对于具有主动燃料管理的发动机的减小的扭矩变化的制作方法
【专利摘要】在本发明的一个示例性实施例中，一种内燃发动机包括：所述内燃发动机的第一排中的第一组气缸；和所述内燃发动机的第二排中的第二组气缸。该发动机也包括平面曲轴，所述平面曲轴耦接到所述第一组气缸和所述第二组气缸。停用气缸中的压力通过气体喷射和所述第一排和第二排之间的排角度被控制，当所述内燃发动机以燃料节省模式操作时，所述排角度从90度排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值。
【专利说明】对于具有主动燃料管理的发动机的减小的扭矩变化
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有主动燃料管理的发动机，并且更特别地使用气缸停用来减小发动机中的低阶扭矩。
【背景技术】
[0002]在减少燃料的努力中，当发动机经历较低载荷状况时，发动机可以使用主动燃料管理。在多气缸发动机(例如，直列四个或V-8构造)的情况中，气缸的一部分被“停用”(deactivate),其中燃料在低载荷下不被喷射到停用的气缸。在气缸停用期间,进气和排气阀两者均使用阀停用机构保持关闭。在一些情况中，使用气缸停用的主动燃料管理(“AFM”)的操作范围被振动和扭矩变化限制，该振动和扭矩变化可能在驱动(即，不点火)停用的气缸时发生。因此，用于AFM的减小的操作范围(例如，限制于很低的发动机载荷河能减小对于发动机的燃料经济性，其否则可能从气缸停用获益。
【发明内容】
[0003]在本发明的一个示例性实施例中，一种内燃发动机包括:所述内燃发动机的第一排中的第一组气缸；和所述内燃发动机的第二排中的第二组气缸。该发动机也包括:平面曲轴，所述平面曲轴耦接到所述第一组气缸和所述第二组气缸；和所述第一排和第二排之间的排角度，当所述内燃发动机以燃料节省模式操作时，所述排角度从90度排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值。
[0004]在本发明的另一示例性实施例中，提供一种用于发动机中的主动燃料管理的方法，该发动机具有布置在第一排和第二排中的气缸，其中该方法包括停止到布置在所述第一排中的第一组气缸中的燃料流动，所述停止导致所述第一组气缸的停用。该方法还包括将燃料继续喷射到布置在所述第二排中的第二组气缸中，在所述第一组气缸被停用的同时所述继续喷射提供功率，其中所述第一组气缸和所述第二组气缸耦接到平面曲轴，并且其中，当所述第一组气缸被停用时，所述第一排和第二排之间的排角度从90度排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值；和当所述第一组气缸的每一个处于下死点时将气体喷射到所述第一组气缸中，喷射的气体增加所述第一组气缸的每一个中的气缸压力，这在所述发动机的操作期间在所述第一组气缸被停用时减小一阶扭矩变化的幅值。
[0005]本发明还包括如下方案:
1.一种内燃发动机，包括:
所述内燃发动机的第一排中的第一组气缸；
所述内燃发动机的第二排中的第二组气缸；
平面曲轴，所述平面曲轴耦接到所述第一组气缸和所述第二组气缸；以及所述第一排和第二排之间的排角度，当所述内燃发动机以燃料节省模式操作时，所述排角度从90度排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值。
[0006]2.如方案I所述的内燃发动机，还包括: 用于所述第一组和第二组气缸的每一个气缸的燃料供应线路和空气供应线路；
用于所述第二组气缸的每一个气缸的补充气体供应线路；和
控制器，所述控制器能通信地耦接到所述补充气体供应线路，其中所述控制器被配置成执行一种方法，所述方法包括:
停止燃料流到所述第一组气缸中，所述停止通过关闭燃料供应阀以停止所述第一组气缸中的燃烧而导致所述第一组气缸的停用；
在所述第一组气缸被停用时将燃料继续喷射到所述第二组气缸中以提供功率；以及当所述第一组气缸的每一个处于下死点时，通过所述补充气体供应线路将气体喷射到所述第一组气缸中，所述喷射的气体增加所述多个气缸的第一组的每一个中的气缸压力，这在所述多个气缸的第一组被停用时在所述发动机的操作期间减小二阶扭矩变化的幅值。
