CN104948309B - 用于执行内燃发动机中的充气交换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了执行内燃发动机中的充气交换的方法和系统，包括在进气系统和排气系统之间的正压力梯度期间执行的附加的进气门和排气门升程，以减少扫气损失并且在低发动机转速期间增加扭矩。

Description

用于执行内燃发动机中的充气交换的方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2014年3月24日提交的德国专利申请No.102014205414.1的优先权，其整体内容通过引用合并于此以用于所有的目的。

技术领域

本申请涉及执行内燃发动机中的充气交换的方法和系统。

背景技术

发动机可使用涡轮增压器或机械增压器来提高发动机扭矩/功率输出密度并最小化燃料消耗。在一个示例中，涡轮增压器可包括压缩机和由驱动轴连接的涡轮，其中涡轮被耦合到排气歧管侧，并且压缩机被耦合到进气歧管侧。然而，在低发动机转速的条件下，由于排气质量流量的降低随后可能降低涡轮压力比，这样的机械增压或涡轮增压发动机可能会经历扭矩下降。

解决在低发动机转速条件下的扭矩下降问题的一个方法是通过例如可变气门正时来改变气门重叠。另一种方法是使用具有小涡轮横截面的排气涡轮增压器或使用多个排气涡轮增压器。

本发明人在此已经认识到伴随上述系统的各种问题。例如，在气门重叠期间，可能会发生扫气损失(scavenging losses)，其可能阻挡新鲜空气的完全充气进入汽缸并参与燃烧，从而降低功率输出。此外，由于在活塞朝向上止点移动时与气门邻近，因此需要克服在低发动机转速下的扭矩亏缺的大气门重叠可能在具有高压缩比的内燃发动机(如柴油发动机)中并不可行。具有较小横截面的排气涡轮增压器可能能够在低排气流速下产生进气压力，但可能因此使扭矩下降进一步朝向较低发动机转速转变。

发明内容

至少部分地解决上述问题的一种方案是一种方法和系统，其包括：在包括活塞的燃烧室的充气交换期间，将至少一个排气门打开到最大气门升程；在充气交换期间，在活塞到达燃烧室的上止点之前，致动至少一个进气门，以执行附加的进气门升程，使得进气压力大于排气压力；然后在充气交换过程期间，将至少一个入口气门打开到最大气门升程，并且在充气交换期间，在活塞到达下止点之前，致动至少一个排气门，以执行附加的排气门升程，使得进气压力大于排气压力。以这种方式，在一个示例中，附加的气门升程可减少扫气和/或可提供增加的低端扭矩，而不增加排气温度。

应当理解，所提供的上述发明内容以简化形式介绍了在具体实施方式中进一步描述的概念。这并不意味着识别所要求主题的关键或必要特征，其范围由遵循具体实施方式的权利要求书唯一地限定。此外，所要求的主题并不限于解决以上所述或在本公开任何部分中的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示意性地示出了示例性车辆系统。

图2A在示图中示出入口气门和出口气门的气门升程曲线h_intake、h_exhaust。

图2B在示图中示出入口气门和出口气门的气门升程曲线h_intake、h_exhaust。

图3示出附加气门升程的示例方法流程图。

图4示出用于附加气门升程系统的示例性操作程序。

具体实施方式

本申请涉及一种用于执行在内燃发动机中的充气交换的系统，该内燃发动机包括：具有至少一个汽缸的至少一个汽缸盖，每个汽缸包括用于经由进气系统供给新鲜空气的至少一个入口孔，并包括用于经由排气排放系统排放排气的至少一个出口孔，并包括沿着在下止点和上止点之间的活塞纵轴可移动的活塞；以及具有至少两个气门的至少两个气门驱动器，该至少两个气门沿着它们在气门关闭位置和气门打开位置之间的纵轴线可移动，执行最大气门升程，以便在充气交换过程期间打开和阻塞至少一个汽缸的至少一个入口孔和至少一个出口孔，并且具有用于将气门逆着(counter)预加载力打开的至少两个致动装置。

上述类型的内燃发动机被用作机动车辆的驱动器。在本申请的上下文中，表述“内燃发动机”包括奥托循环(Otto-cycle)发动机、柴油发动机，并且也包括利用混合动力燃烧过程的混合动力内燃发动机以及混合动力驱动器，该混合动力驱动器不仅包括内燃发动机，而且还包括电动机，该电动机可根据驱动被连接到内燃发动机，并且其从内燃发动机接收动力，或其作为可切换的辅助驱动器而额外输出功率。

内燃发动机具有汽缸体和彼此连接的至少一个汽缸盖以形成至少一个汽缸。为保持活塞或汽缸套，该汽缸体具有相应数量的汽缸孔。汽缸盖通常用于保持气门驱动器。为了控制充气交换，内燃发动机需要控制元件和用于致动控制元件的致动装置。在汽缸的充气交换期间，燃烧气体可经由至少一个出口孔排出，并且燃烧室的充气，即新鲜空气的吸入，经由至少一个入口孔发生。为了控制充气交换，在四冲程发动机中，几乎可以全部使用升程气门作为控制元件，其升程气门在内燃发动机的操作期间执行沿它们的纵向轴线的摆动升程运动，并且其升程气门以这种方式打开和关闭入口孔和出口孔。气门运动所需的致动装置(包括气门本身)被称为气门驱动器。

气门驱动器的目的是在正确的时间打开和关闭汽缸的至少一个入口孔和/或出口孔，寻求尽可能大的流动横截面的快速孔，以便保持在流入和流出气体流中的节流损失为低，并且以便更好地实现汽缸的最佳可能充气和排气的完全排出。因此，根据一些方法，汽缸也常常并日益被提供有两个或更多个入口孔和出口孔。

根据一些方法，引导到入口孔的进气管线和毗邻出口孔的排气管线可至少部分地集成在汽缸盖中。

内燃发动机开发的主要目的是最小化燃料消耗。同样，在这方面，内燃发动机的机械增压变得越来越重要。机械增压可能是合适的装置，用于提高内燃发动机的动力，同时保持不变的扫掠容积，或用于降低扫掠容积同时保持相同的功率。对于同一车辆的边界条件，因此可以改变朝向更高的载荷集中的载荷，在所述更高的载荷处，特定燃料消耗可能更低。内燃发动机的机械增压因此有助于努力最小化燃料消耗，也就是说提高内燃发动机的效率。

排气涡轮增压的结构经常造成困难，其中它基本上寻求获得在所有发动机转速范围中显著的性能提高。然而，根据一些方法，扭矩下降可以在一定的发动机转速下冲的情况下被观察到。如果人们考虑到该充气压力比取决于涡轮压力比，则所述扭矩下降是可以理解的。例如，如果发动机转速降低，则这将导致更小的排气质量流量，并且因此导致较低的涡轮压力比。这具有的结果是，朝向较低的发动机转速，充气压力比和充气压力同样减少，这相当于扭矩下降。

