本申請要求于2015年9月11日提交的韓國專利申請?zhí)?0-2015-0128848的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引證結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種三缸發(fā)動機，更具體地，涉及一種聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型的三缸發(fā)動機，該發(fā)動機在像兩循環(huán)燃燒氣缸和四循環(huán)燃燒氣缸一樣運行時具有緊湊的結(jié)構(gòu)、高燃料效率以及改進(jìn)的噪音、振動、聲振粗糙度(NVH)，并涉及控制這種發(fā)動機的方法。

背景技術(shù)：

近年來，為了克服四缸四循環(huán)內(nèi)燃機在燃料效率、發(fā)動機尺寸、重量減輕等方面改進(jìn)的局限性，制造了三缸發(fā)動機。

就構(gòu)造而言，三缸發(fā)動機由三個氣缸構(gòu)成，每個氣缸均具有相同的缸徑、沖程以及氣門正時(valve timing)。三缸發(fā)動機的三個氣缸包括燃燒所需的多種設(shè)備，如在四缸發(fā)動機中所需的一樣。通過發(fā)動機電子控制單元(ECU)控制每個氣缸在燃燒過程中的進(jìn)氣/排氣正時。

三缸發(fā)動機應(yīng)用進(jìn)氣-壓縮-爆燃-排氣的四循環(huán)燃燒過程或進(jìn)氣/排氣-壓縮/爆燃的兩循環(huán)燃燒過程。

通過單循環(huán)燃燒過程來控制三缸發(fā)動機，其中，通過四循環(huán)燃燒過程來控制全部三個氣缸，或通過四循環(huán)燃燒過程來控制三個氣缸中的兩個氣缸。

然而，因為三缸發(fā)動機所具有的結(jié)構(gòu)特性(其中，相應(yīng)氣缸徑、沖程以及氣門正時彼此相等)，所以與典型的四缸發(fā)動機或多缸發(fā)動機相比較，三缸發(fā)動機會產(chǎn)生噪音和振動。為了解決該問題，需要構(gòu)思一種用于三缸發(fā)動機的設(shè)計技術(shù)，在這種技術(shù)中，三缸發(fā)動機將結(jié)合四循環(huán)與兩循環(huán)。此外，因為在控制這種聯(lián)合循環(huán)的發(fā)動機時，發(fā)動機性能(例如，功率和扭矩)降低，所以發(fā)動機的商業(yè)價值就會下降。

即使兩循環(huán)發(fā)動機相比于四循環(huán)發(fā)動機具有較低的燃燒效率，然而由于兩循環(huán)和四循環(huán)燃燒氣缸具有相同的移位，所以引起了NVH性能和發(fā)動機性能的下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開涉及一種聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機，這種發(fā)動機允許在燃燒控制過程中兩循環(huán)氣缸發(fā)動機的缸徑、沖程以及氣門正時與四循環(huán)氣缸的缸徑、沖程以及氣門正時不同，以使得在兩循環(huán)氣缸和四循環(huán)氣缸中產(chǎn)生相同的功率，由此防止發(fā)動機性能(功率和扭矩)在三缸發(fā)動機結(jié)合四循環(huán)和兩循環(huán)操作時的惡化，尤其保持了現(xiàn)有三缸發(fā)動機的優(yōu)點(例如緊湊結(jié)構(gòu)和高燃料效率)的同時進(jìn)一步改善了噪音、振動及聲振粗糙度(NVH)，并且本公開涉及一種控制這種三缸發(fā)動機的方法。

通過以下描述可以理解本公開的其他目標(biāo)和優(yōu)點，并且通過參考實施方式，本公開的其他目標(biāo)和優(yōu)點將變得顯而易見。對本公開所屬領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，通過要求保護(hù)的裝置及其組合可以實現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點。

根據(jù)本公開的實施方式，聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機包括：氣缸體；氣缸，氣缸成排地布置在氣缸體中并且由第一氣缸、第二氣缸以及第三氣缸構(gòu)成，以使得在第一氣缸、第二氣缸以及第三氣缸中的兩個中執(zhí)行四循環(huán)燃燒，而在其余氣缸中執(zhí)行兩循環(huán)燃燒。曲軸將設(shè)置在相應(yīng)的第一氣缸、第二氣缸以及第三氣缸中的第一活塞、第二活塞以及第三活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。凸輪軸從曲軸接收旋轉(zhuǎn)力，以控制第一氣缸、第二氣缸、以及第三氣缸各自的進(jìn)氣正時和排氣正時。

