一種具有兩個可停用汽缸的四缸發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及直列式四缸行程活塞式發(fā)動機(5)，其中四個汽缸(11、12、13)和(14)中的兩個汽缸(13、14)可以被選擇性地停用以便改善燃料消耗或者以便支持發(fā)動機加熱過程。發(fā)動機(5)具有帶有四個曲柄(11T、12T、13T、14T)的平面曲軸(40)。用于兩個相鄰汽缸(11、12)的曲柄(11T、12T)同相，而用于其他汽缸(13、14)的曲柄(13T、14T)異相180°。停用汽缸(13、14)，其中供應(yīng)至汽缸(13、14)的燃料被中斷。
【專利說明】—種具有兩個可停用汽缸的四缸發(fā)動機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機，并且尤其涉及一種四缸直列活塞式發(fā)動機，其中能夠停用兩個汽缸以便改善燃料消耗。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，發(fā)動機常常在遠低于能夠產(chǎn)生的動力輸出水平下運轉(zhuǎn)。這種部分負載運轉(zhuǎn)常常導(dǎo)致發(fā)動機在遠低于發(fā)動機能夠?qū)崿F(xiàn)的熱效率水平下運轉(zhuǎn)，從而損害了燃料效率。
[0003]因此，需要使可從發(fā)動機獲得的動力更好地適應(yīng)于施加在發(fā)動機上的負荷，從而使發(fā)動機始終盡可能地非常接近其最大運轉(zhuǎn)效率運轉(zhuǎn)。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，如果發(fā)動機運轉(zhuǎn)在部分負載下通過選擇性地停用四缸發(fā)動機的兩個汽缸能夠更好地實現(xiàn)這樣適應(yīng)。
[0004]如果為了減少發(fā)動機的排放而將排氣處理裝置(例如，催化轉(zhuǎn)化器、NOx捕集器或碳煙捕集器)耦接至發(fā)動機，那么通常就需要將排氣處理裝置加熱至能使其充分有效來執(zhí)行其指定功能的溫度之上，這種溫度通常稱為“啟動溫度”。然而，與發(fā)動機在滿負載運轉(zhuǎn)的情況下產(chǎn)生的排氣溫度相比，發(fā)動機在低負載或部分負載(其中所有汽缸都正在運轉(zhuǎn))的情況下的排氣溫度相對較低。本發(fā)明的發(fā)明人因此已經(jīng)認(rèn)識到，選擇性的汽缸停用的另一優(yōu)點在于，通過停用兩個汽缸中的一個能夠增加其余工作汽缸的排氣溫度，從而減少任何排氣處理裝置需要在從冷態(tài)啟動后實現(xiàn)其各自啟動溫度的時間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種具有改善的燃料效率的四缸發(fā)動機。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種四缸直列往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動機，其中外汽缸和相鄰的內(nèi)汽缸運轉(zhuǎn)(一起被稱為主汽缸)，而與其串聯(lián)的另外兩個相鄰汽缸可停用地運轉(zhuǎn)(副汽缸)。汽缸中的每一個都容納各自的活塞使得活塞能夠滑動，活塞被各自的連桿可運轉(zhuǎn)地連接到各自的具有四個曲柄的曲軸的曲柄。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，顯著減小排氣歧管的體積。排氣系統(tǒng)中的動態(tài)波過程或壓力波動是多缸內(nèi)燃發(fā)動機的熱力學(xué)偏移的工作汽缸在氣體交換期間相互影響的原因，并且尤其還可以彼此損害?？梢詫?dǎo)致更差的扭矩特性或減小的動力范圍。如果各個汽缸的排氣管相互分開地行進更長的距離，則可以抵消汽缸在氣體交換期間的相互影響。
[0008]然而，后者引起渦輪增壓器的退化的響應(yīng)特性。燃燒氣體在氣體交換期間自內(nèi)燃發(fā)動機的汽缸的排出本質(zhì)上基于兩種不同機制。如果在氣體交換開始的時候排氣門靠近下止點打開，由于接近汽缸中的燃燒結(jié)束時發(fā)生的高壓以及相關(guān)的燃燒室與排氣管道之間的高壓差，燃燒氣體以高速流過出氣口進入排氣系統(tǒng)。所述壓力驅(qū)動的流動過程伴有高壓峰值，其也被稱為排氣前的震動，并沿排氣管以聲速傳播，其中隨著距離的增加并且取決于由于摩擦而導(dǎo)致的管道路由選擇，壓力幾乎猛烈地下降(即減小)。
[0009]另外，在氣體交換的過程中，汽缸中的壓力與排氣管中的壓力基本相等，因此由于活塞的往復(fù)運轉(zhuǎn)而在很大程度上排出燃燒氣體。
[0010]取決于排氣排放系統(tǒng)的具體實施例，自汽缸傳出的壓力波不僅經(jīng)過所述汽缸的至少一個排氣管，而且還經(jīng)過其他汽缸的排氣管，并且甚至可能向上到達在各個管的末端處提供的打開的排氣開口。
[0011]在氣體交換期間，已經(jīng)被排入或被引入排氣管的排氣因此能夠再次進入汽缸，并且由于自另一汽缸傳出的壓力波甚至還有其他可能。
[0012]為了避免各個汽缸的排氣管相互分開地行進更長的距離，四個汽缸的排氣管被合并以形成排氣歧管。汽缸的排氣管由此被分級合并，并且甚至以如下方式進行合并，即在每個實例中，夕卜汽缸的至少一個排氣管和相鄰內(nèi)汽缸的至少一個排氣管被合并以形成部分排氣管，以及以此方式形成的兩組汽缸的部分排氣管被合并以形成總排氣管。通過這種措施，可以減小所有排氣管的總距離和排氣管的體積。此外，具有針對各組汽缸優(yōu)化的增壓的空氣供給的渦輪增壓器可以被布置為用于各組汽缸中的每一個?？梢酝ㄟ^利用兩個相互并聯(lián)布置的具有合適的小渦輪橫截面的渦輪增壓器來改善渦輪增壓器的響應(yīng)特性。如果多組汽缸包含不同的排量，這是特別有利的。優(yōu)選地，渦輪包含可變幾何形狀，因此不管是低與高旋轉(zhuǎn)速率還是低與高負荷，渦輪幾何形狀的調(diào)節(jié)都能夠發(fā)生。
[0013]排氣管由此可以被部分地或全部地被集成在至少一個汽缸蓋內(nèi)。排氣管或部分排氣管有時在一起被稱為排氣歧管。
[0014]之前描述的涉及汽缸在氣體交換期間的相互影響的問題與內(nèi)燃發(fā)動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有增加的相關(guān)性，因為在設(shè)計排氣歧管時，會注意到趨于短排氣管的趨勢。
