相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2016年4月26日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提出的韓國專利申請第10-2016-0050752號的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，并通過引用將其全文納入本文。

本發(fā)明涉及一種發(fā)動機系統(tǒng)及其控制方法。更具體地，本發(fā)明涉及改善了機械增壓效率和熱效率的發(fā)動機系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

一般而言，內(nèi)燃機是這樣的裝置：通過在燃燒室中燃燒氣體混合物而產(chǎn)生的熱量和壓力，內(nèi)燃機利用來自熱量和壓力的能量而工作。作為內(nèi)燃機，通常使用多缸發(fā)動機，所述多缸發(fā)動機具有多個汽缸，以增加動力并減小噪音和振動。

相比于汽油發(fā)動機，內(nèi)燃機的柴油發(fā)動機通常效率高大約40％，這是由于柴油發(fā)動機的較高的壓縮比。另外，在柴油發(fā)動機可以額外設(shè)置有將加壓的空氣供應(yīng)給汽缸的裝置(例如，渦輪增壓器)和對溫度較高的發(fā)動機的進氣進行冷卻的中間冷卻器，從而對傳統(tǒng)柴油發(fā)動機中的輸出(低于汽油發(fā)動機的輸出)進行改善，以使得傳統(tǒng)柴油發(fā)動機中的輸出等于或高于汽油發(fā)動機的輸出。

同時，已經(jīng)進行了降低燃料消耗并且同時增加具有渦輪增壓器的發(fā)動機的中低速度區(qū)段的輸出扭矩的研究，并且已經(jīng)進行了高效地控制再循環(huán)排放氣體的供應(yīng)的研究。

作為根據(jù)該研究的一項技術(shù)，已經(jīng)研發(fā)了發(fā)動機的停缸裝置，當發(fā)動機在中低速度區(qū)段驅(qū)動時，該停缸裝置通過將發(fā)動機中的多個汽缸中的一些汽缸停用來改善燃料效率。

例如，對于四缸發(fā)動機，該裝置可以不在兩個汽缸中噴射和點燃氣體混合物，并且可以利用另外兩個汽缸來操作發(fā)動機。

但是，當多個汽缸中的一些汽缸停用時，渦輪增壓器的渦輪的排量會過大，機械增壓或渦輪增壓的效率會降低，再循環(huán)排放氣體的供應(yīng)會變差，并且熱效率會降低。

公開于背景技術(shù)部分的上述信息僅僅旨在加深對本公開背景技術(shù)的理解，因此其可以包含的信息并不構(gòu)成在本國已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明致力于提供一種發(fā)動機系統(tǒng)及其控制方法，其優(yōu)點為：即使在一些汽缸被停用時，也可以保證排放氣體的機械增壓效率和平順供應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的發(fā)動機系統(tǒng)可以為這樣的發(fā)動機系統(tǒng)：其具有多個汽缸，所述多個汽缸包括至少一個選擇性地停用的停用汽缸和至少一個始終不停用的非停用汽缸。

一種發(fā)動機系統(tǒng)，其具有多個汽缸，所述多個汽缸包括至少一個選擇性地停用的停用汽缸和至少一個始終不停用的非停用汽缸，該發(fā)動機系統(tǒng)可以包括：進氣通道，其用于吸入外部空氣，從而將外部空氣傳輸至進氣歧管，以將空氣分別供應(yīng)至多個汽缸；非停用排氣通道，其用于接收來自非停用汽缸的排放氣體；第一排氣歧管，其用于接收來自非停用排氣通道的排放氣體；停用排氣通道，其用于接收來自停用汽缸的排放氣體；第二排氣歧管，其用于接收來自停用排氣通道的排放氣體；第一渦輪增壓器，其包括第一渦輪，所述第一渦輪利用經(jīng)由第一排氣歧管流動的排放氣體來旋轉(zhuǎn)；第二渦輪增壓器，其包括第二渦輪，所述第二渦輪利用經(jīng)由第二排氣歧管流動的排放氣體來旋轉(zhuǎn)；排氣口，其用于將經(jīng)由第一渦輪增壓器的第一渦輪和第二渦輪增壓器的第二渦輪而流動的排放氣體排出至外部；主進氣循環(huán)通道，其經(jīng)由第一渦輪增壓器的壓縮機而與進氣通道連通，以使得機械增壓空氣被供應(yīng)至進氣通道；子進氣循環(huán)通道，其經(jīng)由第二渦輪增壓器的壓縮機而與主進氣循環(huán)通道連通，以使得機械增壓空氣被供應(yīng)至主進氣循環(huán)通道；以及停用閥，其在第二渦輪增壓器的壓縮機與主進氣循環(huán)通道之間，設(shè)置于子進氣循環(huán)通道，從而選擇性地打開/關(guān)閉子進氣循環(huán)通道。

控制器可以控制停用閥的操作。

當停用汽缸被停用時，可以操作停用閥以關(guān)閉子進氣循環(huán)通道。

再循環(huán)排放氣體通道可以將非停用排氣通道和第一排氣歧管中的一個與進氣通道連通，從而對非停用汽缸的排放氣體進行再循環(huán)。

再循環(huán)閥可以選擇性地打開/關(guān)閉再循環(huán)排放氣體通道，控制器用于控制再循環(huán)閥的操作。

中間冷卻器可以對具有高溫的機械增壓空氣進行冷卻，機械增壓空氣的高溫是由第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器的壓縮機引起的。

一種發(fā)動機系統(tǒng)控制方法，其用于控制發(fā)動機系統(tǒng)，所述發(fā)動機系統(tǒng)具有至少一個始終不停用的非停用汽缸、至少一個選擇性地停用的停用汽缸、與所述非停用汽缸連通的第一排氣歧管、與所述停用汽缸連通的第二排氣歧管、包括第一渦輪的第一渦輪增壓器、包括第二渦輪的第二渦輪增壓器、經(jīng)由第一渦輪增壓器的壓縮機來傳輸進氣的主進氣循環(huán)通道、以及經(jīng)由第二渦輪增壓器的壓縮機來傳輸進氣的子進氣循環(huán)通道，所述第一渦輪利用經(jīng)由第一排氣歧管流動的排放氣體來旋轉(zhuǎn)，所述第二渦輪利用經(jīng)由第二排氣歧管流動的排放氣體來旋轉(zhuǎn)，所述控制方法可以包括：如果發(fā)動機啟動，則確定是否滿足用于對停用汽缸進行停用的cda條件；確定是否執(zhí)行停用汽缸的停用；中斷停用汽缸的進氣，以實現(xiàn)停用汽缸的停用；切斷停用汽缸的燃料噴射，以實現(xiàn)停用汽缸的停用；當將停用汽缸停用時，關(guān)閉子進氣循環(huán)通道。

可以同時執(zhí)行中斷進氣、切斷燃料噴射和關(guān)閉子進氣循環(huán)通道的步驟。

該方法可以包括：如果執(zhí)行并保持中斷進氣、切斷燃料噴射和關(guān)閉子進氣循環(huán)通道的步驟，則執(zhí)行并保持cda模式。

如果不滿足cda條件，或者如果確定不執(zhí)行停用汽缸的停用，則可以將進氣供應(yīng)至停用汽缸。

如果不滿足cda條件，或者如果確定不執(zhí)行停用汽缸的停用，則可以將燃料噴射至停用汽缸。

如果不滿足cda條件，或者如果確定不執(zhí)行停用汽缸的停用，則將子進氣循環(huán)通道打開。

該方法可以包括：如果不滿足cda條件或者如果確定不執(zhí)行停用汽缸的停用，則執(zhí)行并保持一般模式，在所述一般模式中，進氣正常供應(yīng)至停用汽缸，燃料正常噴射至停用汽缸，并且子進氣循環(huán)通道打開。

該方法可以進一步包括：確定發(fā)動機的啟動是否為off，如果發(fā)動機的啟動為off，則該方法結(jié)束。

如果發(fā)動機的啟動不為off，則該方法可以返回至確定是否滿足cda條件的步驟。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的控制發(fā)動機系統(tǒng)的方法的流程圖。

具體實施方式

下面將參考附圖對本發(fā)明的示例性實施方案進行詳細地描述。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的發(fā)動機系統(tǒng)可以包括：進氣通道110、進氣歧管114、發(fā)動機5、第一汽缸1、第二汽缸2、第三汽缸3、第四汽缸4、第一排氣通道121、第二排氣通道122、第三排氣通道123、第四排氣通道124、第一排氣歧管125、第二排氣歧管127、第一渦輪增壓器10、第二渦輪增壓器20、排氣口129、主進氣循環(huán)通道112、中間冷卻器16、再循環(huán)排放氣體通道130、再循環(huán)閥132、子進氣循環(huán)通道118、停用閥30和控制器50。

進氣通道110可以為這樣的通道：其通過打開一般的節(jié)氣門(未示出)而吸入外部空氣。

進氣歧管114可以形成為將通過進氣通道110吸入的空氣供應(yīng)至發(fā)動機5的各個汽缸1、2、3、4。

發(fā)動機5可以具有四個汽缸，該四個汽缸包括第一汽缸1、第二汽缸2、第三汽缸3和第四汽缸4。本發(fā)明的示例性實施方案呈現(xiàn)了發(fā)動機5并且具有第一汽缸1、第二汽缸2、第三汽缸3和第四汽缸4，但是包含于多汽缸發(fā)動機5中的汽缸的數(shù)量并不限于此。這里，第一汽缸1、第二汽缸2、第三汽缸3、第四汽缸4的編號可以表示汽缸從發(fā)動機5的前方開始排列的順序。

第一排氣通道121可以與第一汽缸1連通，從而接收第一汽缸1的排放氣體。

第二排氣通道122可以與第二汽缸2連通，從而接收第二汽缸2的排放氣體。

第三排氣通道123可以與第三汽缸3連通，從而接收第三汽缸3的排放氣體。

第四排氣通道124可以與第四汽缸4連通，從而接收第四汽缸4的排放氣體。

第一排氣歧管125可以收集始終不停用的汽缸1和4的排放氣體并且隨后將排放氣體排出，第二排氣歧管127可以收集選擇性地停用的汽缸2和汽缸3的排放氣體并且隨后將排放氣體排出。此時，第一汽缸1和第四汽缸4為始終不停用的不停用汽缸，第二汽缸2和第三汽缸3為選擇性地停用的停用汽缸。另外，根據(jù)發(fā)動機5的工作狀態(tài)，可以選擇性地實現(xiàn)第二汽缸2和第三汽缸3的汽缸停用(cda)。同時，分別與第二汽缸2和第三汽缸3連通的第二排氣通道122和第三排氣通道123將被稱為“停用排氣通道122和停用排氣通道123”，并且分別與第一汽缸1和第四汽缸4連通的第一排氣通道121和第四排氣通道124將被稱為“非停用排氣通道121和非停用排氣通道124”。

這里，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，汽缸停用是通過停止點火、切斷燃料噴射、中斷進氣等來實現(xiàn)的，因此將省略對其的詳細描述。

第一渦輪增壓器10和第二渦輪增壓器20包括通過使用排放氣體的能量而旋轉(zhuǎn)的渦輪12和22，并且執(zhí)行一般的渦輪增壓器的功能：壓縮機14和24直接與渦輪12和22連接，或直接與第一渦輪12和第二渦輪22連接，壓縮機14和24推動機械增壓的、或經(jīng)渦輪增壓、或加壓的空氣進入汽缸1、2、3和4，以改善發(fā)動機5的輸出。同時，第一渦輪增壓器10和第二渦輪增壓器20可以為具有相同排量的渦輪增壓器。另外，第一渦輪增壓器10和第二渦輪增壓器20的排量和容量可以小于設(shè)置有渦輪增壓器的傳統(tǒng)發(fā)動機中的渦輪增壓器的排量和容量。

可以供應(yīng)經(jīng)由第一排氣歧管125流動的排放氣體，以使第一渦輪增壓器10的渦輪12旋轉(zhuǎn)，可以供應(yīng)經(jīng)由第二排氣歧管127流動的排放氣體，以使第二渦輪增壓器20的渦輪22旋轉(zhuǎn)。

排氣出口129可以合并經(jīng)由第一渦輪增壓器10的渦輪12和第二渦輪發(fā)動機20的渦輪22流動的排放氣體，并且隨后將排放氣體排出至外部。

主進氣循環(huán)通道112可以經(jīng)由第一渦輪增壓器10的壓縮機14而與進氣通道110連通。另外，流入主進氣循環(huán)通道112的外部空氣為機械增壓空氣，該機械增壓空氣由于穿過壓縮機14而具有高溫。

同時，隨著排放氣體經(jīng)由第一排氣歧管125(其可以與第一汽缸1和第四汽缸4連通)而流動，第一渦輪增壓器10的渦輪12始終旋轉(zhuǎn)(而與第二汽缸2和第三汽缸3的停用無關(guān))，第一渦輪增壓器10的壓縮機14始終工作。因此，即使在第二汽缸2和第三汽缸3停用時，穿過主進氣循環(huán)通道112的經(jīng)由第一渦輪增壓器10的壓縮機14流動的空氣的機械增壓效率也可以得到保證。

中間冷卻器16可以為這樣的裝置：其設(shè)置于主進氣循環(huán)通道112，用于對由于壓縮機14而具有高溫的機械增壓空氣進行冷卻。即，流入主進氣循環(huán)通道112的外部空氣可以順序地穿過壓縮機14和中間冷卻器16，從而被供應(yīng)至進氣通道110。

再循環(huán)排放氣體通道130的一端可以與第一排氣通道1、第四排氣通道4以及第一排氣歧管125中的一個連通，第一汽缸1和第四汽缸4的排放氣體可以穿過該第一排氣歧管125，從而將第一汽缸1和第四汽缸4的部分排放氣體的進行再循環(huán)。如圖1所示，再循環(huán)排放氣體通道130可以與第四排氣通道4連通，但是不限于此。當再循環(huán)排放氣體通道130打開時，經(jīng)由經(jīng)連通的第一排氣通道1、第四排氣通道4和第一排氣歧管25流動的部分排放氣體流入再循環(huán)排放氣體通道130。另外，再循環(huán)排放氣體通道130的另一端可以與進氣通道110連通，從而使第一汽缸1和第四汽缸4的部分排放氣體被供應(yīng)至進氣通道110，以被再循環(huán)。

再循環(huán)閥132設(shè)置于再循環(huán)排放氣體通道130。另外，再循環(huán)閥132可以選擇性地打開/關(guān)閉再循環(huán)排放氣體通道130，以根據(jù)發(fā)動機5的狀態(tài)和車輛的行駛狀況而將第一汽缸1和第四汽缸4的部分排放氣體選擇性地供應(yīng)至進氣通道110。

子進氣循環(huán)通道118可以經(jīng)由第二渦輪增壓器20的壓縮機24而與主進氣循環(huán)通道112連通。另外，流入子進氣循環(huán)通道118的外部空氣可以為機械增壓空氣，該機械增壓空氣由于穿過壓縮機24而具有高溫。此時，中間冷卻器16可以將具有高溫的機械增壓空氣冷卻，該機械增壓空氣在被第二渦輪增壓器20的壓縮機24加熱和/或加壓后被供應(yīng)至主進氣循環(huán)通道112。

同時，由于當?shù)诙?和第三汽缸3停用時，沒有排放氣體經(jīng)由第二排氣歧管127流動，所以第二渦輪增壓器20的渦輪22不旋轉(zhuǎn)。因此，當?shù)诙?和第三汽缸3停用時，第二渦輪增壓器20的壓縮機24不工作。

停用閥30可以在第二渦輪增壓器20的壓縮機24和主進氣循環(huán)通道112之間，設(shè)置于子進氣循環(huán)通道118。另外，當?shù)诙?和第三汽缸3停用時，可以操作停用閥30以關(guān)閉子進氣循環(huán)通道118，當?shù)诙?和第三汽缸3未停用時，可以操作停用閥30以打開子進氣循環(huán)通道118。換言之，根據(jù)第二汽缸2和第三汽缸3的選擇性停用，可以操作停用閥30以選擇性地將子進氣循環(huán)通道118與主進氣循環(huán)通道112連通。

因此，在停用第二汽缸2和第三汽缸3的停用模式期間，經(jīng)由第一渦輪增壓器10的壓縮機14流動的機械增壓空氣可以僅供應(yīng)至進氣通道110，而在未停用第二汽缸2和第三汽缸3的一般模式期間，經(jīng)由第二渦輪增壓器20的壓縮機24流動的機械增壓空氣可以與經(jīng)由第一渦輪增壓器10的壓縮機14流動的機械增壓空氣一起被供應(yīng)至進氣通道110。

