CN104975963A - 用于具有汽缸停用和可变气门正时的涡轮增压发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于具有汽缸停用和可变气门正时的涡轮增压发动机的方法。描述了用于涡轮增压发动机的系统和方法，其包括：使用第一运转汽缸为发动机提供动力，使用第二可切换汽缸补充动力，响应于负荷在第一阈值之下而停用第二可切换汽缸，以及在部分停用期间关闭压缩机下游的第一切断元件，以防止第一涡轮增压器在部分停用期间将输送动作给予到第二压缩机。进一步描述了如下实施例，其中第二排气管路中的旁通管路进一步充当短路管路，以防止第二压缩机对着关闭的第一切断元件给予输送动作。接着，包括可变气门正时以进一步优化在部分停用期间的燃烧过程。

Description

用于具有汽缸停用和可变气门正时的涡轮增压发动机的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年4月4日提交的德国专利申请102014206510.0的优先权，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。
技术领域
本申请涉及使具有至少两个汽缸且具有部分可变气门驱动装置的机械增压发动机运转的方法。
背景技术
减少内燃发动机的燃料消耗是增加总效率的一种方法。燃料消耗以及因此的效率特别是在奥托循环发动机或应用点火的内燃发动机的情况下造成问题。一种用于优化燃烧过程的选择方案包括使用部分可变气门驱动装置，或许结合直接燃料喷射。
气门的升程以及控制正时都不可变的气门驱动装置是已知的。然而，这些参数对燃烧过程并且因此对燃料消耗有影响，并且可以通过使用可变气门驱动装置或多或少地改变。例如，如果进气门的关闭时间和进气门升程可以被改变，那么调整允许无节流并且因此无损失的负荷控制。于是，在进气过程期间流入燃烧室的混合气质量或增压空气质量不是通过节气门挡板而是通过进气门升程和进气门的打开持续时间来控制。然而，可变气门驱动装置是昂贵的。对用于使奥托循环发动机减少节流的解决方案的又一方法通过汽缸停用(即各汽缸在某些负荷范围内的停用)来提供。
同样在柴油发动机的情况下，一种用于减少燃料消耗的构思是汽缸停用，即各汽缸在某些负荷范围内的停用。然而，因为在恒定发动机动力的情况下多缸内燃发动机的至少一个汽缸的停用增加了仍处于运转的其他汽缸上的负荷，使得所述汽缸在更高负荷的区域中运转，在该区域中比燃料消耗是较低的。柴油发动机的部分负荷运转中集体的负荷朝向更高负荷偏移。
发明内容
发明人在此已经认识到这些方法的问题，并且在此描述了用于涡轮增压发动机的系统和方法，其包括：使用第一运转汽缸为发动机提供动力，使用第二可切换汽缸补充动力，第二可切换汽缸基于负荷来切换，第二可切换汽缸响应于负荷在第一阈值之下而被停用并且响应于负荷超过第一阈值而被激活，以及在部分停用期间关闭压缩机下游的切断阀。
在一个示例性实施例中，旁通管路以及第二切断元件被包括在第二排气管路中，第二切断元件在部分停用期间打开。以此方式，实现了如下技术效果：第二排气涡轮增压器的压缩机在部分停用期间与进气系统的其余部分分开(即被停用)，这防止了第一排气涡轮增压器的第一压缩机在部分停用期间将输送动作给予(imparting)到第二压缩机。此外，旁通管路进一步充当短路管路，旁通管路被包括以消除当总进气管路关闭时第二压缩机对着关闭的第一切断元件给予输送动作的风险。此外，由于所供应的空气质量或混合气质量更大，在部分停用期间保持运转的汽缸表现出提高的混合气形成。获得了关于效率的额外优点，因为由于不存在燃烧，停用的汽缸不产生由于从燃烧气体到燃烧室壁的热量转移引起的任何壁热损失。
当单独或结合附图考虑以下具体实施方式时，本发明的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
当单独或参照附图考虑时，通过阅读实施例的示例(在本文中也被称为具体实施方式)，将会更充分地理解本文中所描述的优点，其中：
图1示出了根据本公开的发动机的示例实施例；
图2示意地描绘了示例性系统以示出可能的气流路径；
图3示意地示出了机械增压自动点火内燃发动机的第一实施例的特性图；以及
图4是在发动机的运转模式之间进行切换的示例流程图。
具体实施方式
本公开涉及用于使具有至少两个汽缸且具有至少一个至少部分可变气门驱动装置的机械增压自动点火内燃发动机运转的系统和方法。为此，图1示出了根据本公开的发动机的示例实施例。图2进一步示出了示例性四缸发动机，以描绘该系统内的可能的气流路径。图3示意地示出了机械增压自动点火内燃发动机的第一实施例的特性图，而图4被包括以示出在发动机的运转模式之间进行切换的示例性流程图。
本公开还涉及使具有至少两个汽缸且具有至少一个至少部分可变气门驱动装置的机械增压自动点火内燃发动机运转的方法，其中每个汽缸具有至少一个出气口，该至少一个出气口与用于经由排气排出系统排出排气的排气管路毗连。如在本文中所描述的，每个汽缸具有至少一个进气口，该至少一个进气口与用于经由进气系统供应增压空气的进气管路毗连。根据本公开，发动机包括至少两个汽缸，所述至少两个汽缸以它们形成至少两组的方式来配置，其中每一组进一步包括至少一个汽缸。第一组的至少一个汽缸是即使在内燃发动机部分停用的情况下也保持运转的汽缸，而第二组的至少一个汽缸被形成为能够以取决于负荷的方式进行切换的汽缸。
关于发动机排气装置，每个汽缸组的汽缸的排气管路单独/分开合并以形成总排气管路，使得形成排气歧管，并且进一步提供至少两个排气涡轮增压器，第一排气涡轮增压器的涡轮被布置在第一汽缸组的第一总排气管路中，而第二排气涡轮增压器的涡轮被布置在第二汽缸组的第二总排气管路中，并且所述至少两个排气涡轮增压器的两个关联的压缩机被并联布置在进气系统中。
上述类型的内燃发动机被用作机动车辆驱动单元。在本公开的背景下，表述“内燃发动机”包括柴油发动机、利用混合燃烧过程的混合动力内燃发动机、以及不仅包括内燃发动机而且包括电机的内燃发动机，该电机可以在驱动上连接到内燃发动机并从内燃发动机接收动力，或者作为可切换的辅助驱动装置额外地输出动力。
在内燃发动机的开发中，可以通过最小化燃料消耗来获得效率的增加。以此方式，努力的重点放在获得增加的总效率上。燃料消耗并且因此的效率特别是在奥托循环发动机的情况下(即在应用点火的内燃发动机的情况下)造成问题。对用于使奥托循环发动机减少节流的解决方案的一种方式是，例如利用直接喷射的奥托循环发动机运转过程。用于优化奥托循环发动机的燃烧过程的另一选择方案包括使用至少部分可变气门驱动装置。相比于气门的升程以及控制正时都不可变的常规气门驱动装置，对燃烧过程并且因此对燃料消耗有影响的这些参数可以通过使用可变气门驱动装置或多或少地改变。如果进气门的关闭时间和进气门升程可以被改变，那么单凭这就使无节流并且因此无损失的负荷控制成为可能。于是，在进气过程期间流入燃烧室的混合气质量或增压空气质量不是通过节气门挡板而是通过进气门升程和进气门的打开持续时间来控制。然而，可变气门驱动装置是昂贵的。对用于使奥托循环发动机减少节流的解决方案的又一方法通过汽缸停用(即各汽缸在某些负荷范围内的停用)来提供。