在第一氣缸和第三氣缸的每一個中均可執(zhí)行四循環(huán)燃燒，而在第二氣缸中可執(zhí)行兩循環(huán)燃燒。

設(shè)置在第二氣缸中的第二活塞的沖程可比設(shè)置在第一氣缸中的第一活塞的沖程和設(shè)置在第三氣缸中的第三活塞的沖程短。第一活塞、第二活塞以及第三活塞可分別耦接至凸輪軸的第一曲柄銷頸、第二曲柄銷頸以及第三曲柄銷頸。曲軸的主軸頸可包括間隔布置的第一配重(counter weight)、第二配重以及第三配重，第一配重、第二配重以及第三配重可分別具有第一曲柄銷頸、第二曲柄銷頸以及第三曲柄銷頸，并且相對于主軸頸的旋轉(zhuǎn)軸線，第二曲柄銷頸可形成在比第一曲柄銷頸和第三曲柄銷頸更高的位置處。第一活塞、第二活塞以及第三活塞由于各自的第一曲柄銷頸、第二曲柄銷頸以及第三曲柄銷頸之間的高度差而具有不同的沖程。

第一曲柄銷頸和第三曲柄銷頸可具有相同的高度。

凸輪軸可包括用于控制第一氣缸和第三氣缸的進(jìn)氣正時和排氣正時的兩個四循環(huán)凸輪，并包括用于控制第二氣缸的進(jìn)氣正時和排氣正時的一個兩循環(huán)凸輪。兩循環(huán)凸輪可具有橢圓形狀，以關(guān)于凸輪軸的旋轉(zhuǎn)軸線在兩側(cè)對稱。

第一氣缸和第三氣缸的每一個均可包括四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門(four-cycle cylinder intake valve)和四循環(huán)氣缸排氣閥門，通過四循環(huán)凸 輪中的每一個來控制四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門的正時和四循環(huán)氣缸排氣閥門的正時。第二氣缸可包括兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門和兩循環(huán)氣缸排氣端口，通過兩循環(huán)凸輪控制兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門的正時，并且通過第二活塞的向下運動來控制兩循環(huán)氣缸排氣端口的正時。兩循環(huán)氣缸排氣端口可在第二氣缸的側(cè)部與第二氣缸的燃燒室的內(nèi)部連通。

第一氣缸和第三氣缸的每一個均可包括四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門和四循環(huán)氣缸排氣閥門，通過四循環(huán)凸輪中的每一個來控制四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門的正時和四循環(huán)氣缸排氣閥門的正時。第二氣缸可包括兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門和兩循環(huán)氣缸排氣閥門，通過兩循環(huán)凸輪控制兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門的正時和兩循環(huán)氣缸排氣閥門的正時。

凸輪軸可與可變閥門系統(tǒng)結(jié)合。

可通過控制器來控制四循環(huán)燃燒和兩循環(huán)燃燒，并且控制器可使用由相應(yīng)的第一活塞、第二活塞以及第三活塞檢測的下止點(BDC)來控制兩循環(huán)燃燒的進(jìn)氣正時和排氣正時?？刂破骺梢允前l(fā)動機電子控制單元(ECU)。

根據(jù)本公開的實施方式，聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機的控制方法包括：當(dāng)發(fā)動機ECU識別發(fā)動機的點火時執(zhí)行由四循環(huán)燃燒和兩循環(huán)燃燒構(gòu)成的聯(lián)合循環(huán)燃燒，在第一氣缸的、第二氣缸以及第三氣缸中的第一氣缸和第三氣缸中執(zhí)行四循環(huán)燃燒，在第二氣缸中執(zhí)行兩循環(huán)燃燒；并且執(zhí)行聯(lián)合循環(huán)燃燒控制，其中，當(dāng)發(fā)動機ECU控制第一氣缸和第三氣缸中的四循環(huán)燃燒和第二氣缸中的兩循環(huán)燃燒時，在第一氣缸或第三氣缸的活塞達(dá)到BDC之前或之后控制第二氣缸的進(jìn)氣閥門打開(IVO)，而當(dāng)?shù)谝粴飧谆虻谌龤飧椎幕钊_(dá)到BDC時控制第二氣缸的進(jìn)氣閥門關(guān)閉(IVC)。

