СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИЙ ПРИ ПЕРЕХОДЕ МЕЖДУ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С ОТКЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИНДРАМИ (ВАРИАНТЫ)
VIBRATION CONTROL METHOD DURING TRANSITION BETWEEN ENGINE OPERATING CONDITIONS WITH DISENGAGED CYLINDERS (VERSIONS)

Область применения
Настоящее изобретение относится к снижению вибраций при переходах между режимами работы двигателя с отключаемыми цилиндрами.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Двигатели могут быть выполнены с возможностью работы с различным числом активных или деактивированных цилиндров для повышения топливной экономичности при опциональном поддержании общего воздушно-топливного отношения смеси отработавших газов близким к стехиометрическому. Такая работа может называться работой «двигателя с отключаемыми цилиндрами» (ДОЦ). В некоторых примерах часть цилиндров двигателя может быть отключена при выбранных условиях, где выбранные условия могут определяться такими параметрами, как окно частоты вращения/нагрузки, а также различными другими условиями работы, включая скорость транспортного средства. Система управления может отключать выбранные цилиндры с помощью управления множеством деактиваторов клапанов цилиндра, воздействующих на работу впускного и выпускного клапанов цилиндра. Благодаря уменьшению рабочего объема в ситуациях, требующих низкого крутящего момента, двигатель работает при повышенном давлении в коллекторе, что снижает трение в двигателе вследствие прокачки и приводит к сокращению потребления топлива.
Однако потенциальная проблема в случае двигателей с отключаемыми цилиндрами может возникать при переходе между режимами с различным рабочим объемом цилиндров, например, при переходе из режима без использования ДОЦ (или режима со всеми работающими цилиндрами) в режим ДОЦ (или режим с сокращенным числом работающих цилиндров), и наоборот. Например, в четырехцилиндровом двигателе, способном работать в трех различных режимах работы, включая полноцилиндровый режим (со всеми работающими цилиндрами), трехцилиндровый режим и двухцилиндровый режим, переходы между тремя режимами могут выполняться в ответ на изменения нагрузок двигателя. Эти переходы могут существенно воздействовать на давление в коллекторе, расход воздуха через двигатель, выходной крутящий момент двигателя и мощность двигателя. В одном примере эти переходы могут вызывать резкие отклонения крутящего момента двигателя и увеличивать шумы, вибрации и неплавность работы (ШВНР). Одно из решений, уменьшающих отклонения крутящего момента во время переходов, может состоять в переключении между режимами работы в конкретные моменты времени. Однако хотя установка моментов перехода позволяет смягчить отклонения крутящего момента, шум и вибрации могут ощущаться по-прежнему.
Авторы изобретения приняли во внимание вышеупомянутые проблемы и идентифицировали подход для по меньшей мере частичного их решения. В одном примере подхода способ содержит выполнение переходов двигателя, имеющего всего четыре цилиндра, между двухцилиндровым, трехцилиндровым и четырехцилиндровым режимами работы с последовательностью событий зажигания, включающей в себя по меньшей мере два последовательных события зажигания, разделенные по меньшей мере 120 градусами угла поворота коленчатого вала, и регулирование одной или более активных опор, присоединенных к двигателю, в ответ на выполнение переходов. Таким путем могут быть уменьшены вибрации, вызванные отклонениями крутящего момента при переходах между режимами работы двигателя.
В качестве примера четырехцилиндровый двигатель может быть выполнен с возможностью работы в двухцилиндровом режиме ДОЦ, трехцилиндровом режиме ДОЦ и четырехцилиндровом (или полноцилиндровом) режиме. В связи с этим три из четырех цилиндров могут быть деактивируемыми. Двухцилиндровый режим может включать в себя активацию первого и второго цилиндров, тогда как третий и четвертый цилиндры могут быть деактивированы. Кроме того, в двухцилиндровом режиме зажигание в первом и втором цилиндрах может происходить с интервалами 360 градусов угла поворота коленчатого вала. Трехцилиндровый режим может включать в себя деактивацию первого цилиндра и активацию третьего и четвертого цилиндров. Кроме того, зажигание во втором, третьем и четвертом цилиндрах может происходить с интервалами 240 градусов угла поворота коленчатого вала, равноотстоящими друг от друга. Наконец, четырехцилиндровый режим или режим без использования ДОЦ может включать в себя активацию всех цилиндров и работу с неравномерными интервалами зажигания. При этом зажигание в первом цилиндре может происходить через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания в четвертом цилиндре, зажигание в третьем цилиндре может происходить через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в первом цилиндре, зажигание во втором цилиндре может происходить через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в третьем цилиндре, и зажигание в четвертом цилиндре может происходить через 240 градусов угла поворота коленчатого вала (УПКВ) после зажигания во втором цилиндре. Двигатель может также быть присоединен к раме транспортного средства при посредстве одной или более активных опор.
Переходы между двухцилиндровым режимом, трехцилиндровым режимом и режимом без использования ДОЦ могут включать в себя активацию и (или) деактивацию конкретных цилиндров исходя из текущих и последующих режимов работы. Кроме того, активация и (или) деактивация цилиндров, а также события зажигания в активированных и (или) деактивированных цилиндрах могут происходить в последовательности с интервалами, которые уменьшают отклонения крутящего момента. Далее, одна или более активных опор могут приводиться в действие, чтобы противодействовать вибрациям, вызванным отклонениями крутящего момента. В связи с этим одна или более активных опор могут обеспечивать отдельную входную функцию для каждой конкретной последовательности переходов.
В одном примере двигатель может переходить из двухцилиндрового режима в четырехцилиндровый режим путем активации третьего и четвертого цилиндров.
Более плавный переход может достигаться путем активации третьего цилиндра раньше, чем четвертого цилиндра, и установки моментов последовательности переходов в соответствии со следующим: активация третьего цилиндра, за которой следует событие зажигания во втором цилиндре, зажигание в первом цилиндре через 360 градусов УПКВ после события зажигания во втором цилиндре, активация четвертого цилиндра, зажигание в третьем цилиндре через 120 градусов УПКВ после события зажигания в первом цилиндре, зажигание во втором цилиндре через 240 градусов УПКВ после зажигания в третьем цилиндре, и зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов УПКВ после зажигания во втором цилиндре. При этом последовательность из пяти последовательных событий зажигания включает в себя интервал зажигания, составляющий по меньшей мере 120 градусов УПКВ, между двумя последовательными событиями зажигания. В дополнение к вышеназванной последовательности переходов, одна или более активных опор, присоединенных к двигателю, могут быть приведены в действие для обеспечения входной функции, специфичной для вышеупомянутого перехода. Кроме того, одна или более активных опор могут быть приведены в действие при активации переключающих электромагнитов газораспределительного механизма.
В другом примере работа двигателя может переходить из четырехцилиндрового режима в трехцилиндровый режим путем деактивации первого цилиндра. Первый цилиндр может быть деактивирован после последнего события зажигания в первом цилиндре. Зажигание третьего цилиндра может происходить через 120 градусов УПКВ после последнего события зажигания в первом цилиндре, за которым следует событие зажигания во втором цилиндре через 240 градусов УПКВ после зажигания в третьем цилиндре. Зажигание в четвертом цилиндре может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания во втором цилиндре, а зажигание в третьем цилиндре - снова через 240 градусов УПКВ после зажигания в четвертом цилиндре. Поскольку первый цилиндр деактивирован, в нем не может происходить зажигание между зажиганием в четвертом и третьем цилиндрах. Таким образом, последовательность событий зажигания при переходе может включать в себя по меньшей мере два последовательных события зажигания, происходящих с интервалом 120 градусов УПКВ, например, с интервалом 120 градусов УПКВ между последним событием зажигания в первом цилиндре и следующим событием зажигания в третьем цилиндре. В дополнение к переходам между режимами работы двигателя с использованием вышеуказанной последовательности, одна или более активных опор могут быть приведены в действие для дополнительного уменьшения вибраций.
Таким путем работающий двигатель может переходить между тремя доступными режимами для уменьшения отклонений крутящего момента. Планирование переходов так, чтобы события зажигания на стадии перехода происходили с конкретными интервалами, позволяет достичь более плавного перехода с уменьшенными ШВНР. Обеспечив возможность своевременных переходов, можно также сократить потребление топлива. Приведение в действие одной или более активных опор с различными входными функциями в ответ на каждую последовательность переходов позволяет дополнительно уменьшить воспринимаемые ШВНР. В целом, степень комфорта пассажиров может быть повышена, а работа двигателя и дорожные качества транспортного средства могут быть улучшены.
Следует понимать, что приведенное выше раскрытие изобретения предназначено для того, чтобы в упрощенной форме представить подборку концепций, подробнее раскрытых ниже в описании осуществления изобретения. Оно не предназначено для выявления ключевых или существенных признаков заявленного предмета, объем которого однозначно определяется формулой изобретения, следующей за описанием осуществления изобретения. Кроме того, заявленный предмет не ограничивается вариантами осуществления изобретения, устраняющими какие-либо отмеченные выше недостатки, или любой частью настоящего описания изобретения.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 показано схематическое изображение примера цилиндра в двигателе.
На ФИГ. 2а изображена схема четырехцилиндрового двигателя, показывающая общий электромагнит, управляющий работой клапанов в двух из четырех цилиндрах, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 2b изображена схема двигателя, аналогичного представленному на ФИГ. 2а, показывающая отдельные электромагниты, управляющие тремя из четырех цилиндрами, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 3 показано изображение коленчатого вала в соответствии с настоящим изобретением.
На ФИГ. 4 схематически показан вариант осуществления транспортного средства, содержащего пример двигателя, представленный на ФИГ. 1, 2а или 2b.
На ФИГ. 5-7 изображены примеры диаграмм установки моментов зажигания в различных режимах работы двигателя.
На ФИГ. 8 показаны примеры графиков, иллюстрирующих выбор режима работы двигателя на основе частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя.
На ФИГ. 9-18 изображены примеры доступных последовательностей для переходов между двухцилиндровым, трехцилиндровым и полноцилиндровым режимами работы двигателя.
На ФИГ. 19 показан пример блок-схемы для выбора режима ДОЦ или режима работы без использования ДОЦ на основе условий работы двигателя.
На ФИГ. 20 изображен пример блок-схемы для переходов между различными режимами работы двигателя на основе условий работы двигателя.
На ФИГ. 21 показан пример блок-схемы, иллюстрирующей переход из двухцилиндрового в трехцилиндровый режим работы двигателя.
На ФИГ. 22 изображен пример блок-схемы, показывающей переход из двухцилиндрового в полноцилиндровый режим.
На ФИГ. 23 показан пример блок-схемы, иллюстрирующей переход из трехцилиндрового в двухцилиндровый режим работы двигателя.
На ФИГ. 24 изображен пример блок-схемы, показывающей переход из трехцилиндрового в полноцилиндровый режим работы двигателя.
На ФИГ. 25 показан пример блок-схемы, иллюстрирующей переключение работы двигателя из полноцилиндрового в трехцилиндровый режим.
На ФИГ. 26 показан пример блок-схемы, иллюстрирующей переход из полноцилиндрового в двухцилиндровый режим работы двигателя.
Осуществление изобретения
Следующее описание относится к управлению работой системы двигателя, такой как система двигателя на ФИГ. 1. Система двигателя может представлять собой четырехцилиндровый двигатель, способный работать в режиме двигателя с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ), подключенный к двухспиральному турбонагнетателю, как показано на ФИГ. 2а и 2b. Система двигателя может поддерживаться в транспортном средстве множеством активных опор (ФИГ. 4), которые могут приводиться в действие для сглаживания вибраций, вызванных работой и переходами между режимами работы двигателя. Различные режимы работы двигателя могут использоваться путем активации или деактивации трех из четырех цилиндров в двигателе. Из трех деактивируемых цилиндров двумя цилиндрами можно управлять с помощью одного общего электромагнита (ФИГ. 2а) или отдельных электромагнитов (ФИГ. 2b). Двигатель может содержать коленчатый вал, такой как коленчатый вал, показанный на ФИГ. 3, позволяющий двигателю работать в двухцилиндровом или трехцилиндровый режиме, в каждом из которых применяется равномерное зажигание, как показано на ФИГ. 5 и 6 соответственно. Двигатель может также работать в четырехцилиндровом режиме с неравномерным зажиганием, как показано на ФИГ. 7. Контроллер может быть выполнен с возможностью выбора режима работы двигателя на основе нагрузки двигателя и может осуществлять переход между этими режимами (ФИГ. 19 и 20) на основе изменений нагрузки и частоты вращения двигателя (ФИГ. 8). При этих переходах может применяться конкретная последовательность активации и (или) деактивации цилиндров и событий зажигания (ФИГ. 9-18). Кроме того, каждый переход может включать в себя приведение в действие активных опор для адаптации и регулирования последующих вибраций силового агрегата (ФИГ. 21-26).
На ФИГ. 1 показано схематическое изображение двигателя 10 внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Управление двигателем 10 может по меньшей мере частично осуществляться с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, а также входных данных от водителя 132 транспортного средства, подаваемых с помощью устройства 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального сигнала положения педали (ПП).
Камера 30 сгорания (также известная как цилиндр 30) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным в ней. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен по меньшей мере к одному приводному колесу транспортного средства с помощью промежуточной системы трансмиссии (не показана). Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 40 с помощью маховика (не показан), позволяя осуществлять операцию запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и выпускать газы, выделяющиеся при горении, через выпускной коллектор 48 и выпускной канал 58. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может содержать два или больше впускных клапанов и (или) два или больше выпускных клапанов.
В примере на ФИГ. 1 управление впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 может осуществляться путем кулачкового привода с помощью соответствующих систем 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или несколько кулачков, установленных на одном или нескольких распределительных валах (не показаны на ФИГ. 1), и может использовать одну или несколько из систем переключения профилей кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и (или) изменения высоты подъема клапана (ИВПК), которые могут приводиться в действие контроллером 12 для изменения работы клапанов. Угловое положение впускного и выпускного распределительных валов может определяться датчиками 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных вариантах осуществления управление впускным клапаном 52 и (или) выпускным клапаном 54 может осуществляться путем электропривода клапанов. Например, цилиндр 30 может в качестве альтернативы содержать впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапана, и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, включающей в себя системы ППК и (или) ИФКР.
Топливная форсунка 66 показана соединенной непосредственно с камерой 30 сгорания для впрыскивания в нее топлива пропорционально длительности импульса впрыска топлива (ИВТ), принятого от контроллера 12 через электронный формирователь 99. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может также монтироваться сбоку от камеры сгорания или наверху камеры сгорания, например. Топливо можно подводить к топливной форсунке 66 при помощи топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может альтернативно или дополнительно включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44 в конфигурации, обеспечивающей так называемый впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Система 88 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 30 сгорания с помощью свечи 91 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания (03) от контроллера 12 при выбранных режимах работы. Хотя на чертеже показаны компоненты системы искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания и одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут приводиться в действие в режиме воспламенения от сжатия, с искрой зажигания или без нее.
Двигатель 10 может дополнительно содержать компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или воздушный нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 94, расположенный вдоль впускного канала 42. В случае турбонагнетателя компрессор 94 может по меньшей мере частично приводиться в действие газовой турбиной 92 (например, с помощью вала), расположенной вдоль выпускного канала 58. Компрессор 94 забирает воздух из впускного канала 42 для подачи в камеру 46 наддува. Отработавшие газы вращают газовую турбину 92, подключенную к компрессору 94 с помощью вала 96. В случае воздушного нагнетателя компрессор 94 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и (или) электромашиной, и может не включать в себя газовую турбину. Таким образом, степень сжатия, обеспечиваемая для одного или нескольких цилиндров двигателя с помощью турбонагнетателя или воздушного нагнетателя, может изменяться контроллером 12.
Перепускная заслонка 69 может быть подключена параллельно газовой турбине 92 в турбонагнетателе. Конкретно, перепускная заслонка 69 может быть установлена в байпасном канале 67, подключенном между входом и выходом газовой турбины 92. Регулируя положение перепускной заслонки 69, можно управлять величиной наддува, обеспечиваемого газовой турбиной.
Впускной коллектор 44 показан сообщающимся с дросселем 62, имеющим дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменяться контроллером 12 с помощью сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм (не показан на ФИГ. 1), входящий в состав дросселя 62, причем такую конфигурацию обычно называют электронным управлением дросселем (ЭУД). Положение дросселя может изменяться электродвигателем при помощи вала. Дроссель 62 может управлять потоком воздуха от впускной камеры 46 наддува до впускного коллектора 44 и камеры 30 сгорания (и других цилиндров двигателя). Данные о положении дроссельной заслонки 64 могут предоставляться контроллеру 12 сигналом положения дросселя (ПД) отдатчика 158 положения дросселя.
Датчик 126 отработавших газов показан соединенным с выпускным коллектором 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик для обеспечения указания на состав топливно-воздушной смеси в отработавших газах, такой как линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), кислородный датчик с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах (НДКОГ), либо датчик окислов азота (NOx), концентрации водорода (НС) или угарного газа (СО). Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов показано расположенным вдоль выпускного канала 58 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов и газовой турбины 92. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный нейтрализатор (ТКН), ловушку для окислов азота (NOx), различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или их комбинации.
Система рециркуляции отработавших газов РОГ (не показана) может применяться для направления требуемой части отработавших газов от выпускного канала 58 к впускному коллектору 44. Альтернативно, часть газов, выделяющихся при горении, может удерживаться в камерах сгорания в качестве внутренней РОГ путем управления фазами газораспределения для выпускных и впускных клапанов.
Контроллер 12 представлен на ФИГ. 1 в виде традиционного микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройства 108 (ОЗУ), энергонезависимую память 110 (ЭП) и традиционную шину данных. Контроллер 12 подает команды на различные исполнительные механизмы, такие как дроссельная заслонка 64, перепускная заслонка 69, топливная форсунка 66 и т.п. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы от датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к ранее рассмотренным сигналам, включая температуру хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал датчика 134 положения, подключенного к педали 130 акселератора для определения положения акселератора, регулируемого водителем 132 транспортного средства; измеренное значение давления воздуха во впускном коллекторе (ДВК) от датчика 121, подключенного к впускному коллектору 44; измеренное значение давления наддува от датчика 122 давления, подключенного к камере 46 наддува; сигнала профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика другого типа), измеряющего положение коленчатого вала 40; измеренное значение массы воздуха, поступающего в двигатель, от датчика 120 массы воздуха; и измеренное значение положения дросселя от датчика 158. Может также измеряться барометрическое давление (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего изобретения датчик 118 положения коленчатого вала или датчик на эффекте Холла, который может использоваться в качестве датчика частоты вращения двигателя, может формировать заданное число равномерно распределенных импульсов при каждом обороте распределительного вала, по которым можно определить частоту вращения двигателя (ЧВД). Такие импульсы можно передавать контроллеру 12 в качестве сигнала профиля зажигания (ПЗ), как упоминалось выше.
Согласно приведенному выше описанию, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом каждый цилиндр может содержать собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливные форсунки, свечи зажигания и т.д. Кроме того, в примерах осуществления, описанных в настоящей заявке, двигатель может быть соединен со стартером (не показан) для запуска двигателя. Питание на стартер может подаваться, например, когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания на рулевой колонке. Стартер отключается после пуска двигателя, например, при достижении двигателем 10 заданной частоты вращения спустя заданное время.
Во время работы каждый цилиндр внутри двигателя 10, как правило, выполняет четырехтактный цикл, содержащий такт впуска, такт сжатия, такт расширения (рабочий такт) и такт выпуска. Во время такта впуска, как правило, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вводится в цилиндр 30 сгорания по впускному коллектору 44, и поршень 36 перемещается ко дну цилиндра, увеличивая объем внутри цилиндра 30. Положение, при котором поршень 36 находится возле дна цилиндра и в конце своего такта (например, когда цилиндр 30 достигает наибольшего объема), специалисты в данной области техники, как правило, называют нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрываются. Поршень 36 перемещается к головке цилиндра, сжимая воздух внутри цилиндра 30. Положение, при котором поршень 36 находится в конце своего такта ближе всего к головке цилиндра (например, когда цилиндр 30 достигает наименьшего объема), специалисты в данной области техники, как правило, называют верхней мертвой точкой (ВМТ). В ходе процесса, называемого в дальнейшем впрыском, топливо вводится в камеру сгорания. В одном примере топливо может вводиться в цилиндр 30 во время такта впуска. В другом примере топливо может вводиться в камеру 30 сгорания в первой половине такта сжатия. В ходе процесса, называемого в дальнейшем зажиганием, впрыскиваемое топливо воспламеняется с помощью известных устройств зажигания, таких как свеча 91 зажигания, что приводит к сгоранию. Дополнительно или альтернативно, сжатие может использоваться для воспламенения топливно-воздушной смеси. Во время рабочего такта расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается для выпуска сгоревшей топливно-воздушной смеси в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается к ВМТ. Следует отметить, что вышеизложенное приведено просто в качестве примера, и что моменты открытия и (или) закрытия впускного или выпускного клапана могут различаться таким образом, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрытие впускного клапана, раннее закрытие впускного клапана или различные другие примеры.
Обратимся теперь к ФИГ. 2а, на котором показано схематическое изображение многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, которым может быть двигатель 10 на ФИГ. 1. Вариант осуществления, показанный на ФИГ. 2а, включает в себя систему изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), систему 204 переключения профилей кулачков (ППК), турбонагнетатель 290 и устройство 70 снижения токсичности отработавших газов. Следует понимать, что компоненты системы двигателя, введенные на ФИГ. 1, имеют аналогичные номера обозначений и не вводятся заново.
Двигатель 10 может содержать множество камер 212 сгорания (т.е. цилиндров), которые могут покрываться сверху головкой 216 блока цилиндров. В примере, показанном на ФИГ. 2а, двигатель 10 содержит четыре камеры сгорания: 31, 33, 35 и 37. Следует понимать, что цилиндры могут совместно использоваться с одним блоком цилиндров двигателя (не показан) и одним коленчатым валом (не показан).
Как описано выше со ссылкой на ФИГ. 1, каждая камера сгорания может принимать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной канал 42. Впускной коллектор 44 может быть присоединен к камерам сгорания через впускные окна. Воздух и (или) топливо могут подаваться для сгорания через каждое впускное окно в цилиндр, к которому оно присоединено. Каждое впускное окно может выборочно сообщаться с цилиндром через один или более впускных клапанов. Цилиндры 31, 33, 35 и 37 показаны на ФИГ. 2а с двумя впускными клапанами 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, и цилиндр 37 имеет два впускных клапана I7 и I8.
Четыре цилиндра 31, 33, 35 и 37 расположены в виде однорядной конфигурации с 4 цилиндрами, где цилиндры 31 и 37 расположены в качестве внешних цилиндров, а цилиндры 33 и 35 - в качестве внутренних. Иными словами, цилиндры 33 и 35 расположены рядом друг с другом и между цилиндрами 31 и 37 блока цилиндров. При этом внешние цилиндры 31 и 37 могут быть описаны как расположенные сбоку от внутренних цилиндров 33 и 35. Хотя двигатель 10 показан в виде однорядного двигателя с четырьмя цилиндрами, следует понимать, что другие варианты осуществления могут включать в себя другое число цилиндров.
Каждая камера сгорания может выпускать газы, выделяющиеся при горении, через один или более выпускных клапанов в выпускные окна, присоединенные к ним. Цилиндры 31, 33, 35 и 37 показаны на ФИГ. 2а с двумя выпускными клапанами, каждый из которых служит для выпуска газов, выделяющихся при горении. 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, и цилиндр 37 имеет два выпускных клапана Е7 и Е8.
Каждый цилиндр может быть присоединен к соответствующему выпускному окну для выпуска газов, выделяющихся при горении. В примере на ФИГ. 2а выпускное окно 20 принимает отработавшие газы из цилиндра 31 через выпускные клапаны Е1 и Е2. Аналогичным образом, выпускное окно 22 принимает отработавшие газы, выходящие из цилиндра 33 через выпускные клапаны Е3 и Е4, выпускное окно 24 принимает отработавшие газы из цилиндра 35 через выпускные клапаны Е5 и Е6, и выпускное окно 26 принимает отработавшие газы, выходящие из цилиндра 37 через выпускные клапаны Е7 и Е8. Из них отработавшие газы направляются через разветвленную систему коллектора к газовой турбине 92 турбонагнетателя 290. Следует отметить, что в примере на ФИГ. 2а разветвленная система коллектора не выполнена как одно целое с головкой 216 блока цилиндров.
