CN101608578B - 多缸发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多个气缸的多缸发动机，其包括至少一个执行作功冲程或被停用的可变气缸、以相等的旋转间隔执行作功冲程的标准气缸、以及根据预定的负载条件启用或停用至少一个可变气缸的控制部分，其中基于曲轴的转角确定至少一个可变气缸的停用位置。

Description

多缸发动机

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年6月19日提交的韩国专利申请No.10-2008-0058011的优先权，为了各种目的，其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种多缸发动机，特别是涉及一种用于改善振动特性及用于降低油耗的多缸发动机。

背景技术

通常，六缸发动机的点火次序为第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸和第六气缸，各点火间隔为120度曲轴转角。

当工作在气缸停用模式时，三个气缸按顺序执行作功冲程。

但是，当三个气缸工作时，会产生令人不快的振动，这在高级车辆中是不被接受的。而且，当发动机处于气缸停用模式时，发动机的功率较低且油耗相对较高。

该背景技术部分揭露的信息只是为了加强对本发明的一般背景的理解，不应被认为是对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的认可或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面用于提供一种多缸发动机，该多缸发动机的优点是在至少一个气缸的停用阶段(deactivated period)减小振动和油耗。

在本发明的一个方面中，具有多个气缸的多缸发动机可以包括至少一个执行作功冲程或被停用的可变气缸、以相等旋转间隔执行作功冲程的标准气缸(normal cylinder)、以及根据预定的负载条件启用或停用至少一个可变气缸的控制部分，其中基于曲轴的转角确定至少一个可变气缸的停用位置。

标准气缸的曲柄销可以关于至少一个可变气缸的曲柄销与曲轴的旋转中心的连线对称设置。

标准气缸和可变气缸的曲柄销可以围绕曲轴的旋转中心大致成等转角设置。

标准气缸可以按时间顺序关于可变气缸的曲柄销与曲轴的旋转中心的连线对称地执行作功冲程。

标准气缸可以包括四个执行作功冲程的气缸，它们沿曲轴的旋转方向具有180度的相等旋转间隔。

在本发明的另一方面中，可变气缸和标准气缸可以包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸和第六气缸，其中设置对应于第一气缸的第一曲柄销，对应于第二气缸的第二曲柄销，对应于第三气缸的第三曲柄销，对应于第四气缸的第四曲柄销，对应于第五气缸的第五曲柄销，对应于第六气缸的第六曲柄销，以及第一曲柄销、第二曲柄销、第四曲柄销、第三曲柄销、第六曲柄销和第五曲柄销按顺序沿曲轴的旋转方向以均匀的转角设置。

第四气缸和第五气缸的曲柄销可以围绕曲轴的旋转中心彼此之间大致成180度角设置，其中第四气缸和第五气缸是可变气缸。

第四气缸和第五气缸可以沿曲轴的旋转方向以240度的旋转间隔执行作功冲程。

第一气缸、第二气缸、第三气缸和第六气缸的曲柄销可以围绕曲轴的旋转中心关于第四气缸和第五气缸的曲柄销的连线对称设置。

第一气缸、第六气缸、第二气缸、以及第三气缸可以以180度的相等旋转间隔按顺序执行作功冲程，其中第五气缸和第四气缸选择性地停用。

第五气缸可以在第一气缸的作功冲程和第六气缸的作功冲程之间执行作功冲程，第四气缸在第六气缸的作功冲程和第二气缸的作功冲程之间执行作功冲程。

第五气缸的作功冲程与第一气缸的作功冲程相比可以具有60度的旋转差异，第四气缸的作功冲程与第六气缸的作功冲程相比具有120度的旋转差异。

在本发明的另一方面中，多缸发动机可以进一步包括用于控制设置在至少一个可变气缸中的进气门/排气门的气门停用部分、以及用于喷射燃油的喷嘴，其中控制部分通过控制气门停用部分和喷嘴来停用可变气缸，其中喷嘴直接向气缸内喷射汽油或柴油。

在本发明的另一方面中，具有多个气缸的多缸发动机可以包括第一组(bank)、第二组以及根据预定负载条件启用或停用至少一个可变气缸的控制部分，其中第一组包括至少一个执行作功冲程或被停用的可变气缸以及至少一个标准气缸，第二组包括至少一个执行作功冲程或被停用的可变气缸以及至少一个标准气缸，其中标准气缸以相等旋转间隔执行作功冲程，其中基于曲轴的转角确定至少一个可变气缸的停用位置。

可变气缸和标准气缸可以包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸、以及第六气缸，分别对应于第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸、以及第六气缸设置的第一曲柄销、第二曲柄销、第三曲柄销、第四曲柄销、第五曲柄销、以及第六曲柄销，其中第一曲柄销、第二曲柄销、第四曲柄销、第三曲柄销、第六曲柄销、以及第五曲柄销沿曲轴的旋转方向彼此成均匀转角按顺序设置。

