CN105756786A - 内燃发动机的部分停用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃发动机的部分停用。提供用于内燃发动机的方法和系统，该内燃发动机具有至少两个汽缸，所述两个汽缸被配置为使得它们形成至少两个组，第一组中的至少一个汽缸为如果发生发动机部分停用时操作的汽缸，而第二组中的至少一个汽缸形成为依赖负荷可切换的汽缸。进口侧节流元件被提供有可切换汽缸的至少一个进气管路，进气管路的流动截面大小能够借助于节流元件而被改变，由此如果发生发动机的部分停用，供给停用汽缸的增压空气的流率能够被调整。依赖负荷可切换的汽缸的每个出口开口装备有部分可变的阀门驱动，装备有打开或关掉出口开口的出口阀。

Description

内燃发动机的部分停用

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月6日提交的德国专利申请号102015200048.6的优先权，其全部内容通过引用被并入此处，用于所有目的。

技术领域

本说明书大体涉及用于内燃发动机中的汽缸停用的系统和方法。

背景技术

内燃发动机用作机动车辆驱动单元。表述“内燃发动机”包含柴油发动机并且还包括奥托循环发动机和混合式内燃发动机，即使用混合燃烧过程运转的内燃发动机。

在内燃发动机的发展中，最小化燃料消耗为基本目的，其中正在努力的重点为获得改善的总效率。燃料消耗并且因此效率造成问题，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。其原因在于奥托循环发动机的操作过程的原理。负荷控制一般借助于在进气系统中提供的节流翻板来执行。通过调整节流翻板，能够更大程度地或较小程度地减少在节流翻板下游的引入空气的压力。节流翻板被进一步关闭，即所述节流翻板更多地阻塞进气通道，则穿过节流翻板的引入空气的压力损失越高，而节流翻板下游和进入至少两个汽缸(即燃烧室)的进气口的上游的引入空气压力越低。这样，对于恒定的燃烧室容积，可借助于引入空气的压力来设定空气质量，即数量。这也解释了为何数量调节被证明是不利的，尤其是在部分负荷操作中，因为低负荷要求高程度节流和进气系统中的压力减小，因此，充气交换损失随着负荷减少和节流增加而增加。

为减少所述损失，已经开发出用于减少应用点火的内燃发动机节流的各种策略。用于减少奥托循环发动机节流的一种示例方法为使用直接喷射操作发动机。燃料的直接喷射为实现分层燃烧室充气的合适手段。因此，将燃料直接喷射到燃烧室允许在奥托循环发动机中在一定限度内的质量调节。混合物形成通过将燃料直接喷射到汽缸或直接喷射到处于汽缸中的空气中而发生，并非通过外部混合物形成，在外部混合物中燃料被引导至进气系统中的引入空气中。

优化奥托循环发动机的燃烧过程的另一个示例在于至少部分可变的阀门驱动的使用。与阀门升程和正时二者不变的常规阀门驱动相比，借助于可变阀门驱动，对燃烧过程并且因此对燃料消耗有影响的这些参数能够被更大程度地或较小程度地改变。如果进阀门的关闭时间和进阀门升程能够被改变，则仅这样使无节流并且因此使无损失负荷控制成为可能。然后，在进气过程期间流入燃烧室的混合物质量并非借助于节流翻板来控制而是借助于进阀门升程和进阀门的打开持续时间来控制。然而，可变阀门驱动非常昂贵并且因此通常不适合成批生产。

另一种示例方法包括部分汽缸停用，即在一定负荷范围内停用单独汽缸。借助于部分停用，奥托循环发动机在部分负荷操作中的效率能够被改善，即提高，因为停用多缸内燃发动机中的一个汽缸增加保持操作的其他汽缸上的负荷。在部分汽缸停用期间，如果发动机功率保持恒定，则节流翻板可必须被进一步打开以将更大的空气质量引导至可操作的汽缸，由此可获得内燃发动机的减少节流(dethrottling)。在部分停用期间，永久处于操作中的汽缸在较高负荷区域内操作，在较高负荷区域内，单位燃料消耗较低。负荷集合朝较高负荷转移。

更进一步地，由于所供应的更大空气质量或混合物质量，所以在部分停用期间保持操作的汽缸表现出改善的混合物形成。所获得的关于效率的进一步优点在于，由于不存在燃烧，所以停用汽缸并不生成由于从燃烧气体到燃烧室壁的热传递而造成的任何壁的热损失。

即使柴油发动机(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奥托循环发动机更高的效率，即更低的燃料消耗，存在改善的可能性和关于燃料消耗和效率的改善需求，在奥托循环发动机中，负荷借助于节流或关于汽缸充气的质量调节来调整。

还是在柴油发动机的情况下，减少燃料消耗的一种观念为汽缸停用，即在一定负荷范围内停用独立汽缸。借助于部分停用，柴油发动机在部分负荷操作中的效率能够被改善，因为即使在柴油发动机的情况下，在恒定发动机功率的情况下，停用多缸内燃发动机的至少一个汽缸增加了仍然在操作中的其他汽缸上的负荷，使得所述汽缸在较高负荷区域中操作，在较高负荷区域中，单位燃料消耗量较低。在柴油机的部分负荷操作中的负荷收集朝向较高负荷转移。关于壁的热损失，获得与以上关于奥托循环发动机讨论的相同的优点。

在柴油发动机的情况下，如果发生负荷由于所用燃料质量降低而减少，部分停用也旨在阻止燃料空气混合物因为部分质量调节而变得过贫。正如当前所用的具有部分停用的多缸内燃发动机和用于操作所述内燃发动机的关联方法具有相当大的改善可能性，正如以下基于柴油发动机作为示例将进行简单地解释。

在直接喷射柴油发动机中，如果为了部分停用的目的停止(即中断)到停用汽缸的燃料供应，则如果所述汽缸的关联阀门驱动并未停用或不能被停用，那么停用汽缸继续参加充气交换。因此，生成的充气交换损失减少，并且抵消借助于部分停用实现的关于燃料消耗和效率的改善，使得部分停用的益处至少部分损失，即部分停用事实上产生完全并不显著的改善。

在实践中，通过在进口侧和出口侧上提供可切换阀门驱动来弥补上述不利影响通常并不是有利的，因为可切换阀门驱动非常昂贵并且一般不适于成批生产。

更进一步地，在借助于排气涡轮增压给内燃发动机机械增压的情况下，可切换阀门驱动能够导致进一步的问题，因为排气涡轮增压器的涡轮必须针对一定的排气流率被配置，并且因此也针对一定数目的汽缸被配置。如果停用汽缸的阀门驱动被停用，则通过内燃发动机汽缸的总质量流量由于通过停用汽缸的质量流量的省略而减少。通过涡轮引导的排气质量流量减少，并且因此涡轮压力比通常也减小。这将具有的影响是，充气压力比同样减地小，即充气压力下降，并且仅少量新鲜空气或增压空气被或能够被供给保持操作的汽缸。小的充气流还可导致压缩机超过喘振极限进行操作。在本公开的背景下，即使内燃发动机并非机械增压发动机而是自然吸气式发动机，仍使用表述“增压空气”。

以上所述的影响导致部分停用可行性的限制，尤其是在其中能够使用部分停用的负荷范围的限制。在部分停用期间供给是可操作的汽缸的减少的增压空气流率降低了燃烧的有效性或燃烧质量，并且对燃料消耗和污染物排放具有不利影响。

在部分停用期间的充气压力，并且因此供给保持操作的汽缸的增压空气流率可借助于例如小的涡轮截面配置并且借助于同时发生的排气放气而增加，由此，与部分停用关联的负荷范围也可被再次扩大。然而，该方法具有当所有汽缸均可操作时机械增压行为不充分的缺点。

在部分停用期间的充气压力，并且因此供给仍然可操作的汽缸的增压空气流率也可凭借装备有可变涡轮几何形状的涡轮而增加，该可变涡轮几何形状允许有效涡轮截面适应当前的排气质量流量。然而，在涡轮上游的排气排放系统中的排气背压可同时增加，从而进而在仍然可操作的汽缸中的导致较高充气交换损失。