[0015]由于多個原因，因此有利的是，從各自的排氣開口開始一直到排氣歧管中的聚集點(其中排氣管在聚集點處被合并為共用的總排氣管，并且汽缸的熱排氣在聚集點處聚集)盡可能短地實施汽缸的排氣管，例如以便基本上將排氣歧管集成在至少一個汽缸蓋內(nèi)，并且以便盡可能在汽缸蓋內(nèi)進行排氣管到總排氣管的合并。
[0016]一方面，這導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動機的更緊湊的結(jié)構(gòu)和發(fā)動機艙中的整個驅(qū)動單元的更密集的封裝。另一方面，在制造與組裝以及重量減小(特別是通過汽缸蓋內(nèi)排氣歧管的充分集成)期間，出現(xiàn)成本優(yōu)勢。
[0017]此外，短排氣管可以對被提供在汽缸下游的排氣處理系統(tǒng)的布置與運轉(zhuǎn)具有有利影響。熱排氣到排氣處理系統(tǒng)的路徑應(yīng)當(dāng)盡可能短，使得幾乎沒有給排氣冷卻的時間，并且排氣處理系統(tǒng)盡可能快地達到其工作溫度或啟動溫度，尤其是在內(nèi)燃發(fā)動機的冷啟動之后。
[0018]在這方面，正在努力最小化汽缸處的排氣開口與排氣處理系統(tǒng)之間的排氣管的區(qū)段的熱慣性，這可以通過減小所述區(qū)段的質(zhì)量和長度(即通過縮短相應(yīng)的排氣管)來實現(xiàn)。
[0019]在通過排氣渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動機的情況下，目的是盡可能靠近排氣(即盡可能靠近汽缸的排氣開口)布置渦輪，以便以此方式能夠最佳地利用由排氣壓力和排氣溫度大體確定的熱排氣的排氣焓，并且以便保證渦輪增壓器的快速響應(yīng)特性。由此還應(yīng)當(dāng)最小化汽缸的排氣開口與渦輪之間的管系統(tǒng)的熱慣性和體積，由于此原因，進而所述管系統(tǒng)的管的縮短(例如通過排氣歧管在汽缸蓋內(nèi)的至少部分集成)是有目的的。
[0020]排氣歧管越來越經(jīng)常地被集成在汽缸蓋內(nèi)，以便參與提供在汽缸蓋中的冷卻，并且以便不必由成本高昂的耐高熱材料制成。
[0021]如上所述，例如通過在汽缸蓋中的集成來縮短排氣歧管的排氣管具有多種優(yōu)勢，而且此外，所有排氣管的總距離的縮短還會導(dǎo)致各個排氣管的縮短，因為這些已經(jīng)在排氣開口下游被立即合并，從而激化了汽缸在氣體交換期間的相互干涉問題。
[0022]例如，在其汽缸以點火順序1-3-4 - 2運轉(zhuǎn)的四缸直列式發(fā)動機的情況下，短排氣管還會導(dǎo)致在氣體交換期間第四汽缸不利地影響在點火順序方面先于它的第三汽缸(即之前被點火的汽缸)，并且導(dǎo)致自第四汽缸排出的排氣在第三汽缸排氣門關(guān)閉之前進入第三汽缸。
[0023]在上述背景下，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，使用曲軸，通過曲軸，一組汽缸中的汽缸完全相同地機械運行，即在相同的時間點經(jīng)過上止點(TDC)和下止點(BDC)。為了這個目的，兩個汽缸的相關(guān)聯(lián)的曲柄可以不包含圍繞曲軸的縱向軸線在周向方向上的偏移。那么通過點火順序來實現(xiàn)360° Kff的熱力學(xué)偏移。
[0024]為了實現(xiàn)關(guān)于所有四個汽缸的各自的180° KW的點火分開，一組汽缸的曲柄相對于另一組汽缸的曲柄在周向方向上旋轉(zhuǎn)(即偏移)180°。角度在質(zhì)量平衡方面優(yōu)選是180°，而且可以很容易地在例如175°與185°之間。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機是具有帶有短排氣管的緊湊排氣歧管并且同時消除汽缸在氣體交換期間的相互干涉問題的內(nèi)燃發(fā)動機。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機還可以包含分配在兩組汽缸上的兩個汽缸蓋(例如，如果布置八個汽缸)。兩個汽缸蓋中的排氣管的根據(jù)本發(fā)明的合并還可以被用來改善氣體交換和用來改善扭矩的范圍。
[0027]汽缸組(主汽缸或副汽缸)的排氣管由此優(yōu)選在汽缸蓋內(nèi)被合并為各自的部分排氣管。那么排氣歧管是模塊化結(jié)構(gòu)，并且包含被集成在汽缸蓋內(nèi)的歧管區(qū)段，即兩個部分排氣歧管和外部歧管或歧管區(qū)段。
[0028]主汽缸的部分排氣管的排氣流保持與副汽缸的部分排氣管的排氣流分開至少直至離開汽缸蓋為止，因此排氣系統(tǒng)以兩個排氣開口的形式離開汽缸蓋。部分排氣管在汽缸蓋下游被合并為總排氣管，并且因此只能在汽缸蓋外部。這可以在排氣處理或排氣渦輪增壓的上游或下游發(fā)生。
[0029]副汽缸尤其可以被停用，以便增加自發(fā)動機排出的氣體、流過發(fā)動機的潤滑油和/或流過發(fā)動機的冷卻液的溫度。
[0030]可以通過流量控制閥(例如，具有膨脹元件的恒溫器)來調(diào)節(jié)冷卻液向主汽缸的供應(yīng)，其中可以在停用期間通過另一流量控制閥來調(diào)整冷卻液向副汽缸的供應(yīng)。
[0031]可以通過另一流量控制閥來調(diào)整(尤其是切斷)冷卻液向停用的副汽缸的供應(yīng)，以適應(yīng)于發(fā)動機和排氣處理裝置的工況。
[0032]曲軸每旋轉(zhuǎn)一次，做功行程就會在兩個主汽缸中的一個中發(fā)生，并且副汽缸的做功行程可以與主汽缸的做功行程異相。
[0033]副汽缸的停用可以包括切斷到副汽缸的燃料饋送。
[0034]副汽缸可以包含至少一個進氣門和至少一個排氣門，并且副汽缸的停用可以包括使所有進氣門和所有排氣門保持在其各自的關(guān)閉位置。
[0035]可以基于發(fā)動機扭矩需求與發(fā)動機扭矩需求限制的比較停用副汽缸。
[0036]可以基于發(fā)動機扭矩需求的變化速率與發(fā)動機扭矩需求的變化速率限制的比較停用副汽缸。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種發(fā)動機系統(tǒng)，其包含以下:根據(jù)本發(fā)明的第一方面制造的四缸發(fā)動機、確定要求的發(fā)動機扭矩的輸入和可以被運轉(zhuǎn)為接收經(jīng)確定的要求的發(fā)動機扭矩的電子控制器，其中電子控制器可以被運轉(zhuǎn)以便基于至少經(jīng)確定的要求的發(fā)動機扭矩，確定是否應(yīng)當(dāng)使用所有四個汽缸運轉(zhuǎn)發(fā)動機，或確定是否停用副汽缸以便僅使用兩個主汽缸運轉(zhuǎn)發(fā)動機。