根據(jù)本公開的另一實施方式，聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機的控制方法包括：當(dāng)發(fā)動機ECU識別發(fā)動機點火時執(zhí)行由四循環(huán)燃燒和兩循環(huán)燃燒構(gòu)成的聯(lián)合循環(huán)燃燒，在第一氣缸、第二氣缸以及第三氣缸中的第一氣缸和第三氣缸中執(zhí)行四循環(huán)燃燒，在第二氣缸中執(zhí)行兩循環(huán)燃燒；并且執(zhí)行聯(lián)合循環(huán)燃燒控制，其中，當(dāng)發(fā)動機ECU控制第一氣缸和第三氣缸中的四循環(huán)燃燒以及第二氣缸中的兩循環(huán)燃燒時，當(dāng)?shù)谝粴飧谆虻谌龤飧椎幕钊_(dá)到BDC時，控制第二氣缸的IVO，在控制IVO之后控制第二氣缸的排氣閥門打開(EVO)，而在第一氣缸或第三氣缸的活塞達(dá)到BDC之前或之后，同時控制第二氣缸的IVC和排氣閥門關(guān)閉(EVC)。

根據(jù)本公開的進(jìn)一步實施方式，聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機的控制方法包括：當(dāng)發(fā)動機ECU識別到發(fā)動機的點火時執(zhí)行由四循環(huán)燃燒和兩循環(huán)燃燒構(gòu)成的聯(lián)合循環(huán)燃燒，在第一氣缸、第二氣缸以及第三氣缸中的第一氣缸和第三氣缸中執(zhí)行四循環(huán)燃燒，在第二氣缸中執(zhí)行兩循環(huán)燃燒；執(zhí)行兩循環(huán)氣缸確定，其中，發(fā)動機ECU確定第二氣缸是否具有兩循環(huán)氣缸排氣閥門；在不具有兩循環(huán)氣缸排氣閥門的情況下執(zhí)行第一類型的聯(lián)合循環(huán)燃燒控制，其中，當(dāng)發(fā)動機ECU控制第一氣缸和第三氣缸中的四循環(huán)燃燒以及第二氣缸中的兩循環(huán)燃燒時，在第一氣缸或第三氣缸的活塞達(dá)到BDC之前或之后控制第二氣缸的IVO，而在第一氣缸或第三氣缸的活塞達(dá)到BDC時控制第二氣缸的IVC；以及在具有兩循環(huán)氣缸排氣閥門的情況下執(zhí)行第二類型的聯(lián)合循環(huán)燃燒控制，其中，當(dāng)發(fā)動機ECU控制第一氣缸和第三氣缸中的四循環(huán)燃燒以及第二氣缸中的兩循環(huán)燃燒時，在第一氣缸或第三氣缸的活塞達(dá)到BDC時控制第二氣缸的IVO，在控制IVO之后控制第二氣缸的EVO，并且在第一氣缸或第三氣缸的活塞達(dá)到BDC之前或之后同時控制第二氣缸的IVC和EVC。

第二氣缸可包括兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門和兩循環(huán)氣缸排氣端口，在兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門中執(zhí)行IVO控制和IVC控制，當(dāng)活塞接近于BDC時兩循環(huán)氣缸排氣端口打開，并且單活塞接近于第一氣缸或第三氣缸的BDC時 兩循環(huán)氣缸排氣端口關(guān)閉，或第二氣缸可包括兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門和兩循環(huán)氣缸排氣閥門，在兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門中執(zhí)行IVO控制和IVC控制，并且在兩循環(huán)氣缸排氣閥門中執(zhí)行EVO控制和EVC控制。

附圖說明

圖1是示出了根據(jù)本公開的實施方式的聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機的構(gòu)造的示圖。

圖2是示出了根據(jù)本公開的實施方式的曲軸的構(gòu)造的視圖。

圖3A和圖3B是示出了根據(jù)本公開的實施方式的凸輪軸的構(gòu)造的視圖。

圖4是示出了根據(jù)本公開的實施方式的可變閥門系統(tǒng)的構(gòu)造的視圖。

圖5是示出了根據(jù)本公開的實施方式的四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門/排氣閥門機構(gòu)的構(gòu)造的視圖。