即使柴油发动机(即自动点火内燃发动机)由于它们所基于的质量调节而表现出比通过针对汽缸的充气进行节流或数量调节来调整负荷的奥托循环发动机更大的效率(即更低的燃料消耗)，即使在柴油发动机的情况下也存在针对燃料消耗和效率的提升潜能和提升需求。
在柴油发动机的情况下，一种用于减少燃料消耗的构思同样是汽缸停用，即各汽缸在某些负荷范围内的停用。柴油发动机处于部分运转的效率可以被增加，即通过部分停用来增加，因为在恒定发动机动力的情况下多缸内燃发动机的至少一个汽缸的停用增加了仍处于运转的其他汽缸上的负荷，使得所述汽缸在更高负荷的区域中运转，在该区域中比燃料消耗是较低的。柴油发动机的部分负荷运转中集体的负荷朝向更高负荷偏移。
此外，由于供应了更大的空气质量或混合气质量，在部分停用期间保持运转的汽缸表现出提高的混合气形成。获得了关于效率的进一步优点，因为由于不存在燃烧，停用的汽缸不产生由于从燃烧气体到燃烧室壁的热量转移而引起的任何壁热损失。
在柴油发动机的情况下，部分停用还意在防止燃料空气混合气作为质量调节的一部分在降低负荷的情况下由于所使用的燃料量的减少而变得太稀。根据本公开的内燃发动机也是适合于部分停用的内燃发动机，即具有至少一个可停用汽缸的内燃发动机。
在现有技术描述的具有部分停用的多缸内燃发动机和用于使所述内燃发动机运转的相关方法具有相当多的提升潜能，这将会在下面简短地解释。
如果为了部分停用的目的而停止(即中断)对可停用汽缸的燃料供应，那么在停用的汽缸的相关气门驱动装置未被停用或不能被停用的情况下，停用的汽缸继续参与充气交换。停用的汽缸由此产生的充气交换损失减少并抵消了通过部分停用针对燃料消耗和效率实现的提高，使得部分停用的益处至少部分地失去，即部分停用实际上带来总体上不显著的提高。与上述内容的背景对照，本公开的目的是详述这样的一种方法，通过该方法，自动点火内燃发动机在部分停用期间的运转性能效率得以增加。
现在参照图1，示出了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和经由输入装置132来自车辆操作者130的输入。在这个示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(在本文中也被称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在其中。活塞138可以被耦连至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦连至客车的至少一个驱动轮。另外，起动马达可以经由飞轮耦连至曲轴140，以实现发动机10的起动运转。
汽缸14可以经由一系列进气道42、44和46接收进气。除了汽缸14外，进气道46还可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气道中的一个或多个可以包括增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置为具有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括布置在进气道42与44之间的压缩机174和沿排气道48布置的排气涡轮176。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176通过轴180提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在例如发动机10装备有机械增压器的其他示例中，可以可选地省略排气涡轮176，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流阀164的节气门162可以沿发动机的进气道设置，用于改变提供给发动机汽缸的进气流速和/或进气压力。例如，如在图1中所示，节气门162可以被布置在压缩机174的下游，或替代地，可以被提供在压缩机174的上游。对于增压内燃发动机，增压冷却器通常被布置在进气歧管中，增压冷却器降低吸入的增压器空气或新鲜空气的温度，并且由此增加新鲜汽缸充气的密度。以此方式，增压空气冷却器有助于增加增压空气对燃烧室的填充。
除了汽缸14外，排气通道48还可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128被示为耦连至排气通道48，在排放控制装置178的上游。气体传感器128可以选自用于提供排气空燃比指示的各种合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(如所描绘的)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
排气温度可以由位于排气通道48中的一个或多个温度传感器(未示出)测量。替代地，排气温度可以基于发动机工况来推断，发动机工况例如为转速、负荷、空燃比(AFR)、花火延迟等。另外，排气温度可以通过一个或多个排气传感器128来计算。应当理解，排气温度可以替代地通过在本文中所列出的温度估算方法的任意组合来估算。
发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14被示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
进气门150可以由控制器12经由凸轮驱动系统151通过凸轮驱动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由凸轮驱动系统153来控制。凸轮驱动系统151和153均可以包括一个或多个凸轮，并且可以使用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，它们可以由控制器12操作以改变气门运转。进气门150和排气门156的运转可以分别由气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器155和157来确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可以由电气门驱动来控制。例如，汽缸14可以替代地包括经由电气门驱动控制的进气门和经由凸轮驱动(包括CPS系统和/或VCT系统)控制的排气门。在其他实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门驱动器或者驱动系统或者可变气门正时驱动器或者驱动系统来控制。凸轮正时可以被调整(通过提前或延迟VCT系统)，以配合EGR流和/或爆震控制流体的直接喷射来调整发动机稀释，由此减少EGR瞬变并改善发动机性能。