Как показано на ФИГ. 2а, выпускное окно 20 может быть гидравлически соединено с первой приемной трубой 23 через тракт 39, тогда как выпускное окно 22 может быть гидравлически соединено с первой приемной трубой 23 через тракт 41. Кроме того, выпускное окно 24 может быть гидравлически соединено со второй приемной трубой 25 через тракт 43, тогда как выпускное окно 26 может быть гидравлически соединено со второй приемной трубой 25 через тракт 45. Таким образом, цилиндры 31 и 33 могут выпускать свои газы, выделяющиеся при горении, в первую приемную трубу 23 через соответствующие выпускные окна 20 и 22, и через тракты 39 и 41 соответственно. Тракты 39 и 41 могут объединяться с помощью Y-образного соединения 250 и поступать в первую приемную трубу 23. Цилиндры 35 и 37 могут выталкивать свои отработавшие газы через выпускные окна 24 и 26 соответственно во вторую приемную трубу 25 через соответствующие тракты 43 и 45. Тракты 43 и 45 могут объединяться с помощью Y-образного соединения 270 и поступать во вторую приемную трубу 25. Таким образом, первая приемная труба 23 не может гидравлически сообщаться с трактами 43 и 45 из выпускных окон 24 и 26 и цилиндров 35 и 37 соответственно. Кроме того, вторая приемная труба 25 не может гидравлически сообщаться с трактами 39 и 41 из цилиндров 31 и 33 соответственно. Помимо этого, первая приемная труба 23 и вторая приемная труба 25 не могут сообщаться друг с другом. В приведенном примере первая приемная труба 23 и вторая приемная труба 25 могут не быть включены в состав головки 216 блока цилиндров и могут быть внешними по отношению к головке 216 блока цилиндров.
Каждая камера сгорания может принимать топливо из топливных форсунок (не показаны), присоединенных непосредственно к цилиндру в качестве форсунок прямого впрыска, и (или) из форсунок, присоединенных к впускному коллектору в качестве форсунок впрыска во впускное окно. Кроме того, заряды воздуха внутри каждого цилиндра могут воспламеняться искрой от соответствующих свечей зажигания (не показаны). В других вариантах осуществления камеры сгорания двигателя 10 могут приводиться в действие в режиме воспламенения от сжатия, с искрой зажигания или без нее.
Как описано выше со ссылкой на ФИГ. 1 двигатель 10 может содержать турбонагнетатель 290. Турбонагнетатель 290 может содержать газовую турбину 92 и впускной компрессор 94, присоединенный к общему валу 96. Лопасти газовой турбины 92 могут приводиться во вращение вокруг общего вала 96 по мере того, как часть потока отработавших газов, выбрасываемого из двигателя 10, попадает на лопасти турбины. Впускной компрессор 94 может быть присоединен к газовой турбине 92 так, чтобы компрессор 94 мог приводиться в действие, когда лопасти газовой турбины 92 приводятся во вращение. Приведенный в действие, компрессор 94 может затем направлять газ под давлением через камеру 46 наддува и охладитель 90 наддувочного воздуха к впускному коллектору 44, из которого он может затем направляться к двигателю 10. При этом турбонагнетатель 290 может быть выполнен с возможностью подачи заряда наддувочного воздуха к впуску двигателя.
Впускной канал 42 может содержать дроссель 62 впускного воздуха ниже по потоку от охладителя 90 наддувочного воздуха. Положение дросселя 62 может регулироваться системой 15 управления с помощью исполнительного механизма дросселя (не показан), соединенного с контроллером 12 с возможностью связи. Путем модулирования дросселя 62 впускного воздуха при работающем компрессоре 94 некоторое количество свежего воздуха может всасываться из атмосферы в двигатель 10, охлаждаемый охладителем 90 наддувочного воздуха, и подаваться к цилиндрам двигателя при компрессорном (или повышенном) давлении по впускному коллекторе 44. Для уменьшения помпажа компрессора по меньшей мере часть заряда воздуха, сжимаемого компрессором 94, может рециркулировать к впуску компрессора. Для рециркуляции охлажденного сжатого воздуха с выхода охладителя 90 наддувочного воздуха к впуску компрессора может быть предусмотрен рециркуляционный канал 49 компрессора. Для регулирования величины охлажденного рециркуляционного потока, рециркулирующего к впуску компрессора, может быть предусмотрен рециркуляционный клапан 27 компрессора.
Турбонагнетатель 290 может быть выполнен в виде мультиспирального турбонагнетателя, в котором газовая турбина 92 содержит несколько спиралей. В показанном варианте осуществления газовая турбина 92 содержит две спирали, первую спираль 71 и вторую спираль 73. Соответственно, турбонагнетатель 290 может представлять собой двухспиральный турбонагнетатель с по меньшей мере двумя отдельными входными каналами отработавших газов, протекающих в газовую турбину 92 и через нее. Двухспиральный турбонагнетатель 290 может быть выполнен с возможностью разделения отработавших газов из цилиндров, у которых импульсы отработавших газов создают помехи друг для друга при подаче к газовой турбине 92. Таким образом, первая спираль 71 и вторая спираль 73 могут использоваться для подачи отдельных потоков отработавших газов к газовой турбине 92.
В примере на ФИГ. 2а первая спираль 71 показана принимающей отработавшие газы из цилиндров 31 и 33 через первую приемную трубу 23. Вторая спираль 73 показана гидравлически сообщающейся со второй приемной трубой 25 и принимающей отработавшие газы из цилиндров 35 и 37. Поэтому отработавшие газы могут направляться из первого внешнего цилиндра (цилиндра 31) и первого внутреннего цилиндра (цилиндра 33) к первой спирали 71 двухспирального турбонагнетателя 290. Кроме того, отработавшие газы могут направляться из второго внешнего цилиндра (цилиндра 37) и второго внутреннего цилиндра (цилиндра 35) ко второй спирали 73 двухспирального турбонагнетателя 290. Первая спираль 71 не может принимать отработавшие газы из второй приемной трубы 25, а вторая спираль 73 не может принимать отработавшие газы из первой приемной трубы 23.
В альтернативных вариантах осуществления отработавшие газы из цилиндров 33, 35 и 37 могут подаваться ко второй спирали 73, тогда как отработавшие газы из цилиндра 31 могут направляться к первой спирали 71. Другие варианты направления отработавших газов к двухспиральному турбонагнетателю также могут использоваться без отступления от объема раскрытия настоящего изобретения. В альтернативных вариантах осуществления турбонагнетатель может не включать в себя несколько спиралей.
Газовая турбина 92 может содержать по меньшей мере одну перепускную заслонку для управления величиной наддува, обеспечиваемого указанной газовой турбиной. Как показано на ФИГ. 2а, общая перепускная заслонка 69 может быть установлена в байпасном канале 67, подключенном между входом и выходом газовой турбины 92, для управления количеством отработавших газов, проходящих в обход газовой турбины 92. Таким образом, часть отработавших газов, протекающая к первой спирали 71 из первой приемной трубы 23, может отводиться по каналу 65 мимо перепускной заслонки 69 в байпасный канал 67. Кроме того, другая часть отработавших газов, протекающая ко второй спирали 73 из первой приемной трубы 25, может отводиться по каналу 63 через перепускную заслонку 69. Отработавших газы, выходящие из газовой турбины 92 и (или) перепускной заслонки 69, могут проходить через устройство 70 снижения токсичности отработавших газов и выходить из транспортного средства по выхлопной трубе (не показана). В альтернативных двухспиральных системах каждая спираль может содержать соответствующую перепускную заслонку для управления количеством отработавших газов, проходящих через газовую турбину 92.
Возвращаясь теперь к цилиндрам 31, 33, 35 и 37, как описано выше, отметим, что каждый цилиндр содержит два впускных клапана и два выпускных клапана. При этом каждый впускной клапан обладает возможностью переключения между открытым положением, пропускающим впускной воздух в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, по существу блокирующим поступление впускного воздуха в соответствующий цилиндр. На ФИГ. 2а изображены впускные клапаны 11-18, активируемые общим впускным распределительным валом 218. Впускной распределительный вал 218 содержит несколько впускных кулачков, выполненных с возможностью управления открытием и закрытием впускных клапанов. Каждым впускным клапаном могут управлять один или более впускных кулачков, что будет дополнительно описано ниже. В некоторых вариантах осуществления в состав могут быть включены один или более дополнительных впускных кулачков для управления впускными клапанами. Кроме того, системы впускных исполнительных механизмов могут разрешать управление впускными клапанами.
Каждый выпускной клапан обладает возможностью переключения между открытым положением, выпускающим отработавший газ из соответствующего цилиндра, и закрытым положением, по существу удерживающим газ в соответствующем цилиндре. На ФИГ. 2а изображены выпускные клапаны Е1-Е8, активируемые общим выпускным распределительным валом 224. Выпускной распределительный вал 224 содержит несколько выпускных кулачков, выполненных с возможностью управления открытием и закрытием выпускных клапанов. Каждым выпускным клапаном могут управлять один или более выпускных кулачков, что будет дополнительно описано ниже. В некоторых вариантах осуществления в состав могут быть включены один или более дополнительных выпускных кулачков для управления выпускными клапанами. Кроме того, системы выпускных исполнительных механизмов могут разрешать управление выпускными клапанами.
Системы исполнительных механизмов впускных клапанов и системы исполнительных механизмов выпускных клапанов могут дополнительно включать в себя штанги толкателей, коромысла клапанов, толкатели и т.п. Такие устройства и элементы могут управлять приводом впускных и выпускных клапанов, преобразуя вращательное движение кулачков в поступательное движение клапанов. В других примерах клапаны могут активироваться с помощью дополнительных профилей выступов кулачков на распределительных валах, где профили выступов кулачков между различными клапанами могут обеспечивать изменение высоты подъема кулачка, продолжительности периода открытого состояния клапана и (или) фаз кулачкового распределения. Однако при необходимости могут применяться альтернативные схемы распределительного вала (с верхним расположением и (или) со штангами толкателей). Кроме того, в некоторых примерах каждый из цилиндров 212 может иметь только один выпускной клапан и (или) впускной клапан, или больше двух впускных и (или) выпускных клапанов. В других примерах выпускные клапаны и впускные клапаны могут активироваться общим распределительным валом. Однако в альтернативных вариантах осуществления по меньшей мере один из впускных клапанов и (или) выпускных клапанов может активироваться собственным независимым распределительным валом или другим устройством.
Двигатель 10 может представлять собой двигатель с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ), и любое подмножество из четырех цилиндров 212 при необходимости может деактивироваться. Поэтому контроллер 12 может быть выполнен с возможностью деактивации впускных и выпускных клапанов для выбранных цилиндров, когда двигатель 10 работает в режиме ДОЦ. Впускные и выпускные клапаны выбранных цилиндров могут деактивироваться в режиме ДОЦ с помощью переключающих толкателей, переключающих коромысел клапанов или переключающих роликовых толкателей.
В настоящем примере цилиндры 31, 35 и 37 выполнены с возможностью деактивации. Каждый из этих цилиндров имеет первый впускной кулачок и второй впускной кулачок на один впускной клапан, расположенные на общем впускном распределительной валу 218, а также первый выпускной кулачок и второй выпускной кулачок на один выпускной клапан, расположенные на общем выпускном распределительной валу 224.
Первые впускные кулачки имеют первый профиль выступа кулачка для открытия впускных клапанов в течение периода первого впуска. В примере на ФИГ. 2а 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 первый профиль выступа кулачка, который открывает соответствующие впускные клапаны с одинаковой продолжительностью и величиной подъема. В других примерах первые впускные кулачки для различных цилиндров могут иметь различные профили выступов. Вторые впускные кулачки показаны с нулевыми выступами кулачков, которые могут иметь профиль, поддерживающий соответствующие впускные клапаны в закрытом положении. Таким образом, нулевые выступы кулачков способствуют деактивации соответствующих клапанов в режиме ДОЦ. В примере на ФИГ. 2а вторые впускные кулачки N1, N2 цилиндра 31, вторые впускные кулачки N5, N6 цилиндра 35 и вторые впускные кулачки N9, N10 цилиндра 37 представляют собой кулачки с нулевыми выступами. Эти нулевые выступы кулачков могут деактивировать соответствующие впускные клапаны в цилиндрах 31, 35 и 37.
Кроме того, каждый из впускных клапанов может приводиться в действие соответствующей системой исполнительных механизмов, функционально связанной с контроллером 12. Как показано на ФИГ. 2а, впускные клапаны I1 и I2 цилиндра 31 могут приводиться в действие с помощью системы А2 исполнительных механизмов, впускные клапаны I3 и I4 цилиндра 33 могут приводиться в действие с помощью системы А4 исполнительных механизмов, впускные клапаны I5 и I6 цилиндра 35 могут приводиться в действие с помощью системы А6 исполнительных механизмов, и впускные клапаны I7 и I8 цилиндра 37 могут приводиться в действие с помощью системы А8 исполнительных механизмов.
Аналогично впускным клапанам, каждый из деактивируемых цилиндров (31, 35 и 37) имеет первый выпускной кулачок и второй выпускной кулачок, расположенные на общем выпускном распределительной валу 224. Первые выпускные кулачки могут иметь первый профиль выступа кулачка, обеспечивающий первую продолжительность и величину подъема при выпуске. В примере на ФИГ. 2а первые выпускные кулачки С3 и С4 цилиндра 31, первые выпускные кулачки С7, 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, который открывает соответствующие выпускные клапаны с данной продолжительностью и величиной подъема. В других примерах первые выпускные кулачки для различных цилиндров могут иметь различные профили выступов. Вторые выпускные кулачки показаны с нулевыми выступами кулачков, которые могут иметь профиль, поддерживающий соответствующие выпускные клапаны в закрытом положении. Таким образом, нулевые выступы кулачков способствуют деактивации соответствующих выпускных клапанов в режиме ДОЦ. В примере на ФИГ. 2а вторые выпускные кулачки N3, N4 цилиндра 31, вторые выпускные кулачки N7, N8 цилиндра 35 и вторые выпускные кулачки N11, N12 цилиндра 37 представляют собой кулачки с нулевыми выступами. Эти нулевые выступы кулачков могут деактивировать соответствующие выпускные клапаны в цилиндрах 31, 35 и 37.
Кроме того, каждый из выпускных клапанов может приводиться в действие соответствующей системой исполнительных механизмов, функционально связанной с контроллером 12. Таким образом, выпускные клапаны Е1 и Е2 цилиндра 31 могут приводиться в действие с помощью системы А1 исполнительных механизмов, выпускные клапаны Е3 и Е4 цилиндра 33 могут приводиться в действие с помощью системы A3 исполнительных механизмов, выпускные клапаны Е5 и Е6 цилиндра 35 могут приводиться в действие с помощью системы А5 исполнительных механизмов и выпускные клапаны Е7 и Е8 цилиндра 37 могут приводиться в действие с помощью системы А7 исполнительных механизмов.
Цилиндр 33 (или первый внутренний цилиндр) может не быть выполнен с возможностью деактивации и может не содержать нулевые выступы кулачков для своих впускных и выпускных клапанов. Вследствие этого впускные клапаны I3 и I4 цилиндра 33 не могут быть деактивируемыми и управляются только первыми впускными кулачками С5 и С6. Таким образом, впускные клапаны I3 и I4 цилиндра 33 не могут управляться нулевыми выступами кулачков. Аналогичным образом, выпускные клапаны Е3 и Е4 цилиндра 33 не могут быть деактивируемыми и управляются только первыми выпускными кулачками С7 и С8. Таким образом, выпускные клапаны Е3 и Е4 не могут управляться нулевыми выступами кулачков. Поэтому каждый впускной клапан и каждый выпускной клапан цилиндра 33 могут приводиться в действие единственным соответствующим кулачком.
Следует понимать, что другие варианты осуществления могут содержать иные механизмы, известные из уровня техники, для деактивации впускных и выпускных клапанов в цилиндрах. В таких вариантах осуществления нулевые выступы кулачков могут не использоваться для деактивации. Например, гидравлические системы роликовых толкателей могут не использовать нулевые выступы кулачков для деактивации цилиндров.
Кроме того, другие варианты осуществления могут содержать упрощенные системы исполнительных механизмов. Например, единственная система исполнительных механизмов может приводить в действие впускные клапаны I1 и I2, а также выпускные клапаны Е1 и Е2. Эта единственная система исполнительных механизмов заменила бы системы А1 и А2 исполнительных механизмов, обеспечив одну такую систему для цилиндра 31. Возможны и другие конфигурации систем исполнительных механизмов.
Система 204 ППК может быть выполнена с возможностью поступательного перемещения конкретных участков впускного распределительного вала 218 в продольном направлении, тем самым вызывая изменение функционирования впускных клапанов 11-18 между первыми впускными кулачками и вторыми впускными кулачками (когда применимо). Кроме того, система 204 ППК может быть выполнена с возможностью поступательного перемещения конкретных участков впускного распределительного вала 224 в продольном направлении, тем самым вызывая изменение функционирования выпускных клапанов Е1-Е8 между первыми выпускными кулачками и вторыми выпускными кулачками. Таким путем система 204 ППК может переключаться между первым кулачком для открытия клапана в течение первого периода времени и вторым кулачком для открытия клапана в течение второго периода времени. В данном примере система 204 ППК может переключать кулачки для впускных клапанов в цилиндрах 31, 35 и 37 между первым кулачком для открытия впускных клапанов в течение первого периода времени и вторым нулевым кулачком для поддержания впускных клапанов в закрытом состоянии. Кроме того, система 204 ППК может переключать кулачки для выпускных клапанов в цилиндрах 31, 35 и 37 между первым кулачком для открытия выпускных клапанов в течение первого периода времени и вторым нулевым кулачком для поддержания выпускных клапанов в закрытом состоянии. 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 деактивирован.
Дополнительный вариант осуществления, изображенный на ФИГ. 2а, может содержать электромагниты S1 и S2, причем системы А2, А6 и А8 включают в себя коромысла клапанов для приведения в действие первых и вторых впускных кулачков. При этом система 204 ППК может быть функционально связана с электромагнитом S1 и электромагнитом S2, которые, в свою очередь, могут быть функционально связаны с системами исполнительных механизмов. Кроме того, коромысла клапанов могут приводиться в действие электрическими или гидравлическими средствами с помощью электромагнитов S1 и S2 для отслеживания первых впускных кулачков или вторых нулевых кулачков. Как показано на чертеже, электромагнит S1 функционально связан с системой А2 исполнительных механизмов (через 272) и не является функционально связанным с системами А6 и А8 исполнительных механизмов. Аналогичным образом, электромагнит S2 функционально связан с системами А6 (через 278) и А8 (через 284) исполнительных механизмов, и не связан функционально с системой А2 исполнительных механизмов. Следует отметить, что электромагнит S2 является общим для систем А6 и А8 исполнительных механизмов, и поэтому впускные клапаны каждого из цилиндров 35 и 37 могут быть приведены в действие одним общим электромагнитом S2.
Электромагниты S1 и S2 могут быть функционально связаны с системами А1, А5 и А7 исполнительных механизмов для приведения в действие соответствующих выпускных кулачков. Точнее, электромагнит S1 может быть функционально связан только с системой А1 исполнительных механизмов (через 274), но не с системами А5 и А7 исполнительных механизмов. Кроме того, электромагнит S2 может быть функционально связан с системой А5 (через 276) и системой А8 (через 282) исполнительных механизмов, и не связан функционально с системой А1. При этом коромысла клапанов могут приводиться в действие электрическими или гидравлическими средствами для отслеживания первых выпускных кулачков или вторых нулевых кулачков.
Электромагнит S1 может управлять впускными кулачками впускных клапанов I1 и I2 цилиндра 31 с помощью коромысел клапанов в системе А2 исполнительных механизмов, и может также управлять выпускными клапанами Е1 и Е2 цилиндра 31 с помощью коромысел клапанов. Выпускные клапаны Е1 и Е2 могут быть деактивированы одновременно с впускными клапанами I1 и I2. Положением по умолчанию для электромагнита S1 может быть закрытое положение, так, чтобы коромысло (-а) клапанов, функционально связанное с электромагнитом S1, поддерживалось в разомкнутом (или разблокированном) положении без давления, что приводит к отсутствию подъема (или нулевому подъему) впускных клапанов I1 и I2. Электромагнит S2 может управлять каждой парой впускных кулачков впускных клапанов I5 и I6 цилиндра 35 и впускных клапанов I7 и I8 цилиндра 37 соответственно. Электромагнит S2 может также управлять каждой парой выпускных кулачков выпускных клапанов Е5 и Е6 цилиндра 35 и выпускных клапанов Е7 и Е8 цилиндра 37 соответственно. Кроме того, впускные кулачки впускных клапанов цилиндров 35 и 37 могут приводиться в действие с помощью коромысел клапанов в соответствующих системах А6 и А8 исполнительных механизмов. Аналогичным образом, выпускные кулачки выпускных клапанов цилиндров 35 и 37 могут приводиться в действие с помощью коромысел клапанов в соответствующих системах А5 и А7 исполнительных механизмов. Электромагнит S2 может поддерживаться в закрытом по умолчанию положении так, чтобы связанные с ним коромысла клапанов поддерживались в зафиксированном положении без давления, отслеживая первые впускные и выпускные кулачки клапанов для каждого из впускных и выпускных клапанов в цилиндрах 35 и 37.
В альтернативном дополнительном варианте осуществления, изображенном на ФИГ. 2b, управление каждым из деактивируемых цилиндров может осуществляться с помощью отдельных различных электромагнитов. Следует отметить, что ФИГ. 2b содержит многие из тех же компонентов, которые описаны выше со ссылкой на ФИГ. 2а и поэтому имеют аналогичные позиционные обозначения. Значительное различие между ФИГ. 2а и 2b состоит в наличии трех электромагнитов, каждый из которых управляет одним из трех деактивируемых цилиндров. Следует также отметить, что электромагниты S1, S2 и S3 (когда применимо) на ФИГ. 2а и 2b могут называться «переключающими электромагнитами газораспределительного механизма».
Как показано в примере осуществления на ФИГ. 2b, системы А1 и А2 исполнительных механизмов цилиндра 31 могут быть функционально связаны только с электромагнитом S1. Аналогичным образом, электромагнит S2 может быть функционально связан только с системами А5 и А6 исполнительных механизмов цилиндра 35, а электромагнит S3 может быть функционально связан только с системами А7 и А8 исполнительных механизмов цилиндра 37. Поэтому управление коромыслами клапанов в каждой из систем исполнительных механизмов цилиндров 31, 35 и 37 может осуществляться независимо. Например, впускными клапанами 15 и 16 цилиндра 35 можно управлять независимо от впускных клапанов 17 и 18 цилиндра 37. Аналогичным образом, выпускными клапанами Е5 и Е6 цилиндра 35 можно управлять раздельно от выпускных клапанов Е7 и Е8 цилиндра 37. Точнее, электромагнит S1 функционально связан с системами А1 (через 274) и А2 (через 272) исполнительных механизмов, и не связан с какой-либо другой системой исполнительных механизмов. Электромагнит S2 функционально связан только с системами А5 (через 292) и А6 (через 294) исполнительных механизмов, а электромагнит S3 функционально связан только с системами А7 (через 298) и А8 (через 296) исполнительных механизмов.
Система 204 ППК (на обоих ФИГ. 2а и 2b) может принимать сигналы от контроллера 12 для переключения между различными профилями кулачков для различных цилиндров в двигателе 10 на основе условий работы двигателя. Например, при низких нагрузках двигатель может работать в двухцилиндровом режиме. При этом цилиндры 35 и 37 могут быть деактивированы с помощью системы 204 ППК, производящей переключение кулачков с первых впускных и выпускных кулачков на вторые, нулевые кулачки для каждого клапана. Одновременно цилиндры 31 и 33 могут поддерживаться в состоянии функционирования со своими впускными и выпускными клапанами, приводимыми в действие соответствующими первыми кулачками.