圖6A和圖6B是示出了根據(jù)本公開的實施方式的兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門/排氣閥門機構(gòu)的構(gòu)造的視圖。

圖7A至圖7C是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的四循環(huán)氣缸的沖程與兩循環(huán)氣缸的沖程之間的比較的視圖。

圖8A和圖8B是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機的控制的流程圖。

圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的第一類型的兩循環(huán)氣缸在燃燒過程中的進(jìn)氣/排氣操作的狀態(tài)的示圖。

圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的第二類型的兩循環(huán)氣缸在燃燒過程中的進(jìn)氣/排氣操作的狀態(tài)的示圖。

圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式在三缸發(fā)動機的四循環(huán)燃燒和兩循環(huán)燃燒過程中的聯(lián)合循環(huán)燃燒正時的示圖。

具體實施方式

下面將參考附圖更為詳細(xì)地描述本公開。然而，本公開可涵蓋不同的形式并且不應(yīng)被解釋為局限于此處設(shè)定的實施方式。更確切地，提供這些實施方式使得本公開更為全面和完整并且將本公開的范圍充分傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在本公開中，各個附圖和實施方式中的相同的參考標(biāo)號指代相同的部件。

圖1是示出了根據(jù)本公開的實施方式的聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機的示圖。

參考圖1，三缸發(fā)動機包括：氣缸體1；第一氣缸1-1、第二氣缸1-2以及第三氣缸1-3；第一活塞3-1、第二活塞3-2以及第三活塞3-3；曲軸5；氣缸蓋10；以及控制器20。

氣缸體1包括形成第一氣缸1-1、第二氣缸1-2以及第三氣缸1-3的氣缸體。曲軸5位于氣缸體下部處。氣缸體包括發(fā)動機冷卻劑循環(huán)結(jié)構(gòu)，并且氣缸體下部形成用于存儲發(fā)動機油(engine oil)的空間。氣缸體1還包括接收曲軸5的旋轉(zhuǎn)力的發(fā)動機輔助部件，例如水泵、壓氣機等。

第一氣缸1-1和第三氣缸1-3形成四循環(huán)燃燒室，而第二氣缸1-2形成兩循環(huán)燃燒室。第二氣缸1-2位于第一氣缸1-1與第三氣缸1-3之間。

第一活塞3-1、第二活塞3-2以及第三活塞3-3中的每一個均具有連桿(即，連接桿)，連桿具有附接至相關(guān)聯(lián)的活塞的小端部和附接至曲軸5 的大端部。由連桿的小端部與大端部之間的長度形成活塞沖程。例如，第一活塞3-1的連桿和第三活塞3-3的連桿中的每一個均形成四循環(huán)的活塞沖程，而第二活塞3-2的連桿形成兩循環(huán)的活塞沖程。因此，第二活塞3-2的連桿的長度比第一活塞3-1的連桿長度和第三活塞3-3的連桿的長度相對較短。

曲軸5通過連桿連接至全部的第一活塞3-1、第二活塞3-2以及第三活塞3-3并且將第一活塞3-1、第二活塞3-2以及第三活塞3-3的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。

氣缸蓋10包括曲軸和氣門系統(tǒng)，并且氣缸蓋耦接至氣缸體1的上部。曲軸使用正時皮帶或鏈條接收曲軸5的旋轉(zhuǎn)力。

控制器20接收有關(guān)曲軸5的旋轉(zhuǎn)和三缸發(fā)動機的操作狀態(tài)的信息，以操作氣門系統(tǒng)并且產(chǎn)生四循環(huán)和兩循環(huán)正時控制信號。具體地，控制器20根據(jù)四循環(huán)正時來控制第一氣缸1-1和第三氣缸1-3中的燃燒，而根據(jù)兩循環(huán)正時來控制第二氣缸1-2中的燃燒，或根據(jù)兩循環(huán)正時來控制第一氣缸1-1、第二氣缸1-2以及第三氣缸1-3中的第一氣缸1-1和第三氣缸1-3中的任一個中的燃燒?？刂破?0可以是發(fā)動機電子控制單元(ECU)或任何其他控制器。具體地，使用四循環(huán)的發(fā)動機ECU作為發(fā)動機ECU，因此，僅通過添加或改變兩循環(huán)燃燒控制邏輯和結(jié)構(gòu)就可以使用四循環(huán)燃燒控制邏輯和結(jié)構(gòu)。

