СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ С ОТКЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИНДРАМИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК F02D17/02 F02D13/06 F02B37/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится к эксплуатации двигателя в режиме с отключаемыми цилиндрами двигателя (ОЦД).

Уровень техники/Раскрытие изобретения

Двигатели могут быть выполнены с возможностью работы с изменяемым количеством включенных в работу или отключенных цилиндров с целью повышения топливной экономичности с опцией поддержания воздушно-топливного отношения совокупной смеси отработавших газов примерно на стехиометрическом уровне. Такая работа двигателя может называться режимом с отключаемыми цилиндрами двигателя (ОЦД). В некоторых примерах, в течение существования выборочных условий могут отключать некое число цилиндров двигателя, причем выборочные условия могут задаваться такими параметрами, как окно частоты вращения двигателя/нагрузки двигателя, а также другими разнообразными условиями работы, включающими в себя скорость движения транспортного средства. Система управления может отключать выбранные цилиндры, управляя некоторым количеством устройств отключения клапанов цилиндра, воздействующих на впускные и выпускные клапаны цилиндра. Уменьшая рабочий объем двигателя в ситуациях низкого запроса крутящего момента, двигатель эксплуатируют с более высоким давлением в коллекторе, уменьшая трение в двигателе за счет перекачивания, результатом чего становится уменьшенный расход топлива.

Тем не менее, возможные проблемы двигателей с отключаемыми цилиндрами могут проявляться при переходе между различными режимами отключения цилиндров, например, при переходе из режима без отключения цилиндров (не-ОЦД) (то есть режима со всеми включенными в работу цилиндрами) в режим ОЦД (то есть режим с отключением некоторых цилиндров) и наоборот. В частности, переходы из режима в режим могут значительно влиять на давление в коллекторе, поток поступающего в двигатель воздуха, мощность двигателя и выходной крутящий момент двигателя. Например, эти переходы могут создавать скачки выходного крутящего момента двигателя и могут ухудшать показатели шумности, вибрации и неплавности (ШВН) работы двигателя.

Авторы настоящего изобретения идентифицировали вышеуказанные недостатки и разработали подход, по меньшей мере частично устраняющий их. В одном примере подхода обеспечивается способ, включающий в себя первом режиме ОЦД четырехцилиндрового двигателя отключение первого цилиндра из четырех и выполнение срабатывания второго, третьего и четвертого цилиндров из четырех с интервалом в 240 градусов угла поворота коленчатого вала (УПКВ), а в режиме не-ОЦД включение в работу первого из четырех цилиндров и выполнение срабатывания первого цилиндра в интервале между срабатываниями третьего и четвертого цилиндров. Таким образом, четырехцилиндровый двигатель можно эксплуатировать в режиме не-ОЦД со всеми работающими цилиндрами или в трехцилиндровом режиме ОЦД с равноинтервальным срабатыванием цилиндров в режиме ОЦД.

В одном примере четырехцилиндровый двигатель может содержать коленчатый вал, выполненный с возможностью выполнения срабатывания трех из четырех цилиндров с интервалом в 240 градусов УПКВ относительно друг друга и срабатывания оставшегося цилиндра из четырех посередине интервала в 240 градусов между срабатываниями двух из трех цилиндров. Пример порядка работы цилиндров может включать в себя срабатывание первого цилиндра, срабатывание третьего цилиндра примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания первого цилиндра, срабатывание второго цилиндра примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра, срабатывание четвертого цилиндра примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго цилиндра и срабатывание первого цилиндра примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания четвертого цилиндра. То есть, первый цилиндр может срабатывать примерно на 120 градусах УПКВ между срабатываниями четвертого и третьего цилиндров, а второй цилиндр может срабатывать через 240 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра и за 240 градусов УПКВ до срабатывания четвертого цилиндра. При этом события срабатывания могут происходить с неравными интервалами. Двигатель также могут эксплуатировать в трехцилиндровом режиме, в котором первый цилиндр отключен, а второй, третий и четвертый цилиндры срабатывают с интервалом примерно в 240 градусов УПКВ относительно друг друга. Кроме того, двигатель могут эксплуатировать в двухцилиндровом режиме, в котором два цилиндра отключены, а остальные два цилиндра срабатывают с интервалом в 360 градусов УПКВ относительно друг друга.

Таким образом, двигатель можно эксплуатировать в одном из двух доступных режимов с отключением цилиндров, причем в каждом из режимов срабатывание неотключенных цилиндров будет выполняться через равные интервалы. Эксплуатацией двигателя в двухцилиндровом или трехцилиндровом режимах ОЦД можно добиться снижения расхода топлива. Кроме того, так как в двух режимах ОЦД события срабатывания происходят через равные интервалы, также можно снизить шумность, вибрацию и неплавность работы. В возникающих реже условиях высоких нагрузок двигатель можно эксплуатировать со всеми включенными в работу цилиндрами. Соответственно, двигатель может работать главным образом в одном из двух режимов ОЦД, результатом чего будет улучшение топливной экономичности и дорожных качеств. В целом, могут быть снижены затраты на эксплуатацию двигателя.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут описаны подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематически изображен пример цилиндра, содержащегося в двигателе.

На фиг. 2 схематически изображена компоновка четырехцилиндрового двигателя с двухулиточным турбонагнетателем в соответствии с осуществлением настоящего изобретения.

На фиг. 3 показан коленчатый вал в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 показана альтернативная компоновка системы выпуска отработавших газов для осуществления, показанного на фиг. 2.

На фиг. 5 схематически показан двигатель, содержащий коленчатый вал, уравновешивающий вал и распределительный вал в соответствии с осуществлением настоящего изобретения.

На фиг. 6 - фиг. 8. показаны схемы установки моментов зажигания в различных режимах работы двигателя.

На фиг. 9 показан пример блок-схемы алгоритма выбора режима ОЦД или не-ОЦД по условиям работы двигателя.

На фиг. 10 показан пример блок-схемы алгоритма перехода между различными режимами работы двигателя в зависимости от условий работы двигателя, в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 11 продемонстрированы примеры графиков, иллюстрирующих выбор режима работы двигателя по нагрузке и частоте вращения двигателя.

На фиг. 12 показан пример компоновки изображенного на фиг. 2 двигателя со встроенным выпускным коллектором.

На фиг. 13 представлена альтернативная компоновка системы выпуска отработавших газов двигателя, изображенного на фиг. 12.

На фиг. 14 показано осуществление изображенного на фиг. 2 двигателя с системой переключения профиля кулачков, позволяющей двигателю работать существенно в трехцилиндровом режиме.

На фиг. 15 показан пример установки фаз газораспределения для показанного на фиг. 14 осуществления в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 16 показан пример управления двигателем, показанным на фиг. 14.

На фиг. 17 показан пример блок-схемы алгоритма перехода между различными режимами работы приведенного в качестве примера и показанного на фиг. 14 двигателя.

На фиг. 18 показан пример переходов между двумя режимами ОЦД и одним режимом не-ОЦД работы двигателя.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание относится к управлению системой двигателя, такой как система двигателя, показанная на фиг. 1. Система двигателя может быть четырехцилиндровым двигателем, способным работать в режиме с отключаемыми цилиндрами двигателя (ОЦД), и соединенным с двухулиточным турбонагнетателем так, как это показано на фиг. 2. Четырехцилиндровый двигатель может включать в себя систему выпуска отработавших газов с симметричной компоновкой, показанной на фиг. 2, или с асимметричной компоновкой, показанной на фиг. 4. Кроме того, двигатель может включать в себя коленчатый вал, такой как коленчатый вал, показанный на фиг. 3, который создает условия для работы двигателя в трехцилиндровом или двухцилиндровом режимах, причем в каждом из указанных режимов цилиндры срабатывают через равные интервалы относительно друг друга, как показано на фиг. 6 и фиг. 8 соответственно. Двигатель также можно эксплуатировать в четырехцилиндровом режиме с неравными интервалами между срабатываниями цилиндров, как показано на фиг. 7. Контроллер может быть выполнен с возможностью выбора режима работы двигателя по нагрузке двигателя и может совершать переходы между этими режимами (фиг. 9 и фиг. 10) при изменении запроса крутящего момента (фиг. 18), нагрузки и частоты вращения двигателя (фиг. 11). В приведенном в качестве примера двигателе вращение коленчатого вала может уравновешиваться одиночным уравновешивающим валом, как показано на фиг. 5, вращающимся в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала. Показанная на фиг. 2 система двигателя может быть модифицирована включением в ее состав встроенного выпускного коллектора (ВВК) с симметричной компоновкой системы выпуска отработавших газов (фиг. 12) или асимметричной компоновкой (фиг. 13) системы выпуска отработавших газов. Дополнительный вариант осуществления двигателя (фиг. 14) может включать в себя двигатель, способный работать главным образом в трехцилиндровом режиме ОЦД с меньшим количеством переходов в четырехцилиндровый режим. При этом работа двигателя в трехцилиндровом режиме может включать в себя работу либо с меньшей продолжительностью впуска, либо с большей продолжительностью впуска (фиг. 15). Контроллер может выбирать (фиг. 16) режим работы двигателя по нагрузке двигателя и может совершать переходы (фиг. 17) между доступными режимами при изменениях нагрузки двигателя.

На фиг. 1 схематически показан двигатель 10 внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и воздействием водителя 132 через устройство 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали, предназначенный для выработки пропорционального сигнала положения педали (ПП).

Камера 30 сгорания (также известная, как цилиндр 30) двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 36.

Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 через промежуточную трансмиссионную систему (не показана) может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства. Кроме того, через маховик с коленчатым валом 40 может быть связан стартер, обеспечивающий запуск двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать впускной воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газы горения через выпускной коллектор 48 и выпускной канал 58. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 48 выборочно могут сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых осуществлениях камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

В показанном на фиг. 1 примере впускной клапан 52 и выпускной клапан 42 могут управляться кулачковым приводом через соответствующие системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 52 кулачкового привода могут содержать один или несколько кулачков, установленных на одном или нескольких распределительных валах (не показаны на фиг. 1), и могут использовать одну или несколько из следующих систем: систему переключения профилей кулачков (ППК), систему изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), систему изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или систему изменения высоты подъема клапанов (ИВПК) которые может использовать контроллер 12 для изменения работы клапанов. Угловое положение впускного и выпускного распределительных валов может определяться датчиками 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных осуществлениях также возможно, чтобы впускной клапан 52 и/или выпускной 54 клапан управлялись электрическим приводом клапанов. Например, цилиндр 30 альтернативно может содержать впускной клапан, управляемый электрическим приводом, а выпускной клапан может управляться кулачковым приводом, включающим в себя системы ППК и/или ИФКР.

Топливная форсунка 66 показана непосредственно связанной с камерой 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ИВТ), принимаемого от контроллера 12 посредством электронного драйвера 99. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что называется прямым впрыском (здесь и далее называемым ПВ) топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть смонтирована в боковине камеры сгорания или в верхней части камеры сгорания. Топливо может доставляться к топливной форсунке 66 от топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых осуществлениях камера 30 сгорания альтернативно или дополнительно может включать в себя топливную форсунку, размещенную во впускном коллекторе 44 в конфигурации, обеспечивающей так называемый впрыск топлива во впускные каналы, чтобы впрыскивать топливо во впускной канал выше по потоку от камеры 30 сгорания.

Система 88 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 30 сгорания посредством свечи 91 зажигания в ответ на получение от контролера 12 сигнала опережения зажигания (ОЗ) в выборочных режимах работы. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых осуществлениях камера 30 сгорания или одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме компрессионного зажигания, с искрой зажигания или без искры зажигания.

Двигатель 10 также может содержать устройство сжатия, такое как турбонагнетатель или механический нагнетатель, имеющие по меньшей мере компрессор 94, расположенный вдоль впускного канала 42. В случае турбонагнетателя, компрессор 94 могут приводить в действие по меньшей мере выпускной турбиной 92 (например, через вал), расположенной вдоль выпускного канала 58. Компрессор 94 затягивает воздух из впускного канала 42 для снабжения нагнетательной камеры 46. Отработавшие газы раскручивают выпускную турбину 92, связанную с компрессором 94 через вал 96. В случае механического нагнетателя, компрессор 94 могут приводить в действие по меньшей мере двигателем и/или электрической машиной, и он может не включать в себя выпускной турбины. При этом степень сжатия, обеспечиваемая для одного или нескольких цилиндров двигателя турбонагнетателем или механическим нагнетателем, может изменяться контроллером 12.

В турбонагнетателе поперек выпускной турбины 92 может быть установлен регулятор 69 давления наддува. В частности, регулятор 69 давления наддува может быть включен в состав перепускного канала 67, связывающего вход и выход выпускной турбины 92. Степенью наддува, обеспечиваемого выпускной турбиной, можно управлять, регулируя положение регулятора 69 давления наддува.

Впускной коллектор 44 показан сообщающимся с дроссельной заслонкой 62, имеющей дроссельную шайбу 64. В данном частном примере, положение дроссельной шайбы 64 может быть изменено контроллером 12 посредством сигнала, подаваемого на электромотор или исполнительное устройство (не показано на фиг. 1), входящие в состав дроссельной заслонки 62, причем эта конфигурация обычно называется электронным управлением дроссельной заслонкой (ЭУДЗ). Положение дроссельной заслонки может изменять электромотор через вал. Дроссельная заслонка 62 может управлять потоком воздуха от впускной нагнетательной камеры 46 во впускной коллектор 44 и камеру 30 сгорания (а также в другие цилиндры двигателя). Информация о положении дроссельной шайбы 64 может обеспечиваться контроллеру 12 посредством сигнала положения дроссельной заслонки (ПДЗ) отдатчика 158 положения дроссельной заслонки.

Датчик 126 отработавших газов показан связанным с выпускным коллектором 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой любой датчик, подходящий для обеспечения информации о воздушно-топливном отношении в отработавших газах, например, линейный кислородный датчик, или универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах (УДКОГ), кислородный датчик с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах (НДКОГ), датчик оксидов азота (NOx), углеводорода (НС) или окиси углерода (СО). Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов показано размещенным вдоль по выпускному каналу 58 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов и выпускной турбины 92. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель NOx, различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или сочетание указанных устройств.

Не показанная на иллюстрациях система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может быть использована для направления нужной части отработавших газов от выпускного канала 58 во впускной коллектор 44. Альтернативно, путем изменения временных установок выпускных и впускных клапанов, часть газов горения может удерживаться в камерах сгорания, представляя собой внутреннюю РОГ.

Контроллер 12 на фиг. 1 показан в виде обычного микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающего устройство 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 командует разнообразными исполнительными устройствами, такими как дроссельная шайба 64, регулятор 69 давления наддува, топливная форсунка 66 и т.п. Контроллер 12, показан принимающим в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать; показания температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал датчика 134 положения, связанного с педалью 130 акселератора для измерения положения педали, изменяемого водителем 132 транспортного средства; показания давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 121 давления, связанного со впускным коллектором 44, показания давления наддува отдатчика 122 давления, связанного с нагнетательной камерой 46; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; показания поступающей в двигатель массы воздуха по сигналу датчика 120 массового расхода воздуха (МРВ), и сигнал ПДЗ от датчика 158 положения дроссельной заслонки. Также может быть измерено барометрическое давление (датчик не показан) для обработки данных о нем контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего раскрытия датчик 118 коленчатого вала, который может быть использован в качестве датчика частоты вращения двигателя (ЧВД), может выдавать заданное количество равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала, что позволяет найти частоту вращения двигателя в оборотах в минуту. Эти импульсы могут передаваться контроллеру 12 в качества сигнала ПЗ, указанного выше.

Согласно вышеприведенному описанию, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр имеет свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливных форсунок, свечей зажигания и т.д. Кроме того, в раскрываемых здесь примерах осуществления двигатель может быть связан со стартером (не показан), являющимся электромотором, предназначенным для запуска двигателя. На стартер может быть подано напряжение, например, когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания на рулевой колонке. Стартер выходит из сцепления с двигателем после запуска двигателя, например, когда за заданное время двигатель 10 достигнет заданной частоты вращения двигателя.

В процессе работы каждый цилиндр двигателя 10 типично проходит четырехтактный цикл, включающий в себя: такт впуска, так сжатия, такт расширения и такт выпуска. На такте впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. По впускному коллектору 44 в цилиндр 30 поступает воздух, и поршень 36 перемещается в нижнюю часть цилиндра для увеличения внутреннего объема цилиндра 30. Положение, в котором поршень 36 находится вблизи низа цилиндра в конце своего хода (то есть когда объем цилиндра 30 максимален), специалистами в данной области техники характерно называется нижней мертвой точкой (НМТ). На такте сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке цилиндра, сжимая при этом воздух внутри цилиндра 30. Положение, в котором поршень 36 находится в конце своего хода вверху ближе всего к головке цилиндра (то есть когда объем цилиндра 30 минимален), специалистами в данной области техники характерно называется верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, который здесь и далее называется впрыском, в камеру сгорания вводится топливо. В процессе, который здесь и далее называется зажиганием, впрыснутое топливо воспламеняется известными способами и средствами, такими как свеча 91 зажигания, в результате чего происходит сжигание топливовоздушной смеси. Дополнительно или альтернативно для воспламенения топливовоздушной смеси могут использовать сжатие. На такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в момент вращения вала. Наконец, на такте выпуска открывается выпускной клапан 54, открывая сожженной топливовоздушной смеси путь в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается в ВМТ. Следует отметить, что описание выше по тексту приведено только в качестве примера, и что моменты открытия или закрытия клапанов могут изменяться, например, для положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или по-другому.

На фиг. 2 показана принципиальная схема многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который может быть двигателем 10, показанным на фиг. 1. Проиллюстрированное на фиг. 2 осуществление включает в себя систему 202 ИФКР, систему 204 ППК, турбонагнетатель 290 и устройство 70 снижения токсичности отработавших газов. Следует понимать, что впервые показанные на фиг. 1 компоненты системы двигателя имеют те же самые позиционные номера и не описываются заново.

Двигатель 10 может включать в себя некоторое количество камер 212 сгорания (то есть, цилиндров), которые сверху могут закрываться головкой 216 блока цилиндров. В показанном на фиг. 2 примере, двигатель 10 включает в себя четыре камеры сгорания: 31, 33, 35 и 37. Следует понимать, что у цилиндров может быть общий блок (не показан) цилиндров и общий картер (не показан).

Как было описано выше со ссылкой на фиг. 1, каждая камера сгорания может принимать впускной воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42. Впускной коллектор 44 может быть связан с камерами сгорания через впускные окна. Каждое впускное окно может подавать воздух и/или топливо для сжигания в связанный с ним цилиндр. Каждое впускное окно может выборочно сообщаться с цилиндром через один или несколько впускных клапанов. Показанные на фиг. 2 цилиндры 31, 33, 35 и 37 имеют по два впускных клапана каждый. Например, цилиндр 31 имеет два впускных клапана I1 и I2, цилиндр 33 имеет два впускных клапана I3 и I4, цилиндр 35 имеет два впускных клапана I5 и I6, а цилиндр 37 имеет два впускных клапана I7 и I8.

Четыре цилиндра 31, 33, 35 и 37 расположены в рядной четырехцилиндровой компоновке, в которой цилиндры 31 и 37 являются по своему расположению крайними, а цилиндры 33 и 35 - центральными. Другими словами, на блоке цилиндров цилиндры 33 и 35 расположены рядом друг с другом между цилиндрами 31 и 37. При этом крайние цилиндры 31 и 37 могут быть названы расположенными по бокам центральных цилиндров 33 и 35. Хотя двигатель 10 и изображен рядным четырехцилиндровым двигателем, следует понимать, что другие осуществления могут предусматривать другое количество цилиндров.

Каждая камера сгорания может выпускать газы горения через один или несколько выпускных клапанов в связанные с ними выпускные окна. Показанные на фиг. 2 цилиндры 31, 33, 35 и 37 имеют по два выпускных клапана каждый для выпуска газов горения. Например, цилиндр 31 имеет два выпускных клапана Е1 и Е2, цилиндр 33 имеет два выпускных клапана Е3 и Е4, цилиндр 35 имеет два выпускных клапана Е5 и Е6, а цилиндр 37 имеет два выпускных клапана Е7 и Е8.

Для того, чтобы выпускать газы горения, каждый цилиндр может быть связан с соответствующим выпускным окном. В показанном на фиг. 2 примере выпускное окно 20 принимает отработавшие газы из цилиндра 31 через выпускные клапаны Е1 и Е2. Аналогичным образом, выпускное окно 22 принимает покидающие цилиндр 33 отработавшие газы через выпускные клапаны Е3 и Е4, выпускное окно 24 принимает отработавшие газы из цилиндра 35 через выпускные клапаны Е5 и Е6, а выпускное окно 26 принимает покидающие цилиндр 37 отработавшие газы через выпускные клапаны Е7 и Е8. Принятые выпускными окнами отработавшие газы направляют через систему разветвленного коллектора на выпускную турбину 92 турбонагнетателя 290. Отметим, что в показанном на фиг. 2 примере разветвленный выпускной коллектор не встроен в головку 216 блока цилиндров.

Как показано на фиг. 2, выпускное окно 20 может быть связано по текучей среде с первой приемной трубой 23 выпускным трактом 39, а выпускное окно 22 может сообщаться по текучей среде с первой приемной трубой 23 через выпускной тракт 41. Кроме того, выпускное окно 24 может быть связано по текучей среде со второй приемной трубой 25 выпускным трактом 43, а выпускное окно 26 может сообщаться по текучей среде со второй приемной трубой 25 через выпускной тракт 45. Таким образом, цилиндры 31 и 33 могут выпускать свои газы горения в первую приемную трубу 23 через соответствующие выпускные окна 20 и 22 и через выпускные тракты 39 и 41 соответственно. Выпускные тракты 39 и 41 могут сходиться в первую приемную трубу 23 в Y-образном соединении 250. Цилиндры 35 и 37 могут удалять свои отработавшие газы через выпускные окна 24 и 26, соответственно, во вторую приемную трубу 25 через соответствующие выпускные тракты 43 и 45. Выпускные тракты 43 и 45 могут сходиться во вторую приемную трубу 25 в Y-образном соединении 270. При этом первая приемная труба 23 может не сообщаться с выпускными трактами 43 и 45 от цилиндров 24 и 26 соответственно. Кроме того, вторая приемная труба 25 может не сообщаться по текучей среде с выпускными трактами 39 и 41 от цилиндров 31 и 33 соответственно. Дополнительно, первая приемная труба 23 и вторая приемная труба 25 могут не сообщаться друг с другом. В показанном примере первая приемная труба 23 и вторая приемная труба 25 могут быть не включены в состав головки 216 блока цилиндров и могут быть элементами, внешними для головки 216 блока цилиндров.

Каждая камера сгорания может принимать топливо от топливных форсунок (не показаны), непосредственно связанных с цилиндром в качестве форсунок прямого впрыска, и/или от топливных форсунок связанных с впускным коллектором в качестве форсунок впрыска во впускные каналы. Кроме того, воздушные заряды внутри каждого цилиндра могут воспламеняться искрой от соответствующих свечей зажигания (не показаны). В других осуществлениях, камеры сгорания двигателя 10 могут работать в режиме компрессионного зажигания, с искрой зажигания или без нее.

Как описывалось ранее со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 может содержать турбонагнетатель 290. Турбонагнетатель 290 может содержать выпускную турбину 92 и впускной компрессор 94, соединенные друг с другом на общем валу 96. Лопасти выпускной турбины 92 могут быть вынуждены вращаться вокруг общего вала 96, когда часть потока отработавших газов, выходящего из двигателя 10, наталкивается на лопасти турбины. Впускной компрессор 94 может быть соединен с выпускной турбиной 92 таким образом, что компрессор 94 могут приводить в действие тогда, когда лопасти выпускной турбины 92 вынужденно вращаются. При приведении его в действие компрессор 94 может затем направлять находящийся под давлением газ через нагнетательную камеру 46 и охладитель 90 воздуха наддува во впускной коллектор 44, откуда его можно направить в двигатель 10. Таким образом, турбонагнетатель 290 может быть выполнен с возможностью подачи находящегося под давлением заряда воздуха на впуск двигателя.

Во впускном канале 42 может содержаться впускная дроссельная заслонка 62 ниже по потоку от охладителя 90 воздуха наддува. Положение дроссельной заслонки 62 может регулироваться системой 15 управления посредством исполнительного устройства (не показано) дроссельной заслонки, связанного с контроллером 12 с возможностью обмена информацией с ним. Изменяя положение впускной воздушной дроссельной заслонки 62 при работающем компрессоре 94, можно затягивать в двигатель 10 из атмосферы некоторый объем свежего воздуха, охлаждать его охладителем 90 воздуха наддува и подавать в цилиндры двигателя под давлением компрессора (или давлением наддува) через впускной коллектор 44. Для уменьшения помпажа компрессора по меньшей мере часть воздушного заряда, сжатого компрессором 94, можно рециркулировать на вход компрессора. Для рециркулирования на вход компрессора охлажденного сжатого воздуха из точки ниже по потоку от охладителя 90 воздуха наддува может быть предусмотрен рециркуляционный канал 49 компрессора. Для регулирования объема охлажденного потока, который будет подан на вход компрессора, может быть предусмотрен рециркуляционный клапан 27 компрессора.

Турбонагнетатель 290 может быть выполнен в виде многоулиточного турбонагнетателя, в котором выпускная турбина 92 содержит некоторое количество улиток. В иллюстрируемом осуществлении, выпускная турбина 92 включает в себя две улитки, то есть первую улитку 71 и вторую улитку 73. Соответственно, турбонагнетатель может быть двухулиточным турбонагнетателем с по меньшей мере двумя раздельными путями для втекания отработавших газов в выпускную турбину 92 и протекания через нее. Двухулиточный турбонагнетатель 290 может быть выполнен с возможностью разделения потока отработавших газов из цилиндров, импульсы отработавших газов которых одновременно подаются в выпускную турбину 92. То есть, первая улитка 71 и вторая улитка 73 могут использоваться для подачи в выпускную турбину 92 разделенных потоков отработавших газов.

В показанном на фиг. 2 примере первая улитка 71 показана получающей отработавшие газы от цилиндров 31 и 33 через первую приемную трубу 23. Вторая улитка 73 показана сообщающейся по текучей среде со второй приемной трубой 25 и принимающей отработавшие газы от цилиндров 35 и 37. Таким образом, отработавшие газы могут направлять от первого крайнего цилиндра (цилиндр 31) и первого центрального цилиндра (цилиндр 33) в первую улитку 71 двухулиточного турбонагнетателя 290. А отработавшие газы от второго крайнего цилиндра (цилиндр 37) и второго центрального цилиндра (цилиндр 35) могут направлять во вторую улитку 73 двухулиточного турбонагнетателя 290. Первая улитка 71 может не получать отработавшие газы из второй приемной трубы 25, а вторая улитка 73 может не получать импульсы отработавших газов из первой приемной трубы.

Выпускная турбина 92 может включать в себя по меньшей мере один регулятор давления наддува для управления степенью наддува, обеспечиваемого указанной выпускной турбиной. Как показано на фиг. 2, для регулирования объема отработавших газов, пускаемых в обход выпускной турбины, общий регулятор 69 давления наддува может содержаться в перепускном канале 67, соединяющем собой вход и выход турбины 92. При этом часть отработавших газов, текущих по направлению к первой улитке 71 от первой приемной трубы 23 по каналу 65 может быть отведена через регулятор 69 давления наддува, в перепускной канал 67. Кроме того, другая часть отработавших газов, текущих во вторую улитку 73 из второй приемной трубы 25, может быть отведена по каналу 63 через регулятор 69 давления наддува. Отработавшие газы, выходящие из выпускной турбины 92 и/или регулятора 69 давления наддува, могут проходить через устройство 70 снижения токсичности отработавших газов и покидать транспортное средство через выхлопную трубу (не показана). В альтернативных двухулиточных системах каждая улитка может включать в себя соответствующий регулятор давления наддува для регулирования объема отработавших газов, проходящих через выпускную турбину 92.

Каждый из описанных выше цилиндров 31, 33, 35 и 37 содержит два впускных клапана и два выпускных клапана. При этом каждый впускной клапан является перемещаемым между открытым положением, которое позволяет воздуху поступать в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, существенно перекрывающим доступ впускного воздуха в соответствующий цилиндр. На фиг. 2 показаны впускные клапаны I1-I8, приводимые в движение общим впускным распределительным валом 218. Впускной распределительный вал 218 содержит некоторое количество впускных кулачков, выполненных с возможностью управления открытием и закрытием впускных клапанов. Управление каждым впускным клапаном могут выполнять одним или несколькими впускными кулачками, что будет рассмотрено далее по тексту. В некоторых осуществлениях для управления впускными клапанами могут предусматривать один или несколько дополнительных впускных кулачков. Кроме того, управление впускными клапанами могут вести приводными системами впускных клапанов.

Каждый выпускной клапан является перемещаемым между открытым положением, при котором газ может выходить из соответствующего цилиндра, и закрытым положением, при котором газу существенно перекрыт выход из соответствующего цилиндра. На фиг. 2 показаны выпускные клапаны Е1-Е8, приводимые в движение общим выпускным распределительным валом 224. Выпускной распределительный вал 224 содержит некоторое количество выпускных кулачков, выполненных с возможностью управления открытием и закрытием выпускных клапанов. Управление каждым выпускным клапаном могут выполнять одним или несколькими выпускными кулачками, что будет рассмотрено далее по тексту. В некоторых осуществлениях для управления выпускными клапанами могут предусматривать один или несколько дополнительных выпускных кулачков. Кроме того, управление выпускными клапанами могут вести приводными системами выпускных клапанов.

Приводные системы впускных клапанов и приводные системы выпускных клапанов могут также включать в себя толкатели клапанов, штанги толкателей, коромысла и т.д. Такие устройства и элементы могут управлять приведением в движение впускных клапанов и выпускных клапанов, преобразуя вращательное движение кулачков в поступательное движение клапанов. В других примерах клапаны могут приводить в движение дополнительными профилями выступов кулачков на распределительных валах, и при этом профили выступов кулачков для разных клапанов могут обеспечивать разную высоту подъема кулачка, продолжительность периода открытого положения клапана и/или фазы газораспределения. Однако при необходимости могут быть использованы и другие компоновки распределительного вала (с верхним расположением и/или со штангами толкателей). Кроме того, в некоторых осуществлениях каждый из цилиндров 212 может иметь только один выпускной клапан и/или впускной клапан, или более двух выпускных и/или впускных клапанов. В других примерах выпускные клапаны и впускные клапаны могут приводить в движение общим распределительным валом. Тем не менее, в альтернативных осуществлениях по меньшей мере один из впускных клапанов и/или выпускных клапанов могут приводить в движение своим собственным независимым распределительным валом или другим устройством.

Двигатель 10 может быть двигателем с отключаемыми цилиндрами, в котором некоторые из четырех цилиндров 212 можно при необходимости отключать посредством одного или нескольких механизмов. При этом когда двигатель 10 работает в режиме ОЦД, контроллер может быть выполнен с возможностью отключения впускных и выпускных клапанов выбранных цилиндров. Впускные и выпускные клапаны выбранных цилиндров в режиме ОЦД, можно отключать, переключая толкатели клапана, переключая коромысла или переключая следящие ролики цилиндрических толкателей.

В настоящем примере способными к отключению являются цилиндры 31, 35 и 37. Каждый из этих цилиндров отличается первым и вторым впускными кулачками на каждый впускной клапан, установленными на общем впускном распределительном валу 218, и первым и вторым выпускными кулачками на каждый выпускной клапан, установленными на общем выпускном распределительном валу 224.

Первые впускные кулачки имеют первый профиль выступа для открытия впускных клапанов на первую продолжительность впуска. В показанном на фиг. 2 примере, первые впускные кулачки С1 и С2 цилиндра 31, первые впускные кулачки С5, С6 цилиндра 33, первые впускные кулачки С9, С10 цилиндра 35 и первые впускные кулачки С13, С14 цилиндра 37 могут иметь одинаковый профиль выступа, открывающий соответствующие впускные клапаны на одинаковую продолжительность и высоту. В других примерах первые впускные кулачки разных цилиндров могут иметь разные профили выступов. Вторые впускные кулачки показаны как кулачки с нулевым выступом, который может иметь профиль для сохранения закрытого положения соответствующих впускных клапанов. То есть, кулачки с нулевым выступом участвуют в отключении соответствующих клапанов в режиме ОЦД. В показанном на фиг. 2 примере вторые впускные кулачки N1, N2 цилиндра 31, вторые впускные кулачки N5, N6 цилиндра 35 и вторые впускные кулачки N9, N10 цилиндра 37 являются кулачками с нулевым выступом. Эти кулачки с нулевым выступом могут отключать соответствующие впускные клапаны в цилиндрах 31, 35 и 37.

Кроме того, каждый из впускных клапанов могут приводить в движение соответствующей приводной системой, функционально связанной с контроллером 12. Как показано на фиг. 2, впускные клапаны I1 и I2 цилиндра 31 могут приводиться в движение посредством приводной системы А2, впускные клапаны I3 и I4 цилиндра 33 могут приводиться в движение посредством приводной системы А4, впускные клапаны I5 и I6 цилиндра 35 могут приводиться в движение посредством приводной системы А6, а впускные клапаны I7 и I8 цилиндра 37 могут приводиться в действие посредством приводной системы А8.

Как и в случае впускных клапанов, каждый из отключаемых цилиндров (31, 35 и 37) имеет первый выпускной кулачок и второй выпускной кулачок, установленные на общем выпускном распределительном валу 224. Первые выпускные кулачки могут иметь первый профиль выступа кулачка, обеспечивающий первые продолжительность выпуска и высоту подъема клапана. В показанном на фиг. 2 примере, первые выпускные кулачки С3 и С4 цилиндра 31, первые выпускные кулачки С7 и С8 цилиндра 33, первые выпускные кулачки С11, С12 цилиндра 35 и первые выпускные кулачки С15, С16 цилиндра 37 могут иметь одинаковый первый профиль выступа кулачка, открывающий соответствующие выпускные клапаны на заданные продолжительность и высоту подъема. В других примерах первые выпускные кулачки для различных цилиндров могут иметь различные профили выступа. Вторые выпускные кулачки показаны в виде кулачков с нулевым выступом, которые могут иметь профиль, предназначенный для сохранения закрытого положения своих соответствующих выпускных клапанов. То есть, кулачки с нулевым выступом участвуют в отключении выпускных клапанов в режиме ОЦД. В показанном на фиг. 2 примере вторые выпускные кулачки N3, N4 цилиндра 31, вторые выпускные кулачки N7, N8 цилиндра 35 и вторые выпускные кулачки N11, N12 цилиндра 37 являются кулачками с нулевым выступом. Эти кулачки с нулевым выступом могут отключать соответствующие выпускные клапаны в цилиндрах 31, 35 и 37.

Кроме того, каждый из выпускных клапанов могут приводить в движение соответствующей приводной системой, функционально связанной с контроллером 12. Таким образом, выпускные клапаны Е1 и Е2 цилиндра 31 могут приводить в движение посредством приводной системы А1, выпускные клапаны Е3 и Е4 цилиндра 33 могут приводить в движение посредством приводной системы A3, выпускные клапаны Е5 и Е6 цилиндра 35 могут приводить в движение посредством приводной системы А5, а выпускные клапаны Е7 и Е8 цилиндра 37 могут приводить в движение приводной системой А7.

Цилиндр 33 (или первый центральный цилиндр) может быть неотключаемым и может не содержать кулачки с нулевым выступом для своих впускных и выпускных клапанов. Следовательно, впускные клапаны 13 и 14 цилиндра 33 могут быть неотключаемыми и могут приводиться в движение первыми впускными кулачками С5 и С6 соответственно. То есть, впускные клапаны 13 и 14 цилиндра 33 могут не приводиться в движение кулачками с нулевым выступом. Аналогичным образом, выпускные клапаны Е3 и Е4 цилиндра 33 могут быть неотключаемыми и могут приводиться в движение первыми выпускными кулачками С7 и С8 соответственно. То есть, выпускные клапаны Е3 и Е4 цилиндра 33 могут не приводиться в движение кулачками с нулевым выступом. Следовательно, каждый впускной клапан и каждый выпускной клапан цилиндра 33 могут быть приведены в движение одним соответствующим кулачком.

Следует понимать, что другие осуществления могут включать в себя различные известные в уровне техники механизмы для отключения впускных и выпускных клапанов в цилиндрах. В таких осуществлениях для отключения могут не применять кулачки с нулевым выступом. Например, в системах гидравлических цилиндрических толкателей со следящим роликом для отключения цилиндра могут не применять кулачки с нулевым выступом.

Кроме того, другие осуществления могут включать в себя сокращенные приводные системы. Например, одиночная приводная система может приводить в движение и впускные клапаны I1 и I2, и выпускные клапаны Е1 и Е2. Эта одиночная приводная система заменит собой приводные системы А1 и А2, обеспечивая для цилиндра 31 одну приводную систему. Также возможны другие комбинации приводных систем.

Система 204 ППК может быть выполнена с возможностью продольного перемещения определенных частей впускного распределительного вала 218 с тем, чтобы впускные клапаны I1-I8 могли переходить с работы на своих первых впускных кулачках на работу на вторых впускных кулачках (когда такая конфигурация применяется). Кроме того, система 204 ППК может быть выполнена с возможностью продольного перемещения определенных частей выпускного распределительного вала 224 с тем, чтобы выпускные клапаны Е1-Е8 могли переходить с работы на своих первых выпускных кулачках на работу на вторых выпускных кулачках. Таким образом, система 204 ППК может переключаться с первого кулачка, на котором клапан открывается на первую продолжительность, на второй кулачок, на котором клапан открывается на вторую продолжительность. В приведенном примере система 204 ППК может переключать кулачки для впускных клапанов в цилиндрах 31, 35 и 37 между первым кулачком для открытия впускных клапанов на первую продолжительность и вторым кулачком с нулевым выступом, для того, чтобы оставлять впускные клапаны закрытыми. Кроме того, система 204 ППК может переключать кулачки для выпускных клапанов в цилиндрах 31, 35 и 37 между первым кулачком для открытия выпускных клапанов на первую продолжительность и вторым кулачком с нулевым выступом, чтобы оставлять выпускные клапаны закрытыми. В примере цилиндра 33 система 204 ППК не может переключать кулачки для впускных и выпускных клапанов, так как цилиндр 33 выполнен с одним кулачком на клапан и не может быть отключен.

Система 204 ППК может принимать от контроллера 12 сигналы на переключение между разными профилями кулачков для различных цилиндров в двигателе 10 в зависимости от условий работы двигателя. Например, в условиях низкой нагрузки на двигатель, он может работать в двухцилиндровом режиме. При этом посредством системы 204 ППК могут быть отключены цилиндры 35 и 37 путем отключения переключения кулачков каждого клапана с первого впускного и первого выпускного кулачков на второй впускной кулачок с нулевым выступом и второй выпускной кулачок с нулевым выступом. Одновременно с этим, цилиндры 31 и 33 могут оставаться работающими, при этом их впускные и выпускные клапаны будут приводиться в движение соответствующими первыми кулачками.

В другом примере при умеренной нагрузке двигателя, он может работать в трехцилиндровом режиме. При этом система 204 ППК может быть выполнена с возможностью приведения в движения впускных и выпускных клапанов цилиндров 33, 35 и 37 их соответствующими первыми кулачками. Одновременно с этим, цилиндр 31 может быть отключен системой 204 ППК путем переключения привода впускных и выпускных клапанов цилиндра 31 на их соответствующие вторые кулачки с нулевым выступом.

Двигатель также может включать в себя систему 202 ИФКР. Система 202 ИФКР может быть двойной системой независимого изменения фаз кулачкового распределения для изменения фаз газораспределения впускных клапанов и выпускных клапанов независимо друг от друга. Система 202 ИФКР включает в себя фазовращатель 230 впускного распределительного вала и фазовращатель 232 выпускного распределительного вала для изменения фаз газораспределения. Система 202 ИФКР может быть выполнена с возможностью изменения фаз газораспределения в сторону опережения или запаздывания путем изменения в сторону опережения или запаздывания фаз кулачкового распределения (пример рабочего параметра двигателя) и может управляться посредством контроллера 12. Система 202 ИФКР может быть выполнена с возможностью изменения моментов событий открытия и закрытия клапана за счет изменения взаимного расположения коленчатого вала и распределительного вала. Например, система 202 ИФКР может быть выполнена с возможностью поворота впускного распределительного вала 218 и/или выпускного распределительного вала 224 независимо от коленчатого вала, чтобы изменить фазы газораспределения в сторону опережения или запаздывания. В некоторых вариантах осуществления система 202 ИФКР может быть устройством, срабатывающим от момента вращения кулачка, выполненным с возможностью быстрого изменения фаз кулачкового распределения. В некоторых осуществлениях такие фазы кулачкового распределения, как закрытие впускного клапана (ЗВпК) и закрытие выпускного клапана (ЗВыпК) могут изменяться устройством непрерывного изменения высоты подъема клапанов (НИВПК).

Вышеописанные системы и устройства управления клапанами/кулачками могут иметь гидравлический привод, электрический привод, или комбинацию этих приводов.

Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой 15 управления, включающей в себя контроллер 12, и входным воздействием водителя транспортного средства посредством устройства ввода (фиг. 1). Система 15 управления показана принимающей информацию от некоторого количества датчиков 16 (разнообразные примеры которых были приведены со ссылкой на фиг. 1) и посылающей управляющие сигналы на некоторое количество исполнительных устройств 81. В качестве одного примера, система 15 управления и контроллер 12 могут посылать управляющие сигналы на систему 204 ППК и систему 202 ИФКР и получать от этих систем показания фаз кулачкового распределения и/или выбора кулачка. В качестве другого примера, исполнительные устройства 81 могут включать в себя топливные форсунки, регулятор 69 давления наддува, рециркуляционный клапан 27 компрессора и дроссельную заслонку 62. Контроллер 12 может получать входные данные от различных датчиков, обрабатывать их и по результатам обработки входных данных приводить в действие исполнительные устройства, действуя на основе инструкции или кода, запрограммированных в указанном контроллере и соответствующих одному или нескольким алгоритмам. Дополнительные датчики и исполнительные устройства системы будут представлены ниже со ссылкой на фиг. 5.

На фиг. 4 показан альтернативный пример осуществления двигателя 10 с ассиметричной компоновкой системы выпуска отработавших газов, отличающейся от симметричной компоновки, представленной на фиг. 2. В частности, ассиметричная компоновка включает в себя направление отработавших газов из цилиндра 31 (или первого крайнего цилиндра) к первой улитке 71 выпускной турбины 92 и направление отработавших газов из цилиндров 33, 35 и 37 (или первого центрального цилиндра, второго центрального цилиндра и второго крайнего цилиндра) ко второй улитке 73 выпускной турбины 92. В отличие от этого, осуществление на фиг. 2 показано с симметричной компоновкой системы выпуска отработавших газов, в которой каждая из первой улитки 71 и второй улитки 73 выпускной турбины получают отработавшие газы из двух цилиндров. Симметричная компоновка системы выпуска отработавших газов может обеспечить улучшенную эффективность турбины по сравнению с асимметричной компоновкой системы выпуска отработавших газов.

В показанном на фиг. 4 примере первая улитка 71 выпускной турбины 92 может получать отработавшие газы только от цилиндра 31 через выпускное окно 20 и выпускной тракт 39, в то время как вторая улитка 73 выпускной турбины 93 может получать отработавшие газы из цилиндров 33, 35 и 37 через соответствующие выпускные окна 22, 24 и 26 и соответствующие выпускные тракты 41, 43 и 45. Кроме того, выпускные тракты 41, 43 и 45 могут сходиться в приемную трубу 425 перед тем, как отработавшие газы будут доставлены в выпускную турбину 92. Как показано на фиг. 4, выпускные тракты 43 и 45 могут сходиться в приемную трубу 425 в Y-образном соединении 470. Кроме того, выпускной тракт 41 может соединяться с приемной трубой 425 в Y-образном соединении 450. Приемная труба 425 может направлять газы горения в первую трубу 461, доставляющую отработавшие газы во вторую улитку 73 выпускной турбины 92. В условиях, когда требуется меньший наддув, может быть открыт регулятор 69 давления наддува, чтобы принять порцию отработавших газов из приемной трубы 425 через канал 63. Аналогичным образом, порция отработавших газов может быть отведена от выпускного тракта 39 (и первой улитки 71) через канал 65 и за регулятор 69 давления наддува.

В одном примере асимметричной компоновки вторая улитка 73 может быть по размерам большей, чем первая улитка 71. Например, вторая улитка 73 может быть предназначена для приема большего количества отработавших газов, чем то, которое может быть получено от трех цилиндров (33, 35 и 37).

Дополнительные подробности показанных на фиг. 2 и фиг. 4 симметричной и асимметричной компоновок системы выпуска отработавших газов будут представлены со ссылкой на фиг. 6, фиг. 7 и фиг. 8. Следует понимать, что представленные компоновки системы выпуска отработавших газов могут обеспечить более компактное расположение деталей и узлов внутри двигателя между турбонагнетателем и головкой блока цилиндров.

Как было указано выше, показанный на фиг. 1 и фиг. 2 двигатель 10 может работать в режиме ОЦД или в режиме не-ОЦД (со срабатыванием всех цилиндров). Для того чтобы обеспечить преимущества по экономии топлива при пониженных значениях параметра ШВН, приведенный в качестве примера двигатель 10 главным образом можно эксплуатировать либо в равноинтервальном трехцилиндровом режиме ОЦД, либо в равноинтервальном двухцилиндровом режиме ОЦД. Первая версия четырехцилиндрового коленчатого вала, в котором срабатывания в двигателе (или такты цилиндров) происходят с интервалом в 180 градусов угла поворота коленчатого вала (УПКВ), может вносить проблемы ШВН из-за неодинаковости интервалов между срабатываниями цилиндров при работе в трехцилиндровом режиме. Например, в четырехцилиндровом двигателе с первой версией коленчатого вала, использование порядка срабатывания цилиндров 1-3-4-2 может привести к тому, что при работе в трехцилиндровом режиме (1-3-4) цилиндры могут срабатывать через неодинаковые интервалы: 180°-180°-360°.

Для того чтобы двигатель 10 работал в трехцилиндровом режиме с улучшенными показателями ШВН, желательно иметь коленчатый вал, позволяющий обеспечивать равноинтервальное срабатывание при трехцилиндровом режиме. Например, может быть разработан коленчатый вал, при отключенном четвертом цилиндре обеспечивающий срабатывание остальных трех цилиндров через одинаковые интервалы в 240°. Имея коленчатый вал, позволяющий обеспечить равноинтервальное срабатывание цилиндров в трехцилиндровом режиме, двигатель в этом режиме можно использовать в течение более продолжительных периодов, что может улучшить топливную экономичность и показатели ШВН.

Соответственно, на фиг. 3 показан приведенный в качестве примера коленчатый вал 300, который можно использовать для эксплуатации двигателя 10 в двухцилиндровом или трехцилиндровом режиме с равноинтервальным срабатыванием цилиндров. На фиг. 3 коленчатый вал показан в аксонометрической проекции. Коленчатый вал может быть коленчатым валом, показанным на фиг. 1. Показанный на фиг. 3 коленчатый вал может быть применен в двигателе, таком, как показан на фиг. 2 и фиг. 4, имеющем рядную конфигурацию, при которой цилиндры выровнены в один ряд. С коленчатым валом 300 может быть связано некоторое количество поршней 36, как показано на чертеже. Кроме того, так как двигатель 10 является рядным четырехцилиндровым двигателем, то на фиг. 3 изображены четыре поршня, расположенные в один ряд вдоль по длине коленчатого вала 300.

Коленчатый вал 300 имеет носовой конец 330 (также называемый передним концом) с носком 334 для монтажа на нем шкивов и/или установки гармонического демпфера (не показан), предназначенного для гашения крутильных колебаний. Коленчатый вал также имеет фланцевый конец 310 (также называемый задним концом) с фланцем 314, выполненным с возможностью крепления к нему маховика (не показан). При этом генерируемая в результате сжигания топлива энергия может быть передана от поршней коленчатому валу и маховику, которые передают эту энергию трансмиссии, тем самым обеспечивая транспортному средству движущую силу.

Коленчатый вал 300 также может содержать некоторое количество шатунных шеек, коренных шеек, перемычек (также называемых щеками) и противовесов. В показанном примере коленчатый вал 300 включает в себя переднюю коренную шейку 332 и заднюю коренную шейку 316. Кроме этих двух коренных шеек на двух оконечностях коленчатого вала, коленчатый вал 300 также включает в себя три коренные шейки 326, расположенные между передней коренной шейкой 332 и задней коренной шейкой 316. Таким образом, коленчатый вал 300 имеет пять коренных шеек, каждая из которых выровнена на центральной оси 350 вращения. Коренные шейки 316, 332 и 326 несут на себе подшипники, выполненные с возможностью создания условий для вращения двигателя 300, обеспечивая при этом опору для него. В альтернативных осуществлениях у коленчатого вала может быть больше или меньше пяти коренных шеек.

Коленчатый вал 300 также включает в себя первую шатунную шейку 348, вторую шатунную шейку 346, третью шатунную шейку 344 и четвертую шатунную шейку 342 (расположенные от носового конца 330 до фланцевого конца 310). То есть, в совокупности, у коленчатого вала имеются четыре шатунные шейки. Тем не менее, предполагались коленчатые валы, имеющие иное количество шатунных шеек. Каждая из шатунных шеек 342, 344, 346 и 348 может быть механически и шарнирно связана с соответствующими шатунами 312, а через них - с соответствующими поршнями 36. Следует понимать, что в процессе работы двигателя коленчатый вал 300 вращается вокруг центральной оси 350 вращения. Щеки 318 коленчатого вала могут обеспечивать опору шатунным шейкам 342, 344, 346 и 348. Щеки 318 коленчатого вала могут также связывать каждую из шатунных шеек с коренными шейками 316, 332 и 326. Кроме того, щеки 318 коленчатого вала могут быть механически связаны с противовесами 320 для гашения колебаний в коленчатом валу 300. Следует упомянуть, что на фиг. 3 могут быть помечены не все щеки коленчатого вала.

Вторая шатунная шейка 346 и первая шатунная шейка 348 показаны в одинаковом расположении относительно центральной оси 350 вращения. То есть, поршни, связанные с первой шатунной шейкой 348 и второй шатунной шейкой 346 соответственно, могут находиться в одинаковых положениях на своих соответствующих тактах. Первая шатунная шейка 348 может быть также выровнена со второй шатунной шейкой 346 относительно центральной оси 350 вращения. Кроме того, вторая шатунная шейка 346, третья шатунная шейка 344 и четвертая шатунная шейка 342 могут отделяться друг от друга угловым расстоянием в 120 градусов относительно центральной оси 350 вращения. Например, как показано на фиг. 3 для коленчатого вала 300, третья шатунная шейка 344 показана поворачивающейся к смотрящему, четвертая шатунная шейка 342 движется в сторону от смотрящего (в плоскость бумаги), а вторая шатунная шейка 346 и первая шатунная шейка 348 стоят на одной линии на плоскости бумаги чертежа.

На врезке 360 схематически изображен коленчатый вал 300 с показанными положениями четырех шатунных шеек относительно друг друга и относительно центральной оси 350 вращения. На врезке 370 схематически изображен вид сбоку коленчатого вала, если смотреть на него с заднего конца (или фланцевого конца 310) в сторону переднего конца (или носового конца 330) вдоль по центральной оси 350 вращения. На врезке 370 указаны относительные положения шатунных шеек относительно центральной оси коленчатого вала 300 и центральной оси 350 вращения.

На врезке 360 четвертая шатунная шейка 342 и третья шатунная шейка 344 показаны поворачивающимися в существенно противоположных направлениях относительно друг друга. То есть, если смотреть с конца задней коренной шейки 316 в сторону передней коренной шейки 332, то третья шатунная шейка 344 относительно центральной оси вращения наклонена направо, в то время как четвертая шатунная шейка 342 наклонена налево. Угловое расположение третьей шатунной шейки 344 относительно четвертой шатунной шейки 342 также показано на врезке 370.

Кроме того, можно видеть, что третья шатунная шейка 344 и четвертая шатунная шейка 342 не могут быть расположены прямо напротив друг друга. Эти шатунные шейки могут быть расположены на угловом расстоянии в 120 градусов в направлении по часовой стрелке, причем этот угол, в частности, измеряется от третьей шатунной шейки 344 в сторону четвертой шатунной шейки 342, если смотреть от фланцевого конца 310 (заднего конца) с задней коренной шейкой 316 к носовому концу 330 с передней коренной шейкой 332. Четвертая шатунная шейка 342 и третья шатунная шейка 344 поэтому наклонены друг относительно друга на угол относительно центральной оси 350 вращения. Кроме того, первая шатунная шейка 348 и вторая шатунная шейка 346 показаны выровненными друг с другом и параллельными друг другу относительно центральной оси 350 вращения. Дополнительно, первая шатунная шейка 348 и вторая шатунная шейка 346 расположены рядом друг с другом. Как показано на врезке 370, вторая шатунная шейка 346, третья шатунная шейка 344 и четвертая шатунная шейка 342 расположены на угловом расстоянии 120 градусов друг от друга, причем это угловое расстояние измеряется относительно центральной оси коленчатого вала 300. Кроме того, первая шатунная шейка 348 и вторая шатунная шейка 346 расположены вертикально над центральной осью 350 вращения (например, на нуле градусов), а третья шатунная шейка 344 расположена на угловом расстоянии в 120 градусов по часовой стрелке от первой шатунной шейки 348 и второй шатунной шейки 346. Четвертая шатунная шейка 342 расположена на угловом расстоянии 120 градусов против часовой стрелки от первой шатунной шейки 348 и второй шатунной шейки 346.

Следует понимать, что, несмотря на то, что первая шатунная шейка 348 показана выровненной со второй шатунной шейкой 346, и каждый из двух поршней, связанных с первой шатунной шейкой 348 и второй шатунной шейкой 346, на фиг. 3 показан в положении В1\ЛТ, два соответствующих поршня могут находиться в конце различных тактов. Например, поршень, связанный с первой шатунной шейкой 348, может находиться в конце такта сжатия, в то время как поршень, связанный со второй шатунной шейкой 346, может находиться в конце такта выпуска. То есть, связанный с первой шатунной шейкой 348 поршень может находиться на угловом расстоянии 360 градусов УПКВ от поршня, связанного со второй шатунной шейкой 346, если рассматривается случай рабочего цикла двигателя в 720 градусов УПКВ.

Показанная на фиг. 3 компоновка шатунных шеек поддерживает порядок срабатывания цилиндров в последовательности 3-2-4 в трехцилиндровом режиме. При этом порядок срабатывания цилиндров 3-2-4 включает в себя срабатывание третьего цилиндра с поршнем, связанным с третьей шатунной шейкой 344, после чего срабатывает второй цилиндр с поршнем, связанным со второй шатунной шейкой 346, после чего срабатывает цилиндр с поршнем, связанным с четвертой шатунной шейкой 342. При этом события сжигания отделяются друг от друга поворотом коленчатого вала на 240°.

Компоновка шатунных шеек также может механически ограничивать порядок 1-3-2-4 срабатывания цилиндров, когда все цилиндры включаются в работу в режиме не-ОЦД. При этом порядок 1-3-2-4 срабатывания цилиндров может включать в себя срабатывание первого цилиндра с поршнем, связанным с первой шатунной шейкой 348, после чего срабатывает третий цилиндр со своим поршнем, связанным с третьей шатунной шейкой 344. Второй цилиндр с поршнем, связанным со второй шатунной шейкой 346 может сработать после срабатывания третьего цилиндра, а после этого сработает четвертый цилиндр, связанный с четвертой шатунной шейкой 342. В примере двигателя 10 с коленчатым валом 300 события срабатывания цилиндров в последовательности 1-3-2-4 могут происходить со следующими неодинаковыми интервалами: 120°-240°-240°-120°. Так как первая шатунная шейка 348 выровнена со второй шатунной шейкой 346 и такты их поршней происходят с интервалом 360° УПКВ, то события срабатывания в первом и втором цилиндрах также происходят с интервалом 360° относительно друг друга. События срабатывания цилиндров двигателя будут рассмотрены подробнее со ссылкой на фиг. 6, 7 и 8.

На фиг. 5 схематически показан двигатель 10, включающий в себя цилиндры, распределительные валы и коленчатый вал, что было описано со ссылкой на фиг. 1 - фиг. 4. При этом компоненты системы двигателя, впервые показанные на фиг. 1 - фиг. 4, на фиг. 5 имеют те же самые позиционные номера. Следует понимать, что двигатель 10 показан на виде, обратном виду, на котором он показан на фиг. 2 и фиг. 4. Другими словами, цилиндр 31 на фиг. 2 и фиг. 4 показан крайним левым, а на фиг. 5 - крайне правым цилиндром 31. Аналогично, цилиндры 33, 35 и 37 показаны в обратном порядке.

Показанный на фиг. 5 коленчатый вал 300 двигателя 10 приводится в движение возвратно-поступательным движением поршней 36, связанных с коленчатым валом 300 шатунами 312. Вращательное движение коленчатого вала 300 приводит в движение впускной распределительный вал 218 и одиночный уравновешивающий вал 574. Впускной распределительный вал 218 может быть связан с коленчатым валом 300 посредством соединительного элемента 564 (например, цепью или ремнем газораспределительного механизма и т.д.), в то время как уравновешивающий вал 574 может быть связан с коленчатым валом посредством соединительного элемента и редуктора 578. Положение впускного распределительного вала 218 может измеряться датчиком 572 положения впускного распределительного вала. Аналогичный датчик может измерять положение выпускного распределительного вала 224 (не показан).

Одиночный уравновешивающий вал 574 может быть утяжеленным валом, предназначенным для компенсирования вибраций в процессе работы двигателя. В одном примере уравновешивающий вал 574 может иметь качающуюся пару для балансировки цилиндров 33, 35 и 37 с одиночным грузом, добавленным для балансировки цилиндра 31. Кроме того, одиночный уравновешивающий вал 574 может вращаться в направлении, противоположном направлению коленчатого вала 300. Кроме того, одиночный уравновешивающий вал 574 может вращаться с той же частотой, что и коленчатый вал 300. Одиночного уравновешивающего вала может быть достаточно для компенсирования вибраций, возникающих в процессе работы двигателя 10, так как двигатель 10 может главным образом работать в трехцилиндровом или двухцилиндровом режиме с равноинтервальным срабатыванием цилиндров. Кроме того, двигатель может испытывать меньшее количество переходов между режимами ОЦД и не-ОЦД. Используя одиночный уравновешивающий вал вместо пары уравновешивающих валов, вращающихся с частотой, вдвое превышающей частоту вращения коленчатого вала, можно достичь снижения потерь на трение, результатом чего может быть снижение расхода топлива.

Двигатель на фиг. 5 показан с четырьмя цилиндрами 31, 33, 35 и 37 (как и на фиг. 2 и фиг. 4), расположенными в один ряд. Как описывалось ранее, четыре цилиндра имеют по два впускных клапана и по два выпускных клапана. Впускной распределительный вал 218 включает в себя по два кулачка для каждого впускного клапана цилиндров 31, 35 и 37: первый кулачок предназначен для открытия соответствующего впускного клапана на заданную продолжительность и высоту, а второй кулачок с нулевым выступом предназначен для отключения впускных клапанов в этих цилиндрах. Как было отмечено со ссылкой на фиг. 2, цилиндр 33 является неотключаемым и включает в себя по одному впускному кулачку на каждый впускной клапан. Выпускной распределительный вал 224 не показан на фиг. 5.

На фиг. 5 показаны четыре шатунные шейки коленчатого вала 300, связанные со своими соответствующими поршнями. В показанном примере первая шатунная шейка 348 связана с поршнем в цилиндре 31 (или в первом цилиндре), вторая шатунная шейка 346 связана с поршнем в цилиндре 33 (или во втором цилиндре), третья шатунная шейка 344 связана с поршнем в цилиндре 35 (или в третьем цилиндре), а четвертая шатунная шейка 342 связана с поршнем в цилиндре 37 (или в четвертом цилиндре). Как было разъяснено выше со ссылкой на фиг. 3, первая шатунная шейка 348 показана выровненной со второй шатунной шейкой 346, но связанные с этими шейками поршни в рабочем цикле двигателя могут быть отделены друг от друга 360 градусами УПКВ. Соответственно, в цилиндрах 31 и 33 поршни могут находиться на тактах, отделенных друг от друга 360 градусами УПКВ. Как было сказано выше, цилиндр 31 может находиться в конце своего такта сжатия, в то время как цилиндр 33 может находиться в конце своего такта выпуска. То есть, в описываемом здесь осуществлении цилиндры 31 и 33 могут находиться на тактах рабочего цикла двигателя, отделенных друг от друга 360 градусами УПКВ. Дополнительно, как описывалось выше, вторая шатунная шейка 346, третья шатунная шейка 344 и четвертая шатунная шейка 342 могут быть разнесены примерно на 120 градусов вдоль коленчатого вала. Кроме того, цилиндры 33, 35 и 37 могут находиться на тактах рабочего цикла двигателя, отделенных друг от друга 240 градусами УПКВ.

Работа двигателя 10, в частности порядок срабатывания цилиндров, будет далее описана со ссылкой на фиг. 6 - фиг. 8, на которых показаны схемы моментов зажигания для четырех цилиндров двигателя 10. На фиг. 6 показана схема срабатывания цилиндров двигателя 10 в двухцилиндровом режиме ОЦД. На фиг. 7 показана схема срабатывания цилиндров двигателя 10 в трехцилиндровом режиме ОЦД, а на фиг. 8 показана схема срабатывания цилиндров двигателя 10 в режиме не-ОЦД, когда все цилиндры включены в работу. Следует понимать, что показанные на фиг. 6 - фиг. 8 цилиндры 1, 2, 3 и 4 соответствуют цилиндрам 31, 33, 35 и 37, показанным на фиг. 2, фиг. 4 и фиг. 5. На каждой схеме номер цилиндра показан на оси у, а такты показаны на оси х. Кроме того, зажигание, и соответствующее ему событие сжигания топлива в каждом цилиндра показаны звездочками, располагающимися между тактами сжатия и расширения соответствующего цилиндра. Кроме того, дополнительные схемы 604, 704 и 804 в круге, представляющем собой 720 градусов поворота коленчатого вала, показывают события срабатывания цилиндров в каждом неотключенном цилиндре в каждом режиме.

На фиг. 6 проиллюстрирована схема срабатывания цилиндров двигателя 10 в двухцилиндровом режиме ОЦД. Здесь цилиндры 3 и 4 отключаются воздействием на впускные и выпускные клапаны этих цилиндров соответствующими кулачками с нулевым выступом. В порядке срабатывания цилиндров 1-2-1-2, цилиндры 1 и 2 могут срабатывать с интервалом 360 градусов УПКВ. Как показано на фиг. 6, цилиндр 1 может начинать такт сжатия в то же самое время, как цилиндр 2 будет начинать такт выпуска. То есть каждый такт рабочего цикла в цилиндрах 1 и 2 происходит с интервалом 360 градусов УПКВ. Например, такт выпуска в цилиндре 2 может произойти через 360 градусов УПКВ после такта выпуска в цилиндре 1. Аналогичным образом, события зажигания в двигателе происходят с интервалом в 360 градусов УПКВ, и, соответственно, такты расширения в двух неотключенных цилиндрах происходят с интервалом 360 градусов УПКВ относительно друг друга. Двухцилиндровый режим ОЦД может быть использован в течение существования условий низкой нагрузки двигателя, когда запрошенный крутящий момент низкий. Работа в двухцилиндровом режиме также позволяет достичь экономии топлива.

На фиг. 7 проиллюстрирован пример схемы срабатывания цилиндров двигателя 10 в приведенном в качестве примера трехцилиндровом режиме ОЦД, когда работают три цилиндра. В этом примере цилиндр 1 может быть отключен, в то время как цилиндры 2, 3 и 4 включены в работу. События зажигания и сжигания топлива в двигателе и между тремя остающимися работать цилиндрами могут происходить с интервалом в 240 градусов УПКВ аналогично трехцилиндровому двигателю. При этом события сжигания топлива в цилиндрах могут происходить через одинаковые интервалы. Аналогичным образом, каждый из тактов рабочего цикла двигателя в трех цилиндрах может происходить с интервалом в 240 градусов УПКВ. Например, такт выпуска в цилиндре 4 может происходить примерно через 240 градусов УПКВ после такта выпуска в цилиндре 2. Аналогичным образом, такт выпуска в цилиндре 3 может происходить через 240 градусов УПКВ после такта выпуска в цилиндре 4. Аналогичный порядок может иметь срабатывание цилиндров двигателя. В качестве примера порядка срабатывания цилиндров в трехцилиндровом режиме ОЦД можно привести последовательность 2-4-3-2-4-3. Как показано на схеме 704, цилиндр 3 может срабатывать примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 4, цилиндр 2 может срабатывать примерно через 240 градусов УПКВ после события срабатывания в цилиндре 3, а цилиндр 4 может срабатывать примерно через 240 градусов УПКВ после события срабатывания цилиндра 2. Таким образом, способ эксплуатации двигателя может включать в себя, в течение первого режима ОЦД в имеющем четыре цилиндра двигателе, отключение первого из четырех цилиндров и срабатывание второго, третьего и четвертого цилиндров, причем каждое событие срабатывания будет происходить с интервалом 240 градусов УПКВ.

Следует понимать, что в трехцилиндровом режиме ОЦД интервалы срабатывания цилиндров, равные 240 градусам УПКВ, могут быть примерными. В одном примере интервал срабатывания между цилиндром 3 и цилиндром 2 может составлять 230 градусов УПКВ. В другом примере интервал срабатывания между цилиндром 3 и цилиндром 2 может составлять точно 240 градусов УПКВ. Еще в одном примере интервал срабатывания между цилиндром 3 и цилиндром 2 может составлять 255 градусов УПКВ. Аналогичным образом, интервал срабатывания между цилиндром 2 и цилиндром 4 может быть изменен в диапазоне от 230 до 255 градусов УПКВ. Аналогичной изменчивостью могут обладать интервалы срабатывания между цилиндром 4 и цилиндром 3. Также возможны и другие вариации.

При рассмотрении фиг. 2 (или фиг. 4) можно полагать, что порядок срабатывания цилиндров 2-4-3 позволит достичь лучшей балансировки и улучшенных показателей ШВН. Например, цилиндр 2 представляет собой цилиндр 33, показанный на фиг. 2 и фиг. 4, и расположен на месте первого центрального цилиндра, цилиндр 4 представляет собой цилиндр 37, показанный на фиг. 2 и 4, и расположен на месте второго крайнего цилиндра, а цилиндр 3 представляет собой цилиндр 35, показанный на фиг. 2 и фиг. 4 и расположен на месте второго центрального цилиндра. Исходя из расположения работающих цилиндров внутри блока цилиндров, порядок срабатывания 2-4-3 может обеспечить лучшую балансировку и снизить шумность, вибрацию и неплавность работы.

Кроме того, трехцилиндровый режим ОЦД может быть выбран для эксплуатации двигателя на холостом ходу. Шум и вибрация могут быть более заметными при работе двигателя на холостом ходу, и для этих условий более подходящим режимом может быть трехцилиндровый равноинтервальный режим с одинаковыми интервалами между срабатываниями цилиндров.

На фиг. 8 показан пример схемы срабатывания цилиндров в приведенном в качестве примера режиме не-ОЦД работы двигателя 10, в котором все цилиндры включены в работу. В режиме не-ОЦД из-за особенности конструкции коленчатого вала 300 срабатывание цилиндров в двигателе 10 может происходить через неодинаковые интервалы. В одном примере показанный на фиг. 3 коленчатый вал 300 может давать порядок срабатывания цилиндров, показанный на фиг. 8. Как видно по рассматриваемому примеру, цилиндр 1 может срабатывать между срабатываниями цилиндров 4 и 3. В одном примере цилиндр 1 может срабатывать примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 4. В одном примере цилиндр 1 может срабатывать ровно через 120 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 4. В другом примере цилиндр 1 может срабатывать через 115 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 4. Еще в одном примере цилиндр 1 может срабатывать через 125 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 4. Кроме того, цилиндр 1 может срабатывать примерно за 120 градусов УПКВ до срабатывания цилиндра 3. Например, цилиндр 1 может срабатывать в диапазоне от 115 до 125 градусов УПКВ до срабатывания цилиндра 3. Дополнительно, в цилиндрах 2, 3 и 4 события сжигания топлива могут продолжать происходить с интервалом 240 градусов УПКВ относительно друг друга, причем событие сжигания топлива в цилиндре 1 будет происходить примерно посередине интервала между событиями сжигания топлива в цилиндре 4 и цилиндре 3. То есть, порядок срабатывания цилиндров в двигателе 10 может быть следующим: 1-3-2-4 (или 2-4-1-3 или 3-2-4-1 или 4-1-3-2, так как процесс срабатывания цилиндров является циклическим) с неодинаковыми интервалами, причем неравноинтервально срабатывает цилиндр 1. Как показано на схеме 804, цилиндр 3 может срабатывать примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 1, цилиндр 2 может срабатывать примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 3, цилиндр 4 может срабатывать примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 2, а цилиндр 1 может снова срабатывать примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 4. В других примерах интервалы между событиями срабатывания четырех цилиндров могут отличаться от интервалов, представленных выше.

Соответственно, в режиме не-ОЦД работы представленного в качестве примера двигателя 10, способ эксплуатации двигателя может включать в себя срабатывание трех цилиндров со срабатыванием промежуточного по очереди цилиндра с интервалом в первое количество градусов УПКВ между срабатыванием более раннего по очереди цилиндра и срабатыванием более позднего по очереди цилиндра, и срабатывание четвертого цилиндра между срабатыванием более позднего по очереди цилиндра и срабатыванием более раннего по очереди цилиндра с интервалом в два раза большим первого количества градусов. Со ссылкой на фиг. 8, способ включает в себя срабатывание трех цилиндров, таких как цилиндры 4, 1 и 3, причем промежуточным по очереди цилиндром может быть цилиндр 1, срабатывающий с интервалом в первое количество градусов УПКВ, например, 120° между срабатыванием более раннего по очереди цилиндра, цилиндра 4, и более позднего по очереди цилиндра, цилиндра 3. Четвертый цилиндр в этом примере, цилиндр 2, может срабатывать с интервалом в два раза большим первого количества градусов, например, в 240° между срабатыванием более позднего по очереди цилиндра, цилиндра 3, и более раннего по очереди цилиндра, цилиндра 4. Двигатель 10 может иметь последовательность срабатывания цилиндров 1-3-2-4-1-3-2-4, таким образом, что по порядку будут срабатывать более ранний по очереди цилиндр, промежуточный по очереди цилиндр и более поздний по очереди цилиндр (например, цилиндры 4, 1 и 3 соответственно), и при этом четвертый цилиндр, цилиндр 2, будет срабатывать на угловом удалении от трех цилиндров, и не в интервале между срабатыванием трех цилиндров 4, 1 и 3. Например, четвертый цилиндр может срабатывать после более позднего по очереди цилиндра. Кроме того, четыре цилиндра могут механически принуждать срабатывать в указанном выше порядке. В другом примере никакие другие цилиндры не могут срабатывать в какие либо моменты между указанными.

Дополнительно, в течение существования определенного условия, которым может быть умеренная нагрузка двигателя, промежуточный по очереди цилиндр (цилиндр 1) можно отключить, а более ранний по очереди цилиндр, более поздний по очереди цилиндр и четвертый цилиндр могут срабатывать через одинаковые интервалы примерно в 240 градусов УПКВ. При этом порядок срабатывания цилиндров может быть следующим: более ранний по очереди цилиндр, более поздний по очереди цилиндр, четвертый цилиндр.

Другими словами, четырехцилиндровый двигатель может включать в себя коленчатый вал, выполненный с возможностью срабатывания трех из четырех цилиндров с интервалом в 240 градусов УПКВ и срабатывания оставшегося цилиндра из четырех посередине интервала между срабатываниями двух из трех цилиндров, которые срабатывают с интервалом в 240 градусов УПКВ. Примером может быть следующая последовательность: срабатывание первого цилиндра, срабатывание второго цилиндра примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания первого цилиндра, срабатывание третьего цилиндра примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго цилиндра, срабатывание четвертого цилиндра примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра, и срабатывание первого цилиндра примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания четвертого цилиндра. Таким образом, первый цилиндр может срабатывать на угловом расстоянии примерно 120 градусов УПКВ между четвертым и вторым цилиндрами, а третий цилиндр может срабатывать на угловом расстоянии в 240 градусов УПКВ (или удвоенном угловом расстоянии в 120 градусов УПКВ) между четвертым и вторым цилиндрами. Двигатель также можно эксплуатировать в трехцилиндровом режиме, в котором первый цилиндр отключают, а второй, третий и четвертый цилиндры срабатывают с интервалом примерно в 240 градусов УПКВ относительно друг друга. Дополнительно, двигатель можно эксплуатировать в двухцилиндровом режиме, в котором отключают два цилиндра, а остальные два цилиндра срабатывают с интервалом в 360 градусов УПКВ относительно друг друга.

