[发明专利]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

说明书

技术领域

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。

技术领域

本申请涉及可变排量的内燃发动机。

背景技术

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。

发明内容

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ε_i，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。