Двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением и способ управления им



Двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением и способ управления им
Двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением и способ управления им

 


Владельцы патента RU 2635006:

ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи (US)

Группа изобретений относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с самовоспламенением. Техническим результатом является улучшение экономичности и снижение вредных выбросов. Сущность изобретения заключается в том, что четыре цилиндра (1, 2, 3, 4) двигателя формируют по меньшей мере две группы, в каждом случае с по меньшей мере двумя цилиндрами (1, 2, 3, 4). При этом по меньшей мере два цилиндра (2, 3) по меньшей мере одной группы могут переключаться зависимым от нагрузки образом. При этом группы отличаются разными степенями εi сжатия, по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы имеют степень ε1 сжатия и по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы имеют степень ε2 сжатия, где ε21, и в случае частичного вывода из работы в диапазоне более низких частичных нагрузок по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы являются по меньшей мере двумя цилиндрами в работе. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с самовоспламенением, имеющему по меньшей мере два цилиндра, из которых по меньшей мере два цилиндра выполнены так, чтобы формировать по меньшей мере две группы, в каждом случае, с по меньшей мере одним цилиндром, по меньшей мере один цилиндр по меньшей мере одной группы является сформированным как цилиндр, который может переключаться зависимым от нагрузки образом.

Изобретение также относится к способу для работы двигателя внутреннего сгорания упомянутого типа оптимизированным относительно выбросов образом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При разработке двигателей внутреннего сгорания, основной целью, помимо снижения расхода топлива, является уменьшение загрязняющих выбросов.

В уменьшении загрязняющих выбросов, может быть сделано различие между двумя фундаментально разными подходами. Во-первых, неочищенные выбросы двигателя внутреннего сгорания могут быть снижены посредством внутренних по отношению к двигателю мер, из условия, чтобы отработавшие газы, выпускаемые из цилиндров, по своей природе, то есть изначально, содержали в себе меньшее количество загрязняющих веществ. Во-вторых, отработавшие газы, выпускаемые из цилиндров в систему выпуска отработавших газов, могут подвергаться последующей очистке так, чтобы отработавшие газы, выпущенные в окружающую среду, имели более низкие концентрации загрязняющих веществ.

Внутренние по отношению к двигателю меры, например, включают в себя рециркуляцию отработавших газов посредством внешней и/или внутренней рециркуляции отработавших газов. Поскольку формирование оксидов азота требует не только избытка воздуха, но скорее также высоких температур, одна из концепций для уменьшения выбросов оксида азота состоит в разработке процессов или способов сгорания с более низкими температурами сгорания. Здесь, целесообразна рециркуляция отработавших газов, при которой выбросы оксида азота могут значительно снижаться с повышением уровня рециркуляции отработавших газов. Рециркуляция отработавших газов также пригодна для снижения выбросов несгоревших углеводородов в диапазоне частичных нагрузок.

Неочищенные выбросы двигателя внутреннего сгорания, подобным образом, могут снижаться благодаря надлежащему выбору рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания, например, моментов времени управления, начала впрыска, длительности впрыска, момента времени воспламенения, количества топлива и/или коэффициента λ избытка воздуха, и благодаря преимуществам конструктивной конфигурации устройства охлаждения камеры сгорания и/или впускных каналов.

Поскольку внутренних по отношению к двигателю мер недостаточно для снижения концентраций загрязняющих веществ до предельных значений, предопределенных нормативами, двигатели внутреннего сгорания согласно предшествующему уровню техники снабжены различными системами последующей очистки отработавших газов, для того чтобы снижать выбросы загрязняющих веществ.

Для окисления несгоревших углеводородов (HC) и окиси углерода (CO), используются окислительные каталитические нейтрализаторы отработавших газов. Для осуществления достаточной нейтрализации, требуется минимальная температура.

В двигателях внутреннего сгорания, которые работают с избытком воздуха, например, таких как двигатели внутреннего сгорания с самовоспламенением, оксиды азота, содержащиеся в отработавших газах, не могут восстанавливаться в принципе, то есть, из-за отсутствия восстановительного реагента.

Как результат, должны быть предусмотрены системы последующей очистки отработавших газов для восстановления оксидов азота, например, накопительные каталитические преобразователи отработавших газов, в которых оксиды азота сначала поглощаются, то есть, собираются и накапливаются, в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов, для того чтобы затем восстанавливаться во время фазы регенерации. В качестве восстановительного реагента, может использоваться топливо, то есть, скажем, несгоревшие углеводороды, или мочевина. Температура накопительного каталитического нейтрализатора отработавших газов во время фазы регенерации предпочтительно должна лежать в температурном диапазоне между 200°C и 450°C. Благодаря сере, содержащейся в отработавших газах, в целях обессеривания, накопительный каталитический нейтрализатор отработавших газов должен регулярно нагреваться до высоких температур, обычно, между 600°C и 700°C, и на него необходимо подавать восстановительный реагент. Такие высокие температуры могут повреждать накопительный каталитический нейтрализатор отработавших газов и вносить вклад в тепловое старение каталитического нейтрализатора отработавших газов.