Далее будет продолжено рассмотрение симметричной и ассиметричной компоновок системы выпуска отработавших газов, изображенных на фиг. 2 и фиг. 4. Как было представлено выше, в показанной на фиг. 2 симметричной компоновке, первая улитка 71 выпускной турбины 92 принимает отработавшие газы от цилиндров 31 и 33, а вторая улитка 73 выпускной турбины 92 принимает отработавшие газы от цилиндров 35 и 37. В альтернативном осуществлении компоновка может быть асимметричной, такой как показана на фиг. 4, в которой из цилиндра 31 отработавшие газы попадают непосредственно в первую улитку 71, в то время как цилиндры 33, 35 и 37 испускают свои газы горения во вторую улитку 73. Испуская отработавшие газы непосредственно, цилиндр 31 может направлять свои продукты горения только в первую улитку 71 и не во вторую улитку 73.

В первой версии четырехцилиндрового двигателя, включающего в себя разветвленный выпускной коллектор с двухулиточным турбонагнетателем, выпускные тракты от цилиндров 1 и 4 (первый и второй крайние цилиндры или цилиндры 31 и 37) могут подавать их совокупные отработавшие газы в первую улитку выпускной турбины, в то время как цилиндры 2 и 3 (первый и второй центральные цилиндры или цилиндры 33 и 35) могут подавать свои отработавшие газы во вторую улитку выпускной турбины. Такая компоновка системы выпуска отработавших газов может подходить для четырехцилиндрового двигателя с порядком срабатывания цилиндров 1-3-4-2, чтобы импульс давления отработавших газов от цилиндра 1 не мог помешать цилиндру 2 испускать свои отработавшие газы.

Тем не менее, во второй версии, например, в приведенном в качестве примера и показанном на фиг. 2, фиг. 4 и фиг. 5 осуществлении четырехцилиндрового двигателя 10 с порядком срабатывания цилиндров 1-3-2-4 (то есть, когда последовательно друг за другом срабатывают цилиндры 31, 35, 33, 37), описанная для первой версии компоновка может оказаться неподходящей и ухудшающей эффективность турбины. Например, если приведенный в качестве примера и показанный на фиг. 2, фиг. 4 и фиг. 5 двигатель 10 будет иметь компоновку системы выпуска отработавших газов, как у первой версии, импульс давления отработавших газов от цилиндра 31 (первый крайний цилиндр) может помешать цилиндру 37 (второй крайний цилиндр) испускать свои отработавшие газы. Как видно на фиг. 8, цилиндр 31 (или цилиндр 1) может заканчивать свой такт расширения и открывать свои выпускные клапаны тогда, когда у цилиндра 37 (или цилиндра 4) выпускные клапаны еще будут оставаться открытыми. Поэтому для того, чтобы разделить импульсы отработавших газов и увеличить энергию импульсов, приводящую в движение турбину, вторая версия может включать в себя выпускные тракты от цилиндров 1 и 2 (или цилиндров 31 и 33), сходящиеся в первую приемную трубу 23, и выпускные тракты от цилиндров 3 и 4 (или цилиндров 35 и 37 соответственно), сходящиеся во вторую приемную трубу 25.

Следует понимать, что в симметричной компоновке первая улитка 71 принимает импульсы отработавших газов от цилиндров 31 и 33, которые отделены друг от друга по меньшей мере 360 градусами УПКВ, в то время как вторая улитка 73 принимает импульсы отработавших газов от цилиндров 33 и 37, которые отделены друг от друга по меньшей мере 240 градусами УПКВ. Таким образом, каждая улитка может получать импульс отработавших газов, отделенный от следующего импульса по меньшей мере 240 градусами УПКВ.

Таким образом, способ эксплуатации двигателя 10 в режиме не-ОЦД может включать в себя направление отработавших газов из первого крайнего цилиндра (цилиндр 31) и первого центрального цилиндра (цилиндр 33) из четырех имеющихся цилиндров, в первую улитку 71 двухулиточного турбонагнетателя 290, направление отработавших газов из второго крайнего цилиндра (цилиндр 37) и второго центрального цилиндра (цилиндр 35) из четырех имеющихся цилиндров во вторую улитку 73 двухулиточного турбонагнетателя 290, и срабатывание всех цилиндров в неравноинтервальном режиме, например, с по меньшей мере одним неравноинтервальным срабатыванием. Способ может включать в себя срабатывание всех цилиндров в неравноинтервальном режиме следующим образом: срабатывание второго центрального цилиндра через 120 градусов УПКВ после срабатывания первого крайнего цилиндра, срабатывание первого центрального цилиндра через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго центрального цилиндра, срабатывание второго крайнего цилиндра через 240 градусов УПКВ после срабатывания первого центрального цилиндра, и срабатывание первого крайнего цилиндра через 120 градусов УПКВ после срабатывания второго крайнего цилиндра. То есть, события срабатывания в первом крайнем цилиндре и первом центральном цилиндре могут быть отделены друг от друга по меньшей мере 360 градусами УПКВ, в то время как события срабатывания во втором крайнем цилиндре и втором центральном цилиндре могут быть отделены друг от друга по меньшей мере 240 градусами УПКВ.

Первый режим ОЦД может включать в себя эксплуатацию двигателя 10 в трехцилиндровом режиме. Способ эксплуатации двигателя 10 в трехцилиндровом режиме может включать в себя отключение первого крайнего цилиндра (цилиндр 31) и направление отработавших газов только от первого центрального цилиндра (цилиндр 33) в первую улитку 71 двухулиточного турбонагнетателя. Вторая улитка 73 может продолжать получать отработавшие газы от второго крайнего и второго центрального цилиндров. Первый режим ОЦД может быть использован в течение существования первого условия, которое может включать в себя условие работы двигателя на холостом ходу (для уменьшения шума, вибрации и неплавности движения). Первый режим ОЦД может также использоваться в условиях умеренных нагрузок двигателя.

Второй режим ОЦД может включать в себя эксплуатацию двигателя 10 в двухцилиндровом режиме. Способ эксплуатации двигателя 10 в двухцилиндровом режиме может включать в себя отключение второго крайнего цилиндра (цилиндр 37) и второго центрального цилиндра (цилиндр 33). То есть, двигатель можно эксплуатировать включением в работу первого крайнего цилиндра (цилиндр 31) и первого центрального цилиндра (цилиндр 33). Второй режим ОЦД может быть использован в течение существования условий низкой нагрузки двигателя.

В примере асимметричной компоновки системы выпуска отработавших газов, показанной на фиг. 4, улитка 71 выпускной турбины 92 может принимать отработавшие газы примерно через каждые 720 градусов УПКВ, в то время как вторая улитка 73 выпускной турбины 92 может принимать импульсы отработавших газов примерно через каждые 240 градусов УПКВ. В этой компоновке также каждая улитка может принимать импульс отработавших газов, который отделен от следующего импульса по меньшей мере 240 градусами УПКВ. В трехцилиндровом режиме первая улитка 71 может не получать импульсов отработавших газов, так как цилиндр 31 может быть отключен. Тем не менее, вторая улитка 73 может продолжать получать отработавшие газы, испускаемые тремя неотключенными цилиндрами (цилиндры 33, 35 и 37).

В двухцилиндровом режиме цилиндры 35 и 37 могут быть отключены. При этом первая улитка 71 может принимать импульсы отработавших газов от цилиндра 31 примерно через каждые 720 градусов УПКВ, в то время как вторая улитка 73 может принимать импульсы отработавших газов от цилиндра 33 примерно через каждые 720 градусов УПКВ. Соответственно, выпускная турбина может принимать импульсы отработавших газов примерно через каждые 360 градусов УПКВ.

На фиг. 2, 4, 12, 13 и 14 улитка 73 показана в виде внутренней улитки, размещенной ближе к центральному корпусу турбонагнетателя 290. Кроме того, на вышеуказанных чертежах улитка 71 показана размещенной дальше от центрального корпуса турбонагнетателя 290. Следует понимать, что в других примерах, в пределах объема настоящего раскрытия улитки 73 и 71 могут быть поменяны местами.

Таким образом, способ эксплуатации двигателя в режиме не-ОЦД с асимметричной компоновкой системы выпуска отработавших газов может включать в себя направление потока отработавших газов из первого крайнего цилиндра (цилиндр 31) из четырех имеющихся цилиндров в первую улитку 71 двухулиточного турбонагнетателя 290, направление потока отработавших газов из первого центрального цилиндра (цилиндр 33), второго крайнего цилиндра (цилиндр 37) и второго центрального цилиндра (цилиндр 35) из четырех имеющихся цилиндров во вторую улитку 73 двухулиточного турбонагнетателя 290 и, в течение существования первого условия эксплуатацию всех цилиндров с по меньшей мере одним неравноинтервальным срабатыванием. Первое условие может включать в себя условия высокой нагрузки двигателя. Неравноинтервальное срабатывание может включать в себя интервал срабатывания, аналогичный тому, который быть описан выше для симметричной компоновки системы выпуска отработавших газов, причем каждый из первого центрального цилиндра, второго центрального цилиндра и второго центрального цилиндра может срабатывать с интервалами в 240 градусов УПКВ, а первый крайний цилиндр может срабатывать примерно посередине интервала между срабатываниями второго крайнего цилиндра и второго центрального цилиндра. Кроме того, первый крайний цилиндр может срабатывать примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания второго крайнего цилиндра и примерно за 120 градусов УПКВ до срабатывания второго центрального цилиндра. При этом первый крайний цилиндр может быть единственным цилиндром с неравноинтервальным срабатыванием.

В течение существования второго условия двигатель можно эксплуатировать в трехцилиндровом режиме, в котором первый крайний цилиндр отключают, а остальные три цилиндра срабатывают с одинаковыми интервалами. Например, остальные три цилиндра могут работать с равными интервалами между срабатываниями друг друга. При этом первый центральный цилиндр, второй крайний цилиндр и второй центральный цилиндр могут срабатывать с интервалом в 240 градусов УПКВ между срабатываниями каждого из цилиндров. Вторым условием для использования трехцилиндрового режима могут быть условия умеренной нагрузки двигателя. В другом примере трехцилиндровый режим могут использовать при работе двигателя на холостом ходу.

В течение существования третьего условия двигатель можно эксплуатировать в двухцилиндровом режиме, в котором отключают второй крайний цилиндр и второй центральный цилиндр. При этом остальные цилиндры, то есть первый крайний цилиндр и первый центральный цилиндр, могут срабатывать с одинаковыми интервалами в 360 градусов УПКВ. Третьим условием для использования двухцилиндрового режима ОЦД могут быть условия низкой нагрузки двигателя.

Следует понимать, что двухцилиндровый режим ОЦД, трехцилиндровый режим ОЦД и режим не-ОЦД могут также использоваться в двигателе без наддува. В таком примере турбонагнетатель может не использоваться.

На фиг. 9 показан пример алгоритма 900 для определения режима работы двигателя транспортного средства по нагрузке двигателя. В частности, по нагрузкам двигателя могут быть выбраны двухцилиндровый режим ОЦД, трехцилиндровый режим ОЦД и режим не-ОЦД. Кроме того, по изменениям нагрузок двигателя могут быть определены переходы между этими режимами. Управление выполнением алгоритма может производиться посредством контроллера, такого как контроллер 12 двигателя 10.

На этапе 902 алгоритм включает в себя оценивание и/или измерение условий работы двигателя. Эти условия могут включать в себя, например, следующее: частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, заданный крутящий момент (например, по сигналу датчика положения педали), давление воздуха в коллекторе (ДВК), массовый расход воздуха (МРВ), давление наддува, температуру двигателя, момент зажигания, температуру во впускном коллекторе, границы детонации и т.д. На этапе 904 алгоритм включает в себя определение режима работы двигателя по оцененным условиям работы двигателя. Например, нагрузка двигателя может быть важным фактором в определении режима работы двигателя, которым может быть двухцилиндровый режим ОЦД, трехцилиндровый режим ОЦД и режим не-ОЦД (также называемый режимом без отключения цилиндров). В другом примере, режим работы двигателя может также определяться заданным крутящим моментом. Больший запрошенный крутящий момент может требовать работу двигателя в режиме не-ОЦД, то есть в четырехцилиндровом режиме. Уменьшение запрошенного крутящего момента может позволить перевести двигатель в режим ОЦД. Как будет представлено далее со ссылкой на фиг. 11, в частности на диаграмме 1140, режим работы двигателя может определяться сочетанием частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя.

Следовательно, на этапе 906 алгоритма 900 могут определить, не находится ли двигатель в условиях высокой (или очень высокой) нагрузки. Например, двигатель может испытывать повышенную нагрузку при преодолении транспортным средством крутых подъемов. В другом примере может быть задействована система кондиционирования воздуха, что также повысит нагрузку на двигатель. Если определяют, что существует условие высокой нагрузки двигателя, то алгоритм 900 продолжает свое выполнение переходом на этап 908 для включения в работу всех цилиндров и работы в режиме не-ОЦД. В случае приведенного в качестве примера и показанного на фиг. 2, 4 и 5 двигателя, в режиме не-ОЦД могут работать все четыре цилиндра. Таким образом, режим не-ОЦД может быть выбран при очень высоких нагрузках двигателя и/или очень высоких частотах вращения двигателя.

Далее, на этапе 910 четыре цилиндра могут срабатывать в следующей последовательности: 1-3-2-4, причем цилиндры 2, 3 и 4 будут срабатывать с интервалом примерно 240 градусов УПКВ, а цилиндр 1 будет срабатывать примерно посередине интервала между срабатываниями цилиндра 4 и цилиндра 3. Как было описано выше, когда включены в работу все цилиндры, то первый цилиндр (цилиндр 3) может срабатывать через 120 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 2, второй цилиндр (цилиндр 2) может срабатывать через 240 градусов УПКВ после срабатывания первого цилиндра, третий цилиндр (цилиндр 4) может срабатывать через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго цилиндра, а четвертый цилиндр (цилиндр 1) может срабатывать через 120 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра. Алгоритм затем может перейти на этап 926.

Если на этапе 906 определяют, что условия высокой нагрузки двигателя не существуют, то алгоритм 900 переходит на этап 912, на котором он может определить, не существуют ли условия низкой нагрузки двигателя. Например, нагрузка на двигатель может быть небольшой, когда транспортное средство движется с крейсерской скоростью по трассе. В другом примере снижение нагрузки двигателя может наблюдаться, когда транспортное средство спускается под уклон. Если на этапе 912 определяют существование низкой нагрузки двигателя, то алгоритм 900 продолжается этапом 916 для эксплуатации двигателя в двухцилиндровом режиме ОЦД. Дополнительно, на этапе 918 два работающих цилиндра (цилиндры 1 и 2) могут срабатывать с интервалом в 360 градусов УПКВ. Затем алгоритм 900 может перейти на этап 926.

Если определяют, что условия низкой нагрузки двигателя не присутствуют, то алгоритм 900 переходит на этап 920, на котором он может определить работу со умеренной нагрузкой двигателя. Затем, на этапе 922, двигатель можно эксплуатировать в трехцилиндровом режиме ОЦД, в котором цилиндр 1 может быть отключен, а цилиндры 2, 3 и 4 могут быть включены в работу. Кроме того, на этапе 924 три работающих цилиндра могут срабатывать с интервалом 240 градусов УПКВ относительно друг друга, так, что события сжигания топлива в двигателе будут происходить с интервалом 240 градусов УПКВ.

После того, как будет выбран режим работы двигателя и будет начата работа двигателя в выбранном режиме (например, на одном из этапов 910, 916 или 924), на этапе 926 алгоритм 900 могут определить, не происходит ли изменения нагрузки двигателя. Например, транспортное средство может завершить подъем в гору и выехать на более ровную дорогу, и при этом существующая высокая нагрузка двигателя снизится до умеренной (или низкой нагрузки). В другом примере может быть выключена система кондиционирования воздуха. Еще в одном примере транспортное средство может ускориться на трассе для обгона других транспортных средств, и при этом нагрузка двигателя может увеличиться с легкой нагрузки до умеренной или высокой нагрузки. Если на этапе 926 будет определено, что нагрузка не изменяется, то алгоритм 900 перейдет на этап 928 для продолжения работы двигателя в выбранном режиме. В противном случае, на этапе 930 двигатель может быть переведен в другой режим работы в зависимости от того, как изменилась нагрузка двигателя. Переходы из режима в режим подробнее будут раскрыты со ссылкой на фиг. 10, где показан пример алгоритма 1000 для перехода двигателя из текущего режима работы в другой режим работы по результатам определения нагрузки двигателя.

Для того чтобы обеспечить плавность перехода и снизить скачки крутящего момента, на этапе 932 могут быть отрегулированы различные параметры двигателя. Например, может быть желательным сохранение на постоянном уровне запрошенного водителем крутящего момента до, в процессе и после перехода между рабочими режимами ОЦД. При этом когда цилиндры включают снова, для сохранения постоянным выходного крутящего момента, потребный воздушный заряд и, следовательно, ДВК для включаемых вновь цилиндров могут уменьшить (так как станет работать большее количество цилиндров). Для достижения требуемого уменьшенного воздушного заряда, в процессе подготовки к переходу можно постепенно уменьшать открытие дроссельной заслонки. В момент самого перехода, то есть при включении цилиндра вновь, открытие дроссельной заслонки может быть уменьшено существенно, чтобы обеспечить требуемый расход воздуха. Это позволит в процессе перехода уменьшить воздушный заряд без внезапного падения крутящего момента двигателя и при этом незамедлительно уменьшить уровни воздушного заряда и ДВК до нужного уровня в начальный момент включения цилиндра вновь. Дополнительно или альтернативно, может быть момент зажигания может быть установлен с большим запаздыванием, чтобы сохранить постоянным крутящий момент на всех цилиндрах, что позволит сгладить скачки крутящего момента от цилиндра. Когда будет снова установлено достаточное ДВК, момент зажигания может быть возвращен на прежний угол, а положение дроссельной заслонки отрегулировано обратно. В дополнение к регулировкам дроссельной заслонки и момента зажигания, для компенсации скачков крутящего момента могут быть также отрегулированы фазы газораспределения. Выполнение алгоритма 900 может быть закончено после этапа 932.

Следует отметить, что когда указывается, что относительная частота вращения двигателя (или нагрузка или какой-либо другой подобный параметр) высока или низка, это указание относится к относительной частоте вращения в сравнении с диапазоном доступных частот вращения (или нагрузок или каких-либо других подобных параметров соответственно). То есть, низкие нагрузки или частоты вращения двигателя могут быть более низкими относительно умеренных и высоких нагрузок и частот вращения двигателя. Высокие нагрузки и частоты вращения двигателя могут быть более высокими относительно умеренных нагрузок или частот вращения двигателя соответственно. Средние или умеренные нагрузки и частоты вращения двигателя могут быть более низкими относительно высоких и очень высоких нагрузок и частот вращения двигателя. Кроме того, средние или умеренные нагрузки и частоты вращения двигателя могут быть более высокими относительно низких нагрузок и частот вращения двигателя соответственно.

На фиг. 11 показаны примеры диаграмм 1120, 1140 и 1160, показывающих графики нагрузка двигателя - частота вращения двигателя. В частности, диаграммы показывают различные режимы работы двигателя, возможные при различных комбинациях нагрузки и частоты вращения двигателя. Каждая из диаграмм показывает частоту вращения двигателя, отложенную по оси x, и нагрузку двигателя, отложенную по оси y. Линией 1122 показана наивысшая нагрузка, под которой двигатель может работать при данной частоте вращения двигателя. Зона 1124 представляет собой четырехцилиндровый режим не-ОЦД для четырехцилиндрового двигателя, такого как описанный выше двигатель 10. Зона 1148 представляет собой трехцилиндровый режим ОЦД со стандартными продолжительностями впуска, а зона 1126 представляет собой двухцилиндровый режим ОЦД для четырехцилиндрового двигателя.

Отображение 1120 иллюстрирует пример первой версии четырехцилиндрового двигателя, для которой единственным доступным режимом ОЦД является опция двухцилиндрового режима ОЦД (не так, как в осуществлениях по настоящему раскрытию). Двухцилиндровый режим (зона 1126) может главным образом использоваться при низких нагрузках двигателя и умеренных скоростях вращения двигателя. При всех прочих комбинациях частота вращения - нагрузка двигателя, может быть использован режим не-ОЦД (зона 1124). Как можно видеть по диаграмме 1120, зона 1126 занимает собой меньшую часть площади под линией 1122 по сравнению с площадью, представляющей режим не-ОЦД (зона 1124). Поэтому двигатель, работающий с двумя доступными режимами (ОЦД и не-ОЦД) может дать относительно небольшие улучшения по топливной экономичности двигателя по сравнению с двигателем с неотключаемыми цилиндрами. Кроме того, так как переход между двумя режимами подразумевает включение в работу или отключение двух из четырех цилиндров, для компенсации скачков крутящего момента при этих переходах могут потребоваться более глубокие управляющие вмешательства (например, большие изменения момента зажигания одновременно с регулировками дроссельной заслонки и фаз газораспределения). Как отмечалось выше, первая версия четырехцилиндрового двигателя может не обеспечить опцию работы в трехцилиндровом режиме из-за повышенных ШВН.

Отображение 1140 иллюстрирует пример работы двигателя для одного осуществления настоящего раскрытия, например, показанного на фиг. 2, 4 и 5 двигателя 10. Здесь двигатель может работать в двух доступных режимах ОЦД, улучшая топливную экономичность по сравнению с опцией первой версии, описанной со ссылкой на диаграмму 1120. Двигатель может работать в двухцилиндровом режиме ОЦД, как в примере согласно диаграмме 1120, при низких нагрузках двигателя и при умеренных частотах вращения двигателя. Кроме того, двигатель может работать в трехцилиндровом режиме ОЦД в условиях низкой нагрузки - низкой частоты вращения двигателя, в условиях умеренной нагрузки - умеренной частоты вращения двигателя, и в условиях умеренной нагрузки - высокой частоты вращения двигателя. В условиях очень высокой частоты вращения двигателя и в условиях очень высокой нагрузки при всех частотах вращения двигателя может быть использован режим не-ОЦД.

Рассматривая диаграмму 1140, следует понимать, что приведенный в качестве примера, и показанный на фиг. 2, 4 и 5 двигатель может работать существенно в трехцилиндровом и двухцилиндровом режимах работы. Режим не-ОЦД может быть выбран только в условиях высокой нагрузки двигателя и очень высокой скорости вращения двигателя. Поэтому можно достичь относительно большего улучшения топливной экономичности. Как было описано ранее, двигатель можно эксплуатировать в трехцилиндровом и двухцилиндровом режимах работы с равноинтервальным срабатыванием цилиндров, что позволяет снизить ШВН. При работе в режиме не-ОЦД можно использовать неравноинтервальную схему срабатывания цилиндров, которая может иметь результатом явное ухудшение отработавших газов.

Следует также понимать, что в приведенном в качестве примера и показанном на фиг. 2, 4 и 5 осуществлении двигателя 10, большей частью переходы из режима в режим могут включать в себя переходы из двухцилиндрового режима ОЦД в трехцилиндровый режим ОЦД, или переходы из трехцилиндрового режима ОЦД в режим не-ОЦД. Кроме того, в меньшем количестве могут случаться переходы, включающие в себя переход из четырехцилиндрового режима не-ОЦД в двухцилиндровый ОЦД режим (и наоборот). Следовательно, в приведенном в качестве примера, и показанном на фиг. 2, 4 и 5 осуществлении двигателя 10 системой управления можно реализовывать более плавные и спокойные переходы. В целом, за счет улучшения показателей по ШВН, а также более плавного управления двигателем можно улучшить дорожные качества транспортного средства.

На диаграмме 1160 показана альтернативная работа приведенного в качестве примера двигателя (например, показанного на фиг. 2, 4 и 5 двигателя 10). Здесь опция двухцилиндрового режима ОЦД является недоступной, и двигатель большую часть времени может работать в трехцилиндровом режиме ОЦД с равноинтервальным срабатыванием цилиндров. Например, трехцилиндровый режим ОЦД может быть использован в условиях низкой нагрузки при низкой, умеренной и высокой частоте вращения двигателя, а также в условиях умеренной нагрузки при низкой, умеренной и высокой частоте вращения двигателя. Переход в режим не-ОЦД может быть выполнен только в условиях, включающих в себя очень высокие частоты вращения двигателя, высокие нагрузки, или очень высокие нагрузки двигателя. В показанном на диаграмме 1160 примере, переходы между режимами не-ОЦД и ОЦД могут быть значительно сокращены, что улучшает показатели ШВН и способствует плавному управлению двигателем. Кроме того, в примере двигателя 10 только один цилиндр может содержать механизм отключения, что обеспечивает снижение себестоимости. Результаты по экономии топлива могут выглядеть относительно скромнее по сравнению с работой двигателя по примеру диаграммы 1140.

Отображение 1180 на фиг. 11 иллюстрирует пример работы двигателя в альтернативном варианте осуществлении двигателя, который будет описан ниже со ссылкой на фиг. 14, 15 и 16.

Со ссылкой на фиг. 10 далее описывается алгоритм 1000 для определения переходов между режимами работы двигателя в зависимости от условий по нагрузке двигателя и частоте вращения его коленчатого вала. В частности, двигатель может быть переведен из режима не-ОЦД в один из двух режимов ОЦД и наоборот, а также может быть переведен из одного режима ОЦД в другой режим ОЦД.

На этапе 1002 может быть определен текущий режим работы двигателя. Например, четырехцилиндровый двигатель может работать в режиме не-ОЦД со всеми включенными в работу цилиндрами, в трехцилиндровом режиме ОЦД или в двухцилиндровом режиме ОЦД. На этапе 1004 может быть определено, не работает ли двигатель в четырехцилиндровом режиме. Если нет, то алгоритм 1000 может перейти на этап 1006 для определения того, не является ли текущий режим работы двигателя трехцилиндровым режимом ОЦД. Если нет, то на этапе 1008 алгоритма 1000 могут определить, не работает ли двигатель в двухцилиндровом режиме ОЦД. Если нет, то алгоритм возвращается на этап 1004.

На этапе 1004, если подтверждается, что присутствует режим не-ОЦД, то алгоритм 1000 может продолжить свое выполнение на этапе 1010 для удостоверения в том, что нагрузка двигателя и/или частота вращения двигателя снизились. Если текущим режимом работы двигателя является режим не-ОЦД со всеми включенными в работу цилиндрами, то двигатель может испытывать высокие или очень высокие нагрузки. В другом примере режим не-ОЦД может быть ответом на очень высокую частоту вращения двигателя. То есть, если двигатель испытывает очень высокие нагрузки, результатом чего является работа в режиме не-ОЦД, при снижении нагрузки может произойти смена режима работы. Переход в режим ОЦД может также стать результатом снижения частоты вращения двигателя. Увеличение нагрузки двигателя или частоты вращения двигателя может не повлечь за собой смену режима работы.

Если подтверждается, что снижения нагрузки и/или частоты вращения двигателя не произошло, то на этапе 1012 может быть оставлен действующим текущий режим работы двигателя, и выполнение алгоритма 1000 может быть завершено. Тем не менее, если определяют, что произошло снижение нагрузки и/или частоты вращения двигателя, то алгоритм 1000 переходит на этап 1014 для определения того, подходит ли произошедшее снижение нагрузки и/или частоты вращения двигателя для работы в трехцилиндровом режиме. Как было описано ранее со ссылкой на диаграмму 1140 на фиг. 11, позволить двигателю работать в трехцилиндровом режиме ОЦД может переход к условиям умеренной нагрузки - умеренной частоты вращения двигателя и к условиям умеренной нагрузки - высокой частоты вращения двигателя. Следует понимать, что переход в трехцилиндровый режим ОЦД может произойти также в условиях низкой частоты вращения двигателя - низкой нагрузки, что показано на диаграмме 1140 на фиг. 11. Следовательно, если подтверждается, что существующие условия по нагрузке и/или частоте вращения двигателя позволяют перейти в трехцилиндровый режим, то на этапе 1016 может произойти переход в трехцилиндровый режим ОЦД. Кроме того, может быть отключен цилиндр 1 из четырех цилиндров, а остальные три цилиндра могут оставаться работающими. Плюс к тому, остальные три цилиндра могут продолжать срабатывать с интервалами 240 градусов УПКВ относительно друг друга. Затем выполнение алгоритма 1000 может быть завершено.

Если на этапе 1014 определяют, что произошедшее снижение нагрузки и/или частоты вращения двигателя не подходит для работы в трехцилиндровом режиме, то алгоритм 1000 продолжается этапом 1018, на котором проверяют, подходит ли произошедшее снижение нагрузки и/или частоты вращения двигателя для работы в двухцилиндровом режиме. Как показано на диаграмме 1140 на фиг. 11, работать в двухцилиндровом режиме ОЦД могут позволить низкие нагрузки двигателя при умеренной частоте вращения двигателя. Если нагрузка двигателя и/или частота вращения его коленчатого вала не подходят для двухцилиндрового режима, то алгоритм 1000 возвращается на этап 1010. В противном случае на этапе 1020 может быть выполнен переход из режима не-ОЦД в двухцилиндровый режим ОЦД, когда цилиндры 3 и 4 отключают, а цилиндры 1 и 2 оставляют работающими. Цилиндры 1 и 2 могут срабатывать последовательно с интервалом 360 градусов УПКВ. Выполнение алгоритма 1000 затем может быть завершено.

Если на этапе 1006 подтверждается, что текущий режим работы двигателя является трехцилиндровым режимом ОЦД, то алгоритм 1000 продолжается этапом 1022, на котором определяют, не повысилась ли нагрузка двигателя и не очень ли высока частота вращения двигателя. Как показано на диаграмме 1140, если частота вращения двигателя очень высока, то двигатель может работать в режиме без отключения цилиндров. Если существующим режимом работы является трехцилиндровый режим, то двигатель перед этим мог находиться в условиях умеренной нагрузки - умеренной частоты вращения двигателя, или в условиях умеренной нагрузки - высокой частоты вращения двигателя. Альтернативно двигатель мог находиться в условиях низкой нагрузки - низкой частоты вращения двигателя. Поэтому при увеличении нагрузки двигателя или при значительном повышении частоты вращения двигателя может произойти смена существующего режима работы. Если повышение нагрузки двигателя и/или очень высокая частота вращения двигателя подтверждаются на этапе 1022, то алгоритм 1000 переходит на этап 1024 для смены режима работы на режим не-ОЦД. При этом может быть включен в работу цилиндр 1, чтобы двигатель начал работать в четырехцилиндровом режиме с неравноинтервальным срабатыванием цилиндров.

Если на этапе 1022 не подтверждают увеличение нагрузки и/или очень высокой частоты вращения двигателя, то на этапе 1026 алгоритма могут проверить, не произошло ли уменьшения нагрузки двигателя или изменения частоты вращения двигателя. Как было разъяснено выше, если двигатель до этого работал в условиях умеренной нагрузки - умеренной частоты вращения двигателя, то уменьшение нагрузки может позволить сменить режим на двухцилиндровый режим ОЦД. В другом примере переход в двухцилиндровый режим ОЦД может быть также инициирован в случае, если существующие условия низкой нагрузки - низкой частоты вращения сменятся на условия низкой нагрузки - умеренной частоты вращения двигателя. Еще в одном примере позволить перейти в двухцилиндровый режим ОЦД может переход из условий низкой нагрузки - высокой частоты вращения в условия низкой нагрузки - умеренной частоты вращения двигателя. Если изменение частоты вращения и/или снижение нагрузки не подтверждается, то алгоритм 1000 переходит на этап 1012, на котором может быть продолжена работа двигателя в текущем режиме. Однако если подтвердится снижение нагрузки двигателя или изменение частоты вращения двигателя, тогда алгоритм 1000 перейдет на этап 1027 для определения того, позволяют ли произошедшие изменения частоты вращения двигателя и/или снижение нагрузки эксплуатировать двигатель в двухцилиндровом режиме. Например, контроллер может определить, попадают ли текущая частота вращения и/или нагрузка в зону 1126 на диаграмме 1140. Если попадают, то на этапе 1028 двигатель может быть переведен в двухцилиндровый режим ОЦД. При этом цилиндры 3 и 4 могут быть отключены, цилиндр 1 может быть включен в работу, а цилиндр 2 может быть оставлен включенным в работу. Если снижение нагрузки двигателя и/или изменение частоты вращения не позволяют двигателю работать в двухцилиндровом режиме, то алгоритм 1000 продолжается этапом 1012, на котором двигатель оставляют работать в текущем режиме.

Возвращаясь к этапу 1008, если на нем подтверждается, что текущим режимом работы двигателя является двухцилиндровый режим ОЦД, то алгоритм переходит на этап 1030 для определения того, не увеличилась ли нагрузка двигателя или не изменилась ли частота вращения двигателя. Если текущим режимом работы является двухцилиндровый режим, то до этого двигатель мог испытывать нагрузку от низкой до умеренной при умеренной частоте вращения двигателя. То есть, переход из текущего режима может произойти при увеличении нагрузки двигателя. Уменьшение нагрузки может не изменить режим работы двигателя. Кроме того, смена текущего режима может также произойти, если частота вращения двигателя снизится до низкой частоты или повысится до высокой (или очень высокой) частоты. Если на этапе 1030 не подтверждается увеличение нагрузки двигателя и/или изменение частоты вращения двигателя, то алгоритм 1000 переходит на этап 1032, на котором двигатель оставляют работать в текущем двухцилиндровом режиме ОЦД.

Если на этапе 1030 будет подтверждено увеличение нагрузки двигателя и/или изменение частоты вращения двигателя, то алгоритм 1000 может продолжиться этапом 1034, на котором будет определено, позволяют ли нагрузка двигателя и/или частота вращения двигателя перейти в трехцилиндровый режим ОЦД. Например, чтобы можно было перейти в трехцилиндровый режим ОЦД, нагрузка двигателя может находиться на умеренных уровнях. При положительном решении режим работы двигателя на этапе 1036 может быть сменен на трехцилиндровый режим ОЦД. Кроме того, могут быть включены в работу цилиндры 3 и 4, цилиндр 1 может быть отключен, а цилиндр 2 может остаться включенным в работу. Если нагрузка двигателя и/или частота вращения двигателя будут неподходящими для работы двигателя в трехцилиндровом режиме, то алгоритм 1000 может перейти на этап 1038, на котором будет определено, позволяют ли нагрузка двигателя и/или частота вращения двигателя работать двигателю в четырехцилиндровом режиме. Например, нагрузка двигателя может быть очень высокой. В другом примере очень высокой может быть частота вращения двигателя. При положительном решении на этапе 1040 могут быть включены в работу цилиндры 3 и 4, а двигатель может быть переведен в режим не-ОЦД. Затем выполнение алгоритма 100 может быть завершено. Если увеличения нагрузки двигателя и/или изменения частоты вращения будет недостаточно для эксплуатации двигателя в четырехцилиндровом режиме, алгоритм 1000 может вернуться на этап 1030.

Таким образом, контроллер может определять режимы работы двигателя по текущей комбинации частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя. Для вынесения решения по смене режимов работы двигателя может быть использована диаграмма, например, диаграмма 1140. Кроме того, как было отмечено со ссылкой на диаграмму 1160 на фиг. 11, в некоторых примерах доступными режимами работы двигателя могут быть либо трехцилиндровый режим ОЦД, либо режим не-ОЦД. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритмов, таких как алгоритмы, показанные на фиг. 9 и 10, для того, чтобы определять режим работы двигателя и переходы между двумя режимами, пользуясь для этого диаграммой нагрузка двигателя - частота вращения двигателя. При эксплуатации двигателя в одном из двух доступных режимов можно снизить количество переходов между режимами, что позволить снизить скачки крутящего момента и способствовать более плавному управлению двигателем.

На фиг. 18 приведена диаграмма 1800, иллюстрирующая примеры переходов из нережима ОЦД в режим ОЦД в двигателе, подобном двигателю 10. На диаграмме 1800 графиком 1802 показан запрос крутящего момента, графиком 1804 показан режим (двухцилиндровый режим ОЦД, трехцилиндровый режим ОЦД и режим не-ОЦД) работы двигателя, графиком 1806 показан статус включения/отключения цилиндра 1, графиком 1808 показан статус включения/отключения цилиндров 3 и 4, графиком 1810 показано положение дроссельной заслонки, а графиком 1812 показано опережение зажигания. Все перечисленные выше параметры показаны в виде графика их изменения по времени, отложенному на оси х. В частности, график 1812 показывает запаздывание зажигания для включенных в работу цилиндров. Также следует понимать, что цилиндр 2 всегда остается включенным в работу и функционирующим во всех режимах работы двигателя. Поясним также, что здесь цилиндр 1 может быть цилиндром 31, показанным на фиг. 2, цилиндр 2 может быть цилиндром 33, показанным на фиг. 2, цилиндр 3 может быть цилиндром 35, показанным на фиг. 2, а цилиндр 4 может быть цилиндром 37, показанным на фиг. 2.

В момент t0 времени двигатель может работать в трехцилиндровом режиме ОЦД, так как запрос крутящего момента является умеренным. При этом цилиндр 1 может быть отключен, а цилиндры 2, 3 и 4 могут быть включенными в работу и срабатывать с одинаковыми интервалами в 240 градусов УПКВ. Кроме того, дроссельная заслонка может находиться в положении между открытым и закрытым положениями, а опережение зажигание может быть установлено на момент, обеспечивающий требуемый крутящий момент. В момент t1 времени может существенно возрасти запрос крутящего момента. Например, повышение запроса крутящего момента может произойти тогда, когда транспортное средство ускоряют для того, чтобы соблюсти скорость движения потока автомобилей на автомагистрали. В ответ на существенное увеличение запроса крутящего момента, чтобы обеспечить требуемый крутящий момент, двигатель может быть переведен в режим без отключения цилиндров, или режим не-ОЦД (график 1804), и при этом может быть включен в работу цилиндр 1. Кроме того, дроссельная заслонка может быть открыта полностью, а момент зажигания остаться исходным (такой как в момент t0).

К моменту t2 времени запрос крутящего момента существенно падает. Например, влившись в поток на автомагистрали, транспортное средство может достичь крейсерской скорости, что позволит снизиться частоте вращения двигателя и нагрузке двигателя. В ответ на уменьшение запроса крутящего момента и снижение частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя, двигатель может быть переведен в двухцилиндровый режим ОЦД. Кроме того, цилиндры 3 и 4 могут быть отключены, а цилиндр 1 останется включенным в работу и функционирующим. Кроме того, дроссельная заслонка может быть переведена в положение большего закрытия. Между моментами t2 и t3 дроссельная заслонка может быть отрегулирована в положение большего закрытия. Может быть также применено запаздывание зажигания для того, чтобы уменьшить крутящий момент (график 1812). Как показано на фиг. 18, опережение зажигания может быть уменьшено непосредственно перед переходом в момент t2 времени для уменьшения крутящего момента в режиме не-ОЦД перед переходом в двухцилиндровый режим. Тем самым крутящий момент в каждом из включенных в работу цилиндрах, срабатывающих после перехода в двухцилиндровый режим ОЦД, может быть увеличен таким образом, чтобы совокупный крутящий момент, обеспечиваемый двигателем, не падал внезапно, а изменялся плавно. После завершения перехода из режима в режим момент зажигания может быть восстановлен.

В момент 13 времени запрос крутящего момента может немного повыситься, и двигатель может быть переведен в трехцилиндровый режим, исходя из увеличения нагрузки двигателя. Соответственно, цилиндр 1 может быть отключен, цилиндры 3 и 4 могут быть одновременно включены в работу снова. Кроме того, немного может быть отрегулировано положение дроссельной заслонки, чтобы увеличить поток воздуха для удовлетворения повышения запроса крутящего момента. Для предотвращения резкого увеличения крутящего момента в момент t3 времени момент зажигания может быть установлен с запаздыванием. Как видно, задержка зажигания в момент t3 может быть меньше, чем задержка зажигания в момент t2. После достижения требуемого крутящего момента исходный момент зажигания может быть восстановлен.

Таким образом, с целью получения преимуществ по экономии топлива, кроме четырехцилиндрового режима (не-ОЦД) и в дополнение к нему, четырехцилиндровый двигатель можно эксплуатировать в трехцилиндровом режиме ОЦД и двухцилиндровом режиме ОЦД. Раскрываемая здесь система может содержать двигатель, включающий в себя установленные в один ряд четыре цилиндра, три из которых являются отключаемыми, коленчатый вал с четырьмя шатунными шейками, одиночный уравновешивающий вал, вращающийся в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала, и контроллер, выполненный с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы в течение существования первого условия, отключать два из трех отключаемых цилиндров и эксплуатировать двигатель, включая в работу два остальных цилиндра с равноинтервальным срабатыванием. Первое условие может включать в себя условия низкой нагрузки двигателя. Как было описано выше со ссылкой на приведенный в качестве примера и изображенный на фиг. 2, 4 и 5 двигатель 10, цилиндры 31, 35 и 37 могут быть отключаемыми, а цилиндр 33 может быть неотключаемым. В течение существования условия низкой нагрузки двигателя, следовательно, цилиндры 35 и 37 могут быть отключены, а цилиндры 31 и 33 могут быть включены в работу с равноинтервальным срабатыванием с интервалами в 360 градусов УПКВ относительно друг друга.

Контроллер также может быть выполнен с возможностью, чтобы в течение существования второго условия отключать один из трех отключаемых цилиндров и эксплуатировать двигатель, включая остальные три цилиндра в работу с равноинтервальным срабатыванием. При этом вторым условием могут быть умеренные нагрузки двигателя, цилиндр 31 двигателя 10 может быть отключен, а цилиндры 33, 35 и 37 - включены в работу, чтобы двигатель работал в трехцилиндровом режиме. Кроме того, включенные в работу цилиндры (33, 35 и 37) могут срабатывать с интервалами примерно в 240 градусов УПКВ относительно друг друга. В другом примере второе условие может включать в себя условия холостого хода.

Контроллер также может быть выполнен с возможностью того, чтобы в течение существования третьего условия эксплуатировать двигатель со всеми включенными в работу цилиндрами с по меньшей мере одним цилиндром с неравноинтервальным срабатыванием. При этом по меньшей мере одним цилиндром с неравноинтервальным срабатыванием может быть только цилиндр 31 приведенного в качестве примера двигателя 10, а третье условие может включать в себя условия высоких и очень высоких нагрузок двигателя. Кроме того, когда все цилиндры включены в работу, первый цилиндр (например, цилиндр 35 двигателя 10) может срабатывать на 120 градусах УПКВ, второй цилиндр (например, цилиндр 33 двигателя 10) может срабатывать через 240 градусов УПКВ после срабатывания первого цилиндра, третий цилиндр (например, цилиндр 37 двигателя 10) может срабатывать через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго цилиндра, а четвертый цилиндр (например, цилиндр 31 двигателя 10) может срабатывать через 120 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра.

В приведенной в качестве примера системе коленчатый вал может включать в себя вторую шатунную шейку, третью шатунную шейку и четвертую шатунную шейку, расположенные относительно друг друга на угловом расстоянии 120 градусов. Коленчатый вал может также включать в себя первую шатунную шейку, расположенную рядом со второй шатунной шейкой и выровненную с ней.

На фиг. 12 показано осуществление со встроенным выпускным коллектором (ВВК) для симметричной компоновки двигателя 10. Компоненты двигателя, включая цилиндры 31, 33, 35 и 37, систему 202 ИФКР, систему 204 ППК включая распределительные валы и кулачки, турбонагнетатель 290, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов, охладитель 90 воздуха наддува являются теми же самыми, что изображены на фиг. 2 и фиг. 4. Компоновка системы выпуска отработавших газов от цилиндров до турбонагнетателя отличается от той, что показана на фиг. 2 и фиг. 4.

Двигатель 10 показан с ВВК 1220, выполненным с возможностью вывода продуктов горения из цилиндров 31, 33, 35 и 37. ВВК 1220 может включать в себя выпускные тракты 1239, 1241, 1243 и 1245, причем каждый из выпускных трактов выборочно сообщается с соответствующим цилиндром через одно или несколько выпускных окон и выпускных клапанов данного цилиндра. Кроме того, пары выпускных трактов могут сливаться внутри ВВК 1220, формируя две приемные трубы. Как показано в примере на фиг. 12, выпускные тракты 1239 и 1241 могут сливаться в первую приемную трубу 1223 в Y-образном соединении 1250. Выпускные тракты 1243 и 1245 могут сливаться во вторую приемную трубу 1225 в Y-образном соединении 1270. Первая приемная труба 1223 и вторая приемная труба 1225 могут не сообщаться друге другом.

Разделенный выпускной коллектор может быть встроен в головку блока цилиндров, формируя ВВК 1220. Следовательно, выпускные тракты, 1239, 1241, 1243 и 1245, а также выпускные приемные трубы 1223 и 1225 могут также быть встроены внутрь ВВК 1220. Кроме того, выпускной тракт 1239 и выпускной тракт 1241 могут сливаться в ВВК 1220 в Y-образном соединении 1250 таким образом, что первая приемная труба 1223 будет иметь свое начало внутри ВВК 1220. Аналогичным образом, выпускные тракты 1243 и 1245 могут соединяться внутри ВВК 1220 в Y-образном соединении 1270 таким образом, что вторая приемная труба 1225 будет иметь свое начало внутри ВВК 1220.

Поясним далее, что выпускной тракт 1239 может быть связан по текучей среде с цилиндром 31 через выпускное окно 20, а выпускной тракт 1241 может сообщаться по текучей среде с цилиндром 33 через выпускное окно 22. Первая приемная труба 1223, сформированная соединением выпускных трактов 1239 и 1241, следовательно, может быть связана по текучей среде с цилиндрами 31 и 33.

Аналогичным образом, выпускной тракт 1243 по текучей среде может быть связан с цилиндром 35 посредством выпускного окна 24, а выпускной тракт 1245 может сообщаться по текучей среде с цилиндром 37 посредством выпускного окна 26. Вторая приемная труба 1225, сформированная соединением выпускных трактов 1243 и 1245, следовательно, может быть связана по текучей среде с цилиндрами 35 и 37. Как показано на фиг. 12 (а также на фиг. 2 и фиг. 4), выпускные тракты от цилиндров 31 и 33 могут не сообщаться с выпускными трактами от цилиндров 35 и 37. Кроме того, первая приемная труба 1223 и вторая приемная труба 1225 могут быть полностью отделены друг от друга, так, чтобы вспышка горючей смеси в одном цилиндре не мешала горению в другом цилиндре, который срабатывает следующим. Первая и вторая приемные трубы (1223 и 1225 соответственно) могут также выходить за пределы ВВК 1220. При этом первая приемная труба 1223 и вторая приемная труба 1225 могут быть единственными выходами для отработавших газов за пределы ВВК 1220.

Как показано на фиг. 12, снаружи ВВК 1220, первая приемная труба 1223 может подавать отработавшие газы от цилиндров 31 и 33 в первую улитку 71 выпускной турбины 92, а вторая приемная труба 1225 может направлять отработавшие газы от цилиндров 35 и 37 во вторую улитку 73 выпускной турбины 92 через канал 61. То есть, первая улитка 71 может быть связана по текучей среде только с первой приемной трубой 1223, а вторая улитка 73 может быть связана по текучей среде только со второй приемной трубой 1225.

Как и в показанных на фиг. 2 и 4 осуществлениях, перепускной канал 67 может включать в себя регулятор 69 давления наддува с тем, чтобы отработавшие газы в первой приемной трубе 1223 могли обходить выпускную турбину 92 по каналу 65. Отработавшие газы во второй приемной трубе 1225 могут обходить выпускную турбину 92 по каналу 63 и поступать за регулятор 69 давления наддува.

Таким образом, система может включать в себя встроенный выпускной коллектор (ВВК), группу расположенных в один ряд четырех цилиндров с двумя центральными цилиндрами 33 и 35 и с расположенными по бокам от них двумя крайними цилиндрами 31 и 37. Каждый цилиндр может сообщаться по текучей среде с одним из выпускных трактов ВВК, причем выпускные тракты первого крайнего (цилиндр 31) и первого центрального (цилиндр 33) цилиндров сливаются в первую приемную трубу 1223 внутри ВВК 1220, а выпускные тракты второго крайнего (цилиндр 37) и второго центрального (цилиндр 35) цилиндров сливаются во вторую приемную трубу 1225 внутри ВВК 1220. Система также может включать в себя турбонагнетатель с двухулиточной выпускной турбиной 92, причем первая улитка 71 турбины сообщается по текучей среде с первой приемной трубой 1223, но не со второй приемной трубой 1225, а вторая улитка 73 турбины сообщается по текучей среде со второй приемной трубой 1225, но не с первой приемной трубой 1223. Кроме того, как показано на фиг. 12, первая и вторая приемные трубы могут быть единственными выходами для отработавших газов из ВВК, и внутри ВВК могут не сообщаться друг с другом по текучей среде.