汽缸14可以具有压缩比，该压缩比为活塞138在下止点时与在上止点时的体积比。通常，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在一些使用不同燃料的示例中，可以增大压缩比。例如，当使用更高的辛烷燃料或具有更高的潜在蒸发焓的燃料时，这种情况可能发生。如果使用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，也可以增大压缩比。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于使燃烧开始的火花塞192。在选定的运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190可以经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，例如在发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射开始燃烧的情况下，一些柴油发动机可能就是这种情况。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或多个喷射器，用于将爆震控制流体提供至汽缸。在一些实施例中，爆震控制流体可以是燃料，其中喷射器也被称为燃料喷射器。作为非限制性的示例，汽缸14被示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示为直接耦连至汽缸14，以便经由电子驱动器168与从控制器12接收到的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进汽缸14中。以此方式，燃料喷射器166提供了燃料到汽缸14的燃烧室内的所谓的直接喷射(在下文中也被称为“DI”)。尽管图1将喷射器166示为侧喷射器，但其也可以位于活塞上方，例如靠近火花塞192的位置。当用醇基燃料使发动机运转时，由于一些醇基燃料的挥发性较低，这种位置可以增加混合以及燃烧。替代地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门，以增加混合。燃料可以从高压燃料系统8输送至燃料喷射器166，高压燃料系统8包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道。替代地，可以通过单级燃料泵以较低压力输送燃料，在这种情况下，燃料直接喷射的正时在压缩冲程期间会比使用高压燃料系统的情况下更受限制。另外，尽管未示出，燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。应当理解，在替代的实施例中，喷射器166可以是进气道喷射器，其将燃料提供到汽缸14上游的进气道内。
还应当理解，尽管在一个实施例中，可以通过经由单个直接喷射器喷射可变燃料或爆震控制流体混合物来使发动机运转；但在替代的实施例中，可以通过使用两个喷射器(直接喷射器166和进气道喷射器)并改变来自每个喷射器的相对喷射量使发动机运转。
在汽缸的单个循环期间，可以通过喷射器将燃料输送至汽缸。另外，如在下文中所描述的，自喷射器输送的燃料或爆燃控制流体的分配和/或相对量可以随着工况(例如，空气充气温度)而变化。此外，对于单个燃烧事件，可以每个循环执行所输送的燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。
如上面所描述的，图1示出了多缸发动机的一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、(多个)燃料喷射器、火花塞等。
一种用于增加自动点火内燃发动机在部分停用期间的效率的选择方案通过一种用于使具有至少两个汽缸且具有至少一个至少部分可变气门驱动装置的机械增压自动点火内燃发动机运转的方法来实现，其中每个汽缸具有至少一个出气口，所述至少一个出气口与用于经由排气排出系统排出排气的排气管路毗连。在其中，每个汽缸具有至少一个进气口，所述至少一个进气口与用于经由进气系统供应增压空气的进气管路毗连，至少两个汽缸以如下方式来配置：它们形成至少两组，每组具有至少一个汽缸，其中第一组的至少一个汽缸是即使在汽缸内燃发动机部分停用的情况下也处于运转的汽缸，而第二组的至少一个汽缸被形成为可以以取决于负荷的方式进行切换的汽缸，每个汽缸组的汽缸的排气管路各自合并以形成总排气管路，使得排气歧管被形成，并且提供至少两个排气涡轮增压器。第一排气涡轮增压器的涡轮被进一步布置在第一汽缸组的第一总排气管路中，而第二排气涡轮增压器的涡轮被布置在第二汽缸组的第二总排气管路中，并且所述至少两个排气涡轮增压器的两个关联的压缩机被并联地布置在进气系统中。该系统包括至少一个可切换汽缸，其中第二组的可切换汽缸根据内燃发动机的负荷T以如下方式进行切换：在负荷降低期间，如果未到达第一可预先定义的负荷Tdown,1，则所述至少一个可切换汽缸被停用，而如果超过可预先定义的负荷Tup，则所述至少一个可切换汽缸被激活。
在一些情况下，分别用于未到达目标和超过目标的预定阈值负荷Tdown和Tup可以具有相等的幅值。在本文中，为了简单起见，预定阈值负荷具有相等的幅值。然而，Tdown和Tup在幅值上可以不同。当内燃发动机处于运转时，第一汽缸组的汽缸是永久处于运转的汽缸。第二汽缸组的切换(即所述第二组的激活与停用)发生。此外，预先定义的极限负荷可以被改变，并且可以根据发动机转速、冷却剂温度、增压压力和/或至少一个另外的运转参数来预先定义。
根据本描述的方法所基于的内燃发动机装备有至少两个排气涡轮增压器。至少两个排气涡轮增压器的涡轮被并联地布置在排气排出系统中，其中每个汽缸组被分配涡轮。这使得增压性能(即，内燃发动机的扭矩特性)显著提高，特别是在部分停用期间。
可以针对关联的汽缸组的排气流速(即，相应组的汽缸数目)配置每个涡轮。于是，如果第二组的至少一个可停用汽缸在部分停用期间被停用，则这不再必然对引导通过第一组的涡轮的排气流速有影响，因此所述第一涡轮的涡轮压力比不必然减小。增压压力比不减小，并且充足的增压空气被供应到保持处于运转的汽缸。
在一些情况下，在部分停用期间，可以停止或减少增压空气向停用的汽缸的供应，并且可以停用第二排气涡轮增压器的压缩机，例如通过被称为第一切断元件的切断元件与进气系统的其余部分分开。
至少两个排气涡轮增压器的根据本公开的涡轮具有较小的尺寸，因为每个涡轮不必向所有汽缸供应增压空气，而是仅向一个组的汽缸供应增压空气。涡轮的相对较小的转子导致较低的惯性，由此特别地增加了关联的排气涡轮增压器的响应性能，并且最终增加了内燃发动机的响应性能。即，涡轮增压器更响应于排气系统中的变化的状况。这提供了优点，特别是在部分停用结束之后分配给第二汽缸组的涡轮必须被再次加速的情况下。
尽管自动点火内燃发动机具有至少两个汽缸或具有至少两组(每组具有至少一个汽缸)，但是具有三个汽缸(它们被配置为三组，每组一个汽缸)的内燃发动机，或者具有六个汽缸(它们被配置为三组，每组两个汽缸)的内燃发动机，同样是被配置为根据本公开的方法来运转的内燃发动机。那么它是这样的情况：汽缸的排气管路合并以形成三个总排气管路，由此形成三个排气歧管，其中提供三个排气涡轮增压器，并且排气涡轮增压器的相应涡轮被布置在一个汽缸组的一个总排气管路中。
