CN103061899B - 内燃发动机及用于这种内燃发动机的进气交换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在发动机中控制阀致动的方法。所述方法包括在第一汽缸中开始燃烧操作，通过第一凸轮打开连接于所述第一汽缸的第一排气门第一打开持续时间。所述方法还包括通过第二凸轮打开连接于所述第一汽缸的第二排气门第二打开持续时间，所述第二打开持续时间不等于所述第一打开持续时间。

Description

内燃发动机及用于这种内燃发动机的进气交换方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年10月20日提交的德国申请号102011084834.7的优先权，其全部内容包含在此以供所有目的的参考。

技术领域

本发明涉及一种阀致动组件，以及一种用于致动内燃发动机中的气门的方法。

背景技术

内燃发动机包括连接的汽缸盖和汽缸体以形成汽缸。发动机可包括设置在进气口中的进气门。该进气门可以用来向汽缸提供空气。发动机还包括设置在排气口中的排气门。该排气门用来使燃烧后气体流出汽缸。

当发动机具有低负荷时，可使用较高程度的节流。当增加节流时，发动机效率降低，并且具体说进气交换损失增加。为了提高发动机效率并减少节流损失，已经研发用于负荷控制的不同策略。

例如，可在发动机中利用可变气门正时，以使进气和/或排气门的正时能够提前或延迟。可变气门正时能够提高发动机效率。已经试图利用凸轮轴调节装置改变气门正时，通过该调节装置，该凸轮轴能够相对于曲轴转过给定的角度，因此控制时间能够提前或延迟，而不需要独立地改变气门打开和关闭持续时间的能力。因此，曲轴调节装置在相同的方向上移动打开时间和关闭时间相同的曲轴角度量。进气和/或排气门可以提前或延迟，以便不同的汽缸发生气门重叠。也就是说，一个汽缸中的进气门打开，同时另一汽缸中的排气门也打开。气门重叠可导致汽缸交叉串扰。结果，可能降低发动机效率。汽缸交叉串扰可能在汽缸盖中加重，该汽缸盖具有结合在其中的排气歧管和/或用于减少涡轮增压系统中的损失的缩短的排气歧管。

发明内容

本文的发明人已认识到至少一些上述问题，并且研发出一种用于控制发动机中的阀致动的方法。本方法包括开始第一汽缸中的燃烧操作，通过第一凸轮打开连接于第一汽缸的第一排气门第一打开持续时间。本方法还包括通过第二凸轮，打开连接于第一汽缸的第二排气门第二打开持续时间，该第二打开持续时间不等于第一打开持续时间。

打开持续时间的变化减少燃烧汽缸之间的交叉串扰。在一个例子中，第一打开持续时间比第二打开持续时间长，并且第一排气门比第二排气门更靠近在前燃烧的汽缸，并且按照点火顺序，在前燃烧的汽缸的燃烧刚好在所述第一汽缸中的燃烧之前。以这种方式，缩短了更靠近在前燃烧汽缸的排气门的打开持续时间，以减少汽缸之间的交叉串扰的可能性。结果，提高了燃烧效率，因此提高了发动机的效率。

从下面单独或结合附图的详细说明将易于明白本说明的上述优点以及其它优点和特征。

应当理解，提供上述发明内容，以通过简化形式引入在详细说明中进一步描述的选择构思。这并不意味着视为所主张主题的关键或必要特征，所主张主题的范围由详细说明后的权利要求唯一限定。此外，所主张的主题不限于解决上述任何缺点的装置或本公开中任何部分。另外，发明人已认识到上述问题，但是并不认为这些问题是已知的。

附图说明

图1示意地示出包括汽缸盖的内燃发动机；

图2在图中示出图1中所示的发动机中所包括的汽缸的两个排气口的正时；以及

图3和4示出用于内燃发动机的方法。

下文参考图1-2中示出的说明性例子更详细描述内燃发动机。

具体实施方式

本文描述一种内燃发动机。在一些例子中，该发动机可具有气门重叠，也就是说，其中排气口尚未关闭而进口打开的曲轴角度范围通过可变凸轮正时可以变化。因此，在本文所述的发动机中可以利用可变气门正时。如果希望，可变气门正时使得气门重叠能够作为函数变化，具体说作为发动机速度的函数变化。

在现有发动机中，在气门重叠时段期间，例如可能在重负载下发生扫气损失。因而，一部分吸入的新鲜空气可以流经汽缸而不参与燃烧。

为了减少扫气损失，本文所述的发动机可以通过涡轮增压器增压。在这样的例子中，如果希望，在低转速下大的气门重叠能够明显增加最大转矩和提高非稳态运行性能。在低转速时出现在进气侧和排气侧之间的压降可以促进以新鲜空气对汽缸扫气的效率，并且可以能够提高汽缸填充并且因此能够有更高功率。