[0038]可以通過速度控制系統(tǒng)產(chǎn)生經(jīng)確定的要求的發(fā)動機扭矩的輸入。
[0039]發(fā)動機系統(tǒng)還可以包含以下:可以被發(fā)動機的操作者運轉(zhuǎn)的油門踏板和用于監(jiān)測油門踏板的位置并提供表示要求的發(fā)動機扭矩的輸入的油門踏板位置傳感器，并且電子控制器可以被運轉(zhuǎn)為接收來自油門踏板位置傳感器的輸入，以及至少基于自油門踏板位置傳感器接收的輸入確定是否應(yīng)當(dāng)使用所有四個汽缸運轉(zhuǎn)發(fā)動機，或確定是否應(yīng)當(dāng)停用副汽缸以便僅使用兩個主汽缸運轉(zhuǎn)發(fā)動機。
[0040]如果要求的發(fā)動機扭矩超過第一預(yù)定的扭矩需求限制，發(fā)動機可以是使用所有四個汽缸運轉(zhuǎn)，而如果要求的扭矩低于第一預(yù)定的扭矩需求限制，發(fā)動機可以作為雙缸發(fā)動機運轉(zhuǎn)，其中副汽缸被停用。
[0041]發(fā)動機系統(tǒng)還可以包含以下:用于向電子控制器提供輸入的、指示與發(fā)動機有關(guān)的溫度的溫度指示器裝置，并且如果與發(fā)動機有關(guān)的溫度低于預(yù)定的溫度限制，電子控制器可以被運轉(zhuǎn)為停用副汽缸。
[0042]發(fā)動機系統(tǒng)還可以包含排氣處理裝置，與發(fā)動機有關(guān)的溫度可以是排氣溫度，溫度指示器裝置則是用于向電子控制器提供輸入的、指示進入排氣處理裝置的排氣的溫度的排氣溫度傳感器，并且預(yù)定的溫度限制則是排氣處理裝置需要的的工作溫度。在此實例中，詞語“溫度指示器裝置”是指通過使用傳感器的直接溫度測量或通過使用推測溫度的溫度確定。
[0043]可替代地，與發(fā)動機有關(guān)的溫度可以是循環(huán)通過發(fā)動機的冷卻液的溫度，溫度傳感器可以是用于向電子控制器提供輸入的、指示冷卻液溫度的冷卻液溫度傳感器，并且預(yù)定的溫度限制可以是冷卻液需要的工作溫度。
[0044]與發(fā)動機有關(guān)的溫度可以是流過主汽缸的冷卻液的溫度。溫度指示器裝置則是用于向電子控制器提供輸入的、指示流過主汽缸的冷卻液的冷卻液溫度的溫度傳感器，并且預(yù)定的溫度限制可以是流過主汽缸的冷卻液必要的工作溫度。
[0045]與發(fā)動機有關(guān)的溫度可以是流過副汽缸的冷卻液的溫度。溫度指示器裝置則是用于向電子控制器提供輸入的、指示流過副汽缸的冷卻液的冷卻液溫度的溫度傳感器，并且預(yù)定的溫度限制可以是流過副汽缸的冷卻液必要的工作溫度。
[0046]可替代地，與發(fā)動機有關(guān)的溫度可以是循環(huán)通過發(fā)動機的機油的溫度，溫度指示器裝置是用于向電子控制器提供輸入的、指示機油溫度的機油溫度傳感器，并且預(yù)定的溫度限制是機油必要的工作溫度。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于使根據(jù)本發(fā)明的第一方面制造的發(fā)動機運轉(zhuǎn)的方法，其中該方法包含以下:確定副汽缸是否可以被停用，并且如果副汽缸可以被停用，則終止到副汽缸的燃料饋送，以便停用它們。
[0048]如果通過使發(fā)動機僅以兩個汽缸運轉(zhuǎn)可以實現(xiàn)發(fā)動機所需求的扭矩輸出，則可以停用發(fā)動機的副汽缸。
[0049]如果發(fā)動機扭矩需求超過預(yù)定限制，則可以使發(fā)動機使用四個汽缸運轉(zhuǎn)。
[0050]副汽缸可以包括至少一個進氣門和至少一個排氣門，并且該方法還可以包括通過使所有進氣門和所有排氣門保持在其各自的關(guān)閉位置來停用副汽缸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]現(xiàn)在參照附圖以示例的方式描述本發(fā)明。在附圖中:
[0052]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第二方面示出發(fā)動機系統(tǒng)的方框圖；
[0053]圖1a示出了汽缸蓋冷卻套和汽缸體冷卻套的示意圖；
[0054]圖1b示出了曲軸曲柄的示意圖；
[0055]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的通過四缸直列式發(fā)動機的截面示意圖；
[0056]圖3示出了兩個排氣渦輪增壓器在發(fā)動機上的布置的平面示意圖；
[0057]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的用于運轉(zhuǎn)發(fā)動機的方法的第一個實施例的流程圖；
[0058]圖5A和5B示出了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的用于運轉(zhuǎn)發(fā)動機的方法的第二個實施例的流程圖；以及
[0059]圖6A和6B示出了用于圖1到圖3所示的發(fā)動機的可替代正時圖。

【具體實施方式】
[0060]具體參照圖1至圖3，示出了具有發(fā)動機系統(tǒng)I的機動車輛50，發(fā)動機系統(tǒng)I包含四行程、四缸、往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動機5、用于發(fā)動機5的排氣處理裝置20、電子控制器30、以油門踏板16和相關(guān)聯(lián)的油門踏板位置傳感器32形式的操作者需求輸入裝置。
[0061]電子控制器30可以包含多個相互連接的電子控制器、控制單元或電子處理器，而為了說明目的僅被示為單個單元。
[0062]發(fā)動機系統(tǒng)I還包括用來提供指示進入排氣處理裝置20的排氣的溫度的輸出的排氣溫度傳感器33、電子控制的燃料噴射單元10、電子控制的可變氣門運轉(zhuǎn)機構(gòu)14以及與發(fā)動機5的飛輪9上的齒圈相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速率傳感器31。用于測量發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速率的其他裝置可以被使用，并且本發(fā)明并不限于使用齒圈和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速率傳感器。