充气压力的下降基本上可以通过使用小的排气涡轮增压器来抵消，即具有小的涡轮横截面的排气涡轮增压器，以便能够甚至以低排气流速产生足够的充气压力。然而，这将最终只会使扭矩下降进一步朝向较低发动机转速改变。此外，所述方法，即在涡轮横截面尺寸上的减小受到限制，因为所需的机械增压和性能增加应该是可行的，而没有约束，并且甚至在高发动机转速下也达到所需的程度。

根据一些方法，已经寻求通过各种措施例如借助于结合排气吹扫的涡轮横截面的小设计，或使用多个排气涡轮增压器，来改善机械增压内燃发动机的扭矩特性。

扭矩特性也可借助于串联连接的多个排气涡轮增压器而被有利地影响。通过串联连接两个排气涡轮增压器，其中一个排气涡轮增压器用作高压力级，并且一个排气涡轮增压器用作低压力级，发动机特性图示可以有利地被扩大，特别是在较小的压缩机流动的方向上和同样在较大的压缩机流动的方向上。

例如，采用用作高压力级的排气涡轮增压器，可以在较小压缩机流动的方向中改变喘振极限，因此，高充气压力比可甚至以小压缩机流量获得，其显著提高了在较低发动机转速范围中的扭矩特性。这通过设计用于小排气质量流的高压力涡轮，并且通过提供旁通管线来实现，借助于所述旁通管线，随着增加的排气质量流量，排气的增加量被引导经过高压力涡轮。为了这个目的，旁通管线从高压力涡轮上游的排气放气系统来分支，并且再次通入低压力涡轮上游的排气排放系统，其中切断元件被设置在旁路管线中，以便控制传导经过高压力涡轮的排气流。

相对于具有单级机械增压的类似内燃发动机，以这种方式机械增压的内燃发动机的响应行为被显著改进，因为相对小的高压力级是较少惰性的，也就是说，较小尺寸的排气涡轮增压器的转子可以更迅速地加速。

机械增压的内燃发动机的扭矩特性可进一步借助于平行设置的多个涡轮增压器来改进，即借助于相对小的平行设置的横截面的多个涡轮，其中涡轮可以随着增加排气流速而被连续激活。

机械增压的内燃发动机的扭矩特性也可借助于由机械增压器(例如压缩机)辅助的至少一个排气涡轮增压器来提高。

除了如上所述的排气涡轮增压装置的概念性改进，一些方法还包括用于改进排气涡轮增压的内燃发动机的扭矩特性，其方法的目的是增加扭矩，并克服例如在低发动机转速的扭矩亏缺。在此，在低发动机转速下的扭矩亏缺的基本原因被认为是在低发动机转速下的过低排气流速。

借助于可变气门控制装置，气门重叠即曲轴角范围可变化，在所述曲轴角范围中，出口尚未关闭，而入口是打开的。在气门重叠期间，扫气损失可以发生，其中一些吸入的新鲜空气流过汽缸而不参与随后的燃烧。可变气门控制允许以尤其依赖于发动机转速的方式的气门重叠的变化。

在排气涡轮增压施加点火的内燃发动机的情况下，在低发动机转速，大的气门重叠适于显著提高最大扭矩并改进瞬态工作性能。在低发动机转速下，在入口侧和出口侧之间存在的压力梯度(gradient)有助于以新鲜空气的有效的汽缸扫气处理，并且更好地实现更大的汽缸充气以及因此更高的功率。

在具有相对低的压缩比(例如对于自然吸气发动机ε≈10，或对于机械增压发动机ε≈8...9)的奥托循环发动机的情况下，在低发动机转速的扭矩亏缺可以用大的气门重叠抵消。在具有高压缩比的内燃发动机(诸如柴油发动机)的情况下，大的气门重叠往往不能实现，因为随着活塞经过上止点，它非常接近入口气门和/或出口气门，并且在气门重叠的情况下，气门的打开不可能到无限制的程度。

针对上述背景，本申请的目的是限定如说明书所述的方法，借助于该方法，在低发动机转速的扭矩亏缺可以被抵消，并且特别是排气涡轮增压内燃发动机的扭矩特性可以得到改善。

所述目的可借助于用于执行在内燃发动机中的充气交换的方法来实现，所述发动机包括：具有至少一个汽缸的至少一个汽缸盖，每个汽缸包括经由进气系统供给新鲜空气的至少一个入口孔和经由排气排放系统排放排气的至少一个出口孔，以及沿着在下止点和上止点之间的活塞纵轴线可移动的活塞，以及具有至少两个气门的至少两个气门驱动器，该至少两个气门沿着在气门关闭位置和气门打开位置之间的气门的纵轴线可移动，执行最大气门升程，以便在充气交换过程期间打开和阻塞至少一个汽缸的至少一个入口孔和至少一个出口孔，并且具有用于逆着预加载力打开气门的至少两个致动装置，其中至少一个入口孔的入口气门以这样的方式被致动，即在充气交换过程期间在活塞到达上止点之前并在充气交换过程期间在入口气门执行最大气门升程之前，所述入口气门执行附加气门升程。

根据本申请，在至少一个入口孔的入口气门执行至少两个气门升程，其中主要用于充气交换的相对大的主气门升程之前是附加的相对小的气门升程。

附加的相对小的气门升程用于汽缸之外的残余气体的扫出。残余气体的扫出是借助活塞朝上止点移动，经过上止点或短暂位于上止点之前的上止点附近来实现，使得随着附加气门升程被执行，现有的燃烧室容积相对小，或当活塞位于上止点时，仅略微大于压缩容积。

残余气体的广泛扫出能够更好地实现在下一工作循环中最大可能的汽缸的新鲜充气，并且因此在随后的燃烧循环中实现更大的能量生产，即功率的增加以及因此在同样的发动机转速下的扭矩的增加，特别是在较低发动机转速下的扭矩的增加。

在排气涡轮增压的内燃发动机的情况下，扫气处理也具有进一步有利的效果，具体而言，在排气排放系统中设置的排气涡轮增压器的涡轮被提供更大的质量流量。通过涡轮的更大质量流量产生更高的涡轮压力比，更高的充气压力比，以及因此在入口侧的更高的充气压力，其同样有助于汽缸的改进的充气，即有助于在下一个工作循环中最大可能的汽缸新鲜充气。这种效果也导致功率上的增加，即在恒定发动机转速下的扭矩的增加。

在残余气体的扫出期间，引入和/或引导通过汽缸的新鲜空气随着其在活塞顶上方和在热燃烧室内壁上方的流动而因对流被进一步加热，使得引入到排气排放系统中的质量流量处于较高的温度，并且因此增加了焓。此外，热的扫出的残余气体进一步有助于增加被供给到涡轮的质量流量的焓。除了增加质量流量，如上所述的焓的增加也导致更高的充气压力，以及因此在扭矩上的增加。

然而，在入口气门必须打开更早和/或出口气门必须关闭更迟的相对大的气门重叠的情况下，存在活塞的风险，因为它穿过上止点，接触打开的入口气门和/或打开的出口气门，根据本申请的附加升程可在上止点到达之前并且与上止点具有间隔时执行，而没有活塞接触并损坏打开的入口气门。

根据本申请所述的方法实现了本申请所基于的目的，具体而言，特别是限定了一种方法，借助于该方法，在低发动机转速下的扭矩亏缺可被抵消，并且特别是排气涡轮增压的内燃发动机的扭矩特性可被改善。

根据本申请所述的方法的进一步有利的实施例将结合以下说明进行解释。

该方法的实施方式可能是有利的，其中在至少一个汽缸的至少一个出口孔至少暂时打开时，至少一个入口孔的入口气门被致动，以用于执行附加的气门升程的目的。在目前的情况下，在附加的气门升程过程期间经由入口孔引入的新鲜空气可不受阻碍地流过汽缸，并且经由出口孔离开汽缸，从而扫气处理被有利地辅助。

该方法的实施方式可以是有利的，其中仅当压力梯度普遍存在以使得在进气系统中的压力高于在排气排放系统中的压力时，至少一个入口孔的入口气门被致动，以用于执行附加的气门升程的目的。

在进气系统和排气排放系统之间的压力梯度有助于采用新鲜空气的扫气处理，即汽缸的有效扫出。在这方面，必须考虑到的是，由于间歇性的充气交换，气体动力学波现象在进气系统中和在排气排放系统中发生，因此在入口侧和在出口侧的压力通常随时间变化。

该方法的实施例可以是有利的，其中入口气门的附加气门升程被向上执行，直到上止点前的50℃A。

该方法的实施例可以是有利的，其中入口气门的附加气门升程被向上执行，直到上止点前的30℃A。

在附加气门升程被执行时，附加气门升程越接近上止点执行，则现有燃烧室的容积越小，并且在扫气流过燃烧室内壁例如活塞顶上方时，更有效或明显的是，扫气过程和/或扫气的温度上升。两者都有助于提高例如在低发动机转速下的扭矩。在附加气门升程被执行的曲柄角点必须与附加气门升程的幅度协调。

该方法的实施例可以是有利的，其中在所述入口气门再次打开之前，在执行附加气门升程之后，至少一个入口孔的入口气门被再次移动到关闭位置中，以用于在充气交换过程期间执行最大气门升程的目的。

然而，该方法的实施例也可以是有利的，其中在执行附加气门升程之后，至少一个入口孔的入口气门没有移动到关闭位置中，但是被打开，进一步用于在充气交换过程期间执行最大气门升程的目的。

可能是这种情况，即在执行附加气门升程之后，没有可用于入口气门移动到关闭位置的时间，因为所述入口气门必须被立即广泛和完全地打开以用于充气交换的目的。这可以是例如在附加气门升程被执行为非常接近上止点时的情况。

然而，在这方面，该方法的实施例可以是有利的，其中在执行附加气门升程之后，至少一个入口孔的入口气门在关闭位置的方向上移动，以便减少气门升程多达一半或更少。

在此，该方法的实施例可同样是有利的，其中在执行附加气门升程之后，至少一个入口孔的入口气门在关闭位置的方向上移动，以便减少至少三分之一的气门升程。

该方法的实施例也可以是有利的，其中在执行附加气门升程之后，至少一个入口孔的入口气门在关闭位置的方向上移动，以便减少至少四分之一的气门升程。

在上述方法的变体中，形成具有至少两个最大值的气门升程曲线。也就是说，当达到附加气门升程时，入口气门不直接进一步打开以便执行为了充气交换的目的的最大气门升程，而是最初在关闭位置的方向上移动。也就是说，在进一步的孔启动之前，气门升程最初减小。

如果附加气门升程非常接近上止点执行，这种方法例如可以是必要的，以便防止在活塞和入口气门之间的接触。然后有利的是，在充气交换的过程期间，在入口气门被进一步或完全打开之前减小气门升程。

然而，当达到附加气门升程时，入口气门也可以被直接进一步打开，或具有延迟，以便执行为了充气交换的目的的最大气门升程。

该方法的实施例可以是有利的，其中附加气门升程被执行，其总量(whichamounts to)少于最大气门升程的四分之一。

该方法的实施例可以是有利的，其中附加气门升程被执行，其总量少于最大气门升程的六分之一。

该方法的实施例可以是有利的，其中附加气门升程被执行，其总量少于最大气门升程的八分之一。

附加气门升程的幅度必须基本上与附加气门升程被执行的曲柄角点协调。附加气门升程越接近上止点执行，则附加气门升程必须越小，以便在充气交换的过程期间入口气门不接触活塞。然而，可能有必要考虑许多其它参数，例如活塞形状、燃烧室顶板的形状，但是特别考虑汽缸或内燃发动机的压缩比ε。

该方法的实施例可以是有利的，其中执行小于2mm的附加气门升程。

该方法的实施例可以是有利的，其中执行小于1.5mm的附加气门升程。

在上述方法变体中，用于附加气门升程的说明仅是示例性的，并且旨在说明相对于最大气门升程的关系，其可容易地达到8mm至12mm。

该方法的实施例可以是有利的，其中柴油发动机用作内燃发动机。如已经阐述的，在具有高压缩比的内燃发动机(例如柴油发动机)的情况下，根据本申请所述的方法特别有利，其中为实现气门重叠，气门不能如期望地被致动和任意打开，因为随着活塞经过上止点，活塞非常接近气门。在根据本申请所述的方法的情况下，不存在活塞接触打开的入口气门的风险。

该方法的实施例可以是有利的，其中机械增压的内燃发动机被用作内燃发动机。

在进气系统和排气排放系统之间的压力梯度有助于采用新鲜空气的汽缸扫气，即扫气处理，使得有利地能够实现进气系统中的高压。进气系统中的高压可借助于机械增压的内燃发动机来实现。在低发动机转速下由机械增压产生的充气压力往往比在排气排放系统中的排气背压更高，然后在进气系统中普遍存在。

在进气系统和排气排放系统中的压力由于间歇的充气交换而连续改变。在充气交换的开始时，燃烧气体的撤出基于在燃烧室和排气排放系统之间的高压力差。该压力驱动的流动过程由高压力峰值协助。在充气交换的进一步的过程期间，在燃烧室和排气排放系统中的压力是相等的，并且作为活塞的升程运动的结果，燃烧气体被排放。相对大的压力变化同样发生在入口侧。因此，在进气系统和排气排放系统之间(即在汽缸的入口孔和出口孔之间)的压力差也不断变化。

在这种情况下，该方法的实施例可以是有利的，其中排气涡轮增压发动机被用作内燃发动机。

在排气涡轮增压的内燃发动机的情况下，扫气处理具有特殊效果，即设置在排气排放系统中的排气涡轮增压器的涡轮具有提供给它的更大的质量流量。通过涡轮的所述更大的质量流量导致在入口侧的更高的充气压力，并且最终导致扭矩的增加。

用于扫气处理的新鲜空气的加热和扫出的残余气体导致提供给涡轮的排气质量流量的焓的增加，并且因此同样导致扭矩的增加。

该方法的实施例可以是有利的，其中至少一个出口孔的出口气门以这样的方式被致动，即在充气交换过程期间在活塞到达下止点之前并且在充气交换过程期间在出口气门已经执行最大气门升程之后，所述出口气门执行附加气门升程。

在充气交换的进气过程期间，如果其中活塞向下运动，则在活塞到达下止点之前出口气门被打开，至少一个入口气门仍然是打开的。经由入口孔引入到汽缸中的新鲜空气然后可流过汽缸，并且由于气门升程由出口气门另外执行而经由出口再次排出汽缸。相关联的效果某种程度上是已经结合了入口气门的附加气门升程来描述的效果。

在目前的情况下，不发生残余气体的扫出，或至多发生到可忽略的程度，因此与残余气体扫出相关联的优点，具体而言在随后的工作循环中大量汽缸新鲜充气的生成以及由于扫出的残余气体导致的焓的增加可被消除。

然而，在排气涡轮增压的内燃发动机的情况下，扫气处理具有相同的有益效果，尽管不具有相同的程度。更大的质量流量进而被提供给设置在排气排放系统中的排气涡轮增压器的涡轮，从而在恒定发动机转速下实现扭矩的增加。然而，所述更大的质量流量处于相对低的温度下，因为导入通过汽缸的新鲜空气没有或不能通过扫出的残余气体或由位于接近下止点的活塞来加热。

即使在入口侧的附加气门升程提供了比在出口侧的附加气门升程更大的优点，附加的出口侧气门升程的实施方式具有减少相对于排气背压中变化的方法灵敏度的优点。

此外，新鲜空气加热的缺少可有利地用于供给到涡轮的质量流量的有目标的冷却，也就是说，降低涡轮入口温度。在这方面，必须考虑到内燃发动机的操作通常特别是在满负荷时受限于在涡轮入口处的最大容许温度。

在这方面，本方法变体也可以通过冷却供给到涡轮的质量流量的专属目的来实施，在该方法变体中，至少一个出口孔的出口气门执行附加气门升程。

在内燃发动机的情况下，其中每个汽缸具有经由进气系统供给新鲜空气的至少两个入口孔，和经由排气排放系统排放排气的至少两个出口孔，实施例可以是有利的，其中至少两个入口孔的入口气门以这样的方式被致动，即所述入口气门执行附加气门升程。

在内燃发动机的情况下，其中每个汽缸具有经由进气系统供给新鲜空气的至少两个入口孔和经由排气排放系统排放排气的至少两个出口孔，实施例可以是有利的，其中至少一个入口孔的入口气门以这样的方式被致动，即所述入口气门执行附加气门升程。

转到图1，示出了显示多缸发动机10中的一个汽缸的示意图，其可包括在车辆的推进系统中。发动机10可通过包括控制器12的控制系统并通过经由输入装置130由车辆驾驶员132的输入而至少部分地受控。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和踏板位置传感器134，所述踏板位置传感器134用于生成比例踏板位置信号PP。加速器踏板的踏板位置可用于经由踏板位置传感器134向控制器12指示所需的扭矩Tq_req。发动机10的燃烧室(例如汽缸)30可包括燃烧室壁32，活塞36位于其中。活塞36可耦合到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统被耦合到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可通过飞轮耦合到曲轴40，从而使能发动机10的起动操作。驱动轮速度可指示来自发动机10的可用扭矩Tq_avail。此外，驱动轮速度和加速器踏板位置传感器134可一起指示相对于所需扭矩的可用扭矩。

燃烧汽缸30可经由进气道42接收来自进气歧管44的进气，并可经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48可选择性地分别经由进气门52和排气门54与燃烧室30相通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。

燃料喷射器66被显示为以如下所述的配置设置在进气道42中，该配置提供所谓的燃料的进气道喷射到燃烧室30上游的进气端口中。燃料喷射器66可与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可以通过燃料系统(未示出)输送给燃料喷射器66，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨。在一些实施例中，燃烧室30可以可替代地或额外地包括燃料喷射器，其被直接耦合到燃烧室30以便以已知为直接喷射的方式直接喷射燃料到燃烧室中。在一些情况下，直接喷射可提供增加的冷却发动机汽缸，与不具有直接燃料喷射的操作相比，直接喷射可减少爆震并且允许更高的压缩比和增加的发动机效率。

进气道42可包括具有节流板64的节气门62。在这个具体示例中，可以由控制器12经由提供给包括节气门62的电动马达或致动器的信号而改变节流板64的位置，这种配置通常称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，节气门62可操作以改变提供给其它发动机汽缸之中的燃烧汽缸30的进气。节流板64的位置可由节气门位置信号TP提供给控制器12。进气道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，以用于提供相应的信号MAF和MAP给控制器12。

点火系统88可在选择的工作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞92提供点火火花到燃烧室30。尽管示出了火花点火组件，但是在一些实施例中，发动机10的燃烧室30或一个或多个其它燃烧室可以在具有或不具有点火火花的情况下以压缩点火模式操作。

排气传感器126被示出耦合到排放控制装置70上游的排气道48。传感器126可以是任何适当的传感器，其用于提供排气空燃比的指示，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC，或CO传感器。排放控制装置70被示出为沿着排气传感器126下游的排气道48设置。装置70可以是三元型催化剂(TWC)、NOx捕集器、微粒过滤器、各种其它排放控制装置或其组合。作为一个示例，发动机可以整体化学计量的空燃比来操作，以便减少NOx的排放。在一些实施例中，在发动机10的操作期间，排放控制装置70可以在特定的空燃比内通过操作发动机的至少一个汽缸来周期性地重置。

全容积的排气传感器76被示为耦合到排放控制装置70下游的排气道48。传感器76可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。此外，多个排气传感器可位于排放控制装置内的部分容积位置。其它传感器72如空气质量(AM)传感器、附加的EGO传感器和/或温度传感器可以被设置在排放控制装置70的上游，以分别监视进入排放控制装置的排气的AM、氧含量和温度。图1所示的传感器位置仅是各种可能配置中的一个示例。例如，排放控制系统可以包括具有密耦(close coupled)催化剂的部分容积设置。

压缩机14从进气道42吸取空气以供给升压进气道42。排气转动经由轴17耦合到压缩机14的涡轮16。在一些示例中，增压空气冷却器或进气冷却器也可被提供(未示出)。压缩机速度可经由调节可变叶片控制或压缩机旁通阀的位置来调节。在可替代的示例中，除了可变叶片控制，废气门20可替换或被使用。可变叶片控制可以调节涡轮16的可变几何形状叶片19的位置。当叶片19处于打开位置时，排气可经过供给很少能量的涡轮16以旋转涡轮16。当叶片19处于关闭位置时，排气可经过涡轮16并且在涡轮16上施加增大的力。可替代地，废气门20允许排气围绕涡轮16流动，以便减少供给到涡轮16的能量的量。此外，涡轮16可以是具有固定几何形状的涡轮。压缩机旁通阀(未示出)可以允许在压缩机14出口处的压缩空气返回到压缩机14的输入端。以这种方式，压缩机14的效率可被降低，从而影响压缩机14的流量，并降低压缩机喘振的可能性。以这种方式，发动机可以包括涡轮增压发动机。在其它示例中，发动机可包括机械增压发动机，其中机械增压压缩机14用于压缩进气，但压缩机并不耦合到轴并且不被排气涡轮驱动。用于机械增压器压缩机的动力可以通过例如皮带、齿轮、轴或连接到发动机的曲轴的链而机械地提供。

控制器12在图1中显示为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于在该具体示例中显示为只读存储器芯片106的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110以及数据总线。控制器12可从耦合到发动机10的传感器接收各种信号，除了先前讨论的那些信号外，还包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦合到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦合到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器72的进入催化剂的排气的AM和/或温度；来自传感器76的排气空燃比；以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号、RPM可通过控制器12从信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。需要注意，可以使用上述传感器的各种组合，如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦然。在化学计量操作中，MAP传感器可给出发动机扭矩(例如可用扭矩)的指示。此外，这种传感器与检测的发动机转速一起可提供进入到汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的传感器118可在曲轴每转中产生预定数量的等间隔脉冲。此外，控制器12可与组合显示器装置136通信，例如向驱动器警告发动机或排气后处理系统中的故障。

存储介质只读存储器106可使用计算机可读数据编程，所述计算机可读数据表示可由处理器102实施以用于执行下面描述的方法以及预期但没有具体列出的其它变体的指令。

每个燃烧室(例如，汽缸)30可以由一个或多个气门提供服务。在本实施例中，每个汽缸30包括相应的进气门52和排气门54。发动机10还包括用于操作进气门52和/或排气门54的一个或多个凸轮轴65。在所示的示例中，进气凸轮轴65耦合到进气门52，并且可被致动以操作进气门52。在一些实施例中，其中多个汽缸30的进气门耦合到共同的进气凸轮轴，共同的进气凸轮轴可被致动以操作所有耦合汽缸的进气门。

进气门52可在打开位置和关闭位置之间致动，所述打开位置允许进气到相应的汽缸中，而所述关闭位置基本阻断进气到汽缸中。进气凸轮轴65可包括在进气门致动系统69中。进气凸轮轴65包括进气凸轮67，其具有用于打开进气门52达定义的进气持续时间的凸轮凸角廓线。在一些实施例中(未示出)，凸轮轴可包括具有可替代的凸轮凸角廓线的附加进气凸轮，所述可替代的凸轮凸角廓线允许进气门52打开达可替换的持续时间(这里也称为凸轮廓线切换系统)。基于附加凸轮的凸角廓线，可替换的持续时间可以比进气凸轮67的定义的进气持续时间更长或更短。凸角廓线可影响凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。控制器可以能够通过纵向移动进气凸轮轴65和在凸轮廓线之间切换而切换进气门持续时间。

以相同的方式，每个排气门54在打开位置和关闭位置之间致动，所述打开位置允许排气从相应的汽缸排出，而所述关闭位置基本保持气体在汽缸内。将理解的是，虽然仅进气门52被示出为凸轮致动的，但是排气门54也可由类似的排气凸轮轴(未示出)致动。在一些实施例中，其中多个汽缸30的排气门被耦合到共同的凸轮轴，排气凸轮轴可被致动以操作所有耦合汽缸的排气门。如同进气凸轮轴65，当被包括时，排气凸轮轴可包括排气凸轮，该排气凸轮具有用于打开排气门54达预定的排气持续时间的凸轮凸角廓线。在一些实施例中，排气凸轮轴可进一步包括具有可替换的凸轮凸角廓线的附加排气凸轮，所述可替换的凸轮凸角廓线允许排气门54打开可替换的持续时间。凸角廓线可影响凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。控制器可以能够通过纵向移动排气凸轮轴和在凸轮廓线之间切换而切换排气门持续时间。

应该理解，进气和/或排气凸轮轴可耦合到汽缸子组上，且可以存在多个进气和/或排气凸轮轴。例如，第一进气凸轮轴可耦合到汽缸的第一子组的进气门，而第二进气凸轮轴可耦合到汽缸的第二子组的进气门。同样地，第一排气凸轮轴可耦合到汽缸的第一子组的排气门，而第二排气凸轮轴可耦合到汽缸的第二子组的排气门。此外，一个或多个进气门和排气门可耦合到每个凸轮轴。耦合到凸轮轴的汽缸的子组可基于它们沿着发动机缸体的位置、它们的点火顺序、发动机配置等。

进气门致动系统69和排气门致动系统(未示出)可进一步包括推杆、摇臂、挺柱等。这类装置和特征可通过转换凸轮的旋转运动为气门的平移运动而控制进气门52和排气门54的致动。如先前讨论的，气门也可经由凸轮轴上的附加的凸轮凸角廓线致动，其中不同气门之间的凸轮凸角廓线可提供不同的凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。然而，如果需要，可以使用可替换的凸轮轴(顶盖和/或推杆)设置。此外，在一些示例中，汽缸30可各具有多于一个排气门和/或进气门。在其它示例中，一个或多个汽缸的每个排气门54和进气门52可通过共同的凸轮轴致动。此外，在一些示例中，一些进气门52和/或排气门54可通过它们自己独立的凸轮轴或其它装置致动。

发动机10可包括可变气门正时(VVT)系统，例如可变凸轮正时(VCT)系统80。可变气门正时系统可被配置成打开进气门达第一持续时间和打开排气门达第二持续时间。在一个示例中，基于诸如发动机转速和排气质量流量温度的发动机工况，系统可被配置成执行附加的进气门升程和/或排气门升程。

VCT系统80可经配置通过提前或延迟凸轮正时而提前或延迟气门正时，并可由控制器12控制。VCT系统80可经配置通过改变曲轴位置和凸轮轴位置之间的关系而改变气门开度和关闭事件的正时。例如，VCT系统80可经配置独立于曲轴来旋转进气凸轮轴65，从而导致气门正时的提前或延迟。

上述气门/凸轮控制装置和系统可以被液压激励或电致动，或是它们的组合。在一个示例中，凸轮轴的位置可以经由电致动器(例如电致动凸轮移相器)的凸轮相位调节而改变，所述电致动器具有超过大多数液压操作的凸轮移相器的保真度。信号线可发送控制信号给VCT系统80，并从VCT系统80接收凸轮正时和/或凸轮选择测量值。

通过调节VCT系统80，进气凸轮轴65的位置可被调节，从而改变进气门52的打开和/或关闭正时。同样，通过改变进气门52的打开和关闭，在进气门52和排气门54之间的正气门重叠量可以变化。例如，VCT系统80可以被调节以相对于活塞位置提前或延迟进气门52的打开和/或关闭。VCT系统80还可以包括用于检测凸轮位置的凸轮位置传感器。凸轮位置传感器也可以确定凸轮位置的变化速率，由此可确定凸轮运动的方向。例如，凸轮位置传感器可确定凸轮是朝向新的凸轮位置(例如，远离默认的销钉位置(pinned position))移动还是朝向默认的销钉位置(例如，远离新凸轮位置)移动。此外，凸轮位置传感器可以能够检测多个凸轮的位置，使得多个凸轮之间的凸轮同步程度可被确定。例如，通过测量瞬时凸轮位置和/或凸轮位置的变化速率，凸轮位置传感器能够确定在多个凸轮之间的同步程度。

在发动机运行期间，汽缸活塞逐渐从TDC向下方移动，在做功冲程末尾降至最低点的BDC处。活塞然后在排气冲程末尾返回到顶部的TDC处。在进气冲程期间，活塞然后再次朝向BDC向下移回，在压缩冲程末尾返回到其原始顶部位置TDC处。在汽缸燃烧期间，恰当活塞在做功冲程末尾降至最低点时，排气门可以被打开。随着活塞完成排气冲程，排气门然后可关闭，并且保持打开至少直到随后的进气冲程开始。以相同的方式，在进气冲程开始时或开始之前，进气门可以被打开，并且可以保持打开，至少直到随后的压缩冲程开始。

气门可采用正气门重叠来操作，其中在排气冲程结束前和进气冲程开始后的很短的持续时间内，进气门和排气门可被打开。在两个气门均可被打开期间的该时间段被称为正(进气到排气)气门重叠。如本文中所述，VCT系统80可被调节，使得在选择的发动机工况期间的正气门重叠量增加。在一个示例中，作为附加气门升程的结果，可发生正气门重叠。正好在气体交换上止点之前的额外的进气门升程导致正气门重叠和正压力梯度。同样，在进气冲程期间正好在活塞下止点之前的额外的排气气门升程导致正气门重叠和正压力梯度。这些额外的气门事件必须是可切换的(开/关)。

图1还示出了控制器12，其可以是其中安装了发动机10的车辆的任何电子控制系统。在其中至少一个进气门或排气门被配置为根据可调节正时而打开和关闭的实施例中，可调节正时和/或附加的气门升程可以经由电子控制系统控制，以调节在点火期间存在于燃烧室中的排气量。例如，正气门重叠可以被增加，以便从发动机汽缸扫出燃烧的排气。

电子控制系统还可以被配置为根据需要命令发动机10中的各种其它电子致动的气门的打开、关闭和/或调节，以执行本文所描述的任何控制功能。这些气门可包括例如节气门、压缩机旁通气门、废气门、EGR气门和截止气门，各种贮存器进气门和排气门。控制器还可以调节燃料喷射器的燃料量以及喷射正时。同样，控制器可调节VCT系统和空燃比。此外，为了结合发动机10的控制功能来评估工况，控制器可以可操作地耦合到遍布发动机10设置的多个传感器。这些传感器可以包括流量传感器、温度传感器、踏板位置传感器、压力传感器、质量空气流量传感器等。具体而言，踏板位置传感器134被示为耦合到用于感测由车辆操作者132施加的力的加速器踏板130。控制器12可使用来自这些各种传感器的数据，以估计其它的发动机工况。

图2A在图中示出了根据所述方法的第一实施例的入口气门和出口气门的气门升程曲线h_intake、h_exhaust。还示出的是在进气系统和排气排放系统之间(即在入口侧和出口侧之间)的压力差Δp。

在充气交换期间，借助于出口气门被打开并且执行最大气门升程Δh_max,exhaust，排气可从汽缸排出。入口气门因此被打开，以便再次以新鲜空气填充汽缸，其中在充气交换的过程期间，入口气门执行最大气门升程Δh_max,intake。

在这种情况下，入口气门被致动，使得所述入口气门执行附加的气门升程Δh_add,intake，具体地在充气交换过程期间的入口气门执行最大气门升程Δh_max,intake之前，以及在充气交换过程期间的活塞到达上止点之前进行上述操作。因此，入口气门执行两个气门升程Δh_max,intake、Δh_add,intake，其中主要用于充气交换的实际相对大的气门升程Δh_max,intak的前面可以是附加的相对小的气门升程Δh_add,intake。额外的相对小的气门升程Δh_add,intake用于将残余气体扫出汽缸。残余气体的扫出可以借助于活塞向着上止点的移动，由此可以减小燃烧室容积的尺寸。进气系统和排气排放系统之间的正压力梯度Δp还有助于通过新鲜空气的扫气处理。在下一个工作循环中尽可能多的汽缸新鲜充气使能实现在不变的发动机转速下的功率增加和扭矩增加。

在排气涡轮增压的内燃发动机的情况下，该扫气处理具有这样的效果，即在排气排放系统中设置的涡轮可具有更大的质量流量，从而可以在入口侧生成更高的充气压力。更高的充气压力同样导致在恒定发动机转速下扭矩的增加。热的扫出的残余气体增加被供给到涡轮的质量流量的焓，借助于在残余气体的扫出过程期间传导经过汽缸的新鲜空气随着其流经汽缸而通过对流被加热，该质量流量的焓可进一步增加。

在目前的情况下，在执行附加气门升程Δh_add,intake之后，入口气门可能无法移回关闭位置，但可以进一步打开以用于在充气交换过程期间执行最大气门升程Δh_max,intake的目的。然而，在执行附加气门升程Δh_add,intake之后，入口气门可最初在关闭位置的方向中移动，以便在所述入口气门进一步打开以用于执行最大气门升程Δh_max,intake的目的之前将气门升程减少大约一半。由此形成的气门升程曲线具有两个最大值。

在根据图2a的第一种方法变体中，出口气门可以被致动以使所述出口气门同样执行附加气门升程Δh_add,exhaust。

在充气交换过程期间出口气门已经执行最大气门升程Δh_max,exhaust之后，并且在进气过程期间活塞到达下止点之前，出口气门可被再次打开。

在出口气门执行附加气门升程Δh_add,exhaust时，入口气门保持打开。经由入口孔引入到汽缸中的新鲜空气能够经由出口再次排出汽缸。在进气系统和排气排放系统之间的正压力梯度Δp有助于通过汽缸的流动。出口气门的附加气门升程Δh_add,exhaust较少用于残余气体的扫出，而较多用于供给到涡轮的质量流量的冷却，即用于降低涡轮入口温度。具体地讲，通过汽缸引导的新鲜空气可以不通过扫出的残余气体或不通过活塞来加热，该活塞位于与下止点相邻。随着新鲜空气流经汽缸，由于新鲜空气的加热缺失，可实现冷却作用。

尽管不是以相同的程度，但出口气门的附加气门升程Δh_add,exhaust同样是合适的，用于增加供给到涡轮的质量流量并且因此用于增加恒定发动机转速下的扭矩，尽管这种增加的质量流量可能处于较低的温度。在这方面，出口侧附加气门升程Δh_add,exhaust有助于入口侧附加气门升程Δh_add,intake。

图2B以图表示出了根据方法的第二实施例所述的入口气门和出口气门的气门升程曲线h_intake，h_exhaust。同样示出了在进气系统和排气排放系统之间的压力差Δp。

仅试图解释相对于图2A中示出的方法变体的差异，为此原因，其余部分将参考图2A。相同的参考标记被使用。

通过对比在图2A中所示的方法变体，图2B中所示的方法变体的情况是出口气门的附加气门升程Δh_add,exhaust可被省略。

出口气门的附加气门升程Δh_add,exhaust可不被用于增加供给到涡轮的质量流量以用于增加扭矩的目的，或者可不被用于冷却所述质量流量以用于降低涡轮入口温度的目的。

现在转到图3，示出了用于致动附加气门升程的示例性方法流程图300。该方法可包括例如来自图1的致动装置69。

在310处，该方法可以包括在燃烧室(例如来自图1的燃烧室30)的充气交换期间打开排气门以最大化气门升程Δh_max,exhaust。在一个示例中，排气门在排气冲程期间被打开到最大气门升程，其中活塞(诸如来自图1的活塞36)朝向TDC移动。

在312处，该方法可包括在充气交换期间活塞到达TDC之前，致动一个进气门或多个进气门打开以执行附加气门升程，使得进气系统压力大于排气排放系统压力。例如，在最大排气门升程之后但在排气冲程期间排气门关闭之前，并且在最大进气门升程之前，进气门可被致动打开。在一个示例中，附加气门升程可以向上执行直到TDC之前的50℃A。在另一个示例中，附加气门升程可向上执行直到TDC之前的30℃A。以这种方式，排气门和进气门打开，导致正气门重叠。此外，附加进气门升程可发生，使得在附加气门升程过程期间存在正压力梯度。到负压力梯度的返回标志着进气门关闭或在打开到最大进气门升程之前朝向关闭移动。此外，例如图2A和2B的压力曲线可以根据工况变化，使得附加气门升程的正时和出现也可以变化。然而，如所描绘的，附加气门升程仍在发动机冲程期间发生，使得进气系统压力大于排气系统压力。进气门可以由气门驱动器致动，诸如来自图1的气门致动系统69。附加气门升程可小于2mm，或小于1.5mm。

在314处，该方法可包括在充气交换过程期间打开入口气门以最大化气门升程Δh_max,intake。在一个示例中，在进气冲程期间可发生最大气门升程，使得活塞从TDC移动到BDC。

在316处，该方法可包括在活塞到达BDC之前致动一个排气门或多个排气门打开以执行附加排气门升程，使得进气压力大于排气压力。例如，在进气门已经达到最大气门升程之时或之后，排气门可以被致动打开，并且在活塞到达BDC之前关闭，使得进气门和排气门同时打开。此外，附加排气门升程的打开和关闭(如附加进气门升程)对应于正压力梯度，使得进气压力大于排气压力。然后该方法可结束。

现在转到图4，示出了示例性工作例程400。这个例程可以由控制器执行，诸如来自图1的控制器20，以便例如根据图3所述的方法产生附加气门升程。

在410处，该方法可以包括估计和/或测量车辆工况。例如，发动机转速、发动机载荷、涡轮入口温度、质量空气流量、可变气门正时、曲柄角度等可例如由在图1中示出的各种传感器估计和/或测量。

在412处，该方法可确定发动机转速例如RPM是否低于阈值。在一个示例中，阈值可以是2500RPM，而在2500RPM下的速度范围可以是低速度范围，其中在发动机循环的特定时间帧中，在进气门处的压力高于在排气门处的压力。

如果为是，则该方法可以例如通过可切换的辊柱指轮从动件来将额外的进气门升程切换为打开。当打开时，控制器可以发送存储在非临时性存储器中的指令以用信号指示进气门的致动，从而根据例如从图3的310到312显示的方法步骤执行附加气门升程。

如果为否，则该方法可以将附加的进气门升程切换为关闭并继续到420。

在420处，该方法可确定涡轮入口温度是否大于阈值温度。该温度可以例如由温度传感器确定。

如果为是，则该方法可以在424处将附加排气门升程切换为打开。当打开时，控制器可以发送存储在非临时性存储器中的指令以用信号指示排气门的致动，从而执行根据例如图3的方法步骤314和316所述的附加气门升程。以这种方式，新鲜空气吹入经过汽缸，但不被残余气体或当活塞处于BDC时的热活塞加热。某些发动机如柴油发动机可以在满负荷下被排气温度限制。附加排气门升程可以控制排气温度，并且可以提供冷却作用以抵消可由附加进气门升程(如果需要的话)导致的排气温度的增加。该方法然后可结束。

如果为否，则该方法在422处可以将附加排气门切换为关闭并且结束。

以这种方式，该方法提供可切换的额外气门升程，其可在具有和/或不具有温度增加的情况下增加低端扭矩，从而增大功率并且减少扫气损失。

注意，汽缸循环可以在每个汽缸中重复执行，在一个示例中，单个汽缸循环包括进气冲程、压缩冲程、燃烧/膨胀冲程和排气冲程。注意到的是，本文包括的示例性控制和估计例程可以被用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文公开的控制方法和例程可以在非临时性存储器中存储为可执行指令。本文说明的具体例程可以表示任意数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的、等等。这样，所说明的各种动作、操作和/或功能可以说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序也不是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所必须要求的，而是被提供以便易于说明和描述。所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以基于使用的特定策略而重复执行。此外，所说明的动作、操作和/或功能可以图形地表示代码，该代码被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中。

将意识到的是，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不被认为具有限制意义，因为许多变化是可能的。例如，上面的技术可应用在V-6、I-4、I-6、V-12、对置四缸和其它发动机类型中。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置、以及其它特征、功能和/或属性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求具体指出被视为新颖和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这类权利要求应该被理解为包括一个或多个这类元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这类元件。公开的特征、功能、元件和/或属性的其它组合和子组合可通过本权利要求书的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而被要求保护。这类权利要求，无论在范围上比原权利要求的保护范围更宽、更窄、等同或不同，均同样被视为包括在本公开的主题内。

参考标记

h_exhaust 出口气门的气门升程

h_intake 入口气门的气门升程

Δh 气门升程

Δh_max,exhaust 出口气门的最大气门升程

Δh_max,intake 入口气门的最大气门升程

Δh_add,exhaust 出口气门的附加气门升程

Δh_add,intake 入口气门的附加气门升程

Δp 在进气系统和排气排放系统之间的压力差

℃A 曲柄角的度数

Claims (20)

1.一种用于执行内燃发动机中的充气交换的系统，其包括：

具有至少一个汽缸的至少一个汽缸盖，每个汽缸具有用于经由进气系统供给新鲜空气的至少一个入口孔，并具有用于经由排气排放系统排放所述排气的至少一个出口孔，并且具有沿着活塞纵轴在下止点和上止点之间可移动的活塞，以及

具有至少两个气门的至少两个气门驱动器，所述至少两个气门沿着其纵轴线在气门关闭位置和气门打开位置之间可移动，执行最大气门升程，以便在充气交换过程期间打开和阻塞所述至少一个汽缸的所述至少一个入口孔和所述至少一个出口孔，并且具有用于将所述气门逆着预加载力打开的至少两个致动装置，

其中在单个汽缸燃烧循环期间，所述至少一个入口孔的入口气门被致动，从而在所述充气交换过程期间所述活塞到达上止点之前，以及在所述充气交换过程期间所述入口气门执行所述最大气门升程之前，执行附加气门升程，以及

其中在所述单个汽缸燃烧循环期间，基于所述排气排放系统中的涡轮入口处的排气的温度，所述至少一个出口孔的出口气门被致动，从而在所述充气交换过程期间所述活塞到达下止点之前，以及在所述充气交换过程期间所述出口气门已经执行所述最大气门升程之后，执行附加气门升程。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个入口孔的所述入口气门被致动，以便执行所述附加气门升程，同时所述至少一个汽缸的至少一个出口孔至少临时打开。

3.根据权利要求1所述的系统，其中仅当压力梯度普遍存在以使得进气系统中的压力高于排气排放系统中的压力时，所述至少一个入口孔的所述入口气门被致动，以便执行所述附加气门升程。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述入口气门的所述附加气门升程被向上执行直到上止点之前的50℃A。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述入口气门的所述附加气门升程被向上执行直到上止点之前的30℃A。

6.根据权利要求1所述的系统，其中在所述入口气门再次打开之前，在执行所述附加气门升程之后，所述至少一个入口孔的所述入口气门再次移动到所述关闭位置，以便在所述充气交换过程期间执行所述最大气门升程。

7.根据权利要求1所述的系统，其中在执行所述附加气门升程之后，所述至少一个入口孔的所述入口气门没有移动到所述关闭位置中，而是被进一步打开，以便在所述充气交换过程期间执行所述最大气门升程。

8.根据权利要求7所述的系统，其中在执行所述附加气门升程之后，所述至少一个入口孔的所述入口气门在所述关闭位置的方向上移动，以便将气门升程减少最多一半或更少。

9.根据权利要求7所述的系统，其中在执行所述附加气门升程之后，所述至少一个入口孔的所述入口气门在所述关闭位置的方向上移动，以便将气门升程减少至少三分之一。

10.根据权利要求7所述的系统，其中在执行所述附加气门升程之后，所述至少一个入口孔的所述入口气门在所述关闭位置的方向上移动，以便将气门升程减少至少四分之一。

11.根据权利要求1所述的系统，其中附加气门升程被执行，其总量少于所述最大气门升程的四分之一。

12.根据权利要求1所述的系统，其中附加气门升程被执行，其总量少于所述最大气门升程的六分之一。

13.根据权利要求1所述的系统，其中小于2mm的附加气门升程被执行。

14.根据权利要求1所述的系统，其中小于1.5mm的附加气门升程被执行。

15.一种用于发动机的方法，其包括：

在单个汽缸燃烧循环期间，在包括活塞的燃烧室的充气交换期间，将至少一个排气门打开到最大气门升程；

在所述充气交换期间所述活塞到达所述燃烧室的上止点之前，致动至少一个进气门，以响应于进气压力大于排气压力而执行附加进气门升程；

在充气交换期间，将至少一个入口气门打开到最大气门升程；

基于排气排放系统中的涡轮入口处的排气的温度，在充气交换期间所述活塞到达下止点之前，致动至少一个排气门，以执行附加排气门升程。

16.一种用于发动机的方法，包括：

在发动机汽缸中的单个汽缸燃烧循环期间并且响应于进气系统和排气系统之间的正压力梯度，致动所述发动机汽缸的入口气门以执行最大入口气门升程和附加的入口气门升程；

在所述单个汽缸燃烧循环期间，致动所述发动机汽缸的出口气门以执行最大出口气门升程；以及

在所述单个汽缸燃烧循环期间并且响应于排气排放系统中的涡轮入口处的排气的温度超过阈值，致动所述发动机汽缸的出口气门以执行附加的出口气门升程。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在充气交换期间所述发动机汽缸的活塞达到上止点之前并且在所述入口气门在所述单个汽缸燃烧循环中执行所述最大入口气门升程之前，所述入口气门被致动以执行所述附加的入口气门升程。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在充气交换期间所述活塞达到下止点之前并且在所述充气交换期间所述出口气门执行了所述最大出口气门升程之后，所述出口气门被致动以执行所述附加的出口气门升程。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述发动机是通过直接燃料喷射而被火花点火并涡轮增压的。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述正压力梯度响应于进气系统压力大于排气系统压力。

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