В дополнительном варианте осуществления на ФИГ. 2а, содержащем системы исполнительных механизмов с коромыслами клапанов, причем коромысла клапанов приводятся в действие электрическими или гидравлическими средствами, двигатель может работать в двухцилиндровом режиме в условиях низких нагрузок. Электромагнит S1 может быть возбужден с целью размыкания так, чтобы соответствующие коромысла клапанов отслеживали первые впускные кулачки и первые выпускные кулачки цилиндра 31, а электромагнит S2 может быть возбужден с целью размыкания так, чтобы соответствующие заблокированные коромысла клапанов без давления разблокировались для отслеживания вторых нулевых впускных и вторых нулевых выпускных кулачков в каждом из цилиндров 35 и 37. В альтернативном варианте осуществления на ФИГ. 2b, содержащем отдельные электромагниты для каждого из деактивируемых цилиндров, электромагнит S1 может быть возбужден с целью размыкания, как описано выше. Кроме того, каждый из электромагнитов S2 и S3 может быть возбужден с целью управления двигателем в двухцилиндровом режиме. Кроме того, заблокированные коромысла клапанов без давления в системах А5 и А6 цилиндров 35 могут разблокироваться для отслеживания вторых, нулевых впускных кулачков N5 и N6 и вторых, нулевых выпускных кулачков N7 и N8. Аналогичным образом, заблокированные коромысла клапанов без давления в системах А7 и А8 цилиндра 37 могут разблокироваться для отслеживания вторых, нулевых впускных кулачков N9 и N10 и вторых, нулевых выпускных кулачков N11 и N12.
В другом примере, при средней нагрузке двигателя, двигатель 10 может работать в трехцилиндровом режиме. При этом система 204 ППК может быть выполнена с возможностью приведения в действие впускных и выпускных клапанов цилиндров 35 и 37 с помощью соответствующих первых впускных кулачков. При этом цилиндр 31 может деактивироваться системой 204 ППК путем приведения в действие впускных и выпускных клапанов цилиндра 31 с помощью соответствующих вторых, нулевых кулачков.
Двигатель 10 может дополнительно содержать систему 202 ИФКР. Система 202 ИФКР может представлять собой систему двойного независимого изменения фаз кулачкового распределения для изменения фаз газораспределения для впускных и выпускных клапанов независимо друг от друга. Система 202 ИФКР может содержать фазовращатель 230 впускного распределительного вала и фазовращатель 232 выпускного распределительного вала для изменения фаз газораспределения. Система 202 ИФКР может быть выполнена с возможностью установки фаз газораспределения с опережением или запаздыванием за счет опережения или запаздывания фаз кулачкового распределения (рабочий параметр примера двигателя), при этом ей можно управлять с помощью контроллера 12. Система 202 ИФКР может быть выполнена с возможностью изменения момента событий открытия и закрытия клапанов путем изменения соотношения между положением 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 вызвать опережение или запаздывание фаз газораспределения. В некоторых вариантах осуществления система 202 ИФКР может представлять собой устройство, приводимое в действие крутящим моментом кулачка и выполненное с возможностью быстрого изменения фаз кулачкового распределения. В некоторых вариантах осуществления фазы газораспределения, такие как закрытие впускного клапана (ЗВПК) и закрытие выпускного клапана (ЗВЫПК), могут регулироваться устройством непрерывного изменения высоты подъема клапанов (НИВПК).
Устройства и системы управления клапанами/кулачками, описанные выше, могут иметь гидравлический или электрический привод, или их комбинации.
Управление двигателем 10 может по меньшей мере частично осуществляться с помощью системы 15 управления, содержащей контроллер 12, а также входных данных от водителя транспортного средства, подаваемых с помощью устройства ввода (ФИГ. 1). Система 15 управления показана принимающей информацию от множества датчиков 16 (различные примеры которых были описаны со ссылкой на ФИГ. 1) и посылающей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81. В качестве одного примера, система 15 управления и контроллер 12 могут посылать сигналы управления и принимать измеренное значение фазы кулачкового распределения и (или) выбора кулачка от системы 204 ППК и системы 202 ИФКР. В качестве другого примера, исполнительные механизмы 81 могут включать в себя топливные форсунки, перепускную заслонку 69, рециркуляционный клапан 27 компрессора и дроссель 62. Контроллер 12 может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и запускать исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные на основе запрограммированной в нем команды или кода в соответствии с одной или несколькими программами. Дополнительные системные датчики и исполнительные механизмы подробно рассмотрены ниже со ссылкой на ФИГ. 4.
Как упоминалось выше, двигатель 10 на ФИГ. 1, 2а и 2b может работать в режиме ДОЦ или режиме без использования ДОЦ (с зажиганием во всех цилиндрах). Чтобы обеспечить преимущества топливной экономичности наряду с уменьшением шумов, вибраций и неплавности работы (ШВНР), пример двигателя 10 может преимущественно работать в трехцилиндровом или двухцилиндровом режимах ДОЦ с равномерным зажиганием. Первый вариант коленчатого вала четырехцилиндрового двигателя, в котором зажигание в двигателе (или такты цилиндров) происходит с интервалами угла поворота коленчатого вала (УПКВ) в 180 градусов, может вносить ШВНР вследствие неравномерного зажигания при работе в трехцилиндровом режиме. Например, в четырехцилиндровом двигателе с первым вариантом коленчатого вала, разрешающим порядок зажигания 1-3-4-2, зажигание может происходить со следующими неравномерными интервалами: 180°-180°-360° при работе в трехцилиндровом режиме (1-3-4).
Чтобы двигатель 10 работал в трехцилиндровом режиме с уменьшенными ШВНР, может потребоваться коленчатый вал, позволяющий выполнять равномерное зажигание при работе в трехцилиндровом режиме. Например, коленчатый вал может быть выполнен с возможностью зажигания в трех цилиндрах с интервалами 240°, в то время как четвертый цилиндр деактивирован. Благодаря обеспечению коленчатого вала, позволяющего выполнять равномерное зажигание в трехцилиндровом режиме, двигатель 10 может работать в трехцилиндровом режиме в течение более длительных периодов времени, что позволяет повысить топливную экономичность и снизить ШВНР.
Соответственно, пример коленчатого вала 300, который может использоваться для работы двигателя 10 в двухцилиндровом или трехцилиндровом режиме с равномерным зажиганием, показан на ФИГ. 3. На ФИГ. 3 изображен вид в изометрии коленчатого вала 300. Коленчатый вал 300 может представлять собой коленчатый вал 40, показанный на ФИГ. 1. Коленчатый вал, показанный на ФИГ. 3, может использоваться в двигателе, таком как двигатель 10 на ФИГ. 2 и 4, имеющем рядную конфигурацию, в которой цилиндры выровнены в единый ряд. К коленчатому валу 300 может быть присоединено несколько поршней 36, как показано на чертеже. Кроме того, поскольку двигатель 10 представляет собой рядный четырехцилиндровый двигатель, на ФИГ. 3 показаны четыре поршня, расположенные в один ряд по длине коленчатого вала 300.
Коленчатый вал 300 имеет торцевой конец 330 коленчатого вала (также называемый передним концом) с торцом 334 коленчатого вала для монтажа шкивов и (или) установки виброгасителя (не показан) для уменьшения крутильных колебаний. Коленчатый вал 300 содержит также фланцевый конец (также называемый задним концом) с фланцем 314, выполненный с возможностью прикрепления к маховику (не показан). Таким путем энергия, генерируемая при сгорании, может передаваться от поршней к коленчатому валу и маховику, а после этого к трансмиссии, тем самым обеспечивая движущую силу для транспортного средства.
Коленчатый вал 300 может также содержать множество пальцев, шеек, щек и противовесов. В показанном примере коленчатый вал 300 содержит переднюю шейку 332 коренного подшипника (переднюю коренную шейку) и заднюю шейку 316 коренного подшипника (заднюю коренную шейку). Помимо этих коренных шеек на двух концах, коленчатый вал 300 дополнительно содержит три коренных шейки 326, расположенные между передней коренной шейкой 332 и задней коренной шейкой 316. Таким образом, коленчатый вал 300 имеет пять коренных шеек, причем каждая коренная шейка выровнена относительно центральной оси 350 вращения. Коренные шейки 316, 332 и 326 поддерживают подшипники, которые выполнены с возможностью разрешения вращения коленчатого вала 300 при одновременном обеспечении опоры для коленчатого вала. В альтернативных вариантах осуществления коленчатый вал может иметь больше или меньше, чем пять коренных шеек.
Коленчатый вал 300 также содержит первую шатунную шейку 348, вторую шатунную шейку 346, третью шатунную шейку 344 и четвертую шатунную шейку 342 (расположенные от торцевого конца 330 коленчатого вала до фланцевого конца 310). Таким образом, коленчатый вал 300 в общей сложности имеет четыре шатунных шейки. Однако предусмотрены и коленчатые валы, имеющие другое число шатунных шеек. Каждый из шатунных шеек 342, 344, 346 и 348 может быть механически шарнирно соединен с соответствующими шатунами 312 поршней и, тем самым, с соответствующими поршнями 36. Следует понимать, что во время работы двигателя коленчатый вал 300 вращается вокруг центральной оси 350 вращения. Щеки 318 коленчатого вала могут поддерживать шатунные шейки 342, 344, 346 и 348. Щеки 318 коленчатого вала могут также соединять каждый из шатунных шеек с коренными шейками 316, 332 и 326. Кроме того, щеки 318 коленчатого вала могут быть механически присоединены к противовесам 320 для демпфирования колебаний коленчатого вала 300. Можно отметить, что все щеки коленчатого вала в коленчатом вале 300 могут не быть обозначены на ФИГ. 3.
Вторая шатунная шейка 346 и первая шатунная шейка 348 показаны в одинаковых положениях относительно центральной оси 350 вращения. Точнее, поршни, соединенные с первой шатунной шейкой 348 и второй шатунной шейкой 346 могут находиться в одинаковых положениях во время соответствующих тактов. Первая шатунная шейка 348 может также быть выровнена вместе 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 коленчатого вала могут быть расположены под углом 120 градусов относительно друг друга вокруг центральной оси 350 вращения. Например, как изображено на ФИГ. 3 для коленчатого вала 300, третья шатунная шейка 344 показана качающейся в направлении наблюдателя, четвертая шатунная шейка 342 перемещается от наблюдателя (перпендикулярно плоскости чертежа), тогда как вторая шатунная шейка 346 и первая шатунная шейка 348 выровнены друг относительно друга и находятся в плоскости чертежа.
На вставке 360 показан схематический чертеж коленчатого вала 300, изображающий положения четырех шатунных шеек друг относительно друга и относительно центральной оси 350 вращения. На вставке 370 показано схематическое изображение вида сбоку коленчатого вала 300, если смотреть со стороны заднего конца (или фланцевого конца 310) коленчатого вала, обращенного к переднему концу (или торцевому концу 330 коленчатого вала) вдоль центральной оси 350 вращения. На вставке 370 показаны относительные положения шатунных шеек относительно центральной оси коленчатого вала 300 и центральной оси 350 вращения.
Как показано на вставке 360, четвертая шатунная шейка 342 и третья шатунная шейка 344 изображены качающимися в по существу противоположных направлениях друг относительно друга. Точнее, если смотреть со стороны конца задней коренной шейки 316 в направлении передней коренной шейки 332, третья шатунная шейка 344 наклонена вправо, тогда как четвертая шатунная шейка 342 наклонена влево относительно центральной оси 350 вращения. Это угловое расположение третьей шатунной шейки 344 относительно четвертой шатунной шейки 342 показано также на вставке 370.
Кроме того, следует отметить, что третья шатунная шейка 344 и четвертая шатунная шейка 342 не могут быть расположены непосредственно напротив друг друга. Эти шатунные шейки могут быть разнесены на 120 градусов в направлении по часовой стрелке, если измерять конкретно от третьей шатунной шейки 344 до четвертой шатунной шейки 342 и смотреть со стороны фланцевого (заднего) конца 310 с задней коренной шейкой 316 в направлении торцевого конца 330 коленчатого вала с передней коренной шейкой 332. Таким образом, четвертая шатунная шейка 342 и третья шатунная шейка 344 наклонены под углом друг относительно друга вокруг центральной оси 350 вращения. Аналогичным образом, третья шатунная шейка 344 и вторая шатунная шейка 346 наклонены под углом друг относительно друга вокруг центральной оси 350 вращения. Кроме того, первая шатунная шейка 348 и вторая шатунная шейка 346 показаны выровненными вокруг центральной оси 350 вращения и параллельными друг другу. Помимо этого, первая шатунная шейка 348 и вторая шатунная шейка 346 расположены рядом друг с другом. Как показано на вставке 370, вторая шатунная шейка 346, третья шатунная шейка 344 и четвертая шатунная шейка 342 расположены под углом 120 градусов относительно друг друга вокруг центральной оси 300 коленчатого вала. Кроме того, первая шатунная шейка 348 и вторая шатунная шейка 346 расположены вертикально над центральной осью 350 вращения (например, при нуле градусов относительно друг друга), тогда как третья шатунная шейка 344 расположена под углом 120 градусов по часовой стрелке относительно первой шатунной шейки 348 и второй шатунной шейки 346. Четвертая шатунная шейка 342 расположена под углом 120 градусов против часовой стрелки относительно первой шатунной шейки 348 и второй шатунной шейки 346.
Следует понимать, что несмотря на то, что первая шатунная шейка 348 показана выровненной относительно второй шатунной шейки 346, и каждый из двух поршней, соединенных с первой шатунной шейкой 348 и второй шатунной шейкой 346, показан на ФИГ. 3 в положении ВМТ, два соответствующих поршня могут находиться в конце различных тактов. Например, поршень, соединенный с первой шатунной шейкой 348, может находиться в конце такта сжатия, тогда как поршень, связанный со второй шатунной шейкой 346, может находиться в конце такта выпуска. Таким образом, поршень, соединенный с первой шатунной шейкой 348, может находиться на угловом расстоянии 360 градусов угла поворота коленчатого вала (УПКВ) относительно поршня, соединенного со второй шатунной шейкой 346, с учетом цикла зажигания в двигателе, составляющего 720 градусов УПКВ.
Схема расположения шатунных шеек на ФИГ. 3 поддерживает порядок зажигания в двигателе 3-2-4 в трехцилиндровом режиме. При этом порядок зажигания 3-2-4 содержит зажигание в третьем цилиндре с поршнем, соединенным с третьей шатунной шейкой 344, за которым следует зажигание во втором цилиндре с поршнем, соединенным со второй шатунной шейкой 346, а затем зажигание в четвертом цилиндре с поршнем, соединенным с четвертой шатунной шейкой 342. При этом каждое событие сгорания отделено интервалом 240° угла поворота коленчатого вала.
Схема расположения шатунных шеек может также механически ограничивать порядок зажигания 1-3-2-4, когда все цилиндры активированы в режиме работы без использования ДОЦ. При этом порядок зажигания 1-3-2-4 может содержать зажигание в первом цилиндре с поршнем, соединенным с первой шатунной шейкой 348, за которым следует зажигание в третьем цилиндре с поршнем, соединенным с третьей шатунной шейкой 344. Зажигание во втором цилиндре с поршнем, соединенным со второй шатунной шейкой 346, может происходить после третьего цилиндра, после чего выполняется зажигание в четвертом цилиндре с поршнем, соединенным с четвертой шатунной шейкой 342. В примере двигателя 10 с коленчатым валом 300 события зажигания в четырех цилиндрах с порядком зажигания 1-3-2-4 могут происходить со следующими неравными интервалами: 120°-240°-240°-120°. Поскольку первая шатунная шейка 348 выровнена относительно второй шатунной шейки 346, и ходы их поршней происходят через 360 градусов угла поворота коленчатого вала, события зажигания в первом цилиндре и втором цилиндре также происходят с интервалами 360° относительно друг друга. События зажигания в двигателе будут дополнительно описаны со ссылкой на ФИГ. 6, 7 и 8.
На ФИГ. 4 схематически показан пример системы 100 транспортного средства на виде сверху. Система 100 транспортного средства содержит кузов 103 транспортного средства с передней частью, обозначенной «ПЕРЕДНЯЯ СТОРОНА» и задней частью, обозначенной «ЗАДНЯЯ СТОРОНА». Система 100 транспортного средства может содержать набор колес 135. Например, как показано на ФИГ. 4, система 100 транспортного средства может включать в себя первую пару колес рядом с передней частью транспортного средства и вторую пару колес рядом с задней частью транспортного средства.
Система 100 транспортного средства может содержать двигатель внутреннего сгорания, такой как пример двигателя 10 на ФИГ. 1, 2а и 2b, соединенный с трансмиссией 137. Система 100 транспортного средства показана имеющей переднюю трансмиссию, где двигатель 10 приводит в движение передние колеса с помощью полуосей 109 и 111. В другом варианте осуществления система 100 транспортного средства показана имеющей заднюю трансмиссию, которая приводит в движение задние колеса с помощью карданного вала (не показан) и дифференциала (не показан), расположенного на задней оси 131.
Двигатель 10 и трансмиссия 137 могут поддерживаться, по меньшей мере частично, рамой 105, которая, в свою очередь, может поддерживаться набором колес 135. В связи с этим, вибрации и движения могут передаваться от двигателя 10 и трансмиссии 137 раме 105. Рама 105 может также обеспечивать опору для кузова системы 100 транспортного средства и других внутренних компонентов, так, что вибрации, вызванные работой двигателя, могут передаваться к внутренней части системы 100 транспортного средства. Для уменьшения передачи вибраций к внутренней части системы 100 транспортного средства двигатель 10 и трансмиссия 137 могут быть механически соединены через множество элементов 139 с соответствующими активными опорами 133. Как показано на ФИГ. 4, двигатель 10 и трансмиссия 137 механически соединены в четырех местах с элементами 139 и, через элементы 139, с четырьмя активными опорами 133. В альтернативном варианте двигатель 10 и трансмиссия 137 могут быть соединены с рамой 105 через элементы 139 и неактивные опоры 133. В еще одном примере может применяться комбинация активных и неактивных опор. Точнее, часть элементов 139 может быть соединена с активными опорами, тогда как оставшиеся элементы 139 могут быть соединены с пассивными или неактивными опорами. В качестве примера, два из четырех элементов 139 могут быть соединены с активными опорами, тогда как оставшиеся элементов 139 могут быть соединены с неактивными опорами (не показаны). В других альтернативных вариантах осуществления может применяться другое число элементов и активных (или неактивных) опор без отступления от объема раскрытия настоящего изобретения.
На виде 150 показана система 100 транспортного средства, видимая со стороны передней части системы 100 транспортного средства. Как описано выше, система 15 управления, включающая в себя контроллер 12, может, по меньшей мере частично, управлять двигателем 10, а также системой 100 транспортного средства. Система 15 управления показана принимающей информацию от множества датчиков 16 и посылающей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81. В показанном примере контроллер 12 может принимать входные данные от датчика 141 вибраций. Датчик 141 вибраций в одном примере может представлять собой акселерометр. Кроме того, система 15 управления и контроллер 12 могут посылать сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81, в состав которых могут входить топливная форсунка 66, присоединенная к цилиндру 30, и комплект активных опор 133. Контроллер 12 может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и инициировать срабатывание исполнительных механизмов в ответ на обработанные входные данные на основе запрограммированной в нем команды или кода в соответствии с одной или несколькими программами.
Активные опоры 133 могут быть функционально связаны с контроллером 12 и, после получения сигнала от контроллера 12, могут адаптировать свои характеристики демпфирования для нейтрализации вибраций, вызываемых двигателем и (или) трансмиссией. В одном примере изменения характеристик демпфирования могут быть получены путем активного демпфирования с помощью изменения эффективной жесткости опоры. В другом примере характеристики демпфирования могут быть изменены путем активного демпфирования с помощью движимых масс, которые могут создавать силу противодействия воспринимаемой вибрации. При этом активные опоры могут отфильтровывать вибрации, принимаемые от двигателя и (или) трансмиссии, и обеспечивать силу противодействия, сводящую к нулю вибрации, которые не были отфильтрованы. Силу противодействия можно создавать путем подачи на электромагнит внутри каждой активной опоры команды ускорения или замедления в пределах его хода.
Активные опоры, основанные на изменении эффективной жесткости опоры, могут быть ограничены по частоте. Поскольку более высокая доля отклонений при работе двигателя с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ) может происходить при пониженных частотах вращения двигателя с увеличенным рабочим объемом (запланированная частота<50 Гц), изменение эффективной жесткости опоры может способствовать уменьшению вибраций, генерируемых при переходах между режимами ДОЦ. С другой стороны, активные опоры, основанные на обеспечении активного демпфирования с помощью активации электромагнитов, могут быть неспособны к подавлению низкочастотных вибраций. При этом способности подавления низкой частоты этих активных опор могут быть ограничены из-за хода опор, как в случае ограничений хода электромагнита. Такие активные опоры могут быть более подходящими для применений, в которых уравновешивающий вал отсутствует, а силы противодействия могут потребоваться при более высоких частотах вращения двигателя. В другом примере активные опоры с движимыми массами могут также использоваться для задач маскировки высокой частоты, когда запланированная частота больше, чем 50 Гц. В еще одном примере активные опоры с движимыми массами могут использоваться для имитации вибраций газораспределительного механизма, которые могут присутствовать в ряде состояний газораспределительного механизма, позволяющей пассажиру испытывать одинаковые ощущения во всех состояниях газораспределительного механизма.
Активными опорами можно управлять с помощью систем с обратной связью или без обратной связи. Например, в системе управления без обратной связи команда управления может быть синхронизирована с воспринимаемыми отклонениями, и ее амплитуда может быть поставлена в соответствие с измеряемыми передаточными функциями. В примере системы управления с обратной связью состояние активных опор может регулярно контролироваться, и активные опоры могут получать команды подавления измеряемых помех в границах рабочего диапазона. Однако система управления с обратной связью может быть более чувствительна к погрешностям при вычислении поправочных векторов. Поэтому реакция на команду может приводить к усугублению вибраций.
В настоящем изобретении проблемы ШВНР, которые могут возникать при переходах между режимами работы двигателя, могут контролироваться путем отображающих измерений событий перехода. Например, система 100 транспортного средства с двигателем 10 может работать в трех доступных режимах (двухцилиндровом, трехцилиндровом и полноцилиндровом), когда стендовые измерения частот вибраций при переходах между этими тремя доступными режимами могут быть изучены. Как показано на ФИГ. 4, датчик 141 вибраций, подключенный к каркасу 105, может измерять частоты вибраций во время этих переходов и передавать эти сигналы контроллеру 12. В ответ на сигналы, полученные от датчика 141 вибраций, контроллер 12 может приводить в действие активные опоры 133 для противодействия и уменьшения воспринимаемых вибраций. В одном примере управления без обратной связи активные опоры могут приводиться в действие, когда переключающие электромагниты газораспределительного механизма (например, S1, S2 и S3) активированы. В ответ на сигналы, полученные от контроллера 12, активные опоры 133 могут генерировать вибрации, имеющие такую же амплитуду, как вибрации, измеряемые датчиком 141, но сдвинутые по фазе на 180 градусов.
Поскольку каждый переход между режимами работы может генерировать конкретные частоты вибраций в двигателе, активными опорами может быть обеспечена отдельная входная функция для противодействия этим частотам. Эти воспринимаемые частоты вибраций и соответствующие реакции активных опор могут отображаться и сохраняться в памяти контроллера. При внестендовых условиях вождения контроллер может использовать отображаемые данные для передачи конкретного сигнала активным опорам в зависимости от происходящего перехода.
Соответственно, активные опоры могут обеспечивать другую входную функцию для каждого отдельного перехода. В одном примере все активные опоры, присоединенные к двигателю, могут быть приведены в действие. В другом примере может быть активирована только выборка из набора активных опор. В еще одном варианте осуществления разные активные опоры могут приводиться в действие в разные моменты времени и в течение разных интервалов времени. Таким путем контроллер может изучать и сохранять информацию о частотах вибраций во время каждого перехода между режимами работы и соответствующих ответных сигналах, передаваемых активным опорам для противодействия этим частотам вибраций. При этом активация активных опор может обеспечивать тактильное восприятие событий зажигания.
В дополнение к приведению в действие активных опор, контроллер 12 может также обеспечивать соответствующие слуховые ощущения для достижения полной имитации события зажигания или последовательности переходов. В одном примере активное шумоподавление (АШП) может применяться для избирательного добавления и (или) подавления шума в кабине транспортного средства с целью обеспечения требуемого слухового восприятия. АШП может содержать сеть датчиков, воспринимающих шум в кабине, и, в ответ на воспринимаемый шум в кабине, АШП может включить аудиосистему. Например, на аудиосистему может быть подана команда от АШП управления громкоговорителями для уменьшения звукового давления в кабине с целью избирательного подавления шума. В другом примере аудиосистеме может быть дана команда добавления звукового давления в кабине с целью создания шума. Акустическое движение громкоговорителя в аудиосистеме можно координировать, чтобы обеспечить совпадение по фазе, амплитуде и частоте, требующееся для подавления шума или для достижения эффекта акустической генерации. В конечном итоге, шум, производимый данной частотой в режиме зажигания в двигателе, может быть подавлен. Кроме того, акустические события, соответствующие ожидаемому порядку переходов, могут генерироваться для получения требуемого ощущения.
Работа двигателя 10, в частности, порядок зажигания, будет описан теперь со ссылкой на ФИГ. 5-7, на которых показаны диаграммы установки моментов зажигания для четырех цилиндров двигателя 10. На ФИГ. 5 изображено зажигание в двигателе в двухцилиндровом режиме ДОЦ для двигателя 10, на ФИГ. 6 показано зажигание в двигателе в трехцилиндровом режиме ДОЦ для двигателя 10, и на ФИГ. 7 представлено зажигание в двигателе в режиме работы без использования ДОЦ для двигателя 10, причем все четыре цилиндра активированы. Следует понимать, что цилиндры 1, 2, 3 и 4 на ФИГ. 5-7 соответствуют цилиндрам 31, 33, 35 и 37 на ФИГ. 2а и 2b. Для каждой диаграммы номер цилиндра показан на оси у, а такты двигателя изображены на оси х. Кроме того, зажигание и соответствующее событие сгорания в каждом цилиндре представлены символом «звездочка» между тактами сжатия и расширения в цилиндре. Кроме того, на дополнительных диаграммах 504, 604 и 704 изображены события зажигания в цилиндре в каждом активном цилиндре в каждом режиме относительно цикла, представляющего вращение коленчатого вала на 720 градусов. Следует понимать, что, хотя это не отмечено, цилиндры продолжают подвергаться воздействию тактов двигателя после деактивации, не испытывая каких-либо событий сгорания. Помимо этого, деактивированные цилиндры могут содержать захваченные заряды воздуха, которые могут представлять собой смесь сгоревших газов, свежего воздуха, масла и т.д. Захваченные заряды воздуха могут обеспечивать условия для амортизирующего эффекта при движении поршней внутри деактивированных цилиндров. Однако захваченные заряды воздуха не обеспечивают какого-либо расширения во время тактов расширения.
На ФИГ. 5 изображен пример диаграммы зажигания в двигателе в двухцилиндровом режиме ДОЦ для двигателя 10. При этом цилиндры 3 и 4 деактивированы путем приведения в действие впускных и выпускных клапанов этих цилиндров с помощью соответствующих нулевых кулачков. Зажигание в цилиндрах 1 и 2 может происходить через каждые 360 градусов УПКВ в порядке зажигания 1-2-1-2. Как показано на ФИГ. 5, цилиндр 1 может начинать такт сжатия в тот же момент, когда цилиндр 2 начинает такт выпуска. В связи с этим, все такты двигателя в цилиндрах 1 и 2 разделены интервалом 360 градусов УПКВ. Например, такт выпуска в цилиндре 2 может происходить через 360 градусов УПКВ после такта выпуска в цилиндре 1. Аналогичным образом, события зажигания в двигателе разделены интервалом 360 градусов УПКВ, как показано на диаграмме 504, и, соответственно, такты расширения в двух активных цилиндрах происходят через 360 градусов УПКВ друг после друга. Двухцилиндровый режим ДОЦ может применяться в условиях низких нагрузок двигателя, когда необходимый крутящий момент меньше. Благодаря работе в двухцилиндровом режиме ДОЦ могут также достигаться преимущества топливной экономичности.
Обратимся теперь к ФИГ. 6, изображающем пример диаграммы зажигания в цилиндре для порядка зажигания в двигателе в примере трехцилиндрового режима ДОЦ для двигателя 10, в котором активированы три цилиндра. В этом примере цилиндр 1 может быть деактивирован, в то время как цилиндры 2, 3 и 4 - активированы. События зажигания и сгорания в двигателе и между тремя активированными цилиндрами могут происходить с интервалами 240 УПКВ аналогично трехцилиндровому двигателю. При этом события зажигания могут происходить с равноотстоящими интервалами. Точно так же, каждый такт двигателя в трех цилиндрах может происходить с интервалами 240 УПКВ. Например, за тактом выпуска в цилиндре 2 может следовать такт выпуска в цилиндре 4 приблизительно через 240 градусов УПКВ после такта выпуска в цилиндре 2. Аналогичным образом, за тактом выпуска в цилиндре 4 может следовать такт выпуска в цилиндре 3 с интервалом 240 градусов УПКВ. События зажигания в двигателе могут происходить аналогичным образом. Примером порядка зажигания для трехцилиндрового режима ДОЦ может служить 2-4-3-2-4-3. Как показано на диаграмме 604, зажигание в цилиндре 3 может происходить приблизительно через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4, зажигание в цилиндре 2 может происходить приблизительно через 240 градусов УПКВ после события зажигания в цилиндре 3, а зажигание в цилиндре 4 может происходить приблизительно через 240 градусов УПКВ после события зажигания в цилиндре 2.
Следует понимать, что равномерные интервалы зажигания 240 градусов УПКВ в трехцилиндровом режиме ДОЦ могут быть приблизительными. В одном примере интервал зажигания между цилиндром 3 и цилиндром 2 может составлять 230 градусов УПКВ. В другом примере интервал зажигания между цилиндром 3 и цилиндром 2 может составлять 255 градусов УПКВ. В еще одном примере интервал зажигания между цилиндром 3 и цилиндром 2 может составлять ровно 240 градусов УПКВ. Точно так же, интервал зажигания между цилиндром 2 и цилиндром 4 может изменяться в диапазоне от 230 градусов УПКВ до 255 градусов УПКВ. Такое же изменение может относиться к интервалам зажигания между цилиндром 4 и цилиндром 3. Возможны также и другие изменения.
Таким образом, трехцилиндровый режим ДОЦ может быть выбран для работы двигателя в режиме холостого хода. Шум и вибрация могут быть более заметными в режиме холостого хода двигателя, и даже трехцилиндровый режим зажигания со стабильным зажиганием может быть более подходящим вариантом для работы двигателя в этих условиях.
Обратимся теперь к ФИГ. 7, изображающем пример диаграммы зажигания в цилиндрах для порядка зажигания в цилиндрах в примере режима работы без использования ДОЦ для двигателя 10, в котором активированы все четыре цилиндра. В режиме работы без использования ДОЦ зажигание двигателя 10 может происходить неравномерно в зависимости от конструкции коленчатого вала 300. В одном примере коленчатый вал 300, показанный на ФИГ. 3, может создавать порядок зажигания, показанный на ФИГ. 7. Как показано в изображенном примере, зажигание в цилиндре 1 может происходить между зажиганием в цилиндрах 3 и 4. В одном примере зажигание в цилиндре 1 может происходить приблизительно через 120 градусов угла поворота коленчатого вала УПКВ после зажигания в цилиндре 4. В одном примере зажигание в цилиндре 1 может происходить ровно через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. В другом примере зажигание в цилиндре 1 может происходить через 115 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. В еще одном примере зажигание в цилиндре 1 может происходить через 125 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. Кроме того, зажигание в цилиндре 1 может происходить приблизительно за 120 градусов УПКВ до зажигания в цилиндре 3. Например, зажигание в цилиндре 1 может происходить в диапазоне от 115 до 125 градусов УПКВ до зажигания в цилиндре 3. В дополнение к этому, в цилиндрах 2, 3 и 4 события сгорания могут по-прежнему происходить с интервалом 240 градусов УПКВ относительно события сгорания в цилиндре 1, происходящего приблизительно посредине между событиями сгорания в цилиндре 4 и цилиндре 3. Поэтому зажигание двигателя 10 может происходить в следующем порядке: 1-3-2-4 (или 2-4-1-3 или 3-2-4-1 или 4-1-3-2, поскольку зажигание является циклическим) через неравномерные интервалы, при этом цилиндр 1 является цилиндром с неравномерным зажиганием. Как показано на диаграмме 704, зажигание в цилиндре 3 может происходить приблизительно через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в цилиндре 1, зажигание в цилиндре 2 может происходить приблизительно через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в цилиндре 3, зажигание в цилиндре 4 может происходить приблизительно через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в цилиндре 2, и зажигание в цилиндре 1 снова может происходить приблизительно через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в цилиндре 4. В других примерах интервалы между событиями зажигания в четырех цилиндрах могут отличаться от упомянутых выше интервалов.
Обратимся теперь к ФИГ. 8, на которой показаны примеры диаграмм 820 и 840 с изображением графиков нагрузка двигателя - частота вращения двигателя. Конкретно, на диаграммах показаны режимы работы двигателя, доступные при различных сочетаниях частот вращения и нагрузок двигателя. На каждой из диаграмм представлена частота вращения двигателя, построенная вдоль оси x, и нагрузка двигателя, построенная вдоль оси у. Линия 822 представляет наивысшую нагрузку, с которой данный двигатель может работать при данной частоте вращения. Зона 824 показывает четырехцилиндровый режим работы без использования ДОЦ для четырехцилиндрового двигателя, такого как двигатель 10, описанный выше. Зона 848 показывает трехцилиндровый режим работы ДОЦ, а зона 826 показывает двухцилиндровый режим работы ДОЦ для четырехцилиндрового двигателя.
На диаграмме 820 показан пример первой версии четырехцилиндрового двигателя, причем единственный доступный режим работы ДОЦ является вариантом двухцилиндрового режима работы ДОЦ (в отличие от варианта осуществления в описании настоящего изобретения). Двухцилиндровый режим (зона 826) может преимущественно использоваться при низких нагрузках двигателя и умеренных частотах вращения двигателя. При всех остальных сочетаниях частота вращения двигателя - нагрузка двигателя может применяться режим работы без использования ДОЦ (зона 824). Как можно заметить из диаграммы 820, зона 826 занимает меньшую часть области ниже линии 822 по сравнению с областью, представляющей режим работы без использования ДОЦ (зона 824). Поэтому двигатель, работающий только в двух доступных режимах (ДОЦ и без использования ДОЦ) может обеспечить относительно небольшие улучшения топливной экономичности по сравнению с двигателем без отключаемых цилиндров. Кроме того, поскольку переход между двумя режимами предусматривает активацию или деактивацию двух из четырех цилиндров, для компенсации отклонений крутящего момента во время этих переходов может потребоваться более интенсивное управление (например, более сильные изменения моментов зажигания наряду с регулировками дросселя и фазами газораспределения). Как упоминалось выше, первая версия четырехцилиндрового двигателя не может обеспечить вариант работы в трехцилиндровом режиме вследствие возросших проблем ШВНР.
На диаграмме 840 представлен пример работы двигателя для варианта осуществления настоящего описания изобретения, например, двигателя 10 на ФИГ. 1, 2а, 2b и 4. При этом двигатель может работать в одном из двух доступных режимов ДОЦ с увеличением преимуществ топливной экономичности по сравнению с первой версией, описанной со ссылкой на диаграмму 820. Двигатель может работать в двухцилиндровом режиме ДОЦ, как в примере на диаграмме 820 во время низких нагрузок двигателя при умеренных частотах вращения двигателя. Кроме того, двигатель может работать в трехцилиндровом режиме ДОЦ в условиях низкой нагрузки - низкой частоты вращения, умеренной нагрузки - умеренной частоты вращения и умеренной нагрузки - высокой частоты вращения. В условиях очень высоких частот вращения при всех нагрузках и в условиях очень высоких нагрузок при всех частотах вращения двигателя может применяться режим работы без использования ДОЦ.
Из диаграммы 840 должно быть понятно, что пример двигателя на ФИГ. 1, 2а, 2b и 4 может работать по существу в двухцилиндровом или трехцилиндровом режиме. Режим работы без использования ДОЦ может быть выбран только в условиях очень высоких нагрузок и очень высоких частот вращения. Поэтому может достигаться относительно большое улучшение топливной экономичности. Как описано выше, двигатель может работать в трехцилиндровом и двухцилиндровом режимах при равномерном зажигании, обеспечивающем уменьшение проблем ШВНР. При работе в режиме без использования ДОЦ может использоваться схема неравномерного зажигания, производящая четкий звук выхлопа.
Следует также понимать, что в варианте осуществления двигателя 10 на ФИГ. 1, 2а, 2b и 4  часть переходов между режимами работы может включать в себя переходы из двухцилиндрового режима ДОЦ в трехцилиндровый режим ДОЦ (и наоборот) при меньшем количестве переходов из трехцилиндрового режима ДОЦ в режим работы без использования ДОЦ (и наоборот). Иными словами, двигатель может преимущественно работать в трехцилиндровом режиме ДОЦ. Кроме того, может происходить меньшее количество переходов, включающих переключение с четырехцилиндрового режима работы без использования ДОЦ на двухцилиндровый режим ДОЦ (и наоборот). Вследствие этого, в примере осуществления двигателя 10, описанного со ссылкой на ФИГ. 1, 2а, 2b и 4, может быть обеспечена возможность более плавного и легкого перехода при управлении двигателем. В целом, благодаря уменьшенным ШВНР и более плавному управлению двигателем, дорожные качества могут быть улучшены.
Следует также понимать, что переходы из двухцилиндрового в трехцилиндровый режим (и наоборот) при работе двигателя могут включать в себя переходы между режимами, предусматривающими равномерные интервалы зажигания. Поэтому переходы между этими режимами могут быть более чувствительными к моментам фактического переключения. Иначе говоря, установка моментов перехода может приводить к заметным вибрациям в этих двух режимах с равномерным зажиганием. Как будет описано ниже, для обеспечения более плавных переходов могут использоваться изменения положения дросселя, а также модификации момента зажигания.
Активация/деактивация цилиндров и последовательности событий зажигания при переходах между режимами работы двигателей будут теперь раскрыты со ссылкой на ФИГ. 9-18. На каждой из этих фигур показаны диаграммы установки моментов зажигания для четырех цилиндров двигателя 10 при том или ином конкретном переходе. Как и на ФИГ. 5-7, цилиндры 1, 2, 3 и 4 на ФИГ. 9-18 соответствуют цилиндрам 31, 33, 35 и 37 на ФИГ. 2а и 2b. Для каждой диаграммы номер цилиндра показан на оси у, а такты двигателя изображены на оси х. Кроме того, зажигание и соответствующее событие сгорания в каждом цилиндре представлены символом «звездочка» между тактами сжатия и расширения в цилиндре. Следует отметить, что ход событий зажигания и чередование тактов цилиндров представлены на диаграмме слева направо.
Деактивация цилиндра может включать в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов этого цилиндра с помощью соответствующих нулевых кулачков и блокирование топливной форсунки, подключенной к деактивированному цилиндру. Как уточнялось выше, впускные и выпускные клапаны можно поддерживать закрытыми при деактивации их цилиндра путем приведения в действие впускных и выпускных клапанов с помощью соответствующих нулевых кулачков. Однако внутри деактивированного цилиндра может по-прежнему обеспечиваться зажигание. В альтернативных вариантах осуществления зажигание может также быть заблокировано после требуемого события зажигания.
Следует понимать, что, хотя это не отмечено, цилиндры продолжают подвергаться воздействию тактов двигателя после деактивации, не испытывая каких-либо событий сгорания. Точнее, поршни в деактивированных цилиндрах продолжают свое возвратно-поступательное движение, не обеспечивая какую-либо мощность на коленчатом валу. Помимо этого, деактивированные цилиндры могут содержать захваченные заряды воздуха, которые могут представлять собой смесь сгоревших газов, свежего воздуха, масла и т.д. Захваченные заряды воздуха могут обеспечивать условия для амортизирующего эффекта при движении поршней внутри деактивированных цилиндров. Однако захваченные заряды воздуха не обеспечивают какого-либо мощности во время тактов расширения.
На ФИГ. 9 приведен пример диаграммы зажигания в двигателе, иллюстрирующей переход из двухцилиндрового режима ДОЦ в трехцилиндровый режим. Показанный пример предназначен в качестве примера дополнительного варианта осуществления на ФИГ. 2а, причем управление системами исполнительных механизмов цилиндра 3 (или цилиндра 35) и цилиндра 4 (или цилиндра 37) осуществляется одним общим электромагнитом S2. С левой стороны диаграммы двигатель показан работающим в двухцилиндровом режиме с активированными цилиндрами 1 и 2 и событиями зажигания в двигателе, происходящими с интервалами 360 градусов УПКВ. Точнее, зажигание в цилиндрах 1 и 2 может происходить через каждые 360 градусов УПКВ в порядке зажигания 1-2-1-2. Кроме того, цилиндры 3 и 4 могут быть деактивированы путем приведения в действие впускных и выпускных клапанов этих цилиндров с помощью соответствующих нулевых кулачков. Помимо этого, топливные форсунки в цилиндрах 3 и 4 могут быть отключены. Однако на два деактивированных цилиндра может подаваться искра зажигания. Соответственно, без свежего воздуха и несгоревшего топлива сгорание в этих деактивированных цилиндрах не может происходить.
При получении команды перехода в трехцилиндровый режим работы двигателя электромагнит S2 может быть приведен в действие системой 204 ППК с целью активации цилиндров 3 и 4. В ответ на эту команду профили кулачков могут быть переключены так, что впускные и выпускные клапаны цилиндров 3 и 4 теперь приводятся в действие первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками соответственно. Следует понимать, что переключение между двумя кулачками может выполняться во время тактов сжатия или расширения. Во время этих тактов кулачки могут располагаться на своей основной окружности, обеспечивая возможность плавного перехода между профилями кулачков. Поэтому цилиндр 4 может быть активирован к концу своего такта расширения, тогда как цилиндр 3 может быть активирован во время второй половины своего такта сжатия. Цилиндры 3 и 4 могут, таким образом, быть активированы одновременно электромагнитом S2.
Как показано на ФИГ. 9, искра зажигания может подаваться в цилиндр 3 немедленно после его активации, но сгорание не может происходить вследствие отсутствия в цилиндре свежего воздуха и топлива. Эта искра показана нанесенной пунктиром, чтобы указать на отсутствие сгорания. В альтернативном варианте осуществления искра зажигания не может быть обеспечена в цилиндре 3 до пост-активации после подачи топлива. Цилиндры 3 и 4 могут выталкивать захваченные заряды воздуха во время своих соответствующих тактов выпуска, так как выпускные клапаны могут теперь быть приведены в действие. Затем на электромагнит S1 может быть подана команда деактивации цилиндра 1 для перехода в трехцилиндровый режим. Соответственно выпускные клапаны и впускные клапаны в цилиндре 1 могут быть деактивированы путем переключения кулачков с первых кулачков впускных и выпускных клапанов на соответствующие вторые, нулевые кулачки. Кроме того, клапаны могут быть деактивированы к концу такта расширения в цилиндре 1 так, чтобы сгоревшие газы могли быть захвачены внутри цилиндра 1.
Поэтому последовательность событий в двигателе 10 при переходе от двухцилиндрового режима к трехцилиндровому режиму может быть описана следующим образом: за первым событием зажигания в цилиндре 2 через 360 градусов УПКВ может следовать второе событие зажигания в цилиндре 1. Одновременная активация цилиндров 3 и 4 может происходить после второго события зажигания в цилиндре 1. Затем цилиндр 1 может быть деактивирован к концу последующего такта расширения после второго события зажигания. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 2 через 360 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 1. За третьим событием зажигания в цилиндре 2 через 240 градусов УПКВ может следовать четвертое событие зажигания в цилиндре 4, а за четвертым событием зажигания в цилиндре 4 через 240 градусов УПКВ может следовать пятое событие зажигания в цилиндре 3. На этой основе двигатель может работать в трехцилиндровом режиме с равномерными интервалами зажигания 240 градусов УПКВ. Следует отметить, что последовательные события зажигания при переходе имеют интервал по меньшей мере 120 градусов УПКВ (или больше). Приведенная выше последовательность событий при переходе может обеспечить возможность более плавного перехода с уменьшенными ШВНР по сравнению с последовательностью переходов, которая будет описана ниже со ссылкой на ФИГ. 10. Последовательность переходов, описанная выше, может также быть реализована в варианте осуществления двигателя с отдельными электромагнитами, таком как вариант осуществления на ФИГ. 2b. Цилиндр 3 и цилиндр 4 могут активироваться независимо, но по существу в одни и те же моменты времени в тактах цилиндра, соответствующими электромагнитами S2 и S3.
При этом переход из двухцилиндрового режима в трехцилиндровый режим может включать в себя одновременную активацию третьего и четвертого цилиндров после события зажигания (названного вторым событием зажигания в приведенном выше описании) в первом цилиндре, деактивацию первого цилиндра после события зажигания, зажигание во втором цилиндре через 360 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания в первом цилиндре и зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания во втором цилиндре.
В другом примере четырехцилиндровый двигатель может перейти от работы в двухцилиндровом режиме к работе в трехцилиндровом режиме. Способ может содержать работу двигателя в двухцилиндровом режиме путем зажигания в первом цилиндре и втором цилиндре с первоначальным интервалом 360 градусов угла поворота коленчатого вала. Двигатель может перейти к работе в трехцилиндровом режиме путем деактивации первого цилиндра, активации четвертого цилиндра и третьего цилиндра и зажигания в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания во втором цилиндре. Кроме того, зажигание в третьем цилиндре может происходить через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре. В дополнение к этому, после деактивации в первом цилиндре не может подаваться топливо и не может происходить зажигание.
Другой пример перехода из двухцилиндрового режима в трехцилиндровый режим изображен на ФИГ. 10. Этот переход включает в себя использование управления с помощью отдельных электромагнитов, как показано в примере альтернативного варианта осуществления на ФИГ. 2b, для цилиндра 3 и цилиндра 4. При этом цилиндр 3 может быть активирован раньше, чем цилиндр 4 так, чтобы событие зажигания со сгоранием могло происходить в цилиндре 3 через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 1. Как показано на чертеже, цилиндр 3 может быть активирован к концу своего такта расширения и любой заряд, захваченный в цилиндре 3, может быть удален во время последующего такта выпуска. Цилиндр 4 может быть активирован к концу своего такта расширения приблизительно через 450 градусов УПКВ после активации цилиндра 3. Захваченные газы могут выталкиваться из цилиндра 4 после активации. Кроме того, цилиндр 1 может быть деактивирован к концу своего такта расширения после события сгорания.
При этом последовательность событий при переходе можно описать следующим образом: за активацией цилиндра 3 может следовать первое событие зажигания в цилиндре 2. Второе событие зажигания может происходить в цилиндре 1 через 360 градусов УПКВ после первого события зажигания в цилиндре 2. Цилиндр 4 может быть активирован после второго события зажигания в цилиндре 1. Кроме того, третье событие зажигания в цилиндре 3 может следовать через 120 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 1. Цилиндр 1 может быть деактивирован к концу такта расширения, следующего за вторым событием зажигания, и сгоревшие газы могут быть захвачены. Далее, зажигание в цилиндре 2 может представлять собой четвертое событие зажигания через 240 градусов УПКВ после третьего события зажигания в цилиндре 3. Пятое событие зажигания в цилиндре 4 может следовать через 240 градусов УПКВ после четвертого события зажигания в цилиндре 2. На этой основе зажигание в трех активированных цилиндрах может по-прежнему происходить равномерно с интервалами 240 градусов УПКВ.
Описанная выше последовательность переходов может приводить к увеличению ШВНР вследствие неравномерных интервалов зажигания, имеющих место во время этой последовательности. Неравномерные интервалы во время последовательности могут быть подробно представлены следующим образом: 360-120-240-240. Среди последовательных событий зажигания во время перехода может наблюдаться относительно короткий интервал 120 градусов УПКВ, так как зажигание в цилиндре 3 происходит вскоре после зажигания в цилиндре 1. Кроме того, при упомянутой последовательности такты расширения, обеспечивающие крутящий момент для коленчатого вала, изменяются с одного через каждые 360 градусов УПКВ на один через каждые 240 градусов УПКВ. Число градусов УПКВ между тактами расширения может быть обратно пропорциональным крутящему моменту, создаваемому коленчатым валом, в предположении, что такты расширения имеют одинаковую интенсивность. Во время промежуточного периода в пределах перехода, когда число градусов УПКВ между тактами расширения равно 120, может происходить кратковременное увеличение крутящего момента коленчатого вала. Это кратковременное увеличение может восприниматься как недостаточная плавность и возросшая вибрация. Соответственно, последовательность переходов, представленная на ФИГ. 9, может обеспечивать более плавный переход, чем последовательность переходов на ФИГ. 10. Вследствие вероятности увеличения ШВНР последовательность переходов на ФИГ. 10 может использоваться реже. Следует также отметить, что между по меньшей мере двумя последовательными событиями зажигания во время перехода имеет место интервал 120 градусов УПКВ.