[0063]為了維持設(shè)定的車輛速度，發(fā)動機系統(tǒng)I還可以包括速度控制系統(tǒng)(未顯示)以便為電子控制器30提供必需的發(fā)動機扭矩需求的輸入。用于速度控制系統(tǒng)的邏輯可以被設(shè)計為電子控制器30的一部分或可以是一個單獨的單元。
[0064]發(fā)動機5包含串聯(lián)地布置的四個汽缸11、12、13和14，其中有兩個主汽缸11、12和兩個副汽缸13、14。優(yōu)選地，主和副汽缸具有大致相同的排量?？商娲?，主和副汽缸具有不同的排量。具體地，主汽缸的排量可以大于副汽缸的排量。
[0065]當(dāng)發(fā)動機5運轉(zhuǎn)時，主汽缸11、12始終都運轉(zhuǎn)，而副汽缸13、14可以如在下文中詳細地描述的那樣被選擇性地停用。可替代地，結(jié)合改變的點火控制，汽缸13、14可以作為主汽缸運轉(zhuǎn)，而汽缸11、12可以作為副汽缸運轉(zhuǎn)。通過所述可替代布置(不同于圖1中的示意圖所示的)，連續(xù)運轉(zhuǎn)的主汽缸13、14被有利地布置為靠近飛輪。這更適于質(zhì)量平衡，尤其是在主汽缸的排量大于副汽缸的排量的情況下。結(jié)合排氣處理裝置20靠近發(fā)動機的飛輪側(cè)的布置，因此導(dǎo)致主汽缸與排氣處理裝置20之間的特別短的距離。此外，通過所述實施方式，降低了排氣進入大氣(箭頭“E”)的流動阻力。
[0066]冷卻液泵2通過冷卻液分配管路3提供汽缸11、12，13、14中以及汽缸蓋(未示出)中的冷卻液循環(huán)。冷卻液分配管路3可以在汽缸體和/或汽缸蓋中進行。流量控制閥4a以調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)冷卻液到冷卻液分配管路3內(nèi)的進入。另一可控流量控制閥4b被布置在冷卻液分配管路3中，用于冷卻副汽缸13、14。所述閥中的一個被實施為具有膨脹元件的恒溫器。通過電子控制器30，利用發(fā)送到電子控制的可變氣門運轉(zhuǎn)機構(gòu)的命令，所述閥可以改變通過汽缸的冷卻液的流量。如果副汽缸13、14被停用，則通過流量控制閥4b減少或例如偶爾可代替地中斷它們的冷卻。由此阻止所停用汽缸的冷卻，或副汽缸的溫度被保持在有利于連續(xù)潤滑的溫度范圍內(nèi)。由此也降低了燃料消耗。例如，在此期間通過溫度傳感器4c(溫度指示器裝置)來確定副汽缸的溫度。在此實例中，詞語“溫度指示器裝置”是指通過利用傳感器(4c)的直接溫度測量或通過利用例如從負荷需求與發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速率的特性場推測的溫度來確定溫度。在示例性實施例中，冷卻液分配管路3被基本集成在發(fā)動機內(nèi)?？商娲?，冷卻液分配管路3可以被部分地布置在發(fā)動機外部。
[0067]排氣歧管6將離開發(fā)動機5的排氣引導(dǎo)至排氣管道7并引導(dǎo)至排氣處理裝置20，而尾管8將排氣從排氣處理裝置20引導(dǎo)至大氣，如箭頭“E”所示。排氣管6 (排氣歧管)優(yōu)選由兩個相互分開的區(qū)段(部分排氣管)6a、6b組成。區(qū)段6a中聚集的來自主汽缸11、12的排氣由此流向排氣管道7。區(qū)段6b中聚集的來自副汽缸13、14排氣流向排氣管道7。汽缸的排氣管由此被分級合并。
[0068]排氣處理裝置20可以是適于減少發(fā)動機5的排放的任何已知類型，并且不只一種類型的排氣處理裝置可以被串聯(lián)地連接到排氣管道7。例如但不限于，催化轉(zhuǎn)化器、碳煙和NOx捕集器或NOx催化轉(zhuǎn)化器可以被串聯(lián)地布置。此外，一個或更多個用于減少尾管8中的排氣噪聲的裝置可以安裝在(一個或多個)排氣處理裝置之后。
[0069]排氣溫度傳感器33可以直接附接到排氣處理裝置20的入口端，或可以被布置在排氣處理裝置20之前，以便在靠近排氣處理裝置20入口的位置處測量流過排氣管道7的排氣的溫度。應(yīng)理解，溫度可以根據(jù)其他運轉(zhuǎn)參數(shù)進行推測，而非使用溫度傳感器進行直接測量。
[0070]油門踏板16的位置通過油門踏板位置傳感器32來進行檢測，而傳感器32的輸出作為輸入提供給電子控制器30，在電子控制器30中處理該輸入以提供操作者的發(fā)動機扭矩需求的指示。
[0071]發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速率傳感器31的輸出被電子控制器30用作當(dāng)前發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速率的指
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[0072]如圖1a所示，冷卻液從水泵2 (未示出)到發(fā)動機5的輸送通過汽缸體冷卻套52中的冷卻液分配管路3到主汽缸11、12的饋送道40而發(fā)生。饋送道40通過流量控制閥4a中的管道41被連接到通向汽缸蓋冷卻套51的管道42。在附圖中，僅提及了一個管道42,但冷卻液的饋送可以通過多個管道而發(fā)生。流量控制閥4a調(diào)節(jié)從水泵2進入汽缸蓋冷卻套51并且經(jīng)由管道47到達汽缸體冷卻套的冷卻液的流量?？商娲?，流量控制閥4a可以全部地或部分地調(diào)節(jié)從水泵2經(jīng)由冷卻液分配管路3到達汽缸體冷卻套52并且經(jīng)由管道47到達汽缸蓋冷卻套51的冷卻液的流量。汽缸蓋冷卻套51包住排氣歧管區(qū)段6a。區(qū)段6a中聚集的來自主汽缸11、12的排氣由此流過排氣開口 53到達排氣管道7。
[0073]此外，冷卻液從水泵2 (未示出)到發(fā)動機5的饋送通過在副汽缸13、14的汽缸體冷卻套52’中的冷卻液分配管路3的饋送道40而發(fā)生。饋送道40通過流量控制閥4b中的管道41’被連接到通向汽缸蓋冷卻套51’的管道42’。在附圖中，僅示出了一個管道42’，但冷卻液的饋送可以經(jīng)由多個管道而發(fā)生。流量控制閥4b調(diào)節(jié)從水泵2進入汽缸蓋冷卻套51’并且經(jīng)由管道47’到達汽缸體冷卻套的冷卻液的流量。
[0074]可替代地，流量控制閥4b可以全部地或部分地調(diào)節(jié)從水泵2經(jīng)由冷卻液分配管路3到達汽缸體冷卻套52’并且經(jīng)由管道47’到達汽缸蓋冷卻套51’的冷卻液的流量40。汽缸蓋冷卻套51’包住排氣歧管區(qū)段6b。
