(yōu)勢和其他優(yōu)勢以及特征將通過以下詳細(xì)描述——單獨進(jìn)行描述或結(jié)合附圖進(jìn)行描述——而更明顯。
[0029]應(yīng)該理解，提供以上概述以以簡化形式介紹對在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的概念的選擇。其不意為確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或本質(zhì)特征，要求保護(hù)的主題的范圍由所述詳細(xì)描述之后的權(quán)利要求書唯一限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決上面或在本公開內(nèi)容任何部分中所述的任意缺點的實施。此外，本文的
【發(fā)明者】已經(jīng)認(rèn)識到本文中所注意的缺點，而不承認(rèn)它們是已知的。
附圖簡介
[0030]圖1是內(nèi)燃發(fā)動機的實例汽缸的示意圖。
[0031]圖2a是根據(jù)二沖程模式處于切換狀態(tài)的內(nèi)燃發(fā)動機的第一實施方式的可切換配氣機構(gòu)的部分的示意圖，[0032]圖2b是根據(jù)四沖程模式處于切換狀態(tài)的內(nèi)燃發(fā)動機的第一實施方式的可切換配氣機構(gòu)的部分的示意圖，和
[0033]圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的實例可切換配氣機構(gòu)的透視圖。
[0034]圖4是內(nèi)燃發(fā)動機的第一實施方式的示意性發(fā)動機特征圖，其中表明了二沖程方法和四沖程方法的應(yīng)用范圍。
[0035]圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容方法的流程圖。
[0036]發(fā)明詳沭
[0037]現(xiàn)在參考圖1，其是多汽缸發(fā)動機10的一個汽缸的示意圖，顯示其可包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動機10可至少部分由控制系統(tǒng)一包括控制器12—一和由來自車輛駕駛員132經(jīng)輸入裝置130的輸入控制。在該實例中，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10的燃燒室(即，汽缸)30可包括燃燒室壁32,其中活塞36位于其中。在一些實施方式中，汽缸30內(nèi)活塞36的面可具有球形物(bowl)?；钊?6可連接于曲軸40，以便將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可通過中間傳動系統(tǒng)連接于車輛的至少一個驅(qū)動輪。此外，起動機可通過飛輪連接于曲軸40，以使發(fā)動機10的起動操作可用。
[0038]燃燒室30可經(jīng)進(jìn)氣道42接收來自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣并可經(jīng)排氣道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣道48可經(jīng)各自的進(jìn)氣門52和排氣門54選擇性地與燃燒室30連通。在一些實施方式中，燃燒室30可包括兩個或更多個進(jìn)氣門和/或兩個或更多個排氣門。汽缸30可包括另外的開口 31，其可被配置為至少一個槽，并由在汽缸中擺動的活塞控制，用于供應(yīng)充氣。
[0039]在二沖程方法期間，S卩，在二沖程模式期間的氣體交換也可利用其它的開口一除了汽缸的進(jìn)氣口或出氣口之外。因此，可提供槽于汽缸30中，用于引入充氣和/或排出排氣。在汽缸中擺動的活塞30優(yōu)選以如下方式控制至少一個槽:活塞在經(jīng)過下止點時開啟槽，以允許氣體交換。
[0040]關(guān)于二沖程方法期間氣體交換的可選設(shè)想組合汽缸的進(jìn)氣口和/或出氣口與另外的開口。因此，提供在汽缸中的槽可用于引入充氣，并且，汽缸的至少一個出氣口可用于排出排氣。在該情況下，不是汽缸的進(jìn)氣口而是汽缸的至少一個出氣口必需被提供以模式適應(yīng)性氣門，以能夠利用該出氣口在二沖程方法中進(jìn)行氣體交換和在四沖程方法中進(jìn)行氣體交換。
[0041]因此，內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式也是有利的，其中至少一個汽缸的至少一個出氣口被提供以模式適應(yīng)性氣門。
[0042]由于上述原因，內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式也是有利的，其中至少一個汽缸具有至少一個另外的開口，以供應(yīng)充氣。如果至少一個汽缸具有至少一個另外的開口用于供應(yīng)充氣，則實施方式是有利的，其中至少一個汽缸具有至少一個槽，其充當(dāng)另外的開口并由在汽缸中擺動的活塞控制，以供應(yīng)充氣。
[0043]在汽缸30中，進(jìn)氣門52和排氣門54可經(jīng)各自的凸輪致動系統(tǒng)51和53由凸輪致動而控制。凸輪致動系統(tǒng)51和53各自可包括一個或多個凸輪，并可利用可通過控制器12操作以改變氣門操作的凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變閥門升程(WL)系統(tǒng)中的一個或多個。進(jìn)氣門52和排氣門54的位置可由位置傳感器55和57分別確定。在可選實施方式中，進(jìn)氣門52和/或排氣門54可通過電動氣門致動進(jìn)行控制。例如，汽缸30可以可選地包括通過電動氣門致動控制的進(jìn)氣門和經(jīng)凸輪致動——包括CPS和/或VCT系統(tǒng)——控制的排氣門。
