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柴油 发动机

阅读：506发布：2020-05-11

专利汇可以提供柴油发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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。，下面是柴油发动机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种柴油发动机，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。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于：
具备控制装置，该控制装置在通常运转时，根据发动机转速和发动机负荷来控制所述减缸用阀休止机构、所述第一涡轮式增压器、所述第二涡轮式增压器和所述第三涡轮式增压器，
该控制装置在怠速运转时的情况、减速运转时的情况以及向气缸供给的全部燃料的流量为零的情况下，即使处于使所述减缸用阀休止机构工作的减缸运转中，也使休止工作的气缸组的休止停止而进行806使全部气缸工作的控制。

说明书全文

柴油发动机

技术领域

[0001] 本发明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。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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3
的压力，该“P-V线图”包括发动机筒内容积(cm ：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(pumping loss)。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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。

[0018] 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的通常发动机相比反之下降。

[0019] 当然，虽然涡轮增压器也能够通过形式的选定或匹配而变更使用的区域，但是如上所述，作为采用小型涡轮增压器的优点的效率好的区域狭窄，另外，小型涡轮增压器的效率比大型涡轮增压器更低，因而在负荷高的区域中，不能够提高效率。因此，在商用车(CV车)等中，在使用频率多的高负荷的区域中燃耗变差，因而难以采用。

[0020] 为了解决上述问题，考虑“减缸+小型多个涡轮+低压段大型涡轮”的系统。然而，为了使该系统成立，解决以下问题成为重要的课题：在减缸运转时运转的一方的小型涡轮增压器不能够向在减缸运转时休止的另一方的小型涡轮增压器循环增压空气并加压，在获得发动机的性能提高方面成为阻碍主要原因。

[0021] 作为改善该问题的方案，例如，如本申请特开2011-231683号公报(专利文献3)所记载的那样，提出了以下内燃机：具备二段增压系统，该二段增压系统在多个排气通路上分别配置高压段涡轮增压器，将从这些高压段涡轮增压器流出的排气导入至低压段涡轮增压器，并且在吸气通路从双方的高压段涡轮增压器汇流的部分安装三通阀。

[0022] 然而，在该内燃机中，存在着三通阀的构造上的问题和安装位置导致的涡轮耐久性的恶化这两个问题。

[0023] 关于三通阀的构造上的问题，在上述内燃机中使用的三通阀没有详细的记载，从专利文献3的图1推测出三通阀为由于负压而自动地开闭的构造，但是在该三通阀的发动机入口侧(中间冷却器)，比高压段涡轮增压器的各自的面积的合计面积更大的开口面积是必要的，如果比其更小，则产生以下问题：在发动机全负荷运转时，压力损失产生，导致发动机的性能恶化。如果要确保该大开口面积，则三通阀变大，因而存在以下问题：系统变得非常大，车载空间的确保变得困难，变得不实用。

[0024] 在专利文献3的图1中，三通阀的阀是对半分开的，该阀部的开口面积非常狭窄。在该三通阀中，由于在从减缸运转向基础的全气缸运转恢复时或者在各自的发动机燃烧或涡轮性能的波动时产生的压力差，三通阀的阀向单方闭合的作用起作用，结果，由于压力小的组的发动机气缸的排气压力的上升而发动机泵送损失恶化，因而排气性能或燃耗性能等发动机性能恶化。因此，结果不能够提高作为系统的性能。

[0025] 另外，关于安装位置导致的涡轮耐久性的恶化的问题，在三通阀的安装场所处于高压段涡轮出口方面存在问题。即，例如，在发动机以全负荷运转中，高压段涡轮增压器分别接近最高旋转而运转，在此期间，在急剧地进入减缸运转区域的情况下，对于一方的气缸组，休止燃料，吸气排气阀也同时休止，另一方的气缸组进行减缸运转，但是由于该减缸运转侧的高压段涡轮增压器所获得的排气能量减少，因而压缩空气的压力减少，由此三通阀急剧地闭合。

[0026] 可是，由于此时高压段涡轮增压器尚以高速旋转，因而产生虽然进行增压但是流量不出来的状态。如果在图9所示的压缩机图上标绘该状态，则是压力比非常高且流量接近零的状态。即，在从图9的C点转移至D点的情况下，如在减缸运转时休止的气缸用涡轮增压器的压缩机图中所示，休止气缸用的高压段涡轮增压器由于压力差而急速地堵塞出口，所以空气流量变为零。然而，由于该高压段涡轮增压器尚在旋转，所以在闭合的瞬间必然成为进入喘振线的状态。因此，只要不花费特别的工夫，涡轮增压器就会损坏。