[0075]區(qū)段6b中聚集的來自副汽缸13、14的排氣流過排氣開口 53’到達排氣管道7。排氣開口被近似水平地彼此相鄰的布置在安裝位置。這能實現(xiàn)發(fā)動機的緊湊結(jié)構(gòu)。
[0076]在圖1a中，流量控制閥4a、4b被示為集成在汽缸體冷卻套51、51’內(nèi)。可替代地，流量控制閥4a、4b可以被布置在汽缸體上的殼體中，或被布置在形成汽缸體冷卻套52、52’的汽缸體上或汽缸蓋上的共用殼體中。冷卻液分配管路3由此也可以被布置在發(fā)動機的外部，以便將冷卻液泵2連接到流量控制閥。
[0077]優(yōu)選地，流量控制閥4a是具有膨脹元件的恒溫器。
[0078]現(xiàn)在特別參照圖2，第一主汽缸11支撐活塞llp，使得活塞Ilp能夠滑動，該活塞被連桿Ilc連接到四曲柄平面曲軸40的第一曲柄11T。連桿Ilc通過小端軸承l(wèi)ie和活塞銷Ilg被可旋轉(zhuǎn)地連接到活塞llp，并且通過大端軸承IlD被可旋轉(zhuǎn)地連接到曲軸40的第一曲柄(端軸承)ιιτ。
[0079]第二主汽缸12支撐活塞12ρ，使得活塞12ρ能夠滑動，該活塞被連桿12c連接到四曲柄平面曲軸40的第三曲柄12T。連桿12c通過小端軸承12e和活塞銷12g被可旋轉(zhuǎn)地連接到活塞12p，并且通過大端軸承12D被可旋轉(zhuǎn)地連接到曲軸40的第一曲柄(曲柄銷)12T。
[0080]第一副汽缸13支撐活塞13p，使得活塞13p能夠滑動，該活塞被連桿13c連接到四曲柄平面曲軸40的第二曲柄13T。連桿13c通過小端軸承13e和活塞銷13g被可旋轉(zhuǎn)地連接到活塞13p，并且通過大端軸承13D被可旋轉(zhuǎn)地連接到曲軸40的第一曲柄(曲柄銷)13T。
[0081]第二副汽缸14支撐活塞14p，使得活塞14p能夠滑動，該活塞被連桿14c連接到四曲柄平面曲軸40的第二曲柄14T。連桿14c通過小端軸承14e和活塞銷14g被可旋轉(zhuǎn)地連接到活塞14p，并且通過大端軸承14D被可旋轉(zhuǎn)地連接到曲軸40的第一曲柄(曲柄銷)14T。
[0082]副汽缸13、14被布置為與主汽缸11、12相鄰地串聯(lián)。副汽缸13、14具有與兩個主汽缸11、12相同的容量，或者可以由于不同孔徑或不同行程或其組合而具有不同的容量，但在所描述的示例中，所有四個汽缸11、12、13和14都具有相同的容量，并且孔徑和行程對于所有四個汽缸11、12、13和14都是相同的。
[0083]汽缸11、12、13和14中的每一個均包含各自的進氣門和排氣門IlaUlb ;12a、12b ; 13a、13b ; 14a、14b，但應(yīng)理解，實際上，進氣門和排氣門的數(shù)量可以是不同的，例如，兩個進氣門和兩個排氣門或三個進氣門和兩個排氣門。
[0084]副汽缸13、14包含與主汽缸11、12不同數(shù)量的進氣門和排氣門也是可能的。
[0085]在所示的示例性實施例中，通過電子控制的可變氣門運轉(zhuǎn)機構(gòu)15操作使進氣門和排氣門運轉(zhuǎn)，因此氣門IlaUlb ;12a、12b ;13a、13b ;14a、14b的打開與關(guān)閉可以被控制，并且可以被具體地控制以便停用副汽缸13、14的進氣門和排氣門13a、13b、14a、14b，使得進氣門和排氣門13a、13b、14a、14b在副汽缸13、14被停用的情況下保持關(guān)閉。
[0086]曲軸40可以圍繞中心軸線42旋轉(zhuǎn)，并在這種情況下由五個主軸承43支撐。如在圖2中可以最佳地看出的，用于兩個主汽缸11、12的曲柄11T、12T被彼此同相地布置，而用于副汽缸13、14的曲柄13T、14T被布置或被定向為使得它們相對于用于兩個主汽缸11、12的曲柄11T、12T異相角度Θ。角度Θ (參見圖1b)優(yōu)選為180°的角度，因此用于主汽缸
11、12的曲柄IlT和12T可以相對于用于副汽缸13、14的曲柄13T和14T異相180°。其效果是，只要主汽缸11、12的活塞llp、12p處于上止點，副汽缸13、14的活塞13P、14P就處于下止點，并且反之亦然。180°的角度在質(zhì)量平衡方面是優(yōu)選的，而且它可以很容易在例如175°與185°之間。
[0087]發(fā)動機5可以是四行程柴油發(fā)動機或奧托發(fā)動機。用于停用副汽缸13、14的方式優(yōu)選是切斷或終止到副汽缸13、14的燃料饋送。而且，優(yōu)選地，當(dāng)停用時，電子控制器30通過發(fā)送到電子控制的可變氣門門運轉(zhuǎn)機構(gòu)14的命令停用進氣門和排氣門13a、13b、14a、14b。進氣門和排氣門13a、13b、14a、14b的關(guān)閉具有這樣的優(yōu)點，在副汽缸13、14停用時降低泵損失。然而，應(yīng)理解，在其他實施例中可能沒有提供用于停用進氣門和排氣門13a、13b和/或14a、14b的方式，因此在停用期間它們正常運轉(zhuǎn)。提供其他氣門運轉(zhuǎn)安排，以便例如在副汽缸13、14的停用期間僅進氣門保持關(guān)閉或僅排氣門保持關(guān)閉。
[0088]在停用期間禁止到副汽缸13、14的點火和燃料供給，或點火可以被保持在正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)，其中僅中斷燃料饋送。
[0089]如圖3示所示，排氣歧管6優(yōu)選由兩個相互分開的區(qū)段6a、6b組成。在此實例中，區(qū)段6a中聚集的來自主汽缸11、12的排氣流向排氣管道7。區(qū)段6b中聚集的來自副汽缸13,14的排氣流向排氣管道7。渦輪增壓器由此可以被優(yōu)選布置在區(qū)段6a、6b中的每一個與排氣管道7之間。
[0090]同樣如圖3所示，四個汽缸11、12、13、14形成兩組，一組具有兩個汽缸11、12，而另一組具有兩個汽缸13、14。排氣歧管區(qū)段6a或6b被合并以形成排氣管道(總排氣管)7。在每一個實例中，排氣渦輪增壓器17的渦輪17a都被布置在排氣管道7與排氣歧管區(qū)段6a和6b之間，其中該渦輪驅(qū)動被布置在進氣系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)的壓縮機17b。在圖1所示的實施例中，兩個排氣歧管7被集成在汽缸蓋10內(nèi)，即每一組的排氣管5被合并在汽缸蓋10內(nèi)，以形成總排氣管8。兩個渦輪增壓器的壓縮機優(yōu)選均被連接到進氣門的增加室18a或18b。壓縮機中的一個通過增加室18a被連接到主汽缸的進氣門lla、12a。第二壓縮機通過副汽缸的增加室18b被連接到進氣門13a、14a。在圖3中，在每一個實例中，僅示意地示出了一個進氣門，但每一個汽缸可以優(yōu)選布置多個進氣門。這也適用于排氣門。空氣流量傳感器被布置在每一個增加室18a和18b中(示意圖中未示出)。代替兩個用于增加室18a和18b的兩個分開的部件，一個增加室可以被布置為具有分隔壁，用于使主汽缸的空氣供應(yīng)與副汽缸的空氣供應(yīng)分開。分隔壁可以由調(diào)節(jié)的釋放裝置形成(例如擋板)。這使增加室的諧振特性和向進氣門供給的空氣流量得以改善。