Согласно предшествующему уровню техники, чтобы минимизировать выбросы твердых частиц в отработавших газах, используются так называемые регенеративные сажевые фильтры, которые отфильтровывают твердые частицы в отработавших газах и накапливают их, причем, упомянутые твердые частицы в отработавших газах периодически сжигаются в течение регенерации фильтра. Высокие температуры для регенерации сажевого фильтра - приблизительно 550°C без помощи катализатора - достигаются только на высоких нагрузках и высоких числах оборотов во время работы. Поэтому, необходимо реализовать дополнительные меры для обеспечения регенерации фильтра во всех условиях работы.

В противоположность внутренним по отношению к двигателю мерам для снижения загрязняющих выбросов, последующая очистка отработавших газов связана с высокими затратами на различные системы последующей очистки отработавших газов. В частности, предельные значения для выбросов оксида азота, предопределенные нормативами, в будущем могли бы сделать необходимой бортовую систему диагностики (OBD) для контроля нейтрализации. Даже еще более сложные, более эффективные, а потому, более дорогостоящие системы последующей очистки отработавших газов необходимы, для того чтобы поддерживать предельные значения, предопределенные нормативами.

Более того, различные системы последующей очистки отработавших газов неблагоприятно ограничивают работу двигателя внутреннего сгорания, например, если высокие температуры должны формироваться для восстановления сажевого фильтра либо для восстановления или обессеривания накопительного каталитического нейтрализатора отработавших газов, или если окислительный каталитический нейтрализатор отработавших газов должен нагреваться как можно быстрее до рабочей температуры после холодного запуска.

Вопреки уровню техники изложенному выше, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением согласно пункту 1 формулы изобретения, такой двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением оптимизирован в отношении своих неочищенных выбросов, в частности, оксидов азота.

Дополнительная подцель настоящего изобретения состоит в том, чтобы детально изложить способ для работы двигателя внутреннего сгорания упомянутого типа оптимизированным образом в отношении выбросов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте раскрыт двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением, содержащий по меньшей мере два цилиндра (1, 2, 3, 4), в котором по меньшей мере два цилиндра (1, 2, 3, 4) выполнены так, чтобы формировать по меньшей мере две группы, в каждом случае, с по меньшей мере одним цилиндром (1, 2, 3, 4), по меньшей мере один цилиндр (2, 3) по меньшей мере одной группы является сформированным как цилиндр (2, 3), который может переключаться зависимым от нагрузки образом, при этом, по меньшей мере две группы отличаются разными степенями εi сжатия, по меньшей мере один цилиндр (1, 4) первой группы имеет степень ε1 сжатия, и по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы имеет степень ε2, сжатия, где ε21, и в случае частичного вывода из работы в диапазоне более низких частичных нагрузок, по меньшей мере один цилиндр (1, 4) первой группы является по меньшей мере одним цилиндром в работе.

В дополнительных аспектах раскрыто, что по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы сформирован как вводимый в работу цилиндр, который выводится из работы, если недонабрана заданная нагрузка Tdown, и который вводится в работу, если превышена заданная нагрузка Tup; по меньшей один цилиндр (1, 4) первой группы, так и по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы сформированы как переключаемые цилиндры; по меньшей мере два цилиндра (1, 2, 3, 4) формируют две группы, в каждом случае, с по меньшей мере одним цилиндром (1, 2,3, 4); по меньшей мере один цилиндр (1, 4) первой группы имеет степень ε1 сжатия, и по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы имеет степень ε2 сжатия, где ε21+1; по меньшей мере один цилиндр (1, 4) первой группы имеет степень ε1 сжатия, а по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы имеет степень ε2 сжатия, где ε21+2; по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы имеет степень ε2, где 15<ε2<20; по меньшей мере один цилиндр (1, 4) первой группы имеет степень ε1, где 12<ε1<16; по меньшей мере две группы отличаются разными объемами Vi цилиндров, по меньшей мере один цилиндр (1, 4) первой группы имеет объем V1 цилиндра, и по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы имеет объем V2 цилиндра, где V2>V1; каждый цилиндр (1, 2, 3, 4) снабжен средством прямого впрыска для ввода топлива.

В другом аспекте раскрыт способ для управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением по одному из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере один переключаемый цилиндр (2, 3) из по меньшей мере одной группы, переключается как функция нагрузки T двигателя внутреннего сгорания.

В дополнительных аспектах раскрыто, что по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы сформирован как вводимый в работу цилиндр, при этом, упомянутый по меньшей мере один цилиндр; выводится из работы, если недонабрана заданная нагрузка Tdown, и; вводится в работу, если превышена предопределенная нагрузка Tup; по меньшей мере один цилиндр (1, 4) первой группы, а также по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы сформированы как переключаемые цилиндры, при этом, исходя из работы по меньшей мере одного цилиндра (1, 4) первой группы на низких нагрузках, производится переключение по меньшей мере одного цилиндра (2, 3) второй группы, если превышена первая заданная нагрузка Tup,1; исходя из работы по меньшей мере одного цилиндра (2, 3) второй группы при постепенно возрастающей нагрузке, по меньшей мере один цилиндр (1, 4) первой группы вводится в работу, если превышена вторая заданная нагрузка Tup,2; заданная нагрузка Tdown, Tup, Tup,1 и/или Tup,2 является зависящей от числа n оборотов двигателя внутреннего сгорания; по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы вводится в работу при запуске двигателя внутреннего сгорания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 схематически показывает цилиндры по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первая указанная выше подцель достигается посредством двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, имеющего по меньшей мере два цилиндра, из которых по меньшей мере два цилиндра выполнены так, чтобы формировать по меньшей мере две группы, в каждом случае, с по меньшей мере одним цилиндром, по меньшей мере один цилиндр по меньшей мере одной группы является сформированным как цилиндр, который может переключаться зависимым от нагрузки образом, при этом

по меньшей мере две группы отличаются разными степенями εi сжатия,

по меньшей мере один цилиндр первой группы имеет степень ε1 сжатия, и по меньшей мере один цилиндр второй группы имеет степень ε2, сжатия, где ε21, и

- в случае частичного вывода из работы в диапазоне более низких частичных нагрузок, по меньшей мере один цилиндр первой группы является по меньшей мере одним цилиндром в работе.

Согласно изобретению, чтобы уменьшить неочищенные выбросы, вывод из работы цилиндра, то есть, вывод из работы отдельных цилиндров, происходит в определенных диапазонах нагрузок.

Так называемый частичный вывод из работы является концепцией, известной из предшествующего уровня техники для снижения расхода топлива. Коэффициент полезного действия дизельного двигателя, то есть двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, может улучшаться, то есть, увеличиваться, при работе с частичной нагрузкой посредством частичного вывода из работы, так как в случае постоянной мощности двигателя, вывод из работы по меньшей мере одного цилиндра многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания повышает нагрузку на другие цилиндры, все еще находящиеся в работе так, чтобы упомянутые цилиндры работали в областях более высоких нагрузок, в которых ниже удельный расход топлива. Здесь общая нагрузка при работе с частичной нагрузкой дизельного двигателя смещается по направлению к более высоким нагрузкам. Дополнительные преимущества касательно коэффициента полезного действия получаются в результате по той причине, что выведенный из работы цилиндр, благодаря отсутствию сгорания, не создает никаких пристеночных тепловых потерь, из-за переноса тепла из газообразных продуктов сгорания на стенки камеры сгорания.

В двигателе внутреннего сгорания согласно изобретению, в случае частичного вывода из работы в диапазоне более низких частичных нагрузок, по меньшей мере один цилиндр первой группы является по меньшей мере одним цилиндром в работе, при этом, низкая нагрузка Tlow, то есть, нагрузка в диапазоне более низких частичных нагрузок, является нагрузкой, которая доходит до менее чем 50%, предпочтительно, менее, чем 30%, максимальной нагрузки Tmax,n при данном числе оборотов n. Чтобы оптимизировать частичный вывод из работы в отношении неочищенных выбросов, по меньшей мере один цилиндр, который находится в работе во время частичного вывода из работы, из первой группы, снабжен более низкой степенью ε1 сжатия, то есть степенью ε1 сжатия, которая является более низкой, чем степень ε2 сжатия по меньшей мере одного цилиндра второй группы. Применяется следующее соотношение: ε12.

Вполне справедливо, что коэффициент η полезного действия первой группы цилиндров с более низкой степенью сжатия, уменьшается, так как коэффициент η полезного действия до некоторой степени находится в определенном соотношении со степенью εi сжатия.

Однако должно быть принято во внимание, что низкая степень ε1 сжатия ведет к более низкому уровню температуры и давления, так что нейтрализуется формирование оксидов азота.

Тогда как в общем смысле более высокая степень ε1 сжатия была бы целесообразна и обычно выбиралась бы в отношении снижения расхода топлива, то есть в отношении коэффициента полезного действия является правильным согласно изобретению, что необычно, что по меньшей мере один цилиндр из первой группы, то есть по меньшей мере один цилиндр, который находится в работе во время частичного вывода из работы, обеспечен более низкой степенью ε1 сжатия. В этом отношении для снижения неочищенных выбросов, возможно, должно допускаться повышение расхода топлива.