为抵消关于供给在部分停用期间保持可操作的汽缸的低增压空气流率的上述问题，可在每个可依赖负荷切换的汽缸的至少一个进气管路中提供节流元件。借助于节流元件，进气管路的流动截面大小能够被改变，由此能够调整在内燃发动机的部分停用期间供给停用汽缸的增压空气流率。这样，供给停用汽缸的增压空气，即在部分停用期间供应的增压空气流率可被减小并且受到控制，甚至可能完全消除，而可切换汽缸无须装备有会带来高成本的可切换阀门驱动。在一个实施例中，在部分停用期间可操作的汽缸还可配备进气节流元件而不是可变致动的阀门。

通过致动在停用汽缸的进气管路中提供的节流元件，进气管路的流动截面被改变，特别是尺寸上被减小，由此能够调整、测量并且控制在部分停用期间供给至停用汽缸的增压空气流率。

正如已经描述的，停用汽缸可继续参加充气交换，因为所述汽缸的关联非可切换阀门驱动继续被致动，即继续进行操作，而不与汽缸一起停用。然而，如上所述，借助于节流元件，增压空气的供应可被减少。供应较少的增压空气或不供应增压空气，以便停用汽缸的充气交换损失被减少。

通过至少一个停用汽缸的增压空气流减少(关于在进气管路完全打开情况下的未改变的增压空气流)导致由于对流而产生的热传递减少，使得在部分停用期间停用汽缸未冷却下来，或以较少程度冷却下来。这具有关于污染物排放的优点，特别是关于未燃碳氢化合物排放的优点，因为停用汽缸在部分停用结束之后立即达到或表现出它们的操作温度。

借助于节流元件来减少增压空气流具有与内燃发动机有关的进一步的优点，其中借助于可切换阀门驱动增压空气供应被完全阻止，所述进一步的优点实质上是由于以下事实产生，即在增压空气减少的情况下比在增压空气的供应被完全阻止的情况下通过内燃发动机的质量流量大。

在排气涡轮增压内燃发动机的情况下获得优点。较大的质量流量导致较高的涡轮压力比，并且因此导致较高的充气压力，使得在部分停用期间能够向是可操作的汽缸提供较大的增压空气流率。这也扩大了部分停用的适用范围，尤其是在其中能够使用部分停用的负荷范围，并且改善燃烧质量，并且因此改善内燃发动机的消耗和排放特性。

发明内容

发明人在此已经确定以上问题并且确定可至少部分地解决上述问题的方法。本公开涉及具有至少两个汽缸的内燃发动机，其中每个汽缸具有至少一个出口开口，该出口开口邻接用于经由排气排放系统来排放排气的排气管路。每个汽缸具有至少一个进口开口，该进口开口邻接用于经由进气系统供应增压空气的进气管路。至少两个汽缸以这样一种方式被配置，即它们形成至少两个组，其中每个组由至少一个汽缸组成。第一组的至少一个汽缸为即使在发生内燃发动机的部分停用的情况下仍可操作的汽缸，而第二组的至少一个汽缸被形成为可依赖负荷切换的汽缸。在至少一个可依赖负荷切换的汽缸的至少一个进气管路中可提供进口侧节流元件。借助于节流元件，进气管路的流动截面大小能够被改变，由此在内燃发动机的部分停用的情况下能够调整供给至少一个停用汽缸的增压空气流率。可依赖负荷切换的汽缸的每个出口开口可装备有至少部分可变的阀门驱动，装备有打开或关闭出口开口的出口阀，振荡的出口阀，该振荡的出口阀实现打开位置与关闭位置之间的阀门升程Δh，并且在打开持续时间Δt期间打开关联的出口开口。

在根据该公开的内燃发动机的情况下，除至少一个进口侧节流元件以外，可依赖负荷切换的汽缸的每个出口开口装备有至少部分可变的阀门驱动，其中进口侧节流元件被提供在至少一个可依赖负荷切换的汽缸的进气系统中。

尽管进口侧节流元件控制增压空气到停用汽缸的供应，即减少或甚至可能消除在部分停用期间供应的增压空气流率，但是借助于至少部分可变的阀门驱动致动的出口阀用来阻止或减少不期望的排气回流进入第二组的停用汽缸。更进一步地，通过出口阀的合适控制，能够减少停用汽缸的充气交换损失。当在关联的停用汽缸中负压占优或压力低于排气排放系统中的压力占优时，可优选地阻止出口阀的打开。

出口阀旨在控制排气排出在内燃发动机的部分停用期间被停用的第二组汽缸。在部分停用期间，并非排放热排气而是排放增压空气或新鲜空气。然而，至少在部分停用的第一工作循环期间，经由排气排放系统排放前述工作循环的排气并且因此排放最近的点火工作循环的热排气。然后，在部分停用的接下来的工作循环期间，排放增压空气或新鲜空气。然而，在本公开的背景下将涉及热排气的排放。

在部分汽缸停用期间，可调节第二组(可切换)汽缸的出口阀以控制发动机温度。在一个示例中，如果在使用部分汽缸停用的发动机操作期间存在发动机温度下降，则出口阀可被打开到允许暖排气进入汽缸的程度，从而增加发动机温度。在另一个示例中，可调节(一个或更多个)进气节流元件和(一个或更多个)出口阀以阻止喘振。

根据该公开的内燃发动机具有至少两个汽缸或至少两组汽缸，每组至少一个汽缸。在这方面，具有三个汽缸的内燃发动机和具有六个汽缸的内燃发动机同样也为根据该公开的内燃发动机，其中所述三个汽缸配置成三组，每组一个汽缸，所述六个汽缸配置成三组，每组两个汽缸。在部分停用的背景内，可连续启用或停用三个汽缸组，由此还可实现两次切换。由此进一步优化部分停用。汽缸组还可包括不同数目的汽缸。

内燃发动机的实施例优化在部分负荷操作，即低负荷下的内燃发动机效率，其中低负荷T_低优选地为总计小于在当前发动机转速n下的最大负荷T_max，n的50％，优选地小于30％。

在一个示例中，在内燃发动机中的至少一个进口侧节流元件为阀门。在另一个示例中，进口侧节流元件可以为可枢转翻板。在另一个示例中，进口侧节流元件可连续调节。节流元件配置为连续可调节流元件允许对引导入停用汽缸的增压空气流率精确配量。增压空气流率的测量可以特定操作点的方式执行，特别是关于最低可能的充气交换损失和/或所需充气压力来执行。节流元件的控制可考虑负荷T、发动机转速n、在液体冷却式内燃发动机情况下的冷却液温度、油温和其他发动机操作参数。在进一步的示例中，节流元件可以两阶段方式或多阶段方式进行切换。可借助于发动机控制器电气控制、液压控制、气动控制、机械控制或磁力地控制节流元件。

在其中提供机械增压布置的内燃发动机的实施例是有利的。在这种情况下，在其中提供至少一个排气涡轮增压器的内燃发动机的实施例是有利的，排气涡轮增压器包括布置在排气排放系统中的涡轮和布置在进气系统中的压缩机。

排气涡轮增压器例如关于机械增压器的优点在于，在增压器与内燃发动机之间无需用于传输功率的机械连接。当机械增压器完全从内燃发动机提取需要用于驱动它的能量，并且从而减少输出功率并且因此不利地影响效率时，排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。

增压内燃发动机优选地装备有增压空气冷却布置，借助于增压空气冷却布置，压缩的燃料空气在进入汽缸之前被冷却。这样，所供应的增压空气的密度被进一步增加。这样，冷却同样有助于燃烧室的压缩并且改善燃烧室的充气，即改善容积效率。增压空气冷却液装备有旁路管路是有利的，以便如果需要例如在冷起动之后能够绕开增压空气冷却器。

机械增压为用于增加内燃发动机功率同时维持未改变的扫过容积，或用于减少扫过容积同时维持相同功率的合适方法。在任何情况下，机械增压均导致容积功率输出增加和改善的功率重量比。如果扫过容积被减小，考虑到相同的车辆边界条件，因此可将负荷收集朝较高负荷转移，在较高负荷处，单位燃料消耗量较低。

在排气涡轮增压的配置中遇到了问题，其中主要试图获得在所有发动机转速范围内的显著性能提升。如果发生低于一定的发动机转速，则通常观察到急剧的扭矩下降。机械增压内燃发动机的扭矩特性能够通过各种措施得到改善，例如凭借以并联布置和/或串联布置在排气排放系统中提供的多个增压器(排气涡轮增压器和/或机械增压器)。

可在排气排放系统中提供至少一个排气后处理系统，例如氧化催化转化器、三元催化转化器、存储催化转化器、选择性催化转化器和/或颗粒过滤器。

在具有成直列布置的四个汽缸的内燃发动机的情况下，两个外部汽缸和两个内部汽缸可各自形成一个组。

可向内燃发动机提供至少一个排气再循环(EGR)布置。EGR包括再循环管路，其从排气排放系统分出并且进入进气系统。EGR为用于减少氮氧化物排放的合适方法。EGR率x_EGR可确定为x_EGR＝m_EGR/(m_EGR+m_新鲜空气)，其中m_EGR指示再循环的排气的质量，而m_新鲜空气指示在适当情况下通过压缩机引导并且被压缩的供应新鲜空气。为了获得相当大地减少氮氧化物排放，需要高的排气再循环率，其可以为x_EGR≈60％至70％的数量级。阀门可被布置在EGR布置的再循环管路中用于调整EGR流率。

在具有至少一个排气涡轮增压器和排气再循环布置的内燃发动机的情况下，在其中排气再循环布置的再循环管路在至少一个排气涡轮增压器的涡轮上游从排气排放系统分出并且在压缩机下游进入进气系统的实施例是有利的。在所述所谓的高压EGR布置的情况下，排气从涡轮上游的排气排放系统中被提取并且馈送至压缩机下游的进气系统中，由此排气在再循环之前无需经受排气后处理，特别是无需供给颗粒过滤器，因为不存在弄脏压缩机的风险。

然而，在具有排气涡轮增压和同时使用高压EGR的内燃发动机的操作情况下，可出现冲突，因为再循环排气不再可用于驱动涡轮。如果排气再循环率增加，则引导入涡轮的排气流减少。通过涡轮的减少的排气质量流量导致较低的涡轮压力比，因此，充气压力比也下降，这相当于更少的增压空气流。

为克服以上所提到的问题，可使用低压EGR。与高压EGR相比，在低压EGR的情况下，已经流过涡轮的排气被引导入进气系统。为此，低压EGR布置具有在涡轮下游从排气排放系统分出并且优选地在压缩机上游进入进气系统的再循环管路。经由低压EGR布置再循环到进口侧的排气与新鲜空气混合。以这种方式形成的新鲜空气与再循环排气的混合物形成供给压缩机并且被压缩的增压空气。

因为，在低压EGR布置内，排气通常通过压缩机被引导，所述排气必须预先经受排气后处理，特别是在颗粒过滤器中的后处理。必须阻止压缩机中的沉积物，该沉积物可改变压缩机的结合形状，特别是流动截面，并且因此损害压缩机的效率。

鉴于上述原因，在其中排气再循环布置的再循环管路在至少一个排气涡轮增压器的涡轮下游从排气排放系统分出并且在压缩机上游进入进气系统的内燃发动机的实施例是有利的。在每个汽缸具有至少两个进口开口的内燃发动机的情况下，第二组的每个汽缸的进气管路可合并以形成部分进气管路，并且每个部分进气管路可装备有进口侧节流元件。在一个实施例中，单个节流元件足以减少或停止增压空气到停用汽缸的供应，尤其是如果可切换汽缸具有不止一个进口开口，即至少两个进口开口并且因此具有至少两个进气管路。

在第二汽缸组具有至少两个进口开口的内燃发动机的情况下，第二汽缸组的进气管路可合并以形成总进气管路，因此形成进口歧管，并且所述进口歧管装备有至少一个进口侧节流元件。进口侧节流元件可布置在进口歧管的总进气管路中。单个节流元件可足以减少或停止增压空气到停用汽缸组的供应。

在另一个实施例中，可在可停用汽缸的每个进气管路中提供节流元件，然而，这增加了所需节流元件的数目，特别是如果汽缸具有不止一个进口开口和/或第二组包括不止一个可停用汽缸。

每个出口阀可与至少部分可变的阀门驱动关联，至少部分可变的阀门驱动可关于阀门升程Δh进行调整。在启用的汽缸的情况下，可根据阀门升程Δh进行调整的提升阀门表现出正常的升程。更进一步地，所述类型的提升阀门允许使用减小的升程进行至少一次进一步的致动。即，在以上意义上可调整的提升阀门为允许至少两个不同阀门升程Δh₁、Δh₂的提升阀门。因此，在停用状态中表现出零升程的可切换阀门同样为可根据阀门升程Δh进行调整的阀门。在一个实施例中，讨论中的出口阀可以不是可停用的阀门。

每个出口阀可与至少部分可变的阀门驱动关联，至少部分可变的阀门驱动可关于打开持续时间Δt进行调整。然后，在以上意义上可调整的提升阀门使实现至少两种不同打开持续时间Δt₁、Δt₂成为可能。在启用的汽缸组的情况下，基本上为实现正常打开持续时间，即打开持续时间(诸如，例如另一个第一汽缸组的出口开口的打开持续时间)的情况。更进一步地，使用缩短的打开持续时间进行至少一次进一步的致动是可能的。未被致动的并且因此未打开的停用阀门的打开持续时间为零。在一个实施例中，讨论中的出口阀可以不是可停用的阀门。因此，每个出口阀可与至少部分可变的阀门驱动关联，至少部分可变的阀门驱动可以步进方式进行调整。如以上所提到的，可使用可以步进方式特别是两步方式进行调整的提升阀门。

在一个示例中，与至少部分可变的阀门驱动关联的每个出口阀为连续可调整的阀门。连续可调整的出口阀允许更灵活地控制离开停用汽缸的排气流和/或增压空气流。

每个进口侧节流元件可被布置成与关联汽缸尽可能接近。在节流元件与关联进口开口之间的管路容积越小，对内燃发动机的操作尤其是第二组汽缸的启用和停用就越有利。

可根据内燃发动机的负荷T来切换第二组的至少一个可切换汽缸，以此方式，使得如果低于可预定义的负荷T_下，则停用至少一个可切换汽缸，而如果超过可预定义的负荷T_上，则启用至少一个可切换汽缸。通过致动至少一个进口侧节流元件，可减少部分停用期间供给至少一个停用汽缸的增压空气流率。

针对未及(undershooting)和超过的预定义极限负荷T_下和T_上可分别具有相等的量值，但是量值也可不同。当内燃发动机处于操作中时，第一汽缸组的汽缸为永久处于操作的汽缸。发生第二汽缸组的切换，即所述第二组的停用和禁用发生。当低于预定义负荷T_下时，可停用第二组的至少一个汽缸，并且当前负荷维持低于所述预定义负荷T_下达预定义的时间段Δt₁。

如果负荷仅暂时降到预定义负荷T_下以下并且然后再次升高，或围绕负荷T_下的预定义值波动，而无调整部分停用或需要部分停用的未及，则用于第二组汽缸的停用，即部分停用的附加条件的介绍旨在阻止过度频繁的启用和停用。因此，当超过预定义负荷T_上并且当前负荷保持高于所述预定义负荷T_上达可预定义的时间段Δt₂时，启用第二组的至少一个汽缸。

如果发生停用，可停用到至少一个可切换汽缸的燃料供应。这产生了关于燃料消耗和污染物排放的优点，因此有助于部分停用所追求的目标，尤其是减少燃料消耗和改善效率的目标。在自动点火内燃发动机的情况下，甚至可能需要停用燃料供应以便可靠地阻止处于汽缸中的混合物的点火。

在停用至少一个可依赖负荷切换的汽缸时，在致动至少一个进口侧节流元件之前，可首先停用至少一个可切换汽缸的燃料供应。而且，在启用至少一个停用汽缸时，在启用至少一个停用汽缸的燃料供应之前，可首先致动至少一个进口侧节流元件。

该方法确保机械增压内燃发动机的涡轮增压器的瞬时操作行为和内燃发动机本身的瞬时操作行为，并且允许以下事实，即内燃发动机的燃料供应能够被直接停用和重新启用，即在停用可切换汽缸和重新启用停用汽缸时，涡轮增压器仅以一定的时间延迟进行响应，即以延迟的方式对改变作出反应。操作中的至少一个汽缸可借助于自动点火被点火。以上方法的变型涉及在其中借助于自动点火开始燃烧的方法，并且因此还涉及诸如常规上用于柴油发动机的操作过程。

每个汽缸可装备有用于开始应用点火的点火设备，其中如果发生停用，可优选地停用至少一个可切换汽缸的点火设备。以上方法的变型涉及在应用点火的内燃发动机(例如直接喷射奥托循环发动机)的情况下使用该方法，该发动机的汽缸各自装备有用于开始应用点火的点火设备。

然而，对于奥托循环发动机的操作也可使用具有自动点火的混合燃烧过程，例如均质充气压缩点火(HCCI)方法，该方法也可被称为空间点火方法或冷空气进气(CAI)方法。所述方法基于供给汽缸的燃料的受控自动点火。在此，燃料(正如在柴油机的情况下)使用过量空气燃烧，即超化学计量地燃烧。贫燃奥托循环发动机由于低燃烧温度而具有相对低的氮氧化物排放，并且同样由于贫混合物而不具有碳烟排放。更进一步地，HCCI方法导致高的热效率。在此，燃料可被直接引导入汽缸并且也被引导入进气管二者。

预定义负荷T_下和T_上可取决于内燃发动机的发动机转速n。然后，在无论发动机转速n如何均发生特定负荷的未及或超过切换时，存在不止一个特定负荷。相反，随后是依赖发动机转速的方法，并且在特性映射图中限定发生部分停用的区域。内燃发动机的其他操作参数，例如发动机温度或在内燃发动机冷起动之后的冷却液温度，可作为部分停用的标准加以考虑。

可向至少一个停用汽缸供应可预定义的增压空气的最小量，并且不能更少。在这方面，在部分停用期间或如果发生部分停用，布置在可切换汽缸的进气管路中的阀门并未完全关闭。如果将翻板用作节流元件，所述翻板在关闭位置表现出泄露流并非是不利的。

供给到至少一个停用汽缸的增压空气流率可由负荷T、发动机转速n、冷却液温度、油温、发动机温度等共同确定。

附图说明

图1示出根据本公开的发动机的示例汽缸。

图2示出自动点火内燃发动机的第一实施例的示意图。

图3示出图示说明一种在内燃发动机的部分停用期间实施的方法的流程图。

图4示出内燃发动机中的可切换汽缸的示例操作。

具体实施方式

现在参考图1，其示出了多缸发动机10的一个汽缸的示意图100，多缸发动机10可包括在汽车的推进系统中。发动机10可通过包括控制器12的控制系统和车辆操作者132经由输入设备130的输入至少部分地控制。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于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的燃烧室(例如，汽缸)30可包括其中放置有活塞36的燃烧室壁32。在一些实施例中，在汽缸30内的活塞36的面可具有碗状物。活塞36可联接到曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统联接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可经由飞轮联接到曲轴40，以实现发动机10的起动操作。

燃烧室30可经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气，并且经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够经由各自的进气阀52和排气阀54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气节流元件和/或两个或更多个排气阀。汽缸30可以为发动机10的选择性可停用汽缸。如关于图2所详述，汽缸30可以为第二汽缸组(汽缸2和汽缸3)的汽缸，该第二汽缸组与第一汽缸组(汽缸1和汽缸4)不同。在发动机负荷小于阈值的状况期间，可选择性停用第二汽缸组的汽缸30，而第一汽缸组的(一个或更多个)汽缸保持活动。汽缸30可通过停用汽缸的加燃料而被停用。另外，如下所详述，可停用排气阀同时维持进气阀活动，并且同时经由节流元件限制到停用汽缸的进气充气流。

进气阀52可经由阀门致动器51通过控制器12控制。类似地，排气阀54可经由阀门致动器53通过控制器12来控制。在一些状况期间，控制器12可改变提供给致动器51和致动器53的信号，以控制各自的进气阀和排气阀的打开和关闭。进气阀52和排气阀54的位置可分别通过阀门位置传感器55和阀门位置传感器57确定。进气阀52可联接到固定凸轮并且通过固定凸轮致动，并且因此可以为非可调整阀门。例如，经由固定凸轮轮廓，进气阀可在完全打开位置和完全闭合位置之间切换。通过启动汽缸的选择性停用而不需要用于进气阀的可变阀门致动机构，可实现部件减少和成本降低。

排气阀可通过一个或更多个凸轮致动，并且可利用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、和可变阀门正时(VVT)和/或可变阀门升程(VVL)系统中的一个或更多个，以改变阀门操作。排气阀的阀门开口可调整到阀门完全打开和完全闭合位置之间的任何位置。排气阀的可变阀门致动器可以为电动机构、电动液压机构或任何其他可想到的机构以启动阀门致动。在汽缸的停用期间，可致动联接到排气阀的可变阀门驱动以使阀门完全闭合，或保持阀门至少部分闭合达选择性停用的持续时间，从而减少泵送损失并且减少排气背压问题。

所示燃料喷射器66直接联接到燃烧室30，用于将燃料直接喷射到燃烧室30中，燃料喷射与经由电子驱动器68从控制器22接收的信号FPW的脉冲宽度成比例。以这种方式，燃料喷射器66提供进入燃烧室30内的所谓的燃料直接喷射。例如，燃料喷射器可安装在燃烧室的侧面或其顶部。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。发动机10的燃烧室30或一个或更多个其他燃烧室可在有或无点火火花的情况下以压缩点火模式进行操作。每个汽缸可配备直接喷射系统用于引导燃料。在这种情况下，每个汽缸为了直接喷射的目的而配备喷射喷嘴的实施例可以是有利的。在部分发动机停机(例如，响应低发动机负荷状况)期间，在直接喷射内燃发动机的情况下可比在具有进气歧管喷射的内燃发动机的情况下更快并且更可靠地停用到停用汽缸的燃料供应，在具有进气歧管喷射的内燃发动机的情况下，进气歧管中的燃料残留物可导致在已经关掉的汽缸中的有害燃烧。但是，为燃料供应的目的而提供进气歧管喷射(例如，喷射到汽缸的进气道)的内燃发动机的实施例可以是有利的。

进气通道42可包括分别具有节流板64和节流板65的节气门62和节气门63。在该特定实施例中，节流板64和节流板65的位置可通过控制器12经由提供给电动马达或包括在节气门62和63中的致动器的信号而改变，这是通常被称为电子节气门控制(ETC)的配置。以这种方式，可操作节气门62和63以改变提供到在其他发动机汽缸中的燃烧室30的进气空气。在可替代的实施例中，节流元件可以为连续可变的，并且可进一步包括可枢转翻板或阀门。节流元件62可在专用于单个汽缸的进气管路中，例如四缸直列式发动机的内部的两个汽缸。在四缸直列式发动机的特定示例中，节流元件62可以或可以不联接到外部汽缸的进气管路。节流板64和节流板65的位置可通过节气门位置信号TP提供给控制器12。

节气门63使到所有发动机汽缸的气流得到控制。相比之下，节气门62控制在发动机的部分停机期间到选择性可停用汽缸30的气流。具体地，在低负荷状况期间，当汽缸要关机时，可停用汽缸的加燃料，并且也可通过致动联接到排气阀的可变阀门机构停用排气阀，而进气阀继续通过停用汽缸泵送空气。为减少停用期间到停用汽缸的气流，可控制节气门63，例如，可完全关闭或至少部分关闭节气门。进一步地，在选定汽缸保持停用时，可响应工况的变化(诸如发动机负荷的变化)调整节气门63的开口。例如，在保持选定汽缸停用时，随着发动机负荷增加，节气门63可被进一步关闭以减少泵送损失。

可在沿着进气通道42和进气歧管44的各个点处测量压力、温度和空气质量流量。例如，进气通道42可包括空气质量流量传感器120，用于测量通过节气门63进入的洁净空气质量流量。洁净空气质量流量可以经由MAF信号传达到控制器12。

在一个示例中，节气门62的节流元件可以为阀门。在另一个示例中，节流元件可以为可枢转翻板。在另一个示例中，节流元件可以为连续可变的。将节流元件具体为连续可变的节流元件允许精确计量被导入已被关掉的汽缸的增压空气质量。增压空气质量能够特别针对操作点进行选择，具体考虑到最小排气和再注满损失和/或所需升压压力。节流元件的控制会考虑例如负荷T、发动机转速n、在液体冷却式内燃发动机情况下的冷却液温度或油温。在其中能够以两阶段或多阶段切换节流元件的内燃发动机的实施例也能够是有利的。节流元件能够适于优选地通过发动机控制器进行电动控制、液压控制、气动控制、机械控制或磁力控制。

发动机10可进一步包括压缩设备，诸如至少包括布置在进气歧管44上游的压缩机162的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器，压缩机162可至少部分地通过沿着排气通道48布置的涡轮164(例如，经由轴)驱动。对于机械增压器，压缩机162可至少部分地通过发动机和/或电动机器驱动，并且可以不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或更多个汽缸的压缩量可通过控制器12改变。增压空气冷却器154可包括在压缩机162下游和进气阀62上游。增压空气冷却器154可被配置为冷却例如已经通过经由压缩机162的压缩被加热的气体。在一个实施例中，增压空气冷却液154可在节气门62的上游。可使用诸如传感器145或传感器147在压缩机162下游测量压力、温度和空气质量流量。所测结果可分别经由信号148和信号149从传感器145和传感器147传达给控制器12。可诸如使用传感器153在压缩机162上游测量压力和温度，并且经由信号155将它们传达给控制器12。

进一步地，在所公开的实施例中，EGR系统可将排气的期望部分从排气通道48发送到进气歧管44。图1示出HP-EGR系统和LP-EGR系统，但可替代的实施例可仅包括LP-EGR系统。HP-EGR通过HP-EGR通道140从涡轮164的上游被发送到压缩机162的下游。提供给进气歧管44的HP-EGR的量可通过控制器12经由HP-EGR阀142改变。LP-EGR通过LP-EGR通道150从涡轮164的下游被发送到压缩机162的上游。提供给进气歧管44的LP-EGR的量可通过控制器12经由LP-EGR阀162改变。HP-EGR系统可包括HP-EGR冷却器146，而LP-EGR系统可包括LP-EGR冷却器158，以将例如来自EGR气体的热释放到发动机冷却液。

在一些状况下，EGR系统可用于调节燃烧室30内的空气和燃料混合物的温度。因此，可期望测量或估计EGR质量流量。EGR传感器可布置在EGR通道内，并且可提供质量流量、压力、温度、O₂浓度，和排气浓度中的一个或更多个的指示。例如，HP-EGR传感器144可布置在HP-EGR通道140内。

在一些实施例中，一个或更多个传感器可定位在LP-EGR通道150内以提供通过LP-EGR通道再循环的排气的压力、温度和空燃比中的一个或更多个的指示。可在位于LP-EGR通道150和进气通道24的接合点处的混合点处，使用新鲜进气空气稀释通过LP-EGR通道150转向的排气。特别地，通过与第一进气节气门63(定位在压缩机上游的发动机进气装置的进气通道中)协同调节LP-EGR阀152，可调整EGR流的稀释。

LP-EGR流的稀释百分比可根据发动机进气流中的传感器145的输出进行推断。特别地，传感器145可定位在第一进气节气门63的下游，LP-EGR阀152的下游，以及第二主进气节气门62的上游，使得可以准确地确定处于或靠近主进气节气门的LP-EGR稀释。传感器145可以为例如氧传感器，诸如UEGO传感器。

所示排气传感器126联接到涡轮164下游的排气通道48。传感器126可以为用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NO_x、HC或CO传感器。

所示排放控制设备71和排放控制设备72沿排气传感器126下游的排气通道48布置。设备71和设备72可为选择性催化还原(SCR)系统、三元催化剂(TWC)、NO_x捕集器、各种其他排放控制设备、柴油机催化氧化剂、柴油机颗粒过滤器或它们的组合。例如，设备71可以为柴油机氧化催化剂，而设备72可以为柴油机颗粒过滤器(DPF)(在此也被称为碳烟过滤器)。尿素喷射器73可布置在排放控制设备上游并且将尿素(例如，柴油机排气流体/DEF)引导入排气通道作为催化剂再生期间的还原剂。在一些实施例中，DPF72可位于柴油机氧化催化剂71下游(如图1所示)，而在另一些实施例中，DPF72可定位在柴油机氧化催化剂上游(未在图1中示出)。

在其中在排气系统中提供至少一个排气后处理系统的内燃发动机的实施例可以是有利的；例如，氧化催化剂、三元催化剂、存储催化剂和选择性催化剂和/或颗粒过滤器。

控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在该特定的示例中示为只读存储器芯片(ROM)106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括：来自空气质量流量传感器120的引入空气质量流量(MAF)的测量；来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)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)；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可由控制器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。注意，可使用上述传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在化学计量操作期间，MAP传感器能够给出发动机扭矩的指示。进一步地，该传感器连同检测的发动机转速能够提供被引入汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，还被用作发动机转速传感器的传感器118可在曲轴每转产生预定数目的等间隔脉冲。

存储介质只读存储器106能够用表示由处理器102可执行的指令的计算机可读数据编程，该指令用于执行下述方法以及预期的但未具体列出的其他变型。

如上所述，图1示出多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可类似地包括它自己的一组进气/排气阀、燃料喷射器、火花塞等。

现在转向图2，其示出了四缸直列式发动机200(诸如图1的多缸发动机10)。发动机200包括直接喷射，其中四个汽缸1、2、3、4沿着汽缸盖的纵轴线布置，例如直列布置，并且各自配备有喷射器(诸如图1中的喷射器66)用于喷射燃料，其中喷射的燃料质量用于调整空燃比λ。图1的汽缸30可以为诸如图2所示的四缸直列式发动机的单个汽缸的示例。

每个汽缸1、2、3、4可具有用于经由进气系统6供应增压空气的进气管路5a、5b，和用于经由排气排放系统8排放排气的排气管路7a、7b。

为机械增压的目的，内燃发动机200装备有排气涡轮增压器12，其中涡轮12a布置在排气排放系统8的总排气管路18中，而压缩机12b布置在进气系统6的总进气管路16中。节流元件20可联接到压缩机12b上游的进气管路16。供给内燃发动机200的新鲜空气在压缩机12b中被压缩，为此，在涡轮12a中利用排气流的焓。对于排气的后处理，在涡轮12a下游的总排气管路18中提供了用作排气后处理系统13的颗粒过滤器14。

更进一步地，内燃发动机200装备有排气再循环布置15，特别是装备有高压EGR布置。为此，再循环管路17在涡轮12a上游从排气排放系统8分出，并且在压缩机12b的下游通向进气系统6。用于调整再循环排气流率的阀门19布置在排气再循环布置15的再循环管路17中。

四个汽缸1、2、3、4被配置并且形成两组，每组具有两个汽缸，其中两个外部汽缸1、4形成第一组，即使如果发生内燃发动机200的部分停用，第一组的汽缸1、4仍处于操作中；而两个内部汽缸2、3形成第二组，第二组汽缸形成为能够以依赖负荷的方式进行切换并且在部分停用期间被停用的汽缸2、3。

在两个内部汽缸2、3的进气管路5b中，提供了进口侧节流元件9，借助于节流元件9，凭借改变进气管路5的流动截面大小来调整供给停用汽缸2、停用汽缸3的增压空气流率。类似于节流元件9的进气节流元件还可被提供给外部汽缸1和外部汽缸4。在一个示例中，进气节流元件9可以为如图1所述的节流元件62。

第二组的汽缸2、汽缸3在当前情况下处于可启用汽缸2、3的形式，在部分负荷操作中，如果发生未及可预定义负荷，则可启用汽缸2、3被停用，特别是凭借它们的进气管路5b的流动截面和被停用的燃料喷射，该流动截面借助于节流元件9在大小上减小。这样，在保持操作的第一组的汽缸1、汽缸4上的负荷需求增加，然后，第一组的汽缸以具有低单位燃料消耗量的较高负荷进行操作。这导致效率的改善。第二汽缸组的至少一个汽缸的进气阀(诸如图1中的进气阀52，未在图2中示出)联接到固定阀门驱动。进气阀可具有固定凸轮并且可仅维持在完全打开位置和完全关闭位置。

可依赖负荷切换的汽缸2、3的每个出口开口装备有至少部分可变阀门驱动11，其用于致动关联的出口阀。控制器可致动可变阀门驱动以使排气阀振荡，从而实现在排气阀的打开位置与关闭位置之间的阀门升程Δh，并且打开第二汽缸组的至少一个汽缸的出口达打开持续时间Δt。可变阀门驱动可以连续可调方式和步进方式中的其中一种改变排气阀的升程。

与第二组的汽缸2、3关联的每个出口阀为这样的阀门，即，借助于该阀门，能够控制排气和/或增压空气的排放离开关联的停用汽缸2、3。出口阀旨在阻止排气或增压空气在出口侧流入第二组的停用汽缸2、3中。更进一步地，通过出口阀的合适控制，停用汽缸2、3的充气交换损失可减少。在一个示例中，类似的出口可变阀门驱动可存在于所有四个汽缸中。

图1-2示出具有各种部件的相对定位的示例构造。至少在一个示例中，如果被示出彼此直接接触或直接联接，则此类元件可分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，所示彼此相连或彼此邻近的元件可分别彼此相连或彼此邻近。作为示例，位于彼此共面接触的部件可被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，彼此间隔定位的在其中间仅有空间而无其他部件的元件可被称为这种。

图3示出在内燃发动机的部分停用期间实施的示例方法300。可通过控制器基于储存在控制器的存储器上的指令和与接收自发动机系统的传感器(诸如关于图1所示的传感器)的信号结合来实行用于执行方法300的指令和在此包括的方法的其余部分。根据以下所述的方法，控制器可利用发动机系统的致动器调整发动机操作。

在302处，确定负荷是否小于第一预定阈值负荷T_下，并且确定负荷低于阈值负荷的时间段是否大于预定的第一时间段Δt₁。如果负荷减少到低于阈值达短的时间段，则部分停用汽缸可以不是有利的。这样，可考虑负荷和低负荷操作的持续时间中的每个，用于确定部分汽缸停用。如果当前负荷低于负荷阈值，或低负荷状况的持续时间低于预定时间段Δt₁，则在304处，可将可切换汽缸维持在接通状态。燃料消耗可在发动机中的汽缸的每个中有效地发生。

如果确定当前负荷低于负荷阈值，并且低负荷状况的持续时间高于预定时间段Δt₁，则在306处，停用到可切换汽缸的燃料供应以便将汽缸切换到断开。到可切换汽缸(诸如图2中的汽缸2和汽缸3)的燃料停用之后或与其同时，在308处估计或测量发动机操作参数。这可包括来自MAP、UEGO、霍尔效应传感器和关于图1所述的其他传感器的测量。可估计发动机操作参数，包括发动机负荷、转速、空燃比、排气温度、歧管绝对压力和氧含量。

在310处，可考虑在308处估计的发动机操作参数，以便确定进气节气门(诸如，分别在图1和图2中所示的进气节流元件62和9)的关闭程度。可将(一个或更多个)可切换汽缸的(一个或更多个)节气门关闭到确定程度，以减少汽缸关掉期间的泵送损失。当发动机负荷增加时(在部分发动机停机期间)，节流元件可以例如被进一步关闭。节流程度可进一步取决于期望的升压压力。节气门关闭的程度可在完全关闭和完全打开之间改变。

在312处，控制器可发送信号到附接到(一个或更多个)节流元件(位于(一个或更多个)可切换汽缸的进气管路中)的致动器，以将(一个或更多个)节流元件关闭到预定程度(来自步骤310)。逐渐关闭节流元件可阻止排气流的快速变化，排气流的快速变化可导致涡轮增压器中的压力差、EGR组分或空气充气压力的变化。

在314处，控制器可发送信号到可切换汽缸的(一个或更多个)可变排气阀的致动器，以停用(一个或更多个)排气阀并且将(一个或更多个)阀门维持在关闭位置。可替代地，在部分汽缸停用期间，排气阀可以不完全停用，但可基于发动机操作来调节开口。这可阻止或减少不期望的排气回流进入停用(可切换)汽缸。排气阀的关闭具有重要意义，尤其是在停用汽缸处于负压下或这些汽缸中的压力低于排气排放系统中的压力的状况期间。另外，通过调节可切换汽缸的排气阀，可减少充气交换损失。

在发动机的部分关机期间，可停用第二组汽缸的加燃料，同时维持第一组汽缸活动。在停用汽缸加燃料之后，可关闭(一个或更多个)节流元件，并且可变阀门驱动可被致动以停用排气阀。关闭节流元件、停用燃料和致动可变阀门驱动的次序可基于发动机工况、发动机构造等而改变。作为一个示例，在停用到第二组汽缸的燃料之后，可在完成排气冲程之前将(一个或更多个)节流元件致动到闭合位置，并且然后可经由可变阀门驱动停用排气阀。在另一个示例中，在停用燃料之后，可允许汽缸完成排气冲程。然后，在排气冲程之后，可停用排气阀并且然后可将节流元件致动到闭合位置。在另一个示例中，可停用第二组汽缸的加燃料，随后在完成排气冲程之后停用第二组汽缸的排气阀，同时维持第二组汽缸的进气阀活动；并且在停用排气阀之后，可关闭第二组汽缸的进气管路中的节流元件。在进一步的示例中，可在停用燃料之后关闭(一个或更多个)节流元件，并且在节流元件关闭之后可在排气冲程之前停用排气阀。在发动机的部分停机期间，当排气阀被停用时，进气阀可继续泵送空气并且保持活动。

在部分发动机停用期间，如果发动机温度降到阈值以下，则可启用可变排气阀达短的持续时间，以便允许暖排气进入(一个或更多个)汽缸，从而增加发动机温度。另外，在诸如松开加速器踏板的状况期间，压力比可接近或超过压缩机的喘振极限。在喘振期间，噪声-振动-不平顺性(NVH)水平可增加，并且需要采取措施以便将压力比减小到远低于喘振极限，并且改善压缩机流。在此类状况期间，可切换汽缸的节流元件和排气阀可被打开以便增加通过压缩机从进气歧管到排气歧管的前向流。

在316处，确定发动机负荷是否大于第二预定阈值负荷T_上，并且确定该负荷高于阈值负荷的时间段是否大于预定第二时间段Δt₂。当发动机负荷增加时，可需要停用可切换汽缸。在一个示例中，第一阈值负荷和第二阈值负荷(T_下和T_上)可以为相等的值，并且第一时间段和第二时间段(Δt₁和Δt₂)也以为相等的值。如果确定当前负荷低于第二预定阈值负荷或如果该负荷高于阈值负荷的时间段小于预定时间段Δt₂，则在318处，可将可切换汽缸维持在断开状态。可对节气门和排气阀中的每个的关闭程度进行连续调整。

如果确定步骤316中的状况得到满足，则在320处，控制器可发送信号到致动器，以便将(一个或更多个)节流元件致动到打开位置，该致动器附接到对应可切换汽缸的(一个或更多个)节流元件。而且，在322处，可重新启用可切换汽缸中的燃料供应。另外，在324处，控制器可发送信号到(一个或更多个)可变排气阀的致动器以启用(一个或更多个)可变排气阀。在一个示例中，响应于汽缸停用状况被满足，可选择性重新启用到第二组汽缸的燃料供应，同时致动可变阀门机构以重新启用第二组汽缸的排气阀；并且然后可打开节流元件。例如，在重新开始向汽缸加燃料之后，可重新启用排气阀，并且然后，在汽缸的进气冲程已完成之后，可打开节流元件。致动可变阀门机构以停用排气阀包括，减小排气阀的阀门升程达停用的持续时间，而致动可变阀门机构以重新启用排气阀包括，增加排气阀的阀门升程同时重新开始向汽缸加燃料。在326处，所有汽缸均可通过燃料的燃烧进行操作。可基于发动机工况调节节流元件和排气阀开口中的每个。

图4示出图示说明可切换汽缸在内燃发动机中的示例操作的示例操作顺序400。该方法示出基于发动机操作的对进气节气门、可切换汽缸节流元件和排气阀的调节。水平线(x轴线)指示时间，并竖直标记t1-t5表示在碳烟传感器组件操作中的重要时间。

自顶部的第一曲线图示出依赖于发动机负荷的可切换汽缸操作(线402)。第二曲线图(线404)和第三曲线图(线406)分别示出进气节气门开口和可切换汽缸节气门开口随着时间推移的变化。第四曲线图(线408)示出排气阀随着时间推移的调节。第五曲线图(线410)示出发送机温度随着时间的改变。虚线409指示阈值发动机温度，如果发动机温度高于该阈值，则可认为发动机是暖的。第六且最终的曲线图(线414)示出布置在进气歧管上游的压缩机的压力比。虚线412示出压力比的喘振极限。

在时间t1之前，发动机负荷可以是高的，并且所有发动机均为活动的。燃料燃烧可发生在汽缸中的每个中。汽缸可被分成两组，即使如果发生内燃发动机的部分停用，第一组汽缸仍保持可操作，而第二组中的汽缸为可依赖负荷切换的汽缸。进气节气门和可切换汽缸节流元件开口可被调整(基于发动机工况)，以便允许期望的空气流入发动机进气歧管。在该时间期间，排气阀可维持在活动状态。在活动状态中，排气阀可在汽缸循环期间打开和关闭。在时间t1之前的时间段期间可以有多个汽缸循环。发动机可以为是暖的，并且发动机温度可继续在高于阈值温度的微小程度内改变。在时间t1之前，可维持压力比远低于喘振极限。

在时间t1处，响应于发动机负荷增加到高于预定阈值并且达超过预定的时间段，确定可切换汽缸可被停用。到可切换汽缸的燃料供应可被暂停，从而导致在这些汽缸中的燃烧暂停。在发动机的部分停用之后，进气节气门开口可增加以有助于改善活动汽缸中的燃料。在该示例中，基于可切换汽缸的停用，控制器可发送信号到致动器，以便将(一个或更多个)节流元件致动到关闭位置，从而控制或者甚至暂停进入停用汽缸的增压空气流，其中该致动器附接到对应可切换汽缸的(一个或更多个)节流元件。此时，控制器还可发送信号到(一个或更多个)可变排气阀的致动器，以将(一个或更多个)可变排气阀致动到停用状态，以便阻止任何不期望的排气回流进入停用汽缸。在停用状态中，排气阀可在汽缸循环期间维持在关闭位置。在时间t1与t2之间，发动机温度保持高于阈值，其中发动机温度继续具有随着时间推移的微小变化。

在时间t2处，当可切换发动机继续维持在停用状态，其中可切换汽缸节流元件和排气阀开口处于关闭位置，则发动机温度可降到阈值温度以下。因此，为增加发动机温度，可启用排气阀。在启用排气阀时，其可在发动机循环期间打开和关闭。当暖排气被允许进入(一个或更多个)汽缸时，发动机温度开始在短时间内增加。当发动机温度增加高于阈值时，排气阀可再次被停用并且维持在关闭位置。在时间t2和t3期间，可切换汽缸继续被停用并且对应的节流元件维持在关闭位置。

在时间t3处，压力比突然增加到高于可容许喘振极限。这可以是由于松开加速器踏板事件造成的。响应于压力比的增加，可切换汽缸节流元件可被打开，以便增加通过压缩机从发动机进气歧管到排气歧管的前向流，从而将压力比减小到喘振极限以下。而且，在该时间期间，可启用排气阀以便减小压力比。一旦压力比低于喘振极限，可切换汽缸节流元件可被致动到关闭位置并且排气阀可被停用。在时间t3与t4之间，进气节气门开口能够被维持在增加的水平，以有助于活动汽缸的操作。在发动机温度继续高于阈值的情况下，发动机保持暖的。

在时间t4处，发动机温度可再次降到阈值温度以下。如以前一样，为了增加发动机温度，可启用排气阀以允许暖排气进入(一个或更多个)汽缸。使用汽缸中的暖排气流，发动机温度开始在短时间内增加。一旦发动机温度增加到高于阈值，排气阀可被再次停用并且维持在关闭位置。在该时间段期间，在时间t4与t5之间，可切换汽缸的操作、进气节气门开口和可切换汽缸节流元件开口可保持不变。

在时间t5处，可确定发动机负荷高于预定值达大于阈值时间段，从而可重新启动可切换汽缸。作为响应，进气节气门的开口可被减小，可切换汽缸节流元件可被重新打开并且排气阀可被启用。在时间t5之后，可供应燃料并且可重新开始在所有汽缸中的燃烧。发动机温度高于阈值，并且维持压力比远低于喘振极限。

在一个示例中，一种内燃发动机系统包括：至少第一汽缸组和第二汽缸组，第一汽缸组和第二汽缸组中的每个包括至少一个汽缸，其中每个发动机汽缸包括出口和进口，出口联接到用于将排气排放到排气系统的排气管路，进口联接到用于接收来自进气系统的增压空气的进气管路，其中当发动机根据发动机负荷部分关机时，第一汽缸组的至少一个汽缸保持活动，并且其中当发动机部分关机时，第二组的至少一个汽缸被停用；至少一个节流元件，其联接到第二汽缸组的至少一个汽缸的进气管路，以改变进气管路流动截面的大小；以及联接到第二汽缸组的至少一个汽缸的排气阀的可变阀门驱动，其中当发动机部分停机时，可变阀门驱动的致动停用排气阀，而第二汽缸组的至少一个汽缸的进气阀保持活动。在前述示例中，另外地或可选地，可变阀门驱动的致动使排气阀振荡，以实现在排气阀的打开位置与闭合位置之间的阀门升程Δh，并且打开第二汽缸组的至少一个汽缸的出口达打开持续时间Δt，并且其中第二汽缸组的至少一个汽缸的进气阀联接到固定阀门驱动。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，至少一个节流元件为阀门和可枢转翻板中的一个，并且其中至少一个节流元件的位置可在完全打开位置和完全关闭之间连续调整。前述示例中的任一个或全部进一步包括，另外地或任选地，至少一个排气涡轮增压器，其包括布置在排气管路中的涡轮和布置在进气管路中的压缩机。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，发动机包括成直列式布置的四个汽缸，并且其中第一组汽缸包括两个外部汽缸，并且其中第二组汽缸包括成直列式布置的两个内部汽缸。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，至少一个节流元件在进气管路从发动机进口歧管的总进气管路分出的位置上游联接到第二汽缸组的至少一个汽缸的进气管路。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，至少一个节流元件包括多个节流元件，多个节流元件中的每个联接到第二汽缸组的对应汽缸的进气管路。另外地或任选地，前述示例中的任一个或全部进一步包括，至少另一个节流元件，其联接到第一汽缸组的至少一个汽缸的进气管路以改变进气管路的流动截面的大小。另外地或任选地，前述示例中的任一个或全部进一步包括控制器，其具有储存在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：在发动机的部分停机期间，停用第二组汽缸的加燃料，然后关闭节流元件，并且然后致动可变阀门驱动以停用排气阀。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，可变阀门驱动以连续可调方式和步进方式中的其中一种改变排气阀的升程。