Альтернативой показанному на фиг. 12 осуществлению может быть асимметричная компоновка системы выпуска отработавших газов, такая, как показана на фиг. 13. Здесь, как и на фиг. 4, отработавшие газы от цилиндра 31 могут быть отделены и направлены в первую улитку 71 выпускной турбины. При этом отработавшие газы от цилиндров 33, 35 и 37 могут быть объединены и направлены во вторую улитку 73 выпускной турбины 92. Показанное на фиг. 13 осуществление отличается от осуществления, показанного на фиг. 4, главным образом, наличием ВВК 1220. Все остальные отличительные признаки, включая порядок работы цилиндров и интервалы между импульсами отработавших газов могут быть теми же самыми, что и в осуществлении, показанном на фиг. 4.

Выпускной тракт 1339 может выводить отработавшие газы от цилиндра 31 через выпускное окно 20 и сообщаться по текучей чреде с первой приемной трубой 1223, чтобы направлять импульсы отработавших газов в первую улитку 71 выпускной турбины 92. Выпускной тракт 1341, принимающий отработавшие газы от цилиндра 33 через выпускное окно 22, может объединяться с выпускным трактом 1343, принимающим отработавшие газы от цилиндра 35 через выпускное окно 24. Кроме того, выпускной тракт 1345, принимающий отработавшие газы от цилиндра 37 через выпускное окно 26, может объединяться с выпускными трактами 1341 и 1343 в Y-образном соединении 1370, образуя вторую приемную трубу 1325. Вторая приемная труба 1325 может направлять отработавшие газы от цилиндров 33, 35 и 37 во вторую улитку 73 выпускной турбины 92 по каналу 1361.

Таким образом, встроенный выпускной коллектор (ВВК) может быть обеспечен для того, чтобы снизить вес двигателя, площадь поверхности двигателя и затраты на его изготовление. Снижением веса двигателя можно достичь еще большей топливной экономичности, чем та, которая достигается только эксплуатацией двигателя в трехцилиндровом режиме ОЦД согласно приведенному выше описанию. Дополнительно, при использовании ВВК турбонагнетатель можно расположить ближе к цилиндрам, в результате чего в турбину будут выбрасываться более горячие отработавшие газы, что позволит быстрее прогревать устройство снижения токсичности отработавших газов.

На фиг. 14 показано дополнительное осуществление двигателя 10, который можно эксплуатировать главным образом в трехцилиндровом режиме в более широком диапазоне нагрузок и частот вращения двигателя. В частности, двигатель в показанном на фиг. 14 варианте осуществления может содержать индивидуальный отключаемый цилиндр в отличие от двигателя, показанного на фиг. 2, 4 и 5, который содержит три цилиндра, которые могут быть отключены. Кроме того, в показанном на фиг. 14 осуществлении двигателя, остальные три цилиндра могут быть выполнены с возможностью в некоторых условиях работать с ранним закрытием впускного клапана. При этом многие компоненты двигателя, такие как турбонагнетатель 290, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов и т.д., описанные ранее со ссылкой на фиг. 2 и 12, могут быть такими же и на фиг. 14. Отличающиеся компоненты будут далее описаны отдельно.

Как и в описанных выше осуществлениях, показанный на фиг. 14 двигатель содержит четыре цилиндра: первый крайний цилиндр 31, первый центральный цилиндр 33, второй центральный цилиндр 35 и второй крайний цилиндр 37. В иллюстрируемом примере цилиндр 31 является отключаемым, но цилиндры 33, 35 и 37 могут быть неотключаемыми. Встроенный выпускной коллектор (ВВК) 1220 может участвовать в подаче продуктов горения к турбонагнетателю 290. Более подробно цилиндры будут описаны далее по тексту. Двигатель может быть укомплектован системой 202 ИФКР и системой 204 ППК, которые позволяют эксплуатировать двигатель с изменением фаз газораспределения и переключением на разные имеющиеся профили кулачков соответственно.

Каждый цилиндр двигателя 10 показан с двумя впускными клапанами и двумя выпускными клапанами. В других вариантах осуществления клапанов может быть меньше или больше. Каждый впускной клапан является перемещаемым между открытым положением, которое позволяет воздуху поступать в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, существенно перекрывающим доступ впускного воздуха в соответствующий цилиндр. На фиг. 14 показаны впускные клапаны I1-I8, приводимые в движение общим впускным распределительным валом 218. Впускной распределительный вал 218 содержит некоторое количество впускных кулачков, выполненных с возможностью управления открытием и закрытием впускных клапанов. Управление каждым впускным клапаном могут выполнять двумя впускными кулачками, что будет рассмотрено далее по тексту. В некоторых осуществлениях для управления впускными клапанами могут предусматривать один или несколько дополнительных впускных кулачков. Кроме того, управление впускными клапанами могут осуществлять приводные системы впускных клапанов.

Каждый выпускной клапан можно перемещать между открытым положением, при котором отработавшие газы могут выходить из соответствующего цилиндра, и закрытым положением, при котором отработавшим газам существенно перекрывается выход из соответствующего цилиндра. На фиг. 14 показаны выпускные клапаны Е1-Е8, приводимые в движение общим выпускным распределительным валом 224. Выпускной распределительный вал 224 содержит некоторое количество выпускных кулачков, выполненных с возможностью управления открытием и закрытием выпускных клапанов. В показанном примере каждый из выпускных клапанов цилиндров 33, 35 и 37 может управляться одиночным выпускным кулачком, что будет описано далее по тексту. В некоторых осуществлениях для управления выпускными клапанами могут предусматривать один или несколько дополнительных выпускных кулачков. Кроме того, управление выпускными клапанами могут осуществлять приводные системы выпускных клапанов.

Показанный на фиг. 14 двигатель 10 может быть двигателем ОЦД (с отключаемыми цилиндрами), в котором в случае необходимости при помощи одного или нескольких механизмов можно отключать только один из четырех цилиндров 212. Как отмечено выше, в данном осуществлении цилиндр 31 является единственным цилиндром, содержащим механизм отключения. При этом когда двигатель работает в режиме ОЦД, впускные и выпускные клапаны индивидуального цилиндра, то есть цилиндра 31, можно отключать, переключая толкатели клапана, переключая коромысла или переключая следящие ролики цилиндрических толкателей.

Как и в примере, показанном на фиг. 2, показанный на фиг. 14 цилиндр 31 для каждого впускного клапана включает в себя первый впускной кулачок и второй впускной кулачок, установленные на общем впускном распределительном валу 218, а для каждого выпускного клапана включает в себя первый выпускной кулачок и второй выпускной кулачок, установленные на общем выпускном распределительном валу 224. Первые впускные кулачки могут иметь первый профиль выступа для открытия впускных клапанов на первую продолжительность впуска и на первую высоту подъема клапана. В показанном на фиг. 14 примере первые впускные кулачки С1 и С2 могут открывать впускные клапаны I1 и I2 соответственно на одинаковую продолжительность впуска и высоту подъема. Вторые впускные кулачки N1 и Т2 показаны как кулачки с нулевым выступом, которые могут иметь профиль для сохранения закрытого положения соответствующих впускных клапанов I1 и I2. Таким образом, когда в режиме ОЦД цилиндр 31 отключают, кулачки N1 и N2 могут участвовать в отключении соответствующих впускных клапанов.

Как и для впускных клапанов, для выпускных клапанов цилиндр 31 имеет первый выпускной кулачок и второй выпускной кулачок, установленные на общем выпускном распределительном валу 224. Первые выпускные кулачки могут иметь первый профиль выступа, обеспечивающий первую продолжительность выпуска и первую высоту подъема выпускного клапана. Первые выпускные кулачки С3 и С4 цилиндра 31 могут иметь одинаковые профили выступа, открывающие соответствующие выпускные клапаны Е1 и Е2 на определенную продолжительность выпуска и определенную высоту подъема. В других примерах продолжительности выпуска и высоты подъема, обеспечиваемые кулачками СЗ и С4 могут быть либо одинаковыми, либо разными. Вторые выпускные кулачки N3 и N4 показаны как кулачки с нулевым выступом, которые могут иметь профиль для сохранения закрытого положения своих соответствующих выпускных клапанов Е1 и Е2 в течение одного или нескольких рабочих циклов двигателя. То есть, кулачки N3 и N4 с нулевым выступом могут способствовать отключению соответствующих выпускных клапанов цилиндра 31 в режиме ОЦД.

Как было отмечено выше, другие осуществления могут включать в себя другие механизмы, известные в уровне техники для отключения впускных и выпускных клапанов в цилиндрах. В этих осуществлениях для отключения клапанов профили с нулевым выступом кулачка могут не использоваться.

В показанном на фиг. 14 осуществлении цилиндры 33, 35 и 37 могут быть неотключаемыми, что позволит двигателю 10 работать главным образом в трехцилиндровом режиме в широком диапазоне нагрузок и частот вращения двигателя. Тем не менее, при меньших нагрузках двигателя, эти три цилиндра могут эксплуатироваться с ранним закрытием впускного клапана (РЗВпК) для того, чтобы увеличить преимущества экономии топлива, обеспечиваемой сниженными потерями при перекачке.

Соответственно, каждый из цилиндров 33, 35 и 37 для каждого впускного клапана может включать в себя первый впускной кулачок и второй впускной кулачок, установленные на общем впускном распределительном валу 218, а для каждого выпускного клапана - по одному выпускному кулачку, которые установлены на общем выпускном распределительном валу 224. При этом первые впускные кулачки могут иметь первый профиль выступа кулачка для открытия впускных клапанов на первую продолжительность впуска и первую высоту подъема впускного клапана. Первые впускные кулачки для цилиндров 33, 35 и 37 могут иметь тот же самый профиль, что и первые впускные кулачки в цилиндре 31. В других примерах кулачки могут иметь различающиеся профили. Кроме того, в показанном на фиг. 14 примере вторые впускные кулачки могут иметь второй профиль выступа кулачка для открытия впускных клапанов на вторую продолжительность впуска и высоту подъема. Вторая продолжительность впуска может быть более короткой (например, меньше первой продолжительности впуска), а вторая высота подъема клапана может быть меньшей (например, ниже первой высоты подъема впускного клапана).

Конкретнее, впускные клапаны 13 и 14 цилиндра 33 могут приводиться в движение или соответствующими первыми впускными кулачками С5 или С6, или соответствующими вторыми впускными кулачками L5 и L6. Кроме того, впускные клапаны 15 и 16 цилиндра 35 могут приводиться в движение или соответствующими первыми впускными кулачками С9 и С10, или соответствующими вторыми впускными кулачками L9 и L10, а впускные клапаны 17 и 18 цилиндра 37 могут приводиться в движение или соответствующими первыми впускными кулачками С13 и С14, или соответствующими вторыми впускными кулачками L13 и L14. Первые впускные кулачки С5, С6, С9, С10, С13 и С14 могут иметь первый профиль выступа, обеспечивающий первую продолжительность впуска и первую высоту подъема впускного клапана. Вторые впускные кулачки L5, L6, L9, L10, L13 и L14 могут иметь второй профиль выступа для открытия соответствующих впускных клапанов на вторую продолжительность впуска, отличающуюся от первой продолжительности впуска, и на вторую высоту подъема, отличающуюся от первой высоты подъема. В иллюстрируемом примере первая продолжительность впуска, обеспечиваемая первыми впускными кулачками С5, С6, С9, С10, С13 и С14, может быть большей второй продолжительности впуска, обеспечиваемой вторыми впускными кулачками L5, L6, L9, L10, L13 и L14. Кроме того, первая высота подъема впускного клапана, обеспечиваемая впускными кулачками С5, С6, С9, С10, С13 и С14, может быть большей, чем высота подъема впускного клапана, обеспечиваемая вторыми впускными кулачками L5, L6, L9, L10, L13 и L14.

В одном примере высота подъема и продолжительность впуска, обеспечиваемые вторыми впускными кулачками для определенного цилиндра, могут быть одинаковыми. Например, каждая из второй продолжительности впуска и второй высоты подъема клапана, обеспечиваемые каждым из вторых впускных кулачков L9 и L10 цилиндра 35, могут быть одинаковыми. Конкретнее, продолжительность впуска, обеспечиваемая вторым впускным кулачком L9 для впускного клапана 15, может быть одинаковой с продолжительностью впуска, обеспечиваемой вторым впускным кулачком L10 для впускного клапана 16. В других примерах высота подъема и продолжительность впуска для вторых впускных клапанов для определенного цилиндра может быть разной. Например, второй впускной кулачок L5 может иметь меньшую высоту подъема и меньшую продолжительность, чем второй впускной кулачок L6 для того, чтобы в процессе события впуска создать завихрения в цилиндре 33. Аналогичным образом, вторые впускные кулачки L9 и L10 цилиндра 35 могут иметь отличающиеся друг от друга профили, и у вторых впускных кулачков L13 и L14 цилиндра 37 могут быть разные профили.

Каждый из выпускных клапанов Е3-Е8 цилиндров 33, 35 и 37 могут приводить в движение одним выпускным кулачком с первым профилем выступа, обеспечивающим первую продолжительность выпуска и первую высоту подъема выпускного клапана. Как показано на фиг. 14, кулачки С7 и С8 могут приводить в движение соответствующие выпускные клапаны Е3 и Е4 цилиндра 33, кулачки С11 и С12 могут приводить в движение соответствующие выпускные клапаны Е5 и Е6 цилиндра 35, а выпускные кулачки С15 и С16 могут приводить в движение соответствующие выпускные клапаны Е7 и Е8 цилиндра 37. Первые профили для выпускных кулачков, связанных с цилиндрами 33, 35 и 37, могут быть одинаковыми с первым профилем первых выпускных кулачков С3 и С4 в цилиндре 31. В других примерах профили выступов выпускных кулачков могут быть отличными друг от друга.

Каждый из впускных клапанов могут приводить в движение соответствующей приводной системой, функционально связанной с контроллером 12. Как показано на фиг. 14, впускные клапаны I1 и I2 цилиндра 31 могут приводиться в движение посредством приводной системы А2, впускные клапаны I3 и I4 цилиндра 33 могут приводиться в движение посредством приводной системы А4, впускные клапаны I5 и I6 цилиндра 35 могут приводиться в движение посредством приводной системы А6, а впускные клапаны I7 и I8 цилиндра 37 могут приводиться в движение посредством приводной системы А8. Кроме того, каждый выпускной клапан могут приводить в движение соответствующей приводной системой, функционально связанной с контроллером 12. Показано, что выпускные клапаны Е1 и Е2 цилиндра 31 могут приводиться в движение посредством приводной системы А1, выпускные клапаны Е3 и Е4 цилиндра 33 могут приводиться в движение посредством приводной системы A3, выпускные клапаны Е5 и Е6 цилиндра 35 могут приводиться в движение посредством приводной системы AS, а выпускные клапаны Е7 и Е8 цилиндра 37 могут приводиться в движение посредством приводной системы А7.

В пределах объема настоящего раскрытия другие осуществления могут включать в себя сокращенные приводные системы или различные комбинации приводных систем. Например, впускные клапаны и выпускные клапаны каждого цилиндра могут приводиться в движение одним приводом.

Система 204 ППК может быть выполнена с возможностью продольного перемещения определенных частей впускного распределительного вала 218 с тем, чтобы впускные клапаны I1-I8 могли переходить с работы на своих первых впускных кулачках на работу на вторых впускных кулачках (или на кулачках с нулевым выступом в случае цилиндра 31).

В показанной на фиг. 14 опции осуществления (пунктирные линии), в которой для приведения в движение первого и второго впускных кулачков приводные системы А2, А4, А6 и А8 используют коромысла, система 204 ППК может быть функционально связана с соленоидом S1 и соленоидом S2, которые, в свою очередь, могут быть связаны с приводными системами. При этом коромысла могут приводиться в движение электрическими или гидравлическими средствами через соленоиды S1 и S2 для совместного хода либо с первыми впускными кулачками, либо со вторыми впускными кулачками. Как показано, соленоид S1 функционально связан исключительно с приводной системой А2 (посредством 1412) и не связан функционально с приводными системами А4, А6 и А8. Аналогичным образом, соленоид S2 функционально связан с приводными системами А4 (посредством 1422), А6 (посредством 1424) и А8 (посредством 1426), и не связан функционально с приводной системой А2.

Следует понимать, что хотя это и не показано на фиг. 14, соленоиды S1 и S2 также могут быть функционально связаны с приводными системами А1, A3, А5 и А7, чтобы приводить в движение соответствующие выпускные кулачки. Конкретнее, соленоид S1 может быть функционально связан только с приводной системой А1, а не с приводными системами A3, А5 и А7. Кроме того, соленоид S2 может быть функционально связан с A3, А5 и А7, но не связан функционально с А1. При этом коромысла могут приводиться в движение электрическими или гидравлическими средствами для совместного хода либо с первыми выпускными кулачками либо со вторыми кулачками с нулевым выступом. Альтернативно, система 204 ППК может быть выполнена с возможностью продольного перемещения определенных частей выпускного распределительного вала 224, чтобы переключать выпускные клапаны Е1-Е2 с работы на соответствующих первых выпускных кулачках на работу на вторых кулачках с нулевым профилем.

Соленоид может управлять впускными кулачками впускных клапанов I1 и I2 цилиндра 31 через коромысла в приводной системе А2. Как было отмечено выше, хотя это не показано на фиг. 14, соленоид S1 может также управлять выпускными клапанами Е1 и Е2 цилиндра 31, которые могут быть отключены в то же самое время, что и впускные клапаны I1 и I2. По умолчанию соленоид S1 имеет закрытое положение, при котором коромысло (коромысла) клапана, функционально связанного с соленоидом S1 остается в разблокированном положении без давления, при котором впускные клапаны I1 и I2 не поднимаются (или имеют нулевую высоту подъема).

Соленоид S2 может управлять каждой парой впускных кулачков впускных клапанов I3 и I4 цилиндра 33, впускных клапанов I5 и I6 цилиндра 35 и впускных клапанов I7 и I8 цилиндра 37 соответственно. Соленоид S2 может управлять впускными кулачками впускных клапанов 33, 35 и 37 через коромысла в соответствующих приводных системах А4, А6 и А8. Соленоид 82 могут удерживать в положении по умолчанию, которым является закрытое положение, при котором связанные с ним коромысла остаются в заблокированном положении без давления.

Таким образом, система 204 ППК может переключаться между первым кулачком, на котором клапан будет открываться на первую продолжительность, и вторым кулачком, на котором клапан будет открываться на вторую продолжительность. В рассматриваемом примере система 204 ППК может переключать кулачки для впускных клапанов в цилиндрах 33, 35 и 37 между первым впускным кулачком, на котором впускные клапаны будут открываться на большую продолжительность, и вторым впускным кулачком, на котором впускные клапаны будет открываться на меньшую продолжительность. Система 204 ППК может переключать кулачки для впускных клапанов в цилиндре 31 между первым кулачком, на котором впускные клапаны будут открываться на первую продолжительность (которая может быть такой же, как и первая продолжительность впуска в цилиндрах 33, 35 и 37) и вторым кулачком с нулевым выступом для сохранения закрытого положения впускных клапанов. Кроме того, система 204 ППК может переключать кулачки для выпускных клапанов только в цилиндре 31 между первым кулачком, на котором выпускные клапаны будут открываться на первую продолжительность, и вторым кулачком с нулевым выступом для сохранения закрытого положения выпускных клапанов. В примере цилиндров 33, 35 и 37 система 204 ППК может не переключать кулачки для выпускных клапанов, так как цилиндры 33, 35 и 37 выполнены с одним кулачком на один выпускной клапан.

Система 204 ППК может принимать сигналы от контроллера 12 для переключения между различными профилями кулачков для разных цилиндров в двигателе 10 в зависимости от условий работы двигателя. Например, при существовании высоких нагрузок двигателя, он может работать в режиме не-ОЦД. При этом все цилиндры могут быть включены в работу, а впускные клапаны в каждом цилиндре могут приводиться в движение своими соответствующими первыми впускными кулачками.

В другом примере при умеренной нагрузке двигателя двигатель 10 можно эксплуатировать в трехцилиндровом режиме. При этом система 204 ППК может быть выполнена с возможностью приведения в движение впускных клапанов цилиндров 33, 35 и 37 соответствующими первыми впускными кулачками. Одновременно, система 204 ППК может отключить цилиндр 31 за счет воздействия на впускные и выпускные клапаны данного цилиндра соответствующими вторыми кулачками с нулевым выступом. Еще в одном примере при низкой нагрузке двигателя двигатель 10 можно эксплуатировать в трехцилиндровом режиме с ранним закрытием впускного клапана. При этом система 204 ППК может быть выполнена с возможностью приведения в движение впускных клапанов цилиндров 33, 35 и 37 соответствующими вторыми впускными кулачками, которые обеспечивают более короткую продолжительность впуска.

В опциональном осуществлении, предусматривающем приводные системы с коромыслами, которые приводятся в движение электрическими или гидравлическим средствами, двигатель можно эксплуатировать с тремя включенными в работу цилиндрами и ранним закрытием впускного клапана за счет подачи напряжения на соленоид S2, связанный с цилиндрами 33, 35 и 37 для его открытия и для приведения в движение соответствующих коромысел для совместного хода со вторыми впускными кулачками, обеспечивающими более короткую продолжительность впуска. При умеренных нагрузках двигателя напряжение с соленоида S2 может быть снято, чтобы он закрылся, и чтобы соответствующие коромысла совершали совместный ход с первыми впускными кулачками, обеспечивающими большую продолжительность впуска в трех включенных в работу цилиндрах (33, 35 и 37). В обоих режимах ОЦД (с ранним закрытием впускного клапана и без раннего закрытия впускного клапана), могут сохранять положение соленоида по умолчанию. В режиме не-ОЦД на соленоид S1 может быть подано напряжение, чтобы он открылся и чтобы соответствующие коромысла совершали совместный ход с первыми впускными клапанами (и первыми выпускными клапанами, где это применимо) на цилиндре 31, а напряжение с соленоида S2 может быть снято, чтобы он закрылся, и чтобы соответствующие коромысла совершали совместный ход с первыми впускными кулачками, обеспечивающими более продолжительный впуск в цилиндрах 33, 35 и 37. Таким образом, фиг. 14 иллюстрирует систему двигателя, включающую в себя расположенные в один ряд четыре цилиндра, каждый из которых может иметь по меньшей мере один впускной клапан. Впускной клапан (клапаны) индивидуального цилиндра (цилиндр 31) могут приводить в движение одним из двух кулачков, причем первый кулачок имеет профиль с ненулевым профилем подъема, а второй кулачок имеет профиль с нулевым профилем подъема. При этом второй кулачок может быть кулачком с нулевым выступом с профилем, не обеспечивающим подъем клапана или обеспечивающим нулевой подъем клапана. Кроме того, каждый из впускных клапанов остальных трех цилиндров (цилиндры 33, 35 и 37) могут приводиться в движение одним из двух кулачков, причем оба кулачка имеют профиль для ненулевого подъема. Соответственно, каждый кулачок может поднимать свой соответствующий впускной клапан на ненулевую высоту, и ни один из кулачков, приводящих в движение впускные или выпускные клапаны в цилиндрах 33, 35 и 37, не может быть кулачком с нулевым выступом.

Двигатель 10 в показанном на фиг. 14 осуществлении можно эксплуатировать либо в режиме не-ОЦД, либо в режиме ОЦД. В режиме ОЦД цилиндр 31 может быть отключен за счет отключения его впускных и выпускных клапанов. При этом на впускные клапаны I1 и I2, а также выпускные клапаны Е1 и Е2 могут воздействовать (то есть оставлять их закрытыми) их соответствующие кулачки с нулевым выступом, режим ОЦД может быть трехцилиндровым режимом. Трехцилиндровые режимы ОЦД могут быть доступны для двигателя 10 путем выбора либо первого, либо второго впускного кулачка в трех включенных в работу цилиндрах. В частности, первый трехцилиндровый режим ОЦД может включать в себя эксплуатацию двигателя с более продолжительным впуском за счет использования первых кулачков для приведения в движение каждого из впускных кулачков в цилиндрах 33, 35 и 37. В условиях умеренных нагрузок двигателя двигатель 10 может работать в первом трехцилиндровом режиме ОЦД без раннего закрытия впускного клапана (РЗВпК). Второй трехцилиндровый режим ОЦД может включать в себя эксплуатацию двигателя с укороченной продолжительностью впуска (например, за счет РЗВпК) путем использования вторых кулачков для приведения в движение каждого впускного клапана в цилиндрах 33, 35 и 37. Второй трехцилиндровый режим ОЦД, следовательно, может включать в себя РЗВпК и может быть использован для эксплуатации двигателя в условиях холостого хода и в условиях низкой нагрузки двигателя. Как было сказано выше, в течение обоих режимов ОЦД цилиндр 31 может быть отключен. Система 204 ППК может переключаться между первыми и вторыми выступами кулачков для приведения в движение впускного клапана в режиме ОЦД для того, чтобы в зависимости от условий работы двигателя задействовать первый трехцилиндровый режим ОЦД или второй трехцилиндровый режим ОЦД.