控制器50可以與再循環(huán)閥132和停用閥30連接，從而控制再循環(huán)閥132和停用閥30的操作。此時，再循環(huán)閥132和停用閥30可以通過螺線管等而進行電操作，控制器50可以為一般的電子控制單元(ecu)，該控制器50監(jiān)督管理車輛的電子裝置的各種控制。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的控制發(fā)動機系統(tǒng)的方法的流程圖。

如圖2所示，在步驟s100，如果發(fā)動機5啟動，則在步驟s110，控制器50可以確定是否滿足汽缸停用條件(cda條件)。這里，用于停用第二汽缸2和第三汽缸3的cda條件可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)發(fā)動機5的工作狀態(tài)而預(yù)定的。

當滿足cda條件時，在步驟s120，控制器50可以確定是否執(zhí)行第二汽缸2和第三汽缸3的停用。這里，通過接收關(guān)于車輛的行駛狀況的信息，可以執(zhí)行確定是否執(zhí)行停用的步驟s120。

當確定執(zhí)行第二汽缸2和第三汽缸3的停用時，在步驟s130，可以將第二汽缸2和第三汽缸3的進氣中斷。這里，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，通過進氣閥(未示出)的停用，可以執(zhí)行進氣的中斷。另外，可以通過控制器50來控制進氣閥的停用。

當?shù)诙?和第三汽缸3的進氣被中斷時，在步驟s140，可以切斷第二汽缸2和第三汽缸3的燃料噴射。這里，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，通過噴射器(未示出)的停用，可以執(zhí)行燃料噴射的切斷。另外，可以通過控制器50來控制噴射器的停用。

當切斷第二汽缸2和第三汽缸3的燃料噴射時，控制器50可以控制停用閥30，使得在步驟s150關(guān)閉子進氣循環(huán)通道118。

此時，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的設(shè)計，可以同時執(zhí)行或順序執(zhí)行中斷進氣的步驟s130、切斷燃料噴射的步驟s140以及關(guān)閉停用閥30的步驟s150。另外，如果執(zhí)行并保持中斷進氣的步驟s130、切斷燃料噴射的步驟s140以及關(guān)閉停用閥30的步驟s150，則在步驟s160，可以執(zhí)行并保持發(fā)動機5的汽缸停用模式(cda模式)。

如果在步驟s110不滿足cda條件，或者在步驟s120確定不執(zhí)行第二汽缸2和第三汽缸3的停用，則在步驟s170可以將進氣供應(yīng)至第二汽缸2和第三汽缸3。即，所有汽缸1、2、3和4的進氣閥可以正常工作，以供應(yīng)進氣。

當進氣被供應(yīng)至第二汽缸2和第三汽缸3時，在步驟s180，可以將燃料噴射至第二汽缸2和第三汽缸3。也就是說，所有汽缸1、2、3和4的噴射器可以正常工作，以噴射燃料。

當燃料噴射至第二汽缸2和第三汽缸3時，控制器50可以控制停用閥30，使得在步驟s190打開子進氣循環(huán)通道118。另外，如果執(zhí)行并保持正常供應(yīng)進氣的步驟s170、正常噴射燃料的步驟s180和打開停用閥30的步驟s190，則在步驟s200執(zhí)行并保持發(fā)動機5的一般模式，從而使汽缸2和3不被停用。

當在步驟s160執(zhí)行并保持發(fā)動機5的cda模式，或者執(zhí)行并保持發(fā)動機5的一般模式時，在步驟s210，控制器50可以持續(xù)地確定發(fā)動機5的啟動是否為off。

如果發(fā)動機5的啟動不是off，則可以返回步驟s110。

同時，如果發(fā)動機5的啟動是off，則根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的發(fā)動機系統(tǒng)的控制方法可以在步驟s220結(jié)束。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，由于即使當汽缸2和汽缸3停用時，也可以保證排放氣體的機械增壓效率和平順供應(yīng)，因此可以擴大發(fā)動機5的汽缸停用的區(qū)域。另外，即使當汽缸2和汽缸3停用時，也可以增加排放氣體的溫度，并且可以增強排放氣體的后處理效率。因此，可以改善燃料消耗。

盡管已經(jīng)結(jié)合當前視為實際的示例性實施方案描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當理解的是，本發(fā)明并不限于所公開的實施方案。相反，其旨在覆蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種變化和等價配置。