По меньшей мере один цилиндр второй группы снабжен более высокой степенью ε2 сжатия и может быть выполнен для более высоких нагрузок и более высокого коэффициента полезного действия. По меньшей мере цилиндры второй группы цилиндров сформированы так, чтобы быть переключаемыми, чтобы упомянутые цилиндры могли вводиться в работу по направлению к более высоким нагрузкам, или - если цилиндры первой группы сформированы так, чтобы быть переключаемыми - могло производиться переключение на цилиндры второй группы.

Двигатель внутреннего сгорания может надежно запускаться на по меньшей мере одном цилиндре из второй группы, если низкая степень ε1 сжатия первой группы не является достаточно высокой. Здесь, должно быть принято во внимание, что двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением требует определенной степени сжатия, то есть, минимальной степени сжатия, для того чтобы инициировать самовоспламенение, в частности, при запуске, то есть, при первой инициации сгорания, когда двигатель внутреннего сгорания возможно все еще не прогрет. Степени сжатия εi≈18, например, могут требоваться, для того чтобы обеспечивать надежное самовоспламенение во время холодного запуска, если не реализованы другие меры, которые делали бы приемлемой более низкую степень сжатия. Чисто по термодинамическим аспектам, степень εi≈16 сжатия предпочтительна, для того чтобы оптимизировать коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания.

Из того, что было изложено выше, следует, что также возможны варианты способа, в которых двигатель внутреннего сгорания запускается на второй группе цилиндров, непосредственно после запуска, производится переключение на первую группу цилиндров, для того чтобы уменьшить неочищенные выбросы оксидов азота в диапазоне более низких частичных нагрузок, и по меньшей мере один цилиндр второй группы вводится в работу, или производится переключение на упомянутый цилиндр, если превышена заданная нагрузка Tup. Разные варианты способа вытекают из разных вариантов осуществления двигателя внутреннего сгорания, при этом основное отличие состоит в том, что только одна из по меньшей мере двух групп цилиндров или более чем одна группа цилиндров, выполнены так, чтобы быть переключаемой. Последнее дает возможность не только ввода в работу, но скорее также переключения, то есть также и перехода между группами цилиндров.

По меньшей мере две группы цилиндров также могут отличаться друг от друга в отношении других рабочих параметров или особенностей исполнения, например, устройства охлаждения, процесса сгорания, коэффициента λ избытка воздуха, впускных каналов, выпускных каналов и/или форсунок для впрыска.

С двигателем внутреннего сгорания согласно изобретению предусмотрен двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением согласно пункту 1 формулы изобретения, который оптимизирован в отношении своих неочищенных выбросов. Таким образом, достигается первая цель, на которой основано изобретение.

Двигатель внутреннего сгорания согласно изобретению имеет по меньшей мере два цилиндра или по меньшей мере две группы, в каждом случае с по меньшей мере одним цилиндром. В этом отношении двигатели внутреннего сгорания с тремя цилиндрами, которые сконфигурированы в трех группах, в каждом случае с одним цилиндром, или двигатели внутреннего сгорания с шестью цилиндрами, которые сконфигурированы в трех группах, в каждом случае с двумя цилиндрами, также являются двигателями внутреннего сгорания согласно изобретению. Три группы цилиндров могут иметь разные степени εi сжатия и вводиться в работу и выводиться из работы по отдельности и независимо друг от друга, как часть частичного вывода из работы, в силу чего также может осуществлять двойное переключение. Частичный вывод из работы, тем самым, дополнительно оптимизируется. Группы цилиндров также могут содержать разное количество цилиндров.

Дополнительные полезные варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением будут обсуждены в связи с зависимыми пунктами формулы изобретения.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр второй группы выполнен как вводимый в работу цилиндр, который выводится из работы, если недонабрана заданная нагрузка Tdown, и который вводится в работу, если превышена заданная нагрузка Tup.

В представленном случае по меньшей мере один цилиндр первой группы является цилиндром, который постоянно находится в работе. Если целесообразно, двигатель внутреннего сгорания запускается на по меньшей мере одном цилиндре второй группы, который затем выводится из работы на низких нагрузках и повторно вводится в работу, то есть включается при более высоких нагрузках.

При работе с частичной нагрузкой по меньшей мере один цилиндр второй группы выводится из работы, если недонабрана заданная нагрузка, в силу чего по меньшей мере один оставшийся цилиндр первой группы, со своей более низкой степенью ε1 сжатия, обеспечивает или дает возможность работы двигателя внутреннего сгорания оптимизированным образом в отношении выбросов. Преимущества те же, что были изложены выше.

Также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в котором оба, по меньшей мере один цилиндр первой группы, а также по меньшей мере один цилиндр второй группы, сформированы как переключаемые цилиндры.

В противоположность варианту осуществления, описанному выше, в представленном случае обе группы цилиндров сформированы как переключаемые группы. Это дает возможность не только ввода в работу, но скорее также переключения между по меньшей мере двумя группами цилиндров, а также комбинации переключения и ввода в работу. Разные подходы будут пояснены вместе с описанием способа согласно изобретению и вариантов способа.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере два цилиндра из двух групп, в каждом случае с по меньшей мере одним цилиндром.

Две группы цилиндров обладают преимуществом над вариантами осуществления с несколькими группами цилиндров по той причине, что управление или регулирование частичного вывода из работы является менее сложным. Более того, должно быть принято во внимание, что осуществление компенсации массы и момента, которая предпочтительно может подобным образом вводиться в работу по частям, делается более трудной при разных степенях ε1 сжатия, и затраты на это значительно возрастают с ростом количества групп цилиндров.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр из первой группы имеет степень ε1 сжатия, а по меньшей мере один цилиндр второй группы имеет степень ε2 сжатия, где ε11+1.

Также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр из первой группы имеет степень ε1 сжатия, а по меньшей мере один цилиндр второй группы имеет степень ε2 сжатия, где ε21+2.

Также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр из первой группы имеет степень ε1 сжатия, а по меньшей мере один цилиндр второй группы имеет степень ε2 сжатия, где ε21 +3.

Тогда как три варианта осуществления, приведенных выше, связаны с относительной разницей между двумя группами цилиндров в показателях степени εi сжатия, следующие варианты осуществления относятся к абсолютной степени сжатия двух групп.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр из второй группы имеет степень ε2 сжатия, где 15<ε2<20, предпочтительно 16<ε2<19.

По меньшей мере один цилиндр второй группы имеет высокую степень ε2 сжатия, которая предлагает преимущество в отношении коэффициента η полезного действия двигателя внутреннего сгорания, может удовлетворять требование высокой нагрузки и гарантирует надежное самовоспламенение даже во время холодного запуска.

Также полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр из первой группы имеет степень ε1 сжатия, где 12<ε1<16, предпочтительно 13<ε1<16 или 13<ε1<15.

По меньшей мере один цилиндр первой группы имеет более низкую степень ε1 сжатия, для того чтобы оптимизировать двигатель внутреннего сгорания в диапазоне низких частичных нагрузок в отношении неочищенных выбросов оксида азота.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых

- по меньшей мере две группы отличаются разными объемами Vi цилиндров,

- по меньшей мере один цилиндр первой группы имеет объем V1 цилиндра, и по меньшей мере один цилиндр второй группы имеет объем V2 цилиндра, где V2>V1.

Предоставление двух групп цилиндров с разными объемами Vi цилиндров, в свою очередь, служит для оптимизации частичного вывода из работы. Для этой цели конструктивная особенность двигателя внутреннего сгорания или цилиндров, то есть объем Vi цилиндра, принимается во внимание, в особенности в дополнение к обязательным разным степеням εi сжатия.

Цилиндры первой группы имеют меньший, предпочтительно значительно меньший объем V1 цилиндра, так чтобы - при условии равных количеств цилиндров на каждую группу - большая доля общего объема двигателя внутреннего сгорания приходилась на цилиндры второй группы.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр из первой группы имеет объем V1 цилиндра, а по меньшей мере один цилиндр из второй группы имеет объем V2 цилиндра, где 1∙ V1<V2<2 ∙ V1.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр из первой группы имеет объем V1 цилиндра, а по меньшей мере один цилиндр из второй группы имеет объем V2 цилиндра, где 1,3 ∙ V1<V2<2 ∙ V1.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых по меньшей мере один цилиндр из первой группы имеет объем V1 цилиндра, а по меньшей мере один цилиндр из второй группы имеет объем V2 цилиндра, где 1,3 ∙ V1<V2<1,75 ∙ V1.

Полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых каждый цилиндр снабжен средством прямого впрыска для ввода топлива.

Здесь полезны варианты осуществления, в которых каждый цилиндр снабжен форсункой впрыска в целях прямого впрыска.

Тем не менее, могут быть полезны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, в которых средство впрыска во впускную трубу предусмотрено для целей подачи топлива.

Вторая подцель, на которой основано изобретение, в особенности цель описания способа для управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением вышеописанного типа оптимальным образом в отношении выбросов достигается посредством способа, в котором по меньшей мере один переключаемый цилиндр по меньшей мере одной группы переключается как функция нагрузки T двигателя внутреннего сгорания.

То, что уже было изложено в отношении двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению, также применяется к способу согласно изобретению, по этой причине ссылка, как правило, делается на это пересечение с утверждениями, приведенными выше в отношении двигателя внутреннего сгорания. Разные двигатели внутреннего сгорания требуют частично разных вариантов способа.