В частности, в первом трехцилиндровом режиме ОЦД впускные клапаны в цилиндрах 33, 35, и 37 могут приводиться в движение первыми кулачками С5, С6, (для впускных клапанов I3-I4) и С9, С10 (для впускных клапанов I5-I6) и С13, С14 (для впускных клапанов I7-I8). Во втором трехцилиндровом режиме ОЦД впускные клапаны в цилиндрах 33, 35 и 37 могут приводиться в движение соответствующими вторыми кулачками L5, L6 и L9, L10 и L13, L14.

В режиме не-ОЦД система 204 ППК может переключиться на первые кулачки для приведения в движение всех впускных клапанов во всех цилиндрах с большей продолжительностью впуска и более высоким подъемом клапана. Режим не-ОЦД может быть использован в условиях высоких или очень высоких нагрузок двигателя. Конкретнее, в режиме не-ОЦД впускные клапаны и выпускные клапаны в цилиндре 31 могут приводиться в движение кулачками С1, С2 (для I1-I2) и С3, С4 (для Е1-Е2), в то время как впускные и выпускные клапаны в цилиндрах 33, 35 и 37 могут приводиться в движение первыми кулачками С5, С6 (для I3-I4), С7, С8 (для Е3-Е4), С9, С10 (для I5-I6), С11, С12 (для Е5-Е6), С13-С14 (для I7-I8), С15, С16 (для Е7-Е8).

Показанная на фиг. 15 диаграмма 1500 иллюстрирует пример работы впускного клапана и выпускного клапана с использованием переключения профилей кулачков между двумя кулачками с ненулевым профилем подъема, описанными выше со ссылкой на фиг. 14. В частности, фиг. 15 показывает работу впускного клапана (который может быть одним из впускных клапанов I3-I8) и выпускного клапана (который может быть одним из выпускных клапанов Е3-Е8) при изменении угла поворота коленчатого вала двигателя.

На диаграмме 1500 по оси x отложен угол поворота коленчатого вала в градусах, а по оси у отложена высота подъема клапана в миллиметрах. Такт выпуска рабочего цикла двигателя показан обычно происходящим между 180 и 360 градусами УПКВ. Вслед за ним регулярный такт впуска рабочего цикла двигателя показан обычно происходящим между 360 и 540 градусами УПКВ. Регулярный такт впуска может происходить, когда первый кулачок приводит в движение впускные клапаны цилиндров 33, 35 или 37.

Кроме того, как показано на диаграмме 1500, каждый из выпускных и впускных клапанов имеет положительный подъем, что соответствует нахождению клапанов в открытом положении, при котором воздух может поступать в камеру сгорания или выходить из нее. В пределах объема описываемых здесь примеров, в процессе работы двигателя высота подъема на тактах впуска и выпуска может отличаться от той, которая показана на фиг. 15.

Графиком 1510 показан пример работы выпускного клапана цилиндра 33, цилиндра 35 или цилиндра 37 с указанием моментов открытия и закрытия, продолжительности выпуска и высоты подъема. Открытие выпускного клапана (ОВыпК) может начаться до 180 градусов УПКВ, примерно на 120 градусах, а закрытие выпускного клапана (ЗВыпК) может завершиться примерно на 380 градусах УПКВ. Следовательно, продолжительность выпуска может составить примерно 260 градусов УПКВ. В одном примере продолжительность выпуска может составить 250 градусов УПКВ. В другом примере продолжительность выпуска может превысить 270 градусов УПКВ. А в еще одном примере продолжительность выпуска может составить ровно 260 градусов УПКВ. Кроме того, высота подъема выпускного клапана может составить примерно 9 мм.

Графиком 1520 показан пример работы впускного клапана цилиндра 33, цилиндра 35 или цилиндра 37, приводимого в движение первым кулачком, с указанием моментов открытия и закрытия, продолжительности впуска и высоты подъема. При этом открытие впускного клапана (ОВпК) может начаться примерно на 350 градусах, а закрытие впускного клапана (ЗВпК) может произойти примерно на 590 градусах УПКВ. Соответственно, продолжительность впуска с приведением клапана в движение первым кулачком может составить примерно 240 градусов УПКВ. В одном примере продолжительность впуска может составить 230 градусов УПКВ. В другом примере продолжительность впуска может превысить 260 градусов УПКВ. А в еще одном примере продолжительность впуска может составить ровно 240 градусов УПКВ. Кроме того, высота подъема впускного клапана может составить примерно 9 мм. В одном примере высота подъема впускного клапана может составить 8 мм, в то время как в другом примере высота подъема впускного клапана может составить 10 мм. А в еще одном примере высота подъема впускного клапана может составить ровно 9 мм. В пределах объема раскрываемых здесь примеров высоты подъема впускных и выпускных клапанов могут отличаться от указываемых.

Графиком 1530 показан пример работы впускного клапана цилиндра 33, цилиндра 35 или цилиндра 37, приводимого в движение вторым кулачком, с указанием моментов открытия и закрытия, продолжительности впуска и высоты подъема. При этом открытие впускного клапана может начаться примерно в то же время, что и на кривой 1520, например, на 350 градусах УПКВ. Тем не менее, впускной клапан может быть закрыт раньше, и событие РЗВпК может произойти примерно на 470 градусах УПКВ. Соответственно, продолжительность впуска при приведении впускного клапана в движение вторым кулачком может составить примерно 120 градусов УПКВ. В одном примере продолжительность впуска может быть короче, например, 110 градусов УПКВ. В другом примере продолжительность впуска может быть дольше, например, 140 градусов УПКВ. А в еще одном примере продолжительность впуска может составлять ровно 120 градусов УПКВ. Кроме того, высота подъема впускного клапана может составлять примерно 3 мм. Высота подъема впускного клапана при РЗВпК в альтернативных примерах может быть изменена в пределах от 2 мм до 5 мм.

На фиг. 15 скобкой 1572 показана продолжительность выпуска, скобкой 1574 показана продолжительность впуска с приводом от первого кулачка, а скобкой 1576 показана продолжительность впуска с приводом от второго кулачка. Видно, что скобка 1576 существенно короче скобки 1574. Как было описано выше по тексту, продолжительность впуска с приводом от второго кулачка может составить примерно 120 градусов УПКВ, то есть короче продолжительности впуска с приводом от первого кулачка, которая может составить примерно 240 градусов УПКВ. Кроме того, высота подъема впускного клапана вторыми кулачком меньше высоты подъема впускного клапана первым кулачком.

На фиг. 16 показан пример алгоритма 1600 определения режима работы в транспортном средстве с двигателем, аналогичным двигателю, приведенному в качестве примера на фиг. 14. В частности, по нагрузке двигателя могут быть выбраны следующие режимы работы: трехцилиндровый режим ОЦД с ранним закрытием впускного клапана, трехцилиндровый режим ОЦД без раннего закрытия впускного клапана, режим не-ОЦД. Кроме того, по изменению нагрузки двигателя могут быть определены переходы между вышеуказанными режимами. Выполнением алгоритма 1600 может управлять контроллер, такой как контроллер 12 двигателя 10.

На этапе 1602 алгоритм включает в себя оценивание и/или измерение условий работы двигателя. Эти условия могут включать в себя, например, следующее: частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, заданный крутящий момент, давление воздуха в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное отношение, массовый расход воздуха (IVIPB), давление наддува, температуру двигателя, момент зажигания, температуру во впускном коллекторе, границы детонации и т.д. На этапе 1604 алгоритм включает в себя определение режима работы двигателя по оцененным условиям работы двигателя. Например, нагрузка двигателя может быть важным фактором в определении режима работы двигателя, которым может быть трехцилиндровый ОЦД режим с РЗВпК, трехцилиндровый режим ОЦД без РЗВпК с регулярной, базовой продолжительностью впуска, или режим не-ОЦД (четырехцилиндровым режимом). Регулярные, базовые продолжительности впуска в трехцилиндровом режиме без РЗВпК могут быть большими, чем продолжительности впуска в трехцилиндровом режиме с РЗВпК. В другом примере режим работы двигателя может также определяться заданным крутящим моментом. Больший запрошенный крутящий момент может требовать работу двигателя в режиме не-ОЦД, то есть в режиме без отключения цилиндров. Уменьшение запрошенного крутящего момента может позволить перевести двигатель в режим ОЦД. Как будет представлено далее со ссылкой на фиг. 11, в частности на диаграмму 1180, режим работы двигателя может определяться сочетанием частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя.

Следовательно, на этапе 1606 алгоритма 1600 могут определить, не находится ли двигатель в условиях высокой (или очень высокой) нагрузки. Например, двигатель может испытывать повышенную нагрузку при преодолении транспортным средством крутых подъемов. В другом примере может быть задействована система кондиционирования воздуха, что также повысит нагрузку на двигатель. Если определяют, что существует условие высокой нагрузки двигателя, то алгоритм 1600 продолжает свое выполнение переходом на этап 1608 для включения в работу всех цилиндров и работы в режиме не-ОЦД. В случае приведенного в качестве примера и показанного на фиг. 14 двигателя 10, в режиме не-ОЦД могут работать все четыре цилиндра. Таким образом, режим не-ОЦД может быть выбран при очень высоких нагрузках двигателя и/или очень высоких частотах вращения двигателя.

Далее, на этапе 1610 четыре цилиндра могут срабатывать в следующей последовательности: 1-3-2-4, причем цилиндры 2, 3 и 4 будут срабатывать с интервалом примерно 240 градусов УПКВ, а цилиндр 1 будет срабатывать примерно посередине интервала между срабатываниями цилиндра 4 и цилиндра 3. В данном примере показанный на фиг. 14 цилиндр 31 является цилиндром 1, показанный на фиг. 14 цилиндр 33 является цилиндром 2, показанный на фиг. 14 цилиндр 35 является цилиндром 3, в показанный на фиг. 14 цилиндр 37 является цилиндром 4. Когда все цилиндры включены в работу, индивидуальный отключаемый цилиндр 1 (цилиндр 31) может срабатывать примерно на середине интервала между срабатываниями цилиндра 4 и цилиндра 3. Кроме того, события срабатывания в цилиндре 4 могут быть отделены от событий срабатывания в цилиндре 3 на 240 градусов УПКВ. То есть, цилиндр 1 может срабатывать примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 4 и примерно за 120 градусов УПКВ до срабатывания цилиндра 3. Кроме того, цилиндр 2 может срабатывать примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 3, а цилиндр 4 может срабатывать примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 2. То есть, режим не-ОЦД включает в себя неодинаковые интервалы между срабатыванием цилиндров (например, 120°-240°-240°-120°), когда цилиндр 3 срабатывает через 120 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 1, цилиндр 2 срабатывает через 240 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 3, цилиндр 4 срабатывает через 240 градусов УПКВ после срабатывания цилиндра 2, а цилиндр 1 срабатывает через 120 градусов УПКВ после цилиндра 4. В режиме не-ОЦД работа продолжается в той же последовательности с теми же самыми интервалами между срабатываниями цилиндров.

Если на этапе 1606 определяют, что условия высокой нагрузки двигателя не существуют, то алгоритм 1600 переходит на этап 1612, на котором он может определить, не существуют ли условия низкой нагрузки двигателя. Например, нагрузка на двигатель может быть небольшой, когда транспортное средство движется с крейсерской скоростью по трассе. В другом примере снижение нагрузки двигателя может наблюдаться, когда транспортное средство спускается под уклон. Если на этапе 1612 определяют существование низкой нагрузки двигателя, то алгоритм 900 продолжается этапом 1614 для эксплуатации двигателя в трехцилиндровом режиме ОЦД с РЗВпК. При этом может быть отключен цилиндр 1. Как было разъяснено со ссылкой на фиг. 15, трехцилиндровый режим с РЗВпК может включать в себя приведение в действие впускных клапанов соответствующими вторыми кулачками. Следовательно, на этапе 1616 три включенных в работу цилиндра могут работать с продолжительностью открытия впускного клапана, составляющей 120 градусов УПКВ, и на этапе 1618 с высотой подъема впускного клапана, составляющей 3 мм. Дополнительно, на этапе 1620 три включенных в работу цилиндра (цилиндры 2, 3 и 4) могут срабатывать с интервалом в 240 градусов УПКВ. Затем алгоритм 1600 может перейти на этап 1632.

Если на этапе 1612 определяют, что условия низкой нагрузки двигателя отсутствуют, то алгоритм 1600 переходит на этап 1622, на котором могут определить работу со умеренной нагрузкой двигателя. Затем, на этапе 1624, двигатель можно эксплуатировать в трехцилиндровом режиме ОЦД без РЗВпК, в котором цилиндр 1 может быть отключен, а цилиндры 2, 3 и 4 могут быть включены в работу. При этом впускные клапаны включенных в работу цилиндров могут приводиться в движение своими первыми кулачками. Кроме того, на этапе 1626 продолжительности впуска в трех включенных в работу цилиндрах могут составлять 240 градусов УПКВ, а на этапе 1628 впускные клапаны могут подниматься примерно до 9 мм. На этапе 1630 события сжигания топливовоздушной смеси в трех включенных в работу цилиндрах могут происходить с интервалами в 240 градусов УПКВ.

После того, как будет выбран режим работы двигателя и будет начата работа двигателя в выбранном режиме (например, на одном из этапов 1610, 1624 или 1614), алгоритм 1600 на этапе 1632 может определить, не происходит ли изменения нагрузки двигателя. Например, транспортное средство может завершить подъем в гору и выехать на более ровную дорогу, и при этом существующая высокая нагрузка двигателя снизится до умеренной нагрузки. Еще в одном примере транспортное средство может ускориться на трассе для обгона других транспортных средств. При этом нагрузка двигателя может увеличиться до умеренной или высокой нагрузки. Если на этапе 1632 будет определено, что нагрузка не изменяется, то выполнение алгоритма 1600 продолжается этапом 1634 для продолжения работы двигателя в выбранном режиме. В противном случае на этапе 1636 двигатель может быть переведен в другой режим работы в зависимости от того, как изменилась нагрузка двигателя. Переходы из режима в режим подробнее будут раскрыты со ссылкой на фиг. 17, где показан пример алгоритма 1700 для перехода двигателя из текущего режима работы в другой режим работы по результатам определения нагрузки двигателя.

Для того чтобы обеспечить плавность перехода и снизить скачки крутящего момента, на этапе 1638 могут быть отрегулированы различные параметры двигателя. Например, при переходе от режима ОЦД в режим не-ОЦД, может быть уменьшена степень открытия впускной дроссельной заслонки для того, чтобы могло уменьшиться ДВК. Так как при переходе из режима ОЦД в режим не-ОЦД может увеличиться количество срабатывающих цилиндров, для того, чтобы минимизировать скачки крутящего момента, может потребоваться уменьшение воздушного потока к каждому из срабатывающих цилиндров, а следовательно, и уменьшение ДВК. Поэтому регулировки могут быть выполнены таким образом, чтобы впускной коллектор был бы заполнен воздухом до меньшей степени, чтобы достичь такого воздушного заряда и ДВК, которые бы обеспечили запрошенный водителем крутящий момент сразу же после включения цилиндров в работу снова. Соответственно, на основе оцененных параметров работы двигателя, дроссельная заслонка двигателя может быть отрегулирована для снижения потока воздуха и ДВК до требуемого уровня. Дополнительно или альтернативно, момент зажигания может быть установлен с запаздыванием, чтобы сохранить постоянный крутящий момент на всех цилиндрах, что позволит сгладить скачки крутящего момента от цилиндра. Когда будет снова восстановлено достаточное ДВК, момент зажигания может быть возвращен на исходное значение, а положение дроссельной заслонки отрегулировано в исходное положение. В дополнение к регулировкам дроссельной заслонки и момента зажигания, для компенсации скачков крутящего момента могут быть также отрегулированы фазы газораспределения. Выполнение алгоритма 1600 может быть закончено после этапа 1638.

На показанной на фиг. 11 диаграмме 1180 показан график частота вращения двигателя - нагрузка двигателя для показанного на фиг. 14 осуществления двигателя. В частности, диаграмма 1180 указывает различные режимы работы двигателя, доступные для различных комбинаций частот вращения двигателя и нагрузок двигателя. На диаграмме 1180 частота вращения двигателя отложена по оси x, а нагрузка двигателя отложена по оси y. Линией 1122 представлена максимальная нагрузка, под которой данный двигатель может работать с данной частотой вращения двигателя. Зоной 1124 представлен четырехцилиндровый нережим ОЦД для такого четырехцилиндрового двигателя, как описанный выше двигатель 10. Зоной 1148 представлен трехцилиндровый режим ОЦД без РЗВпК, а зоной 1182 представлен трехцилиндровый режим ОЦД с РЗВпК.

Диаграмма 1180 описывает пример работы двигателя, когда двигатель может работать главным образом в одном из двух доступных трехцилиндровых режимов ОЦД. Для показанного на фиг. 14 двигателя 10 опция двухцилиндрового режима ОЦД недоступна. Двигатель 10 может работать в трехцилиндровом режиме ОЦД с РЗВпК в условиях низких нагрузок двигателя - низких частот вращения двигателя, в условиях низких нагрузок двигателя - умеренных частот вращения двигателя и в условиях низких нагрузок двигателя - высоких частот вращения двигателя. Режим работы двигателя может быть сменен на трехцилиндровый режим без РЗВпК при умеренных нагрузках двигателя при всех частотах вращения двигателя, кроме очень высоких, что показано зоной 1148. В условиях очень высоких частот вращения двигателя при любых нагрузках и при очень высоких нагрузках при любых частотах вращения двигателя, может быть использован режим не-ОЦД.

Из рассмотрения диаграммы 1180 следует понимать, что приведенный в качестве примере и показанный на фиг. 14 двигатель может работать существенно в трехцилиндровом режиме. Режим не-ОЦД может выбираться только в условиях высокой нагрузки двигателя и высокой частоты вращения двигателя. Тем самым может быть улучшена топливная экономичность при уменьшении количества переходов между трехцилиндровым режимом и режимом не-ОЦД. В показанном на диаграмме 1180 примере количество переходов между режимами ОЦД и не-ОЦД может быть значительно сокращено. За счет сокращения количества переходов между различными режимами работы двигателя можно упростить управления двигателем и сгладить скачки крутящего момента, происходящие при таких переходах. Кроме того, в приведенном в качестве примера двигателе 10 отдельный цилиндр может быть выполнен с возможностью отключения, что позволит снизить затраты. По сравнению с работой двигателя, показанной в качестве примера на диаграмме 1140, улучшения топливной экономичности могут быть сравнительно меньшими.

Таким образом, обеспечивается способ управления двигателем, включающий в себя в течение существования первого условия эксплуатацию двигателя с индивидуальным отключенным цилиндром и остальными цилиндрами, включенными в работу с первой продолжительностью впуска, в течение существования второго условия, эксплуатацию двигателя с индивидуальным отключенным цилиндром и остальными цилиндрами, включенными в работу со второй продолжительностью впуска; а в течение существования третьего условия, эксплуатацию двигателя со всеми цилиндрами, включенными в работу. При этом первое условие может включать в себя первую нагрузку двигателя, второе условие может включать в себя вторую нагрузку двигателя, а третье условие может включать в себя третью нагрузку двигателя, причем вторая нагрузка двигателя меньше первой нагрузки двигателя, а первая нагрузка двигателя меньше третьей нагрузки двигателя. Способ может также включать в себя в течение существования первого условия эксплуатацию остальных цилиндров с первой высотой подъема впускного клапана, а в течение существования второго условия - эксплуатацию остальных цилиндров со второй высотой подъема впускного клапана. Кроме того, в течение существования третьего условия все цилиндры могут быть включены в работу с первой продолжительностью впуска и первой высокой подъема впускного клапана. При этом первая высота подъема впускного клапана может превышать вторую высоту подъема впускного клапана, а первая продолжительность впуска может быть больше второй продолжительности впуска. Кроме того, первая продолжительность впуска может составлять примерно 240 градусов УПКВ, а вторая продолжительность впуска может составлять примерно 120 градусов УПКВ. Продолжительность выпуска может быть одинаковой в течение существования всех трех условий и может составлять примерно 260 градусов УПКВ. Кроме того, второе условие может включать в себя условие работы двигателя на холостом ходу.

Способ может также включать в себя переход между первым условием и вторым условием посредством системы переключения профилей кулачков между первым кулачком и вторым кулачком, причем первый кулачок предназначен для открытия первого впускного клапана каждого из остальных цилиндров на первую продолжительность впуска, а второй кулачок предназначен для открытия первого впускного клапана каждого из остальных цилиндров на вторую продолжительность впуска. Кроме того, в течение существования первого и второго условий события срабатывания цилиндров в двигателе могут быть отделены друг от друга интервалом в 240 градусов УПКВ. В течение существования третьего условия индивидуальный цилиндр может срабатывать примерно посередине интервала между срабатываниями четвертого и третьего цилиндров, а четвертый и третий цилиндры могут срабатывать с интервалом относительно друг друга в 240 градусов УПКВ. Способ также может включать в себя срабатывание второго цилиндра примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра.

На фиг. 17 описывается алгоритм 1700 для определения переходов приведенного в качестве примера и показанного на фиг. 10 двигателя с одного режима работы на другой режим работы в зависимости от условий по нагрузке двигателя. В частности, двигатель может быть переведен из режима не-ОЦД в трехцилиндровый или двухцилиндровый режим ОЦД и наоборот, а также может быть переведен из одного трехцилиндрового режима ОЦД в другой трехцилиндровый режим ОЦД.

На этапе 1702 может быть определен текущий режим работы. Например, четырехцилиндровый двигатель может работать в режиме не-ОЦД со всеми включенными в работу цилиндрами, в трехцилиндровом режиме ОЦД с РЗВпК, или в трехцилиндровом режиме ОЦД без РЗВпК. На этапе 1704 может быть определено, не работает ли двигатель в четырехцилиндровом режиме. Если нет, то алгоритм 1700 может перейти на этап 1706 для определения того, не является ли текущим режимом работы двигателя трехцилиндровый режим ОЦД без РЗВпК. Если нет, то на этапе 1708 алгоритм 1700 может определить, не работает ли двигатель в трехцилиндровом режиме ОЦД с РЗВпК. Если нет, то алгоритм 1700 может возвратиться на этап 1704.

Если на этапе 1704 подтверждается, что присутствует режим не-ОЦД, то алгоритм 1700 может продолжиться на этапе 1710 для проверки того, не произошло ли снижения нагрузки двигателя. Если текущим режимом работы двигателя является режим не-ОЦД со всеми цилиндрами, включенными в работу, это может значить, что двигатель испытывает высокую или очень высокую нагрузку. В другом примере работа двигателя в режиме не-ОЦД может быть ответом на очень высокую частоту вращения двигателя. То есть, если двигатель работает в режиме не-ОЦД из-за того, что он испытывает высокую нагрузку, то смена рабочего режима может произойти исключительно при снижении нагрузки. Увеличение нагрузки двигателя не может привести к смене рабочего режима.

Если подтверждается, что уменьшения нагрузки не произошло, то на этапе 1712 работа двигателя может быть продолжена в текущем режиме, и выполнение алгоритма 1700 заканчивается. Тем не менее, если определяют, что произошло снижение нагрузки, то алгоритм переходит на этап 1714 для определения того, не снизилась ли нагрузка до умеренной нагрузки. В другом примере изменение условий работы двигателя может включать в себя снижение нагрузки до умеренной и изменение частоты вращения двигателя до высокой, умеренной или низкой частоты. Как было описано выше со ссылкой на диаграмму 1180 на фиг. 11, переход к условиям умеренной нагрузки - умеренной частоты вращения двигателя и к условиям умеренной нагрузки - низкой частоты вращения двигателя может позволить двигателю работать в трехцилиндровом режиме ОЦД без РЗВпК. Следует понимать, что переход на трехцилиндровый режим ОЦД без РЗВпК может также произойти в условиях умеренной нагрузки - высокой частоты вращения двигателя. Соответственно, если подтверждается снижение нагрузки до умеренной, то на этапе 1716 может произойти переход в трехцилиндровый режим ОЦД без РЗВпК. При этом цилиндр 1 из четырех цилиндров может быть отключен, а остальные цилиндры могут быть оставлены включенными в работу. Кроме того, в остальных трех цилиндрах впускные клапаны могут приводиться в движение своими соответствующими первыми кулачками, обеспечивающими большую продолжительность впуска. Затем выполнение алгоритма 1700 может быть завершено.

Если на этапе 1714 определяют, что нагрузка двигателя снизилась не до условий умеренной нагрузки, тогда алгоритм 1700 переходит на этап 1718 для подтверждения того, что снижение нагрузки двигателя произошло до условий низкой нагрузки. Как было разъяснено выше со ссылкой на показанную на фиг. 11 диаграмму 1180, низкие нагрузки двигателя при частотах вращения двигателя от низких до высоких могут позволить работать в трехцилиндровом режиме ОЦД с РЗВпК. Если снижение нагрузки произошло не до условий низкой нагрузки, то алгоритм 1700 возвращается на этап 1710. В противном случае на этапе 1720 может быть выполнен переход в трехцилиндровый режим ОЦД с отключением цилиндра 1 и сохранением работающими цилиндров 2, 3 и 4. Кроме того, впускные клапаны в трех включенных в работу цилиндрах могут приводиться в движение своими соответствующими вторыми кулачками, обеспечивающими меньшую продолжительность впуска. Выполнение алгоритма 1700 после этого может быть завершено.

Возвращаясь к этапу 1706, если на нем будет подтверждено, что текущим режимом работы двигателя является трехцилиндровый режим ОЦД без РЗВпК, то алгоритм 1700 продолжается этапом 1722, на котором определяют, не произошло ли увеличение нагрузки двигателя. Если текущим режимом работы двигателя является трехцилиндровый режим без РЗВпК, это значит, что до этого двигатель мог находиться в условиях умеренной нагрузки. Поэтому смена текущего режима может произойти при увеличении нагрузки двигателя или значительном повышении частоты вращения двигателя. Смена текущего режима может также произойти, если наблюдается уменьшение нагрузки двигателя до низкой. Если на этапе 1722 подтверждают увеличение нагрузки двигателя, то алгоритм 1700 продолжается этапом 1724, на котором происходит переход в режим не-ОЦД. При этом для эксплуатации двигателя в четырехцилиндровом режиме может быть включен в работу цилиндр 1. Кроме этого, впускные клапаны во всех цилиндрах могут приводиться в движение своими соответствующими первыми кулачками, обеспечивающими большую продолжительность впуска.

Если на этапе 1722 определяют, что увеличения нагрузки двигателя не произошло, то на этапе 1726 алгоритм 1700 может проверить, не произошло ли уменьшения нагрузки двигателя. Если да, то на этапе 1728 двигатель может быть переведен в трехцилиндровый режим ОЦД с РЗВпК. Система ППК может выполнить переключение приводных кулачков впускных клапанов с первого кулачка, обеспечивающего большую продолжительность впуска, на второй кулачок, обеспечивающий меньшую продолжительность впуска. Если уменьшение нагрузки двигателя не подтверждается, то алгоритм 1700 может продолжиться этапом 1712, на котором может быть продолжена работа двигателя в текущем режиме. При этом текущим режимом работы двигателя будет являться трехцилиндровый режим ОЦД без РЗВпК.

Возвращаясь к этапу 1708, если на нем будет подтверждено, что текущим режимом работы двигателя является трехцилиндровый режим ОЦД с РЗВпК, то алгоритм 1700 продолжается этапом 1730, на котором определяют, не произошло ли увеличение нагрузки двигателя. Если текущим режимом работы двигателя является трехцилиндровый режим ОЦД с РЗВпК, это значит, что до этого двигатель мог находиться в условиях более низких нагрузок. Поэтому смена текущего режима может произойти при увеличении нагрузки двигателя либо до умеренной, либо до высокой, либо до очень высокой. В другом примере смена текущего режима может также произойти, если частота вращения двигателя увеличится до очень высокой частоты. Если на этапе 1730 увеличение нагрузки двигателя не подтверждается, то алгоритм 1700 переходит на этап 1732 для продолжения работы в текущем трехцилиндровом режиме ОЦД с РЗВпК. Следует отметить, что относительная частота вращения (или нагрузка или другие аналогичные параметры), называемая высокой или низкой, относится к относительной частоте вращения, сравниваемой с диапазоном доступных частот вращения.

Если на этапе 1730 подтверждается увеличение нагрузки двигателя, то алгоритм 1700 может продолжиться этапом 1734, на котором определяют, увеличилась ли нагрузка двигателя до умеренной нагрузки (с текущей низкой нагрузки). Если да, то на этапе 1736 двигатель может быть переведен в трехцилиндровый режим ОЦД без РЗВпК. Система ППК может выполнить переключение приводных кулачков впускных клапанов со второго кулачка, обеспечивающего меньшую продолжительность впуска, на первый кулачок, обеспечивающий большую продолжительность впуска. Если увеличение нагрузки двигателя до умеренной величины не подтверждается, то алгоритм 1700 может перейти на этап 1738 для определения того, не увеличилась ли нагрузка до высокой (или очень высокой) нагрузки. Если да, то на этапе 1740 может быть включен цилиндр 1 и двигатель может быть переведен в режим не-ОЦД работы. Кроме этого, впускные клапаны во всех цилиндрах могут приводиться в движение своими первыми кулачками, обеспечивающими большую продолжительность впуска. Затем выполнение алгоритма 1700 может быть завершено. Если нагрузка двигателя увеличилась не до высокой (или очень высокой) нагрузки, то алгоритм 1700 может возвратиться на этап 1730.

Таким образом, показанное на фиг. 14 осуществление может включать в себя двигатель с четырьмя цилиндрами, в котором индивидуальный цилиндр из четырех цилиндров включает в себя механизм отключения. Кроме того, каждый из остальных трех из четырех цилиндров (исключая индивидуальный цилиндр) включает в себя по меньшей мере один впускной клапан, который можно перемещать между открытым и закрытым положением посредством первого впускного кулачка, имеющего первый профиль для открытия впускного клапана на первую продолжительность впуска, и посредством второго впускного кулачка, имеющего второй профиль для открытия впускного клапана на вторую продолжительность впуска. Кроме этого, двигатель может включать в себя контроллер с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями для того чтобы при низкой нагрузке двигателя отключать индивидуальный цилиндр и приводить в движение впускной клапан каждого из остальных трех цилиндров вторым впускным кулачком. При умеренной нагрузке двигателя контроллер может отключать индивидуальный цилиндр и приводить в движение впускной клапан каждого из остальных трех цилиндров первым впускным кулачком, а при высокой нагрузке двигателя контроллер может включать индивидуальный цилиндр в работу и приводить в движение впускной клапан каждого из остальных трех цилиндров первым впускным кулачком. При этом первый впускной кулачок может иметь профиль, обеспечивающий продолжительность впуска, большую продолжительности впуска, обеспечиваемой вторым впускным кулачком. Следовательно, первая продолжительность впуска будет больше второй продолжительности впуска. Кроме этого, первый профиль первого впускного кулачка может иметь первую высоту подъема клапана, а второй профиль второго впускного кулачка может иметь вторую высоту подъема клапана, причем вторая высота подъема клапана меньше первой высоты подъема клапана. Другими словами, первый подъем клапана выше второго подъема клапана.

Таким образом, двигатель с режимом ОЦД можно эксплуатировать с существенным снижением расхода топлива и более плавным управлением двигателем. Двигатель может включать в себя коленчатый вал, создающий условия для работы в трехцилиндровом режиме ОЦД с равноинтервальным срабатыванием цилиндров таким образом, что три из четырех цилиндров срабатывают с интервалом примерно в 240 градусов УПКВ друг относительно друга. При этом может быть отключен индивидуальный цилиндр из четырех цилиндров. Двигатель также может работать в четырехцилиндровом или режиме не-ОЦД, когда все цилиндры включены в работу с неравноинтервальным срабатыванием. В одном примере коленчатый вал может обеспечить срабатывание индивидуального цилиндра примерно посередине интервала между срабатываниями двух из трех цилиндров. Режим с неравноинтервальным срабатыванием может включать в себя срабатывание индивидуального цилиндра примерно на нуле градусов УПКВ с последующим срабатыванием первого из трех цилиндров примерно через 120 градусов УПКВ после срабатывания индивидуального цилиндра. Второй из трех цилиндров может срабатывать примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания первого из трех цилиндров, после чего может срабатывать третий из трех цилиндров примерно через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго из трех цилиндров. Например, в четырехцилиндровом двигателе с расположенными в один ряд цилиндрами 1, 2, 3, 4, порядок срабатывания цилиндров в четырехцилиндровом режиме может быть 1-3-2-4, причем цилиндры 2, 3 и 4 срабатывают с интервалом 240 градусов УПКВ относительно друг друга, а цилиндр 1 срабатывает примерно посередине интервала между срабатываниями цилиндра 4 и цилиндра 3.

Описанный выше двигатель может быть двигателем без наддува или двигателем с наддувом. В примере двигателя с турбонаддувом с режимом ОЦД и порядком срабатывания цилиндров 1-3-2-4, для разделения импульсов отработавших газов может быть предусмотрена двухулиточная выпускная турбина. Выпускные тракты от цилиндра 1 и цилиндра 2 могут быть соединены с первой улиткой выпускной турбины, а выпускные тракты от цилиндра 3 и цилиндра 4 могут быть соединены со второй улиткой выпускной турбины. При этом каждая улитка может принимать импульсы отработавших газов, отделенные друг от друга интервалом, составляющим по меньшей мере 240 градусов УПКВ. Симметричная компоновка, подобная описанной выше, может улучшить эффективность турбины. Альтернативная компоновка может включать в себя соединение выпускного тракта от цилиндра 1 с первой улиткой выпускной турбины и соединение выпускных трактов от цилиндров 2, 3 и 4 со второй улиткой выпускной турбины. Такая компоновка может также обеспечить в каждой улитке разделение импульсов отработавших газов интервалом, составляющим по меньшей мере 240 градусов УПКВ, но может отличаться относительно более низкой эффективностью турбины. Тем не менее, каждая из представленных компоновок может предложить компактность, которая может быть использована при встраивании выпускного коллектора в головку блока цилиндров. Имеющий встроенный выпускной коллектор двигатель может иметь сниженный вес, уменьшенную площадь поверхности и характеризоваться меньшими затратами.

В другом осуществлении двигатель может обладать способностью работы в двухцилиндровом режиме ОЦД в условиях низкой (или более низкой) нагрузки двигателя. В данном осуществлении только три из четырех цилиндров могут быть снабжены механизмами отключения. Индивидуальный цилиндр с неравноинтервальным срабатыванием (в четырехцилиндровом режиме) может быть одним из трех цилиндров, снабженных механизмами отключениями. Например, цилиндры 1, 3 и 4 могут быть отключаемыми, а цилиндр 2 может быть неотключаемым. Для работы в двухцилиндровом режиме ОЦД индивидуальный цилиндр с неравноинтервальным срабатыванием может быть включен в работу вместе с другим, неотключаемым цилиндром. Например, в двухцилиндровом режиме ОЦД цилиндр 1 и цилиндр 2 могут быть включены в работу, а цилиндры 3 и 4 могут быть отключены. Кроме того, двигатель может работать с равноинтервальным срабатыванием цилиндров, когда интервал между срабатываниями двух включенных в работу цилиндров (цилиндры 1 и 2) составляет примерно 360 градусов УПКВ. В этом осуществлении, как было отмечено выше, двигатель может работать в двухцилиндровом режиме ОЦД при пониженных нагрузках двигателя. В условиях умеренной нагрузки двигателя он может быть переведен в трехцилиндровый режим ОЦД. Кроме этого, условие повышенной нагрузки двигателя может предусматривать работу двигателя в четырехцилиндровом или режиме не-ОЦД. Дополнительно, на холостом ходу двигатель может работать в трехцилиндровом режиме ОЦД. Следует отметить, что указанные выше условия по нагрузке двигателя являются относительными. То есть, условия низкой нагрузки двигателя могут включать в себя условия, в которых нагрузка двигателя меньше, чем и умеренная нагрузка двигателя, и высокая (или более высокая) нагрузка двигателя. Условия умеренной нагрузки двигателя включают в себя условия, когда нагрузка двигателя больше, чем в условиях низкой нагрузки, но меньше, чем в условиях высокой (или более высокой) нагрузки. Условия высокой или очень высокой нагрузки двигателя включают в себя нагрузки двигателя, которые могут быть больше и умеренных, и низких (или более низких) нагрузок двигателя.

В еще одном осуществлении двигатель может быть не способен работать в двухцилиндровом режиме ОЦД. При этом, при более низких нагрузках двигателя, он может работать в трехцилиндровом режиме с РЗВпК. В таком осуществлении содержать механизм отключения может только индивидуальный цилиндр с неравноинтервальным срабатыванием. Остальные три цилиндра могут включать в себя впускные клапаны, которые могут приводиться в движение двумя кулачками: первым кулачком, обеспечивающим ббльшую продолжительность впуска и более высокую высоту подъема клапана, и вторым кулачком, обеспечивающим меньшую продолжительность впуска и меньшую высоту подъема клапана. При этом второй кулачок может создавать условия для работы с РЗВпК. В этом осуществлении контролер двигателя может эксплуатировать двигатель в трехцилиндровом режиме ОЦД с РЗВпК при более низких нагрузках двигателя и может переводить двигатель на работу в трехцилиндровом режиме без РЗВпК при умеренных нагрузках двигателя. В некоторых примерах, в условиях более высоких нагрузок двигателя, он можно работать в трехцилиндровом режиме без РЗВпК. Наконец, при очень высоких нагрузках двигателя, контроллер может переводить его на работу в режиме не-ОЦД (со всеми работающими цилиндрами) и включать в работу индивидуальный цилиндр. Следует понимать, что трехцилиндровый режим ОЦД включает в себя равноинтервальное срабатывание цилиндров примерно через 240 градусов УПКВ относительно друг друга. Кроме этого, в режиме не-ОЦД может быть использована неравноинтервальная схема срабатывания цилиндров.

Таким образом, для эксплуатации двигателя в раскрытых выше осуществлениях главным образом может быть использован трехцилиндровый режим ОЦД. В дополнение к преимуществам по экономии топлива, двигатель может работать со снижением шумности, вибрации и неплавности работы, что улучшает дорожные качества транспортного средства. Одиночный уравновешивающий вал может заменить собой применяемые обычно два уравновешивающих вала, вращаясь в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала и балансируя вибрации, в результате чего снижается вес и уменьшаются потери на трение. В примере двигателя, имеющего режим ОЦД, с турбонаддувом с двухулиточным турбонагнетателем, можно получить разделение импульсов отработавших газов, результатом чего могут стать повышение объемного к.п.д. и мощности двигателя. В примере двигателя, способного работать в трехцилиндровом режиме с РЗВпК, двигатель можно эксплуатировать главным образом в трехцилиндровом режиме ОЦД. То есть, может быть снижен расход топлива и повышен к.п.д. двигателя. Кроме того, за счет применения двухступенчатого подъема впускного клапана, может быть интенсифицировано движение воздушного заряда в цилиндрах и снижены потери на перекачку. Кроме этого, может быть уменьшено количество переходов между режимами ОЦД и не-ОЦД, что способствует более плавной работе двигателя и улучшенному управление двигателем. В целом, раскрытые здесь осуществления двигателя с отключаемыми цилиндрами дают существенные улучшения топливной экономичности и дорожных качеств транспортного средства.

В одном представлении способ управления двигателем с отключаемыми цилиндрами, в режиме со всеми включенными в работу цилиндрами может включать в себя срабатывание первого цилиндра на 120 градусах УПКВ, срабатывание второго цилиндра через 240 градусов УПКВ после срабатывания первого цилиндра, срабатывание третьего цилиндра через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго цилиндра, срабатывание четвертого цилиндра через 120 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра. Кроме того, в режиме с включенными в работу тремя цилиндрами, способ может включать в себя срабатывание трех включенных в работу цилиндров с интервалом в 240 градусов УПКВ относительно друг друга. В одном примере три цилиндра могут быть включены в работу в условиях холостого хода двигателя. В другом примере три цилиндра могут быть включены в работу в условиях умеренной нагрузки двигателя. При включении в работу двух цилиндров способ также может включать в себя срабатывание этих цилиндров с интервалами в 360 градусов УПКВ. Два цилиндра могут быть включены в работу в условиях низкой нагрузки двигателя.

В другом представлении, для обеспечения заряда сжатого воздуха для двигателя, система двигателя может содержать турбонагнетатель, содержащий впускной компрессор и выпускную турбину, содержащую первую и вторую улитки, при этом система двигателя также может содержать однорядную группу цилиндров, в которой первый цилиндр сообщается по текучей среде с первой улиткой выпускной турбины, а остальные три цилиндра сообщаются по текучей среде со второй улиткой выпускной турбины. Кроме того, контроллер может быть выполнен с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы в течение существования первого условия направлять поток отработавших газов от первого цилиндра к первой улитке выпускной турбины и направлять поток отработавших газов от остальных трех цилиндров ко второй улитке выпускной турбины. При этом первое условие может включать в себя условия высокой нагрузки двигателя. Кроме этого, первая улитка выпускной турбины может принимать отработавшие газы от первого цилиндра с интервалами в 720 градусов УПКВ, а вторая улитка выпускной турбины может принимать отработавшие газы от остальных трех цилиндров с интервалами в 240 градусов УПКВ. Выпускная турбина может принимать отработавшие газы от первого цилиндра примерно посередине интервала между приемами отработавших газов от двух из трех остальных цилиндров.

Контроллер также может быть выполнен с возможностью того, чтобы в течение существования второго условия отключать поток отработавших газов от первого цилиндра к первой улитке выпускной турбины и направлять поток отработавших газов от остальных трех цилиндров ко второй улитке выпускной турбины. При этом второе условие может включать в себя условия умеренной нагрузки двигателя. В другом примере второе условие может включать условия холостого хода двигателя.

Контроллер также может быть выполнен с возможностью того, чтобы в течение существования третьего условия включать в работу первый цилиндр, включать в работу первый из остальных трех цилиндров и отключать второй и третий цилиндры из остальных трех цилиндров. При этом ко второй улитке может подаваться поток отработавших газов от первого из остальных трех цилиндров, а к первой улитке выпускной турбины может подаваться поток отработавших газов от первого цилиндра. Кроме того, выпускная турбина может принимать отработавшие газы с интервалами в 360 градусов УПКВ. Кроме этого, третье условие может включать в себя условия низкой нагрузки двигателя.

Отметим, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в энергонезависимом запоминающем устройстве. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемой компьютерной среды хранения в системе управления двигателем.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в частности в двигателях с изменяемым рабочим объемом. Способ управления двигателем включает в себя: в первом режиме с отключением цилиндров четырехтактного двигателя отключение первого цилиндра из четырех; выполнение срабатывания второго, третьего и четвертого цилиндров из четырех с интервалом в 240 градусов угла поворота коленчатого вала; в режиме без отключения цилиндров двигателя включение в работу первого из четырех цилиндров и выполнение срабатывания первого цилиндра в интервале между срабатываниями третьего и четвертого цилиндров. Раскрыты система и способ управления двигателем. Технический результат заключается в снижении скачков выходного крутящего момента и снижении показателей шумности и вибрации при переходе между различными режимами отключения цилиндров двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Способ управления двигателем, включающий в себя:

в первом режиме с отключением цилиндров двигателя (ОЦД) четырехцилиндрового двигателя отключение первого цилиндра из четырех и выполнение срабатывания второго, третьего и четвертого цилиндров из четырех с интервалом в 240 градусов угла поворота коленчатого вала (УПКВ) и

в режиме без отключения цилиндров двигателя (не-ОЦД) включение в работу первого из четырех цилиндров и выполнение срабатывания первого цилиндра в интервале между срабатываниями третьего и четвертого цилиндров.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в режиме не-ОЦД срабатывание третьего цилиндра из четырех выполняют на 120 градусах УПКВ, срабатывание второго цилиндра из четырех выполняют через 240 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра, срабатывание четвертого цилиндра из четырех выполняют через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго цилиндра и срабатывание первого цилиндра из четырех выполняют через 120 градусов УПКВ после срабатывания четвертого цилиндра.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что также включает в себя во втором режиме ОЦД отключение третьего и четвертого цилиндров из четырех и выполнение срабатывания первого и второго цилиндров из четырех.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что события срабатывания во втором режиме ОЦД отделены друг от друга интервалом в 360 градусов УПКВ.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что второй режим ОЦД включает в себя условия низкой нагрузки двигателя.

6. Система управления двигателем, содержащая:

двигатель, содержащий расположенные в ряд четыре цилиндра, три из которых являются отключаемыми;

коленчатый вал с четырьмя шатунными шейками; и

контроллер, выполненный с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями для:

в течение существования первого условия,

отключения двух из трех отключаемых цилиндров и

эксплуатации двигателя с включенными в работу двумя остальными цилиндрами, выполненными с возможностью срабатывания через равные интервалы;

в течение существования второго условия,

отключения одного из трех отключаемых цилиндров и

эксплуатации двигателя с включенными в работу тремя остальными цилиндрами, выполненными с возможностью срабатывания через равные интервалы; и

в течение существования третьего условия,

эксплуатации двигателя со всеми включенными в работу цилиндрами, по меньшей мере один из которых выполнен с возможностью срабатывать неравноинтервально.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью неравноинтервального срабатывания только одного цилиндра в течение существования третьего условия и в которой на коленчатом валу расположены только четыре шатунные шейки.

8. Система по п. 6, отличающаяся тем, что также содержит только один уравновешивающий вал, выполненный с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала.

9. Система по п. 6, отличающаяся тем, что первое условие включает в себя более низкие по сравнению с третьим условием нагрузки двигателя и при этом включение в работу двух остальных цилиндров включает в себя срабатывание этих двух остальных цилиндров с интервалом в 360 градусов УПКВ относительно друг друга.

10. Система по п. 6, отличающаяся тем, что второе условие включает в себя умеренную нагрузку двигателя и при этом включение в работу трех остальных цилиндров включает в себя срабатывание этих трех остальных цилиндров с интервалом в 240 градусов УПКВ относительно друг друга.

11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что второе условие также включает в себя условия холостого хода двигателя.

12. Система по п. 6, отличающаяся тем, что третье условие включает в себя более высокую нагрузку двигателя по сравнению с первым условием, включающим в себя более низкие нагрузки двигателя, причем система выполнена с возможностью, при включении в работу всех цилиндров, срабатывания первого цилиндра на 120 градусах УПКВ, срабатывания второго цилиндра через 240 градусов УПКВ после срабатывания первого цилиндра, срабатывания третьего цилиндра через 240 градусов УПКВ после срабатывания второго цилиндра и срабатывания четвертого цилиндра через 120 градусов УПКВ после срабатывания третьего цилиндра.

13. Система по п. 6, отличающаяся тем, что коленчатый вал содержит вторую шатунную шейку, третью шатунную шейку и четвертую шатунную шейку, расположенные на угловом расстоянии 120 градусов относительно друг друга.

14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что коленчатый вал также содержит первую шатунную шейку, выровненную со второй шатунной шейкой.

15. Система по п. 6, отличающаяся тем, что также содержит турбонагнетатель с двухулиточной турбиной.

16. Способ управления двигателем, включающий в себя:

выполнение срабатывания трех цилиндров, причем промежуточный по очереди цилиндр срабатывает с интервалом в первое количество градусов УПКВ между срабатываниями более раннего по очереди цилиндра и более позднего по очереди цилиндра;

выполнение срабатывания четвертого цилиндра между срабатываниями более позднего по очереди цилиндра и более раннего по очереди цилиндра с интервалом, вдвое большим первого количества градусов УПКВ.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что три цилиндра срабатывают в следующем порядке: более ранний по очереди цилиндр, промежуточный по очереди цилиндр и более поздний по очереди цилиндр, а четвертый цилиндр срабатывает после более позднего по очереди цилиндра, причем четвертый цилиндр не срабатывает в интервале между срабатываниями указанных трех цилиндров и при этом четыре цилиндра механически принуждают срабатывать в вышеуказанном порядке.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что также включает в себя, при существовании заданного условия, отключение промежуточного по очереди цилиндра и выполнение срабатывания более раннего по очереди цилиндра, более позднего по очереди цилиндра и четвертого цилиндра.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что срабатывание более раннего по очереди цилиндра, более позднего по очереди цилиндра и четвертого цилиндра выполняют через равные интервалы УПКВ, причем данный интервал УПКВ составляет примерно 240 градусов.

20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что заданное условие является условием умеренной нагрузки двигателя.