Вышеприведенная последовательность невозможна в дополнительном примере осуществления двигателя на ФИГ. 2а с единственным общим электромагнитом (например, электромагнитом S2), управляющим каждым из цилиндра 3 (или цилиндра 35) и цилиндра 4 (или цилиндра 37).
В другом варианте представления способ может содержать переход из двухцилиндрового режима в трехцилиндровый режим работы двигателя путем последовательной активации третьего цилиндра и четвертого цилиндра, за которой следует деактивация первого цилиндра после события зажигания в первом цилиндре. Способ может дополнительно содержать зажигание в третьем цилиндре через 120 градусов УПКВ после события зажигания в первом цилиндре, зажигание во втором цилиндре через 240 градусов УПКВ после зажигания в третьем цилиндре, зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов УПКВ после зажигания во втором цилиндре и зажигание в первом цилиндре через 120 градусов УПКВ после зажигания в четвертом цилиндре. Как упоминалось выше, эта последовательность может генерировать ШВНР вследствие более короткого интервала 120 градусов УПКВ между первым событием зажигания в первом цилиндре и последующим событием зажигания в третьем цилиндре.
На ФИГ. 11 приведен пример диаграммы зажигания в двигателе, иллюстрирующей переход из трехцилиндрового режима ДОЦ в двухцилиндровый режим. Показанный пример предназначен в качестве примера дополнительного варианта осуществления на ФИГ. 2а, причем управление системой исполнительных механизмов цилиндра 3 (или цилиндра 35) и цилиндра 4 (или цилиндра 37) осуществляется одним общим электромагнитом S2. С левой стороны диаграммы двигатель показан работающим в трехцилиндровом режиме с цилиндрами 2, 3 и 4 активированными так, что события зажигания в двигателе происходят с интервалами 240 градусов УПКВ. Точнее, зажигание цилиндров 2, 3 и 4 может происходить через каждые 240 градусов УПКВ в порядке зажигания 2-4-3-2-4-3. Кроме того, цилиндр 1 деактивирован путем приведения в действие впускных и выпускных клапанов с помощью соответствующих вторых, нулевых кулачков. Помимо этого, топливная форсунка в цилиндре 1 может быть отключена. Однако искра зажигания может по-прежнему подаваться, но без свежего воздуха и несгоревшего топлива сгорание в этом деактивированном цилиндре не может происходить.
При получении команды перехода в двухцилиндровый режим работы двигателя электромагнит S2 может быть приведен в действие системой 204 ППК с целью деактивации цилиндров 3 и 4. В ответ на эту команду профили кулачков могут быть переключены так, что впускные и выпускные клапаны цилиндров 3 и 4 теперь приводятся в действие их соответствующими вторыми нулевыми кулачками. Следует понимать, что переключение между первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками и вторыми нулевыми впускными кулачками и вторыми нулевыми выпускными кулачками может выполняться во время тактов сжатия или расширения. Во время этих тактов кулачки могут располагаться на своей основной окружности, обеспечивая возможность плавного перехода между профилями кулачков. Поэтому цилиндр 4 может быть деактивирован к концу своего такта расширения после события зажигания в цилиндре 4. Между тем, цилиндр 3 может быть деактивирован одновременно с цилиндром 4. Как объяснялось выше, деактивация цилиндра может включать в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов этих цилиндров с помощью соответствующих нулевых кулачков и блокирование топливной форсунки, подключенной к этому цилиндру. Однако внутри деактивированного цилиндра может по-прежнему обеспечиваться искра зажигания. В альтернативных вариантах осуществления искра зажигания может также быть отключена после требуемого события зажигания.
Как показано на ФИГ. 11, цилиндр 3 может быть деактивирован во время такта сжатия. Поскольку подача топлива в цилиндр может происходить во время такта впуска или во время более ранней части такта сжатия, свежее топливо со свежим впускным воздухом могут находиться внутри цилиндра 3, когда он деактивирован. Соответственно, когда искра зажигания подается к цилиндру 3 после деактивации во время его такта сжатия, в цилиндре 3 может происходить событие сгорания (или зажигания). Однако сгоревшие газы могут оставаться захваченными внутри цилиндра 3 (и цилиндра 4), поскольку выпускные и впускные клапаны остаются закрытыми после деактивации.
Цилиндр 1 может быть активирован к концу своего такта расширения (в цилиндре 1 не происходит сгорания во время деактивации) после события зажигания в цилиндре 3. Электромагнит S1 может быть приведен в действие с целью активации цилиндра 1 для перехода в двухцилиндровый режим. Соответственно выпускные и впускные клапаны в цилиндре 1 могут быть активированы путем переключения рабочих кулачков с соответствующих вторых, нулевых кулачков на первые впускные кулачки и первые выпускные кулачки. После активации захваченные газы в цилиндре 1 могут быть удалены во время последующего такта выпуска.
Последовательность событий в двигателе 10 при переходе от трехцилиндрового режима к двухцилиндровому режиму может быть описана следующим образом: за первым событием зажигания в цилиндре 2 через 240 градусов УПКВ может следовать второе событие зажигания в цилиндре 4. Одновременная деактивация цилиндров 3 и 4 может происходить после второго события зажигания в цилиндре 4. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 3 (пост-деактивация) через 240 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 4. Затем цилиндр 1 может быть активирован к концу своего такта расширения. За третьим событием зажигания в цилиндре 3 через 240 градусов УПКВ может следовать четвертое событие зажигания в цилиндре 2, а за четвертым событием зажигания в цилиндре 2 через 360 градусов УПКВ может следовать пятое событие зажигания в цилиндре 1. После этого события зажигания двигатель может продолжать работу в двухцилиндровом режиме с равномерными интервалами зажигания 360 градусов УПКВ в двух активированных цилиндрах (цилиндр 1 и цилиндр 2). Следует отметить, что между по меньшей мере двумя последовательными событиями зажигания в вышеприведенной последовательности имеется интервал 120 градусов (или больше) УПКВ. В данном примере наименьший интервал между двумя последовательными событиями зажигания составляет 240 градусов УПКВ.
Эта последовательность событий при переходе из трехцилиндрового режима в двухцилиндровый режим может обеспечить возможность более плавного перехода с уменьшенными ШВНР. В этой последовательности переходов интервалы зажигания изменяются с 240 градусов УПКВ в трехцилиндровом режиме на 360 градусов УПКВ в двухцилиндровом режиме. Как видно из ФИГ. 11, промежуточные интервалы зажигания, составляющие 120 или 480 градусов УПКВ, могут отсутствовать, и переход выполняется между двумя режимами, характеризующимися равномерными интервалами зажигания. Как упоминалось выше, число градусов УПКВ между интервалами зажигания (или тактами расширения) может быть обратно пропорциональным крутящему моменту, создаваемому коленчатым валом, в предположении, что такты расширения имеют одинаковую интенсивность. Если бы во время перехода имел место промежуточный период, в котором число градусов УПКВ между тактами расширения равно 120 или 480 градусам УПКВ, могло бы происходить соответственно кратковременное увеличение или уменьшение крутящего момента коленчатого вала. Это кратковременное увеличение или уменьшение может восприниматься как недостаточная плавность.
Таким путем четырехцилиндровый двигатель может перейти от работы в трехцилиндровом режиме к работе в двухцилиндровом режиме с использованием единственного электромагнита. Способ может включать в себя одновременную деактивацию четвертого цилиндра (цилиндра 4) и третьего цилиндра (цилиндра 3), активацию первого цилиндра (цилиндра 1) и зажигание в первом цилиндре через 360 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания во втором цилиндре (цилиндре 2).
Последовательность переходов, описанная выше, может также быть реализована с помощью отдельных электромагнитов, как на ФИГ. 2b. Цилиндр 3 и цилиндр 4 могут активироваться независимо, но по существу в одни и те же моменты времени в тактах цилиндра, соответствующими электромагнитами S2 и S3.
В другом примере четырехцилиндровый двигатель может перейти от работы в трехцилиндровом режиме к работе в двухцилиндровом режиме. Способ может содержать переход из трехцилиндрового режима в двухцилиндровый режим путем деактивации третьего цилиндра и четвертого цилиндра, активации первого цилиндра и зажигания в первом цилиндре через 360 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания во втором цилиндре. Кроме того, после деактивации в четвертый цилиндр не может подаваться топливо и не может происходить зажигание. Помимо этого, после деактивации в третий цилиндр не может подаваться топливо, и не может происходить зажигание.
Другой пример перехода из трехцилиндрового режима в двухцилиндровый режим изображен на ФИГ. 12. Этот переход включает в себя использование управления отдельными электромагнитами, как показано в дополнительном варианте осуществления на ФИГ. 2b для цилиндра 3 и цилиндра 4. Аналогично ФИГ. 11, с левой стороны диаграммы двигатель показан работающим в трехцилиндровом режиме с активированными цилиндрами 2, 3 и 4 и событиями зажигания в двигателе, происходящими с интервалами 240 градусов УПКВ. Кроме того, цилиндр 1 деактивирован путем приведения в действие впускных и выпускных клапанов с помощью соответствующих вторых, нулевых кулачков.
При получении команды перехода в двухцилиндровый режим работы двигателя электромагниты S2 и S3 могут быть приведены в действие независимо системой 204 ППК с целью деактивации цилиндров 3 и 4. Поэтому цилиндр 3 может быть деактивирован раньше, чем цилиндр 4, при этом деактивация происходит к концу такта расширения после события зажигания в цилиндре 3. Газы, сгоревшие в результате события зажигания в цилиндре 3, могут быть захвачены. Цилиндр 4 может также быть деактивирован к концу своего такта расширения после события сгорания в цилиндре 4. Аналогично цилиндру 3, сгоревшие газы могут быть захвачены внутри цилиндра 4 после деактивации. Цилиндр 1 может быть активирован посредством электромагнита S1 к концу своего такта расширения (без события сгорания в цилиндре 1 во время деактивации), а захваченный заряд воздуха может быть вытолкнут во время такта выпуска, следующего за тактом расширения. Активация цилиндра 1 может следовать за событием зажигания в цилиндре 4.
При этом последовательность событий при переходе между режимами может быть описана следующим образом: за первым событием зажигания в цилиндре 2 через 240 градусов УПКВ может следовать второе событие зажигания в цилиндре 4. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 3 через 240 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 4. Кроме того, цилиндр 3 может быть деактивирован к концу своего такта расширения после третьего события зажигания в цилиндре 3. Четвертое событие зажигания может происходить в цилиндре 2 через 240 градусов УПКВ после третьего события зажигания в цилиндре 3. Зажигание в цилиндре 4 может представлять собой пятое событие зажигания через 240 градусов УПКВ после четвертого события зажигания. Затем цилиндр 4 может быть деактивирован в такте расширения, следующем за пятым событием зажигания внутри цилиндра 4, а цилиндр 1 может быть активирован после деактивации цилиндра 4. Шестое событие зажигания в цилиндре 2 может происходить через 480 градусов УПКВ после пятого события зажигания. Седьмое событие зажигания в цилиндре 1 может следовать через 360 градусов УПКВ после шестого события зажигания в цилиндре 2. На этой основе зажигание двух активированных цилиндров может по-прежнему происходить равномерно с интервалами 360 градусов УПКВ.
Описанная выше последовательность переходов может приводить к увеличению ШВНР вследствие пропущенных событий зажигания между пятым и шестым событиями зажигания, что приводит к неравномерным интервалам. Неравномерные интервалы во время вышеуказанной последовательности могут быть следующими: 240-480-360. Среди последовательных событий зажигания во время перехода может наблюдаться относительно более длительный интервал 480 градусов УПКВ, так как зажигание в цилиндре 2 происходит намного позже зажигания цилиндре в 4. Этот более длительный интервал может сказываться на выходном крутящем моменте двигателя, а пропущенные события зажигания могут сказываться на сгорании и дорожных качествах транспортного средства. В связи с этим, может происходить кратковременное уменьшение крутящего момента коленчатого вала, которое, в свою очередь, может приводить к уменьшению плавности и возросшим отклонениям. Вследствие вероятности увеличения ШВНР и отклонений выходного крутящего момента последовательность переходов на ФИГ. 12 может использоваться реже. Следует отметить, что между двумя последовательными событиями зажигания при переходе присутствует по меньшей мере интервал 120 градусов УПКВ. В данном примере кратчайший интервал между двумя последовательными события зажигания составляет 240 градусов УПКВ.
Вышеприведенная последовательность невозможна с единственным общим электромагнитом (например, электромагнитом S2), управляющим каждым из цилиндра 3 (или цилиндра 35) и цилиндра 4 (или цилиндра 37).
На ФИГ. 13 приведен пример диаграммы зажигания в двигателе, иллюстрирующей переход из четырехцилиндрового режима (или режима без использования ДОЦ) в двухцилиндровый режим. Показанный пример предназначен в качестве примера дополнительного варианта осуществления на ФИГ. 2а, причем управление системами исполнительных механизмов цилиндра 3 (или цилиндра 35) и цилиндра 4 (или цилиндра 37) осуществляется разными электромагнитами, например, S2 и S3. С левой стороны диаграммы двигатель показан работающим в четырехцилиндровом режиме со всеми четырьмя активированными цилиндрами и событиями зажигания в двигателе, происходящими в неравномерном режиме. Конкретно, зажигание в цилиндре 3 может происходить через 120 градусов УПКВ после события зажигания в цилиндре 1, зажигание в цилиндре 2 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 3, а зажигание в цилиндре 4 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2. Зажигание в цилиндре 1 может происходить через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. Таким образом, порядок зажигания в полноцилиндровом режиме может быть следующим: 1-3-2-4 при интервалах 120-240-240-120. Кроме того, впускные и выпускные клапаны в цилиндрах 1, 3 и 4 могут быть приведены в действие их первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками соответственно.
При получении команды перехода в двухцилиндровый режим работы двигателя электромагниты S2 и S3 могут быть приведены в действие системой 204 ППК с целью деактивации цилиндров 3 и 4. В ответ на эту команду профили кулачков в цилиндрах 3 и 4 могут быть переключены так, что впускные и выпускные клапаны теперь приводятся в действие их соответствующими вторыми нулевыми кулачками. Следует понимать, что переключение между первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками и вторыми нулевыми впускными кулачками и вторыми нулевыми выпускными кулачками может выполняться во время тактов сжатия или расширения. Во время этих тактов кулачки могут располагаться на своей основной окружности, обеспечивая возможность плавного перехода между профилями кулачков. Каждый из цилиндров 3 и 4 может быть деактивирован к концу их соответствующих тактов расширения, которые следуют после соответствующих событий зажигания. Кроме того, внутри каждого из цилиндров 3 и 4 могут быть захвачены сгоревшие газы. Однако цилиндр 3 может быть деактивирован раньше, чем цилиндр 4.
Последовательность событий в двигателе 10 при переходе от режима без использования ДОЦ к двухцилиндровому режиму может быть описана следующим образом: за первым событием зажигания в цилиндре 2 через 240 градусов УПКВ следует второе событие зажигания в цилиндре 4. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 1 через 120 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 4, а четвертое событие зажигания может следовать в цилиндре 3. Четвертое событие зажигания в цилиндре 3 может происходить через 120 градусов УПКВ после третьего события зажигания в цилиндре 1. Следует отметить, что это последовательность зажигания в четырехцилиндровом режиме. Цилиндр 3 может быть активирован к концу своего такта расширения, следующего после четвертого события зажигания в цилиндре 3. Зажигание в цилиндре 2 может представлять собой пятое событие зажигания через 240 градусов УПКВ после четвертого события зажигания. За пятым событием зажигания может следовать шестое событие зажигания в цилиндре 4 через 240 градусов УПКВ после пятого события зажигания. Затем цилиндр 4 может быть деактивирован к концу своего такта расширения после шестого события зажигания. Седьмое событие зажигания может происходить в цилиндре 1 через 120 градусов УПКВ после шестого события зажигания. Поскольку цилиндр 3 деактивирован, следующее событие зажигание, или восьмое событие зажигание происходит в цилиндре 2 через 360 градусов УПКВ после седьмого события зажигания. После этого события зажигания двигатель может продолжать работу в двухцилиндровом режиме с равномерными интервалами зажигания 360 градусов УПКВ в двух активированных цилиндрах (цилиндре 1 и цилиндре 2). Следует отметить, что между двумя последовательными события зажигания при переходе присутствует по меньшей мере интервал 120 градусов УПКВ. Например, интервал между третьим и четвертым событиями зажигания составляет 120 градусов УПКВ. В другом примере между шестым и седьмым событиями зажигания имеет место интервал 120 градусов УПКВ.
Таким путем может происходить переход работы двигателя от четырехцилиндрового режима к двухцилиндровому режиму. Способ может включать в себя последовательную деактивацию третьего цилиндра (цилиндра 3) и четвертого цилиндра (цилиндра 4) после соответствующих событий зажигания (четвертого и шестого событий зажигания) и зажигание во втором цилиндре и первом цилиндре с интервалами 360 градусов угла поворота коленчатого вала.
Другой пример перехода из четырехцилиндрового режима в двухцилиндровый режим изображен на ФИГ. 14. Этот переход может выполняться при помощи единственного общего электромагнита, приводящего в действие системы исполнительных механизмов, как показано в дополнительном варианте осуществления на ФИГ. 2а. Аналогично ФИГ. 13, с левой стороны диаграммы показана работа двигателя в полноцилиндровом режиме со всеми активированными цилиндрами 2, 3 и 4 и событиями зажигания в двигателе, происходящими через неравномерно распределенные интервалы. Как описано со ссылкой на ФИГ. 13, порядок зажигания в полноцилиндровом режиме может быть 1-3-2-4 при следующих интервалах в градусах УПКВ: 120-240-240-120. Кроме того, впускные и выпускные клапаны в цилиндрах 1, 3 и 4 могут быть приведены в действие их первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками соответственно.
При получении команды перехода в двухцилиндровый режим работы двигателя электромагнит S2 может быть приведен в действие системой 204 ППК с целью деактивации цилиндров 3 и 4. Кроме того, цилиндры 3 и 4 могут деактивироваться одновременно. В ответ на эту команду профили кулачков могут быть переключены так, что впускные и выпускные клапаны цилиндров 3 и 4 теперь приводятся в действие их соответствующими вторыми нулевыми кулачками. Переключение между первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками и вторыми нулевыми впускными кулачками и вторыми нулевыми выпускными кулачками может выполняться во время тактов сжатия или расширения внутри цилиндров. Поэтому цилиндр 4 может быть деактивирован к концу своего такта расширения после события зажигания в цилиндре 4. Цилиндр 3 может быть деактивирован одновременно с цилиндром 4.
Как объяснялось выше, деактивация цилиндра может включать в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов этих цилиндров с помощью соответствующих нулевых кулачков и блокирование топливной форсунки, подключенной к этому цилиндру. Однако внутри деактивированного цилиндра может по-прежнему обеспечиваться искра зажигания. В альтернативных вариантах осуществления искра зажигания может также быть отключена после требуемого события зажигания. Как показано на ФИГ. 14, цилиндр 3 может быть деактивирован во время такта сжатия. Поскольку подача топлива в цилиндр может происходить во время такта впуска или во время более ранней части такта сжатия, свежее топливо с свежим впускным воздухом могут находиться внутри цилиндра 3, когда он деактивирован. Соответственно, когда искра зажигания подается к цилиндру 3 после деактивации во время его такта сжатия, в цилиндре 3 может происходить событие сгорания (или зажигания) после деактивации. Однако сгоревшие газы могут оставаться захваченными внутри цилиндра 3 (и цилиндра 4), поскольку выпускные и впускные клапаны остаются закрытыми во время деактивации.
Последовательность событий в двигателе 10 при переходе от режима без использования ДОЦ к двухцилиндровому режиму может быть описана следующим образом: за первым событием зажигания в цилиндре 2 через 240 градусов УПКВ следует второе событие зажигания в цилиндре 4. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 1 через 120 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 4. Затем цилиндры 4 и 3 могут быть деактивированы. Четвертое событие зажигания может происходить в цилиндре 3 (пост-деактивация) через 120 градусов УПКВ после третьего события зажигания в цилиндре 1. Следует отметить, что это последовательность зажигания в четырехцилиндровом режиме. Далее, зажигание в цилиндре 2 может представлять собой пятое событие зажигания через 240 градусов УПКВ после четвертого события зажигания. За пятым событием зажигания может следовать шестое событие зажигания в цилиндре 1 через 360 градусов УПКВ после пятого события зажигания. После этого события зажигания двигатель может продолжать работу в двухцилиндровом режиме с равномерными интервалами зажигания 360 градусов УПКВ в двух активированных цилиндрах (цилиндре 1 и цилиндре 2). Следует отметить, что между двумя последовательными событиями зажигания при переходе в описанной выше последовательности может присутствовать по меньшей мере интервал 120 градусов УПКВ. Например, третье и четвертое события зажигания разделены интервалом 120 градусов УПКВ. Кроме того, вышеприведенная последовательность возможна с отдельными электромагнитами, управляющими каждым из цилиндра 3 (или цилиндра 35) и цилиндра 4 (или цилиндра 37). Установка моментов деактивации каждого из цилиндров 3 и 4 может по существу быть такой же, как описано выше.
Таким путем четырехцилиндровый двигатель может перейти от работы в полноцилиндровом режиме к работе в ограниченном двухцилиндровом режиме. Способ может содержать переход работы двигателя от полноцилиндрового режима к двухцилиндровому режиму путем одновременной деактивации третьего и четвертого цилиндров. Зажигание в первом и втором цилиндрах может по-прежнему происходить через равномерные интервалы, причем равномерные интервалы составляют 360 градусов угла поворота коленчатого вала.
На ФИГ. 15 приведен пример диаграммы зажигания в двигателе, иллюстрирующей переход из четырехцилиндрового режима (или режиме без использования ДОЦ) в трехцилиндровый режим. Показанный пример может использоваться в любом примере дополнительного варианта осуществления на ФИГ. 2а, причем управление системами исполнительных механизмов цилиндра 3 (или цилиндра 35) и цилиндра 4 (или цилиндра 37) осуществляется разными электромагнитами, например, S2 и S3, или в примере дополнительного варианта осуществления на ФИГ. 2а включает в себя приведение в действие клапанов в цилиндрах 3 и 4 с помощью общего электромагнита.
С левой стороны диаграммы двигатель показан работающим в четырехцилиндровом режиме со всеми четырьмя активированными цилиндрами и событиями зажигания в двигателе, происходящими в неравномерном режиме. Конкретно, зажигание в цилиндре 3 может происходить через 120 градусов УПКВ после события зажигания в цилиндре 1, зажигание в цилиндре 2 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 3, а зажигание в цилиндре 4 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2. Зажигание в цилиндре 1 может происходить через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. Таким образом, порядок зажигания в полноцилиндровом режиме может быть следующим: 1-3-2-4 при интервалах 120-240-240-120. Кроме того, впускные и выпускные клапаны в цилиндрах 1, 3 и 4 могут быть приведены в действие их первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками соответственно.
При получении команды перехода в трехцилиндровый режим работы двигателя электромагнит S1 может быть приведен в действие системой 204 ППК с целью деактивации цилиндра 1. В ответ на эту команду профили кулачков могут быть переключены так, что соответствующие впускные и выпускные клапаны в цилиндре 1 теперь приводятся в действие своими соответствующими вторыми нулевыми впускными кулачками и вторыми нулевыми выпускными кулачками. Следует понимать, что переключение между первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками и вторыми нулевыми впускными кулачками и вторыми нулевыми выпускными кулачками может выполняться во время тактов сжатия или расширения. Соответственно, цилиндр 1 может быть деактивирован к концу такта расширения, следующего после события зажигания в цилиндре 1.