在部分停用的背景下，三个汽缸组可以被连续地激活或被停用，由此也可以实现两次切换。部分停用由此被进一步优化。汽缸组还可以包括不同数量的汽缸，例如在三缸发动机的情况下可以形成具有一个汽缸的一组和具有两个汽缸的一组。
图2示意地描绘了根据本公开的示例性四缸发动机系统200以示出可能的气流路径。因此，如在本文中所描述的，涡轮增压发动机包括被布置为两组的至少两个汽缸和分别从两组汽缸延伸的排气管路，其中第一组汽缸被配置为在部分停用期间运转，第二组汽缸被配置为用于基于发动机负荷进行调整。来自每个汽缸组的排气管路合并以形成分开连接到两个涡轮增压器的总排气管路，其中第一涡轮增压器被布置在第一汽缸组的第一总排气管路中，第二涡轮增压器被布置在第二汽缸组的第二总排气管路中。第一和第二涡轮增压器的压缩机被并联地布置，并且第一切断元件被布置在第二总排气管路中，在第二涡轮增压器的压缩机下游，第一切断元件在部分停用期间关闭。
在图2的实施例中，发动机在第二总排气管路中进一步包括旁通管路。旁通管路包括第二切断元件，第二切断元件在部分停用期间打开以防止第二涡轮增压器的压缩机对着关闭的第一切断元件给予输送动作。因此，用于使进气系统包括至少两个总进气管路的机械增压自动点火内燃发动机运转的方法变体是有利的，其中第二排气涡轮增压器的、被布置在第二总进气管路中的压缩机装备有旁通管路，在旁通管路中布置被称为第二切断元件的又一切断元件，其中第二切断元件在部分停用期间打开。于是，旁通管路充当短路管路，从而消除了当总进气管路关闭下游时第二压缩机对着关闭的第一切断元件给予输送动作的风险。根据本描述的发动机进一步包括被配置为调整气门升程和气门正时中的一个或多个的部分可变气门驱动装置。
在其中，发动机缸体202被示为包括四个汽缸14。如在上面关于图1所描述的，示意地示出了进气道44。作为一个示例，发动机缸体202包括分开通向排气流下游的两个涡轮增压器的两个汽缸组。在本文中，第一组运转汽缸包括外汽缸，而第二组可切换汽缸包括内汽缸。
如图所示，第一组运转汽缸在进入包含例如涡轮176和压缩机174的第一涡轮增压器之前分开行进并合并。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。替代地，第二组可切换汽缸在进入包含例如第二涡轮177和第二压缩机175的第二涡轮增压器之前分开行进并合并。第二压缩机175可以至少部分地由排气涡轮177经由轴提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。
第一柴油氧化催化剂204和第二柴油氧化催化剂206被进一步分别包括在每个流动路径内，在每个涡轮增压器的下游。在流过催化剂之后，排气流可以进一步合并为总排气流，该总排气流由柴油微粒过滤器210(DPF)来处理，在一些情况下柴油微粒过滤器210(DPF)也可以是稀NOx捕集器。此后，排气流可以离开车辆，以便散布到大气。
根据本描述配置的车辆包括排气再循环。因此，图2被示为包括从排气系统通回到进气道44的示意路径。在图2中，该系统是低压EGR。然而，该系统也可以是如在上面关于图1描述的高压EGR。
为此，再循环路径被示为在DPF 210的下游通回到进气道44。根据所提供的描述，EGR通道(例如，图1的EGR通道141)可以进一步包括两个流动路径。在一些情况下，可以包括EGR冷却器245，以冷却被输送回到进气道44的再循环排气。还包括EGR阀224，EGR阀224提供用于切断排气再循环。此后，再循环排气流可以分离为两个路径，这取决于被包括在其中的另外的阀的开/闭状态。在一些情况下，另外的EGR冷却器也可以或替代地被包括在压缩机的下游并且在进气道44的上游。
当发动机负荷超过第一阈值时，发动机可以在有或没有经由两个再循环路径的EGR的情况下运转。如在本文中所描述的，经由所示出的路径的EGR再循环被称为外部EGR。外部EGR经由阀或EGR阀。外部EGR允许排气进入燃烧室，以便降低峰值温度和/或减少NOx排放。在一些运转模式中，本公开进一步允许内部EGR。内部EGR使用阀重叠周期来调节排气在燃烧过程期间保留在汽缸中的程度。内部EGR可以用于具有可变气门正时的发动机中。
返回到进气道44的第二再循环路径包括第一切断元件220。如上所述，第二压缩机175下游的第一切断元件在部分停用期间关闭。进一步包括旁通管路250以及第二切断元件222。如上所述，旁通管路充当短路管路，该短路管路消除了当总进气管路关闭时第二压缩机对着关闭的第一切断元件给予输送动作的风险。
以此方式，如下方法的实施例是有利的，在其中在未到达预先定义的负荷Tdown,1的情况下，为了扫除(scavenge)残余气体并改善汽缸利用增压空气的增压，即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸最初依照用于扫气目的的第一运转模式以增加的气门重叠来运转。
残余气体的扫除使更大量的增压空气能够在下一个工作循环的充气交换期间被引入，因此允许增强汽缸利用新鲜混合气的增压。以此方式，扭矩被增加，并且内燃发动机在部分停用期间的扭矩特性被显著提高。
如下方法的实施例也可以是有利的，在其中在未到达预先定义的负荷Tdown,1的情况下，即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸最初依照第一运转模式来运转，在第一运转模式中至少一个汽缸的至少一个进气口的进气门被致动为使得，在充气交换的过程期间到达上止点之前并且在充气交换的过程期间进气门执行最大气门升程之前，所述进气门执行额外的气门升程。
如同在上面所描述的措施，额外的输入侧气门升程也导致更有效的残余气体的扫除，并且因此导致扭矩的增加，并且因此导致内燃发动机在部分停用期间的扭矩特性的增强。
在这方面，如下方法的实施例是有利的，在其中在第一运转模式中，排气被外部地循环。排气再循环(即燃烧气体的再循环)是用于减少氮氧化物排放的合适手段，其中借助于增加排气再循环率来显著减少氮氧化物是可能的。这里，排气再循环率xEGR被确定为xEGR＝mEGR/(mEGR+m新鲜空气)，其中mEGR表示再循环的排气的质量，而m新鲜空气表示被引导通过压缩机并且被压缩的所供应的新鲜空气。为了实现氮氧化物排放的显著减少，可以产生高排气再循环率。
在这种情况下，如下方法变体是有利的，在其中排气从涡轮上游的排气排出系统分出，并被引入到压缩机下游的进气系统中，优选从第一涡轮上游的排气排出系统分出，并被引入到第一压缩机下游的进气系统中。
在所述所谓的高压EGR的情况下，排气从涡轮上游的排气排出系统提取，并被供给到压缩机下游的进气系统中，由此排气可以在被再循环之前不遭受排气后处理，特别是向微粒过滤器供应的排气，因此不存在压缩机结污的风险。