另外，大的气门重叠或排气门的迟关闭也可减少泵气工作，因此减少在发动机的部分负荷运行期间的进气交换损失。关于进气交换，从汽缸引出的较短排气管在气门重叠期间可以导致汽缸交叉串扰。可以缩短排气管，以将排气歧管结合在汽缸盖中，并且通过发动机冷却系统向该歧管提供冷却。将排气管结合到汽缸盖中可降低发动机的成本。应当明白，可以用高耐热材料构造汽缸盖外部的排气歧管，这可能增加发动机的成本。另外，短排气管道能够具有这样的结果，即，在进气交换期间内燃发动机的汽缸彼此不利地影响，并且尤其是在一些例子中，由剩余的气体扫气实现的效果可能至少部分地无效。然而，本文所述的发动机的气门正时策略可以减少相互影响的相邻汽缸中的燃烧的可能性。

不利用本文所述的排气门正时策略，在直列式四汽缸发动机的情况下，该发动机的汽缸以点火顺序1-3-4-2运行，例如，第四汽缸能够不利影响按照点火顺序在其之前的第三汽缸，也就是，在进气交换期间在先点火的汽缸，并且来自第四汽缸的排气能够在其排气门关闭之前进入第三汽缸。在这种情况下，从第四汽缸排出燃烧后气体可以取决于两种不同的机制。当排气门在开始进气交换时打开时，燃烧后气体可以以高速流经排气口进入排气管，这是由于在朝着燃烧末尾的汽缸中占主要的高压水平以及燃烧室和排气系统之间的有关的高压差。这个压力驱动的流动进程可以越强，传递的转矩越高，并且可能伴有可以沿着排气管道传播的也称为预排气推动力的高压峰值。在进一步进气交换期间，汽缸中和排气管道中的压力可以基本上相等，因此燃烧后作为活塞运动的结果现在被排出。来自第四汽缸并且被引入第三汽缸的排气可能是不希望的。为了解决短排气管道导致的这些问题，可以缩短排气门或排气口的打开持续时间，也就是说，更晚打开或更早关闭排气门。为了进一步利用大的气门重叠的优点，在低转数时在保持关闭时间不变的同时可以更晚打开排气门。因此，这种措施能够改善低转数下的转矩特性曲线。然而，由于缩短的排气门打开持续时间，关于高转数下的功率以及为了降低燃料消耗而关于在部分负荷运行中减少泵气工作，可能遭受缺点。

在本文所述的发动机中，可以使用阀致动组件，以在希望的时间间隔开始打开和关闭进气和排气门。该阀致动组件可以包括具有多个凸轮的凸轮轴，该多个凸轮构造成致动进气和/或排气门。凸轮轴可以是顶置凸轮轴或侧向安装的凸轮轴。

可以希望提高流入汽缸中的进气空气的流速，以及流出汽缸的排气的流速，以提高燃烧效率。为了提高上述流速，每个汽缸可以配备有两个或更多进气和排气门。可通过设置在发动机的进气系统中的节流阀控制发动机的功率输出。可以调节节流阀，以改变节流阀下游的吸入空气的压力，因此改变汽缸的压力。以这种方式，能够调节向汽缸提供的空气量（例如，空气质量），以改变发动机的功率输出。

此外，本文所述的发动机可以是火花点火发动机。该发动机可以包括至少一个汽缸盖，该汽缸盖包括至少两个直列布置的汽缸，其中每个汽缸具有用于从该汽缸排出排气的至少两个排气口，每个排气口都配备有排气门，该排气门可由阀致动装置控制，并且该排气门打开或关闭排气口，排气管道连接每个排气口，并且将至少两个汽缸的排气管道汇集在一起，以提供组合排气管道，同时形成排气歧管。

本文还描述了一种用于控制火花点火内燃发动机的方法。可利用前面所述类型的内燃发动机作为机动车辆的驱动装置。在一个例子中，内燃发动机可以是奥托（Otto）型火花点火发动机。

本文所述的发动机可以，例如，在低发动机速度期间实现气门重叠，同时减少汽缸之间的交叉串扰。如果希望的话，在一些例子中，可以实现气门重叠和减少交叉串扰，而不增加部分负荷运行期间的泵气工作，和/或不减少大发动机速度时的发动机功率输出。

本文所述的内燃发动机还可以增加（例如，最优化）进气交换。在一个例子中，提供一种具有至少一个汽缸盖的火花点火内燃发动机，该汽缸盖包括至少两个直列布置的汽缸。在该发动机中每个汽缸可以具有用于从该汽缸排出排气的至少两个排气口，每个排气口可以配备有排气门，该排气门可以由阀致动装置控制，并且该排气门打开或关闭排气口。该发动机还可以包括连接每个排气口的排气管道，并且至少两个汽缸的排气管道汇集在一起，从而提供组合排气管道，同时形成排气歧管。另外，每个汽缸的该至少两个排气口可以具有不同长度的打开持续时间，可以朝着按照点火顺序在前的汽缸定向并且与其邻近（例如最靠近）的排气口具有较短打开持续时间Δ_short，离开按照点火顺序在前的汽缸定向并且与其更远布置的排气口具有较长打开持续时间Δ_long。