[0044]凸輪致動系統(tǒng)51和53可代表根據(jù)本公開內(nèi)容的配氣機構(gòu)的元件，其在下面參考2和3被更詳細(xì)地描述。凸輪致動系統(tǒng)51和53可控制模式適應(yīng)性氣門。模式適應(yīng)性氣門可能夠改變氣門正時，以便發(fā)動機可以四沖程或二沖程模式被操作。內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式是有利的，其中用于致動氣門的氣門致動裝置包括連接凸輪的多個凸輪推桿和氣門搖臂，該氣門搖臂以如下方式安排在凸輪和氣門之間的力途徑中:氣門在凸輪軸旋轉(zhuǎn)時進(jìn)行振動移動。內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式是有利的，其中至少一個汽缸的至少一個進(jìn)氣口和至少一個出氣口均被提供以模式適應(yīng)性氣門。
[0045]顯示燃料噴射器66直接連接于燃燒室30，以與通過電子驅(qū)動器68從控制器12接收的信號脈寬FPW成比例地向其中直接噴射燃料。以這種方式，燃料噴射器66提供被稱為燃料的直接噴射到燃燒室30中。燃料噴射器可安裝于，例如燃燒室的側(cè)面或燃燒室的上方。燃料可通過燃料系統(tǒng)(未顯示)——包括燃料箱、燃料泵和燃料管路——送至燃料噴射器66。
[0046]在選定操作模式下，響應(yīng)來自控制器12的點火提前信號SA,點火系統(tǒng)88可經(jīng)火花塞92提供點火電火花給燃燒室30。盡管顯不火花點火組件,但在一些實施方式中，發(fā)動機10的燃燒室30或一個或多個其它燃燒室可在點火電火花存在或不存在的情況下以壓燃模式被操作。在一些實施方式中，點火系統(tǒng)可包括雙火花系統(tǒng)，其每一個汽缸包括兩個火花塞(未顯示)。
[0047]進(jìn)氣道42可包括節(jié)氣門62和63，其分別具有節(jié)流板64和65。在該具體實例中，節(jié)流板64和65的位置可通過控制器12經(jīng)提供給包括有節(jié)氣門62和63的電動馬達(dá)或致動器——通常被稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)的構(gòu)造——的信號而改變。以這種方式，節(jié)氣門62和63可被操作，以改變在其它發(fā)動機汽缸中提供給燃燒室30的進(jìn)氣。節(jié)流板64和65的位置可通過節(jié)氣門位置信號TP提供給控制器12。進(jìn)氣道42可包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和進(jìn)氣壓力傳感器122，以提供各自的信號MAF和MAP給控制器12。此外，進(jìn)氣歧管44可包括充氣運動控制氣門45，以控制燃燒室30內(nèi)充氣運動的強度。
[0048]此外，在公開的實施方式中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可將期望部分的排氣從排氣道48經(jīng)高壓EGR(HP-EGR)通道140和/或低壓EGR(LP-EGR)通道150發(fā)送到進(jìn)氣道44。提供至進(jìn)氣道44的EGR的量可通過控制器12經(jīng)HP-EGR氣門142或LP-EGR氣門152而改變。在一些實施方式中，節(jié)氣門可包括在排氣中，以幫助驅(qū)動EGR。此外，EGR傳感器144可安排在EGR通道內(nèi)并可提供排氣壓力、溫度和濃度中的一個或多個的指示。可選地，EGR可通過基于來自MAF傳感器(上游)、MAP (進(jìn)氣歧管)、MAT (歧管氣體溫度)和曲軸速度傳感器的信號計算的值被控制。此外，EGR可基于排氣O2傳感器和/或進(jìn)氣氧傳感器(進(jìn)氣歧管)而被控制。在一些狀況下，EGR系統(tǒng)可用于調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)空氣和燃料混合物的溫度。圖1顯示高壓EGR系統(tǒng)，其中，EGR的路線為從渦輪增壓器的渦輪上游至渦輪增壓器的壓縮機下游，和低壓EGR系統(tǒng)，其中EGR的路線為從渦輪增壓器的渦輪下游到渦輪增壓器的壓縮機上游。此外，如圖1所示，HP-EGR系統(tǒng)可包括HP-EGR冷卻器146和LP-EGR系統(tǒng)可包括LP-EGR冷卻器158，以，例如從EGR氣體中排除熱至發(fā)動機冷卻液。在可選實施方式中，發(fā)動機10可僅包括HP-EGR系統(tǒng)或僅包括LP-EGR系統(tǒng)。
[0049]排氣再循環(huán)(EGR)，即，燃燒氣體從輸出側(cè)返回到輸入側(cè)，是有利的，其中氮氧化物排放物可通過不斷增加的排氣再循環(huán)速率而被充分減少。排氣再循環(huán)速率X.由xEeK=mE(；K/(mEGE+mDfiisn)確定，其中，mEeK表示返回的排氣質(zhì)量和111#||3^表示供應(yīng)的新鮮空氣。為實現(xiàn)氮氧化物排放物的充分減少，具有在X.^ 60%到70%的數(shù)量級的高排氣再循環(huán)速率是有用的。
[0050]當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機通過排氣渦輪增壓和同時應(yīng)用排氣再循環(huán)被操作時，如果返回的排氣從渦輪上游的排氣排出系統(tǒng)通過高壓EGR被去除并且不再可用于驅(qū)動渦輪時，可產(chǎn)生沖關(guān)。
[0051]當(dāng)排氣再循環(huán)速率增加時，引入渦輪的排氣質(zhì)量流量同時減少。經(jīng)過渦輪的減少的排氣質(zhì)量流量導(dǎo)致較小的渦輪壓力比，由此增壓進(jìn)氣壓力比也減小，其相當(dāng)于較小的壓縮機質(zhì)量流量。除了減小增壓進(jìn)氣壓力之外，在操作壓縮機期間還可產(chǎn)生關(guān)于壓縮機的泵限制的另外的問題。就污染物排放而言，也產(chǎn)生缺點，例如，針對加速過程中在柴油發(fā)動機中的碳煙形成。
[0052]為此，需要同時確保足夠高的增壓進(jìn)氣壓力和高排氣再循環(huán)速率一尤其在部分載荷操作期間——的設(shè)想。所謂的低壓EGR提供解決方法。
[0053]與已經(jīng)提及的高壓EGR——將排氣從渦輪上游的排氣排出系統(tǒng)排出并將其引入壓縮機下游的進(jìn)氣系統(tǒng)一不同，在低壓EGR的情況下，已經(jīng)流動通過渦輪的排氣返回到輸入偵U。為此，低壓EGR包括回流管路，其從渦輪下游的排氣排出系統(tǒng)分支并通向壓縮機上游的進(jìn)氣系統(tǒng)。
[0054]通過低壓EGR再循 環(huán)到輸入側(cè)的排氣與壓縮機上游或壓縮機中的新鮮空氣混合。由此產(chǎn)生的新鮮空氣和返回的排氣的混合物形成充氣，其在壓縮機中被壓縮，壓縮的充氣在該實例中能夠在壓縮機下游的機械加載裝置中被再次壓縮和/或能夠在充氣冷卻器中被冷卻。
[0055]在低壓EGR的背景下排氣被引導(dǎo)通過壓縮機是沒有害處的，因為通常應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷排氣再加工操作——尤其是在渦輪下游的微粒過濾器中——的排氣。壓縮機中的沉積物改變壓縮機的幾何學(xué)，尤其是流量橫截面，從而損害壓縮機的功效程度，因而其不一定引起關(guān)注。
[0056]由于上述原因，實施方式是有利的，其中提供排氣再循環(huán)系統(tǒng)，其包括回流管路，該回流管路從渦輪下游的排氣排出系統(tǒng)分支和通向壓縮機上游的進(jìn)氣系統(tǒng)。
[0057]內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式是有利的，其中提供旁通管路，用于圍繞機械加載裝置，該旁通管路從加載裝置上游的進(jìn)氣系統(tǒng)分支并再次通向加載裝置下游的進(jìn)氣系統(tǒng)，閉鎖元件安排在芳通管路中。
[0058]根據(jù)本公開內(nèi)容，內(nèi)燃發(fā)動機的進(jìn)氣系統(tǒng)中安排了機械加載裝置，通過該機械加載裝置，充氣可在被引入至少一個汽缸之前被壓縮。原則上，有可能通過機械加載裝置和排氣渦輪增壓器以兩個步驟壓縮充氣。
[0059]在除了以規(guī)定方式提供的機械加載裝置以外排氣渦輪增壓器的壓縮機安排在進(jìn)氣系統(tǒng)中的實施方式中，優(yōu)選試圖進(jìn)行功能分割，因為機械加載裝置以低速度進(jìn)行充氣壓縮并產(chǎn)生抽取梯度，而排氣渦輪增壓器的壓縮機負(fù)責(zé)以相對高的速度進(jìn)行增壓，機械加載裝置優(yōu)選由旁通管路圍繞。
[0060]該方法使得加載裝置能夠針對小的充氣質(zhì)量流量，即，針對低速度，被配置，和渦輪增壓器的壓縮機能夠針對相對高的速度發(fā)生的大的充氣質(zhì)量流量被配置。
[0061]如果提供排氣渦輪增壓器，內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式由于上述原因是有利的，其中至少一個排氣渦輪增壓器的壓縮機針對相對大的充氣質(zhì)量流量，例如，針對以高于預(yù)定速度rImauw值發(fā)生的充氣質(zhì)量流量，被配置。
[0062]發(fā)動機10還可包括壓縮裝置，諸如渦輪增壓器或機械增壓器(supercharger)，或者兩者。對于渦輪增壓器，壓縮機162可至少部分地由沿排氣道48安排的渦輪164 (例如，經(jīng)軸)驅(qū)動。發(fā)動機10還可裝配有與渦輪增壓器壓縮機162串聯(lián)的機械加載裝置163 (也稱為機械增壓器)。機械加載裝置可進(jìn)一步位于配置有閉鎖元件165的旁通管路161中，該閉鎖元件165在受到發(fā)動機工況指示時可能夠防止空氣進(jìn)入機械加載裝置163。機械加載裝置可用于壓縮進(jìn)氣。在使內(nèi)燃發(fā)動機從四沖程模式切換到二沖程模式的背景下，安排在旁通管路中的閉鎖元件可在關(guān)閉位置的方向上被調(diào)節(jié)，以增加由機械加載裝置引導(dǎo)的充氣流量。因此，經(jīng)渦輪增壓器或機械加載裝置提供給發(fā)動機一個或多個汽缸的壓縮量可通過控制器12而改變。
[0063]內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式是有利的，其中提供至少一個排氣渦輪增壓器，其包括安排在排氣排出系統(tǒng)中的渦輪和安排在進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓縮機，壓縮機在進(jìn)氣系統(tǒng)被提供在機械加載裝置上游。
[0064]增壓是用于增加功率的主要方法，其中發(fā)動機燃燒過程所需的充氣被壓縮，由此較大量的充氣可在每一操作循環(huán)中被供應(yīng)至每一汽缸。燃料量以及因而平均壓力可由此被增加。
[0065]在該實例中，至少一個排氣渦輪增壓器被用于增壓一除了機械加載裝置以外，其中壓縮機和渦輪被安排在相同的軸上，熱的排氣流經(jīng)排氣排出系統(tǒng)被供應(yīng)至渦輪，在該渦輪中膨脹，同時釋放能量和引起軸旋轉(zhuǎn)。從排氣流傳輸?shù)捷S的能量被用于驅(qū)動壓縮機，該壓縮機也安排在軸上。壓縮機傳輸和壓縮經(jīng)進(jìn)氣系統(tǒng)供應(yīng)給其的充氣，由此實現(xiàn)至少一個汽缸的增壓。充氣冷卻器一通過其，壓縮的充氣在引入至少一個汽缸前被冷卻一優(yōu)選被提供在壓縮下游的進(jìn)氣管中。冷卻器降低溫度，從而增加充氣密度，以便冷卻器也有助于汽缸的增加的加載，即，有助于較大的空氣量。在一定程度上造成通過冷卻引起壓縮。如果提供充氣冷卻器，則該冷卻器優(yōu)選被提供以用于圍繞的旁路。