圖2至圖6B分別示出了曲軸、凸輪軸、可變閥門系統(tǒng)、四循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)以及兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)的詳細(xì)構(gòu)造。

參考圖2，曲軸5包括主軸頸6；配重7-1、配重7-2以及配重7-3；以及曲柄銷頸(crankpin journal)8-1、曲柄銷頸8-2以及曲柄銷頸8-3，并且曲軸通過第一活塞3-1、第二活塞3-2以及第三活塞3-3的往復(fù)運動而旋轉(zhuǎn)。

主軸頸6具有前端部和后端部，曲軸輪(crank pulley)安裝至前端部，飛輪緊固至后端部。主軸頸6由氣缸體1支撐并且通過形成在主軸頸中的通道將潤滑油供應(yīng)至曲柄銷頸8-1、曲柄銷頸8-2以及曲柄銷頸8-3以及軸承。

配重7-1、配重7-2以及配重7-3由于利用其重量和形狀的旋轉(zhuǎn)而減輕振動，并且這些配重由間隔形成的第一配重7-1、第二配重7-2以及第三配重7-3構(gòu)成。第一配重7-1、第二配重7-2以及第三配重7-3中的每一個均形成為面向彼此的一對配重。例如，第一配重7-1位于主軸頸6的前端部處，第三配重7-3位于主軸頸6的后端部處，而第二配重7-2位于第一配重7-1與第三配重7-3之間。

曲柄銷頸8-1、曲柄銷頸8-2以及曲柄銷頸8-3由設(shè)置在第一配重7-1中的第一曲柄銷頸8-1、設(shè)置在第二配重7-2中的第二曲柄銷頸8-2以及設(shè)置在第三配重7-3中的第三曲柄銷頸8-3構(gòu)成。第一曲柄銷8-1耦接至連桿的大端部，以將耦接至小端部的第一活塞3-1的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。第二曲柄銷頸8-2耦接至連桿的大端部，以將耦接至小端部的第二活塞3-2的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。第三曲柄銷頸8-3耦接至連桿的大端部，以將耦接至小端部的第三活塞3-3的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。

當(dāng)由第一曲柄銷頸8-1和第三曲柄銷頸8-3中的每一個的旋轉(zhuǎn)軸線a-a與主軸頸6的旋轉(zhuǎn)軸線o-o形成高度h時，由第二曲柄銷頸8-2的旋轉(zhuǎn)軸線b-b和主軸頸6的旋轉(zhuǎn)軸線o-o形成高度H。此處，高度H大于高度h。因此，通過連桿連接至第二曲柄銷頸8-2的第二活塞3-2的沖程比通過連桿分別連接至第一曲柄銷頸8-1和第三曲柄銷頸8-3的第一活塞3-1和第三活塞3-3的每個的沖程都短。因此，使第二曲柄銷頸8-2連接至第二活塞3-2的連桿的長度縮短該長度。

參考圖3A和圖3B，凸輪軸11使用正時皮帶或鏈條接收曲軸5的旋轉(zhuǎn)力并且形成具有圓形截面的長軸形狀。凸輪軸11具有用于打開和關(guān)閉 進(jìn)氣閥門/排氣閥門的多個凸輪11-1、凸輪11-2以及凸輪11-3。具體地，凸輪11-1、凸輪11-2以及凸輪11-3由用于打開和關(guān)閉第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的進(jìn)氣閥門/排氣閥門的四循環(huán)凸輪11-1和凸輪11-3以及用于打開和關(guān)閉第二氣缸1-2的進(jìn)氣閥門/排氣閥門的兩循環(huán)凸輪11-2構(gòu)成。兩循環(huán)凸輪11-2位于兩個四循環(huán)凸輪11-1與凸輪11-3之間。兩循環(huán)凸輪11-2具有橢圓形狀并且圍繞曲軸11的旋轉(zhuǎn)軸線兩側(cè)對稱，因此，氣門正時被獨立控制。

凸輪軸11與可變閥門系統(tǒng)12形成整體，并且由此可連接至用于獨立控制氣門正時的各個氣門機構(gòu)。圖4示出了凸輪軸11和具有與搖臂(rocker arm)12-2連接的可變閥門設(shè)備12-1的可變閥門系統(tǒng)12的實施例。

參考圖5，四循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)包括四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13和四循環(huán)氣缸排氣閥門15，二者分別通過氣缸蓋10內(nèi)的凸輪軸11的四循環(huán)凸輪11-1和凸輪11-3而打開和關(guān)閉，并且四循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)根據(jù)第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的四循環(huán)正時來進(jìn)行操作。因此，四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13和排氣閥門15與典型的四缸發(fā)動機的進(jìn)氣閥門/排氣閥門具有相同的結(jié)構(gòu)和操作。

參考圖6A和圖6B，兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)由第一類型的兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)或第二類型的兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)構(gòu)成，第一類型的兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)包括兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣端口16，第二類型的兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)包括兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1。

第一類型的兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)包括兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣端口16，兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門位于氣缸蓋10中以通過凸輪軸11的兩循環(huán)凸輪11-2來打開和關(guān)閉，根據(jù)第二活塞3-2在與凸輪軸11不相關(guān)的狀態(tài)下向下移動所導(dǎo)致的第二活塞位置的變化而通過兩循環(huán)氣缸排氣端口來排出廢氣。第一類型的兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)根據(jù)第二氣缸 1-2的兩循環(huán)正時進(jìn)行操作。因此，兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1與典型的四缸發(fā)動機的進(jìn)氣閥門具有相同的結(jié)構(gòu)。然而，兩循環(huán)氣缸排氣端口16被布置成從第二氣缸1-2的側(cè)部在氣缸體1中向上指向，從而從第二氣缸1-2的下側(cè)排出廢氣。

第二類型的兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)包括兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1。通過氣缸蓋10內(nèi)的凸輪軸11的兩循環(huán)凸輪11-2來打開和關(guān)閉兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門。第二類型的兩循環(huán)氣缸氣門機構(gòu)根據(jù)第二氣缸1-2的兩循環(huán)正時來進(jìn)行操作。因此，兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和排氣閥門15-1與典型的四缸發(fā)動機的進(jìn)氣閥門/排氣閥門具有相同的結(jié)構(gòu)。

圖7A至圖7C示出了控制四循環(huán)燃燒的第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的沖程與控制兩循環(huán)燃燒的第二氣缸1-2的沖程之間的差異。

在第二氣缸1-2的上止點(TDC)與第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的上止點相同的條件下，第二氣缸1-2的下止點(BDC)比第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的下止點相對更低。因此，第二氣缸1-2的沖程s-2比第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的沖程s-1短。因此，第二氣缸1-2的氣門正時不同于第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的氣門正時，從而可以產(chǎn)生幾乎相同的功率，并且可以改善噪音、振動以及聲振粗糙度(NVH)。

圖8A和圖8B是示出了根據(jù)實施方式的聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機的控制的流程圖。由控制器20執(zhí)行下面描述的控制，并且將控制器20描述為發(fā)動機ECU。

參考標(biāo)號S10指發(fā)動機點火的狀態(tài)。然后，發(fā)動機ECU通過接通(或點火開啟)來識別發(fā)動機點火，并且將第一氣缸1-1、第二氣缸1-2以及第三氣缸1-3分成第一氣缸1-1和第三氣缸1-3(在步驟S20時)以及第 二氣缸1-2(在步驟S30時)。因此，通過聯(lián)合的四循環(huán)和兩循環(huán)中的燃燒來操作三循環(huán)發(fā)動機。

在步驟S20-1中，根據(jù)四循環(huán)正時來控制第一氣缸1-1和第三氣缸1-3中的燃燒。在這種情況下，根據(jù)四循環(huán)正時來操作分別設(shè)置在第一氣缸1-1和第三氣缸1-3中的四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13和四循環(huán)氣缸排氣閥門15。步驟S20-1在四循環(huán)燃燒過程中繼續(xù)并且根據(jù)發(fā)動機的停止通過斷開發(fā)動機ECU的控制而停止。因此，四循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13和排氣閥門15的操作與典型的四循環(huán)發(fā)動機的進(jìn)氣閥門/排氣閥門的操作相似，并且發(fā)動機ECU的控制與典型的四循環(huán)發(fā)動機的ECU相似。