[0007]3.如方案2所述的内燃发动机，其中，将气体喷射到所述多个气缸的第一组中包括:在所述多个气缸的第一组的停用模式期间在空气供应和燃料供应阀被关闭以停止燃烧时将气体喷射到所述第一组中。
[0008]4.如方案3所述的内燃发动机，其中，将气体喷射到所述多个气缸的第一组中包括:通过用于所述多个气缸的第一组的每一个的补充线路喷射空气，其中所述补充线路位于发动机缸盖中。
[0009]5.如方案I所述的内燃发动机，其中，所述第一组气缸包括所述第一排中的四个气缸，并且所述第二组气缸包括所述第二排中的四个气缸，所述内燃发动机包括V-8发动机。
[0010]6.如方案5所述的内燃发动机，其中，所述燃料节省模式导致所述第一组气缸停止点火并且所述第二组气缸以类似于直列四气缸发动机的模式点火。
[0011]7.如方案I所述的内燃发动机，其中:
所述第一组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第一角度点火；
所述第二组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第一角度点火；
所述第一组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第二角度点火；以及所述第二组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第二角度点火，所述第一角度离所述第二角度180度。
[0012]8.一种内燃发动机，包括:
所述内燃发动机的第一排中的第一组气缸；
所述内燃发动机的第二排中的第二组气缸，所述第一组气缸和第二组气缸各自包括四个气缸；
平面曲轴，所述平面曲轴耦接到所述第一组气缸和所述第二组气缸；
所述第一排和第二排之间的排角度，当所述内燃发动机以燃料节省模式操作时，所述排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值；用于所述第一和第二组气缸的每一个气缸的燃料供应线路和空气供应线路；
用于所述第一和第二组气缸的每一个气缸的燃料供应线路和空气供应线路；
用于所述第二组气缸的每一个气缸的补充气体供应线路；以及控制器，所述控制器能通信地耦接到所述补充气体供应线路，其中所述控制器被配置成执行一种方法，所述方法包括: 停止燃料流到所述第一组气缸中，所述停止通过关闭燃料供应阀以停止所述第一组气缸中的燃烧而导致所述第一组气缸的停用；
在所述第一组气缸被停用时将燃料继续喷射到所述第二组气缸中以提供功率；以及当所述第一组气缸的每一个处于下死点时，通过所述补充气体供应线路将气体喷射到所述第一组气缸中，所述喷射的气体增加所述多个气缸的第一组的每一个中的气缸压力，这在所述多个气缸的第一组被停用时在所述发动机的操作期间减小二阶扭矩变化的幅值。
[0013]9.如方案8所述的内燃发动机，其中，将气体喷射到所述多个气缸的第一组中包括:在对于所述多个气缸的第一组的停用模式期间在空气供应和燃料供应阀被关闭以停止燃烧时喷射气体。
[0014]10.如方案9所述的内燃发动机，其中，将气体喷射到所述多个气缸的第一组中包括:通过用于所述多个气缸的第一组的每一个的补充线路喷射空气，其中专用的所述线路位于发动机缸盖中。
[0015]11.如方案8所述的内燃发动机，其中，所述燃料节省模式导致所述第一组气缸停止点火并且所述第二组气缸以类似于直列四气缸发动机的模式点火。
[0016]12.如方案8所述的内燃发动机，其中，所述排角度从90度角度被调节选定的角度。
[0017]13.如方案8所述的内燃发动机，其中:
所述第一组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第一角度点火；
所述第二组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第一角度点火；
所述第一组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第二角度点火；以及在所述第二组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第二角度点火，所述第一角度离所述第二角度180度。
[0018]14.一种用于发动机中的主动燃料管理的方法,所述发动机具有布置在第一排和第二排中的气缸，所述方法包括:
停止到往布置在所述第一排中的第一组气缸中的燃料流动，所述停止导致所述第一组气缸的停用；
将燃料继续喷射到布置在所述第二排中的第二组气缸中，在所述第一组气缸被停用的同时所述继续喷射提供功率，其中所述第一组气缸和所述第二组气缸耦接到平面曲轴，并且其中，当所述第一组气缸被停用时，所述第一排和第二排之间的排角度从90度排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值；以及
当所述第一组气缸的每一个处于下死点时将气体喷射到所述第一组气缸中，所述喷射的气体增加所述第一组气缸的每一个中的气缸压力，这在所述第一组气缸被停用时在所述发动机的操作期间减小一阶扭矩变化的幅值。
[0019]15.如方案14所述的方法，其中，将气体喷射到所述第一组气缸中包括:在所述第一组气缸的停用模式期间在空气流动和燃料流动阀被关闭以停止燃烧时将气体喷射到所述第一组气缸中。
[0020]16.如方案15所述的方法，其中，将气体喷射到所述第一组气缸中包括:通过用于所述第一组气缸的每一个的补充线路喷射气体，其中所述补充线路位于发动机缸盖中。
[0021]17.如方案14所述的方法，其中，所述第一组气缸包括所述第一排中的四个气缸，并且所述第二组气缸包括所述第二排中的四个气缸，所述发动机包括V-8发动机。
[0022]18.如方案14所述的方法，还包括基于流体连接到所述第一组气缸的补充气体供应线路中的下死点处的压力来控制所述气缸压力。
[0023]当结合附图阅读时，从本发明的以下详细描述容易理解本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]其它特征，优点和细节仅通过例子的方式出现在实施例的以下详细描述中，该详细描述参考附图，在附图中:
图1是根据实施例的发动机系统的示意图；
图2是根据另一实施例的发动机系统的示意图；
图3是根据实施例的发动机系统的曲线图，该发动机系统利用主动燃料管理和增加的停用气缸压力来减小一阶扭矩变化的幅值；
图4是根据实施例的具有减小的一阶扭矩变化幅值的利用主动燃料管理的发动机系统的曲线图；
图5是根据实施例的具有减小的一阶扭矩变化幅值的利用主动燃料管理的发动机系统的曲线图；
图6和7是根据实施例的示例性曲轴的图，该示例性曲轴具有修正的点火角度以进一步减小一阶扭矩变化的幅值；以及
图8是根据实施例的具有布置成“V”构造的气缸的八气缸发动机的图；
图9是图8中示出的发动机的端视剖视图；
图10是图8和9中示出的发动机中使用的示例性平面曲轴的点火构造的示意性端视图；
图11是根据实施例的具有减小的扭矩变化幅值的在利用主动燃料管理的同时进行操作的发动机系统的曲线图；以及
图12是没有用来减小扭矩变化幅值的技术的在使用主动燃料管理的同时进行操作的发动机系统的曲线图。
【具体实施方式】
[0025]下面的描述在性质上仅仅是示例性的并且不意图限制本公开，其应用或用途。应当理解，贯穿这些附图，对应的附图标记指示相似或对应的部件和特征。如这里使用的，术语控制器和模块指的是专用集成电路(ASIC)，电子电路，处理器(共享的，专用的或成组的)和存储器(其执行一个或更多个软件或固件程序)，组合逻辑电路，和/或提供所描述功能的其它合适部件。在实施例中，控制器或模块可以包括一个或更多个子控制器或子模块。
[0026]根据本发明的示例性实施例，图1是内燃(IC)发动机系统100的一部分的示意图。IC发动机系统100包括内燃(IC)发动机102和控制器104。在实施例中，IC发动机102是柴油发动机。在另一实施例中，IC发动机102是火花点火发动机。在实施例中，IC发动机102是四冲程发动机。IC发动机102包括活塞106，该活塞106布置在气缸108中。为了容易理解，描绘单个气缸108，然而，应当理解，IC发动机102可以包括多个活塞106，该多个活塞106布置在多个气缸108中，其中多个气缸108的每一个通过所描绘的布置接收燃烧空气和燃料的组合。IC发动机102可以具有以合适方式(诸如直列、“V”或水平对置(boxer)式构造)布置的多个气缸108，诸如2，3，4，5，6，7，8个或更多个气缸。在实施例中，描绘的发动机系统和方法适用于直列四气缸发动机，该直列四气缸发动机在燃料节省模式期间停用一个、两个或三个气缸。在另一实施例中，所描绘的发动机系统和方法适用于六气缸发动机(直列，V或水平对置式构造)，该六气缸发动机在燃料节省模式期间停用两个或四个气缸。应当理解，所描绘的系统和方法适用于使用气缸停用以便燃料节省的各种发动机构造。