[0066]排氣渦輪增壓器的優(yōu)勢，例如相比于機械加載裝置，是在加載裝置和內(nèi)燃發(fā)動機之間傳輸功率的機械連接可被避免。然而，機械加載裝置從內(nèi)燃發(fā)動機直接汲取能量用于其驅(qū)動，排氣渦輪增壓器利用熱排氣的排氣能量。
[0067]另一方面，排氣渦輪增壓器要求足夠大的排氣質(zhì)量流量，以能夠產(chǎn)生需要的增壓進(jìn)氣壓力。如果水平低于特定的速度，則常常觀察到轉(zhuǎn)矩減小，如果考慮到增壓進(jìn)氣壓力比取決于渦輪壓力比的事實，則這是可以理解的。例如，如果在柴油發(fā)動機中發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低，這導(dǎo)致較小的排氣質(zhì)量流量，因而導(dǎo)致較小的渦輪壓力比。結(jié)果是，增壓進(jìn)氣壓力比也向著較低的速度減小，這相當(dāng)于轉(zhuǎn)矩減小。
[0068]增壓的內(nèi)燃發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩可被增加，因為，并聯(lián)或串聯(lián)安排的多個渦輪被應(yīng)用，渦輪針對特定的排氣量被配置。[0069]增壓是增加內(nèi)燃發(fā)動機功率而不改變活塞容量或針對相同功率減小活塞容量的合適方法。在任何情況下，增壓均導(dǎo)致功率/體積比的增加和更有利的性能測量。在一致的外圍車輛狀況下，載荷譜因而可朝向更高的載荷轉(zhuǎn)移，在更高的載荷處，特定的燃料消耗較低。
[0070]因此，增壓支持在發(fā)展內(nèi)燃發(fā)動機以最小化燃料消耗一一即，提高內(nèi)燃發(fā)動機的效率程度——中的持續(xù)努力。就排氣排放物而言優(yōu)勢也可在增壓操作被選擇性地配置時得以實現(xiàn)。因此，例如，氮氧化物排放物可在柴油發(fā)動機中被減少而不通過合適的增壓在效率程度上有任何損失。
[0071]為了操作內(nèi)燃發(fā)動機——具有旁通管路，用于圍繞機械加載裝置，在旁通管路中安排閉鎖元件，方法變形是有利的，其中在內(nèi)燃發(fā)動機從四沖程模式切換到二沖程模式的背景下，閉鎖元件在關(guān)閉位置的方向上被調(diào)節(jié)，以增加由機械加載裝置引導(dǎo)的充氣流量。
[0072]機械加載裝置的目的是提供抽取梯度，為了在二沖程方法的背景下交換氣體的目的。在這方面，在內(nèi)燃發(fā)動機被變?yōu)槎_程模式或在二沖程模式下被操作時在關(guān)閉位置的方向上調(diào)節(jié)閉鎖元件是有利的。
[0073]為了操作具有至少一個排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機，方法變形是有利的，其中針對以高于預(yù)定速度Hmtrt,發(fā)生的相對大的充氣質(zhì)量流量，至少一個排氣渦輪增壓器的壓縮機被配置。
[0074]顯不排氣傳感器126連接于排放控制系統(tǒng)70上游和潤輪164下游的排氣道48。傳感器126可以是用于提供排氣空/燃比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?、雙態(tài)氧傳感器或EG0、HEG0(加熱的EGO) >NOx,HC或CO傳感器。
[0075]顯示排放控制裝置71沿排氣傳感器126下游的排氣道48安排。排放控制裝置71可以是選擇性的催化還原(SCR)系統(tǒng)、三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其他排放控制裝置或其組合。例如，裝置71可以是TWC和裝置72 (未顯示于圖1中)可以是微粒過濾器(PF)。此外，在一些實施方式中，在操作發(fā)動機10期間，排放控制裝置71可通過在特定的空/燃比內(nèi)操作發(fā)動機的至少一個汽缸而被周期性地重新設(shè)置。
[0076]控制器12作為微型計算機顯示于圖1，其包括:微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、在該特定實例中顯示為只讀存儲器芯片106的電子存儲介質(zhì)一用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值、隨機存取存儲器108、?；畲鎯ζ?10和數(shù)據(jù)總線。除了之前論述的那些信號之夕卜，控制器12還可接收來自與發(fā)動機10連接的傳感器的各種信號，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)的測量結(jié)果；來自連接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT);來自連接曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118 (或其它類型)的表面點火感測信號(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);和來自傳感器122的絕對歧管壓力信號MAP。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號——RPM可通過控制器12從信號PIP產(chǎn)生。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可用于提供對進(jìn)氣歧管中的真空或壓力的指示。注意，可以應(yīng)用上述傳感器的各種組合，諸如MAF傳感器而沒有MAP傳感器，反之亦然。在化學(xué)計量操作期間，MAP傳感器可給出發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的指示。此外，該傳感器與檢測的發(fā)動機轉(zhuǎn)速一起可提供對引入汽缸的充氣(包括空氣)的評估。在一個實例中，傳感器118——也用作發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，可產(chǎn)生曲軸每旋轉(zhuǎn)一次預(yù)定數(shù)目的等間隔脈沖。