Что касается управления двигателем внутреннего сгорания, в котором по меньшей мере один цилиндр второй группы сформирован как вводимый в работу цилиндр, полезны варианты способа, в которой по меньшей мере один цилиндр второй группы

- выводится из работы, если недонабрана заданная нагрузка Tdown, и

- вводится в работу, если превышена предопределенная нагрузка Tup.

Предельные нагрузки Tdown и Tup, предопределенные для недонабора и превышения соответственно, могут иметь равную амплитуду, хотя также могут отличаться по амплитуде. Когда двигатель внутреннего сгорания находится в работе, цилиндры первой группы цилиндров, в настоящем случае, являются цилиндрами, которые находятся в работе постоянно. Происходит переключение только второй группы цилиндров, то есть ввод в работу и вывод из работы упомянутой второй группы.

Полезны варианты способа, в которых по меньшей мере один цилиндр из второй группы выводится из работы, когда недонабрана предопределенная нагрузка Tdown, и существующая нагрузка остается ниже, чем упомянутая предопределенная нагрузка Tdown в течение предопределенного периода Δt1 времени.

Ввод дополнительного условия для вывода из работы цилиндров второй группы, то есть частичного вывода из работы, предназначен для предотвращения чересчур частого ввода в работу и вывода из работы, в частности частичного вывода из работы, если нагрузка падает ниже предопределенной нагрузки Tdown всего лишь ненадолго, а затем вновь поднимается или колеблется около предопределенного значения для нагрузки Tdown, без недонабора, оправдывая и делая необходимым частичный вывод из работы.

По этим причинам выгодны варианты способа, в котором по меньшей мере один цилиндр из второй группы вводится в работу, когда превышена предопределенная нагрузка Tup и существующая нагрузка остается выше, чем упомянутая предопределенная нагрузка Tup в течение предопределенного периода Δt2 времени.

Что касается управления двигателем внутреннего сгорания, в котором как по меньшей мере один цилиндр первой группы, также и по меньшей мере один цилиндр второй группы сформированы как переключаемые цилиндры, полезны варианты способов, в которых, исходя из работы по меньшей мере одного цилиндра первой группы на низких нагрузках,

- производится переключение по меньшей мере одного цилиндра второй группы, если превышена первая заданная нагрузка Tup,1.

В вышеприведенном варианте осуществления способа согласно изобретению, исходя из низких нагрузок, сначала подвергается зажиганию, то есть приводится в работу по меньшей мере один цилиндр первой группы, для того чтобы выдавать требуемую мощность, наряду с тем, что по меньшей мере один цилиндр второй группы выведен из работы. С ростом нагрузки затем происходит переключение между по меньшей мере двумя группами цилиндров, при этом по меньшей мере один цилиндр первой группы выводится из работы, а по меньшей мере один цилиндр второй группы вводится в работу, когда превышена нагрузка Tup,1.

В этой связи могут быть полезны варианты осуществления способа, в которых, исходя из работы по меньшей мере одного цилиндра второй группы при постепенно возрастающей нагрузке, по меньшей мере один цилиндр первой группы повторно вводится в работу, если превышена вторая заданная нагрузка Tup,2. Выходная мощность двигателя внутреннего сгорания может дополнительно увеличиваться таким образом.

Полезны варианты осуществления способа, в которых заданная нагрузка Tdown, Tup, Tup,1 и/или Tup,2 является зависящей от числа n оборотов двигателя внутреннего сгорания. В таком случае есть не только одна удельная нагрузка, по недонабору или превышению которой происходит переключение независимо от числа n оборотов. Вместо этого следуют зависимому от числа оборотов подходу, и на трехмерной регулировочной характеристике определена область, в которой происходит частичный вывод из работы.

В своей основе возможно, чтобы дополнительные параметры двигателя внутреннего сгорания, например, температура двигателя или температура охлаждающей жидкости после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания, принимались во внимание в качестве критерия для частичного вывода из работы.

Полезны варианты осуществления способа, в которых по меньшей мере один цилиндр из второй группы вводится в работу по запуску двигателя внутреннего сгорания. Со ссылкой на утверждения, уже сделанные в этой связи.

Полезны варианты осуществления способа, в которых отключается подача топлива к выведенному из работы цилиндру. Достигаются преимущества в отношении расхода топлива и загрязняющих выбросов, которые содействуют достижению цели, преследуемой частичным выводом из работы, в особенности снижение выбросов оксида азота.

Изобретение будет подробнее описано ниже на основе варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением согласно фиг. 1.

Фиг. 1 схематически показывает цилиндры по первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением.

Фиг. 1 схематически показывает четыре цилиндра 1, 2, 3, 4 четырехцилиндрового рядного двигателя с самовоспламенением.