在步驟S30-1中，在根據(jù)兩循環(huán)正時控制第二氣缸1-2中的燃燒之前，發(fā)動機ECU確定是否存在兩循環(huán)氣缸排氣端口16。當(dāng)發(fā)動機ECU之前識別了第二氣缸1-2具有兩循環(huán)氣缸排氣端口16或第二氣缸1-2具有兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1時，可以省去此步驟。因此，在步驟S30之后，第二氣缸1-2的過程可立即進(jìn)行至步驟S41、步驟S42、步驟S43以及步驟S60，或在步驟S30之后，立即進(jìn)行至步驟S51、步驟S52、步驟S53以及步驟S60。

步驟S41、步驟S42以及步驟S43中的每一個均是通過發(fā)動機ECU來控制具有兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣端口16的第二氣缸1-2的進(jìn)氣閥門/排氣氣門正時的實例。

如步驟S41，在#1氣缸和#3氣缸的活塞達(dá)到BDC之前或之后，發(fā)動機ECU執(zhí)行進(jìn)氣閥門打開(IVO)控制，然后，如步驟S42，當(dāng)#1氣缸或#3氣缸的活塞、以及#2氣缸的活塞達(dá)到BDC時，如步驟S43，發(fā)動機ECU執(zhí)行進(jìn)氣閥門關(guān)閉(IVC)控制。如步驟S60，該步驟在兩循環(huán)燃燒過程中繼續(xù)，并且如步驟S100，根據(jù)發(fā)動機的停止通過斷開發(fā)動機ECU的控制而停止步驟S60。此處，#1氣缸指第一氣缸1-1，#2氣缸指第二氣 缸1-2，#3氣缸指第三氣缸1-3，并且IVO和IVC指兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1的打開和關(guān)閉。

圖9示出了步驟S41、步驟S42以及步驟S43中的每一個應(yīng)用于具有兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣端口16的第二氣缸1-2的實例。

在第二氣缸1-2的進(jìn)氣循環(huán)/排氣循環(huán)中，在第一氣缸1-1或第三氣缸1-3的活塞到達(dá)BDC之前或之后，兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1打開，以改變成IVO狀態(tài)，從而第二氣缸1-2中開始進(jìn)氣。然后，當(dāng)?shù)诙钊?-2接近第二活塞的BDC時，兩循環(huán)氣缸排氣端口16打開，從而開始排氣。即，在第二氣缸1-2中，在執(zhí)行進(jìn)氣之后開始排氣。

接著，兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣端口16保持打開狀態(tài)，同時第一氣缸1-1或第三氣缸1-3的活塞和第二氣缸1-2的活塞保持處于BDC。之后，當(dāng)?shù)诙钊?-2接近第一氣缸1-1或第三氣缸1-3的BDC時，兩循環(huán)氣缸排氣端口16開始關(guān)閉，因此兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1改變成IVC狀態(tài)。

步驟S51、步驟S52以及步驟S53中的每一個均指通過發(fā)動機ECU來控制具有兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1的第二氣缸1-2的進(jìn)氣閥門/排氣氣門正時的實例。

如步驟S51，當(dāng)#1氣缸和#3氣缸的活塞達(dá)到BDC時，在IVO控制之后，發(fā)動機ECU執(zhí)行排氣閥門打開控制，然后，如步驟S52，在#1氣缸或#3氣缸的活塞達(dá)到BDC之前或之后，如步驟S53，發(fā)動機ECU同時執(zhí)行IVC控制和排氣閥門關(guān)閉(EVC)控制。如步驟S60，該步驟在兩循環(huán)燃燒過程中繼續(xù)，并且如步驟S100，根據(jù)發(fā)動機的停止通過斷開發(fā)動機ECU的控制而停止步驟S60。此處，EVO和EVC指兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1的打開和關(guān)閉。

圖10示出了步驟S51、步驟S52以及步驟S53中的每一個應(yīng)用于具有兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1的第二氣缸1-2的實例。