在一些例子中，在内燃发动机中，不是汽缸的所有排气口都可以以缩短打开持续时间运行以在进气交换期间减少（例如，防止）汽缸的相互影响。可以基于汽缸之间的预期的交叉串扰确定排气口的打开时间长度。

该内燃发动机可以具有至少两个排气口，这至少两个排气口设置在离按照点火顺序在前的汽缸，即离在先点火的汽缸，或离这个汽缸的汽缸盖的排气口不同距离。

朝着按照点火顺序在前的汽缸定向并且与其邻近（例如最靠近）的汽缸的排气口可以是这样的排气端口，其排气具有通过排气系统到按照点火顺序在前的汽缸的最短路径。这个邻近（例如，最靠近）的排气口可以是关于进气交换的重要排气口，因此可以以较短打开持续时间Δ_short运行。

离开按照点火顺序在前的汽缸定向并且布置成远离该汽缸的另一个排气口可以较长打开持续时间Δ_long运行。这个较长打开持续时间Δ_long不是不利的，因为为了到达按照点火顺序在前的汽缸，流过更远离设置的排气口的排气覆盖通过排气系统的较长距离。因此，如果希望的话，更远的排气口能够比朝着在先点火的汽缸定向的的端口更早打开和/或更晚关闭。

以这种方式，如果希望的话，只有每个汽缸的一个排气口和排气门的打开持续时间可以被缩短，并且可打开每个汽缸的至少一个另外的排气口和排气门更长的持续时间。应当明白，打开更长时间的排气口和排气门可在较高发动机速度下增加功率输出，并且例如在部分负荷状态期间，可以减少泵气工作。以这种方式，能够在低转速实现尤其是具有大的气门重叠优点的内燃发动机，而不降低在高发动机速度时的功率输出并且不增加部分负荷运行期间的泵气工作。

内燃发动机也可增加（例如，最优化）进气交换。可以实现每个汽缸的至少两个排气口的不同长度的打开持续时间，例如，因为两个关联排气门由不同的凸轮致动，即，通过具有不同轮廓的凸轮致动。另外在一些实施例中，内燃发动机可包括每个汽缸的至少两个排气端口，其具有相同的关闭持续时间。

排气门关闭持续时间可设置气门重叠。可以关于汽缸扫气和减少部分负荷运行中的泵气工作调节气门关闭时间。因此，可能不希望在不同的控制时间关闭汽缸的至少两个排气口，也就是，不希望关闭一个排气口，而另一排气口继续打开。该过程可以不结束从汽缸排出排气，但是可以减少排气的总流动截面。这可能增加流出的排气流中的节流损失，具体说可能与高效率的汽缸扫气背道而驰。因此，以相同的关闭时间运行每个汽缸的至少两个排气口和排气门。设置成远离的排气口，即具有较长打开持续时间Δ_long的排气口可以比朝着在先点火的汽缸定向的排气口更早打开，该排气口具有较短打开持续时间Δ_short。

另外，在一些例子中，每个汽缸的至少两个排气口关于打开时间可以具有偏移Δ。因此，在一些例子中，该偏移可以为2°KW<Δ≤10°KW。此外，在一些例子中，该偏移可以为10°KW<Δ≤15°KW，或者15°KW<Δ≤25°KW。

在个别情况下，应当选择多大的偏移Δ，或较短打开持续时间Δ_short和较长打开持续时间Δ_long之间的多大的差，可以取决于许多因素，具体说其排气管道汇集在一起以形成歧管的汽缸数目、这些汽缸的点火顺序以及连接排气口的单个排气管道的长度。

此外，在一些例子中，内燃发动机可以包括该至少两个汽缸的排气管道，这至少两个汽缸的排气管道汇集在一起以在至少一个汽缸盖内提供组合排气管道，同时形成集成排气歧管。此外，在一些例子中，内燃发动机中的排气管道可以在至少一个汽缸盖内和/或外成组地汇集在一起，以提供多个组合排气管道，同时形成至少两个排气歧管。

此外在一些例子中，内燃发动机可以具有汇集在一起的至少两个汽缸的排气管道，以提供组合排气管道，同时形成至少部分地结合在该至少一个汽缸盖中的排气歧管。

如上所述，如果希望的话，通过在汽缸盖中结合排气歧管，能够节省制造歧管的高度耐热的材料。由此能够减少制造成本。另外，排气歧管结合在汽缸该中还具有关于设置在排气排放系统中的排气涡轮增压器的涡轮，以及关于使用的排气后处理系统的优点。为了提高涡轮增压器中的涡轮的效率和/或以希望的温度向排放物控制装置提供排气，排气口可以设置成靠近涡轮。结果，提高了发动机的效率并且也提高了涡轮增压器的响应。此外，提供给排放物控制装置的热排气使得在冷启动后排放物控制装置能够快速达到熄灯温度。