然而，在内燃发动机利用排气涡轮增压并且同时使用高压EGR来运转的情况下，可能会出现冲突，因为再循环的排气不再可用于驱动涡轮。在排气再循环率增加的情况下，被引入涡轮的排气流减少。通过涡轮的排气质量流的减小导致更低的涡轮压力比，因此增压压力比也下降，这相当于更小的增压气流。对此的一种解决方案是所谓的低压EGR。相比于高压EGR，在低压EGR的情况下，已经流过涡轮的排气被引入到进气系统中。为了这个目的，低压EGR装置具有从涡轮下游的排气排出系统分出并通向压缩机上游的进气系统的再循环管路。
经由低压EGR装置被再循环到入口侧的排气在压缩机的上游与新鲜空气混合。以此方式产生的新鲜空气与再循环的排气的混合气形成向压缩机供应并且被压缩的增压空气。
由于排气在低压EGR装置内被引导通过压缩机，所述排气事先遭受排气后处理，特别是在微粒过滤器(诸如DPF 210)中。期望防止压缩机中的沉积，该沉积改变压缩机的几何形状(特别是流动截面)并且由此损害压缩机效率。
图3示意地示出了机械增压自动点火内燃发动机的第一实施例的特性图300。速度(nmot)被示为绘制在x轴上，而扭矩(T)被示为绘制在y轴上。特性图300包括在本文中所描述的用来产生所指出和描述的各个负荷阈值。速度剖面310被包括，以简化当负荷沿着所提供的剖面降低时对方法的描述。换句话说，当负荷以恒定速度降低时，区域A、B、C和D随着负荷降低而被侵占。区域A、B、C和D指示所描述的发动机的第一、第二、第三和第四运转模式。如在本文中所描述的，运转模式应用于发动机被部分地停用的部分负荷运转。
沿着速度剖面310在第一阈值Tdown,1之上的负荷处，完全激活区域320被包括，以示出发动机正使用所有汽缸来运转的区域。因此，在这个区域中，涡轮增压发动机包括，使用第一运转汽缸为发动机提供动力，并且使用第二可切换汽缸补充动力。尽管未示出，完全激活区域320可以进一步包括使用所有汽缸运转的完全激活发动机包括排气再循环的区域。
在未到达第一可预先定义的负荷Tdown,1的情况下，执行内燃发动机的部分停用，具体使得在未到达所述第一可预先定义的负荷Tdown,1的情况下，第二组的至少一个可切换汽缸被停用。换句话说，当负荷沿着速度剖面310降低至在第一阈值Tdown,1之下的负荷处时，第二可切换汽缸可以响应于降低的负荷而被停用。第二可切换汽缸因此基于负荷来调整，第二可切换汽缸响应于负荷在第一阈值之下而被停用并且响应于负荷超过第一阈值而被激活。
对于进气系统包括至少两个总进气管路并且切断元件被布置在第二排气涡轮增压器的压缩机下游的第二总进气管路中的机械增压自动点火内燃发动机的运转，如下方法变体是有利的，在其中切断元件在部分停用期间被关闭。通过关闭切断元件，第二排气涡轮增压器的压缩机在部分停用期间与进气系统的其余部分分开(即被停用)，具体使得第一排气涡轮增压器的第一压缩机在部分停用期间将输送动作给予到第二压缩机中以及即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸的增压压力降低的情形被防止。
从这个第一运转模式A继续，在负荷进一步降低并且未到达第二可预先定义的负荷Tdown,2的情况下，即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸被切换到具有外部排气再循环的第二运转模式B。在这种情况下，气门重叠被减少。换句话说，当负荷沿着速度剖面310进一步降低至在第二阈值Tdown,2之下的负荷处时，响应于负荷降低至第二阈值之下而可以进行调整，以在部分停用期间减少气门重叠。如在本文中所描述的，第二阈值低于第一阈值。
从这个第二运转模式B继续，在负荷进一步降低并且未到达第三可预先定义的负荷Tdown,3的情况下，即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸被切换到第三运转模式C，在第三运转模式中，在充气交换的过程期间，至少一个运转汽缸依照艾金森循环在入口侧处更迟关闭，以便排出在充气交换的过程期间被引入的汽缸新鲜充气的一部分。换句话说，当负荷沿着速度剖面310进一步降低至在第三阈值Tdown,3之下的负荷处时，响应于负荷降低至第三阈值之下而可以进行调整，以在充气交换期间更迟关闭进气门，从而排出汽缸新鲜充气的一部分。如在本文中所描述的，第三阈值低于第一和第二阈值两者。
从这个第三运转模式C继续，在负荷进一步降低并且未到达第四可预先定义的负荷Tdown,4的情况下，即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸被切换到第四运转模式D，在第四运转模式中，在充气交换的过程期间，至少一个运转汽缸在入口侧处更早关闭。换句话说，当负荷沿着速度剖面310进一步降低至在第四阈值Tdown,4之下的负荷处时，响应于负荷降低至第四阈值之下而可以进行调整，以在充气交换期间更早关闭进气门。在本文中，第四阈值低于第一、第二和第三阈值。
现在转向调整运转模式的描述，图4是在发动机的运转模式之间进行切换的示例流程图或方法400。在本文中所描述的方法提供用于优化具有被配置为用于停用的汽缸的发动机中的部分负荷运转。
在402处，方法400包括，监测发动机状况以确定状况何时适合于调整运转。例如，第二汽缸组的切换(即所述第二组的激活与停用)可以基于发动机的负荷而发生。此外，预先定义的负荷可以被改变，并且可以根据发动机转速、冷却剂温度、增压压力和/或在发动机运转期间被监测的至少一个另外的运转参数来预先定义。为简单起见，本文中的描述根据降低发动机负荷来提供。
在410处，方法400包括，确定发动机上的负荷是否降低至第一阈值之下。如果发动机未降低至预定的第一阈值之下，例如因为发动机上的负荷超过预定的第一阈值，则用于优化具有被配置为用于停用的汽缸的发动机中的部分负荷运转的方法包括，通过利用第一组运转汽缸为发动机提供动力并且通过激活可切换汽缸(如在412处示出的)利用第二组可切换汽缸补充动力，使发动机以第一运转模式运转(例如，如图3的完全激活区域320处示出的)。
在420处，方法400进一步包括，确定发动机上的负荷是否降低至第二阈值之下。如果发动机降低至预定的第一阈值之下但是超过预定的第二阈值，则在422处，方法400包括，停用可切换汽缸并增加第一运转汽缸的气门重叠，以便扫除残余气体并提高汽缸利用增压空气的充气。在停用可切换汽缸之后，该方法可以进一步包括，在部分停用期间关闭第一切断元件和/或打开旁通管路中的第二切断元件。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括，致动第一运转汽缸的进气门，以在充气交换期间的上止点之前提供额外的气门升程，其中排气可以在运转期间被外部地再循环。
如下方法的实施例是有利的，在其中从即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸的第一运转模式继续，在负荷进一步降低并且未到达第二可预先定义的负荷Tdown,2的情况下，借助于减少气门重叠来切换到具有排气再循环的第二运转模式。在430处，方法400进一步包括，确定发动机上的负荷是否降低至第三阈值之下。如果发动机降低至预定的第二阈值之下但是超过预定的第三阈值，则在432处，方法400包括，响应于负荷降低至低于第一阈值的第二阈值之下而在部分停用期间减少气门重叠。以此方式，该方法包括，响应于负荷降低至第二阈值之下，通过减少第一组运转汽缸的气门重叠并且借助排气再循环，使发动机以第二运转模式运转。
在这种背景下，如下方法的实施例是有利的，在其中从即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸的第二运转模式继续，在负荷进一步降低并且未到达第三可预先定义的负荷Tdown,3的情况下，切换到第三运转模式，在第三运转模式中，在充气交换的过程期间，至少一个运转汽缸在入口侧处更迟关闭，以便排出在充气交换的过程期间被引入的汽缸新鲜充气的一部分。在440处，方法400进一步包括，确定发动机上的负荷是否降低至第四阈值之下。如果发动机降低至预定的第三阈值之下但是超过预定的第四阈值，则在442处，方法400包括，在部分停用期间，响应于负荷降低至低于第二阈值的第三阈值之下而可以进行调整，以在充气交换期间更迟关闭进气门，从而排出汽缸新鲜充气的一部分。
第三运转模式提供用于即使在内燃发动机部分停用期间也运转的汽缸依照艾金森循环来运转。在这种情况下，汽缸新鲜充气的增压空气的一部分再次被排入到进气系统中，由此热效率可以被增加。至少一个运转汽缸在入口侧处关闭越迟，增压空气在压缩过程期间再次被汽缸的活塞排出得越多。以此方式，该方法包括，响应于负荷降低至第三阈值之下，通过调整进气门在充气交换期间更迟关闭以排出汽缸新鲜充气的一部分，使发动机以第三运转模式运转。在一些情况下，响应于负荷降低至第三阈值之下，可以减少被外部地再循环的排气。
这里，如下方法的实施例是有利的，在其中在充气交换的过程期间，至少一个运转汽缸在入口侧处在充气交换下止点之后的15℃A至70℃A被关闭。这里，如下方法的实施例是有利的，在其中在充气交换的过程期间，至少一个运转汽缸在入口侧处在充气交换下止点之后的20℃A至50℃A被关闭。在切换到第三运转模式期间，如下方法的实施例是有利的，在其中在从第二运转模式切换到第三运转模式期间，减少或完全停止排气的外部再循环。
如下方法的实施例是有利的，在其中从即使在内燃发动机部分停用期间也运转的至少一个汽缸的第三运转模式继续，在负荷进一步降低并且未到达第四可预先定义的负荷Tdown,4的情况下，切换到第四运转模式，在第四运转模式中，在充气交换的过程期间，至少一个运转汽缸在入口侧处更早关闭。以此方式，该方法进一步包括，在部分停用期间，响应于负荷降低至低于第三阈值的第四阈值之下而在充气交换期间更早关闭进气门。相反，在440处，如果发动机上的负荷超过第四阈值，则方法400包括，在正时循环中更早关闭进气门。以此方式，该方法包括，响应于负荷降低至第四阈值之下，通过调整进气门以在充气交换期间更早关闭，使发动机以第四运转模式运转。在这种情况下，如下方法的实施例是有利的，在其中在第四运转模式下，排气被外部地循环。然而，在这方面，如下方法的实施例也是有利的，在其中在第四运转模式下，排气被内部地循环，其中通过允许排气门在充气交换期间保持打开而使排气内部地再循环。
在这种情况下，如下方法的实施例是有利的，在其中在充气交换的过程期间，至少一个运转汽缸在出口侧处打开至少两次，以便实现排气的内部再循环。换句话说，该方法进一步包括，在充气交换期间打开排气门至少两次。如下方法的实施例是有利的，在其中在部分停用期间，第二组的至少一个停用的汽缸在充气交换的过程期间在入口侧处和/或在出口侧处不打开。如果在部分停用期间减少或完全停止增压空气向停用的汽缸的供应，则停用的汽缸的充气交换损失可以被减少。通过至少一个停用的汽缸的增压气流的减少或增压气流的阻止导致由于对流引起的热量转移减少，使得在部分停用期间停用的汽缸不会冷却或在更小程度上冷却。这特别对于污染物排放(特别对于未燃烧的碳氢化合物的排放)具有优点，因为在部分停用的结束之后停用的汽缸立即再次到达或表现其运转温度。在一些情况下，该方法可以进一步包括，关闭第二组可切换汽缸内的进气门和排气门中的一个或多个，其中第二可切换汽缸的进气门和排气门中的一个或多个在部分停用期间保持关闭。
如下方法变体是有利的，在其中出于向汽缸供应燃料的目的，通过直接喷射引入燃料。与在具有进气管喷射的内燃发动机的情况下(在其中进气管中的燃料残余物会导致停用的汽缸中不期望的燃烧)相比，在直接喷射内燃发动机的情况下，出于部分停用的目的，燃料供应可以被更快且更可靠地停用。如下方法变体依旧可以是有利的，在其中出于供应燃料的目的而执行进气管喷射手段。如下方法变体是有利的，在其中在停用的情况下到至少一个可切换汽缸的燃料供应被停用。
注意到，此处所包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。此处所公开的控制方法和例程可以作为可执行指令被存储在非暂时性存储器中，并且可以由包含控制器的控制系统结合各种传感器、执行器和其他发动机硬件来执行。此处所描述的具体例程可以表示任意数量的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以按照所示的顺序执行，并行执行，或在某些情况下被省略。同样地，处理顺序并非是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必须的，而是提供以便于说明和描述。根据所使用的具体策略，所示的动作或功能中的一个或多个可以被反复地执行。而且，所描述的动作可以以图形方式表示将被编程到发动机控制系统中的计算机中的代码，其中通过在包含各种发动机硬件部件的系统中结合电子控制器执行指令来执行所描述的动作。
应当理解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不被认为是限制性的，因为多种变化是可能的。例如，以上技术可以被应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
随附的权利要求具体指出被认为新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可能提到“一个/一”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应当被理解为包含一个或多个这种元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过修改本权利要求来主张，或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来主张。这些权利要求，不管在范围上比原权利要求更宽、更窄、相同或不同，都认为被包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于涡轮增压发动机的方法，其包括：
使用第一运转汽缸为所述发动机提供动力，