[0091]發(fā)動機系統(tǒng)I的運轉(zhuǎn)如下:當(dāng)需要來發(fā)動機5的高扭矩輸出時，電子控制器30可以被編程為使發(fā)動機5以所有四個汽缸11、12、13和14都工作的四汽缸運轉(zhuǎn)模式運轉(zhuǎn)。在這種情況下，什么表示高扭矩輸出的確定是發(fā)動機5的操作者基于由電子控制器30接收來自踏板位置傳感器32的輸入所要求的發(fā)動機扭的輸入。發(fā)動機扭矩需求可以來自速度控制系統(tǒng)。
[0092]在一個示例中，油門踏板位置傳感器32的輸出在0.0V和4.2V之間變化，并且在信號調(diào)節(jié)后，0.0V輸出對應(yīng)于表示操作者沒有踩下油門踏板16的0%油門踏板位置，而
4.2V輸出對應(yīng)于表示油門踏板16已經(jīng)被操作者完全踩下的100%油門踏板位置。油門踏板位置可以與要求的發(fā)動機扭矩具有直接關(guān)系，或在油門踏板位置與要求的發(fā)動機扭矩之間可以存在非線性關(guān)系。
[0093]如果在這種配置下油門踏板位置傳感器32的輸出指示操作者已經(jīng)踩下油門踏板16超過對應(yīng)于預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制的預(yù)定程度，那么選擇使用所有四個汽缸11、12,13和14的運轉(zhuǎn)。如果油門踏板16踩下小于預(yù)定程度，那么選擇僅使用兩個主汽缸11、12的運轉(zhuǎn)，而副汽缸13、14則被停用。在停用的情況中，引起電子控制器30采取動作以便切斷到副汽缸13、14的燃料饋送，并且控制氣門運轉(zhuǎn)單元14，使得停用進氣門和排氣門13a、13b、14a、14b。
[0094]為所述預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制選擇的精確值取決于發(fā)動機5的精確配置，并且被選擇為使得，如果當(dāng)在這種情況下時發(fā)動機5被安裝在機動車輛50中，機動車輛50的加速性能不受以兩個汽缸11、12運轉(zhuǎn)的嚴(yán)重影響，并且也不需要使所有四個汽缸11、12、13和14盡可能接近最佳效率的運轉(zhuǎn)。這意味著，運轉(zhuǎn)被控制，使得通過以兩個汽缸運轉(zhuǎn)而實現(xiàn)的整體效率超過在發(fā)動機5以四個汽缸運轉(zhuǎn)的情況下可實現(xiàn)的效率。
[0095]通過副汽缸13、14的選擇性停用，因此使發(fā)動機5更靠近其最大效率地運轉(zhuǎn)是可能的，從而減少燃料消耗。
[0096]之前已經(jīng)將停用描述為僅基于要求的發(fā)動機扭矩而工作，在這種情況下要求的發(fā)動機扭矩根據(jù)油門踏板位置來進行推測，但并不一定如此。
[0097]例如，通過油門踏板位置指示的要求的發(fā)動機扭矩的變化速率可以與預(yù)定的扭矩需求限制結(jié)合使用。如果在這種情況下油門踏板踩下的速率超過預(yù)定限制，那么即使實際發(fā)動機扭矩需求低于發(fā)動機扭矩需求限制，發(fā)動機本身也能夠以所有四個汽缸11、12、13和14運轉(zhuǎn)。
[0098]這可以利用以下邏輯來實現(xiàn)，例如但不限于:
[0099]如果dTd>dTdiimit或Td>Tdnmit，那么使用四個汽缸；
[0100]否則使用兩個汽缸
[0101]其中:
[0102]dTd是當(dāng)前的油門踏板位置的變化速率；
[0103]dTdumit是油門踏板位置的變化速率的限制；
[0104]Td是基于油門踏板位置的當(dāng)前扭矩需求，以及
[0105]Tdnmit是預(yù)定的扭矩需求限制。
[0106]可替換地，速度控制系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動機扭矩需求的變化速率來推測發(fā)動機扭矩需求的變化速率。
[0107]使用這種結(jié)合的一個優(yōu)點在于，油門踏板位置的突然變化表示發(fā)動機操作者諸(如機動車輛50的駕駛員)要求迅速增加扭矩生成，并且因此需要這以所有四個汽缸11、12、13和14被用來工作的方式來表現(xiàn)，即使當(dāng)前發(fā)動機扭矩所要求的水平低于預(yù)定的扭矩需求限制(Tdnmit)。例如，可能在超車調(diào)遣期間，油門踏板16從例如15%迅速踩下到90%，但不使用變化速率邏輯，副汽缸13、14將會保持停用直至油門踏板16物理地越過預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制為止。然而，通過使用變化速率邏輯，油門踏板位置的變化速率一旦超過油門踏板變化速率限制(dTdilmit)，就會再次使用副汽缸13、14，從而減少發(fā)動機響應(yīng)時間，并且對四個汽缸運轉(zhuǎn)的需要是期望的。
[0108]盡管上述對油門踏板位置做了參考使得它是百分比要求，但應(yīng)理解，并不一定如此，并且操作者的扭矩需求可以基于油門踏板位置傳感器32的輸出電壓的變化或在使用數(shù)字位置傳感器的情況下的輸出值的變化而獲得。
[0109]應(yīng)理解，停用與啟用狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變不會在產(chǎn)生這種轉(zhuǎn)變發(fā)生的條件時立即發(fā)生。例如但不限于，副汽缸13、14可以在一個副汽缸進入其進氣行程時被重新啟用，并且可以僅在排氣行程結(jié)束時被停用。
[0110]現(xiàn)在參照圖4，示出了用于使上述類型和結(jié)構(gòu)的四缸發(fā)動機5運轉(zhuǎn)的方法的第一實施例。
[0111]該方法在方框100中開始，在機動車輛的情況下方框100可以是鑰匙插入(key-1n)事件。該方法然后繼續(xù)到方框110，在方框110中檢查使發(fā)動機5作為雙缸發(fā)動機運轉(zhuǎn)的條件是否存在。所述檢測可以是以其最簡單的形式:
[0112]Td<Tdumit ?
[0113]其中:
[0114]Td在此實例中是基于油門踏板位置的當(dāng)前扭矩需求，以及
[0115]Tdnmit是預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制。
[0116]可替代地，發(fā)動機扭矩需求可以來自速度控制系統(tǒng)。
[0117]如果當(dāng)前發(fā)動機扭矩需求低于預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制，則該方法繼續(xù)到方框120，在方框120中發(fā)動機5作為雙缸發(fā)動機運轉(zhuǎn)，其中在這種情況下，通過電子控制器30切斷到副汽缸13、14的柴油燃料饋送來停用副汽缸13、14，并利用電子控制的可變氣門運轉(zhuǎn)機構(gòu)15來停用副汽缸13、14的進氣門和排氣門13a、13b、14a、14b。該方法然后從方框120繼續(xù)到方框140，在方框140中確定鑰匙拔出(key-out)事件是否已經(jīng)發(fā)生，如果鑰匙拔出事件已經(jīng)發(fā)生，則該方法在方框150中結(jié)束，但如果鑰匙拔出事件沒有發(fā)生，則該方法返回到方框110。當(dāng)雙缸運轉(zhuǎn)的條件繼續(xù)并且鑰匙拔出事件沒有發(fā)生時，該方法將繼續(xù)通過方框 110,120 和 140。
[0118]再次參照方框110，如果當(dāng)前發(fā)動機扭矩需求超過預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制，則該方法繼續(xù)到方框130，在方框130中發(fā)動機5作為所有四個氣缸11、12、13和14都工作的四缸發(fā)動機5運轉(zhuǎn)。該方法然后從方框130繼續(xù)到方框140，在方框140中確定鑰匙拔出事件是否已經(jīng)發(fā)生，如果鑰匙拔出事件已經(jīng)發(fā)生，則該方法在方框150中結(jié)束，但如果鑰匙拔出事件沒有發(fā)生，則該方法返回到方框110。當(dāng)四缸運轉(zhuǎn)的條件繼續(xù)并且沒有鑰匙拔出事件發(fā)生時，該方法將繼續(xù)通過方框110、130和140。
[0119]作為關(guān)于方框110所描述的上述簡單檢測的替代，檢測可以可替代地采取以下這種形式:
[0120]如果dTd>dTdiimit或Td>Tdiimit，那么使用四個汽缸；
[0121]否則使用兩個汽缸
[0122]其中:
[0123]dTd在此實例中是當(dāng)前的油門踏板位置的變化速率；
[0124]dTdumit是油門踏板位置的變化速率的限制；
[0125]Td在此實例中是基于油門踏板位置的當(dāng)前發(fā)動機扭矩需求，以及
[0126]Tdiimit是預(yù)定的扭矩需求限制。
[0127]可替代地，扭矩需求的變化速率可以來自速度控制系統(tǒng)。
[0128]如果使用了這樣的檢測，那么當(dāng)前油門踏板位置的變化速率低于用于油門踏板位置的變化速率的限制并且當(dāng)前基于油門踏板位置的扭矩需求低于預(yù)定的扭矩需求限制，則方框110的結(jié)果將會是繼續(xù)到方框120，但如果當(dāng)前油門踏板位置的變化速率超過用于油門踏板位置的變化速率的限制或當(dāng)前基于油門踏板位置的扭矩需求超過預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制，則方框110的結(jié)果將會是繼續(xù)到方框130。否則，該方法不受方框110中的所述檢測的變化的影響。
[0129]應(yīng)理解，預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制可以基于發(fā)動機5的其他工況而改變，因此未必是固定值。例如但不限于，預(yù)定的扭矩需求限制的值可以隨著發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速率而改變，以便該限制隨著發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速率而增加。
[0130]現(xiàn)在參照圖5A和圖5B，示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二實施例。
[0131]該方法在方框200中開始，在機動車輛的情況下方框200可以是鑰匙插入(key-1n)事件。該方法然后繼續(xù)到方框205，在方框205中該方法確定是否需要加熱。所述檢測例如可以是，排氣的溫度是否必須增加以便加速一個或更多個排氣處理裝置的啟動，或流過發(fā)動機5的潤滑油的溫度是否必須增加以便減少其粘度從而減少摩擦損失，或為了冷卻發(fā)動機5而流過發(fā)動機5的冷卻液的溫度是否必須例如在冷啟動之后增加，或其組合。優(yōu)選地，由于副汽缸13、14的停用，通過利用到電子控制的可變氣門運轉(zhuǎn)機構(gòu)4b的電子控制器30的控制信號而減小冷卻液流量來減少副汽缸13、14的冷卻。
[0132]在每一個實例中，檢測都采取使用電子控制器30比較當(dāng)前溫度(諸如通過冷卻液溫度傳感器4b探測的當(dāng)前溫度)與預(yù)定的溫度限制(諸如用于最小化摩擦損失的最小溫度)的形式。如果流過副汽缸的冷卻液的冷卻液溫度超過最小溫度，那么檢測將為不通過，并且該方法繼續(xù)到方框210，而如果檢測為通過，這表示當(dāng)前冷卻液溫度低于預(yù)定的溫度限制，因而需要加熱，則該方法繼續(xù)到方框207。
[0133]起初在處理在方框205中為不通過的檢測之后，該方法隨之繼續(xù)到方框210，在方框210中檢查使發(fā)動機作為雙缸發(fā)動機運轉(zhuǎn)的條件是否存在。所述檢測是與在圖4中的方框110中使用檢測相同，因此不再詳述。
[0134]如果當(dāng)前發(fā)動機扭矩需求低于預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制，則該方法繼續(xù)到方框220，在方框220中發(fā)動機5作為雙缸發(fā)動機運轉(zhuǎn)，其中副汽缸13、14被停用。該方法然后從方框220繼續(xù)到方框240，在方框240中確定鑰匙拔出事件是否已經(jīng)發(fā)生，如果已經(jīng)發(fā)生，那么該方法在方框250中結(jié)束，但如果鑰匙拔出事件沒有發(fā)生，該方法返回到方框205。當(dāng)不需要加熱、雙缸運轉(zhuǎn)的條件繼續(xù)并且鑰匙拔出事件沒有發(fā)生時，該方法將繼續(xù)通過方框205,210,220 和 240。
[0135]再次參照方框210，如果當(dāng)前發(fā)動機扭矩需求超過預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制，則該方法繼續(xù)到方框230，在方框230中發(fā)動機5作為所有四個氣缸11、12、13和14都工作的四缸發(fā)動機5運轉(zhuǎn)。該方法然后從方框230繼續(xù)到方框240，在方框240中確定鑰匙拔出事件是否已經(jīng)發(fā)生。如果鑰匙拔出事件已經(jīng)發(fā)生，則該方法在方框250中結(jié)束，但如果鑰匙拔出事件沒有發(fā)生，則該方法返回到方框205。當(dāng)不需要加熱、四缸運轉(zhuǎn)的條件繼續(xù)并且鑰匙拔出事件沒有發(fā)生時，該方法將繼續(xù)通過方框205、210、230和240。
[0136]如在上文中參照圖4中方框110所描述的，方框210中的檢測可以包括對利用油門位置的變化速率推測的發(fā)動機扭矩需求的變化速率的檢測。
[0137]現(xiàn)在再次參照方框205，如果通過方框205中的檢測，這表示需要加熱，則該方法經(jīng)由方框207繼續(xù)到方框215。
[0138]在方框215中，檢查使發(fā)動機5作為雙缸發(fā)動機運轉(zhuǎn)的條件是否存在。所述檢測類似于方框210中所使用的檢測，但預(yù)定的發(fā)動機扭矩限制的值可以不同。這意味著，可以暫時不利地影響發(fā)動機5的燃料效率，以便減少加熱冷卻水所需的時間。
[0139]在具有完全相同容量的汽缸的四缸發(fā)動機的情況下，當(dāng)以兩個汽缸運行時，為了相同的動力輸出，冷卻液流量減少大約一半，但冷卻液的溫度增加。因此散熱也應(yīng)增加。
[0140]如果當(dāng)前發(fā)動機扭矩需求低于第二預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制，則該方法從方框215繼續(xù)到方框225，在方框225中發(fā)動機5作為雙缸發(fā)動機運轉(zhuǎn)，其中副汽缸13、14被停用。該方法然后從方框225繼續(xù)到方框238，然后繼續(xù)到方框240，在方框240中確定鑰匙拔出事件是否已經(jīng)發(fā)生。如果鑰匙拔出事件已經(jīng)發(fā)生，則該方法在方框250中結(jié)束，但如果鑰匙拔出事件沒有發(fā)生，則該方法返回到方框205。當(dāng)不需要加熱、雙缸運轉(zhuǎn)的條件繼續(xù)并且鑰匙拔出事件沒有發(fā)生時，該方法然后繼續(xù)通過方框205、207、215、225、238和240。
[0141]再次參照方框215，如果當(dāng)前發(fā)動機扭矩需求超過第二預(yù)定的發(fā)動機扭矩需求限制，則該方法繼續(xù)到方框235，在方框235中發(fā)動機5作為所有四個氣缸11、12、13和14都工作的四缸發(fā)動機5運轉(zhuǎn)。該方法然后從方框235繼續(xù)到方框238并且從方框238繼續(xù)到方框240，在方框240中確定鑰匙拔出事件是否已經(jīng)發(fā)生。如果鑰匙拔出事件已經(jīng)發(fā)生，則該方法在方框250中結(jié)束，但如果鑰匙拔出事件沒有發(fā)生，則該方法返回到方框205。當(dāng)不需要加熱、四缸運轉(zhuǎn)的條件繼續(xù)并且鑰匙拔出事件沒有發(fā)生時，該方法然后繼續(xù)通過方框205、207、215、235、238 和 240。
[0142]圖6A和圖6B示出了用于發(fā)動機5的兩個可能的正時圖，其中所述正時圖之間的主要區(qū)別在于，圖6A中的副汽缸13、14的正時控制與圖6B中的副汽缸13、14的正時控制相差360度。在圖6A和圖6B中針對副汽缸13、14所執(zhí)行的動作是，在副汽缸13、14工作并且發(fā)動機5使用所有四個汽缸11、12、13和14產(chǎn)生動力的情況下發(fā)生的那些。
[0143]6A:
[0144]

【權(quán)利要求】
1.一種四缸直列往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(5)，其包含以下:兩個相鄰的主汽缸(11、12)和兩個被布置為與所述主汽缸相鄰的副汽缸(13、14)，其中所述汽缸中每一個都容納各自的活塞(IIP、12P，13P、14P)使得它能夠滑動，所述活塞被各自的連桿可運轉(zhuǎn)地連接到各自的四曲柄曲軸的曲柄，其中用于所述兩個主汽缸的所述曲柄被同相布置，而用于所述副汽缸的所述曲柄相對于所述兩個主汽缸異相180° (±5° )布置，以及所述副汽缸能夠被選擇性地停用，并且其中所述發(fā)動機(5)的排氣管(6)包括用于所述主汽缸(11、12)的排氣歧管區(qū)段(6a)和用于所述副汽缸(6b)的另一排氣歧管區(qū)段(6b)，其中所述曲軸(40)每旋轉(zhuǎn)一次，做功行程在所述兩個主汽缸(11、12)中的一個中發(fā)生，并且所述兩個副汽缸中的一個的所述做功行程與所述主汽缸的所述做功行程異相，從而停用所述副汽缸(13、14)，以便增加自所述發(fā)動機排出的排氣、流過所述發(fā)動機的潤滑油和/或流過所述發(fā)動機的冷卻液的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機， 其中所述分開的排氣歧管區(qū)段(6a、6b)被汽缸蓋冷卻套(51、51’ )包住。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項所述的發(fā)動機，其中主汽缸(11、12)副汽缸(13、14)包含可流體地分開的汽缸體冷卻套(52、52’)，并且各自的流量控制閥(4a、4b)被布置為用于向汽缸體冷卻套(52、52’ )供給冷卻液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項或多項所述的發(fā)動機， 其中所述汽缸體冷卻套(52、52’ )中的每一個均被連接到汽缸蓋冷卻套(51、51’)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項或多項所述的發(fā)動機， 其中冷卻液分配管路⑶將水泵⑵連接到所述汽缸蓋冷卻套(51、51’)、連接到所述汽缸體冷卻套(52、52’)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機， 其中所述冷卻液分配管路(3)被設(shè)計為所述汽缸體冷卻套(52、52’ )的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中一項或多項所述的發(fā)動機， 其中所述流量控制閥(4a、4b)被布置在形成所述汽缸體冷卻套(52、52’ )的所述汽缸體殼體上的共用殼體中。
8.一種發(fā)動機系統(tǒng)，其包含以下:根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的四缸發(fā)動機、指示要求的發(fā)動機扭矩的輸入和可以被運轉(zhuǎn)為接收指示所述要求的發(fā)動機扭矩的所述輸入的電子控制器， 其中所述電子控制器可以被運轉(zhuǎn)以便至少基于指示所述要求的發(fā)動機扭矩的所述輸入，確定是否應(yīng)當(dāng)使用所有四個汽缸運轉(zhuǎn)所述發(fā)動機，或確定是否停用所述副汽缸以便僅使用所述兩個主汽缸運轉(zhuǎn)所述發(fā)動機。
【文檔編號】F02B75/20GK104081022SQ201280066641
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月10日
【發(fā)明者】C·韋博, M·威爾斯, R·弗萊德菲爾特, G·巴奇 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司