[0027] 所以，具备上述三通阀的“减缸+小型多个涡轮+低压段大型涡轮”的系统不能说是根本地或本质地改善了用于获得燃耗改善效果的问题点，量产困难。

[0028] 即，如上所述，在内燃机的柴油发动机上组合了具有一个或多个涡轮式增压器的增压系统和拥有阀休止机构的减缸运转系统的情况下，产生以下问题：由于增压量的下降，使发动机性能的发动机排气恶化，进而也不会充分地获得作为目标的发动机燃耗改善的效果。具体而言，获得燃耗改善的区域非常少，仅成为轻负荷运转状态。另一方面，虽然在汽油发动机中已经谋求了量产化，通过减缸运转系统导入导致的发动机吸排气的下降所获得的其燃耗改善的效果是明了的，但是在空气过剩率较重要的柴油发动机中，上述问题的影响较大。

[0029] 现有技术文献

[0030] 专利文献

[0031] 专利文献1：日本申请特开2010-223040号公报

[0032] 专利文献2：日本申请特开2006-177191号公报

[0033] 专利文献3：日本申请特开2011-231683号公报

发明内容

[0034] 发明要解决的问题

[0035] 本发明是鉴于上述状况而做出的，其目的在于提供一种柴油发动机，该柴油发动机具备减缸的气缸组和最适合于继续运转的气缸组中的每一个的吸气系统的多个小型的高压段涡轮增压器，并且还具备不使发动机基础全负荷性能恶化的大型低压段涡轮，在减缸运转时能够改善小型的高压段涡轮增压器之间的增压循环，能够用柴油发动机充分地获得减缸运转的效果，获得燃耗等发动机性能改善的效果。

[0036] 即，在于提供一种柴油发动机，该柴油发动机能够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，能够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，能够充分地获得燃耗改善的效果。

[0037] 用于解决问题的技术方案

[0038] 用于实现上述目的的本发明的柴油发动机构成为具备涡轮式增压器、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，其中，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。

[0039] 依照该构成，通过减缸运转系统，能够休止发动机的吸气排气阀，进行发动机的吸排气摩擦的降低，谋求燃耗改善。该减缸运转系统根据发动机负荷使发动机的吸气排气阀休止且使若干气缸休止，由此，在与使发动机的吸气排气损失降低同时，运转的气缸的燃料喷射量增加而负荷增加，运转气缸的平均有效压力(PME)增加，由于热损失的下降而热效率上升，结果，改善了发动机的燃耗。

[0040] 另外，依照该构成，能够选定在减缸时运转的气缸的排气流量方面最优化的涡轮式增压器，能够使减缸运转系统最优化而配置涡轮式增压器。结果，涡轮式增压器能够在效率非常好的工作线上工作而有助于发动机燃耗提高。并且，由于能够在运转气缸中进行大量的增压，因而能够在运转气缸中实现高燃烧效率，能够最终谋求发动机性能的燃耗改善。

[0041] 换言之，通过减缸运转，排气流量大幅地减少而涡轮式增压器的工作点偏离，结果，涡轮式增压器不能够充分地做功，能够防止发动机的增压量下跌、发动机的燃烧恶化、燃耗恶化、综合的燃耗性能恶化。即，在减缸运转时，也能够维持发动机的增压量，良好地维持发动机的燃烧，抑制燃耗的恶化，使得涡轮式增压器良好地维持涡轮工作点而充分地做功。

[0042] 此外，由于不使第一吸气通路和第二吸气通路汇流，将第一吸气通路连接至第一气缸组的第一吸气歧管，并且将第二吸气通路连接至第二气缸组的第二吸气歧管，因而不需要汇流点和设于该汇流点的三通阀，能够使系统整体变得紧凑，另外，能够防止设置三通阀所导致的涡轮向喘振线的进入。

[0043] 在上述柴油发动机中，构成为：具备控制装置，该控制装置在通常运转时，根据发动机转速和发动机负荷来控制所述减缸用阀休止机构、所述第一涡轮式增压器、所述第二涡轮式增压器和所述第三涡轮式增压器，该控制装置在怠速运转时的情况、减速运转时的情况以及向气缸供给的全部燃料的流量为零的情况下，即使在使所述减缸用阀休止机构工作的减缸运转中，也进行将休止工作的气缸组的休止停止而使全部气缸工作的控制。

[0044] 依照该构成，在通常运转时，根据发动机转速、发动机负荷(或者燃料量或者发动机输出)，通过基本图或反馈控制来控制减缸用阀休止机构，因而能够谋求柴油发动机的运转的最优化。另外，在怠速运转时的情况下，能够使全部气缸工作而降低发动机的振动，在减速运转时的情况和燃料量为零的情况下，能够使全部气缸工作而确保通常的发动机制动力，能够防止由于减缸运转系统的采用而成为问题的发动机制动力的下降。

[0045] 发明的效果

[0046] 依照根据本发明的柴油发动机，具备在减缸的气缸组和继续运转的气缸组中的每一个的吸气系统上最优化的多个小型的高压段涡轮增压器，并且还具备不使发动机基础全负荷性能恶化的大型的低压段涡轮增压器，能够在减缸运转时改善小型的高压段涡轮增压器之间的增压循环，通过柴油发动机充分地获得减缸运转的效果，获得燃耗等发动机性能改善的效果。

[0047] 即，能够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，能够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，能够充分地获得燃耗改善的效果。

[0048] 此外，由于不使第一吸气通路和第二吸气通路汇流，将第一吸气通路连接至第一气缸组的第一吸气歧管，并且将第二吸气通路连接至第二气缸组的第二吸气歧管，因而不需要汇流点和设于该汇流点的三通阀，能够使系统整体变得紧凑，另外，能够防止设置三通阀所导致的涡轮向喘振线的进入。附图说明

[0049] 图1是表示本发明的实施方式的柴油发动机的构成的图。

[0050] 图2是表示图1的柴油发动机的控制关系的构成的图。

[0051] 图3是表示涡轮式增压系统和减缸运转系统的控制流程的一例的图。

[0052] 图4是表示图3的减缸运转的详细控制流程的一例的图。

[0053] 图5是表示将发动机转速和发动机输出作为参数的全筒运转的区域、减缸运转的区域和减缸运转的非工作区域的一例的图。

[0054] 图6是表示将发动机转速和燃料量作为参数的升压的基本图的一例的图。

[0055] 图7是表示将现有技术的一段增压方式的通常发动机的系统图像化的“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)”的曲线图的图。

[0056] 图8是表示将进行现有技术的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)”的曲线图的图。

[0057] 图9是表示将进行现有技术的二段增压方式的减缸运转的发动机图像化的“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)”的曲线图的图。

具体实施方式

[0058] 以下，参照附图，说明本发明的实施方式的柴油发动机及其运转方法。在此，说明了内燃机为车辆搭载的柴油发动机的情况，但是本发明不是仅仅限于车辆搭载的柴油发动机，还能够在产业用或发电用的柴油发动机全体中适用。

[0059] 图1和图2所示的本发明的实施方式的柴油发动机(以下称为发动机)1区分通过减缸用阀休止机构21继续(或休止)工作的第一气缸组和通过减缸用阀休止机构21休止(或继续)工作的第二气缸组而构成。而且，在发动机本体11中，吸气歧管由用于第一气缸组的第一吸气歧管11Aa和用于第二气缸组的第二吸气歧管11Ba形成，排气歧管也由用于第一气缸组的第一排气歧管11Ab和用于第二气缸组的第二排气歧管11Bb形成。

[0060] 另外，在空气净化器15和低压段增压器26的低压段压缩机26a的下游，将吸气通路12分支为通向第一气缸组的第一吸气通路12A和通向第二气缸组的第二吸气通路12B，并且将排气通路13分支为来自第一气缸组的第一排气通路13A和来自第二气缸组的第二排气通路13B，在低压段增压器26的低压段涡轮机26b的上游汇流至排气通路13。

[0061] 通过该构成，在成为第一吸气通路12A与第二吸气通路12B的分支部位的上游侧的吸气通路12和成为第一排气通路13A与第二排气通路13B的汇流部位的下游侧的排气通路13，配置有作为第三涡轮式增压器的低压段增压器26。通过该构成，发动机增压性能提高。

[0062] 并且，分别在第一吸气通路12A和第一排气通路13A设置第一涡轮式增压器16A，在第二吸气通路12B和第二排气通路13B设置第二涡轮式增压器16B。即，在第一吸气通路12A设置第一涡轮式增压器16A的第一压缩机16Aa，在第一排气通路13A设置第一涡轮式增压器16A的第一涡轮机16Ab，并且在第二吸气通路12B设置第二涡轮式增压器16B的第二压缩机16Ba，在第二排气通路13B设置第二涡轮式增压器16B的第二涡轮机16Bb。

[0063] 通过该构成，由第一涡轮式增压器16A和低压段增压器26，或者由第二涡轮式增压器16B和低压段增压器26，形成二段式涡轮式增压系统。此外，优选地，在该第一和第二涡轮式增压器16A、16B中，采用在涡轮机16Ab、16Bb上拥有可变叶片的VGT涡轮。

[0064] 另外，分别在第一吸气通路12A的第一涡轮式增压器16A的第一压缩机16Aa的下游侧设置第一中间冷却器17A，在第二吸气通路12B的第二涡轮式增压器16B的第二压缩机16Ba的下游侧设置第二中间冷却器17B。

[0065] 而且构成为：不使第一中间冷却器17A的下游侧的第一吸气通路12A和第二中间冷却器17B的下游侧的第二吸气通路12B汇流，将第一吸气通路12A连接至第一气缸组的第一吸气歧管11Aa，并且将第二吸气通路12B连接至第二气缸组的第二吸气歧管11Ba。

[0066] 另外，分别设置将第一排气通路13A和第一吸气通路12A连结的第一EGR通路14A、以及将第二排气通路13B和第二吸气通路12B连结的第二EGR通路14B，并且第一EGR通路14A设置第一EGR冷却器18A、第一EGR阀19A和第一EGR止回阀20A，第二EGR通路
14B设置第二EGR冷却器18B、第二EGR阀19B和第二EGR止回阀20B。

[0067] 另外，为了能够进行减缸运转，在发动机本体11中，在发动机1的各个气缸设置例如通过油压工作的减缸用阀休止机构21，再者，为了使该减缸用阀休止机构21工作，具备减缸控制用油压电磁阀22。构成为：通过该减缸用阀休止机构21，能够休止发动机1的吸气排气阀(未图示)的开闭阀动作，任意地休止发动机1的若干气缸。即，具备减缸运转系统而构成。

[0068] 在该减缸运转系统中，根据发动机1的运转状态(发动机转速、发动机负荷(或者燃料喷射量、或者发动机输出))，使吸气排气阀的开闭动作休止，使预先选择的若干气缸休止。该减缸气缸根据设定的发动机，基础气缸(运转气缸)和休止气缸(减缸气缸)也能够设定各种情况，但是在图5中，将相对于六气缸的发动机全负荷线而使三气缸休止的情况的发动机输出(扭矩)线图作为参考例示出。由于三气缸休止而喷射至剩余的运转的气缸中的燃料流量成为大约两倍。

[0069] 所以，如果用图5的参考例表示，则相对于通常的全负荷线，成为大约一半的三气缸减缸输出线的发动机输出(扭矩)曲线。可是，减缸的气缸数和发动机所要求的输出也根据车辆行驶状态而存在各种状态。因此，必须事先在发动机试验台中测量发动机性能和发动机振动等，评价及完成最合适的发动机控制图，决定“基本图的减缸工作区域”。

[0070] 在与由于该减缸运转而使发动机1的吸气排气的泵送损失降低同时，运转的气缸的燃料喷射量增加且负荷增加，由此，运转气缸的平均有效压力(PME)增加，由于热损失的下降而热效率上升，结果，发动机1的燃耗的改善成为可能。

[0071] 而且，设有控制发动机1的运转整体的称为ECU(发动机控制单元)的控制装置30。该控制装置30输入来自测量发动机1的吸气空气A的流量的吸气量传感器(MAF传感器)31、测量发动机吸气压力的升压传感器32、测量发动机转速的发动机转速传感器33、燃料的反馈控制用且具备测量实际喷射量的功能的燃料喷射喷嘴34等各个传感器的测量值的数据，输出用于控制发动机1的吸气排气阀(未图示)、第一涡轮式增压器16A的第一涡轮机16Ab、第二涡轮式增压器16B的第二涡轮机16Bb、低压段增压器26的低压段涡轮机
26b、第一EGR阀19A、第二EGR阀19B、燃料喷射阀(未图示)、减缸用阀休止机构21等的控制信号。

[0072] 即，在该发动机1中，基于由多个传感器31～34测量的数据，例如拥有以横轴为3
发动机转速(rpm)、以纵轴为燃料喷射量(mm/st)那样的各种基本发动机图，将发动机运转中的这些各个传感器32～34的检测值与该基本发动机图(例如，图6的升压图等)相比较，算出从该基本发动机图获得的各种控制量，基于该控制量使发动机1所具备的各个促动器工作，由此，例如控制EGR、涡轮VGT、喷射时机等，以成为最合适的发动机状态的方式进行控制。

[0073] 接着，说明上述构成的发动机1中的运转方法。该发动机1的控制装置30在通常运转时根据发动机转速和发动机负荷来控制操作减缸用阀休止机构21的工作的减缸控制用油压电磁阀22，在怠速运转时的情况、减速运转时的情况以及向气缸供给的全部燃料的流量为零的情况下，即使处于使减缸用阀休止机构21工作的减缸运转中，也进行将休止工作的气缸组的休止停止而使全部气缸工作的控制。

[0074] 该控制能够通过跟随如图3所示的控制流程的控制来进行。发动机1的运转开始，并且该图3的控制流程也从上位的控制流程调用而开始，在步骤S11中，进行由发动机转速传感器33测量的发动机转速的输入、由加速度传感器(未图示)等检测的发动机负荷的输入、以及燃料喷射量的算出。此外，该燃料喷射量的算出也可以由燃料喷射量代替，该燃料喷射量由具备测量实际喷射量的功能的燃料喷射喷嘴34测量。在接下来的步骤S12中，为了进行EGR控制，参照EGR基本图而输出控制EGR阀19A、19B的控制信号。

[0075] 而且，在步骤S13中，关于增压，参照全气缸运转用的高压段涡轮图(例如，图5)，求得与该发动机转速和发动机输出(或负荷或燃料喷射量)的发动机运转状态相对应的区域，在步骤S14中，判定该区域是否处于减缸运转区域内。

[0076] 在该步骤S14的判定中未处于减缸运转区域内(“否”)的情况下，前往步骤S30，不使减缸用阀休止机构21工作，在预先设定的规定时间(与步骤S14或步骤S16的判定间隔有关的时间)期间进行全气缸运转。即，当前的运转状态在全气缸运转的情况下原样继续，在当前的运转状态为使减缸用阀休止机构21工作的减缸运转的情况下，将休止的气缸组的休止停止而使全部气缸工作。

[0077] 另外，在步骤S14的判定中处于减缸运转区域内(“是”)的情况下，前往步骤S15，参照减缸运转用的高压段涡轮图(例如，图5的下侧)，求得与该发动机转速和发动机输出(或负荷或燃料喷射量)的发动机运转状态相对应的区域，在步骤S16中，判定该区域是否处于减缸运转非工作区域内，即，是否处于怠速时非工作区域内、减速时非工作区域内、燃料喷射量为零的区域内。

[0078] 在该步骤S16的判定中处于减缸运转非工作区域内(“是”)的情况下，前往步骤S30，进行全气缸运转。即，在当前的运转状态为全气缸运转的情况下原样继续，在当前的运转状态为使减缸用阀休止机构21工作的减缸运转中的情况下，即使在该情况中，也将休止的气缸组的休止停止而使全部气缸工作。

[0079] 在该步骤S16的判定中未处于减缸运转非工作区域内(“否”)的情况下，前往步骤S20，在预先设定的规定时间(与步骤S14或步骤S16的判定间隔有关的时间)期间进行减缸运转。即，在当前的运转状态为减缸运转的情况下原样继续，在当前的运转状态为全气缸运转的情况下，使减缸用阀休止机构21工作，使一部分气缸组休止，进行减缸运转。

[0080] 而且，如果进行步骤S20的减缸运转或步骤S30的全气缸运转且经过预先设定的规定时间，则前往“返回”，返回上位的控制流程，另外，通过该上位的控制流程而再次调用图3的控制流程，重复实行图3的控制流程，直到发动机1的运转休止。此外，如果发动机1的运转休止的信号输入，则即使是在图3的控制流程的中途，也返回上位的控制流程，上位的控制流程连同图3的控制流程也结束。

[0081] 此外，在图5中，在左下的“0(零)”附近表示怠速时非工作区域。在本发明中，近年来为了燃耗降低而采用怠速步骤的示例也被较多地出现，但是另外振动也多，所以不作为减缸运转区域。

[0082] 另外，在图5的下段的输出“0(零)”附近表示减速时非工作区域。由此，关于作为减缸运转系统中的担忧事项所常有的、作为制动辅助的发动机制动力的下降，在本发明中，通过安装于发动机1的燃料喷射量测量来把握发动机减速状态，发动机1从减缸运转状态切换为全气缸工作状态。

[0083] 接着，说明减缸运转中的增压，即，在减缸运转时运转的第一气缸组(或第二气缸组)侧的第一涡轮式增压器16A(或第二涡轮式增压器16B)的运转控制。

[0084] 如图4的控制流程所示，减缸运转时的增压控制在高压段增压器(高压段涡轮)的控制中，在步骤S21中参照减缸运转用的高压段涡轮图，在步骤S22中设定与发动机转速和发动机负荷对应的高压段涡轮的控制值。接着，在步骤S23中进行由吸气量传感器31测量的吸入空气量的输入，在步骤S24中进行由升压传感器32测量的升压的输入。

[0085] 然后，在步骤S25中判定输入的升压是否成为从增压用的基本图算出的目标压力，在没有(“否”)的情况下，在步骤S28中变更高压段涡轮的控制值，返回步骤S23。在步骤S25的判定中所输入的升压成为目标压力(“是”)的情况下，前往步骤S26。

[0086] 然后，在步骤S26中判定在步骤S23中输入的吸入空气量是否成为从增压用或发动机运转用的基本图算出的目标空气量，在没有(“否”)的情况下，在步骤S28中变更高压段涡轮的控制值，返回步骤S23。在步骤S26的判定中所输入的吸入空气量成为目标空气量(“是”)的情况下，前往步骤S27，进行高压段增压控制。

[0087] 此外，在图6中表示用于这些控制的基本图的一例。以横轴为发动机转速，以纵轴为通过带有燃料喷射传感器的燃料喷射喷嘴34等测量的燃料喷射量，中央的值成为此时的目标升压压力(kPa)。为了实现发动机低排气和低燃耗的目标，事先用发动机试验台在各发动机转速和各发动机输出的状态下谋求最合适的校准。控制有很多种，具体而言，存在EGR阀开度、涡轮可变叶片、发动机喷射时机等的控制。此外，除了这些以外，在减缸运转系统中也进行基本图或反馈控制。

[0088] 这些增压控制成为具备可变叶片(VGT)的涡轮式增压器16A、16B的控制，与发动机1的运转状态配合而控制可变叶片。在本发明中，该增压控制也与减缸运转系统一起连动而被最优化。所以，在该可变叶片的控制中，对于通常运转时(全气缸运转时)的工作和减缸运转时的工作，分别具备基本图。

[0089] 再者，在最近的发动机中，为了与严格的排出气体限制相对应，进行使用EGR，直到高EGR率，由于该高EGR率，增压量也大幅地降低，因而该EGR图控制也复杂地交错。为了实现发动机低排气和低燃耗的目标，事先用发动机试验台在各发动机转速和各发动机输出的状态下谋求最合适的校准。控制有很多种，具体而言，存在EGR阀开度、涡轮可变叶片、发动机喷射时机等的控制。此外，除了这些以外，减缸运转系统的工作时也用增压系统进行基本图或反馈控制，谋求发动机的最优化。

[0090] 在该发动机1中，为了高效地降低在发动机1的排出气体G中含有的NOx并同时实现发动机燃耗提高，配置高压EGR系统和吸气量传感器31，对于吸气量的测量值进行反馈控制。在发动机1的过渡运转中测量的吸气量(发动机空气量)和测量的升压压力相对于从各个发动机基本目标图算出的目标值而不足的情况下，调节安装于涡轮式增压器16A(或16B)的可变叶片并确保吸气量，再者，在吸气量或升压压力不足的情况下，减小EGR阀开度，防止发动机性能的恶化。

[0091] 而且，在该发动机1中，由于构成为能够实施二段增压，因而根据发动机1的运转状况选择高压段的第一涡轮式增压器16A(或第二涡轮式增压器16B)和低压段的第三涡轮式增压器，根据状况进行高压段的第一涡轮式增压器16A(或第二涡轮式增压器16B)和低压段的第三涡轮式增压器两者的控制，或者进行仅仅低压段的第三涡轮式增压器的控制。此外，在图1和图2中，绕过第一涡轮式增压器16A和第二涡轮式增压器16B的通路为了图的简化而未图示。

[0092] 依照该运转方法，通过减缸运转系统，能够休止发动机1的吸气排气阀，进行发动机1的吸排气摩擦的降低，谋求燃耗改善。该减缸运转系统根据发动机负荷使发动机1的吸气排气阀休止，使若干气缸休止，由此，在与使发动机1的吸气排气损失降低同时，运转的气缸的燃料喷射量增加而负荷增加，运转气缸的平均有效压力(PME)增加，由于热损失的下降而热效率上升，结果，能够改善发动机1的燃耗。

[0093] 此外，更详细而言，不是由于提高发动机输出而通过高PME(平均有效压力)使热损失下降且燃耗提高，而是由于以下三点而燃耗提高。第一，由于高PME，发动机摩擦相对于发动机输出的比例下降，机械效率提高，由此，发动机燃耗改善。第二，由于高PME，涡轮的运转进入工作点高的区域，涡轮效率提高，发动机燃耗改善。第三，由于高PME，投入燃料增加，因而排气能量也增加，涡轮工作量增加，结果，增压压力(升压)增加，所以发动机筒内压力增加。由此，发动机燃烧效率提高，发动机燃耗也改善。这是一般在教科书中记载的提高压缩比而获得热效率改善的现象。即，“通过高PME而热损失降低”的表述一并表示上述的最初和最后的现象，因而实际上纳入了上述的过程。

[0094] 即，在即使减缸也可靠地改善作为基础运行的气缸的发动机热效率时，设定的涡轮和系统的最优化导致的效果是必要的，即使休止单个的气缸并提高剩余气缸的负荷，也不能够获得作为其目标的一部分的燃耗改善效果。减缸效果的基本终归是休止的气缸的吸排气(IMEP)的降低(几乎为零)。

[0095] 依照上述构成的发动机1，能够选定在减缸时运转的气缸的排气流量方面最优化的涡轮式增压器16A、16B、26而进行增压，能够配设在减缸运转系统中最优化的涡轮式增压器16A、16B、26。结果，能够使涡轮式增压器16A、16B、26在效率非常好的工作线上工作而有助于发动机燃耗提高。并且，由于能够在运转气缸中进行大量的增压，因而在运转气缸中能够实现高燃烧效率，能够最终谋求发动机性能的燃耗改善。

[0096] 即，通过在减缸气缸和运转气缸中分别选定最合适的增压器，使增压系统最优化，从而能够充分地确保减缸时的运转气缸的增压量，由此，能够增加运转气缸的增压量而使发动机筒内压力增加，进而将休止的减缸气缸燃料喷射至运转气缸，该发动机气缸的负荷增加，平均有效压力(PME)增加，从而通过发动机1的热损失的下降、燃烧效率的上升，结果发动机1的燃耗降低成为可能。

[0097] 再者，通过在运转气缸的排气流量方面使涡轮最优化，从而安装的涡轮式增压器16A、16B、26在涡轮性能曲线上在效率非常好的区域中工作，它们成为相乘效应而能够有效地获得发动机排气和发动机燃耗的改善效果。另外，减缸运转时的减缸气缸与吸气排气阀的休止相比使在该气缸的活塞上下运转中产生的吸排气降低到几乎为零，从而能够大幅地降低发动机摩擦，获得发动机燃耗的降低效果。所以，能够与减缸时的运转气缸的燃耗改善配合而获得高的发动机燃耗改善效果。

[0098] 换言之，通过减缸运转，排气流量大幅地减少，涡轮式增压器16A(或16B)、26的工作点偏离，结果，涡轮式增压器16A(或16B)、26不能够充分地做功，能够防止发动机1的增压量下跌、发动机1的燃烧恶化、燃耗恶化，综合的燃耗性能恶化。即，即使在减缸运转时，也能够维持发动机1的增压量，良好地维持发动机1的燃烧而抑制燃耗的恶化，使得涡轮式增压器16A(或16B)、26良好地维持涡轮工作点而充分地做功。

[0099] 此外，由于不使第一吸气通路12A和第二吸气通路12B汇流，将第一吸气通路12A连接至第一气缸组的第一吸气歧管11Aa并且将第二吸气通路12B连接至第二气缸组的第二吸气歧管11Ba，因而不需要汇流点和设于该汇流点的三通阀，能够使系统整体变得紧凑，能够防止设置三通阀所导致的涡轮向喘振线的进入。

[0100] 此外，在减缸运转中，通过降低排气流量，增加运转气缸的燃料，并提高负荷，从而能够使发动机排气温度上升。当前，安装将发动机的排出气体G净化的后处理装置是普遍的，该净化率由通过的排出气体温度大大地支配。另外，最近，由于专注于发动机的低燃耗化，因而该排出气体温度大幅地下降且后处理装置的净化率显著地下降的问题产生了。在本发明的发动机1中，存在使减缸发动机的增压量改善的内容，但是能够使任意设定的气缸休止，通过增压器的最合适的选定，该发动机排气温度上升、后处理净化率的提高、发动机排气的降低是可能的。

[0101] 另外，在该发动机1中，通过第一和第二中间冷却器17A、17B的构成，能够高效地冷却被涡轮增压的压缩空气A。此外，由于设置了成为低压段增压器的第三涡轮式增压器26，因而能够进行效率好的多段增压。

[0102] 另外，在该发动机1的运转方法中，在通过涡轮式增压器16A、16B、26来增压且根据发动机1的运转状态而通过减缸用阀休止机构21将排气阀和吸气阀的开闭休止的柴油发动机1的运转方法中，在通常运转时，根据发动机转速和发动机负荷，控制：第一涡轮式增压器16A，进行针对第一气缸组的增压，该第一气缸组在使减缸用阀休止机构21工作时工作；第二涡轮式增压器16B，进行针对第二气缸组的增压，该第二气缸组在使减缸用阀休止机构21工作时休止工作；以及第三涡轮式增压器26，对于第一涡轮式增压器16A和第二涡轮式增压器16B两者进行增压；在怠速运转时的情况、减速运转时的情况、以及向气缸供给的全部燃料的流量为零的情况下，将在使减缸用阀休止机构21工作时休止工作的第二气缸组的休止停止，使全部气缸工作。

[0103] 此外，在上文中，说明了在使减缸用阀休止机构21工作时使第一气缸组工作，使第二气缸组休止，但是反之，也可以使第一气缸组休止，使第二气缸组工作。

[0104] 依照该方法，通过减缸运转系统，在与使发动机1的泵送损失降低同时，能够使运转气缸的热效率上升，因而能够改善发动机1的燃耗。再者，在通常运转时，根据发动机转速、发动机负荷(或者燃料量或者发动机输出)，通过基本图(例如，如图5所示的高压段涡轮图)或反馈控制来控制减缸用阀休止机构21，因而能够谋求发动机1的运转的最优化。另外，在怠速运转时的情况下，能够使全部气缸工作而降低发动机1的振动，在减速运转时的情况和燃料量为零的情况下，能够使全部气缸工作而确保通常的发动机制动力，能够防止由于减缸运转系统的采用而成为问题的发动机制动力的下降。

[0105] 另外，如果分别经由第一EGR通路14A进行针对第一气缸组的EGR，经由第二EGR通路14B进行针对第二气缸组的EGR，则能够与减缸运转相对应，通过与正工作的气缸组相对应的EGR冷却器18A(或18B)来高效地冷却EGR气体Ge。

[0106] 所以，依照上述的柴油发动机1，通过本系统，除了涡轮式增压系统之外，还能够将具备使吸气排气阀暂时休止的阀休止机构21的减缸运转系统最初用于柴油发动机，能够获得燃耗改善效果。

[0107] 此外，在上述实施方式的发动机1的说明中，以在各个气缸组的涡轮式增压器16A、16B的后方安装一台低压段增压器26的示例进行说明，但是在该低压段增压器26的台数增加的系统中也有同样的效果。另外，在图1和图2中，在左右记载了第一和第二中间冷却器17A、17B，但这是为了易于理解而图示的，一般考虑到，该左右不必为表示发动机的F(前方)和R(后方)的方位。实际上，第一和第二中间冷却器17A、17B由安装于发动机的F侧的风扇和从车辆F侧导入的外部气体冷却，因而将分为这两个系统的第一和第二中间冷却器17A、17B一起置于F侧的情况较多。

[0108] 另外，在上述的发动机1中，说明了设置EGR系统的构成，但是在没有EGR系统的情况下，作为减缸运转的增压系统也成立。此外，该EGR系统大体上有两类，在上述的说明中，说明了高压EGR(HP-EGR)系统。当前，该高压EGR是普遍的，但是在最近有报导的从车辆的尾管导入EGR气体或者从第一段涡轮或多个涡轮的最下游导入EGR气体等的低压EGR(LP-EGR)系统中，本发明的效果也是同样的。当然，在导入减缸运转系统的情况下，根据涡轮式增压器的选定，存在着发动机排气压力下降的倾向，在此次说明的高压EGR中，不能够确保充分的EGR率，低压EGR系统一方也存在有效的情况。

[0109] 工业实用性

[0110] 本发明的柴油发动机及其运转方法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，能够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，能够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，能够充分地获得燃耗改善的效果，因而能够在搭载于汽车的柴油发动机、建设机械用或发电用的柴油发动机及其运转方法中利用。

[0111] 符号说明

[0112] 1 柴油发动机(发动机)

[0113] 11 发动机本体

[0114] 11Aa 第一吸气歧管

[0115] 11Ab 第一排气歧管

[0116] 11Ba 第二吸气歧管

[0117] 11Bb 第二排气歧管

[0118] 12 吸气通路

[0119] 12A 第一吸气通路

[0120] 12B 第二吸气通路

[0121] 13 排气通路

[0122] 13A 第一排气通路

[0123] 13B 第二排气通路

[0124] 14A 第一EGR通路

[0125] 14B 第二EGR通路

[0126] 15 空气净化器

[0127] 16A 第一涡轮式增压器

[0128] 16B 第二涡轮式增压器

[0129] 16Aa 第一压缩机

[0130] 16Ba 第二压缩机

[0131] 16Ab 第一涡轮机

[0132] 16Bb 第二涡轮机

[0133] 17A 第一中间冷却器

[0134] 17B 第二中间冷却器

[0135] 18A 第一EGR冷却器

[0136] 18B 第二EGR冷却器

[0137] 19A 第一EGR阀

[0138] 19B 第一EGR阀

[0139] 20A 第一EGR止回阀

[0140] 20B 第二EGR止回阀

[0141] 21 减缸用阀休止机构

[0142] 22 减缸控制用油压电磁阀

[0143] 26 低压段增压器(第三涡轮式增压器)

[0144] 26a 低压段压缩机

[0145] 26b 低压段涡轮机

[0146] 30 控制装置(ECU)

[0147] 31 吸气量传感器(MAF传感器)

[0148] 32 升压传感器

[0149] 33 发动机转速传感器

[0150] 34 燃料喷射喷嘴

[0151] A 吸气空气

[0152] G 排出气体

[0153] Ge EGR 气体

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