Четыре цилиндра 1, 2, 3, 4, которые находятся в рядной конфигурации, формируют две группы цилиндров, в каждом случае с двумя цилиндрами 1, 2, 3, 4, при этом первая группа содержит внутренние цилиндры 2, 3, а вторая группа содержит внешние цилиндры 1, 4. На показанном снимке поршни 1a, 2a первого и второго цилиндров 1, 2 расположены в нижней мертвой точке, а поршни 3a, 4a третьего и четвертого цилиндров 3, 4 расположены в верхней мертвой точке.

Две группы цилиндров отличаются разными степенями сжатия, при этом, цилиндры 1, 4 первой группы имеют степень ε1 сжатия, а цилиндры 2, 3 второй группы имеют степень ε2 сжатия, где ε21.

Здесь цилиндры 1, 4 второй группы сформированы как вводимые в работу цилиндры 1, 4, которые выводятся из работы при работе с частичной нагрузкой, когда недонабрана предопределенная нагрузка. Таким образом, потребление нагрузки на цилиндрах 2, 3 первой группы, которые остаются в работу, возрастает. Более того, таким образом, неочищенные выбросы оксидов азота снижаются благодаря более низкой степени ε1 сжатия первой группы во время работы с частичной нагрузкой двигателя внутреннего сгорания.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1Первый цилиндр

1aПоршень первого цилиндра

2Второй цилиндр

2aПоршень второго цилиндра

3Третий цилиндр

3aПоршень третьего цилиндра

4Четвертый цилиндр

4aПоршень четвертого цилиндра

εiСтепень сжатия цилиндра или группы цилиндров

ε1Степень сжатия первой группы цилиндров

ε2Степень сжатия второй группы цилиндров

λКоэффициент избытка воздуха

ηКоэффициент полезного действия

nЧисло оборотов двигателя внутреннего сгорания

TНагрузка

TdownПредопределенная нагрузка для недобора нагрузки

TlowНагрузка в диапазоне более низких частичных нагрузок

Tmax,nМаксимальная нагрузка при текущем числе оборотов n

TupЗаданная нагрузка для превышения нагрузки

Tup,1Первая предопределенная нагрузка для превышения нагрузки

Tup,2Вторая предопределенная нагрузка для превышения нагрузки

ViОбъем цилиндра

V1Объем цилиндра первой группы цилиндров

V2Объем цилиндра второй группы цилиндров

1. Двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением, содержащий по меньшей мере четыре цилиндра (1, 2, 3, 4), в котором по меньшей мере четыре цилиндра (1, 2, 3, 4) выполнены так, чтобы формировать по меньшей мере две группы, в каждом случае с по меньшей мере двумя цилиндрами (1, 2, 3, 4), при этом по меньшей мере два цилиндра (2, 3) по меньшей мере одной группы сформированы как цилиндры (2, 3), которые могут переключаться зависимым от нагрузки образом, при этом

по меньшей мере две группы отличаются разными степенями εi сжатия,

по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы имеют степень ε1 сжатия и по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы имеют степень ε2 сжатия, где ε21, и

в случае частичного вывода из работы в диапазоне более низких частичных нагрузок по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы являются по меньшей мере двумя цилиндрами в работе.

2. Двигатель по п. 1, в котором по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы сформированы как вводимые в работу цилиндры, которые выводятся из работы, если недонабрана заданная нагрузка Tdown, и которые вводятся в работу, если превышена заданная нагрузка Tup.

3. Двигатель по п. 1, в котором как по меньшей два цилиндра (1, 4) первой группы, так и по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы сформированы как переключаемые цилиндры.

4. Двигатель по п. 1, в котором по меньшей мере четыре цилиндра (1, 2, 3, 4) формируют две группы, в каждом случае с по меньшей мере двумя цилиндрами (1, 2, 3, 4).

5. Двигатель по п. 1, в котором по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы имеют степень ε1 сжатия и по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы имеют степень ε2 сжатия, где ε21+1.

6. Двигатель по п. 1, в котором по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы имеют степень ε1 сжатия, а по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы имеют степень ε2 сжатия, где ε21+2.

7. Двигатель по п. 1, в котором по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы имеют степень ε2 сжатия, где 15<ε2<20.

8. Двигатель по п. 1, в котором по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы имеют степень ε1 сжатия, где 12<ε1<16.

9. Двигатель по п. 1, в котором

по меньшей мере две группы отличаются разными объемами Vi цилиндров,

по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы имеют объем V1 цилиндра и по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы имеют объем V2 цилиндра, где V2>V1.

10. Двигатель по п. 1, в котором каждый цилиндр (1, 2, 3, 4) снабжен средством прямого впрыска для ввода топлива.

11. Способ управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением по любому из пп. 1-10, в котором по меньшей мере два переключаемых цилиндра (2, 3) из по меньшей мере одной группы переключаются как функция нагрузки T двигателя внутреннего сгорания.

12. Способ по п. 11, в котором по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы сформированы как вводимые в работу цилиндры, при этом упомянутые по меньшей мере два цилиндра

выводятся из работы, если недонабрана заданная нагрузка Tdown, и

вводятся в работу, если превышена предопределенная нагрузка Tup.

13. Способ по п. 11, в котором по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы, а также по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы сформированы как переключаемые цилиндры, при этом исходя из работы по меньшей мере двух цилиндров (1, 4) первой группы на низких нагрузках,

производится переключение по меньшей мере двух цилиндров (2, 3) второй группы, если превышена первая заданная нагрузка Tup,1.

14. Способ по п. 13, в котором, исходя из работы по меньшей мере двух цилиндров (2, 3) второй группы при постепенно возрастающей нагрузке, по меньшей мере два цилиндра (1, 4) первой группы вводятся в работу, если превышена вторая заданная нагрузка Tup,2.

15. Способ по п. 11, в котором заданная нагрузка Tdown, Tup, Tup,1 и/или Tup,2 зависит от числа n оборотов двигателя внутреннего сгорания.

16. Способ по п. 11, в котором по меньшей мере два цилиндра (2, 3) второй группы вводятся в работу при запуске двигателя внутреннего сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с принудительным зажиганием. Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере одну головку блока цилиндров и по меньшей мере четыре цилиндра, расположенных в ряд, а следовательно, имеет два внешних цилиндра, два внутренних цилиндра.

Изобретение относится к области авиационных поршневых двигателей. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя при минимизации вибрации.

Группа изобретений относится к двигателестроению, а именно к регулированию двигателей отключением отдельных цилиндров. Техническим результатом является повышение экономичности двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в следующем.

Изобретение относится к защите двигателя от раннего зажигания. В способе управления двигателем для предотвращения раннего зажигания накачивают в цилиндр воздух без впрыскиваемого топлива, в то время как другой цилиндр сжигает обедненную топливовоздушную смесь.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Способ для двигателя заключается в следующем.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, имеющих свечи зажигания. Способ управления цилиндром двигателя, содержащим свечу зажигания, заключается в том, что ограничивают по нагрузке цилиндр в ответ на вызванное ухудшением параметров свечи зажигания раннее зажигание.

Изобретение может быть использовано в газораспределительной системе двигателей с переменным профилем кулачков распределительного вала. Способ для двигателя состоит в том, что настраивают электромеханический привод для приведения в действие механизма переключения профиля кулачков.

Изобретение относится к двигателестроению. Бескривошипный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания изменяемой мощности содержит корпус, в котором установлен ротор.

Изобретение может быть использовано в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания. Способ управления двигателем включает в себя контроль работы газообменного клапана.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания (ДВС) (1) содержащими нагнетатель (12) и топливный инжектор (10) с прямым впрыском топлива в цилиндры.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания. В поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), содержащем герметично перекрытую с одного торца цилиндрическую гильзу с концентрически размещенным в ней поршнем, соединенным посредством кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом, впускными и выпускными клапанами в гильзе для подачи горючей смеси и отвода отработавших газов, свечи зажигания, плавающий поршень, с целью повышения мощности ДВС плавающий поршень концентрически установлен в полости гильзы между головкой гильзы и поршнем так, что при этом образуются две камеры для последовательного сжигания горючей смеси, в гильзе выполнены дополнительные клапаны: впускной для подвода горючей смеси в дополнительную камеру и выпускной для отвода из нее отработавших газов.

Изобретение относится к устройствам управления двигателя внутреннего сгорания с изменяемыми степенями сжатия или расширения. .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Группа изобретений относится к двигателю внутреннего сгорания с самовоспламенением и переключаемыми цилиндрами. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретений заключается в том, что двигатель содержит по меньшей мере два цилиндра (1, 2, 3, 4), из которых по меньшей мере два цилиндра (1, 2, 3, 4) сконфигурированы так, чтобы формировать по меньшей мере две группы, в каждом случае с по меньшей мере одним цилиндром (1, 2, 3, 4). По меньшей мере один цилиндр (2, 3) по меньшей мере одной группы сформирован как цилиндр (2, 3), который может быть переключен зависимым от нагрузки образом, причем по меньшей мере один цилиндр (2, 3) второй группы выводится из работы, если недобрана заданная нагрузка Tdown, и вводится в работу, если превышена заданная нагрузка Tup. При этом по меньшей мере один цилиндр (1, 4) из первой группы имеет первую степень ε1 сжатия и по меньшей мере один цилиндр (2, 3) из второй группы имеет степень ε2 сжатия, где ε2<ε1. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх