CN103244285A - 使用主动燃油管理的发动机的控制 - Google Patents

Abstract

一种内燃发动机，包括构造用于加压油的流体泵，和构造用于在其中燃烧燃油和空气混合物的气缸。该发动机还包括节气门装置，该节气门装置构造用于将空气或燃油和空气的混合物输送到气缸和将燃烧尾气从气缸排出。该发动机另外包括彼此流体连通的第一切换机构和第二切换机构，以及流体连接流体泵和第二切换机构的油道。该发动机另外包括油喷射装置，其与第二切换机构流体连通，并且构造用于将加压油喷射到气缸中。第二切换机构通过加压油运转，以选择地开启和关闭节气门装置的运转。并且，第一切换机构构造用于交替地将加压油引导到第二切换机构，以关闭节气门装置的运转，和将油供给油喷射装置。

Description

使用主动燃油管理的发动机的控制

技术领域

本发明涉及具备主动燃油管理的内燃发动机的控制。

背景技术

一些内燃（IC）发动机，例如用于机动车中的那些，采用选择性关闭用于特定发动机的一个或多个气缸的节气门，通常被称为主动燃油管理，来在不需要最大发动机功率和扭矩时减少发动机燃油的燃烧。

在极端运转条件下，并且作为动力系统的副产物，IC发动机通常在其燃烧室中产生增大量的热能。该热能可能转而产生大的热应力。为了降低该热应力，IC发动机通常进行冷却来将其运转温度保持在特定范围内，并且确保发动机的有效和可靠的性能。在大部分机动车中，IC发动机通过循环流体，例如特别配制的与水混合的化合物来冷却。另外，该发动机由油润滑和冷却，油通常得自石油基和非石油合成化合物。

产生的热能通常影响整体发动机结构，但是首先由发动机的活塞吸收。因此，为了提高耐用性，IC发动机，例如具备主动燃油管理的发动机，可能另外采用活塞喷射装置或机油喷射器来冷却活塞，并且使发动机可靠地承受增大的热应力。

发明内容

一种内燃发动机，包括构造用于加压油的流体泵，和构造用于在其中燃烧燃油和空气混合物的发动机气缸。该发动机还包括节气门装置，该节气门装置构造用于将空气或燃油和空气的混合物输送到气缸和将燃烧尾气从气缸排出。该发动机另外包括彼此流体连通的第一切换机构和第二切换机构，以及流体连接流体泵和第二切换机构的油道。

该发动机另外包括油喷射装置，其与第二切换机构流体连通，并且构造用于将加压油喷射到气缸中。第二切换机构通过加压油运转，以选择地开启和关闭节气门装置的运转。并且，第一切换机构构造用于交替地将加压油引导到第二切换机构，以关闭节气门装置的运转，和供给油喷射装置。

第二切换机构可构造为可折叠挺杆。在可替代形式中，第二切换机构还可构造为可锁定摇臂装置。

第一切换机构可构造为电磁控油阀。

第一切换机构的操作可由控制装置管控。控制装置还可在第一切换机构将加压油引导到油喷射装置时管控输送到气缸的燃油和空气的混合物。而且，控制装置可在第一切换机构将加压油引导到第二切换机构时，停止燃油和空气的混合物到气缸的输送。

该气缸可由气缸内腔限定，并且该气缸可包括构造成在气缸内腔内往复运动的活塞。在该情况下，机油喷射装置可构造用于将加压的油喷射到气缸内腔和活塞下侧中的至少一个上。

还公开了一种具有这样的发动机的机动车，和控制这样的发动机的运转的方法。

在结合附图和所附权利要求理解时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面实现所述发明的一个或多个实施例和一个或多个最佳模式的详细描述非常显而易见。

附图说明

图1是具有内燃发动机的机动车的示意图，该内燃机发动机采用主动燃油管理节气门关闭和气缸机油喷射装置。

图2是用于开启主动燃油管理和将油供给图1中所示的气缸机油喷射装置的内部油路和切换机构的示意图，其中，主动燃油管理采用可折叠挺杆。

图3是用于开启主动燃油管理技术和将油供给图1中所示的气缸机油喷射装置的内部油路和切换机构的示意图，其中，主动燃油管理技术采用可锁定摇臂装置。

图4是示出控制图1-3中所示的发动机运转的方法的流程图。

具体实施方式

参照附图，其中，相似的附图标记指代相似的部件，图1显示了机动车10的示意图。机动车10包括动力总成，动力总成包括内燃（IC）发动机12，例如火花点燃式或压燃式，适用于驱动轮14和/或轮16来推进机动车。发动机12通过变速装置18，并且经由驱动或传动轴20将其扭矩施加到从动车轮14和/或16。发动机12包括气缸盖21、气缸体22和油底壳或油箱23。

油箱23附接到气缸体22，用于盛装大量油。气缸体22容纳曲轴24和气缸26。每一个气缸26由气缸内腔27限定。气缸26还设置有节气门装置28，节气门装置28构造用于将燃油和空气的混合物输送到气缸和将燃烧尾气从气缸排出。节气门装置28包括进气门29和排气活门30，其可由如图1中所示的各自的进气和排气凸轮轴32、34致动。进气和排气活门29,30设置在气缸盖21内部。进气和排气凸轮轴32,34可被旋转地安装在气缸盖21上或气缸盖21内部。虽然显示了单独的进气和排气凸轮轴32,34，例如通常用于顶置凸轮式发动机中的，但是可采用一个凸轮轴，并且该一个凸轮轴被旋转地安装在气缸体22内，例如在顶置气门式发动机中，用于致动进气和排气门29,30。

进气门29构造用于控制到各自气缸26中的空气或空气和燃油供给，而排气活门30构造用于控制燃烧尾气从各自气缸的去除。每一个气缸26还包括活塞36和连杆38。活塞36构造用于在其各自气缸内腔27中的燃烧力的作用下往复运动，并且由此通过连杆38使曲轴24旋转。因此，由活塞36中的一个经由其各自的连杆38赋予曲轴24的旋转导致与其他气缸相关的其余连杆和活塞的往复运动。

曲轴24、凸轮轴32,34、连杆38和发动机12的各种其他旋转部件或以其他方式经常运动的部件由特别构造的轴承（未示出）支撑。通常，该轴承依靠建立在轴承表面和支撑部件之间的油膜来形成可靠的低摩擦接合面。通常，用于内燃发动机中的油为特别配制的流体，其源自石油基和非石油化合物。这样的油主要通过使用包含烃类的原油和用于特定发动机应用的其他化学添加剂混合。

发动机12还包括流体泵40，流体泵40构造用于从油箱23抽取油，然后将该油加压，并且将该油供到主油道42。主油道42转而将加压的油分配到曲轴24、凸轮轴32,24、连杆38的发动机轴承，并且分配到依靠油来润滑、致动和/或冷却的其他部件。由于在较高发动机速度和燃烧压力下，发动机12需要更大的油压力和油量，因此泵40构造用于随着发动机12的速度提高而产生油压力的大小的递增。泵40可由发动机12，例如通过凸轮轴32,34或曲轴24中的一个机械地驱动，或可电动运转。

如图2中所示，节气门装置28构造用于影响主动燃油管理，也称为变排量或选择性的气缸关闭，以控制特定气缸26中的燃油和空气的混合物的燃烧。主动燃油管理为发动机技术，其通过目标发动机的特定气缸的关闭操作，即停止产生动力，允许有效的发动机排量改变，从而提高燃油经济性。为了实现主动燃油管理，发动机12还包括第一切换机构44，和第二切换机构46。主油道42流体连接泵40和第二切换机构46。第二切换机构46通过加压油经由主油道42运转，以选择地致动和关闭节气门装置28的操作。因此，当节气门装置28的特定的气门29,30因而被关闭时，空气或燃油和空气的混合物被停止输送到目标气缸26，并且燃烧尾气被停止从目标气缸26排出。第一切换机构44和第二切换机构46通过流体通道47彼此流体连通。

如图2中所示，第二切换机构46可构造为可折叠挺杆。可折叠挺杆构造用于使各自的进气活门29或排气活门30不能和能够重新运转，以关闭和重新开启来自相应的发动机气缸26的动力生成。另一方面，第二切换机构46也可构造为可锁定摇臂装置，如图3中所示。类似于可折叠挺杆，可锁定摇臂装置使进气活门和排气活门29，30不能和能够重新运转，以关闭和重新开启来自相应的发动机气缸26的动力生成。第二切换机构46的特定结构可至少部分基于发动机为顶置凸轮式或顶置气门式来选择。图2的可锁定摇臂装置更可能适用于顶置凸轮式发动机，而图3的可折叠挺杆更可能用于顶置气门式发动机。

为了关闭特定的气缸26，可在活塞的动力冲程之后阻止排气活门30打开，并且在活塞的排气冲程过程中，将燃烧尾气保持在气缸中并且压缩。在活塞的排气冲程之后，阻止进气活门29打开。因此，重复地膨胀和压缩的燃烧尾气类同于气缸26内的气弹簧。在多缸发动机中，多个气缸可同时关闭。通常，当多个气缸在某一时刻关闭时，压缩一个气缸中的废气所需的动力由另一个气缸中保留的废气的解压来补偿。当需要更大的动力时，排气活门被重新打开，并且之前未释放的废气在特定活塞的排气冲程过程中被排出。随后，伴随的进气活门同样被重新打开，并且恢复正常的发动机运转。该气缸关闭的实际结果是目标发动机的燃油经济性的提高，以及伴随的废气排放的减少。

如图1和2中所示，发动机另外采用油喷射装置48和50，其中，油喷射装置48,50中的每一个构造用于将加压油喷射到相应的发动机气缸26中。虽然油喷射装置48中的每一个用于可由主动燃油管理关闭的特定气缸26，但是油喷射装置50中的每一个与没有具备被关闭技术的特定气缸26也相关。油喷射装置48，50中的每一个设置在每一个相应的气缸26处，在相应的活塞36下面，用于向活塞的下侧和各自的气缸内腔27提供油射流。因此，油喷射装置48，50中的每一个可构造用于将加压油喷射到相应的气缸内腔27和活塞36下侧中的至少一个上。油喷射装置48、50由此被用于选择地减小活塞36受到的在发动机10的运转过程中由于燃烧产生的热应力，并且被用于通过在气缸内腔27上产生油膜来润滑气缸内腔27。虽然在每一个气缸26位置处显示了一个油喷射装置48或50，但是在其他可能实施例中，在每一个气缸处可使用任意数量的油喷射装置。由泵40产生的油压力对于每一个油喷射装置48,50足够建立油射流，该油射流对准相应的活塞36的下侧和气缸内腔27。

返回参照图2和3，第一切换机构44构造用于交替地将加压油通过油路52引导到第二切换机构46，以由此关闭节气门装置28的运转，和将油供给油喷射装置48。如图2中所示，第一切换机构44构造为电磁控油阀，其允许加压流体朝向第二切换机构46流动或流到油喷射装置48。用于可由第二切换机构46关闭的气缸26的油喷射装置48中的每一个通过油路52与第二切换机构直接流体连通。另一方面，与没有具备被关闭技术的气缸相关的油喷射装置50中的每一个通过油路54与主油道42直接流体连通。因此，虽然当泵40运转时，油路54一直将供给油喷射装置50，但是油喷射装置48仅在第一切换机构44不将加压油引导到第二切换机构46时才被供给加压油。

如图2和3中另外所示，不同的第一切换机构44可用于每一个构造用于关闭的气缸26，以便于单独控制每一个目标气缸的相应的气门29,30。由单独的第一切换机构44提供的单独的控制可用于在单个气缸26的关闭和/或重新开启之间产生时间间隔。而且，每一个第一切换机构44还构造用于在此情况下、在加压油没有被引导到相关的第二切换机构46时，将加压油供给单个油喷射装置48。

第一切换机构44的运转由控制装置58管控。控制装置58可以是中央处理单元（CUP），如图1中所示，或为关于发动机12布置在机动车10上的专用控制装置，如图2中所示。在控制装置58构造为CPU的情况下，控制装置可在第一切换机构44将加压油引导到油喷射装置48时，另外控制输送到气缸26的燃油和空气的混合物。在该情况下，控制装置58可在第一切换机构44将加压油引导到第二切换机构46时，另外停止燃油和空气的混合物到气缸26的输送。

控制机动车10中的发动机12的运转的方法70显示在图4中，并且关于图1-3在下面进行了描述。在框72中，该方法在发动机12运转时，通过流体泵40提供加压油。该方法从框72进行到框74，在框74中，其包括操作节气门装置28来将燃油和空气的混合物输送到气缸26，用于在其中燃烧，并且从其排出燃烧尾气。如上面所述，节气门装置28构造用于选择地开启和关闭特定的进气和排气活门29,30，以影响用于控制特定气缸26中的燃烧的主动燃油管理。框74之后，该方法前进到框76。

在框76中，该方法包括在将燃油和空气的混合物输送到气缸时，通过第一切换机构44将加压油的至少一部分引导来供给油喷射装置48，以将加压油喷射到气缸26中。在框76之后，该方法前进到框78。在框78中，该方法包括通过第一切换机构44将加压油的所述部分引导到第二切换机构46，以关闭节气门装置28的运转。而且，在框78中，通过第一切换机构44将加压油引导到第二切换机构46的动作在停止将加压油的至少一部分引导到油喷射装置48时实现。

在框78之后，该方法可前进到框80，在框80中，该方法可包括在加压油被引导到油喷射装置48时，控制输送到气缸26的燃油和空气的混合物。另外，在控制燃油和空气的混合物时，该方法可包括在将加压油引导到第二切换机构46时停止燃油和空气的混合物到气缸26的输送。如上面关于图1-3所描述的，机动车10包括控制装置58，该装置可通过第一切换机构44引导加压油、控制被输送到特定气缸26的燃油和空气的混合物和停止燃油和空气的混合物到特定气缸的输送。在框78或80中任一步骤之后，在框82中，该方法可通过第一切换机构44，在停止将加压油引导到第二切换机构46时，将加压油引导回到油喷射装置48。

详细的描述和图或附图是对本发明的支持和描述，但是本发明的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了实现要求保护的本发明的最佳模式和其他实施例，但是存在多种可替代设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本发明。

Claims (10)

1.一种内燃发动机，包括：

流体泵，其构造用于加压油；

发动机气缸，其构造用于在其中燃烧燃油和空气的混合物；

节气门装置，其构造用于将空气和燃油与空气的混合物中的至少一种输送到发动机气缸，和从发动机气缸排出燃烧尾气；

第一切换机构和第二切换机构，其彼此流体连通；

油道，其流体连接流体泵和第二切换机构；和

油喷射装置，其与第二切换机构流体连通，并且构造用于将加压油喷射到发动机气缸中；

其中：

第二切换机构通过加压油运转，以选择地开启和关闭节气门装置的运转；并且

第一切换机构构造用于交替地将加压油引导到第二切换机构来关闭节气门装置的运转，和将油供给油喷射装置。

2.根据权利要求1所述的发动机，其中，第二切换机构构造为可折叠挺杆。

3.根据权利要求1所述的发动机，其中，第二切换机构构造为可锁定的摇臂装置。

4.根据权利要求1所述的发动机，其中，第一切换机构构造为电磁控油阀。

5.根据权利要求1所述的发动机，其中，第一切换机构的运转由控制装置管控。

6.根据权利要求5所述的发动机，其中，当第一切换机构将加压油引导到油喷射装置时，控制装置另外控制输送到气缸的燃油和空气的混合物，并且当第一切换机构将加压油引导到第二切换机构时，控制装置停止燃油和空气的混合物到气缸的输送。

7.根据权利要求1所述的发动机，其中，气缸由气缸内腔限定，该气缸包括活塞，活塞构造用于在气缸内腔中往复运动，并且其中，油喷射装置构造用于将加压油喷射到气缸内腔和活塞下部中的至少一个上。

8.一种控制机动车中内燃发动机的运转的方法，该方法包括：

通过流体泵加压油；

运转节气门装置来将空气和燃油与空气的混合物中的至少一种输送到发动机的气缸，以在其中燃烧，并且从其排出燃烧尾气；

在将燃油和空气的混合物输送到发动机气缸时，通过第一切换机构将加压油的至少一部分引导来供给油喷射装置，以将加压油喷射到发动机气缸中；并且。

在停止将加压油的该至少一部分引导到油喷射装置时，通过第一切换机构将加压油的该至少一部分引导到第二切换机构，以使节气门装置的运转关闭。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，第二切换机构构造为可折叠挺杆和可锁定摇臂装置中的一种，并且第一切换机构构造为电磁控油阀。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括：

在将加压油引导到油喷射装置时，控制输送到气缸的燃油和空气的混合物；和

在将加压油引导到第二切换机构时，停止燃油和空气的混合物到气缸的输送。

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