因此，在这方面，可以希望减少汽缸上的排气口和排气后处理系统之间，或者汽缸上的排气口和排气涡轮增压器的涡轮之间的排气管的部分段的热惯性，这可以通过减少这部分段的质量和长度来实现，但是也可以通过减少歧管的传热面积来实现。在这方面，将歧管结合到汽缸盖中也可以是有益的。

将歧管结合到汽缸盖中还可以缩短被所有的排气管道覆盖的总距离，并且使得可以有紧凑、较小体积结构的内燃发动机，减少重量并且在发动机舱中有效封装的驱动单元。以这种方式构造的汽缸盖可以比具有外部歧管的汽缸盖受热应力更多，并且因此可能对冷却提出更高的要求。因此，可以向汽缸盖提供液体冷却。

内燃发动机可包括具有以直列方式设置的四个汽缸的汽缸盖，在一些例子中，汽缸的燃点相对于曲轴角度可以具有180°间隔。在直列四缸发动机的情况下，该构造可以是有益的，因为排气门的打开持续时间相对于曲轴角度可以超过200°。虽然四汽缸可以相对于曲轴角度以180°间隔点火，但是在一些例子中，排气门的打开持续时间相对于曲轴角度可以超过230°。因此，可以运行汽缸，具体说运行排气口，以便在进气交换期间减少对彼此的影响。因此，在这方面，排气门的不同打开持续时间可以是有益的。

在一些例子中，内燃发动机可包括增压装置。例如，可以利用排气涡轮增压器和/或增压器作为增压装置。排气涡轮增压器可包括设置在轴上的压缩机和涡轮。热排气流可以提供给涡轮并且在涡轮中减压，同时释放能量，因此该轴开始旋转。利用来自提供给涡轮并且提供给轴的排气流的能量，以驱动也设置在轴上的压缩机。压缩机泵入并且压缩对其供应的增压空气，因此实现对汽缸的进气的增压。也可提供增压空气冷却，用该增压空气冷却，被压缩的燃烧用空气在进入汽缸之前被冷却。

增压装置可以增加内燃发动机的功率。通过增压装置压缩用于燃烧过程的空气。结果，在每个工作循环中，能够向每个汽缸供给较大的空气质量。如果希望，能够增加燃料质量因此能够增加平均有效压力。如果希望，可提供增压以增加发动机的功率输出而不增加高发动机的排量。增压可以能够提高功率对空间之比并且能够提高更有利的功率对质量之比。因此，在相同的车辆运行条件的情况下，如果希望，可以朝着较高的负荷转移载荷谱，在较高的负荷下，可以降低规定的燃料消耗。

可以通过各种措施改善增压内燃发动机的转矩特性曲线，例如，通过将涡轮截面设计成较小并且同时排出排气，但是也可以通过利用具有并联或串联布置的涡轮的多个排气涡轮增压器。

在具有包括排气凸轮轴的阀致动装置的内燃发动机的情况下，如果希望，可利用这样的例子，其中可以调节曲轴和排气凸轮轴之间的相位。

曲轴调节，因而排气凸轮轴相对于该曲轴旋转给定的角度，也就是，调节相位，以便提前或延迟正时，提供调节排气门的正时的可能性。气门的打开持续时间保持不变。排气凸轮轴的旋转允许气门重叠的变化，尤其是作为内燃发动机的旋转速度的函数变化。

在一些例子中，内燃发动机还可以具有构造成调节进气门的正时的阀致动装置。具体说，可以提供经由阀致动装置的凸轮轴调节，因而进气凸轮轴相对于曲轴旋转给定的角度，也就是，相位调节，使得正时能够提前或延迟。

此外，在一些例子中，发动机可向一个或更多汽缸提供直接喷射。如果希望，当与进气口喷射相比时，将燃料直接喷射到汽缸的燃烧室可减少火花点火发动机的燃料消耗。然而，如果希望，进气口喷射也可以用在在内燃发动机中。

直接喷射可冷却燃烧室中的空气燃料混合物。结果，如果希望，可以利用较高的压缩和/或增压，而不过早自燃（例如，爆燃）空气燃料混合物。

另外，如果希望，燃料直接喷射到燃烧室能够使燃烧室的进气分层，这可以有助于火花点火发动机的减少节流运行，因为在分层进气的帮助下，发动机可以稀燃运行。如果希望，这可实现热动力学优点，尤其是在部分负荷运行中，即，在较低和中等负荷范围内，当只有少量的燃料可以被喷射时更是如此。

此外，在一些例子中，内燃发动机中的每个汽缸可以具有用于向该汽缸供给新鲜空气或新鲜混合物的至少两个进气口。该进气口可以叫做进口。此外，每个进气口可以具有进气门（例如，进口气门），其可以由阀致动组件控制。阀致动组件可以叫做阀致动装置。阀致动组件可被构造成打开和关闭进气门。

此外，本文还公开一种增加（例如，最优化）火花点火内燃发动机的进气排气（charge exhaust）的方法，该内燃发动机具有至少一个汽缸盖，该汽缸盖包括至少两个以直列方式布置的汽缸。发动机中的每个汽缸可以具有至少两个排气口，用于从该汽缸排出排气，每个排气口可以具有排气门，该排气门由阀致动组件（例如，阀致动装置）控制，并且该排气门打开或关闭排气口。另外，在一些例子中，发动机可包括连接每个排气口的排气管道。而且，在一些例子中，至少两个汽缸的排气管道汇集在一起，以提供组合排气管道，同时形成排气歧管。此外，在一些例子中，每个汽缸的至少两个排气口可打开不同的持续时间，具体说以这样的方式打开不同的持续时间，即朝着按照点火顺序在前的汽缸定向并且与其最接近的排气口比另一个排气口打开较短持续时间Δ_short，该另一个排气口是离开按照点火顺序在前的汽缸定向并且设置成与其远离并且打开的较长持续时间Δ_long的排气口。对于偏移Δ，可用以下范围：2°KW<Δ≤10°KW，10°KW<Δ≤15°KW或15°KW<Δ≤25°KW。

图1示出包括汽缸盖52的示范性内燃发动机50。汽缸盖52包括第一汽缸1、第二汽缸2、第三汽缸3和第四汽缸4。发动机50可以构造成在每个汽缸中实现四冲程燃烧循环。应当明白，汽缸体可以连接于汽缸盖52，以形成汽缸。每个汽缸（1、2、3和4）可以包括两个排气口和两个进气口。因而，第一汽缸1包括第一进气口80、第二进气口82、第一排气口84和第二排气口86。另外，第二汽缸2可以包括第一进气口88、第二进气口90、第一排气口92和第二排气口94。同样，第三汽缸3可以包括第一进气口96、第二进气口98、第一排气口100和第二排气口102。排气端口通常以6示出。第四汽缸4可包括第一进气口104、第二进气口106、第一排气口108和第二排气口110。

另外，每个汽缸可以包括设置在每个排气口中的排气门和设置在每个进气口中的进气门。因而，进气和排气门可连接于汽缸。排气门可以构造成以打开和关闭。也就是说，每个排气门构造成在打开布局中允许排气从相应的汽缸流入相应的排气管，并且在关闭布局中阻止排气从该汽缸流入排气管。同样，进气门构造以打开和关闭。因此，第一汽缸1可可以包括第一进气门112、第二进气门114、第一排气门116和第二排气门118。另外，第二汽缸2可以包括第一进气门120、第二进气门122、第一排气门124和第二排气门126。第三汽缸3可以包括第一进气门128、第二进气门130、第一排气门132和第二排气门134。第四汽缸4可以包括第一进气门136、第二进气门138、第一排气门140和第二排气门142。每个汽缸还可包括点火装置144（例如，火花塞）。应当明白，在一些实施例中，进气和/或排气门可为提升阀。提升阀可以构造成在内燃发动机运行期间执行振荡提升运动，并且以这种方式打开和关闭进气和排气口。可利用快速气门打开和大流量横截面，以减少入流和出流气流中的节流损失，并且如果希望，向汽缸填充提供新鲜混合物以及高效的排气排放。

发动机50还包括增压装置190。该增压装置190构造成以向汽缸提供经增压空气。增压装置可以是涡轮增压器或增压器并且可以包括压缩机。箭头192表示吸入空气从增压装置流动到每个汽缸的进气口，箭头194表示吸入空气流动到增压装置。应当明白，可利用进气导管，以使空气流入增压装置并且从增压装置流出。发动机50还包括连接于每个汽缸的直接燃料喷射器196。

发动机还可以包括进气凸轮轴146和排气凸轮轴148。构造成致动气门的凸轮或其他合适的阀致动机构可连接于凸轮轴。因此，本文所述的一个或多个凸轮可是阀致动机构。然而，已经考虑其他类型的阀致动，诸如电子阀致动。凸轮轴可为侧装凸轮轴和/或顶置凸轮轴。此外，凸轮轴可以安装在汽缸盖52中。

具体说，第一进气凸轮150构造成致动（例如，循环致动）第一进气门112，第二进气凸轮152构造成致动（例如，循环致动）第二进气门114。另外，第一排气凸轮154构造成致动第一排气门116，并且第二排气凸轮156构造成致动第二排气门118。

第三进气凸轮158构造成致动第一进气门120，并且第四进气凸轮160构造成致动第二进气门122。第三排气凸轮162构造成致动第一排气门124，并且第四排气凸轮164构造成致动第二排气门126。

第五进气凸轮166构造成致动第一进气门128，并且第六进气凸轮168构造成致动第二进气门130。第五排气凸轮170构造成致动第一排气门132，并且第六排气凸轮172构造成致动第二排气门134。

第七进气凸轮174构造成致动第一进气门136，并且第八进气凸轮176构造成致动第二进气门138。第七排气凸轮178构造成致动第一排气门140，并且第八排气凸轮180构造成致动第二排气门142。

进气凸轮轴146和与其连接的凸轮可以包括在进阀致动组件182中。同样，排气凸轮148和与其连接的凸轮可以包括在排阀致动组件184中。另外，进气凸轮轴146和排气凸轮轴148可以连接于曲轴。

进气门正时调节设备186可以连接于进气凸轮轴146。进气门正时调节设备186可以构造成提前或延迟进气门正时。同样，排气门正时调节设备188可以连接于排气凸轮轴148。排气门正时调节设备188可以构造成提前或延迟排气门正时。提前和延迟气门正时可以包括调节曲轴和凸轮轴之间的相位。因而，凸轮轴可以相对于曲轴旋转给定的角度。

汽缸（1、2、3和4）以直列方式布局设置。也就是说，一个平直的平面通过每个汽缸的中心线延伸。然而，也考虑到其他合适的汽缸布置。

每个汽缸中的每个排气口可以具有从其中延伸的单独的排气管道。因而，排气管道7与每个关联的汽缸流体连通，并且连接于相应的排气口。

排气管道7可为排气流道（runner）。另外，排气管道7可流体地汇合，以形成排气歧管5。在排气歧管的下游，排气可以任选地供给排气涡轮增压器的涡轮和/或一个或更多排气后处理系统。

在所示例子中，排气歧管5结合在汽缸盖52中。然而，在其他例子中，排气歧管5或一部分排气歧管可设置在汽缸盖52外部。

此外，在一些例子中，发动机50可以按照点火顺序1-3-4-2运行。也就是说，在第一汽缸1、第三汽缸3、第二汽缸2和第四汽缸4中依次进行或开始燃烧。然而，也已经考虑到其他的汽缸点火顺序。

排气管合并或汇合形成组合排气管道9，同时形成排气歧管5。具体说，在所示例子中，每个汽缸的排气管道7汇合在一起，以在这些部分的排气管道8通向组合排气管道9之前形成与相应汽缸有关的部分排气管道8。

应当明白，当排气歧管5结合到汽缸盖52中时，与排气歧管设置在汽缸盖的外部相比，排气管道的长度减少。改变每个汽缸的排气门之间的打开持续时间，以减少汽缸之间的交叉串扰。也就是说，减少燃烧操作期间来自汽缸的排气进入相邻汽缸的可能性。

因此，在一个例子中，每个汽缸的两个排气口被打开不同的持续时间。也就是说，每个汽缸的第一排气门和第二排气门可具有不同的打开时间长度（opening lengths）。

此外，在一些例子中，如图1中所示，在每种情况下，朝着按照点火顺序在前的汽缸定向并且与其最靠近的排气门和排气口可具有较短打开持续时间Δ_short。这个比较靠近的排气门可能更易受在前的汽缸中的燃烧和进气交换的影响。另一方面，如图1中所示，离开按照点火顺序在前的汽缸定向并且与其更远布置的排气门和排气口可以具有较长打开持续时间Δ_long。排气门正时的变化可减少燃料消耗。

此外，在一些例子中，顺序燃烧（点火）的汽缸之间的曲轴角度分离可能是180度曲轴角度角。因而，汽缸的燃点可分开180度曲轴角度角。如上所述，汽缸的点火顺序可以是1-3-4-2。

在一个例子中，下述的打开持续时间可用于八个排气口和八个排气门和四个汽缸1、2、3、4。第一汽缸1的第一排气口84和第一排气门116、第二汽缸2的第一排气口92和第一排气门124、第三汽缸3的第二排气口102和第二排气门134以及第四汽缸4的第二排气口110和第二排气门142可具有长打开持续时间Δ_long。第一汽缸1的第二排气口86和第二排气门118、第二汽缸2的第二排气口94和第二排气门126、第三汽缸3的第一排气口100和第一排气门132以及第四汽缸4的第一排气口108和第一排气门140可以具有短打开持续时间Δ_short。

上述打开持续时间减少第四汽缸4不利地影响按照点火顺序在其之前的第三汽缸3的可能性，也就是说，在进气交换期间，汽缸3在先点火，并且来自第四汽缸4的热排气流入第三汽缸3的可能性减少（例如，被阻止）。具体说，第四汽缸4的第一排气口108，也就是，朝着按照点火顺序在其之前的第三汽缸3定向并与其最靠近的排气口具有较短的打开持续时间Δ_short，而第四汽缸4的第二排气口110能够打开较长的时间而不干扰第三汽缸3的进气交换，这是因为这个排气口离开在前点火的第三汽缸3定向，并且设置成远离它。

图1提供一种内燃发动机，其包括具有以直列配置方式设置的两个汽缸的汽缸盖，包括在两个汽缸中的第一汽缸具有设置在第一排气口的第一排气门和设置在第二排气口的第二排气门，每个排气口与单独的排气管道流体连通，排气管道在下游会聚形成排气歧管，以及阀致动组件，其包括循环致动第一排气门的第一阀致动机构和循环致动第二排气门的第二阀致动机构，其中，与第二阀致动机构相比，第一阀致动机构打开第一排气门不同的持续时间。

图2示出图1中所示的汽缸的两个排气口和排气门的控制时间 AS1、AS2的图。图中示出第四汽缸4的两个排气端口的控制时间 AS1、AS2。

第四汽缸4的第一排气口108和相应的排气门具有较短的打开持续时间Δ_short。第一排气口108和相应的排气门在控制时间打开，并且在控制时间AS₁关闭。第四汽缸4的第二排气口118和相应的排气门具有较长的打开持续时间Δ_long。排气口110和相应的排气门在控制时间打开，并且在控制时间AS₂关闭。因此，汽缸4的两个排气口108和110具有相同的关闭时间AS₁、AS₂，而其打开时间 具有偏离Δ。在一些例子中，一个或更多汽缸中的第一和第二排气门可以在相同时间关闭。在一个例子中，汽缸之一中的第一和第二排气门的排气门打开持续时间之间的差（例如，偏离Δ）可能大于2度曲轴角度，并且小于或等于10度曲轴角度。在另一例子中，汽缸之一中的第一和第二排气门的气门打开持续时间之间的差（例如，偏离Δ）可能大于10度曲轴角度，并且小于或等于15度曲轴角度。此外在一个例子中，汽缸之一中的第一和第二排气门的气门打开持续时间之间的差（例如，偏离Δ）可能大于15度曲轴角度，并且小于或等于25度曲轴角度。

图3示出一种用于内燃发动机的方法300。通过上面关于图1和2描述的发动机和部件，或者通过其他合适的发动机和部件可以执行方法300。

该方法包括在302在第一汽缸中燃烧，然后紧接其后在根据发动机点火顺序的第二汽缸中燃烧。在304，该方法包括打开连接于第二汽缸的第一排气门第一打开持续时间。

在306，该方法包括打开连接于第二汽缸的第二排气门第二打开持续时间，第一打开持续时间大于第二打开持续时间，其中第二排气门比第一排气门更靠近第一汽缸。其次在308，该方法包括在相同时间关闭第一排气门和第二排气门，在第一和第二汽缸中的燃烧之间不发生任何燃烧。应当明白，在一个例子中，第一汽缸与第二汽缸以直列配置方式设置。

图4示出用于内燃发动机的另一种方法400。通过上面关于图1和2描述的发动机和部件，或者可通过其他合适的发动机和部件可以执行方法400。

该方法包括在402开始第一汽缸中的燃烧操作。其次在404，该方法包括通过第一凸轮打开连接于第一汽缸的第一排气门第一打开持续时间。在406，该方法包括通过第二凸轮打开连接于第一汽缸的第二排气门不等于第一打开持续时间的第二打开持续时间。在一个例子中，第一打开持续时间比第二打开持续时间长至少5%，并且第一排气门比第二排气门更靠近在前燃烧的汽缸，在前的燃烧汽缸在按照点火顺序正好在第一汽缸中的燃烧之前。在另一例子中，第一打开持续时间和第二打开持续时间之间的差大于5度曲轴角度。在408，该方法包括使来自第一汽缸的排气流入发动机的汽缸盖中的集成排气歧管。在410，该方法包括以相等时间间隔关闭第一排气门和第二排气门。

标识符号

控制时间排气打开-第一排气门

控制时间排气打开-第二排气门

AS₁控制期间排气关闭-第一排气门

AS₂控制时间排气关闭-第二排气门

°KW曲轴角度

TDC上止点

BDC下止点

Δ汽缸的两个排气口之间的打开时间偏移

Δ_long最靠近按照点火顺序在前的汽缸的汽缸的排气口的较长打开持续时间

Δ_short远离按照点火顺序在前的汽缸设置的汽缸的排气口的较短打开持续时间

应当指出，本文包括的示范性方法能够和图1的发动机结构一起使用，或者和其他改进发动机和/或车辆系统结构一起使用。所示的各种动作、操作或功能可按照所示的顺序进行、并列进行或者在一些情况下省略。同样，为了实现本文所述的例子方法的特征和优点，该方法顺序不是必需要求的，而是为了易于说明和描述而提供。一个或多个所示的动作或功能根据所用的具体策略可重复执行。