第四气缸和第五气缸的曲柄销可以围绕曲轴的旋转中心彼此大致成180度角设置，其中第四气缸和第五气缸是分别在第一组和第二组中的可变气缸，其中第二气缸和第六气缸设置在第一组中，第一气缸和第五气缸设置在第二组中。

第四气缸和第五气缸可以沿曲轴的旋转方向以240度的旋转间隔执行作功冲程。

如上所述，在根据本发明的多缸发动机中，除停用的气缸之外，其他气缸以相等间隔执行作功冲程，从而可以减小振动和油耗。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，在并入本文的附图以及下面的具体实施方式中，这些特征和优点将会显而易见并得到更详细地阐述，其中附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是显示根据本发明的示例性六缸发动机的气缸设置的示意性俯视图。

图2是根据本发明的示例性六缸发动机上安装的曲柄销的示意性侧视图。

图3示意性地显示了根据本发明的示例性六缸发动机上安装的曲柄销，其中图3A为其侧视图，图3B为其俯视图。

图4是显示根据本发明的示例性六缸发动机的作功冲程顺序的图。

图5是显示根据本发明的示例性六缸发动机的负载值的表格。

图6是用于控制根据本发明的示例性六缸发动机的流程图。

应理解，附图不必按照比例绘制，可用略为简化的方式表现说明本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征，包括例如具体的尺寸、方向、位置以及形状，将部分通过特定的预期应用和使用环境来确定。

图中，附图标记在附图的所有图中均表示本发明的相同或等价的部分。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施例，在附图中图解并在下文中描述其示例。虽然会结合示例性实施例描述本发明，但应理解，此描述的意图并不是将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明希望覆盖的不仅是示例性实施例，还有在所附权利要求中所限定的本发明的实质和范围内可包括的各种替换、修改、等价形式和其他实施例。

下文将参照附图详细描述本发明的各个实施例。

根据本发明的各个实施例，虽然下文中解释的是六缸发动机，但是如本发明的标题所述，本发明可以应用到四缸发动机、八缸发动机、十缸发动机、十二缸发动机等等。

图1是显示根据本发明的各个实施例的六缸发动机的气缸设置的示意性俯视图。

参照图1，六缸发动机包括第一气缸1cyl、第二气缸2cyl、第三气缸3cyl、第四气缸4cyl、第五气缸5cyl以及第六气缸6cyl。

第一气缸1cyl、第三气缸3cy和第五气缸5cyl设置成一直线，第二气缸2cyl、第四气缸4cyl和第六气缸6cyl与上述气缸(第一气缸1cyl、第三气缸3cy和第五气缸5cyl)对应地设置成一直线。

图2是根据本发明的各个实施例的六缸发动机上安装的曲柄销的示意性侧视图。

参照图2，曲柄销围绕曲轴设置，根据本发明的各个实施例的六缸发动机包括对应于第一气缸1cyl设置的第一曲柄销1pin、对应于第二气缸2cyl设置的第二曲柄销2pin、对应于第三气缸3cyl设置的第三曲柄销3pin、对应于第四气缸4cyl设置的第四曲柄销4pin、对应于第五气缸5cyl设置的第五曲柄销5pin、以及对应于第六气缸6cyl设置的第六曲柄销6pin。

而且，图2显示第一曲柄销1pin、第二曲柄销2pin、第三曲柄销3pin、第四曲柄销4pin、第五曲柄销5pin和第六曲柄销6pin以曲轴的旋转中心为中心设置。如图所示，第一曲柄销1pin设置在上方，第二曲柄销2pin、第四曲柄销4pin、第三曲柄销3pin、第六曲柄销6pin和第五曲柄销5pin按顺序沿顺时针方向设置。特别地，曲柄销1pin、曲柄销2pin、曲柄销4pin、曲柄销3pin、曲柄销6pin和曲柄销5pin依次具有60度角的均匀间隔。

曲柄销1pin、曲柄销2pin、曲柄销4pin、曲柄销3pin、曲柄销6pin和曲柄销5pin围绕曲轴的旋转中心等间隔设置，从而可以改善平衡和振动特性。此外，能够使两曲柄销之间的距离最小化，增加曲轴的刚度，并且减轻曲轴的重量。

图3示意性地显示了根据本发明的各个实施例的六缸发动机上安装的曲柄销。

图3(A)是曲轴的示意性侧视图，图3(B)是曲轴的俯视平面图。

如图所示，第一气缸1cyl、第二气缸2cyl、第三气缸3cyl、第四气缸4cyl、第五气缸5cyl以及第六气缸6cyl不重叠，以便按顺序沿曲轴的长度方向以预定间隙设置。此外，它们基于曲轴的中轴线对称设置，从而可以改善振动特性。

图4是显示根据本发明的各个实施例的六缸发动机的作功冲程顺序的图。

参照图4(A)，在根据本发明的各个实施例的六缸发动机中，第一气缸1cyl、第六气缸6cyl、第二气缸2cyl、以及第三气缸内3cyl按顺序执行作功冲程，其中各旋转间隔为180度。

在本发明的一个示例性实施例中，第一气缸1cyl、第二气缸2cyl、第三气缸3cyl和第六气缸6cyl以180度的等间隔执行作功冲程，第四气缸4cyl和第五气缸5cyl被停用。

特别地，当发动机的负载低于预定值时，第四气缸4cyl和第五气缸5cyl被停用，当发动机的负载高于预定值时，第四气缸4cyl和第五气缸5cyl正常工作以执行作功冲程。

当发动机的负载较低时，四个气缸以相等间隔执行作功冲程，从而可以减小发动机的振动和噪声。

此外，如果发动机负载较高，则六个气缸全部以不同的间隔执行作功冲程，但是由于高负载状况下曲轴的高旋转速度，驾驶者不易感受到振动问题。

参照图4(B)，在根据本发明的各个实施例的六缸发动机中，第一气缸1cyl、第三气缸3cyl、第二气缸2cyl、以及第六气缸6cyl按顺序执行作功冲程，其中旋转间隔是相等的180度。在这种情况下，第五气缸5cyl和第四气缸6cyl之间的作功冲程间隔为240度。

参照图4(C)，在根据本发明的各个实施例的六缸发动机中，第一气缸1cyl、第五气缸5cyl、第六气缸6cyl、第四气缸4cyl、第二气缸2cyl、以及第三气缸3cyl按顺序执行作功冲程。

在这种情况下，第一气缸1cyl和第五气缸5cyl之间的作功冲程间隔是60度，第五气缸5cyl和第六气缸6cyl之间的作功冲程间隔是120度，第六气缸6cyl和第四气缸4cyl之间的作功冲程间隔是120度，第四气缸4cyl和第二气缸2cyl之间的作功冲程间隔是60度，第二气缸2cyl和第三气缸3cyl之间的作功冲程间隔是180度。在这种情况下，第五气缸5cyl和第四气缸4cyl之间的作功冲程间隔是240度。

参照图4(D)，在根据本发明的各个实施例的六缸发动机中，第一气缸1cyl、第五气缸5cyl、第三气缸3cyl、第四气缸4cyl、第二气缸2cyl、以及第六气缸6cyl按顺序执行作功冲程，其中作功冲程间隔分别为60度、120度、120度、60度和180度。

图5是显示根据本发明的各个实施例的六缸发动机的负载值的表格。

参照图5，当六个气缸全部工作时，可以产生100％的功率，当四个气缸工作时，可以产生大约67％的功率。

如上所述，当四个气缸在低负载条件下等间隔工作时，改善了振动特性并能降低油耗，当六个气缸在高负载条件下工作时，可以有效获得高功率。

图6是用于控制根据本发明的各个实施例的六缸发动机的流程图。

参照图6，在第一步骤S10中，检测油门踏板信号。这里，通过传感器检测油门踏板被踩下的量，以计算油门踏板信号。

在第二步骤S20中，基于油门踏板信号计算发动机的负载。接下来，将负载与预定值作比较。

当负载低于预定值时，执行第三步骤S30和第四步骤S40，当负载高于预定值时，执行第五步骤S50和第六步骤S60。

在第三步骤S30中，停用两个气缸的进气门/排气门，在第四步骤S40中，切断传送到燃油喷嘴的燃油。

相反，在第五步骤S50中，停用的气缸的进气门/排气门工作，在第六步骤S60中，将燃油提供给两个气缸的喷嘴。

如上所述，在本发明的示例性实施例中，第一气缸1cyl、第二气缸2cyl、第三气缸3cyl和第六气缸6cyl总是启用的，而第四气缸4cyl、第五气缸5cyl根据发动机的负载交替地被停用或启用。

出于说明和描述的目的介绍了本发明的上述具体的示例性实施例。目的不在于穷举或将本发明限于所公开的精确形式，显然，在本发明的教示下可以进行许多修改和变化。示例性实施例的选择和描述是为了解释本发明的某些原理和它们的实际应用，从而使本领域的其他技术人员获得并利用本发明的各个实施例和它们的各种替换和修改。本发明的范围由所附的权利要求及其等价形式限定。

Claims (16)