在另一个示例中，一种方法包括响应于发动机负荷减少到低于阈值，选择性停用第二组汽缸的加燃料同时维持第一组汽缸活动；然后，在完成排气冲程之后停用第二组汽缸的排气阀，同时维持第二组汽缸的进气阀活动；以及，在停用排气阀之后，关闭在第二组汽缸的进气管路中的节流元件；并且在汽缸重新启用期间，在重新启用排气阀和重新开始第二组汽缸的加燃料之前，完全打开节流元件。在前述示例中，另外地或任选地，选择性停用排气阀同时维持进气阀活动包括，选择性停用联接到第二组汽缸的排气阀的可变阀门机构，该可变阀门机构并未联接到第二组汽缸的进气阀。另外地或任选地，前述示例中的任一个或全部进一步包括，响应于发动机温度下降，致动可变阀门机构以允许暖排气从排气管路进入第二组汽缸。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，发动机为包括进气压缩机的升压发动机，该方法进一步包括，响应于压力比超过喘振水平，完全打开节流元件同时致动可变阀门机构以将压力比减少到喘振水平以下。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，关闭节流元件包括，基于发动机操作工况调整节流元件的关闭程度，在第二汽缸组停用时，关闭程度随着发动机负荷增加而增加。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，第二组汽缸包括多个汽缸，多个汽缸中的每个联接到进气管路，并且其中节流元件联接到第二组汽缸中的多个汽缸中的每个的进气管路。

在另一个示例中，一种方法包括响应于汽缸停用状况得到满足，停用到第二组汽缸的燃料，同时维持第一组汽缸的加燃料；关闭联接到第二组汽缸的进气管路的节流元件；致动可变阀门机构以停用第二组汽缸的排气阀同时维持进气阀活动。在前述示例中，另外地或任选地，在节流元件在停用燃料之后被关闭，并且其中在节流元件关闭之后排气阀在排气冲程之前停用。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，在燃料停用之后，排气阀在排气冲程之后停用，并且节流元件在排气阀停用之后关闭。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，响应于汽缸停用状况得到满足，选择性停用到第二组汽缸的燃料同时致动可变阀门机构以重新启用第二组汽缸的排气阀；并且然后打开节流元件。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，致动可变阀门机构以停用排气阀包括，减少排气阀的阀门升程达停用的持续时间，并且其中致动可变阀门机构以重新启用排气阀包括，增加排气阀的阀门升程同时重新开始向汽缸加燃料。

这样，在部分汽缸停用期间，通过部分地或完全地关闭可切换汽缸的进气管路中的节流元件，可调节供给停用汽缸的增压空气流率。在此类汽缸中的增压空气的调节可减少发动机中的泵送损失和充气交换损失。在部分汽缸停用期间，部分地或完全地关闭可切换汽缸的可变致动排气阀的技术效果在于，可减少或完全阻止任何不期望的排气回流进入停用汽缸。因此，在部分汽缸停用工况期间的发动机效率和燃料经济性可得到改善。而且，不通过使用具有进气阀的可变阀门致动机构，可实现部件减少和成本降低。

注意，在此包括的示例性控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在此所描述的特定程序可表示任何数目的处理策略中的一种或更多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可按说明的顺序执行、并行执行，或在一些情况下省略。同样，处理的次序不是实现在此所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的具体策略，可重复执行所说明的动作、操作和/或功能中的一种或更多种。进一步地，所述动作、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。

应该清楚，因为可能有许多变化，所以在此公开的配置和程序实际上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的不同系统和配置，以及其他特征、功能、和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应理解成包括一个或更多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。所公开的特征、功能、元件、和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同、或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种内燃发动机系统，其包括：

至少第一汽缸组和第二汽缸组，所述第一汽缸组和第二汽缸组中的每组包括至少一个汽缸，其中每个发动机汽缸包括出口和进口，所述出口联接到用于将排气排放到排气系统的排气管路，所述进口联接到用于从进气系统接收增压空气的进气管路，其中当发动机根据发动机负荷部分停机时，所述第一汽缸组中的所述至少一个汽缸保持活动，并且其中当所述发动机部分停机时，所述第二汽缸组的所述至少一个汽缸停用；

至少一个节流元件，其联接到所述第二汽缸组的所述至少一个汽缸的所述进气管路，以改变所述进气管路的流动截面的大小；和

可变阀门驱动，其联接到所述第二汽缸组的所述至少一个汽缸的排气阀，其中当所述发动机部分停机时，所述可变阀门驱动的致动停用所述排气阀，而所述第二汽缸组的所述至少一个汽缸的进气阀保持活动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变阀门驱动的致动使所述排气阀振荡以实现所述排气阀的打开位置与关闭位置之间的阀门升程Δh，并且打开所述第二汽缸组的所述至少一个汽缸的所述出口达打开持续时间Δt，并且其中所述第二汽缸组的所述至少一个汽缸的所述进气阀联接到固定阀门驱动。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个节流元件为阀门和可枢转翻板中的一种，并且其中所述至少一个节流元件的所述位置在完全打开和完全关闭位置之间连续调整。

4.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括至少一个排气涡轮增压器，所述排气涡轮增压器包括布置在所述排气管路中的涡轮和布置在所述进气管路中的压缩机。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述发动机包括成直列布置的四个汽缸，并且其中所述第一组汽缸包括两个外部汽缸，并且其中所述第二组汽缸包括成所述直列布置的两个内部汽缸。

6.根据权利要求1所述的系统，其中在所述进气管路从发动机进气歧管中的总体进气管路分出的位置的上游，所述至少一个节流元件联接到所述第二汽缸组的所述至少一个汽缸的所述进气管路。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个节流元件包括多个节流元件，所述多个节流元件中的每个联接到所述第二汽缸组的对应汽缸的进气管路。

8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括联接到所述第一汽缸组的所述至少一个汽缸的所述进气管路的至少另一个节流元件，以改变所述进气管路的流动截面的大小。

9.根据权利要求2所述的系统，其进一步包括控制器，所述控制器具有储存在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：

在所述发动机的部分停机期间，

停用所述第二组汽缸的加燃料，然后关闭所述节流元件，

并且然后致动所述可变阀门驱动以停用所述排气阀。

10.根据权利要求2所述的系统，其中所述可变阀门驱动以连续可调方式和步进方式中的其中一种改变所述排气阀的升程。

11.一种方法，其包括：

响应于发动机负荷减少低于阈值，

选择性停用第二组汽缸的加燃料同时维持第一组汽缸活动；

然后，在完成排气冲程之后停用所述第二组汽缸的排气阀，同时维持所述第二组汽缸的进气阀活动；以及

在停用所述排气阀之后，关闭所述第二组汽缸的进气管路中的节流元件；以及

在汽缸重新启用期间，

在重新启用所述排气阀之前完全打开所述节流元件，并且重新开始所述第二组汽缸的加燃料。

12.根据权利要求11所述的方法，其中选择性停用所述排气阀同时维持进气阀活动包括，选择性停用联接到所述第二组汽缸的所述排气阀的可变阀门机构，所述可变阀门机构不联接到所述第二组汽缸的所述进气阀。

13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括，响应于发动机温度的下降，致动所述可变阀门机构以允许排气管路的暖排气进入所述第二组汽缸。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述发动机为包括进气压缩机的升压发动机，所述方法进一步包括，响应于压力比超过喘振水平，完全打开所述节流元件同时致动所述可变阀门机构以使所述压力比减小到低于所述喘振水平。

15.根据权利要求11所述的方法，其中关闭所述节流元件包括，基于发动机工况调整所述节流元件的关闭程度，在所述第二汽缸组被停用时，所述关闭程度随着发动机负荷增加而增加。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二组汽缸包括多个汽缸，所述多个汽缸中的每个联接到进气管路，并且其中所述节流元件联接到所述第二组汽缸中的所述多个汽缸中的每个的所述进气管路。

17.一种用于发动机的方法，其包括：

响应于满足汽缸停用状况，

停止到第二组汽缸的燃料，同时维持第一组汽缸的加燃料；

关闭联接到所述第二组汽缸的进气管路的节流元件；

致动可变阀门机构以停用所述第二组汽缸的排气阀同时维持进气阀活动。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在停止所述燃料之后关闭所述节流元件，并且其中在所述节流元件关闭之后，所述排气阀在排气冲程之前被停用。

19.根据权利要求17所述的方法，其中在所述燃料停止之后，所述排气阀在排气冲程之后被停用，并且在停用所述排气阀之后关闭所述节流元件。

20.根据权利要求17所述的方法，其中响应于满足汽缸重新启用状况，

选择性重新启用到所述第二组汽缸的燃料，同时致动所述可变阀门机构以重新启用所述第二组汽缸的所述排气阀；以及

然后，打开所述节流元件。