柴油发动机制造技术

设置第一和第二涡轮式增压器(16A、16B)，其对于通过减缸用阀休止机构(21)而继续或休止工作的第一气缸组和休止或继续工作的第二气缸组中的每一个进行增压，经由各个独立的吸气通路(12A、12B)将来自这两个涡轮式增压器(16A、16B)的空气A供给至第一和第二气缸组，并且设置对双方的涡轮式增压器(16A、16B)进行增压的第三涡轮式增压器(26)。由此，在除了涡轮式增压系统以外还具备减缸运转系统(其具备使吸气排气阀暂时休止的阀休止机构)的情况下，防止减缸运转时的增压量下降而向运转气缸内供给充分的空气量，防止在减缸运转时易于产生的运转气缸内的燃烧的恶化和排出气体的状态的恶化，充分地获得燃耗改善的效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柴油发动机
本专利技术涉及除了涡轮式增压系统以外还具备减缸运转系统的柴油发动机，该减缸运转系统具备使吸气排气阀暂时休止的阀休止机构。
技术介绍
当前，针对使用内燃机的汽车用或产业用的内燃机(发动机)的排出气体限制逐年变得严格。除此之外，近年来，作为世界性的地球温暖化对策之一，也研究严格的燃耗限制的导入。各汽车制造商为了应对这些限制，正在推进与用于改善排气性能或燃耗等发动机性能的各种装置相关的研究和开发。在内燃机中，由于使用的燃料不同，粗略地分为汽油发动机和柴油发动机。汽油发动机与柴油发动机相比，热效率低且燃耗差，因而为了改善而进行热效率提高的研究和开发，吸气排气阀机构或各辅助装置的可变化导致的发动机摩擦的降低等的各种装置的开发正急速地推进。另一方面，在柴油发动机中，近年来高压喷射或高增压等装置的研究和开发急速地推进，但是在燃耗改善方面，与汽油发动机相比研究较迟缓。再者，与汽油发动机的燃耗差越发缩小，而且由于除了严格的排气限制之外还导入了燃耗限制，因而改善柴油发动机的燃耗的研究和开发变得重要。作为改善柴油发动机的燃耗的方法，大体上存在两种方法。一种是通过改善发动机筒内的燃烧而提高热效率，由此降低燃耗的方法。该方法中，由于柴油发动机的热效率与汽油发动机相比已经处于非常高的水平，因而即使热效率提高，燃耗方面的改善量也属于不能过多期望的领域，进一步提高热效率处于非常困难的状况。另一种方法是在汽油发动机中已经积极地进行的降低发动机本体和发动机辅机的摩擦的方法，在柴油发动机中也在推进与该方法相关的同样的装置的开发。该摩擦存在各种情况，但是其中占据近一半的是发动机的泵送损失。说明该发动机的泵送损失。发动机的图示功一般用“P-V线图”来表示发动机筒内的压力，该“P-V线图”包括发动机筒内容积(cm3：横轴)和发动机筒内压力(MPa：纵轴)。发动机的泵送损失处于该“P-V线图”的下侧的区域，该区域的面积成为损失功量。即，在发动机燃烧后，在活塞上升且排气阀打开而推出筒内的排出气体的排气冲程、以及活塞下降且打开吸气阀而将新空气导入筒内的吸气冲程中，发动机产生的摩擦是泵送损失(pumpingloss)。该泵送损失在汽油发动机、柴油发动机中也同样地产生，但是在汽油发动机的情况下，与柴油发动机不同，必须使燃料与空气量的混合比成为一定。因此，在汽油发动机中，需要在吸气管路上设置吸气节流阀，由于该影响，与柴油发动机相比泵送损失变大。可是，在近年来的汽油发动机中，观察到以下趋势：通过使吸气阀的工作量变化，调整燃料与空气量的混合比，取消该吸气节流阀。由此，近年来，汽油发动机和柴油发动机的泵送损失接近。再者，在汽油发动机的部分车辆中，已经采用通过降低泵送损失而改善燃耗的减缸运转系统。在该减缸运转系统中，根据发动机的运转状态，使一部分吸气排气阀休止而使运转的气缸数减少，使作为气缸整体的泵送损失降低，从而谋求燃耗的改善。在该减缸运转系统中，通过使吸气排气阀休止，在上述的“P-V线图”上，线成为大致一根线，泵送损失的面积大致成为零。因此，能够大大地改善发动机的燃耗。在该吸气排气阀的休止方法中，考虑了使用电磁阀的例子、通过油压等使将摇臂二等分且连结的销滑动并进行阀怠速的构造等各种方案，在汽油发动机的一部分中已经量产采用。然而，在柴油发动机中，没有发现这些量产采用实例。理由是增压量的下跌。柴油发动机与汽油发动机不同，如果投入发动机的燃料相对于必要的理论空气量没有确保大幅的空气过剩率，则发动机的燃烧变差。因此，在当今的柴油发动机中，一般进行涡轮增压，通过利用排出气体的排气能量而工作的涡轮式增压器来压缩空气并进行增压。因此，在柴油发动机中采用减缸运转系统的情况下，泵送损失大幅地降低，反之，由于排出气体的流量的大幅减少而涡轮式增压器的工作点偏离，该涡轮的工作区域大幅地变化，结果，涡轮式增压器不能够充分地做功，发动机的增压量下跌。结果，发动机的燃烧变差，由于燃耗恶化，有时综合的燃耗性能变差。更详细地说明增压量的大幅下跌，一般而言，该减缸运转系统中的休止气缸由于发动机减缸时的振动增加的影响，通常在四气缸的情况下休止两个气缸，在六气缸的情况下休止三个气缸。例如，如果涡轮式增压器不充分地工作而以轻负荷休止一半的气缸，则发动机的排气流量也成为大约一半，涡轮图上大大地向左偏移。如果在由气体流量(横轴)和涡轮入口出口的压力比(纵轴)表示的涡轮压缩机图上考虑，则在最下方且左端的位置，进入作为涡轮式增压器不工作的区域。