[0077]存儲介質(zhì)只讀存儲器106可用計算機可讀數(shù)據(jù)編程，該計算機可讀數(shù)據(jù)代表由處理器102可執(zhí)行的、用于執(zhí)行下面描述的方法以及預(yù)期但未具體列出的其它變型的指令。
[0078]如上所述，圖1僅顯示多汽缸發(fā)動機的一個汽缸，并且，每一汽缸均可類似地包括其自身的一組進(jìn)氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。
[0079]現(xiàn)在參考圖2a，顯示處于第一切換狀態(tài)的內(nèi)燃發(fā)動機第一實施方式的可切換配氣機構(gòu)I的部分的示意圖。圖2b顯示該配氣機構(gòu)I處于第二切換狀態(tài)。
[0080]可應(yīng)用凸輪軸202上的兩個凸輪204和206，以致動模式適應(yīng)性氣門。第一凸輪204用以在二沖程模式下致動模式適應(yīng)性氣門和第二凸輪206用以在四沖程模式下致動模式適應(yīng)性氣門。應(yīng)該理解，更多的凸輪可沿凸輪軸202的長度被布置，并且，所示的凸輪是與單模式適應(yīng)性氣門相連的那些。
[0081]氣門搖臂2可連接氣門(顯示于圖3中302)，其安排在啟用的凸輪和在中心顯示的氣門之間的力途徑中。兩個凸輪推桿3、4—包括斜度調(diào)節(jié)桿3a和4a(在圖3中圖示)一可分別連接于凸輪204和206，并且，其可機械連接于氣門搖臂2。樞軸6——可轉(zhuǎn)移地在室5中被支持和被液壓致動一可用于機械連接傾斜度調(diào)節(jié)桿3a和4a與氣門搖臂
2。通過樞軸6進(jìn)行的傾斜度調(diào)節(jié)桿3a或4a與氣門搖臂2的機械連接可以個體為基礎(chǔ)，以便傾斜度調(diào)節(jié)桿3a可逐個的、機械連接于氣門搖臂6，并且，單獨地，傾斜度調(diào)節(jié)桿4a可逐個連接于氣門搖臂6。以這種方式，第一凸輪204或第二凸輪206的擺動可通過氣門搖臂2被傳遞到模式適應(yīng)性氣門。
[0082]根據(jù)圖2a，連接第一凸輪204的第一凸輪推桿3機械連接于與氣門相連的氣門搖臂2，以在內(nèi)燃發(fā)動機的二沖程模式下根據(jù)二沖程方法由第一凸輪致動模式適應(yīng)性氣門。
[0083]根據(jù)圖2b，連接第二凸輪206的第二凸輪推桿4機械連接于與氣門相連的氣門搖臂2，以根據(jù)四沖程方法由第二凸輪在四沖程模式下致動模式適應(yīng)性氣門，即使模式適應(yīng)性氣門改變方向。
[0084]構(gòu)建圖2a和2b中所示配氣機構(gòu)1，以便能夠以如下方式被液壓切換:至少一個模式適應(yīng)性氣門在四沖程模式下的致動由第二凸輪完成，和在二沖程模式下由第一凸輪完成。
[0085]內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式是有利的，其中至少一個氣門搖臂是傾斜度調(diào)節(jié)桿和/或至少兩個凸輪推桿連接于傾斜度調(diào)節(jié)桿。通過利用傾斜度調(diào)節(jié)桿，提供足夠的結(jié)構(gòu)空間，以能夠?qū)⑴錃鈾C構(gòu)構(gòu)建為可切換配氣機構(gòu)，即，提供這樣的機構(gòu)，通過該機構(gòu)，凸輪推桿可機械連接于氣門搖臂。
[0086]如已經(jīng)提出的，所謂的凸輪推桿可用于致動氣門，而且，其被安排在凸輪和氣門之間的力途徑中。實例凸輪推桿是挺柱、傾斜度調(diào)節(jié)桿或支撐桿。應(yīng)用凸輪推桿的有利方面是這些元件特別適于被配置或構(gòu)建為可切換元件。因此，挺柱可容易地被構(gòu)建為可液壓連接的凸輪推桿，其通過油壓力起作用，以便挺柱——那時已被連接在力途徑中并充當(dāng)位于力途徑中的凸輪推桿——從凸輪傳輸力到模式適應(yīng)性氣門，或與油壓力分離，以防止分離狀態(tài)中從凸輪到氣門的力傳輸。
[0087]由于上述原因，內(nèi)燃發(fā)動機的實施方式在本發(fā)明背景下也是有利的，其中兩個凸輪推桿一可機械連接于氣門搖臂一針對至少一個模式適應(yīng)性氣門的兩個不同凸輪被提供，連接第一凸輪的第一凸輪推桿能夠機械連接于氣門搖臂，以在二沖程模式下由第一凸輪致動模式適應(yīng)性氣門，和連接第二凸輪的第二凸輪推桿能夠機械連接于氣門搖臂，以在四沖程模式下由第二凸輪致動氣門。
[0088]現(xiàn)在參考圖3，其顯示模式適應(yīng)性氣門的配氣機構(gòu)的透視圖。第一凸輪204和第二凸輪206安排在凸輪軸202上。第一凸輪204具有兩個凸角，以便其連接的傾斜度調(diào)節(jié)桿3a通過樞軸6與氣門搖臂2連接時，凸輪軸202每旋轉(zhuǎn)一次，氣門302可被打開兩次。相反地，第二凸輪206具有單一凸角，以便凸輪軸每旋轉(zhuǎn)一次，氣門302可被打開一次。
[0089]氣門302與氣門搖臂2接觸。氣門搖臂本身不直接接觸凸輪軸，但基于室5內(nèi)樞軸6的運動，可機械連接于傾斜度調(diào)節(jié)桿3a或4a。決定模式適應(yīng)性氣門302的模式的正是樞軸6的運動。
[0090]傾斜度調(diào)節(jié)桿3a和4a分別經(jīng)凸輪推桿3和4連續(xù)接觸凸輪軸202的凸輪。兩個凸輪204和206被塑型并與凸輪軸202的旋轉(zhuǎn)運動對齊，以便它們可分別以二沖程或四沖程方式操作氣門302。
[0091]該實施方式有利于實施這樣的設(shè)想:其中氣體交換經(jīng)至少一個汽缸的開口通過四沖程方法和通過二沖程方法被完成，即，充氣的引入經(jīng)進(jìn)氣口完成和排氣的排出經(jīng)出氣口完成。在氣體交換的背景下，也產(chǎn)生壓力降，優(yōu)選通過機械加載裝置產(chǎn)生壓力降，以抽取燃燒室，以促進(jìn)或允許二沖程方法中的氣體交換。
[0092]圖4是內(nèi)燃發(fā)動機第一實施方式的示意性發(fā)動機特征圖，其中表明二沖程方法和四沖程方法的應(yīng)用范圍。
[0093]如圖4所示，如果內(nèi)燃發(fā)動機的載荷Tnrot大于預(yù)定的載荷(非陰影特征圖范圍)，則以較低的速度范圍應(yīng)用二沖程方法。如果載荷Tnrot低于指示的閾值載荷Tmmwi和/或如果內(nèi)燃發(fā)動機的速度nm(rt超過特定速度nm(rt,lWt，則內(nèi)燃發(fā)動機在被切換的配氣機構(gòu)由樞軸6切換成四沖程模式，以便第二凸輪206的運動被轉(zhuǎn)到氣門302。在四沖程模式中，發(fā)動機通過四沖程方法被操作。四沖程方法的應(yīng)用范圍在圖4中由交叉陰影線指示。還指示全載荷線，其針對二沖程方法為虛線和針對四沖程方法為實線。
[0094]速度Jlnrot,lWt是內(nèi)燃發(fā)動機的預(yù)定速度閾值，在該速度下，至少一個模式適應(yīng)性氣門從一種操作模式變?yōu)槠渌牟僮髂Ｊ?。在以四沖程模式操作和其中至少一個模式適應(yīng)性氣門由第二凸輪致動的內(nèi)燃發(fā)動機中，如果內(nèi)燃發(fā)動機的速度Hnurt低于預(yù)定速度Jlnrotliwt,用于切換內(nèi)燃發(fā)動機的配氣機構(gòu)被以如下方式切換成二沖程模式:至少一個模式適應(yīng)性氣門由第一凸輪致動。
[0095]根據(jù)本公開內(nèi)容針對內(nèi)燃發(fā)動機在上面提出的那些也適應(yīng)于根據(jù)本公開內(nèi)容的方法。根據(jù)根據(jù)本公開內(nèi)容的內(nèi)燃發(fā)動機的各個實施方式，不同方法變形可以是有利的，為此目的，還參考內(nèi)燃發(fā)動機的相應(yīng)目標(biāo)特征和有關(guān)說明。
[0096]現(xiàn)在參考圖5，其顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的方法的流程圖。方法可代表存儲在只讀存儲器106中的計算機代碼，只讀存儲器106可由發(fā)動機控制器12讀取，以控制模式適應(yīng)性氣門。方法500始于發(fā)動機開啟事件(on event)并進(jìn)行到502。在502，確定發(fā)動機載荷Tmot是否大于預(yù)定的載荷閾值Tmtrt,_。在502，如果Tmtrt不大于Tnwt,_ (否)，則方法進(jìn)行到504，其中發(fā)動機在四沖程模式下被操作。
[0097]在502，如果Tnwt大于Tm()t,lWt，則方法繼續(xù)到506。方法變形是有利的，其中如果內(nèi)燃發(fā)動機的載荷Tmtrt大于預(yù)定的載荷Tnrot, ，則內(nèi)燃發(fā)動機從四沖程模式切換到二沖程模式。方法變形考慮四沖程方法可更好地適于提供比二沖程方法相對小的負(fù)載的狀況。[0098]在506，確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速nm(rt是否小于預(yù)定的速度閾值nm(rt,lWt。如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速不大于預(yù)定的速度閾值nm()t,lWt (否)，則方法進(jìn)行到508。在508，發(fā)動機繼續(xù)在在四沖程模式下運轉(zhuǎn)。在506,如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速nm(rt小于預(yù)定的速度閾值11_,1#11(是)，則方法進(jìn)行到510。
[0099]在510,確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速nm(rt是否已經(jīng)低于預(yù)定的速度閾值達(dá)比預(yù)定的時間段At1長的時間。如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速nm(rt尚未低于預(yù)定的速度閾值達(dá)比預(yù)定的時間段八^長的時間(否)，則方法進(jìn)行到512，其中發(fā)動機繼續(xù)在四沖程模式下被操作。如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速Hnrot已經(jīng)低于預(yù)定的速度閾值達(dá)比預(yù)定的時間段At1長的時間(是)，則方法進(jìn)行到514，其中發(fā)動機被切換到二沖程模式。以這種方式，四沖程和二沖程模式之間的切換一或反之亦然一可被延遲，并且，可避免過度和頻繁模式切換。
[0100]方法變形是有利的，其中如果內(nèi)燃發(fā)動機的速度低于預(yù)定速度nm(rt,lWt并且較預(yù)定速度nm(rt,低達(dá)預(yù)定的時間At1，則用于將內(nèi)燃發(fā)動機切換成二沖程模式的配氣機構(gòu)被切換。
[0101]用于切換配氣機構(gòu)或切換內(nèi)燃發(fā)動機的另外的狀況的引入意圖防止過頻的切換，尤其是在速度暫時低于預(yù)定值然后再次提高或圍繞預(yù)定值波動時的切換，而不產(chǎn)生低于合理化或迫使配氣機構(gòu)切換的水平的作用。
[0102]在516，評估發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ilnrot是否大于預(yù)定的速度閾值nm(rt,w值。如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速不超過預(yù)定的速度閾值(否)，則方法進(jìn)行到518，其中發(fā)動機保持在二沖程模式下。在520，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過預(yù)定的速度閾值(是)，則方法進(jìn)行到522。在522，發(fā)動機在四沖程模式下被操作。
[0103]如果速度η-再次超過預(yù)定速度Hnrot,，則用于切換內(nèi)燃發(fā)動機的配氣機構(gòu)被再次切換，以將內(nèi)燃發(fā)動機從二沖程模式再次切換到四沖程模式。
[0104]由于已經(jīng)提及的原因，方法變形在該實例中也是有利的，其中如果速度Hmtrt超過預(yù)定速度Hmtrt,lWt和速度Hmtrt比預(yù)定速度Jlnrotliwt.高達(dá)預(yù)定的時間At1，則進(jìn)行切換。然后方法返回。
[0105]提供用于在二沖程模式下或四沖程模式下操作內(nèi)燃發(fā)動機的系統(tǒng)和方法，以實現(xiàn)更大的燃油效率和最小化排放物。系統(tǒng)包括模式適應(yīng)性氣門；氣門搖臂，以致動模式適應(yīng)性氣門的開啟和關(guān)閉；第一凸輪的凸輪推桿，用于進(jìn)行二沖程模式；第二凸輪的凸輪推桿，用于進(jìn)行四沖程模式；和樞軸，以機械連接氣門搖臂與第一凸輪的凸輪推桿或第二凸輪的凸輪推桿。連接氣門搖臂與第一凸輪的凸輪推桿能夠?qū)崿F(xiàn)二沖程模式，和連接氣門搖臂與第二凸輪的凸輪推桿能夠?qū)崿F(xiàn)四沖程模式。
[0106]注意，本文中包括的實例控制和評估程序可與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)構(gòu)造一起應(yīng)用。本文描述的具體程序可代表任意數(shù)目的處理策略中的一個或多個，所述處理策略諸如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。因此，所示的各個動作、操作和/或功能均可在所示的次序中執(zhí)行，并行執(zhí)行，或在一些情況中被省略。同樣地，不一定要求處理順序達(dá)到本文所述的實例實施方式的特征和優(yōu)勢，而是提供來方便說明和描述。一個或多個示例的動作、操作和/或功能可重復(fù)執(zhí)行，這取決于所應(yīng)用的具體策略。此外，描述的動作、操作和/或功能可以圖形表示待編程進(jìn) 發(fā)動機控制系統(tǒng)中計算機可讀存儲介質(zhì)非臨時性存儲器的編碼。[0107]應(yīng)該理解，本文公開的構(gòu)造和程序?qū)嵸|(zhì)上是示例性的，并且這些【具體實施方式】不以限制性的意義被看待，因為許多變化是可能的。例如，上述技術(shù)可適用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它發(fā)動機類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)造與其它特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合以及亞組合。
[0108]所附權(quán)利要求具體指出被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的某些組合和亞組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個(an)”元件或“第一”元件或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)該被理解為包括結(jié)合一個或多個這樣的元件，既不要求也不排除兩個或更多個這樣的元件。公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和亞組合可通過修改本申請權(quán)利要求書或通過在本申請或相關(guān)申請中提出新權(quán)利要求而得到保護(hù)。這些權(quán)利要求一無論其范圍對于原始權(quán)利要求更寬、更窄、相同或不同一也被視為包括在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.內(nèi)燃發(fā)動機，包括: 至少一個汽缸； 所述至少一個汽缸中的至少一個出氣口，用于經(jīng)排氣排出系統(tǒng)排出排氣； 至少一個進(jìn)氣口，用于經(jīng)進(jìn)氣系統(tǒng)供應(yīng)充氣； 配氣機構(gòu)，其包括每一個開口的氣門和氣門致動裝置，所述氣門致動裝置包括具有多個凸輪的至少一個凸輪軸， 其中， 至少一個機械加載裝置安排在所述進(jìn)氣系統(tǒng)中； 用于致動至少一個模式適應(yīng)性氣門的至少一個凸輪軸具有兩個不同的凸輪一第一凸輪，在二沖程模式下致動所述模式適應(yīng)性氣門，和第二凸輪，在四沖程模式下致動所述模式適應(yīng)性氣門；和 所述配氣機構(gòu)是可切換的，以便所述至少一個模式適應(yīng)性氣門的致動由所述第二凸輪在所述四沖程模式下執(zhí)行和由所述第一凸輪在所述二沖程模式下執(zhí)行。
2.權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述氣門致動裝置包括連接所述第一和第二凸輪的兩個凸輪推桿和氣門搖臂，所述氣門搖臂適于開啟和關(guān)閉所述模式適應(yīng)性氣門。
3.權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述兩個凸輪推桿能夠單獨地機械連接于所述氣門搖臂，以在所述二沖程模式下致動所述模式適應(yīng)性氣門，此時所述氣門搖臂機械連接于所述第一凸輪的凸輪推桿，以及在所述四沖程模式下致動所述模式適應(yīng)性氣門，此時所述氣門搖臂機械連接于所述第二凸輪的凸輪推桿。
4.權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個氣門搖臂是傾斜度調(diào)節(jié)桿，并且所述兩個凸輪推桿包括傾斜度調(diào)節(jié)桿。
5.權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸的所述至少一個進(jìn)氣口和所述至少一個出氣口均被提供以所述模式適應(yīng)性氣門。
6.權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸的所述至少一個出氣口被提供以所述模式適應(yīng)性氣門。
7.權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸具有至少一個另外的開口，以供應(yīng)充氣。
8.權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述至少一個汽缸具有至少一個槽，所述槽充當(dāng)所述至少一個另外的開口并由在所述至少一個汽缸中擺動的活塞控制，以供應(yīng)充氣。
9.權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中提供至少一個排氣渦輪增壓器，其包括安排在所述排氣排出系統(tǒng)中的渦輪和安排在所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓縮機，所述壓縮機被提供在所述進(jìn)氣系統(tǒng)中所述機械加載裝置的上游。
10.權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃發(fā)動機，進(jìn)一步包括排氣再循環(huán)系統(tǒng)，其包括回流管路，所述回流管路從所述渦輪下游的所述排氣排出系統(tǒng)分支和通向所述壓縮機上游的所述進(jìn)氣系統(tǒng)。
11.權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機，進(jìn)一步包括旁通管路，用于圍繞所述機械加載裝置，所述旁通管路從所述機械加載裝置上游的所述進(jìn)氣系統(tǒng)分支和再次通向所述機械加載裝置下游的所述進(jìn)氣系統(tǒng)，閉鎖元件安排在所述旁通管路中。
12.操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，其包括:當(dāng)載荷小于預(yù)定的載荷閾值時，在四沖程模式下操作所述內(nèi)燃發(fā)動機； 當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于預(yù)定的速度閾值時，在所述四沖程模式下操作所述內(nèi)燃發(fā)動機； 當(dāng)所述載荷大于所述預(yù)定的載荷閾值和所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于所述預(yù)定的速度閾值時，在二沖程模式下操作所述發(fā)動機， 其中， 所述二沖程模式由第一凸輪的凸輪推桿控制，和所述四沖程模式由第二凸輪的凸輪推桿控制，所述兩個凸輪推桿單獨地機械連接于氣門搖臂，以致動模式適應(yīng)性氣門。
13.權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括延遲所述二沖程模式和所述四沖程模式之間的切換，直到所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速已經(jīng)大于或小于所述預(yù)定的速度閾值的時間比預(yù)定的時間閾值長。
14.權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括通過機械加載裝置壓縮充氣，所述機械加載裝置位于用于圍繞機械加載裝置的旁通管路中，閉鎖元件安排在所述旁通管路中，和所述閉鎖元件在所述內(nèi)燃發(fā)動機從所述四沖程模式切換到所述二沖程模式的背景下在關(guān)閉位置的方向上被調(diào)節(jié)。
15.權(quán)利要求12所述的方法，還包括通過至少一個排氣渦輪增壓器壓縮充氣，其中所述至少一個排氣渦輪增壓器的壓縮機針對以高于預(yù)定速度發(fā)生的相對大的充氣質(zhì)量流量被配置。
16.用于發(fā)動機的系統(tǒng)，其包括: 模式適應(yīng)性氣門；` 氣門搖臂，以致動所述模式適應(yīng)性氣門的開啟和關(guān)閉； 第一凸輪的凸輪推桿，用于進(jìn)行二沖程模式； 第二凸輪的凸輪推桿，用于進(jìn)行四沖程模式；和 樞軸，以機械連接氣門搖臂與所述第一凸輪的凸輪推桿或所述第二凸輪的凸輪推桿。
17.權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)發(fā)動機載荷大于預(yù)定的載荷閾值和發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于預(yù)定的速度閾值時，所述樞軸機械連接所述氣門搖臂與所述第一凸輪的凸輪推桿。
18.權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述發(fā)動機載荷小于所述預(yù)定的載荷閾值時，所述樞軸機械連接所述氣門搖臂與所述第二凸輪的凸輪推桿。
19.權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于所述預(yù)定的速度閾值時，所述樞軸機械連接所述氣門搖臂與所述第二凸輪的凸輪推桿。
20.權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于旁通管路中的機械加載裝置，所述旁通管路包括閉鎖元件。
【文檔編號】F02B75/02GK103670697SQ201310400008
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】T·緹萊澤, C·W·溫格德, A·庫斯克, W·埃曼克 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司