使用第二可切换汽缸补充所述动力，所述第二可切换汽缸基于负荷而切换并提供部分停用，所述第二可切换汽缸响应于负荷在第一阈值之下而被停用并且响应于所述负荷超过所述第一阈值而被激活，以及
在所述部分停用期间关闭压缩机下游的切断阀。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，在所述部分停用期间打开旁通管路中的第二切断元件。
3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括，增加所述第一运转汽缸的气门重叠以扫除其中的残余气体。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括，在充气交换期间，致动所述第一运转汽缸的进气门，以在上止点之前提供额外的气门升程。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在运转期间，在外部再循环排气。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括，在所述部分停用期间，响应于所述负荷降低至第二阈值之下而减少所述气门重叠，所述第二阈值低于所述第一阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括，在所述部分停用期间，响应于所述负荷降低至第三阈值之下而在充气交换期间更迟关闭进气门，以排出汽缸新鲜充气的一部分，所述第三阈值低于所述第二阈值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述进气门在充气交换下止点之后的15℃A至70℃A的范围内关闭。
9.根据权利要求7所述的方法，其中响应于所述负荷降低至所述第三阈值之下，减少在外部再循环的排气。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括，在所述部分停用期间，响应于所述负荷降低至第四阈值之下而在充气交换期间更早关闭所述进气门，所述第四阈值低于所述第三阈值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述充气交换期间，通过允许排气门保持打开而使排气在内部再循环。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括，在所述充气交换期间，打开所述排气门至少两次。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述部分停用期间，所述第二可切换汽缸的所述进气门和排气门中的一个或多个保持关闭。
14.一种用于优化具有被配置为用于停用的汽缸的发动机中的部分负荷运转的方法，其包括：
通过利用第一组运转汽缸为所述发动机提供动力并且利用第二组可切换汽缸补充所述动力而使所述发动机以第一运转模式运转，所述第二组可切换汽缸响应于负荷在第一阈值之下而被停用并且响应于所述负荷超过所述第一阈值而被激活，并且其中所述方法包括在所述部分停用期间关闭压缩机下游的切断阀。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括，响应于所述负荷降低至低于所述第一阈值的第二阈值之下，通过减少所述第一组运转汽缸的气门重叠并且具有排气再循环而使所述发动机以第二运转模式运转。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括，响应于所述负荷降低至低于所述第二阈值的第三阈值之下，通过调整进气门在充气交换期间更迟关闭以排出汽缸新鲜充气的一部分而使所述发动机以第三运转模式运转。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括，响应于所述负荷降低至低于所述第三阈值的第四阈值之下，通过调整所述进气门在充气交换期间更早关闭而使所述发动机以第四运转模式运转。
18.一种涡轮增压发动机，其包括：
至少两个汽缸，其被布置为两组，其中
第一组汽缸被配置为在部分停用期间运转，
第二组汽缸被配置为基于发动机负荷而停用，
排气管路，其从两组汽缸分开地延伸，其中来自每个汽缸组的排气管路合并，以形成分开地连接到两个涡轮增压器的总排气管路，其中
第一涡轮增压器被布置在第一汽缸组的第一总排气管路中，
第二涡轮增压器被布置在第二汽缸组的第二总排气管路中，并且其中
所述第一和第二涡轮增压器的压缩机被并联地布置，以及
第一切断元件，其被布置在所述第二总排气管路中，在所述第二涡轮增压器的压缩机下游，所述第一切断元件在部分停用期间关闭。
19.根据权利要求18所述的发动机，其进一步包括在所述第二总排气管路中的旁通管路，所述旁通管路包括第二切断元件，所述第二切断元件在所述部分停用期间打开，以防止所述第二涡轮增压器的压缩机对着关闭的第一切断元件给予输送动作。
20.根据权利要求19所述的发动机，部分可变气门驱动装置被配置为调整气门升程和气门正时中的一个或多个。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106979089A (zh) * 2016-01-15 2017-07-25 卡特彼勒发动机有限及两合公司 控制多缸发动机中的运行的方法
CN108071499A (zh) * 2016-11-14 2018-05-25 现代自动车株式会社 停缸系统及其控制方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9435288B2 (en) 2012-12-07 2016-09-06 Ethanol Boosting Systems, Llc Port injection system for reduction of particulates from turbocharged direct injection gasoline engines
US9441570B2 (en) 2012-12-07 2016-09-13 Ethanol Boosting Systems, Llc Gasoline particulate reduction using optimized port and direct injection
DE102016201264A1 (de) * 2016-01-28 2017-08-03 Mahle International Gmbh Betriebsverfahren
US10183672B2 (en) * 2016-08-30 2019-01-22 GM Global Technology Operations LLC Method to optimize engine operation using active fuel management
EP3516195A4 (en) 2016-09-26 2020-11-18 Ethanol Boosting Systems LLC GASOLINE PARTICLE REDUCTION USING AN OPTIMIZED FUEL INJECTION SYSTEM IN AN INTAKE AND DIRECT INJECTION DUCT
DE102018200298B4 (de) * 2018-01-10 2019-09-19 Ford Global Technologies, Llc Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
EP3894682A1 (en) * 2018-12-14 2021-10-20 Eaton Intelligent Power Limited Diesel engine cylinder deactivation modes
GB2590952B (en) * 2020-01-09 2022-09-07 Perkins Engines Co Ltd Selective cylinder deactivation, particularly in turbocharged diesel engines with high power density

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050039711A1 (en) * 2003-08-18 2005-02-24 Bryant Clyde C. Internal combustion engine and working cycle
US8037873B2 (en) * 2008-01-28 2011-10-18 Ifp Residual burnt gas scavenging method with double intake valve lift in a direct-injection supercharged internal-combusion engine, notably of diesel type
CN102953799A (zh) * 2011-08-10 2013-03-06 福特环球技术公司 具有排气涡轮增压的液体冷却内燃发动机
DE202014100426U1 (de) * 2014-01-30 2014-03-13 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit abschaltbarem Zylinder
CN103670657A (zh) * 2012-09-13 2014-03-26 北京汽车动力总成有限公司 一种发动机冷却系统、发动机及车辆

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6715289B2 (en) * 2002-04-08 2004-04-06 General Motors Corporation Turbo-on-demand engine with cylinder deactivation
DE102005034274A1 (de) 2005-07-22 2007-01-25 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen einer Brennkraftmaschine
US8726658B2 (en) * 2011-07-22 2014-05-20 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas recirculation
US10443515B2 (en) * 2012-06-13 2019-10-15 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine featuring partial shutdown and method for operating an internal combustion engine of this kind
DE102012210303B4 (de) 2012-06-19 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Fremdgezündete Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050039711A1 (en) * 2003-08-18 2005-02-24 Bryant Clyde C. Internal combustion engine and working cycle
US8037873B2 (en) * 2008-01-28 2011-10-18 Ifp Residual burnt gas scavenging method with double intake valve lift in a direct-injection supercharged internal-combusion engine, notably of diesel type
CN102953799A (zh) * 2011-08-10 2013-03-06 福特环球技术公司 具有排气涡轮增压的液体冷却内燃发动机
CN103670657A (zh) * 2012-09-13 2014-03-26 北京汽车动力总成有限公司 一种发动机冷却系统、发动机及车辆
DE202014100426U1 (de) * 2014-01-30 2014-03-13 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit abschaltbarem Zylinder

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106979089A (zh) * 2016-01-15 2017-07-25 卡特彼勒发动机有限及两合公司 控制多缸发动机中的运行的方法
CN106979089B (zh) * 2016-01-15 2022-05-24 卡特彼勒发动机有限及两合公司 控制多缸发动机中的运行的方法
CN108071499A (zh) * 2016-11-14 2018-05-25 现代自动车株式会社 停缸系统及其控制方法
CN108071499B (zh) * 2016-11-14 2022-01-25 现代自动车株式会社 停缸系统及其控制方法

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Publication number Publication date
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US9739213B2 (en) 2017-08-22

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