所以，即使从该状态起稍微增加燃料且提高发动机负荷，由于得不到涡轮式增压器带来的充分的增压，因而也不能实现发动机的燃耗改善。与此关联，例如如日本申请特开2010-223040号公报(专利文献1)所记载的那样，提出了以下的涡轮增压发动机的排气再循环方法和装置：具备低压EGR环路和高压EGR环路，使得即使通过涡轮增压发动机实施减缸运转，也能够不对涡轮增压器带来障碍地继续排气再循环，在减缸运转时，选择低压EGR环路，以使排出气体的全部量通过涡轮增压器，并将排出气体再循环，在不进行减缸运转的通常运转时，选择高压EGR环路或高压EGR环路和低压EGR环路，将排出气体再循环。然而，在该方法和装置中，在减缸运转时，不使用高压EGR而是使用低压EGR来较高地保持增压量，从而能够防止EGR导致的涡轮增压的增压量下降，但是达不到以基础全气缸工作的通常时的增压量，另外，在不使用EGR的状态下，在减缸运转状态下增压量也下降，因而涡轮工作点下降且发动机燃耗恶化，所以存在不能防止减缸运转导致的涡轮增压的增压量下降的问题。再者，由于在低压EGR中使排出气体通过涡轮增压器或中间冷却器，因而在这些通路零件中，产生氧化等腐蚀的问题，所以存在着非常难以作为系统成立的问题。另外，例如，如日本申请特开2006-177191号公报(专利文献2)所记载的那样，提出了以下发动机：为了改善由于减缸系统的采用而运行的气缸的增压量不足，对于基础的涡轮增压器采用小型的涡轮增压器，安装多个涡轮增压器。然而，在该发动机中，存在着减缸运转以外的例如全负荷运转区域中的发动机性能特别是燃耗恶化的问题。即，大型柴油发动机与小型柴油发动机相比一般燃耗更好，这是因为涡轮效率之差导致的影响大，该涡轮效率一般而言，大型涡轮增压器一方与小型涡轮增压器相比非常地高，而且其区域也大。所以，在该发动机中，虽然能够改善在减缸运转时产生的增压量不足，但是另一方面，相对于在全负荷的全气缸运转时作为基础的发动机性能，由于安装了小型涡轮而使发动机性能、特别是燃耗恶化。在图7中，示出了将一段增压方式的通常发动机的系统图像化的“发动机转速与发动机输出”的曲线图、以及“压缩机图(空气流量与压力比)”的曲线图。另外，在图8中，示出将专利文献2的进行减缸运转的发动机和两台小型涡轮增压器的系统图像化的“发动机转速和发动机输出”的曲线图、以及“压缩机图(空气流量与压力比)”的曲线图。在该专利文献2的系统的情况下，在使用减缸用小型涡轮增压器的情况下，例如在如A点处所示的负荷低的区域中，确实压缩机效率(以由数字60或70等表示的等高椭圆表示)也上升某一程度且能够改善增压效率。然而，在如超过减缸运转区域的B点处所示的负荷高的区域中，效率与图7的通常发动机相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油发动机，具备涡轮式增压器、以及使预先设定的气缸组的排气阀和吸气阀的开闭休止的减缸用阀休止机构，区分通过所述减缸用阀休止机构而继续或休止工作的第一气缸组、以及通过所述减缸用阀休止机构而休止或继续工作的第二气缸组，将吸气通路分支为通向第一气缸组的第一吸气通路和通向第二气缸组的第二吸气通路，并且将排气通路分支为来自第一气缸组的第一排气通路和来自第二气缸组的第二排气通路，在所述第一吸气通路和所述第一排气通路设置第一涡轮式增压器，在所述第二吸气通路和所述第二排气通路设置第二涡轮式增压器，在所述第一吸气通路与所述第二吸气通路的分支部位的上游侧的吸气通路、以及所述第一排气通路与所述第二排气通路的汇流部位的下游侧的排气通路，设置第三涡轮式增压器，不使所述第一吸气通路和所述第二吸气通路汇流，将所述第一吸气通路连接至所述第一气缸组的第一吸气歧管，并且将所述第二吸气通路连接至所述第二气缸组的第二吸气歧管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.13 JP 2012-0287871.一种柴油发动机，具备涡轮式增压器、以及使预先设定的气缸组的排气阀和吸气阀的开闭休止的减缸用阀休止机构，区分通过所述减缸用阀休止机构而继续或休止工作的第一气缸组、以及通过所述减缸用阀休止机构而休止或继续工作的第二气缸组，将吸气通路分支为通向第一气缸组的第一吸气通路和通向第二气缸组的第二吸气通路，并且将排气通路分支为来自第一气缸组的第一排气通路和来自第二气缸组的第二排气通路，在所述第一吸气通路和所述第一排气通路设置第一涡轮式增压器，在所述第二吸气通路和所述第二排气通路设置第二涡轮式增压器，所述第一气缸组和所述第一涡轮式增压器之间的所述第一排气通路、以及所述第二气缸组和所述第二涡轮式增压器之间的所述第二排气通路不汇流而彼此独立，并且所述第一排气通路和所述第二排气通路在所述第一涡轮式增压器和所述第二涡轮式增压器的下游具有汇流的汇流部位，在所述第一吸气通路与所述第二吸气通路的分支部位的上游...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松明，
申请(专利权)人：五十铃自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP