CN103375281B - 可变配气机构涡轮增压发动机 - Google Patents

Abstract

提供了用于引导发动机中的排气的实施例。在一个示例中，发动机方法包括，在第一状况下，引燃子集汽缸并引导来自所述子集汽缸的所有排气通过直接耦合到催化剂而不是涡轮增压器的第一排气歧管，并在第二个状况下，引燃所有汽缸，引导第一部分排气通过耦合到所述涡轮增压器的第二排气歧管，并引导第二部分排气通过所述第一排气歧管。以这种方式，排气可以在一些状况下被直接引导到催化剂。

Description

可变配气机构涡轮增压发动机

技术领域

本公开涉及发动机中的凸轮廓线变换系统。

背景技术

涡轮增压发动机允许该发动机提供类似于较大排量发动机功率的功率，而发动机泵送功被保持接近类似排量的自然吸气式发动机的泵送功。因此，涡轮增压可以扩大发动机的工作范围。然而，在发动机启动后，涡轮增压的发动机可能很难得到快速的催化剂起燃时间。由涡轮壳体引入的附加质量和表面区域可以明显地减少所述催化剂入口温度。实现快速催化剂预热的以前的解决方案都依赖于高热通量燃烧策略和/或涡轮旁通阀来增加到达所述催化剂的排气的温度。

发明内容

然而，本发明者在此已经认识与上述方法有关的几个问题。高热燃烧利用过量的燃料，从而降低了燃料燃烧效率。另外，涡轮旁通阀的使用会是复杂的，并可能产生密封和高驱动力的要求。

因此，在一个示例中，一些上述问题可以至少部分地通过如下发动机方法处理，发动机方法包括在第一状况下，引燃子集汽缸和引导来自子集汽缸的所有排气通过直接耦合到催化剂而不是涡轮增压器的第一排气歧管，以及在第二状况下，引燃所有汽缸，引导第一部分排气通过耦合到涡轮增压器的第二排气歧管和引导第二部分排气通过第一排气歧管。

以这种方式，在发动机冷启动状况下，来自被引燃汽缸的排气可被直接引导到催化剂，同时绕过涡轮。发动机可被配置成使得在排气门和催化剂面之间的排气口表面区域被减少，例如，发动机可以是直列式四汽缸发动机，来自于每个内汽缸的一个排气口经由第一排气歧管被直接耦合到催化剂。在冷启动运行期间，凸轮廓线可以被设置成使得只有耦合到第一排气歧管的排气口被打开。然后，在标准暖机运行下，所有汽缸被引燃并且凸轮廓线被切换，这样每个汽缸的每个排气口被打开，允许大部分的排气被引导至涡轮。

在另一示例中，发动机系统包括：第一汽缸，其包括经由集成的排气歧管耦合到涡轮增压器的两个排气口；第二汽缸，其包括经由集成排气歧管耦合到涡轮增压器的第一排气口和耦合到催化剂而不是涡轮增压器的第二排气口；和凸轮廓线变换系统，其被配置为：只允许第二排气口在第一状况下打开，并允许每个排气口在第二状况下打开。

在另一示例中，第一状况包括冷发动机运行。

在另一示例中，第二状况包括暖机发动机运行。

在另一示例中，发动机系统进一步包括在每个汽缸上的两个进气口，且其中凸轮廓线变换系统经进一步配置允许每个进气口在第一和第二状况下打开。

在另一示例中，发动机系统进一步包括在每个汽缸上的两个进气口，且其中凸轮廓线变换系统经进一步配置：允许第一汽缸的每个进气口在第一和第二状况下打开；只允许第二汽缸的一个进气口在第一状况下打开；和允许第二汽缸的每个进气口在第二状况下打开。

在另一示例中，第二汽缸的第一排气口具有比第二汽缸的第二排气口的直径大的直径。

在另一示例中，凸轮廓线变换系统经进一步配置以在第二状况下打开第二排气口，其比打开第一排气口要迟。

在另一示例中，用于具有多个汽缸（其中每个汽缸具有两个排气门）的发动机的方法包括：在低转速、高负载状况下，停用子集排气门和启用至少部分的剩余排气门，子集排气门控制经由第一排气歧管耦合到催化剂的排气口且剩余排气门控制经由第二排气歧管耦合到涡轮增压器的排气口；和在中等至高负载和转速的状况下，启用发动机的所有排气门。

在另一示例中，启用至少部分的剩余排气门进一步包括启用所有剩余排气门。

在另一示例中，停用子集排气门和启用至少部分的剩余排气门进一步包括启用每个汽缸的一个排气门，同时停用每个汽缸的一个排气门。

当单独或结合附图进行考虑时，从下面具体实施方式来看，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。

应当理解的是，提供上面的发明内容从而以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步说明的概念的选择。这并不是为了确定所要求保护的主题的主要或基本特征，其范围是由权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的中的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了示例性发动机示意图。

图2示出了包括涡轮增压器和凸轮廓线变换系统的示例性发动机。

图3是流程图，其示出了用于运行包括凸轮廓线变换系统的发动机的方法。

图4至图6示出了根据本公开的实施例的示例性排气门正时。

具体实施方式

在涡轮增压发动机中，排气通常是在到达一个或更多个下游排气组件（如催化剂）之前被引导通过涡轮增压器。由于由涡轮增压器提供的额外表面区域和较长的排气路径，行进通过涡轮增压器可冷却排气，从而降低催化剂入口温度并在发动机冷启动过程中增加催化剂起燃时间。为了增加在冷启动过程中催化剂入口温度，凸轮廓线变换系统可与分段的集成排气歧管和可变排量发动机（VDE）运行结合，以提供直接的、缩短的排气路径至催化剂。例如，在直列式四汽缸发动机中，内汽缸可以各自具有一个排气口直接耦合到催化剂和一个排气口直接耦合到涡轮增压器，经由单独的排气歧管，而外汽缸只可耦合到涡轮增压器。在冷启动状况下，凸轮廓线可以被启用，其中只有控制直接耦合到催化剂的端口的排气门被打开，而所有剩余排气口（如直接耦合到涡轮增压器的排气口）保持关闭。另外，在这些状况下，发动机可能在VDE模式下运行，以便停用外汽缸。以这种方式，排气可被直接引导到催化剂而不是涡轮增压器，以快速升温催化剂。图1和图2描述了包括集成分段的排气歧管的示例性发动机、使用凸轮廓线变换和VDE运行的系统和可执行图3方法的控制器。图4至图6描述了在图3方法的执行过程中的示例性排气门正时。

具体参照图1，它包括示出多个汽缸内燃发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可至少部分由包括控制器12的控制系统和由经由输入装置130的来自车辆运行员132的输入进行控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。

发动机10的燃烧汽缸30可包括具有活塞36设置在其中的燃烧汽缸壁32。活塞36可耦合到曲轴40，以便该活塞的往复运动被转换成该曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间传动系统耦合到车辆的至少一个驱动车轮。另外，起动马达可经由飞轮耦合到曲轴40，以便启动发动机10的起动运行。

燃烧汽缸30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气，并可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以有选择地经由各自进气门52和排气门54与燃烧汽缸30连通。在一些实施例中，燃烧汽缸30可包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。

在该示例中，进气门52和排气门54可经由各自凸轮致动系统51和53由凸轮致动进行控制。凸轮致动系统51和53可以分别包括一个或更多个凸轮，并可以利用可以由控制器12运行以改变气门运行的凸轮廓线变换（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程（VVL）系统的一个或更多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57或经由凸轮轴传感器确定。在可替代实施例中，进气门52和/或排气门54可由电动气门致动进行控制。例如，汽缸30可替换地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。

燃烧汽缸30包括燃料喷射器66，其以提供所谓进气道喷射的燃料到燃烧汽缸30的进气口上游中的构造被布置在进气通道42中。燃料喷射器66喷射燃料在其中，与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例。可替换地或另外地，在一些实施例中，燃料喷射器可安装在燃烧汽缸的一侧上或在燃烧汽缸的顶部，例如，以提供所谓直接喷射的燃料到燃烧汽缸30中。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的燃料输送系统（未示出）被输送到燃料喷射器66。

进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在该特殊示例中，节流板64的位置可以经由提供给与节气门62一起被包含的电动马达或致动器的信号由控制器12改变，该构造可以被称为电子节气门控制（ETC）。以这种方式，节气门62可运行以改变提供给燃烧汽缸30以及其他发动机燃烧汽缸的进气空气。进气通道42可包括空气质量流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于提供各自信号MAF和MAP到控制器12。

在选择的运行模式下，点火系统88可以经由火花塞92提供点火火花至燃烧室30，以响应来自控制器12的提前点火信号SA。虽然火花点火组件在一些实施例中被示出，但是燃烧室30或发动机10的一个或更多个其他燃烧室可在压缩点火模式下运行，具有或不具有点火火花。

排气传感器126被示出耦合到催化转换器70上游的排气通道48。传感器126可以是任何合适的传感器，用于提供排气空气/燃料比的指示，如线性氧传感器或UEGO（通用或宽域排气氧）、双态氧传感器或EGO、HEGO（加热的EGO）、NO_x、HC或CO传感器。排气系统可包括起燃催化剂和车身底座催化剂，以及排气歧管、上游和/或下游空气燃料比传感器。在一个示例中，催化转换器70可以包括催化剂砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，其中每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，催化转换器70可以是三元型催化剂。

控制器12被示于图1中作为微型计算机，其包括微处理器单元（CPU）102、输入/输出端口（I/O）104、在此特殊示例中示出作为可读存储器芯片（ROM）106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器（RAM）108、保活存储器（KAM）110和数据总线。控制器12可接收来自耦合到发动机10的传感器的各种信号和信息，除了前面讨论过的那些信号，包括来自空气质量流量传感器120的引进的空气质量流量（MAF）的测量；来自耦合到冷却套114的温度传感器112的发动机冷却液温度（ECT）的测量；来自耦合到曲轴40的霍尔效应传感器118（或其他类型）的表面点火感测信号（PIP）的测量；来自节气门位置传感的节气门位置（TP）的测量；和来自传感器122的绝对歧管压力信号（MAP）的测量。存储介质只读存储器106可以与表示由处理器102执行的指令的计算机可读数据进行编程，用于执行下面所描述的方法以及其变化。发动机冷却套114可被耦合到舱加热系统。

发动机10可进一步包括压缩装置，如涡轮增压器或机械增压器，其包括沿进气歧管44布置的至少一个压缩器162的。对于涡轮增压器，压缩器162可至少部分地由沿排气通道48布置的涡轮164（例如，经由轴）驱动。对于机械增压器，压缩机162可至少部分地由发动机和/或电机驱动，并且可能不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或更多个汽缸的压缩量（例如，增压）可以由控制器12进行改变。此外，传感器123可被设置在进气歧管44中，用于提供增压信号到控制器12。

图2示出了可以是发动机10的发动机200的示例性实施例，发动机200包括可变凸轮正时（VCT）系统202、凸轮廓线变换（CPS）系统204、涡轮增压器206、催化剂208和具有多个汽缸212的汽缸盖210。发动机200可以是上面所描述的发动机10的一个示例。发动机200被示出具有被配置为供给进气空气和/或燃料到汽缸212的进气歧管214和被配置为排出来自汽缸212的燃烧产物的分段集成排气歧管216。分段排气歧管216可包括多个出口，其中每个出口耦合到不同排气组件。例如，一个出口可以被耦合到催化剂208和一个出口可以被耦合到涡轮增压器206。排气歧管216有关的其他细节将在下面进行描述。虽然在图2中的本实施例中，进气歧管214与汽缸盖210是分开的，而在其他实施例中，排气歧管216被集成在汽缸盖210中，进气歧管214可以被集成在汽缸盖210中和/或排气歧管216可以与汽缸盖210分开。

汽缸盖210包括四个汽缸，标记为C1-C4。汽缸212可以每个都包括如上面在图1中，用于输送燃料直接到燃烧室的火花塞和燃料喷射器。然而，在替代实施例中，每个汽缸可能不包括火花塞和/或直接燃料喷射器。汽缸可以每个都有一个或更多个气门。在本示例中，汽缸212每个都包括两个进气门和两个排气门。每个进气门和排气门被配置为分别打开和关闭进气口和排气口。进气门被标记为I1-I8，和排气门被标记为E1-E8。汽缸C1包括进气门I1和I2以及排气门E1和E2；汽缸C2包括进气门I3和I4以及排气门E3和E4；汽缸C3包括进气门I5和I6以及排气门E5和E6；和汽缸C4包括进气门I7和I8以及排气门E7和E8。每个汽缸的每个排气口可以是直径相同的。然而，在一些实施例中，一些排气口可以是直径不同的。例如，由排气门E4和E5控制的排气口可以是直径比其他排气口较小的。

每个进气门在允许进气空气进入各自汽缸的打开位置和基本上阻断来自各自汽缸的进气空气的关闭位置之间是可致动的。此外，图2示出了进气门I1-I8是如何可以由共同的进气凸轮轴218致动。进气凸轮轴218包括被配置为控制进气门的打开和关闭的多个进气凸轮。每个进气门可由第一进气凸轮220和第二进气凸轮222控制。此外，在一些实施例中，一个或更多个额外进气凸轮可以被包括以控制进气门。在本示例中，第一进气凸轮220具有用于打开进气门第一进气持续时间的第一凸轮凸角廓线。此外，在本示例中，第二进气凸轮222具有用于打开进气门第二进气持续时间的第二凸轮凸角廓线。第二进气持续时间可以是较短的进气持续时间（比第一进气持续时间较短）、第二进气持续时间可以是较长的进气持续时间（比第一进气持续时间较长）、或第一和第二持续时间可以是相等的。另外，进气凸轮轴218可包括一个或更多个空凸轮凸角（null cam lobe）。空凸轮凸角可以被配置为保持各自进气门在关闭位置。

每个排气门在允许排气从汽缸212的各自汽缸中出来的打开位置和基本上保持气体在各自汽缸内的关闭位置之间是可致动的。此外，图2示出了排气门E1-E8如何可以由共同排气凸轮轴224致动。排气凸轮轴224包括被配置为控制排气门的打开和关闭的多个排气凸轮。每个排气门可以由第一排气凸轮226和第二排气凸轮228控制。此外，在一些实施例中，一个或更多个额外排气凸轮可被包括以控制排气门。在本示例中，第一排气凸轮226具有用于在第一排气持续时间内打开排气门的第一凸轮凸角廓线。此外，在本示例中，第二排气凸轮228具有用于在第二排气持续时间内打开排气门的第二凸轮凸角廓线。第二排气持续时间可以是短于、长于或等于第一排气持续时间。另外，排气凸轮轴224可包括一个或更多个空凸轮凸角。空凸轮凸角可以被配置为保持各自排气门在关闭位置。

未示出的额外元件可进一步包括推杆、摇臂、挺杆等。这样的装置和特征可以通过转换凸轮的旋转运动成为气门的平移运动控制进气门和排气门的致动。在其他示例中，气门可以经由凸轮轴上的额外凸轮凸角廓线被致动，其中不同气门之间的凸轮凸角廓线可改变凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。然而，如果需要的话，可以使用替代凸轮轴（顶置和/或推杆）布置。此外，在一些示例中，汽缸212可以每个都只具有一个排气门和/或进气门，或多于两个的进气门和/或排气门。在其他示例中，排气门和进气门可以由共同的凸轮轴致动。然而，在替代实施例中，进气门和/或排气门中的至少一个气门可以由其自身独立的凸轮轴或其他装置致动。

如果需要的话，汽缸212的排气门的子集可以经由一个或更多个机构被停用。例如，耦合到排气歧管234（在下面更详细解释）的排气门E4和E5可以经由切换挺杆、切换摇臂或切换辊指随动件（roller finger follower）被停用。在其中VDE被启用的模式中，进气门可以通过利用类似机构被停用。

发动机200可以包括可变气门驱动系统，例如，CPS系统204，和可变凸轮正时VCT系统202。可变气门驱动系统可被配置为在多个运行模式下运行。第一运行模式可能会在发动机冷启动之后出现，例如，当发动机温度低于阈值时，或者在发动机启动后给定的持续时间内。在第一模式中，可变气门驱动系统可被配置为只打开子集汽缸的子集排气口，其中所有其他排气口关闭。例如，只有汽缸C2和C3的排气门E4和E5可以被打开。第二运行模式可能在标准的发动机暖机运行过程中出现。在第二模式中，可变气门驱动系统可被配置为打开所有汽缸的所有排气口。此外，在第二模式中，可变气门驱动系统可被配置为打开子集汽缸的子集排气口比其余排气口较短的持续时间。第三运行模式可能在具有低发动机转速和高负载的发动机暖机运行过程中出现。在第三模式中，可变气门驱动系统可被配置为保持子集汽缸的子集排气口关闭，同时打开其余排气口，例如，与第一模式相反。另外，可变气门驱动系统可被配置为有选择地打开和关闭进气口，对应于在各种运行模式中的排气口的打开和关闭。

CPS系统204可被配置为纵向地转化进气凸轮轴218的特定部分，从而引起进气门I1-I8的运行，以在第一进气凸轮220和第二进气凸轮222和/或其他进气凸轮之间变化。此外，CPS系统204可被配置为纵向地转化排气凸轮轴224的特定部分，从而引起排气门E1-E8的运行，以在第一排气凸轮226和第二排气凸轮228和/或其他排气凸轮之间变化。以这种方式，CPS系统204可以在多个廓线之间切换。例如，在上面所讨论的第一运行模式中，CPS系统204可被切换到第一廓线。此外，CPS系统204可以在第二模式中被切换到第二廓线，并且在第三模式中被切换到第三廓线。在这样做的过程中，CPS系统204可以在用于在第一持续时间打开一个气门的第一凸轮、用于在第二持续时间打开该气门的第二凸轮和/或额外或空凸轮之间切换。CPS系统204可以由控制器201（控制器201是图1控制器12的一个非限制性示例）经由信号线被控制。

可以使用上述凸轮的构造，以提供供给到汽缸212和从汽缸212排出的空气的量和正时的控制。然而，可以使用其他构造，以使CPS系统204切换在两个或多个凸轮之间的气门控制。例如，可切换的挺杆或摇臂可以用于改变两个或多个凸轮之间的气门控制。

发动机200可以进一步包括VCT系统202。VCT系统202可以是双独立可变凸轮轴正时系统，用于改变彼此独立的进气门正时和排气门正时。VCT系统202包括用于改变气门正时的进气凸轮轴移相器230和排气凸轮轴移相器232。VCT系统202可被配置为通过提前或延迟凸轮正时（示例性发动机运行参数）提前或延迟气门正时，并可以由控制器201经由信号线被控制。VCT系统202可被配置为通过改变曲轴位置和凸轮轴位置之间的关系改变气门打开和关闭事件的正时。例如，VCT系统202可被配置为旋转独立于曲轴的进气凸轮轴218和/或排气凸轮轴224，以引起气门正时被提前或延迟。在一些实施例中，VCT系统202可以是被配置为快速改变凸轮正时的凸轮转矩致动的装置。在一些实施例中，气门正时，如进气门关闭（IVC）和排气门关闭（EVC）可以由连续可变气门升程（CVVL）装置进行改变。上述气门/凸轮控制装置和系统可以是液压驱动或电致动，或其组合。信号线可以发送控制信号到CPS系统204和VCT系统202，和从CPS系统204和VCT系统202接收凸轮正时和/或凸轮选择测量。

返回到集成的排气歧管216，它可以配置有多个出口，以有选择地引导排气到各种排气组件。集成的排气歧管216可以是在一些实施例中包括多个出口的单个分段的排气歧管。在其他实施例中，汽缸盖210可以包括多个单独的排气歧管，其中每个排气歧管都具有一个出口。此外，单独排气歧管可以被包括在汽缸盖210中的共同铸件（casting）中。在图2的实施例中，排气歧管216包括第一排气歧管234、第二排气歧管236，和在一些实施例中，包括第三排气歧管238。

第一排气歧管234耦合子集歧管的子集排气口直接到催化剂208，而不是涡轮增压器206。如图2中所示，歧管C2和C3的排气门E4和E4的排气口被分别耦合到第一排气歧管234。第一排气歧管234包括仅耦合到由排气门E4控制的排气口的第一进口240和仅耦合到由排气门E5控制的排气口的第二进口242。此外，第一排气歧管234包括耦合到催化剂208的出口244。因此，当排气门E4和E5打开时，排气通过第一排气歧管234被引导至催化剂208，而不通过涡轮增压器206。虽然图2中所描述的实施例耦合出口244直接到催化剂208，但是在一些实施例中，出口244可以被耦合到催化剂208上游的共同排气通道246，而不是涡轮增压器206的下游。

第二排气歧管236包括耦合到涡轮增压器206的出口248。第二排气歧管236耦合至少子集汽缸到涡轮增压器206。如图2中所示，未耦合到第一排气歧管234的每个剩下排气口被耦合到第二排气歧管236的入口（例如，排气门E1、E2、E3、E6、E7和E8的排气口仅耦合到第二排气歧管236）。例如，第二排气歧管包括仅耦合到外汽缸C1的排气门E1的排气口的第一入口250和仅耦合到外汽缸C1的排气门E2的排气口的第二入口252。由内汽缸C2的排气门E3控制的排气口仅耦合到第二排气歧管236的第三入口254。内汽缸C3和外汽缸C4包括耦合其各自排气口到第二排气歧管236的类似入口。因此，外汽缸的每个排气口被耦合到第二排气歧管236，而只有内汽缸的一个排气口被耦合到第二排气歧管236。

然而，在一些实施例中，涡轮增压器206可以是双蜗壳涡轮增压器。因此，可能存在第三排气歧管238，以耦合子集汽缸到双蜗壳涡轮增压器的一个蜗壳。第二排气歧管236可以被耦合到双蜗壳涡轮增压器的第一蜗壳，并且因此只有未耦合到第一排气歧管的排气口的一部分可以被耦合到第二排气歧管（例如，E1、E2、E7和E8的排气口）。在这样的实施例中，第三排气歧管238可以耦合其余排气口的另一子集（例如，E3和E6的排气口）到双蜗壳涡轮增压器的第二蜗壳。

为了进一步调节增压压力，涡轮增压器206包括涡轮旁通阀256。在某些情况下，涡轮旁通阀256可以被打开以重新引导来自围绕涡轮增压器的第二和/或第三排气歧管的部分排气。涡轮旁通阀256可以被打开以减少排气背压、降低增压压力等，以响应来自控制器201的信号。

排气再循环（EGR）系统可以引导部分的排气通过EGR通道258、260到进气。被引导至进气的EGR的量可以由EGR阀262和264进行调节，其接收来自控制器201的信号。如图2中所示，在高压EGR构造中，EGR系统被配置为引导只来自涡轮增压器的上游的排气到进气。然而，其他构造是可能的。例如，在被称为低压EGR中，EGR系统可被配置为引导来自涡轮增压器下游的排气到进气。通过包括多个EGR通道，一个引导来自第一排气歧管234的排气和一个引导来自第二排气歧管236的排气，EGR系统可以有选择地根据工况引导排气。例如，在需要热EGR的状况下，来自EGR通道258的EGR可以被有选择地引导至进气。然而，当需要较冷EGR时，来自EGR通道260的EGR可以被有选择地引导至进气。

如上，图2示出了内燃发动机和相关联的进气和排气系统的非限制性示例。应当理解的是，在一些实施例中，发动机可以具有更多或更少的燃烧汽缸、控制阀、节气门和压缩装置等等。示例性的发动机可以具有以“V”构造布置的汽缸。此外，第一凸轮轴可以控制用于第一组或排汽缸的进气门，和第二凸轮轴可以控制用于第二组汽缸的进气门。以这种方式，单一CPS系统和/或VCT系统可用于控制一组汽缸的气门运行，或者可以使用分开的CPS和/或VCT系统。

图3是一个流程图，其示出了用于控制发动机中排气流的方法300。方法300可以根据存储在如控制器12或201的控制器的存储器中的指令被执行。方法300可以响应由各种发动机传感器（如ECT传感器112）确定的发动机运行参数被执行，并且可以控制各种发动机致动器，如CPS系统204和VCT系统202。

方法300包括，在302处，确定发动机运行参数。发动机运行参数可以包括发动机转速、负载、温度、自发动机起动的发动机循环数、凸轮轴正时、凸轮廓线等。在304处，确定发动机是否处于冷启动运行。冷启动运行可以包括发动机温度低于阈值（如200℃）。在其他实施例中，可以根据自发动机起动的时间，如发动机起动的30秒内，确定冷启动运行。如果确定发动机不处于冷启动运行，方法300前进到310，这将在下面更详细讨论。如果发动机是处于冷启动运行，方法300前进到306，以设置凸轮廓线变换系统，如CPS系统204，至第一廓线。第一廓线被配置为只打开发动机的子集排气口。具体地，第一廓线只打开经由第一排气歧管，如第一排气歧管234，耦合到催化剂和未耦合到涡轮增压器的排气口。如本文所用，术语“打开排气口”是指气门驱动系统在发动机循环的预定持续时间（如排气冲程）期间打开排气门，以便允许排气口被打开和排出排气。在其余部分的发动机循环期间，其中排气口通常会被关闭，保持在排气冲程期间允许打开的排气口关闭。此外，第一廓线仅包括允许打开的子集汽缸的子集进气口。例如，仅汽缸C2的一个进气门和汽缸C3的一个进气门可以在进气冲程期间打开，其余进气门保持关闭。

在308处，耦合到第一排气歧管的子集汽缸（例如，图2的汽缸C2和C3）被引燃，其余汽缸被停用。正如前面所解释的，发动机可被配置为以VDE模式运行，其中仅子集汽缸被引燃。引燃的汽缸接收燃料、进气空气和火花点火，以便启动燃烧。停用的汽缸不接收燃料或火花点火。此外，第一CPS廓线仅包括打开耦合到催化剂的子集汽缸的进气门。在这样做的过程中，未引燃的汽缸（例如，图2的汽缸C1和C4）不接收进气空气。仅引燃耦合到第一排气歧管的子集汽缸可以包括调整汽缸之间的燃料分配。例如，在其中所有汽缸被引燃的标准运行下，燃料可以被均匀地分配在所有汽缸之间。然而，在其中仅子集汽缸接收燃料的VDE运行中，可以增加输送到引燃的汽缸的燃料量，这样与非VDE运行相比，在VDE运行中，相同量的总燃料被输送到发动机。

在310处，确定发动机温度是否达到了阈值。阈值可以是暖机的发动机温度，其中排气足够热以保持催化剂等于或高于其起燃温度，如200℃。如果发动机还没有达到该阈值，方法300返回以继续以第一凸轮廓线运行并且只引燃子集汽缸。如果发动机已到达该阈值温度，即如果发动机不再处于冷启动运行，方法300前进到312，以确定发动机是否正在高负载、低转速状况下运行。在高负载、低转速状况下，发动机以峰值转矩运行，并因此，利用高增压量，以达到峰值转矩。然而，在低发动机转速下，产生了较少的排气压力，并因此，使用所有可用的排气来驱动涡轮，以便产生高的增压量。高负载可以是合适的负载，如高于50%负载，并且低转速可以是合适的转速，如低于1000RPM。然而，其他负载和转速范围是可能的。此外，例如，可以根据所需增压压力和确定的排气压力确定高负载、低转速状况。

如果发动机不在高负载、低转速状况下运行，方法300前进到314，以设置凸轮廓线到第二廓线。第二廓线可以在标准暖机发动机状况中使用，其中转速和负载状况是相匹配的（例如，低转速、低负载），或者发动机以其他方式产生足够的排气压力来驱动涡轮。第二凸轮廓线可被配置为允许每个汽缸的每个排气口在其规定的时间打开。例如，每个排气门可以在每个各自排气冲程过程中被打开。第二凸轮廓线可以经进一步配置延迟经由第一排气歧管耦合到催化剂的排气口的打开。例如，图2的排气门E4和E5可以迟于其余排气门0-60℃CA被打开。另外，第二凸轮廓线可被配置为允许每个汽缸的每个进气口在各自进气冲程过程中打开。

在318处，方法300包括引燃所有汽缸。引燃所有汽缸包括喷射燃料到每个汽缸和提供火花点火到每个汽缸。如果发动机先前是在VDE模式下运行，燃料可以被重新分配，以便每个汽缸接收相同量的燃料。此外，在320处，方法300包括用于可能在从VDE模式转换出的过程中可能出现的任何转矩扰动的补偿。在引燃每个汽缸之前，节气门位置可以被调整以增加气流到汽缸，这样当先前停用的汽缸的进气门被允许打开时，所需的进气空气出现在进气歧管中。为了确保当汽缸气流被增加时确实会发生过度转矩事件，火花正时可能会在引燃的汽缸中被延迟。一旦转换发生和所有汽缸引燃，火花正时可能会返回到MBT。

在以第二凸轮廓线运行过程中，部分的排气经由第二排气歧管（例如，图2的第二排气歧管236）被引导至涡轮增压器，并且增压压力是通过控制涡轮旁通阀的位置进行调整。由于耦合到第一排气歧管的排气口也打开，部分的排气经由第一排气歧管被引导到催化剂，而不是涡轮增压器。然而，由于排气门E4和E5较迟的打开时间，和/或由于这些排气口的直径比其它排气口的直径小，此部分可能比被引导至涡轮增压器的部分小。当设置第二凸轮廓线和引燃所有汽缸后，方法300返回。

返回到312，如果确定发动机在高负载、低转速状况下运行，在316处，凸轮廓线被切换到第三廓线。第三廓线被配置为保持耦合到第一排气歧管的排气口关闭，同时允许其余排气口打开。另外，在一些实施例中，在其余排气口中，每个汽缸只有一个排气口可以被打开。例如，在第三凸轮廓线中，只有排气口E2、E3、E6和E7可以被打开，以便维持汽缸之间的燃烧平衡。第三廓线被配置为在到达催化剂之前，引导所有排气到涡轮增压器（例如，无排气被引导通过第一排气歧管）。此外，在这些状况下，涡轮旁通阀可能被关闭，以便产生峰值的增压量。类似于第二凸轮廓线，以第三凸轮廓线运行包括，在318处，引燃每个汽缸，在320处，在从VDE模式转换出的过程中补偿转矩扰动。当启动第三凸轮廓线和引燃所有汽缸后，方法300返回。

因此，方法300提供了根据工况在多个凸轮廓线之间的切换。凸轮廓线使得能够选择性地引导排气到催化剂，或者是通过涡轮增压器或者绕过涡轮增压器。如下面的表1中所示，其中列出了在图2中发动机的每个排气门的各自排气冲程期间每个凸轮廓线和排气门状态，CPS系统可能在三个凸轮廓线之间切换，以便优化相对于图3在上面所描述的各种运行模式期间的排气流。

表1

图4至图6描述了两个代表性汽缸在三个运行模式（包括表1中的三个CPS廓线）中的每个模式下的排气门正时示意图。描述了用于外汽缸C1和内汽缸C2的气门的排气门正时。对于每个示意图，在x轴上以度数描述了曲轴角度正时。在每个各自y轴上描述了排气门打开状态。图4至图6描述了1-3-4-2的示例性引燃顺序，其中燃烧事件用星号标记。发动机循环的每个冲程被沿着x轴标记。对于每个汽缸，一个排气门（E1和E3）正时示意图是由实线示出，而一个排气门（E2和E4）正时示意图是由点划线示出。

图4示出了汽缸1和汽缸2的排气门在第一冷启动模式中的排气门正时，其中第一凸轮廓线被启用。在冷启动状况下，第一凸轮廓线被启用和VDE运行被启动，以便只有耦合到第一排气歧管的排气口被打开。第一排气歧管被耦合到催化剂，而不是涡轮增压器。因此，在以第一凸轮廓线的冷启动状况下，所有排气被直接引导到催化剂，而不是涡轮增压器。这通过在可用的最短排气路径中引导排气到催化剂，允许催化剂迅速加热。如图4中所示，发动机是在以被停用的第一汽缸的VDE运行下运行，并且汽缸1的排气门在发动机循环的持续时间中保持关闭。对于汽缸2，一个排气门（E4）在每个排气冲程期间被打开，如点划线所示。另一个排气门（E3）保持关闭。

图5示出了汽缸1和汽缸2的排气门在第二标准运行模式中的排气门正时。一旦发动机暖机，第二凸轮廓线被启用以使所有排气口打开。这允许部分的排气通过涡轮增压器被引导，并且较小部分被引导至催化剂而不是涡轮增压器。以这种方式，大部分的排气被引导至涡轮增压器，以便涡轮增压器提供所需的增压量。如图5中所示，汽缸1的两个排气门（E1和E2，分别为实线和点划线）在排气冲程期间打开。另外，汽缸2的两个排气门（E3和E4，分别为实线和点划线）在排气冲程期间打开。然而，排气门E4相对于排气门E3具有延迟的打开时间。

图6示出了汽缸1和汽缸2的排气门在第三峰值转矩模式中的排气门正时。第三凸轮廓线使得所有排气能够被引导到涡轮增压器。第三廓线可以在指示峰值增压的状况下，如低转速、高负载状况，被启用。第三廓线可以防止直接耦合到催化剂的排气口打开，同时打开其余排气口。如图6中所示，汽缸1的两个排气门（E1和E2，分别为实线和点划线）在排气冲程期间打开。然而，对于汽缸2，仅一个排气门（E3，实线）打开，而排气门E4保持关闭。

应当理解的是，本文所公开的构造和方法在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为可能有许多变化。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和构造以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一”元素或“第一”元素或其等同物。这样的权利要求应被理解为包括一个或更多个这样元素的结合，既不要求也不排除两个或更多这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过此或相关申请中的新权利要求的呈现被要求保护。这样的权利要求，无论范围是否更广泛、更狭窄、相等或不同，也被视为包含在本公开的主题范围内。

Claims (10)

1.一种发动机方法，其包括：

在第一状况下，引燃子集汽缸并引导来自所述子集汽缸的所有排气通过直接耦合到催化剂而不是涡轮增压器的第一排气歧管，其中剩余汽缸中的每个包括经由第二排气歧管耦合到所述涡轮增压器的两个排气口；和

在第二状况下，引燃所有汽缸，引导来自所有汽缸的第一部分排气通过所述第二排气歧管，并引导来自仅所述子集汽缸的第二部分排气通过所述第一排气歧管。

2.根据权利要求1所述的发动机方法，其中所述第一状况包括发动机温度低于阈值。

3.根据权利要求1所述的发动机方法，其中所述第二状况包括发动机温度高于阈值和中等至高发动机负载。

4.根据权利要求1所述的发动机方法，其进一步包括，在第三状况下，引燃所有汽缸并引导来自每个汽缸的所有排气通过所述第二排气歧管。

5.根据权利要求4所述的发动机方法，其中所述第三状况包括发动机温度高于阈值、低发动机转速和中等至高发动机负载。

6.根据权利要求1所述的发动机方法，其中所述发动机是直列式发动机，并且其中所述子集汽缸包括至少一个内汽缸。

7.根据权利要求1所述的发动机方法，其中引导来自所述子集汽缸的所有排气通过所述第一排气歧管进一步包括启用被配置为仅打开所述子集汽缸的子集排气口而所有其他排气口关闭的凸轮廓线。

8.根据权利要求1所述的发动机方法，其中引导所述第一部分排气通过所述第二排气歧管和引导所述第二部分排气通过所述第一排气歧管进一步包括启用被配置为打开每个汽缸的每个排气口的凸轮廓线。

9.根据权利要求8所述的发动机方法，其中启用被配置为打开每个汽缸的每个排气口的凸轮廓线进一步包括启用被配置为使所述子集汽缸的子集排气口迟于所有其他排气口打开的凸轮廓线。

10.根据权利要求1所述的发动机方法，其中所述涡轮增压器是双蜗壳涡轮增压器，其中引导所述第一部分排气通过耦合到所述涡轮增压器的所述第二排气歧管进一步包括引导所述第一部分排气到所述涡轮增压器的第一蜗壳，并进一步包括引导第三部分的排气通过耦合到所述涡轮增压器的第二蜗壳的第三排气歧管。