Последовательность событий в двигателе 10 при переходе от режима без использования ДОЦ к трехцилиндровому режиму может быть описана следующим образом: за первым событием зажигания в цилиндре 2 через 240 градусов УПКВ может следовать второе событие зажигания в цилиндре 4. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 1 через 120 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 4, а четвертое событие зажигания может следовать в цилиндре 3. Четвертое событие зажигания в цилиндре 3 может происходить через 120 градусов УПКВ после третьего события зажигания в цилиндре 1. Следует отметить, что это последовательность зажигания в четырехцилиндровом режиме. Цилиндр 1 может быть деактивирован к концу своего такта расширения, следующего после третьего события зажигания в цилиндре 1. Далее, зажигание в цилиндре 2 может представлять собой пятое событие зажигания через 240 градусов УПКВ после четвертого события зажигания. За пятым событием зажигания может следовать шестое событие зажигания в цилиндре 4 через 240 градусов УПКВ после пятого события зажигания. Седьмое событие зажигания может происходить в цилиндре 3 через 240 градусов УПКВ после шестого события зажигания. После этого события зажигания двигатель может продолжать работу в трехцилиндровом режиме с равномерными интервалами зажигания 240 градусов УПКВ в трех активированных цилиндрах (цилиндры 2, 3 и 4). Кроме того, последовательность событий зажигания при этом переходе может включать в себя интервал зажигания по меньшей мере 120 градусов УПКВ. В данном примере кратчайший интервал между двумя последовательными событиями зажигания составляет 120 градусов УПКВ между третьим и четвертым событиями зажигания. Следующий кратчайший интервал составляет 240 градусов УПКВ (по меньшей мере 120 градусов УПКВ) между четвертым и пятым событиями зажигания, в частности, после деактивации цилиндра 1.
Таким путем может происходить переход работы двигателя от полноцилиндрового режима или режима без использования ДОЦ к трехцилиндровому режиму ДОЦ. Таким образом, в другом варианте представления способ для четырехцилиндрового двигателя может содержать работу двигателя в полноцилиндровом режиме путем активации всех четырех цилиндров и зажигания в четырех цилиндрах через неравномерные интервалы, переход в трехцилиндровый режим путем деактивации первого цилиндра (цилиндра 1) и зажигания в оставшихся трех активированных цилиндрах через равномерные интервалы 240 градусов угла поворота коленчатого вала. Первый цилиндр может быть деактивирован после такта расширения в первом цилиндре.
Другой пример способа может содержать переход из четырехцилиндрового режима в трехцилиндровый режим работы двигателя путем деактивации первого цилиндра и зажигания во втором цилиндре, третьем цилиндре и четвертом цилиндре через равномерные интервалы 240 градусов угла поворота коленчатого вала. Способ может дополнительно включать в себя деактивацию первого цилиндра только после зажигания в первом цилиндре.
На ФИГ. 16 приведен пример диаграммы зажигания в двигателе, иллюстрирующей переход из трехцилиндрового режима в четырехцилиндровый режим (или режим без использования ДОЦ). Показанный пример может использоваться в любом примере дополнительного варианта осуществления на ФИГ. 2b или в примере дополнительного варианта осуществления на ФИГ. 2а.
С левой стороны диаграммы двигатель показан работающим в трехцилиндровом режиме с активированными цилиндрами 2, 3 и 4 и событиями зажигания в двигателе, происходящими с интервалами 240 градусов УПКВ. Кроме того, цилиндр 1 деактивирован путем приведения в действие впускных и выпускных клапанов с помощью соответствующих вторых, нулевых кулачков. Последовательностью зажигания в трехцилиндровом режиме может служить 2-4-3.
При получении команды перехода в четырехцилиндровый режим работы двигателя электромагнит S1 может быть приведен в действие системой 204 ППК с целью активации цилиндра 1. В ответ на эту команду профили кулачков могут быть переключены так, что соответствующие впускные и выпускные клапаны в цилиндре 1 теперь приводятся в действие своими соответствующими первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками. Переключение между первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками и вторыми нулевыми впускными кулачками и вторыми нулевыми выпускными кулачками может выполняться во время тактов сжатия или расширения. Соответственно, цилиндр 1 может быть деактивирован к концу такта расширения (без сгорания в цилиндре 1 во время деактивации). Кроме того, любые захваченные газы могут выталкиваться из цилиндра 1 в последующем такте выпуска.
Последовательность событий в двигателе 10 при переходе может быть описана следующим образом: за первым событием зажигания в цилиндре 2 через 240 градусов УПКВ может следовать второе событие зажигания в цилиндре 4. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 3 через 240 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 4. Следует отметить, что это последовательность зажигания в трехцилиндровом режиме. Цилиндр 1 может быть активирован к концу своего такта расширения, следующего после третьего события зажигания в цилиндре 3. Далее, зажигание в цилиндре 2 может представлять собой четвертое событие зажигания через 240 градусов УПКВ после третьего события зажигания. За четвертым событием зажигания может следовать пятое событие зажигания в цилиндре 4 через 240 градусов УПКВ после четвертого события зажигания. Далее, шестое событие зажигания может происходить в цилиндре 1 через 120 градусов УПКВ после пятого события зажигания в цилиндре 4. После этого двигатель может продолжать работу в полноцилиндровом режиме с неравномерными интервалами зажигания до выдачи команды другого перехода.
Следует отметить, что последовательность событий зажигания при переходе может включать в себя интервал зажигания 240 градусов УПКВ (больше, чем по меньшей мере 120 градусов УПКВ, или по меньшей мере 120 градусов УПКВ) между последовательными событиями зажигания, например, третьим и четвертым событиями зажигания после активации цилиндра 1.
Таким путем может происходить переход работы двигателя от трехцилиндрового режима ДОЦ к полноцилиндровому режиму или режиму работы без использования ДОЦ. Таким образом, в другом варианте представления способ для четырехцилиндрового двигателя может содержать работу двигателя в трехцилиндровом режиме путем активации всех трех цилиндров и деактивации первого цилиндра (цилиндра 1). Зажигание в трех активированных цилиндрах может происходить с равномерными интервалами 240 градусов угла поворота коленчатого вала. Переход двигателя к работе в четырехцилиндровом режиме может происходить путем активации первого цилиндра и зажигания посредине между событиями зажигания в каждом из четвертого цилиндра (цилиндра 1) и третьего цилиндра (цилиндра 2). Таким образом, зажигание в первом цилиндре может происходить через 120 градусов УПКВ после события зажигания в четвертом цилиндре. Иными словами, зажигание в первом цилиндре может также происходить за 120 градусов УПКВ до события зажигания в третьем цилиндре. Первый цилиндр может быть активирован после такта расширения (без предшествующего сгорания) внутри первого цилиндра. Кроме того, первый цилиндр может быть активирован немедленно после события зажигания в третьем цилиндре.
В другом примере способ может содержать работу двигателя только с четырьмя цилиндрами в трехцилиндровом режиме путем деактивации первого цилиндра и зажигания во втором цилиндре, третьем цилиндре и четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала, переход двигателя к работе в четырехцилиндровом режиме путем активации первого цилиндра и зажигание в первом цилиндре между событиями зажигания в четвертом цилиндре и третьем цилиндре. Способ может дополнительно включать в себя зажигание в первом цилиндре между событиями зажигания в четвертом цилиндре и третьем цилиндре так, чтобы зажигание в первом цилиндре происходило посредине между событиями зажигания в четвертом цилиндре и третьем цилиндре. Кроме того, зажигание в первом цилиндре может происходить через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре и за 120 градусов угла поворота коленчатого вала до зажигания в третьем цилиндре. Способ может также включать в себя активацию первого цилиндра немедленно после события зажигания в третьем цилиндре.
Пример перехода из двухцилиндрового режима в четырехцилиндровый режим изображен на ФИГ. 17. Этот переход включает в себя использование отдельных электромагнитов для управления цилиндром 3 и цилиндром 4, как показано в дополнительном альтернативном варианте осуществления на ФИГ. 2b. С левой стороны диаграммы двигатель показан работающим в двухцилиндровом режиме с активированными цилиндрами 1 и 2 и событиями зажигания в двигателе, происходящими с интервалами 360 УПКВ. Точнее, зажигание в цилиндрах 1 и 2 может происходить через каждые 360 градусов УПКВ в порядке зажигания 1-2-1-2. При этом цилиндры 3 и 4 деактивированы путем приведения в действие впускных и выпускных клапанов этих цилиндров с помощью соответствующих вторых, нулевых кулачков. Помимо этого, топливные форсунки в цилиндрах 3 и 4 могут быть отключены. Однако для двух деактивированных цилиндров может обеспечиваться искра зажигания. Соответственно, без свежего воздуха и несгоревшего топлива сгорание в этих деактивированных цилиндрах не может происходить.
При получении команды перехода в полноцилиндровый режим работы двигателя электромагниты S2 и S3 могут быть приведены в действие независимо системой 204 ППК с целью активации цилиндров 3 и 4. В ответ на эту команду профили кулачков могут быть переключены так, что впускные и выпускные клапаны цилиндров 3 и 4 теперь приводятся в действие первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками соответственно. Следует понимать, что переключение между двумя кулачками может выполняться во время тактов сжатия или расширения.
Цилиндр 3 и цилиндр 4 могут активироваться по отдельности в разные моменты времени посредством отдельных электромагнитов (например, S2 и S3). Как показано на ФИГ. 17, цилиндр 3 может быть активирован посредством электромагнита S2 к концу такта расширения (без сгорания в цилиндре 3 во время деактивации). Между тем, цилиндр 4 может быть активирован посредством электромагнита S2 к концу своего такта расширения (без предварительного сгорания в цилиндре 4 во время деактивации). Цилиндры 3 и 4 могут выпускать любые захваченные заряды во время соответствующих тактов выпуска после активации.
Таким образом, последовательность событий в двигателе 10 при переходе из двухцилиндрового режиме в режим без использования ДОЦ может включать в себя: активацию цилиндра 3 и инициирование первого события зажигания в цилиндре 2, за которым следует второе событие зажигания в цилиндре 1 через 360 градусов УПКВ после первого события зажигания. Цилиндр 4 может активироваться во время своего такта расширения, как объяснялось выше. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 3 через 120 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 1. Далее, зажигание в цилиндре 2 может представлять собой четвертое событие зажигания через 240 градусов УПКВ после третьего события зажигания. Пятое событие зажигания может происходить в цилиндре 4 через 240 градусов УПКВ после четвертого события зажигания в цилиндре 2. Наконец, зажигание в цилиндре 1 может происходить через 120 градусов УПКВ после пятого события зажигания. По окончании этой последовательности двигатель может полностью перейти в четырехцилиндровый режим.
Следует отметить, что во время описанного выше перехода последовательные события зажигания могут включать в себя по меньшей мере интервал 120 градусов УПКВ, например, между вторым и третьим событиями зажигания.
Таким путем может происходить переход работы двигателя от двухцилиндрового режима к четырехцилиндровому режиму. Способ включает в себя последовательную активацию третьего цилиндра и четвертого цилиндра, при этом третий цилиндр активируют раньше четвертого цилиндра, подачу топлива и зажигание в третьем цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания в первом цилиндре (второго события зажигания), и подачу топлива и зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания (четвертого события зажигания) во втором цилиндре.
Иными словами, переход работы двигателя из двухцилиндрового режима в полноцилиндровый режим может включать в себя активацию третьего цилиндра и четвертого цилиндра в различные моменты времени, зажигание в третьем цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в первом цилиндре, зажигание во втором цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в третьем цилиндре, зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания во втором цилиндре и зажигание в первом цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре.
На ФИГ. 18 изображен другой пример перехода из двухцилиндрового в четырехцилиндровый режим. В этом примере единственный общий электромагнит (например, S2 на ФИГ. 2а) может использоваться для приведения в действие впускных и выпускных клапанов в каждом из цилиндров 3 и 4. Двигатель, такой как пример двигателя 10, может работать в двухцилиндровом режиме (как показано с левой стороны на ФИГ. 18) с равномерными интервалами зажигания 360 градусов УПКВ. Цилиндры 3 и 4 могут деактивироваться, и их впускные и выпускные клапаны могут приводиться в действие соответствующими вторыми нулевыми впускными кулачками и вторыми нулевыми выпускными кулачками.
При получении команды перехода в четырехцилиндровый режим единственный электромагнит, например, S2 может быть приведен в действие для активации цилиндров 3 и 4. В ответ на эту команду профиль кулачка может быть переключен электромагнитом S2 так, что впускные и выпускные клапаны цилиндров 3 и 4 теперь приводятся в действие первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками соответственно (вместо приведения в действие вторыми нулевыми кулачками). Следует понимать, что переключение между двумя кулачками может выполняться во время тактов сжатия или расширения.
Цилиндр 4 и цилиндр 3 могут быть одновременно активированы так, что цилиндр 4 активируется к концу своего такта расширения, а цилиндр 3 активируется во время второй половины своего такта сжатия. Поскольку подача топлива может происходить или во время второй половины такта впуска, или во время первой половины такта сжатия, активация во второй половине такта сжатия не приводит к впрыскиванию свежего топлива в цилиндр 3. Вследствие этого искра зажигания, подаваемая в цилиндр 3 немедленно после его зажигания, не может инициировать сгорание. Поэтому эта искра зажигания обозначена пунктиром на ФИГ. 18. Кроме того, каждый из цилиндров 3 и 4 может выпускать любые захваченные заряды во время соответствующих тактов выпуска, следующих за активацией.
Последовательность событий в двигателе 10 при переходе из двухцилиндрового режиме в режим без использования ДОЦ может включать в себя: первое событие зажигания в цилиндре 2, за которым следует второе событие зажигания в цилиндре 1 через 360 градусов УПКВ после первого события зажигания. Третье событие зажигания может происходить в цилиндре 2 через 360 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 1. Далее, зажигание в цилиндре 4 может представлять собой четвертое событие зажигания через 240 градусов УПКВ после третьего события зажигания. Пятое событие зажигания может происходить в цилиндре 1 через 120 градусов УПКВ после четвертого события зажигания в цилиндре 4. Наконец, зажигание в цилиндре 3 может представлять собой шестое событие зажигания через 120 градусов УПКВ после пятого события зажигания в цилиндре 1. По окончании этой последовательности двигатель может полностью перейти в четырехцилиндровый режим.
Описанная выше последовательность событий зажигания может также быть инициирована отдельными электромагнитами для цилиндров 3 и 4. Установка моментов активации каждого из цилиндров 3 и 4 может по существу быть такой же, как описано выше.
Кроме того, следует отметить, что последовательность зажигания содержит по меньшей мере два последовательных события, которые включают в себя по меньшей мере интервал 120 градусов УПКВ, например, четвертое и пятое события зажигания, пятое и шестое события зажигания.
Таким путем может происходить переход работы двигателя от двухцилиндрового режима к четырехцилиндровому режиму. Способ содержит одновременную активацию третьего и четвертого цилиндров после события зажигания в первом цилиндре и подачу топлива и зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания во втором цилиндре, при этом зажигание во втором цилиндре происходит через 360 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания в первом цилиндре. Кроме того, зажигание в первом цилиндре может происходить через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре, а зажигание в третьем цилиндре - через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в первом цилиндре.
Переходы между режимами работы двигателя могут выполняться с использованием определенных последовательностей, отличных от подробно раскрытых в настоящем описании изобретения. Следует понимать, что при переходах между режимами работы двигателя последовательности, отличные от подробно раскрытых в настоящем описании изобретения, могут использоваться при переходах между режимами работы двигателя без отступления от объема раскрытия настоящего изобретения.
Обратимся теперь к ФИГ. 19, на котором показан пример программы 1900 для определения режима работы двигателя в транспортном средстве на основе нагрузки двигателя. Конкретно, на основе нагрузок двигателя могут быть выбраны двухцилиндровый режим ДОЦ, трехцилиндровый режим ДОЦ или режим работы без использования ДОЦ. Кроме того, переходы между этими режимами работы могут быть определены на основе изменений нагрузок двигателя. Управление программой 1900 может осуществлять контроллер, такой как контроллер 12 двигателя 10.
На шаге 1902 программа содержит оценку и (или) измерение условий работы двигателя. Эти условия могут включать в себя, например, частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, необходимый крутящий момент (например, от датчика положения педали), абсолютное давление во всасывающем трубопроводе (впускном коллекторе) ДВК, массовый расход воздуха МРВ (MAF), давление наддува, температуру двигателя, установку моментов зажигания, температуру во впускном коллекторе, пределы детонации и т.д. На шаге 1904 программа содержит определение режима работы двигателя на основе оцениваемых условий работы двигателя. Например, нагрузка двигателя может являться значительным фактором определения режима работы двигателя, который включает в себя двухцилиндровый режим ДОЦ, трехцилиндровый режим ДОЦ или режим работы без использования ДОЦ (также называемый полноцилиндровым режимом). В другом примере требуемый крутящий момент также может определять режим работы двигателя. Более высокий требуемый крутящий момент может предусматривать работу двигателя в режиме без использования ДОЦ или четырехцилиндровом режиме. Более низкий требуемый крутящий момент может обеспечивать возможность перехода к работе двигателя в режиме ДОЦ. Как подробно изложено выше со ссылкой на ФИГ. 8, на конкретной диаграмме 840 комбинация частоты вращения двигателя и условий нагрузки двигателя может определять режим работы двигателя.
Поэтому на шаге 1906 программа 1900 может определять, присутствуют ли условия высокой (или очень высокой) нагрузки двигателя. Например, двигатель может испытывать более высокие нагрузки при подъеме транспортного средства по крутому уклону. В другом примере может быть включена система кондиционирования воздуха, тем самым, увеличивая нагрузку на двигатель. Если определено, что условия высокой нагрузки двигателя присутствуют, программа 1900 продолжается на шаге 1908 с целью активации всех цилиндров и работы в режиме без использования ДОЦ. В примере двигателя 10 на ФИГ. 1, 2а, 2b и 4 все четыре цилиндра могут работать в режиме без использования ДОЦ. При этом режим работы без использования ДОЦ может быть выбран в условиях очень высоких нагрузок двигателя и (или) очень высоких частот вращения двигателя.
Далее, на шаге 1910 зажигание четырех цилиндров может выполняться в следующей последовательности: 1-3-2-4 с зажиганием в цилиндрах 2, 3 и 4, происходящим приблизительно через каждые 240 градусов УПКВ, и зажиганием в цилиндре 1, происходящим приблизительно посредине между зажиганием в цилиндре 4 и цилиндре 3. Как описано выше, когда активированы все четыре цилиндра, зажигание в первом цилиндре (цилиндре 3) может происходить через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в цилиндре 1, зажигание во втором цилиндре (цилиндре 2) может происходить через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в первом цилиндре, зажигание в третьем цилиндре (цилиндре 4) может происходить через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания во втором цилиндре, и зажигание в четвертом цилиндре (цилиндре 1) может происходить через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в третьем цилиндре. Затем программа 1900 может перейти к шагу 1926.
Если на шаге 1906 определено, что условия высокой нагрузки двигателя отсутствуют, программа 1900 переходит к шагу 1912, где может быть определено, присутствуют ли условия низкой нагрузки двигателя. Например, двигатель может работать с небольшой нагрузкой при движении по автомагистрали. В другом примере более низкие нагрузки двигателя могут возникать при спуске транспортного средства по уклону. Если на шаге 1912 определены условия низкой нагрузки двигателя, программа 1900 продолжается на шаге 1916 при работе двигателя в двухцилиндровом режиме ДОЦ. Помимо этого, на шаге 1918 может происходить зажигание в двух активированных цилиндрах (цилиндрах 1 и 2) с интервалами 360 градусов угла поворота коленчатого вала. Затем программа 1900 может перейти к шагу 1926.
Если на шаге 1912 определено, что условия низкой нагрузки двигателя отсутствуют, программа 1900 переходит к шагу 1920, где может быть определена работа двигателя при средней нагрузке. Затем, на шаге 1922, двигатель может работать в трехцилиндровом режиме ДОЦ, причем цилиндр 1 может быть деактивирован, а цилиндры 2, 3 и 4 могут быть активированы. Далее, на шаге 1924, зажигание в трех актированных цилиндрах может происходить через 240 градусов угла поворота коленчатого вала, так, чтобы двигатель испытывал события сгорания с интервалами 240 градусов угла поворота коленчатого вала.
После того, как режим работы двигателя выбран, и началась работа двигателя в выбранном режиме (например, на одном из шагов 1910, 1916 или 1924), программа 1900 может определить на шаге 1926, происходит ли изменение нагрузки двигателя. Например, двигатель может завершить подъем по уклону и достичь более ровной дороги, при этом существующая высокая нагрузка двигателя снижается до умеренной нагрузки (или низкой нагрузки). В другом примере может быть выключена система кондиционирования воздуха. В еще одном примере транспортное средство может увеличивать скорость на автомагистрали, чтобы обойти другие транспортные средства так, что нагрузка двигателя может возрасти от небольшой до умеренной или высокой нагрузки. Если на шаге 1926 определено, что изменения нагрузки не происходит, программа 1900 переходит к шагу 1928 для поддержания работы двигателя в выбранном режиме. В противном случае на шаге 1930 может произойти переход в другой режим исходя из изменения нагрузки двигателя. Переходы между режимами будут подробно описаны со ссылкой на ФИГ. 20, на которой показан пример программы 2000 перехода из существующего режима работы двигателя в другой режим работы на основе определенных нагрузок двигателя.
На шаге 1932 могут регулироваться различные параметры двигателя, чтобы обеспечить возможность плавного перехода и уменьшения отклонений крутящего момента во время переходов. Например, может потребоваться поддерживать необходимый водителю крутящий момент на постоянном уровне до, во время и после перехода между режимами работы ДОЦ. В связи с этим при повторной активации цилиндров требуемый заряд воздуха и, тем самым, давление воздуха в коллекторе (ДВК) для повторно активированных цилиндров могут уменьшиться (поскольку теперь будет работать большее число цилиндров) для поддержания постоянного выходного крутящего момента двигателя. Чтобы достичь требуемого более низкого заряда воздуха, при подготовке к переходу степень открытия дросселя может постепенно уменьшаться. Во время фактического перехода, иначе говоря, во время повторной активации цилиндров, степень открытия дросселя может быть существенно уменьшена для достижения требуемого потока воздуха. Это позволяет уменьшить заряд воздуха во время перехода, не вызывая внезапного снижения крутящего момента и обеспечивая при этом возможность немедленного уменьшения заряда воздуха и уровней ДВК до нужной величины в начале повторной активации цилиндров. Дополнительно или альтернативно, может выполняться установка моментов зажигания с запаздыванием для поддержания постоянного момента на всех цилиндрах, тем самым, уменьшая отклонения крутящего момента цилиндров. Когда будет восстановлено достаточное ДВК, установка моментов зажигания может быть восстановлена, а положение дросселя заново отрегулировано. В дополнение к регулировкам дросселя и установки моментов зажигания, установка фаз газораспределения также может быть отрегулирована для компенсации отклонений крутящего момента. После шага 1932 выполнение программы 1900 может закончиться.
Следует отметить, что когда указано, что относительная частота вращения (или нагрузки, или другие подобные параметры) является высокой или низкой, такое указание относится к относительной частоте вращения по сравнению с диапазоном доступных частот вращения (или нагрузок, или других подобных параметров соответственно). Таким образом, низкие нагрузки или частоты вращения двигателя могут быть более низкими по сравнению со средними или более высокими нагрузками или частотами вращения двигателя соответственно. Высокие нагрузки или частоты вращения двигателя могут быть более высокими по сравнению со средними (или умеренными) или более низкими нагрузками или частотами вращения двигателя соответственно. Средние или умеренные нагрузки или частоты вращения двигателя могут быть более низкими по сравнению с высокими или очень высокими нагрузками или частотами вращения двигателя соответственно. Кроме того, средние или умеренные нагрузки или частоты вращения двигателя могут быть большими по сравнению с низкими нагрузками или частотами вращения двигателя соответственно.
Обратимся теперь к ФИГ. 20, на которой представлена программа 2000 определения переходов между режимами работы двигателя на основе условий нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя. Конкретно, может происходить переход двигателя из режима без использования ДОЦ в один из двух режимов ДОЦ, и наоборот, а также переход между двумя режимами ДОЦ.
На шаге 2002 может быть определен текущий режим работы. Например, четырехцилиндровый двигатель может работать в полноцилиндровом режиме без использования ДОЦ, в трехцилиндровом режиме ДОЦ или двухцилиндровом режиме ДОЦ. На шаге 2004 может быть определено, работает ли двигатель в четырехцилиндровом режиме. Если нет, программа 2000 может перейти к шагу 2006, чтобы определить, является ли текущий режим работы двигателя трехцилиндровым режимом ДОЦ. Если нет, программа 2000 может определить на шаге 2008, работает ли двигатель в двухцилиндровым режиме ДОЦ. Если нет, программа 2000 возвращается к шагу 2004.