[0027]在IC发动机102的操作期间，燃烧空气/燃料混合物被燃烧，由此导致活塞106在气缸108中的往复运动。活塞106的往复运动使位于曲轴箱130内的曲轴107旋转以将发动功率输送到车辆功率系(未示出)或输送到发电机或这种功率的其它静止接收装置(未示出)(在IC发动机102的静止应用的情况中)。在实施例中，IC发动机102是V-8发动机，其中曲轴107是平面曲轴。
[0028]空气/燃料混合物由通过进气口 114被接收的空气流116和诸如燃料喷射器113的燃料供应装置形成。阀I1布置在进气口 114中以控制进气口 114和气缸108之间的空气的流体流动和流体连通。在示例性实施例中，阀110的位置和对应的空气流116由致动器112控制，该致动器112与控制器104信号通信并且由控制器104控制。在空气/燃料混合物的燃烧之后，排气124经由排气通道122从气缸流出。排气阀118耦接到致动器120以控制气缸108和排气通道122之间的流体流动和连通。在实施例中，控制器104与致动器120通信以控制致动器120的运动。控制器104从传感器128a-128n收集关于IC发动机102的操作的信息，诸如温度(进气系统，排气系统，发动机冷却剂，环境等等)、压力和排气流率，并且使用该信息来监视和调节发动机操作。此外，控制器104控制从燃料喷射器113到气缸108中的流体流动。控制器104也与传感器信号通信，该传感器可以被配置成监视多种气缸参数，诸如压力或温度。
[0029]补充空气供应装置150经由补充线路152提供空气或另一合适气体到气缸108。阀156控制从补充空气供应装置150到气缸108的空气的流动。在实施例中，阀156的位置由控制器104控制，由此控制补充空气流158。传感器154与控制器104通信并且提供对应于气缸压力的信号到控制器104,其中气缸压力被用于控制发动机的扭矩波动和振动。应当理解，对于具有多个气缸108的IC发动机系统100，在减少燃料操作期间可以被停用的多个气缸的每一个可以具有对应的补充线路152、阀156、补充空气供应装置150和传感器154。
[0030]在实施例中，IC发动机系统100通过停用第一组气缸108同时在第二组气缸108中继续空气-燃料混合物的燃烧而节省燃料消耗。在主动燃料管理期间，停用的气缸不从燃料喷射器113接收燃料。当操作在减少燃料消耗模式时，由于一阶扭矩变化，停用的气缸可能在IC发动机系统100中导致显著振动。因此，发动机系统的实施例喷射补充空气流158以增加停用气缸108中的压力，其中增加的气缸压力减小了一阶扭矩变化的幅值。由此，补充空气供应装置150和补充线路152提供补充空气流158到气缸108，同时燃料供应装置和空气供应装置分别从燃料喷射器113和进气口 114断开。如这里讨论的，补充空气流158可以包括其它气体和空气的组合。另外，如这里讨论的，气体可以被喷射到停用气缸中，其中气体可以包括用来增加气缸中的压缩压力的空气或任何气体或气态化合物，诸如空气、排气、惰性气体或其组合。在实施例中，在IC发动机系统100中提供主动燃料管理，同时当第一组气缸被停用时通过减小一阶扭矩变化也减小发动机振动。在实施例中，减小的振动提高车辆耐用性并且改善驾驶员体验。
[0031]图2是根据实施例的发动机系统200的一部分的不意图。发动机系统200包括发动机201，该发动机201具有第一排气缸202、第二排气缸224和控制器204。第一排202包括气缸206、208、210和212。第二排224包括气缸226、228、230和232。该发动机系统也包括加压补充空气供应装置214，当发动机系统200启用燃料节省模式时，该加压补充空气供应装置214分别通过线路238、216、218和240将空气引导到气缸206、208、210和212。在实施例中，燃料节省模式使用主动燃料管理过程，该主动燃料管理过程停用气缸206、208、210和212，同时燃烧在气缸226,228,230和232中继续。诸如阀234、222、220和236的流动控制装置被配置成分别控制气缸206、208、210和212内的空气流动和空气压力。如上面讨论的，当气缸处于下死点(BDC)时，该补充空气供应装置214可以将加压空气喷射到气缸206、208、210和212中以增加停用气缸中的总气缸压力。典型地，在该循环期间在第二排224中的活动气缸继续燃烧时，气缸206、208、210和212将各自在不同的时间达到BDC。气缸206、208、210和212中的增加的压力减小了发动机系统200经受的一阶扭矩变化的幅值，并且因此减小振动并且提高发动机耐用性。此外，在燃料节省模式同时的车辆操作期间，减小的振动改善驾驶员体验。在实施例中，发动机201是具有平面曲轴的V-8发动机，其中这里描述的技术当在燃料节省模式中时减小扭矩变化的幅值。
[0032]在实施例中，在燃料节省模式期间，在燃烧期间使用的空气流阀和燃料流阀保持关闭时，停用气缸从补充空气供应装置接收喷射的空气。补充空气线路可以位于将空气喷射到气缸中的任何合适位置，诸如靠近发动机缸盖或在发动机缸盖中。在实施例中，控制器204基于各种发动机操作参数(诸如发动机载荷和发动机转速)控制停用气缸压力。在实施例中，控制器通过流体连接到多个气缸的第一组的补充空气供应线路基于下死点处的压力控制气缸压力。此外，控制器考虑通过停用气缸中的活塞环泄漏的空气的量控制被喷射到停用气缸中的空气以补偿泄漏的空气。在实施例中，在燃料节省模式期间，停用气缸内的增加的压力抵抗活塞在停用气缸内的运动以减小一阶扭矩变化的幅值。
[0033]图3是利用具有减小的一阶扭矩变化幅值的主动燃料管理的发动机系统的示例性曲线图300。该曲线图中示出的发动机系统的实施例在上面在图1-2中被描述。曲线图300包括X轴和y轴，该X轴示出在燃料节省模式(AFM)期间点火的发动机的第一气缸(例如，直列四气缸发动机的点火的第一气缸)的曲轴角度302 (以度为单位)，该y轴示出气缸中表压力304 (以巴为单位)。对于不例性四气缸发动机，被停用的第二气缸将具有与第一气缸相差180度的曲轴角度。为点火的或燃烧的气缸以及为停用的气缸绘制压力。在实施例中，曲线图300示出燃料节省模式中的四气缸发动机的气缸压力，其中这些气缸中的两个被停用。该曲线图示出用来减小一阶扭矩变化的幅值的具有喷射的空气的发动机系统与没有喷射的空气的系统的压力差。曲线308代表在燃料节省模式期间点火的第一气缸的气缸压力。曲线306代表在燃料节省模式期间点火的第四气缸(其中根据机组中的布置来称呼这些气缸；例如第三气缸邻近第二和第四气缸)的气缸压力。如所描绘的，第一气缸在接近O度曲轴角度点火,而第四气缸在接近360度的曲轴角度点火,其中点火角度的每一个错开从360和O度的选定量。
[0034]在发动机系统处于燃料节省模式时，曲线310代表没有喷射补充空气到停用气缸中的情况下第二和第三气缸中的气缸压力。如所描绘的，停用气缸中的压力具有小于3巴的峰值并且在发动机循环期间的某些点实际上可以具有略微负的压力。曲线312代表在具有补充空气喷射的第二和第三气缸的气缸压力，其中该气缸压力具有大约21巴的峰值。第二和第三气缸的峰值压力值在停用气缸中提供增加的压缩压力以减小发动机系统中的扭矩波动的幅值。
[0035]图4是利用具有减小的一阶扭矩变化幅值的主动燃料管理的发动机系统的示例性曲线图400。该曲线图中示出的发动机系统的实施例在上面在图1-2中被描述。曲线图400包括X轴和J轴，该X轴示出压力乘数值402，该J轴示出一阶扭矩变化的幅值404 (以牛顿-米为单位)。在停用气缸的若干压力值(由压力乘数402代表)下，对在燃料节省模式期间停用的气缸绘制一阶扭矩变化幅值。曲线406代表当发动机的曲轴点火角度均等时，诸如当气缸点火之间的角度是180-180-180-180 (对于四气缸发动机)时，停用气缸的一阶扭矩变化幅值。曲线408代表当发动机的曲轴点火角度错开时，诸如当气缸点火之间的角度是165-195-165-195 (对于四气缸发动机)时，停用气缸的一阶扭矩变化幅值。下面参考图5进一步讨论错开的曲轴点火角度。在实施例中，为I的压力乘数代表不将空气喷射到停用气缸中的情况下的一阶扭矩变化幅值的数据。曲线406和408两者显示扭矩幅值随着压力乘数值从I递增到大约6或7而减小。如上所述，通过在下死点将空气喷射到停用气缸中，可以控制压力乘数值。
[0036]在曲线406的实施例中，空气被喷射到停用气缸中，从而与大约I的压力乘数下的发动机操作(例如，在没有空气喷射的情况下的大约165的一阶扭矩幅值)相比，在大约6.6的压力乘数下将一阶扭矩大小减小至少50% (例如，大约70的一阶扭矩幅值)。因此，在停用气缸中喷射空气从而以大约6.6的因数增加气缸中压力将一阶扭矩幅值减小至少50%。在曲线408的实施例中，空气被喷射到停用气缸中，从而与大约I的压力乘数下的发动机操作(例如，在没有空气喷射的情况下大约38的一阶扭矩幅值)相比，在大约6.9的压力乘数下将一阶扭矩幅值减小至少70%(例如，大约165的一阶扭矩幅值)。因此，到停用气缸中的补充空气的喷射增加气缸中压力从而为一阶扭矩变化提供减小的幅值，其中偏移点火角度可以提供一阶扭矩变化的额外减小。
[0037]图5是利用具有减小的一阶扭矩变化幅值的主动燃料管理的发动机系统的示例性曲线图500。该曲线图中示出的发动机系统的实施例在上面在图1-2中被描述。示例性曲线图500示出谐波的相位调节，该谐波的相位调节用来彼此抵消以减小扭矩变化的幅值。曲线图500示出由X轴代表的一阶扭矩变化幅值的角度502和由y轴代表的一阶扭矩大小504。曲线506示出发动机循环期间的停用气缸(也称为“驱动气缸”)的一阶扭矩大小。曲线508示出发动机循环期间的点火气缸的一阶扭矩大小。
[0038]如上所述地执行用来减小扭矩变化的压力喷射以将曲线506 (用于停用气缸)的幅值增加到基本上与曲线508的幅值相同。曲线506和508的一阶扭矩变化是基本上相反的，从而允许点火气缸508的一阶扭矩变化通过停用气缸506的一阶扭矩变化作出一些抵消。曲线510示出发动机循环期间的发动机的停用和点火气缸的合成的组合一阶扭矩大小。合成的一阶大小至少部分地由点火和停用气缸的一阶扭矩之间的相位差512导致并且与该相位差512成比例。因此，调节发动机气缸的曲轴角度可以减小一阶扭矩变化的幅值，由此减小合成的曲线510的大小。调节曲轴角度将减小相位差512以允许燃料节省模式期间的点火和停用气缸(曲线506，508)之间增加的扭矩抵消。
[0039]在实施例中，停用气缸和点火气缸的点火间隔通过改变或调节曲轴角度被调节以在燃料节省模式期间进一步减小一阶扭矩变化的幅值。在实施例中，相继点火气缸在修正的曲轴上具有不同曲轴角度。在直列四气缸发动机的一个实施例中，点火顺序是1-3-4-2。对于示例性直列四气缸发动机，被调节的曲轴的对应的点火间隔是165-195-165-195(度)，其中相继点火气缸具有不同的曲轴角度。因此，燃料节省模式期间的一阶扭矩变化的幅值通过减小相位差512而降低，这通过操纵曲轴角度以引起驱动扭矩相位与点火扭矩相位完全异相(即，错开180度)来实现。在实施例中，当发动机操作在燃料节省模式时调节曲轴角度是有利的，在常规发动机操作(即，所有气缸点火)期间，被调节的曲轴角度可能引入一阶扭矩幅值。因此，曲轴角度调节和停用气缸的一阶扭矩大小的对应相移必须对于两种操作模式(即，燃料节省和常规操作)被平衡。
[0040]图6和7是示例性曲轴的图,如上面参考图5描述,该示例性曲轴具有修正的点火角度以进一步减小一阶扭矩变化的幅值。图6是直列四气缸发动机的示例性曲轴的示意性侧视图，其中气缸之间的点火角度被描绘。第一气缸600点火角度或位置邻近第二气缸602点火角度或位置。第三气缸604点火角度位于第四气缸606点火角度和第二气缸602点火角度之间。图7是图6的示例性曲轴的端视图。如上所述，点火位置700是在调节点火角度之前用来点火第二和第三气缸的地方(例如，在点火角度是180-180-180-180的情况下)。角度702是由描绘的修正曲轴提供的原始点火角度的调节，其中修正曲轴具有一阶扭矩变化的幅值的进一步减小。在实施例中，角度702对应于相位角512，其中修正的曲轴允许点火气缸508的一阶扭矩变化和停用气缸506的一阶扭矩变化之间的增加的抵消。
[0041]图8是根据实施例的气缸布置成“V”构造的八气缸发动机800的图。图9是示例性发动机800的剖视端视图。发动机800包括第一气缸排802和第二气缸排804，其中这些气缸排的每一排具有四个气缸。第一气缸排802包括气缸806、810、814和818。第二气缸排804包括气缸808、812、816和820。气缸排802和804的排角度900可以是大约75-105度，其中离开90度的角度的调节可以减小发动机800当以燃料节省模式操作时经受的扭矩变化的幅值。应当注意，发动机800除了下面的图外还可以用于参考图1-7描述的构造。在实施例中，发动机800包括平面曲轴902，其中气缸以下面的顺序点火:806，808, 814，816, 818, 820，810, 812。
[0042]在实施例中，发动机800的燃料节省模式包括排802或804中的一个排被停用而另一个排继续点火。因此，在气缸停用期间，点火气缸可以被描述为操作在直列四气缸构造下。在实施例中，燃料节省模式停用气缸806、810、814和818，同时点火气缸808、812、816和820。排角度900可以离开90度排角度被调节选定的角度以减小发动机800当以燃料节省模式操作时经受的二阶扭矩变化的幅值。因此，如上所述，由于来自交替地不同排802，804的气缸以指定的点火顺序点火，具有平面曲轴的发动机800的V-8构造从调节的排角度获
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[0043]此外，所描绘的气缸800可以实施用来减小扭矩变化(一阶和/或二阶)的幅值的其它方法，诸如，如上面描述的，到停用气缸中的气体或空气喷射。该空气喷射增加停用气缸中的气缸压力以进一步减小当处于燃料节省模式时发动机800中的二阶扭矩变化的幅值，因此减小噪音、振动和刺耳性以改善驾驶员体验。所描绘的发动机800也可以实现平曲轴806的修正的角度(如上面讨论的)，其中曲轴902的修正的角度减小由发动机800经受的一阶扭矩变化幅值。
[0044]图10是示例性平面曲轴902的点火构造的示意性端视图。点火位置903是用于点火气缸806、808、818和820的地方，而点火位置904是用于点火气缸810、812、814和816的地方。在实施例中，平面曲轴902不需要平衡重物来平衡一阶力矩，但取决于具体要求可以包括一个或两个平衡轴。与相当的交叉平面曲轴相比，所得到的平面曲轴902可以具有较小的质量和惯性。
[0045]图11是根据上述实施例的具有减小的二阶扭矩变化幅值在利用主动燃料管理的同时进行操作的发动机系统的曲线图。图12描绘没有用来减小一阶和二阶扭矩变化的幅值的上述技术的利用主动燃料管理的发动机系统的操作。如图11和12中描绘的，第一 X轴1102和1202分别对应于以每分钟转数(RPM)为单位的发动机转速。以牛顿-米(N_m)为单位的发动机输出扭矩分别由y轴1104和1204描绘。以Ν-m为单位的二阶幅值扭矩变化分别由第二 X轴1104和1204描绘。如该曲线图示出的，在140 N_m和3000 RPM的示例性发动机输出扭矩下，图11中的减小扭矩变化发动机经受二阶扭矩变化的大约25-50 N-m的幅值。相比之下，在140 N-m和3000 RPM的示例性发动机输出扭矩下，图12中的没有减小扭矩修正的发动机经受二阶扭矩变化的大约250-275 N-m的幅值。
[0046]虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解，可以作出各种改变并且等同物可以替代其诸个要素而不偏离本发明的范围。此外，可以作出许多修正以使特别的情况或材料适合本发明的教导而不偏离本发明的本质范围。因此，旨在使本发明不限于公开的特别实施例，而是本发明将包括落在本申请的范围内的所有实施例。
【权利要求】
1.一种内燃发动机，包括: 所述内燃发动机的第一排中的第一组气缸； 所述内燃发动机的第二排中的第二组气缸； 平面曲轴，所述平面曲轴耦接到所述第一组气缸和所述第二组气缸；以及所述第一排和第二排之间的排角度，当所述内燃发动机以燃料节省模式操作时，所述排角度从90度排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值。
2.如权利要求1所述的内燃发动机，还包括: 用于所述第一组和第二组气缸的每一个气缸的燃料供应线路和空气供应线路； 用于所述第二组气缸的每一个气缸的补充气体供应线路；和 控制器，所述控制器能通信地耦接到所述补充气体供应线路，其中所述控制器被配置成执行一种方法，所述方法包括: 停止燃料流到所述第一组气缸中，所述停止通过关闭燃料供应阀以停止所述第一组气缸中的燃烧而导致所述第一组气缸的停用；在所述第一组气缸被停用时将燃料继续喷射到所述第二组气缸中以提供功率；以及当所述第一组气缸的每一个处于下死点时，通过所述补充气体供应线路将气体喷射到所述第一组气缸中，所述喷射的气体增加所述多个气缸的第一组的每一个中的气缸压力，这在所述多个气缸的第一组被停用时在所述发动机的操作期间减小二阶扭矩变化的幅值。
3.如权利要求2所述的内燃发动机，其中，将气体喷射到所述多个气缸的第一组中包括:在所述多个气缸的第一组的停用模式期间在空气供应和燃料供应阀被关闭以停止燃烧时将气体喷射到所述第一组中。
4.如权利要求3所述的内燃发动机，其中，将气体喷射到所述多个气缸的第一组中包括:通过用于所述多个气缸的第一组的每一个的补充线路喷射空气，其中所述补充线路位于发动机缸盖中。
5.如权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述第一组气缸包括所述第一排中的四个气缸，并且所述第二组气缸包括所述第二排中的四个气缸，所述内燃发动机包括V-8发动机。
6.如权利要求5所述的内燃发动机，其中，所述燃料节省模式导致所述第一组气缸停止点火并且所述第二组气缸以类似于直列四气缸发动机的模式点火。
7.如权利要求1所述的内燃发动机，其中: 所述第一组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第一角度点火； 所述第二组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第一角度点火； 所述第一组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第二角度点火；以及所述第二组气缸中的两个气缸在对于所述平面曲轴的第二角度点火，所述第一角度离所述第二角度180度。
8.—种内燃发动机,包括: 所述内燃发动机的第一排中的第一组气缸； 所述内燃发动机的第二排中的第二组气缸，所述第一组气缸和第二组气缸各自包括四个气缸； 平面曲轴，所述平面曲轴耦接到所述第一组气缸和所述第二组气缸； 所述第一排和第二排之间的排角度，当所述内燃发动机以燃料节省模式操作时，所述排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值；用于所述第一和第二组气缸的每一个气缸的燃料供应线路和空气供应线路； 用于所述第一和第二组气缸的每一个气缸的燃料供应线路和空气供应线路； 用于所述第二组气缸的每一个气缸的补充气体供应线路；以及控制器，所述控制器能通信地耦接到所述补充气体供应线路，其中所述控制器被配置成执行一种方法，所述方法包括: 停止燃料流到所述第一组气缸中，所述停止通过关闭燃料供应阀以停止所述第一组气缸中的燃烧而导致所述第一组气缸的停用；在所述第一组气缸被停用时将燃料继续喷射到所述第二组气缸中以提供功率；以及当所述第一组气缸的每一个处于下死点时，通过所述补充气体供应线路将气体喷射到所述第一组气缸中，所述喷射的气体增加所述多个气缸的第一组的每一个中的气缸压力，这在所述多个气缸的第一组被停用时在所述发动机的操作期间减小二阶扭矩变化的幅值。
9.如权利要求8所述的内燃发动机，其中，将气体喷射到所述多个气缸的第一组中包括:在对于所述多个气缸的第一组的停用模式期间在空气供应和燃料供应阀被关闭以停止燃烧时喷射气体。
10.一种用于发动机中的主动燃料管理的方法，所述发动机具有布置在第一排和第二排中的气缸，所述方法包括: 停止到往布置在所述第一排中的第一组气缸中的燃料流动，所述停止导致所述第一组气缸的停用； 将燃料继续喷射到布置在所述第二排中的第二组气缸中，在所述第一组气缸被停用的同时所述继续喷射提供功率，其中所述第一组气缸和所述第二组气缸耦接到平面曲轴，并且其中，当所述第一组气缸被停用时，所述第一排和第二排之间的排角度从90度排角度被调节选定的角度以减小二阶扭矩变化的幅值；以及 当所述第一组气缸的每一个处于下死点时将气体喷射到所述第一组气缸中，所述喷射的气体增加所述第一组气缸的每一个中的气缸压力，这在所述第一组气缸被停用时在所述发动机的操作期间减小一阶扭矩变化的幅值。
【文档编号】F02D17/02GK104251158SQ201410295678
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】H.Z.奥尔班 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司