[發明專利]以局部停機為特征的內燃發動機和運行該種內燃發動機的方法

有效

• 申請號: 201310232642.X
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103485901B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 陳國輝;W·維萊姆斯;L·巴奇;H·H·魯蘭德
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D17/02
• 分類號: F02D17/02;F02D9/08;F02D45/00;F02M26/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民,趙硯猛

相關申請的交叉引用

本申請要求德國專利申請No.102012209912.3的優先權，該申請提交于2012年6月13日，其全部內容為全部目的通過引用合并在此。

技術領域

本申請涉及在內燃發動機中的汽缸停用。

背景技術

改進內燃發動機中的基本目標是最小化燃料消耗，所努力的前沿是增加總體效率。燃料消耗并因此效率是有問題的，尤其是在火花點火發動機的情況下，例如在帶有施加點火的內燃發動機的情況下。原因在于火花點火發動機的基本運行方法。負載控制一般由在進氣系統中提供的節氣門執行。通過調整節氣門，在節氣門后面已引入空氣的壓力可以降低到更大或更小的范圍。節氣門越關閉，例如其越阻塞進氣系統，進氣門兩側引入空氣的壓力損失越大，而節氣門下游且到至少兩個汽缸（例如，燃燒室）的入口前面的引入空氣的壓力越低。給出恒定燃燒室容積、空氣質量（例如量）可以由已引入空氣的壓力來調整。這也解釋為什么量控制證明在部分負載運行中在精確方面是不利的，因為低負載使用進氣系統中高程度的節流和壓力減小，由此以降低的負載和增加的節流導致排氣升高和再填充損失。

在火花點火發動機中最優化燃燒過程的另一可能性是使用至少部分可變的閥門裝置（valve gear）。與其中閥門行程和正時都不可變的常規閥門裝置相比，影響燃燒過程并因此影響燃料消耗的這些參數可以由可變閥門裝置變化到更大或更小范圍。僅通過改變進氣門的關閉時間和進氣門行程的可能性，無節流并因此無損失的負載控制是可能的。在進氣過程期間流入燃燒室的混合物的質量然后不由節氣門控制，但依靠進氣門行程和進氣門的打開持續時間來控制。然而，可變閥門裝置非常昂貴并因此經常不適合在量產機動車輛中使用。

用于將火花點火發動機去節流的另一可能解決方案由汽缸停機來提供，例如在某個負載范圍中關閉個別汽缸。由于在給定恒定發動機輸出的情況下多汽缸內燃發動機的汽缸關閉增加仍在運行的其他汽缸的負載，所以通過局部停機，在部分負載運行中火花點火發動機的效率可以增加，并且因此節氣門可以進一步打開從而引入更大的空氣質量進入所述汽缸，總體結果是內燃發動機的去節流。在局部停機期間，繼續運行的汽缸在燃料消耗比更低的更高負載的范圍中運行。負載總體向更高負載偏移。依靠更大的空氣質量或所供應混合物的質量，在局部停機期間繼續運行的汽缸此外具有增加的混合物形成，并容忍更高的排氣再循環率。

依靠所應用的更大燃料質量，例如依靠更富的混合物，在局部停機期間繼續運行的汽缸此外容忍更高的排氣再循環率。關于壁面熱損失，獲得與火花點火發動機相同的優點，并因此注意力轉向對應解釋。

在柴油機情況下的局部停機也意圖防止隨著負載減小在質量控制的過程中由于在采用的燃料量上的減小引起的燃料/空氣混合物變得過稀。

然而，已知的以局部停機為特征的多汽缸內燃發動機和用于運行所述內燃發動機的關聯方法具有很大的改善空間，如在下面使用柴油機為例簡要解釋。如果到可以關閉的汽缸的燃料供應受抑制例如停機，為在直接熱噴射柴油機的情況下的局部停機，如果所述汽缸的關聯閥門裝置不停用或不可停用，那么已關閉的汽缸繼續參與排氣和再填充過程。在此情況下生成的排氣和再填充損失減小由局部停機實現的關于燃料消耗和效率的改善并抵消所述改善，導致局部停機的益處至少部分損失，即，總體上局部停機實際涉及較不顯著的改善。

在實踐中，由于可切換閥門裝置如可變閥門裝置非常昂貴，因此通過提供可切換閥門裝置補救在上面描述的不利效果是不利的。此外，由于排氣渦輪增壓器的渦輪已為特別排氣量并因此也為特別數目的汽缸設計，因此在由排氣渦輪增壓來增壓的內燃發動機的情況下，可切換閥門裝置導致進一步問題。如果已關閉的汽缸的閥門裝置停用，那么由于流過已關閉汽缸的質量流量的缺少，因此流過內燃發動機的汽缸的總質量流量減小。經過渦輪的排氣質量流量減小，并且渦輪壓力比隨之減小。結果是增壓壓力比同樣減小，例如增壓壓力降低，并且少量新鮮空氣或增壓空氣饋送或可以饋送到繼續運行的汽缸。低增壓空氣氣流也可以導致壓縮器超過脈動限制（pulsation limit）運行。

在上面描述的效果導致局部停機應用中的限制，即其中可以采用局部停機的負載范圍的限制。饋送到在局部停機期間在運行中的汽缸的減小的增壓空氣量降低燃燒的效用或質量，并且對燃料消耗和污染物排放具有不利效果。

在局部停機情況下的增壓壓力并因此饋送到繼續運行的汽缸的增壓空氣量可以增加，例如通過小渦輪剖面設計和同時排氣排出，這也再次將與局部停機相關的負載范圍擴展。然而，該程序具有當全部汽缸運行時增壓性能不充分的缺點。