1.一种具有多个气缸的多缸发动机，包括： 

至少一个可变气缸，其执行作功冲程或被停用； 

标准气缸，其以相等的旋转间隔执行作功冲程；以及 

控制部分，其根据预定的负载条件启用或停用所述至少一个可变气缸； 

其中基于曲轴的转角确定所述至少一个可变气缸的停用位置； 

其中所述可变气缸和标准气缸包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸和第六气缸，其中： 

设置对应于第一气缸的第一曲柄销，对应于第二气缸的第二曲柄销，对应于第三气缸的第三曲柄销，对应于第四气缸的第四曲柄销，对应于第五气缸的第五曲柄销，对应于第六气缸的第六曲柄销；以及 

第一曲柄销、第二曲柄销、第四曲柄销、第三曲柄销、第六曲柄销和第五曲柄销按顺序沿所述曲轴的旋转方向彼此之间以均匀的转角设置；以及 

其中所述第四气缸和第五气缸的曲柄销围绕所述曲轴的旋转中心大致成180度角设置，其中所述第四气缸和第五气缸是可变气缸。 

2.如权利要求1所述的多缸发动机，其中所述标准气缸的曲柄销关于所述至少一个可变气缸的曲柄销与所述曲轴的旋转中心的连线对称设置。 

3.如权利要求2所述的多缸发动机，其中所述标准气缸和可变气缸的曲柄销围绕所述曲轴的旋转中心彼此之间大致成等转角设置。 

4.如权利要求2所述的多缸发动机，其中所述标准气缸按时间顺序关于所述可变气缸的曲柄销与所述曲轴的旋转中心的连线对称地执行作功冲程。 

5.如权利要求1所述的多缸发动机，其中所述标准气缸包括四个执行作功冲程的气缸，所述四个执行作功冲程的气缸沿所述曲轴的旋转方向具有180度的相等旋转间隔。 

6.如权利要求1所述的多缸发动机，其中所述第四气缸和第五气缸沿所述曲轴的旋转方向以240度的旋转间隔执行作功冲程。 

7.如权利要求1所述的多缸发动机，其中所述第一气缸、第二气缸、第三气缸和第六气缸的曲柄销围绕所述曲轴的旋转中心关于所述第四气缸和第五气缸的曲柄销的连线对称设置。 

8.如权利要求7所述的多缸发动机，其中所述第一气缸、第六气缸、第二气缸、以及第三气缸以180度的相等旋转间隔按顺序执行作功冲程，其中所述第五气缸和第四气缸选择性地被停用。 

9.如权利要求8所述的多缸发动机，其中所述第五气缸在所述第一气缸的作功冲程和所述第六气缸的作功冲程之间执行作功冲程，所述第四气缸在所述第六气缸的作功冲程和所述第二气缸的作功冲程之间执行作功冲程。 

10.如权利要求9所述的多缸发动机，其中所述第五气缸的作功冲程与所述第一气缸的作功冲程相比具有60度的旋转差异，所述第四气缸的作功冲程与所述第六气缸的作功冲程相比具有120度的旋转差异。 

11.如权利要求1所述的多缸发动机，进一步包括： 

气门停用部分，其用于控制设置在所述至少一个可变气缸中的进气门/排气门；以及 

喷嘴，其用于喷射燃油； 

其中所述控制部分通过控制所述气门停用部分和喷嘴来停用所述可变气缸。 

12.如权利要求11所述的多缸发动机，其中所述喷嘴直接向气缸内喷射汽油或柴油。 

13.一种包括如权利要求1所述的多缸发动机的乘用车。 

14.一种具有多个气缸的多缸发动机，包括： 

第一组，其包括至少一个执行作功冲程或被停用的可变气缸以及至少一个标准气缸； 

第二组，其包括至少一个执行作功冲程或被停用的可变气缸以及至少一个标准气缸；以及 

控制部分，其根据预定负载条件启用或停用所述至少一个可变气缸， 

其中所述标准气缸以相等旋转间隔执行作功冲程， 

其中基于曲轴的转角确定所述至少一个可变气缸的停用位置，其中所述可变气缸和标准气缸包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸、以及第六气缸，第一曲柄销、第二曲柄销、第三曲柄销、第四曲柄销、第五曲柄销、以及第六曲柄销被配置为分别对应于第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸、以及第六气缸，其中所述第一曲柄销、第二曲柄销、第四曲柄销、第三曲柄销、第六曲柄销、以及第五曲柄销沿所述曲轴的旋转方向彼此之间成均匀转角按顺序设置，以及 

其中所述第四气缸和第五气缸的曲柄销围绕所述曲轴的旋转中心彼此之间大致成180度角设置，其中所述第四气缸和第五气缸是分别在所述第一组和第二组中的可变气缸。 

15.如权利要求14所述的多缸发动机，其中所述第二气缸和第六气缸设置在所述第一组中，所述第一气缸和第五气缸设置在所述第二组中。 

16.如权利要求14所述的多缸发动机，其中所述第四气缸和第五气缸可以沿所述曲轴的旋转方向以240度的旋转间隔执行作功冲程。 

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