Если на шаге 2004 подтверждено, что присутствует режим работы двигателя без использования ДОЦ, программа 2000 может продолжаться на шаге 2010, чтобы проверить, уменьшилась ли нагрузка двигателя и (или) частота вращения двигателя. Если существующий режим работы двигателя является режимом без использования ДОЦ со всеми четырьмя активированными цилиндрами, двигатель может испытывать высокие или очень высокие нагрузки. В другом примере режим работы двигателя без использования ДОЦ может иметь место в ответ на очень высокие частоты вращения двигателя. Таким образом, если двигатель испытывает очень высокие нагрузки и работает в режиме без использования ДОЦ, при уменьшении нагрузки может произойти изменение режима работы. Уменьшение частоты вращения двигателя также может обеспечить возможность перехода в режим ДОЦ. Увеличение нагрузки или частоты вращения двигателя не может привести к изменению режима работы.
Если подтверждено, что уменьшения нагрузки и (или) частоты вращения двигателя не произошло, на шаге 2012 обеспечивается поддержание существующего режима работы двигателя, и выполнение программы 2000 заканчивается. Однако если определено, что произошло уменьшение нагрузки и (или) частоты вращения двигателя, программа 2000 переходит к шагу 2014, чтобы определить, обеспечивает ли уменьшение нагрузки и (или) частоты вращения пригодность двигателя для работы в трехцилиндровом режиме. Как описано выше со ссылкой на диаграмму 840 на ФИГ. 8, переход к условиям умеренных нагрузок - умеренных частот вращения и к условиям умеренных нагрузок - высоких частот вращения может обеспечить возможность работы двигателя в трехцилиндровом режиме. Следует понимать, что переход к трехцилиндровому режиму ДОЦ может также происходить в условиях низких нагрузок - низких частот вращения, как показано на диаграмме 840 на ФИГ. 8. Соответственно, если подтверждено, что существующие условия нагрузок и (или) частот вращения позволяют выполнить переход к трехцилиндровому режиму, на шаге 2016 может быть активирована подпрограмма 2500. Подпрограмма 2500 на ФИГ. 25 позволяет выполнить переход к трехцилиндровому режиму ДОЦ из режима без использования ДОЦ. Подпрограмма 2500 будет описана далее со ссылкой на ФИГ. 25, приведенную ниже. После этого выполнение программы 2000 можно закончить.
Если на шаге 2014 определено, что уменьшение нагрузки и (или) частоты вращения двигателя не подходит для работы в трехцилиндровом режиме, программа 2000 продолжается на шаге 2018, чтобы подтвердить, что уменьшение нагрузки и (или) частоты вращения двигателя позволяет двигателю работать в двухцилиндровом режиме. Как показано на диаграмме 840 на ФИГ. 8, низкие нагрузки двигателя при умеренных частотах вращения могут позволить двигателю работать в двухцилиндровом режиме ДОЦ. Если нагрузка и (или) частота вращения двигателя не подходят для двухцилиндрового режима, программа 2000 возвращается к шагу 2010. В противном случае на шаге 2020 может быть активирована подпрограмма 2600 перехода. Как будет описано со ссылкой на ФИГ. 26, подпрограмма 2600 позволяет выполнить переход к двухцилиндровому режиму ДОЦ из режима без использования ДОЦ. После этого выполнение программы 2000 можно закончить.
Возвращаясь к шагу 2006, отметим, что если подтверждено, что текущий режим работы двигателя является трехцилиндровым режимом ДОЦ, программа 2000 продолжается на шаге 2022, чтобы определить, возросла ли нагрузка двигателя, или является ли частота вращения двигателя очень высокой. Если существующий режим работы является трехцилиндровым режимом, двигатель мог предварительно испытывать условия умеренных нагрузок - умеренных частот вращения или условия умеренных нагрузок - высоких частот вращения. Альтернативно, двигатель может находиться в условиях низких нагрузок - низких частот вращения. Поэтому переход из существующего режима может произойти при увеличении нагрузки двигателя или значительном увеличении частоты вращения двигателя. Как показано на диаграмме 840 на ФИГ. 8, если частота вращения двигателя очень высока, может происходить работа двигателя в полноцилиндровом режиме. Таким образом, если увеличение нагрузки двигателя и (или) очень высокая частота вращения двигателя подтверждены на шаге 2022, программа 2000 переходит к шагу 2024 для активации подпрограммы 2400 перехода. При этом может быть выполнен переход из трехцилиндрового режим в режим без использования ДОЦ. Дополнительные детали будут объяснены со ссылкой на ФИГ. 24.
Если увеличение нагрузки двигателя и (или) очень высокая частота вращения двигателя не определены на шаге 2022, программа 2000 может проверить на шаге 2026, произошло ли уменьшение нагрузки двигателя или изменение частоты вращения двигателя. Как объяснялось выше, если двигатель работал ранее в условиях умеренных нагрузок - умеренных частот вращения, уменьшение нагрузки позволяет выполнить переход к двухцилиндровому режиму ДОЦ. В другом примере переход к двухцилиндровому режиму ДОЦ также может быть инициирован, если существующие условия низких нагрузок - низких частот вращения изменяются на условия низких нагрузок - умеренных частот вращения. В еще одном примере переход от условий низких нагрузок - высоких частот вращения к условиям низких нагрузок - умеренных частот вращения также может обеспечить возможность работы двигателя в двухцилиндровом режиме ДОЦ. Если изменение частоты вращения и (или) уменьшение нагрузки не определено, программа 2000 переходит к шагу 2012, где может поддерживаться существующий режим работы двигателя. Однако если уменьшение нагрузки двигателя или изменение частоты вращения подтверждены, программа 2000 продолжается на шаге 2027, чтобы определить, подходят ли изменения частоты вращения и (или) уменьшение нагрузки для работы в двухцилиндровом режиме. Например, контроллер может определить, находятся ли существующая частота вращения и (или) нагрузка в пределах зоны 826 диаграммы 840 на ФИГ. 8. Если да, подпрограмма 2300 перехода может быть актирована на шаге 2028. При этом подпрограмма 2300 позволяет выполнить переход к режиму работы двигателя в двухцилиндровом режиме ДОЦ. Дополнительные подробности, касающиеся подпрограммы 2300, будут подробно рассмотрены со ссылкой на ФИГ. 23. Если уменьшение нагрузки двигателя и (или) очень высокая частота вращения двигателя не позволяют работать в двухцилиндровом режиме, программа 2000 продолжается на шаге 2012, где может поддерживаться существующий режим работы двигателя.
Возвращаясь к шагу 2008, отметим, что если подтверждено, что текущий режим работы двигателя является двухцилиндровым режимом ДОЦ, программа 2000 продолжается на шаге 2030, чтобы определить, возросла ли нагрузка двигателя, или изменилась ли частота вращения двигателя. Если существующий режим работы является двухцилиндровым режимом, двигатель мог предварительно испытывать нагрузки в диапазоне от низких до умеренных при умеренных частотах вращения двигателя. Поэтому переход из существующего режима может произойти при увеличении нагрузки двигателя. Уменьшение нагрузки не может изменить режим работы двигателя. Кроме того, изменение существующего режима может также произойти, если частота вращения двигателя уменьшается до низкой или возрастает до высокой (или очень высокой) частоты вращения.
Если увеличение нагрузки двигателя и (или) изменение частоты вращения двигателя не подтверждены на шаге 2030, программа 2000 переходит к шагу 2032 для поддержания существующего двухцилиндрового режима ДОЦ. Если увеличение нагрузки двигателя и (или) изменение частоты вращения двигателя подтверждены на шаге 2030, программа может продолжаться на шаге 2034, чтобы определить, позволяют ли нагрузка двигателя и (или) изменение частоты вращения двигателя выполнить переход в трехцилиндровый режим ДОЦ. Например, чтобы сделать возможным переход в трехцилиндровый режим ДОЦ, нагрузка двигателя может иметь промежуточные уровни. Если да, подпрограмма 2100, показанная на ФИГ. 21, может быть активирована на шаге 2036 для перехода двигателя к работе в трехцилиндровом режиме ДОЦ. Подпрограмма 2100 будет подробно рассмотрена далее со ссылкой на ФИГ. 21, приведенную ниже.
Если нагрузка и (или) частота вращения двигателя не подходят для работы в трехцилиндровом режиме, программа 2000 может продолжаться на шаге 2038, чтобы определить, позволяют ли двигателю уменьшение нагрузки и (или) частота вращения двигателя работать в четырехцилиндровом режиме. Например, нагрузка двигателя может быть очень высокой. В другом примере частота вращения двигателя может быть очень высокой. Если да, на шаге 2040 может быть активирована подпрограмма 2200 перехода. Подпрограмма 2200 позволяет выполнить переход к режиму работы двигателя без использования ДОЦ. В связи с этим подпрограмма 2200 будет подробно рассмотрена далее со ссылкой на ФИГ. 22, приведенную ниже. После этого выполнение программы 2000 можно закончить. Если увеличение нагрузки и (или) изменение частоты вращения недостаточны, чтобы двигатель мог работать в полноцилиндровом режиме, программа 2000 может вернуться к шагу 2030.
Таким образом, контроллер может определять режимы работы двигателя на основе существующей комбинации частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя. Чтобы принять решение о переходах между режимами работы двигателя, можно использовать диаграмму, такую как пример диаграммы 840. В дополнение к этому, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 4, отображаемые данные, относящиеся к сигналам для активных опор, могут также использоваться для определения входных функций для активных опор на основе переходов между режимами двигателя. Эти переходы будут дополнительно описаны со ссылкой на ФИГ. 21-26.
Следует понимать, что подпрограммы 2100-2600 содержат ссылки на пример двигателя 10 с четырьмя цилиндрами, как показано на ФИГ. 2а и 2b. Кроме того, как упоминалось ранее со ссылкой на ФИГ. 5-7, цилиндр 31 может соответствовать цилиндру 1, цилиндр 33 может соответствовать цилиндру 2, цилиндр 35 может соответствовать цилиндру 3, и цилиндр 37 может соответствовать цилиндру 4. Помимо этого, каждая программа может описывать альтернативные переходы в зависимости от того, содержат ли примеры осуществления двигателя единственный общий электромагнит или отдельные электромагниты для цилиндров 3 и 4 (дополнительные варианты осуществления на ФИГ. 2а и 2b соответственно).
Следует отметить, что условия нагрузки двигателя, упоминаемые в этом описании изобретения, являются относительными. В связи с этим условия низкой нагрузки двигателя могут включать в себя условия, при которых нагрузка двигателя ниже, чем каждая из средних нагрузок двигателя и высоких (или повышенных) нагрузок двигателя. Средние нагрузки двигателя могут включать в себя условия, при которых нагрузка двигателя больше, чем в условиях низкой нагрузки, но меньше, чем в условиях высокой (или повышенной) нагрузки. Условия высоких или очень высоких нагрузок включают в себя нагрузки двигателя, которые могут быть выше, чем каждая из средних или низких (или пониженных) нагрузок двигателя.
Обратимся теперь к ФИГ. 21, иллюстрирующей программу 2100 перехода работы двигателя от двухцилиндрового режима к трехцилиндровому режиму. Конкретно, показаны последовательности переходов, включая активацию и (или) деактивацию и события зажигания в различных цилиндрах. Последовательности переходов могут быть основаны на наличии либо общего электромагнита, либо отдельных электромагнитов для приведения в действие впускных и выпускных клапанов в цилиндрах 3 и 4.
На шаге 2102 программа 2100 может подтвердить, что приближающийся переход представляет собой переход работы двигателя от двухцилиндрового режима к трехцилиндровому режиму. Если нет, выполнение программы 2100 заканчивается. В противном случае программа 2100 переходит к шагу 2103, чтобы определить, включает ли в себя существующий вариант осуществления двигателя единственный общий электромагнит для цилиндров 3 и 4. Если да, программа 2000 продолжается на шаге 2106, чтобы одновременно активировать цилиндры 3 и 4 после первого события зажигания в цилиндре 1 в двухцилиндровом режиме. Активация цилиндров 3 и 4 может включать в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов с помощью соответствующих первых впускных кулачков и первых выпускных кулачков. Кроме того, может также быть разрешен впрыск топлива в эти цилиндры. Следует отметить, что цилиндры 3 и 4 можно активировать одновременно, даже если впускные и выпускные клапаны в цилиндрах 3 и 4 приводятся в действие отдельными электромагнитами, как в варианте осуществления на ФИГ. 2b.
Как описано выше со ссылкой на ФИГ. 9, цилиндр 4 может быть активирован к концу своего такта расширения, тогда как цилиндр 3 может быть активирован во второй половине своего такта сжатия. Затем, на шаге 2116, цилиндр 1 может быть деактивирован к концу своего такта расширения после первого события зажигания. Деактивация включает в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов цилиндра 1 с помощью соответствующих вторых, нулевых кулачков.
На шаге 2118 может происходить зажигание в цилиндре 4 через 240 градусов УПКВ после второго события зажигания в цилиндре 2, при этом второе событие зажигания следует за первым событием зажигания в цилиндре 1. Кроме того, зажигание в цилиндре 3 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. Таким путем достигается переход к трехцилиндровому режиму при зажигании в цилиндрах 2, 3 и 4 с равноотстоящими интервалами 240 градусов УПКВ.
На шаге 2120 активные опоры, присоединенные к двигателю, могут регулироваться на основе отображаемых данных. Например, каждый переход может генерировать конкретные частоты вибраций в двигателе, которые могут передаваться активным опорам.
Вследствие этого активные опоры могут приводиться в действие с использованием индивидуальных входных параметров для реагирования и противодействия этим конкретным частотам вибраций. Поэтому каждый переход может требовать отдельной входной функции для активных опор. Конкретный сигнал для активных опор может быть обеспечен в зависимости от происходящего перехода путем отображения этих частот вибраций и сохранения индивидуальных соответствующих ответных реакций в памяти контроллера. Таким образом, на шаге 2120 контроллер может посылать активным опорам сигнал для обеспечения входной функции на основе ранее отображенных данных для переходов двигателя от двухцилиндрового режима к трехцилиндровому режиму в случае одновременной активации цилиндров 3 и 4.
Кроме того, на шаге 2122 сигналы для активных опор могут быть синхронизированы с сигналами для электромагнитов, функционально связанных с системами исполнительных механизмов в цилиндрах 1, 3 и 4. В одном примере активные опоры могут приводиться в действие, когда сигнал активации цилиндров 3 и 4 получен электромагнитом S2, показанным на ФИГ. 2а. Конкретно, активные опоры могут синхронизироваться с приведением в действие электромагнита S2. Кроме того, при деактивации цилиндра 1 для активных опор может быть обеспечена другая входная функция. При этом активные опоры могут приводиться в действие синхронно со срабатыванием электромагнита S1, показанного на ФИГ. 2а.
Возвращаясь к шагу 2103, отметим, что если определено, что существующий вариант осуществления двигателя не содержит единственного общего электромагнита для цилиндров 3 и 4, программа 2100 продолжается на шаге 2104, где цилиндр 3 и цилиндр 4 могут активироваться последовательно. При этом вариант осуществления двигателя может включать в себя отдельные различные электромагниты для управления впускными и выпускными клапанами в цилиндрах 3 и 4 (например, S2 и S3 дополнительного варианта осуществления двигателя на ФИГ. 2b). Конкретно, активация цилиндра 3 может предшествовать активации цилиндра 4, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 10. Кроме того, каждый из цилиндров 3 и 4 может быть активирован к концу их соответствующих тактов расширения.
Затем, на шаге 2108, цилиндр 1 может быть деактивирован к концу такта расширения, следующего после события сгорания в цилиндре 1. На шаге 2110 зажигание в цилиндре 3 может происходить через 120 градусов УПКВ после события сгорания (или события зажигания) в цилиндре 1. Помимо этого, зажигание в цилиндре 2 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 3, а зажигание в цилиндре 4 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2. Таким образом, может достигаться трехцилиндровый режим.
Кроме того, на шаге 2112 активные опоры, присоединенные к двигателю, могут быть приведены в действие на основе отображенных в контроллере данных для перехода из двухцилиндрового режима в трехцилиндровый режим с помощью отдельных электромагнитов. Конкретно, на шаге 2114 регулирование активных опор может быть синхронизировано с приведением в действие электромагнитов газораспределительного механизма, например, S1, S2 и S3. Поэтому в одном примере активные опоры могут обеспечивать первую входную функцию, когда электромагнит S2 приводят в действие для активации цилиндра 3. Активные опоры могут приводиться в действие, чтобы обеспечить вторую входную функцию, когда электромагнит S3 приводится в действие для активации цилиндра 4. В конечном счете, активные опоры могут обеспечивать третью отдельную входную функцию, когда электромагнит S1 приводится в действие для деактивации цилиндра 1.
Описанная выше последовательность с отдельными электромагнитами для цилиндров 3 и 4 может приводить к увеличению ШВНР вследствие зажигания в цилиндре 3 в пределах интервала 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 1. Поэтому для обеспечения возможности более плавного перехода могут использоваться дополнительные регулировки одной или более активных опор, положения дросселя и установки моментов зажигания.
Таким образом, пример способа перехода работы двигателя от двухцилиндрового режима к трехцилиндровому режиму может включать в себя деактивацию первого цилиндра после события зажигания, одновременную активацию третьего цилиндра и четвертого цилиндра после события зажигания в первом цилиндре, зажигание во втором цилиндре через 360 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания в первом цилиндре, зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания во втором цилиндре и зажигание в третьем цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре.
Обратимся теперь к ФИГ. 22, иллюстрирующему программу 2200 перехода работы двигателя от двухцилиндрового режима к четырехцилиндровому режиму. Конкретно, показаны последовательности переходов, включая активацию и (или) деактивацию и события зажигания в различных цилиндрах. Последовательности переходов могут быть основаны на наличии либо общего электромагнита, либо отдельных электромагнитов для приведения в действие впускных и выпускных клапанов в цилиндрах 3 и 4.
На шаге 2202 программа 2200 может подтвердить, что приближающийся переход представляет собой переход работы двигателя от двухцилиндрового режима к четырехцилиндровому или полноцилиндровому режиму. Если нет, выполнение программы 2200 заканчивается. В противном случае программа 2200 переходит к шагу 2203, чтобы определить, включает ли в себя существующий вариант осуществления двигателя единственный общий электромагнит для цилиндров 3 и 4. Если да, программа 2200 продолжается на шаге 2204, чтобы одновременно активировать цилиндры 3 и 4 после первого события зажигания в цилиндре 1 в двухцилиндровом режиме. Активация цилиндров 3 и 4 может включать в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов с помощью соответствующих первых впускных кулачков и первых выпускных кулачков. Кроме того, может также быть разрешен впрыск топлива в эти цилиндры. Как описано выше со ссылкой на ФИГ. 18, цилиндр 4 может быть активирован к концу своего такта расширения, тогда как цилиндр 3 может быть активирован во второй половине своего такта сжатия.
Затем, на шаге 2206, зажигание в цилиндре 4 может происходить через 240 градусов УПКВ после события зажигания в цилиндре 2. При этом событие зажигания в цилиндре 2 может следовать через 360 градусов УПКВ после первого события зажигания в цилиндре 1. Кроме того, зажигание в цилиндре 3 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. Помимо этого, зажигание в цилиндре 1 может происходить посредине между событиями зажигания в цилиндре 4 и цилиндре 3. Таким образом, двигатель 10 может теперь работать в четырехцилиндровом режиме в следующей последовательности: 1-3-2-4, с интервалами зажигания 120-240-240-120.
Следует отметить, что приведенная выше последовательность переходов возможна также, когда цилиндры 3 и 4 активируются двумя отдельными электромагнитами. Точнее, цилиндры 3 и 4 могут активироваться одновременно, даже когда они присоединены к двум отдельным электромагнитам.
На шаге 2208 активные опоры, присоединенные к двигателю, могут регулироваться на основе отображаемых данных. Например, переход из двухцилиндрового режима в четырехцилиндровый с указанным порядком активации цилиндра 3 и цилиндра 4 может генерировать в двигателе определенные частоты вибраций, которые могут передаваться активным опорам. Вследствие этого активные опоры могут приводиться в действие с использованием индивидуальных входных параметров, полученных на основании ранее отображенных данных, для реагирования и противодействия этим конкретным частотам вибраций. Кроме того, на шаге 2210 сигналы для активных опор могут быть синхронизированы с сигналами для единственного общего электромагнита (например, S2 на ФИГ. 2а), функционально связанного с системами исполнительных механизмов в цилиндрах 3 и 4.
Пример способа перехода работы от двухцилиндрового режима к четырехцилиндровому режиму может включать в себя одновременную активацию третьего цилиндра и четвертого цилиндра после события зажигания в первом цилиндре, зажигание во втором цилиндре через 360 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания в первом цилиндре, зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания во втором цилиндре, зажигание в первом цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре и зажигание в третьем цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в первом цилиндре. Одна или более активных опор могут приводиться в действие для противодействия вибрациям, возникающим в результате вышеуказанной последовательности переходов.
Возвращаясь к шагу 2203, отметим, что если определено, что существующий вариант осуществления двигателя не содержит единственного общего электромагнита для цилиндров 3 и 4, программа 2200 продолжается на шаге 2212, где цилиндр 3 и цилиндр 4 могут активироваться последовательно. При этом вариант осуществления двигателя может включать в себя отдельные различные электромагниты (например, S2 и S3 дополнительного варианта осуществления двигателя на ФИГ. 2b) для управления впускными и выпускными клапанами в цилиндрах 3 и 4. Конкретно, цилиндр 3 может быть активирован раньше цилиндра 4 при помощи отдельных электромагнитов, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 17. Кроме того, каждый из цилиндров 3 и 4 может быть активирован к концу их соответствующих тактов расширения.
Затем, на шаге 2214, зажигание в цилиндре 3 может происходить через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 1. Кроме того, сгорание в цилиндре 2 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 3, а зажигание в цилиндре 4 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2. Как показано на ФИГ. 17, зажигание в цилиндре 1 может снова происходить через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. Таким образом, может достигаться четырехцилиндровый режим.
Кроме того, на шаге 2216 активные опоры, присоединенные к двигателю, могут быть приведены в действие на основе отображенных в контроллере данных для перехода из двухцилиндрового режима в полноцилиндровый режим с помощью отдельных электромагнитов. Конкретно, на шаге 2218 регулирование активных опор может быть синхронизировано с приведением в действие электромагнитов газораспределительного механизма, например, S2 и S3. Поэтому в одном примере активные опоры могут обеспечивать первую входную функцию, когда электромагнит S2 приводится в действие для активации цилиндра 3. Активные опоры могут приводиться в действие, чтобы обеспечить вторую входную функцию, когда электромагнит S3 приводится в действие для активации цилиндра 4.
Таким путем может происходить переход работы двигателя от двухцилиндрового режима к режиму работы без использования ДОЦ. В зависимости от того, содержит ли двигатель общий электромагнит для цилиндров 3 и 4, может использоваться или не использоваться другая последовательность событий перехода.
Таким образом, способ может содержать работу двигателя только с четырьмя цилиндрами в двухцилиндровом режиме путем зажигания в первом цилиндре и втором цилиндре с интервалом 360 градусов угла поворота коленчатого вала, переход двигателя в четырехцилиндровый режим работы путем активации третьего цилиндра и четвертого цилиндра, зажигание в третьем цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в первом цилиндре, зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания во втором цилиндре и активацию одной или более активных опор в ответ на выполнение перехода. Кроме того, зажигание во втором цилиндре может происходить через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в третьем цилиндре, а зажигание в первом цилиндре - через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре. Помимо этого, третьим и четвертым цилиндрами могут управлять отдельные электромагниты, третий и четвертый цилиндры могут активироваться последовательно, при этом третий цилиндр активируется раньше четвертого цилиндра. Аудиосистема может регулироваться для избирательного добавления или подавления шума в кабине транспортного средства в ответ на выполнение переходов. В дополнение к этому, одна или более активных опор могут быть приведены в действие для обеспечения входной функции, специфичной для вышеупомянутой последовательности переходов.