如附圖中示出的，在第二氣缸1-2的進(jìn)氣循環(huán)/排氣循環(huán)中，當(dāng)?shù)谝粴飧?-1或第三氣缸1-3的活塞達(dá)到BDC時，兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1打開，以改變至IVO狀態(tài)，因此第二氣缸1-2中開始進(jìn)氣。然后，在兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1的IVO之后，兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1打開，以改變成EVO狀態(tài)，因此第二氣缸1-2中同時開始排氣。接著，保持兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1的打開狀態(tài)，直至第一氣缸1-1或第三氣缸1-3的活塞達(dá)到BDC。之后，當(dāng)?shù)谝粴飧?-1或第三氣缸1-3的活塞達(dá)到BDC時，兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1和兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1同時關(guān)閉，以使得兩循環(huán)氣缸進(jìn)氣閥門13-1改變成IVC狀態(tài)并且同時兩循環(huán)氣缸排氣閥門15-1改變成EVC狀態(tài)。

圖11是示出了根據(jù)實施方式的三缸發(fā)動機的四循環(huán)燃燒和兩循環(huán)燃燒過程中的聯(lián)合循環(huán)燃燒正時的示圖。

三缸發(fā)動機操作成使得發(fā)動機ECU通過聯(lián)合方式來控制四循環(huán)燃燒和兩循環(huán)燃燒。因此，在第三氣缸1-3中排氣/進(jìn)氣之后，在第一氣缸1-1中執(zhí)行壓縮/爆燃并且在第二氣缸1-2中執(zhí)行壓縮/爆燃。而在第一氣缸1-1中排氣/進(jìn)氣之后，在第三氣缸1-3中執(zhí)行壓縮/爆燃并且在第二氣缸1-2中執(zhí)行壓縮/爆燃。

因此，由于在第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的排氣/和進(jìn)氣過程中產(chǎn)生第二氣缸1-2中的壓縮/爆燃，所以根據(jù)不同的氣門正時連續(xù)執(zhí)行第二氣缸1-2以及第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的各自循環(huán)。具體地，由于第二氣缸1-2比第一氣缸1-1和第三氣缸1-3具有更短的沖程，所以第二氣缸1-2的功率幾乎等于第一氣缸1-1和第三氣缸1-3的功率，以使得三缸發(fā)動機可具有增加的功率和改進(jìn)的NVH。

如上所述，根據(jù)實施方式的聯(lián)合循環(huán)燃燒控制型三缸發(fā)動機包括氣缸體1、曲軸5以及凸輪軸11，在具有第一氣缸1-1、第二氣缸1-2以及第三氣缸1-3的氣缸體1中執(zhí)行燃燒，曲軸5形成設(shè)置在相應(yīng)的第一氣缸1-1、第二氣缸1-2以及第三氣缸1-3中的第一活塞3-1、第二活塞3-2以及第三活塞3-3的沖程的差異，并且凸輪軸11接收曲軸5的旋轉(zhuǎn)力以形成第一氣缸1-1、第二氣缸1-2以及第三氣缸1-3各自的進(jìn)氣正時和排氣正時。因此，通過控制器20來控制第一氣缸1-1和第三氣缸1-3中的四循環(huán)燃燒，并且通過控制器20來控制第二氣缸1-2中的兩循環(huán)燃燒。因此，即使在執(zhí)行聯(lián)合的四循環(huán)燃燒和兩循環(huán)燃燒時，也可以防止發(fā)動機性能(功率和扭矩)降低。尤其是，保持了諸如緊湊結(jié)構(gòu)和高燃料效率的現(xiàn)有三缸發(fā)動機的優(yōu)點，還進(jìn)一步改進(jìn)了NVH。

根據(jù)示例性實施方式，三缸發(fā)動機可將NVH提高至四缸發(fā)動機的水平，同時，保持結(jié)構(gòu)緊湊、重量減輕并提高燃料效率。

此外，本公開中的三缸發(fā)動機能以比現(xiàn)有三缸發(fā)動機更高的水平提高發(fā)動機性能(功率和扭矩)并將發(fā)動機性能提高至接近四缸發(fā)動機的水平，同時在聯(lián)合的四循環(huán)和兩循環(huán)下控制三缸發(fā)動機。

盡管已經(jīng)參考具體實施方式描述了本公開，然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下，可以做出各種改變和修改。