应明白，本文公开的结构和方法本质上是例示性的，并且这些具体的实施例不应视为限制意义，因为许多变化是可能的。例如，上述技术能够应用于与四缸相对的V-6、I-4、I-6、V-12、和其他发动机类型。本发明的主题包括本文公开的各种系统和结构以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

下文权利要求具体指出视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。这些权利要求应当理解为包括一个或更多该元件，既不不需要也不排除两个或更多该元件。所公开特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求来主张。该权利要求，无论范围上与原始权利要求是否更宽、更窄、相等或不同，都应当视为被包括在本公开的主题之内。

Claims (17)

1.一种内燃发动机，其包括：

汽缸盖，所述汽缸盖包括以直列配置方式设置的至少两个汽缸，被包括在所述两个汽缸中的第一汽缸具有第一排气门和第二排气门，所述第一排气门设置在第一排气口中，所述第二排气门设置在第二排气口中，每个排气口与单独的排气管道流体连通，所述排气管道在下游汇合，形成排气歧管；以及

阀致动组件，所述阀致动组件包括第一阀致动机构和第二阀致动机构，所述第一阀致动机构循环致动所述第一排气门，所述第二阀致动机构循环致动所述第二排气门，其中所述第一阀致动机构打开所述第一排气门的持续时间与所述第二阀致动机构打开所述第二排气门的持续时间不同，并且所述第一排气门和所述第二排气门在相同时间关闭，

其中，所述第一排气门比所述第二排气门打开的持续时间短，并且所述第一排气门设置成更靠近燃烧的第二汽缸，所述第二汽缸的燃烧早于所述第一汽缸中的燃烧。

2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第一排气门和所述第二排气门的气门打开持续时间之间的差大于2度曲轴角度，并且小于或等于10度曲轴角度。

3.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第一排气门和所述第二排气门的气门打开持续时间之间的差大于10度曲轴角度，并且小于或等于15度曲轴角度。

4.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第一排气门和所述第二排气门的气门打开持续时间之间的差大于15度曲轴角度，并且小于或等于25度曲轴角度。

5.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述两个汽缸的所述排气管道在所述汽缸盖内流体汇合，形成集成排气歧管。

6.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述汽缸盖包括以直列配置方式设置的四个汽缸，所述汽缸的燃点间隔180度曲轴角度。

7.根据权利要求1所述的内燃发动机，还包括向所述两个汽缸提供增压空气的增压装置。

8.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述阀致动组件调节曲轴和排气凸轮轴之间的相位。

9.根据权利要求1所述的内燃发动机，还包括连接于每个所述汽缸的直接燃料喷射器。

10.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中每个汽缸具有两个进气口和两个进气门，以及单独进气管道，所述两个进气口向所述汽缸供给空气，所述两个进气门设置在所述两个进气口中，所述两个进气门在燃烧操作期间循环地打开和关闭，所述单独进气管道与所述两个进气口的每个流体连通。

11.一种发动机方法，其包括：

在第一汽缸中燃烧，并且紧接其后在按照发动机点火顺序的第二汽缸中燃烧；

打开连接于所述第二汽缸的第一排气门达第一打开持续时间；以及

打开连接于所述第二汽缸的第二排气门达第二打开持续时间，所述第二打开持续时间比所述第一打开持续时间短，所述第二排气门设置成比所述第一排气门更靠近所述第一汽缸。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括在相同时间关闭所述第一排气门和所述第二排气门，在所述第一汽缸的燃烧和所述第二汽缸中的燃烧之间不发生任何燃烧。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一汽缸与所述第二汽缸以直列配置方式设置。

14.一种用于内燃发动机的方法，其包括：

开始第一汽缸中的燃烧操作；

通过第一凸轮打开连接于所述第一汽缸的第一排气门达第一打开持续时间；以及

通过第二凸轮打开连接于所述第一汽缸的第二排气门达第二打开持续时间，所述第二打开持续时间不等于所述第一打开持续时间，其中所述第一打开持续时间比所述第二打开持续时间长，并且所述第一排气门比所述第二排气门更靠近按照发动机点火顺序在前燃烧的汽缸，所述在前燃烧的汽缸的燃烧正好在按照发动机点火顺序的所述第一汽缸中的燃烧之前。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括在相同时间关闭所述第一排气门和所述第二排气门。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一打开持续时间和所述第二打开持续时间之间的差大于5度曲轴角度。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括使来自所述第一汽缸的排气流动到所述发动机的汽缸盖中的集成排气歧管中。