Другой пример способа может содержать выполнение переходов работы двигателя от двухцилиндрового режима к четырехцилиндровому режиму путем одновременной активации третьего цилиндра и четвертого цилиндра после события зажигания в первом цилиндре. Способ может дополнительно содержать зажигание во втором цилиндре через 360 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания в первом цилиндре, зажигание в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания во втором цилиндре, зажигание в первом цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре и зажигание в третьем цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в первом цилиндре. В связи с этим, активные опоры могут приводиться в действие в ответ на выполнение последовательности переходов. Кроме того, аудиосистема может регулироваться для избирательного добавления или подавления шума в кабине транспортного средства в ответ на выполнение переходов.
На ФИГ. 23 изображена программа 2300 перехода двигателя работы от трехцилиндрового режима к двухцилиндровому режиму. Конкретно, показаны последовательности переходов, включая активацию и (или) деактивацию и события зажигания в различных цилиндрах. Последовательности переходов могут быть основаны на наличии либо общего электромагнита, либо отдельных электромагнитов для приведения в действие впускных и выпускных клапанов в цилиндрах 3 и 4.
На шаге 2302 программа 2300 может подтвердить, что приближающийся переход представляет собой переход работы двигателя от трехцилиндрового режима к двухцилиндровому режиму. Если нет, выполнение программы 2300 заканчивается. В противном случае программа 2300 переходит к шагу 2303, чтобы определить, включает ли в себя существующий вариант осуществления двигателя единственный общий электромагнит для цилиндров 3 и 4. Если да, программа 2300 продолжается на шаге 2314, чтобы деактивировать цилиндры 3 и 4 одновременно. Деактивация цилиндров 3 и 4 может включать в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов с помощью соответствующих вторых, нулевых кулачков. Кроме того, может также быть запрещен впрыск топлива в эти цилиндры. Установка моментов деактивации может быть такой, чтобы цилиндр 4 был деактивирован к концу такта расширения, следующего после события зажигания в цилиндре 4. Цилиндр 3 может быть деактивирован во второй половине своего такта сжатия. Кроме того, цилиндр 3 может испытывать событие сгорания после деактивации и немедленно после завершения своего такта сжатия. Это событие сгорания может произойти, поскольку содержимое цилиндра 3 может включать в себя свежее топливо (впрыскиваемое во время такта впуска) и воздух, как объяснялось выше со ссылкой на ФИГ. 11. Помимо этого, событие сгорания в цилиндре 3 может происходить через 240 градусов УПКВ после последнего события зажигания в цилиндре 4.
Затем, на шаге 2316, цилиндр 1 может быть активирован путем переключения рабочих кулачков впускных и выпускных клапанов с соответствующих вторых, нулевых кулачков на первые впускные кулачки и первые выпускные кулачки. Кроме того, может также быть разрешен впрыск топлива. Как упоминалось в описании ФИГ. 11, цилиндр 1 может быть активирован к концу такта расширения (событие сгорания не может предшествовать такту расширения во время деактивации).
На шаге 2318 зажигание в цилиндре 2 может происходить через 240 градусов УПКВ после события сгорания в цилиндре 3, а сгорание в цилиндре 1 может происходить через 360 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2. Поскольку цилиндры 3 и 4 деактивированы, в этих двух цилиндрах не могут происходить события зажигания, и в двигателе теперь может быть установлен двухцилиндровый режим работы.
Следует понимать, что приведенная выше последовательность возможна даже в том случае, когда управление цилиндрами 3 и 4 осуществляется отдельными электромагнитами, как в примере осуществления на ФИГ. 2b.
Активные опоры, присоединенные к двигателю, могут быть отрегулированы на шаге 2320 на основе изученных и отображенных данных для перехода из трехцилиндрового режима в двухцилиндровый. Как объяснялось выше со ссылкой на ФИГ. 21 и 22, активные опоры могут приводиться в действие с использованием различных входных параметров, изученных на основании ранее отображенных данных, для реагирования и противодействия конкретным частотам вибраций, возникающим во время различных переходов. В этом примере перехода активные опоры могут приводиться в действие сигналами, изученными на стенде для последовательности событий зажигания, описанными выше, причем цилиндрами 3 и 4 управляет общий электромагнит. Кроме того, на шаге 2322 сигналы для активных опор могут быть синхронизированы с сигналами для единственного общего электромагнита (например, S2 на ФИГ. 2а), функционально связанного с системами исполнительных механизмов в цилиндрах 3 и 4.
Таким образом, пример способа перехода из трехцилиндрового режима в двухцилиндровый режим может включать в себя одновременную деактивацию четвертого цилиндра и третьего цилиндра, активацию первого цилиндра и зажигание в первом цилиндре через 360 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания во втором цилиндре.
Возвращаясь к шагу 2303, отметим, что если определено, что существующий вариант осуществления двигателя не содержит единственного общего электромагнита для цилиндров 3 и 4, программа 2300 продолжается на шаге 2304, где цилиндр 3 и цилиндр 4 могут быть деактивированы последовательно. При этом вариант осуществления двигателя может включать в себя отдельные различные электромагниты, например, S2 и S3 дополнительного варианта осуществления двигателя на ФИГ. 2b, для управления впускными и выпускными клапанами в цилиндрах 3 и 4. Конкретно, цилиндр 3 может быть деактивирован раньше цилиндра 4, и каждый из цилиндра 3 и цилиндра 4 может быть деактивирован к концу соответствующих тактов расширения, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 12. Следует отметить, что каждый цилиндр может быть деактивирован после соответствующего события сгорания.
Затем, на шаге 2306, цилиндр 1 может быть активирован после деактивации цилиндра 4. На шаге 2308 зажигание в цилиндре 2 может происходить через 480 градусов УПКВ после последнего события зажигания в цилиндре 4. Зажигание в цилиндре 1 может происходить через 360 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2, и вслед за этим двухцилиндровый режим может продолжаться. Следует понимать, что во время последовательности переходов, описанной выше и со ссылкой на ФИГ. 12, в двигателе не происходит события зажигания между последним событием зажигания в цилиндре 4 и последующим событием зажигания в цилиндре 2. При этой последовательности переходов двигатель может испытывать проблемы ШВНР вследствие большего интервала, составляющего 480 градусов УПКВ, и пропущенных событий сгорания.
На шаге 2310 активные опоры, присоединенные к двигателю, могут быть приведены в действие на основе отображенных в контроллере данных для перехода из трехцилиндрового режима в двухцилиндровый режим с помощью отдельных электромагнитов. Конкретно, на шаге 2312 регулирование активных опор может быть синхронизировано с приведением в действие электромагнитов газораспределительного механизма, например, S2 и S3. Поэтому в одном примере активные опоры могут обеспечивать первую входную функцию, когда электромагнит S2 приводится в действие для деактивации цилиндра 3. Активные опоры могут приводиться в действие, чтобы обеспечить вторую входную функцию, когда электромагнит S3 приводится в действие для деактивации цилиндра 4. Кроме того, когда электромагнит S1 приводится в действие для активации цилиндра 1, активными опорами может быть обеспечена третья входная функция. В дополнение к этому, активные опоры могут быть выполнены с возможностью имитации сил реакции, как если бы событие зажигания произошло. Точнее, активные опоры могут также приводиться в действие для противодействия вибрациям, возникающим в результате пропущенных событий зажигания во время более длительного интервала 480 градусов УПКВ между последовательными событиями зажигания в цилиндре 4 и цилиндре 2, описанными выше. Активация активных опор может обеспечивать «тактильное восприятие» пропущенных событий зажигания.
В дополнение к активации активных опор, контроллер может также обеспечивать соответствующие слуховые ощущения для достижения полной имитации события зажигания. В одном примере система шумоподавления АШП может применяться для избирательного добавления и подавления шума в кабине транспортного средства с целью обеспечения требуемого слухового восприятия. В одном примере АШП может содержать сеть датчиков, воспринимающих шум в кабине, и, в ответ на воспринимаемый шум в кабине, аудиосистема может быть активирована. В одном примере на аудиосистему может быть подана команда управления громкоговорителями для уменьшения звукового давления в кабине с целью избирательного подавления шума. В другом примере аудиосистеме может быть дана команда добавления звукового давления в кабине с целью создания шума. Акустическое движение громкоговорителя в аудиосистеме можно координировать, чтобы обеспечить совпадение по фазе, амплитуде и частоте, требующееся для подавления шума или для достижения эффекта акустической генерации. В конечном итоге, шум, производимый данной частотой в режиме зажигания в двигателе, может быть подавлен, и вместо этого могут генерироваться акустические события, соответствующие требуемому порядку переходов.
На ФИГ. 24 показана программа 2400 перехода работы двигателя от трехцилиндрового режима к режиму работы без использования ДОЦ или четырехцилиндровому режиму. Конкретно, цилиндр 1 может быть активирован для обеспечения работы двигателя в режиме без использования ДОЦ. Кроме того, последовательность переходов может быть одинаковой для варианта осуществления двигателя, содержащего общий электромагнит для цилиндров 3 и 4, и варианта осуществления двигателя, содержащего отдельные электромагниты для цилиндров 3 и 4.
На шаге 2402 программа 2400 может подтвердить, что работа двигателя должна быть переведена от трехцилиндрового режима к четырехцилиндровому режиму. Если нет, выполнение программы 2400 заканчивается. В противном случае, на шаге 2404 цилиндр 1 может быть активирован к концу своего такта расширения (без сгорания в цилиндре 1, предшествующего активации). Раскрытая здесь последовательность была уже подробно рассмотрена на ссылкой на ФИГ. 16. Активация, как описано выше, включает в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов цилиндра 1 своими соответствующими первыми впускными кулачками и первыми выпускными кулачками. Впрыск топлива также может быть разрешен при активации.
Затем, на шаге 2406, может происходить сгорание в цилиндре 1 посредине между событиями зажигания в цилиндре 4 и цилиндре 3. После этого двигатель может работать в четырехцилиндровом режиме, причем зажигание в цилиндре 2 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 3. Зажигание в цилиндре 2 может происходить после активации цилиндра 1. Зажигание в цилиндре 4 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2, а зажигание в цилиндре 1 может происходить через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 4. Наконец, зажигание в цилиндре 3 может происходить через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 1.
На шаге 2408 активные опоры, присоединенные к двигателю, могут быть отрегулированы, чтобы выдерживать и оказывать противодействие изменениям вибраций, возникающим в результате перехода. Регулировки могут выполняться в соответствии с изученными и отображенными данными. Кроме того, на шаге 2410 запускающие регулировочные сигналы, передаваемые активным опорам, могут быть синхронизированы со срабатыванием электромагнита, функционально связанного с цилиндром. Например, активные опоры могут приводиться в действие при переключении кулачков во время активации цилиндра 1.
Таким образом, пример способа может содержать выполнение перехода из трехцилиндрового режима в четырехцилиндровый режим работы путем активации первого цилиндра и зажигания в первом цилиндре посредине между событиями зажигания в четвертом цилиндре и третьем цилиндре.
На ФИГ. 25 показана программа 2500 перехода работы двигателя от четырехцилиндрового режима к трехцилиндровому режиму. Конкретно, цилиндр 1 может быть деактивирован для перехода двигателя к работе в трехцилиндровом режиме. Кроме того, последовательность переходов может быть одинаковой для варианта осуществления двигателя, содержащего общий электромагнит для цилиндров 3 и 4, и варианта осуществления двигателя, содержащего отдельные электромагниты для цилиндров 3 и 4.
На шаге 2502 программа 2500 может определить, происходит ли переход работы двигателя от режима без использования ДОЦ к трехцилиндровому режиму. Если нет, выполнение программы 2500 заканчивается. Если подтверждено, что происходит переход работы двигателя от режима без использования ДОЦ к трехцилиндровому режиму, программа 2500 продолжается на шаге 2504 для деактивации цилиндра 1 к концу такта расширения, который следует за событием сгорания в цилиндре 1. Деактивация цилиндра 1 может включать в себя запрещение впрыска топлива и приведение в действие впускного и выпускного клапанов при помощи соответствующих вторых нулевых впускных кулачков и вторых нулевых выпускных кулачков.
На шаге 2506 оставшиеся три активированных цилиндра могут продолжать выполнение сгорания в трехцилиндровом режиме с интервалами 240 градусов УПКВ друг относительно друга. Затем, на шаге 2508 входная функция активных опор может быть отрегулирована для противодействия вибрациям, возникающим в результате вышеупомянутого перехода. На шаге 2510 регулировка может запускаться синхронно с сигналами, передаваемыми на электромагнит, присоединенный к системам исполнительных механизмов в цилиндре 1. Поэтому регулировки активных опор могут быть синхронизированы с электромагнитами газораспределительного механизма и (или) переключения профилей кулачков. Вышеприведенная последовательность переходов была уже подробно рассмотрена со ссылкой на ФИГ. 15.
Обратимся теперь к ФИГ. 26, на которой изображена программа 2600 перехода работы двигателя от четырехцилиндрового режима к двухцилиндровому режиму. Конкретно, показаны последовательности переходов, включая активацию и (или) деактивацию и события зажигания в различных цилиндрах. Последовательности переходов могут быть основаны на наличии либо общего электромагнита, либо отдельных электромагнитов для приведения в действие впускных и выпускных клапанов в цилиндрах 3 и 4.
На шаге 2602 программа 2600 может подтвердить, что приближающийся переход представляет собой переход работы двигателя от четырехцилиндрового режима к двухцилиндровому режиму. Если нет, выполнение программы 2600 заканчивается. В противном случае программа 2600 переходит к шагу 2603, чтобы определить, включает ли в себя существующий вариант осуществления двигателя единственный общий электромагнит для цилиндров 3 и 4. Если да, программа 2600 продолжается на шаге 2604, чтобы деактивировать цилиндры 3 и 4 одновременно. Деактивация цилиндров 3 и 4 может включать в себя приведение в действие впускных и выпускных клапанов с помощью соответствующих вторых, нулевых кулачков. Кроме того, может также быть запрещен впрыск топлива в эти цилиндры. Как описано выше со ссылкой на ФИГ. 14, цилиндр 4 может быть деактивирован к концу своего такта расширения, тогда как цилиндр 3 может быть деактивирован во второй половине своего такта сжатия. Следует отметить, что цилиндр 4 деактивируется после события сгорания в цилиндре 4.
Затем, на шаге 2606, зажигание в цилиндре 1 может происходить через 120 градусов УПКВ после последнего события зажигания в цилиндре 4 (до его деактивации). Цилиндр 3 может подвергаться деактивации после события сгорания через 120 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 1. Поскольку цилиндр 3 деактивируется во время своего такта сжатия, заряд воздуха внутри цилиндра 3 может содержать свежее топливо, впрыскиваемое во время такта впуска. Поэтому искра зажигания, подаваемая в цилиндр 3 после завершения его такта сжатия и после деактивации, может инициировать событие зажигания в цилиндре 3. Кроме того, зажигание в цилиндре 2 может происходить через 240 градусов УПКВ после постдеактивационного события сгорания в цилиндре 3. На шаге 2208 зажигание в цилиндре 1 может происходить через 360 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2. Поскольку цилиндр 4 деактивирован, событие зажигания между событиями зажигания в цилиндре 2 и цилиндре 1 не происходит. Таким образом, двухцилиндровый режим может быть установлен при зажигании, происходящем в цилиндрах 1 и 2 с равномерными интервалами друг относительно друга.
Следует понимать, что приведенная выше последовательность возможна даже в том случае, когда управление цилиндрами 3 и 4 осуществляется отдельными электромагнитами, как в примере осуществления на ФИГ. 2b.
На шаге 2610 активные опоры, присоединенные к двигателю, могут регулироваться на основе отображаемых данных. Например, переход из полноцилиндрового режима к двухцилиндровому при данной последовательности деактивации цилиндра 3 и цилиндра 4 может генерировать в двигателе конкретные частоты вибраций, которые могут передаваться активным опорам. Вследствие этого активные опоры могут приводиться в действие с использованием индивидуальных входных параметров, полученных на основании ранее отображенных данных, для реагирования и противодействия этим конкретным частотам вибраций. Кроме того, на шаге 2612 сигналы для активных опор могут быть синхронизированы с сигналами для единственного общего электромагнита (например, S2 на ФИГ. 2а), функционально связанного с системами исполнительных механизмов в цилиндрах 3 и 4.
Таким образом, пример способа выполнения перехода от четырехцилиндрового режима к двухцилиндровому режиму может включать в себя одновременную деактивацию третьего цилиндра и четвертого цилиндра и зажигание в первом цилиндре и втором цилиндре с равномерными интервалами 360 градусов угла поворота коленчатого вала.
Возвращаясь к шагу 2603, отметим, что если определено, что существующий вариант осуществления двигателя не содержит единственного общего электромагнита для цилиндров 3 и 4, программа 2600 продолжается на шаге 2614, где цилиндр 3 и цилиндр 4 могут быть деактивированы к концу своего такта расширения, следующего за событием сгорания в цилиндре 3. Кроме того, зажигание в цилиндре 2 может происходить с интервалами 240 градусов УПКВ после события сгорания (последнего) в цилиндре 3. На шаге 2616 зажигание в цилиндре 4 может происходить через 240 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 2, а затем цилиндр может быть деактивирован к концу своего такта расширения, следующего за событием зажигания в цилиндре 4. Следует отметить, что описываемый вариант осуществления может включать в себя отдельные различные электромагниты, например, S2 и S3 дополнительного варианта осуществления двигателя, показанного на ФИГ. 2b, для управления впускными и выпускными клапанами в цилиндрах 3 и 4. Конкретно, цилиндр 3 может быть деактивирован раньше цилиндра 4, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 13.
Затем, на шаге 2618 зажигание в цилиндре 1 может происходить через 120 градусов УПКВ после последнего зажигания в цилиндре 4, а зажигание в цилиндре 2 может происходить через 360 градусов УПКВ после зажигания в цилиндре 1. Таким образом, может достигаться двухцилиндровый режим.
На шаге 2620 активные опоры, присоединенные к двигателю, могут быть приведены в действие на основе отображенных в контроллере данных для перехода из четырехцилиндрового режима в двухцилиндровый режим с помощью отдельных электромагнитов. Конкретно, на шаге 2622 регулирование активных опор может быть синхронизировано с приведением в действие электромагнитов газораспределительного механизма, например, S2 и S3. Поэтому в одном примере активные опоры могут обеспечивать первую входную функцию, когда электромагнит S2 приводится в действие для деактивации цилиндра 3. Активные опоры могут приводиться в действие, чтобы обеспечить вторую входную функцию, когда электромагнит S3 приводится в действие для деактивации цилиндра 4.
Таким путем может происходить переход работы двигателя от режима без использования ДОЦ к двухцилиндровому режиму. В зависимости от того, содержит ли двигатель общий электромагнит для цилиндров 3 и 4, может использоваться другая последовательность событий перехода.
Как описано выше в примерах блок-схем и диаграмм установки моментов зажигания в двигателе, способ выполнения переходов в двигателе, имеющем всего четыре цилиндра, между двухцилиндровым, трехцилиндровым и четырехцилиндровым режимами работы может содержать последовательность событий зажигания, включающую в себя по меньшей мере два последовательных события зажигания, разделенные по меньшей мере 120 градусами угла поворота коленчатого вала.
Кроме того, способ может включать в себя регулирование одной или более активных опор, присоединенных к двигателю, в ответ на выполнение переходов. Регулирование одной или более активных опор может предусматривать обеспечение различных входных функций при каждом переходе между режимами работы двигателя. Помимо этого, одна или более активных опор могут регулироваться в зависимости от приведения в действие переключающего электромагнита газораспределительного механизма при каждом переходе. Аудиосистема также может регулироваться для избирательного добавления или подавления шума в кабине транспортного средства в ответ на выполнение переходов.
Таким образом, пример системы может содержать транспортное средство, двигатель, включающий в себя четыре цилиндра, расположенные в виде однорядной конфигурации, причем первый цилиндр, третий цилиндр и четвертый цилиндр выполнены с возможностью деактивации, двигатель установлен на шасси транспортного средства, поддерживаемого по меньшей мере одной активной опорой, при этом по меньшей мере одна активная опора синхронизирована с переключающим электромагнитом газораспределительного механизма. Система может также содержать контроллер, выполненный с машиночитаемыми командами, сохраняемыми в постоянной памяти, для того, чтобы при первом условии выполнять переход из двухцилиндрового режима работы в трехцилиндровый режим работы путем активации третьего цилиндра и четвертого цилиндра, деактивации первого цилиндра, зажигания в четвертом цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после события зажигания во втором цилиндре, не имеющем возможности деактивации, и зажигания в третьем цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре. При этом первое условие может включать в себя увеличение нагрузки двигателя с низкой нагрузки до средней нагрузки. Контроллер также может быть выполнен с возможностью перехода при втором условии из двухцилиндрового режима работы в полноцилиндровый режим работы путем активации третьего цилиндра и четвертого цилиндра в различные моменты времени, зажигания в третьем цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в первом цилиндре, зажигания во втором цилиндре через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в третьем цилиндре, зажигания в четвертом цилиндра через 240 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания во втором цилиндре и зажигания в первом цилиндре через 120 градусов угла поворота коленчатого вала после зажигания в четвертом цилиндре. При этом второе условие может включать в себя увеличение нагрузки двигателя с низкой нагрузки до высокой нагрузки. Контроллер также может быть выполнен с возможностью перехода при третьем условии из трехцилиндрового режима работы в четырехцилиндровый режим работы путем активации первого цилиндра и зажигания в первом цилиндре посредине между событиями зажигания в четвертом цилиндре и третьем цилиндре. При этом третье условие может включать в себя увеличение нагрузки двигателя со средней до высокой. Контроллер может содержать дополнительные команды регулирования по меньшей мере одной активной опоры для обеспечения различной ответной реакции во время каждого из первого, второго и третьего условий.
Таким путем может осуществляться плавный переход четырехцилиндрового двигателя между двухцилиндровым режимом ДОЦ, трехцилиндровым режимом ДОЦ и полноцилиндровым режимом. Благодаря установке моментов активации и (или) деактивации конкретных цилиндров, а также событий зажигания в требуемой последовательности можно уменьшить проблемы ШВНР. Кроме того, активные опоры, присоединенные к двигателю, могут приводиться в действие для противодействия частотам вибраций, присущим различным переходам. Благодаря использованию отображаемых данных для обеспечения регулировок активных опор при переходах к активным опорам может применяться более простой способ управления. В дополнение к приведению в действие активных опор может также быть разрешена работа аудиосистемы для дополнительного уменьшения передачи шума в кабину транспортного средства при переходах. Таким образом, могут быть повышена степень комфорта пассажиров и улучшены испытываемые ими ощущения. В целом, дорожные качества транспортного средства и работа двигателя могут быть улучшены.
Следует отметить, что примеры процедур управления и оценки, включенные в настоящую заявку, могут применяться с различными конфигурациями двигателей и (или) автомобильного оборудования. Способы и процедуры управления, раскрытые здесь, могут сохраняться в памяти в виде исполняемых команд и выполняться системой управления, включающей в себя контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим оборудованием двигателя. Конкретные процедуры, описанные в настоящей заявке, могут представлять одну или несколько из различных стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. В связи с этим различные проиллюстрированные действия, операции и (или) функции могут выполняться в изображенной последовательности, параллельно или, в некоторых случаях, быть пропущенными. Аналогичным образом, для достижения признаков и преимуществ раскрытых в настоящей заявке примеров осуществления необязательно требуется данный порядок обработки, представленный для простоты изображения и описания. В зависимости от конкретной применяемой стратегии одно или несколько из изображенных действий, операций и (или) функций могут выполняться неоднократно. Кроме того, описанные действия, операции и (или) функции могут графически представлять код, программируемый в памяти машиночитаемого носителя данных системы управления двигателем, где описанные действия выполняются путем исполнения команд в системе, включающей в себя различные компоненты оборудования двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в настоящей заявке, приведены в качестве примера, и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничивающем смысле, поскольку в них могут быть внесены многочисленные изменения. Например, описанная выше технология может применяться к двигателям V-6, I-4, I-6, V-12, двигателю с 4 оппозитными цилиндрами и другим типам двигателей. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и (или) свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В следующей формуле изобретения конкретно указаны определенные комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новых и неочевидных. Эта формула изобретения может ссылаться на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что пункты такой формулы изобретения включают в себя один или несколько таких элементов, не требуя и не исключая два или несколько таких элементов. Другие комбинации или подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и (или) свойств могут быть заявлены путем изменения пунктов настоящей формулы изобретения или представления новых пунктов формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, более широкие, более узкие, равные или отличные по объему от первоначальных, рассматриваются в качестве включенных в предмет настоящего изобретения.