CN103573425A - 用于汽缸停用的可变气门正时 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于汽缸停用的可变气门正时。提供方法和系统,用于调节汽缸气门正时,以使汽缸组能够运转和燃烧,同时第二组汽缸选择性地被停用。气门正时可被调节,以使得经过停用汽缸的空气流量减少,减少再次启用时的催化剂再生要求。气门正时可以可选地被调节,以使排气通过停用汽缸再循环至启用汽缸,提供冷却EGR的益处。

Description

用于汽缸停用的可变气门正时
技术领域
本申请涉及改变气门正时,以实现实际上的汽缸停用,和选择性地使经过停用汽缸机组的流量逆向,以实现EGR益处。
背景和概述
发动机可通过可变气门正时控制被操作,以提高发动机性能。例如,进气门和/或排气门正时可基于发动机工况被调节(例如,被提前或延迟),以增加正或负气门开启重叠角。增加的正气门开启重叠角可用于,例如提高空气-燃料混合和汽缸充气温度控制。作为另一实例,增加的负气门开启重叠角可被应用,以便经过一个或多个发动机汽缸(例如,在一个发动机机组上)的空气流量实质上被减少,同时,经过其他汽缸(例如,在另一机组上)的空气流量被允许。这使得可以选择性停用具有减少的流量的机组上的汽缸。
然而,本文的发明人已经识别这样的方法的潜在问题。作为一个实例,可存在尾管排放物和催化剂效率问题。具体地,当之前停用的汽缸被再次启用时,需要另外的燃料,以再次启用停用机组的排气催化剂。这导致燃料经济性惩罚。作为另一实例,在凸轮驱动的装置中,凸轮正时的较小变化可影响经过停用汽缸的流量。以同样的方式,排气压力和进气压力的较小变化可导致进气和排气歧管之间的一些净流量。从进气到排气的任何流量均可降低排气催化剂的效率,以及降低汽缸停用益处。总之,发动机性能被降低。
因此,在一个实例中,一些上述问题可通过操作发动机的方法得以解决,该方法包括操作第一发动机机组上的第一组燃烧汽缸,以提供第一方向上的空气和排气净流量,同时,调节第二发动机机组上的第二组非燃烧汽缸的气门正时,以便与第一机组相比,在第二机组中具有实质上较少的流量,实质上较少的流量的方向基于第二机组的排气空-燃比被调节。以这种方式,可实现选择性的汽缸停用益处而不降低停用发动机机组上排气催化剂的效率。
例如,发动机可包括第一发动机机组上连接至第一排气催化剂的第一组汽缸和第二发动机机组上连接至第二排气催化剂的第二组汽缸。在选定状况下,诸如当发动机负荷低于阈值时,燃料可被喷射至第一组汽缸并在其中燃烧。另外,第一组汽缸的气门正时可被调节,以便使空气和排气从进气歧管经过第一排气催化剂朝向排气接合点(junction)流动。同时,没有燃料可被喷射到第二组汽缸。相反,第二组汽缸的气门正时可基于第二机组的排气空-燃比被调节(例如,不断地被调节),以便与第一机组相比,在第二机组中具有实质上较少的流量。在本文中,第二机组中实质上较少的流量包括在第一状况下,与经过第一机组的第一方向上的流量相比,在第一方向上的实质上较少的流量,和在第二状况下,与经过第一机组的第一方向上的流量相比,在第二相反方向上的实质上较少的流量。通过维持实质上较少的流量和流量速率,同时,不断地交替经过第二机组的流量方向,可通过第二组汽缸提供实质上可忽略的流量(例如,实质上净零流量)。
第二机组的气门正时可基于第二机组的排气空-燃比被调节,以调节或交替流量。例如,当第一机组以化学计量比被操作时,可在第二机组应用比化学计量比更稀的排气空-燃比,以推断从进气歧管至排气歧管的小的空气充气流量。响应变稀,气门正时可被调节,以使经过第二机组的流量逆向,以便小的充气流量从排气歧管进入进气歧管和第二机组的空-燃比返回化学计量比。作为另一实例,可在第二机组应用理论排气空-燃比,以推断从排气歧管至进气歧管的小的充气流量。响应检测的空-燃比,气门正时可被调节,以使经过第二机组的流量逆向,以便小的充气流量从进气歧管进入排气歧管和第二机组的空-燃比变稀。小流量流动方向的连续交替导致第二机组的排气空-燃比实质上被维持比化学计量比稍微稀(或比第一机组的空-燃比稍微稀)。
以这种方式,通过减少经过停用机组的流量,可减少排气催化剂再生要求。通过维持停用机组的排气空-燃比比启用机组稍微稀,可实现经过停用机组的基本上零流量。通过在随后的汽缸再次启用期间减少催化剂再生要求,可实现汽缸停用益处而不降低燃料经济性和发动机性能。
在另一实施方式中,操作第一组汽缸包括喷射燃料到第一组汽缸,并且,其中在操作期间,没有燃料被喷射到第二组汽缸。
在另一实施方式中,发动机方法包括操作第一机组上的第一组燃烧汽缸,同时气门正时被调节,以从第一进气歧管提供第一、较高充气流量至第一排气歧管;和操作第二机组上的第二组非燃烧汽缸,同时气门正时基于第二机组的排气空-燃比被调节,以使第二进气歧管至第二排气歧管之间基本上没有充气流量。
在另一实施方式中,第二组汽缸的气门正时基于第二排气歧管的排气空-燃比和排气压力中的一个或多个被调节。
在另一实施方式中,方法还包括基于第二组汽缸的气门正时调节第一组汽缸的点火定时,以维持第一机组的排气空-燃比。
在另一实施方式中,第一组汽缸的进气门和/或排气门通过第一凸轮轴被操作和第二组汽缸的进气门和/或排气门通过第二凸轮轴被操作,并且,其中通过使第一凸轮轴变换至第一凸轮轴位置,第一组汽缸的气门正时被调节至第一正时,和其中通过使第二凸轮轴变换至第二、不同的凸轮轴位置,第二组汽缸的气门正时被调节至第二、不同的正时。
在另一实施方式中,操作第二机组上的第二组非燃烧汽缸,同时气门正时被调节以基本上不提供充气流量包括:响应在第二机组检测的、比化学计量比稀的排气空-燃比,调节气门正时至第一正时,以减少从第二进气歧管至第二排气歧管的充气流量,和响应在第二机组检测的、处于化学计量比的排气空-燃比,调节气门正时至第二正时,以减少从第二排气歧管至第二进气歧管的充气流量。
在另一实施方式中,发动机方法包括操作第一发动机机组上的第一组汽缸,以燃烧和以第一、较高流动速率排出较大量的气体至第一催化剂,然后至排气接合点;同时,操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以不燃烧并以第二、较低流动速率使第二催化剂和排气接合点之间的较小量的充气的流动方向交替。
在另一实施方式中,第二、较低流动速率是第一、较高流动速率的部分,并且,其中使较小的充气流量的流动方向交替包括在第一状况下,以第二、较低流动速率从排气接合点至第二催化剂引导较小量的充气,和在第二状况下,以第二、较低流动速率从第二催化剂至排气接合点引导较小量的充气。
在另一实施方式中,使流动方向交替是基于相对于第一组汽缸的排气空-燃比的第二组汽缸的排气空-燃比,和其中交替包括当第二组汽缸的排气空-燃比比第一组汽缸的排气空-燃比稀时,在第一方向上调节第二组汽缸的气门正时,和当第二组汽缸的排气空-燃比处于第一组汽缸的排气空-燃比或在其附近时,在第二、相反的方向上调节第二组汽缸的气门正时。
在另一实施方式中,调节包括调节气门正时至初始正时,其中第二组汽缸的排气空-燃比在第一组汽缸的排气空-燃比的阈值范围内;和当第二组汽缸的排气空-燃比在第一组汽缸的排气空-燃比的阈值范围之外时,从初始正时再调节气门正时,以使第一组汽缸的排气空-燃比返回到阈值范围内。
应该理解,提供以上概述以以简化形式介绍对在详细描述中进一步描述的概念的选择。其不意为确定要求保护的主题的关键或本质特征,要求保护的主题的范围由所述详细描述之后的权利要求书唯一限定。此外,要求保护的主题不限于解决上面在本公开内容任何部分所述的任意缺点的实施。
附图简介
图1-2示意性地显示根据本公开内容实施方式的实例发动机系统的方面。
图3描述部分发动机视图。
图4-6图解调节第一组和第二组汽缸各自的进气门和/或排气门正时的实例方法,以减少经过停用发动机机组的流量或使该流量逆向。
图7图解在流量逆向状况期间诊断停用发动机机组中排气泄露的实例方法。
图8图解根据本公开内容对第一和第二组汽缸各自进行的实例气门正时调节。
图9图解对第二组汽缸的实例气门正时调节,以提供基本上零流量经过第二机组。
详细描述
以下描述涉及系统和方法,用于调节第一发动机机组上的第一组汽缸和第二发动机机组上的第二组汽缸的进气门和/或排气门正时(图1-3),以能够实现选择性的汽缸停用。控制器可被配置成执行控制程序,诸如图4-6所示的那些,以便在一些工况下与启用机组相比以相同的方向引导实质上较少的流量经过启用机组。在其它状况下,控制器可引导燃烧排气以相反的方向从启用机组经过停用机组。如图7所示,控制器还可基于监测的空-燃比的变化,在逆向流量期间引导停用机组中的排气泄漏物。通过基于停用机组的排气空-燃比调节停用机组的气门正时,可实现汽缸停用益处同时维持排气催化剂作用的状况。实例调节在本文中通过参考图8-9被描述。
图1显示实例发动机10,其包括多个燃烧室或汽缸30。发动机10的多个汽缸30作为汽缸组排列在不同的发动机机组上。在描述的实例中,发动机10包括两个发动机机组14A、14B。因此,汽缸作为排列在第一发动机机组14A上的第一组汽缸和排列在第二发动机机组14B上的第二组汽缸被排列。
发动机10可通过进气道42接收进气,该进气道42与分支的进气歧管44A、44B连通。具体地,第一发动机机组14A通过第一进气歧管44A接收来自进气道42的进气,而第二发动机机组14B通过第二进气歧管44B接收来自进气道42的进气。虽然显示发动机机组14A、14B具有不同的进气歧管,但应该理解,在可选实施方式中,它们可共用共同的进气歧管或部分共同的进气歧管。供应至发动机汽缸的空气量可通过调节节气门64的位置而被控制。另外,如在本文中详细阐述的,供应至特定机组上每一组汽缸的空气量可通过改变连接至汽缸的一个或多个进气门——在图3中更详细地显示——的进气门正时而被调节。
在第一发动机机组14A的汽缸产生的燃烧产物通过第一排气歧管48A被排至大气中。第一排放控制装置,诸如第一排气催化剂70A连接至第一排气歧管48A。排气从第一发动机机组14A沿着第一排气歧管48A被引导经过第一排气催化剂70A朝向排气接合点55。从那里,排气可通过通用排气道50被引导到大气。类似地,在第二发动机机组14B的汽缸产生的燃烧产物通过第二排气歧管48B被排至大气中。第二排放控制装置,诸如第二排气催化剂70B连接至第二排气歧管48B。排气从第二发动机机组14B沿着第二排气歧管48B被引导经过第二排气催化剂70B朝向排气接合点55。从那里,排气可通过通用排气道50被引导到大气。
如下面所详细阐述的,通过调节凸轮正时,汽缸气门正时可被调节,以提供有效汽缸停用,其中,经过汽缸的流量被减少。例如,可提供基本上零流量经过第二机组。作为实例,当凸轮正时是这样的:即进气和排气口中心接近于活塞行程底部时,气体(进气和/或排气)可以以进气和排气歧管之间的最小净流量流入和流出汽缸。然而,在这样的状况下,凸轮正时、排气压力和进气压力的较小变化可导致进气和排气歧管之间至少一些净流量。如果净流量从进气系统到排气系统,则过多的氧被引入排气催化剂,这在汽缸被再次启用时降低催化剂的NOx转化效率,并且,这导致需要引入过多的燃料用于催化剂再生。这降低总体VDE增益。相反,在期望冷却EGR的状况下,可应用从启用机组至停用机组的逆向流量。在其他时候,逆向流量会损害功率输出和燃料效率。因此,基于排气空-燃比,通过调节凸轮正时或汽缸气门正时,可监测和维持经过停用机组的流量的期望量和方向。
例如,在选定发动机状况下,诸如在低发动机负荷下,选定发动机机组的一个或多个汽缸可被选择性地停用。这可包括停用选定发动机机组上的燃料和火花。另外,进气门和/或排气门正时可被调节,以便与启用发动机机组相比,提供实质上较少的流量经过停用发动机机组。实质上较少的流量的方向可经常被调节,例如被交替,以便基本上零流量能够经过停用机组。例如,停用发动机机组的进气门和/或排气门正时可基于停用发动机机组的排气空-燃比被不断地调节,以实质上不提供净流量经过停用机组,而启用发动机机组的进气门和/或排气门正时被调节,提供零流量(或没有净流量)的空气和排气经过启用机组。操作第二机组上的第二组非燃烧汽缸同时气门正时被调节以实质上不提供充气流量可包括:响应在第二机组检测的、比化学计量比稀的排气空-燃比,调节气门正时至第一正时,以减少从第二进气歧管至第二排气歧管的充气流量,和响应在第二机组检测的、处于化学计量比的排气空-燃比,调节气门正时至第二正时,以减少从第二排气歧管至第二进气歧管的充气流量。在本文中,通过提供实质上较少的流量经过停用机组,可提供汽缸停用益处而不降低停用机组上排气催化剂的效率(例如,通过保持氧在排气催化剂上),从而减少在随后的汽缸再次启用期间对有效再生排气催化剂的需要。这降低所导致的燃料惩罚并提高总体发动机燃料经济性。
如在图4-5所详细阐述的,停用机组的气门正时可基于停用机组的排气空-燃比被调节,以提供减少的流量,维持停用机组的空-燃比稍微稀。例如,停用的第二发动机机组14B的气门正时可基于第二排气空-燃比传感器82的输出被调节,以通过维持比化学计量比稍微稀的机组排气空-燃比,实质上不提供流量。可选地,气门正时可被调节,以维持比启用发动机机组14A的排气空-燃比稍微稀(例如,稀小于10%)的停用发动机机组14B的排气空-燃比。第一发动机机组14A的排气空-燃比可通过第一排气空-燃比传感器72被评估。因此,传感器72、82可以是氧传感器(诸如EGO、HEGO或UEG传感器)或其它合适的空-燃比传感器。在一个实例中,操作第二机组上的第二组非燃烧汽缸同时气门正时被调节以实质上不提供充气流量包括:响应在第二机组检测的、比化学计量比稀的排气空-燃比,调节气门正时至第一正时,以减少从第二进气歧管至第二排气歧管的充气流量,和响应在第二机组检测的、处于化学计量比的排气空-燃比,调节气门正时至第二正时,以减少从第二排气歧管至第二进气歧管的充气流量。
在再其它的状况下,诸如在低发动机负荷下,当要求排气再循环时,选定发动机机组的一个或多个汽缸可被选择性地停用,另外,停用机组的进气门和/或排气门正时可被调节,以以与经过启用机组的净流量相反的方向提供净流量经过停用机组。例如,如图2所示,第二发动机机组14B可通过停用选定发动机机组的燃料和火花被停用。然后,停用发动机机组14B的进气门和/或排气门正时可被调节,以便在启用发动机机组14A产生的至少部分燃烧排气自第一排气歧管48A被吸引到排气接合点55上游的第二排气歧管48B。此外,燃烧排气自第二排气歧管48B被吸引经第二催化剂70B至第二进气歧管44B。因此,第一发动机机组14A的第一组汽缸被操作,以从第一进气歧管44A提供净流量的空气和排气至第一排气歧管48A,而第二发动机机组14B的第二组汽缸被操作,以从第二排气歧管48B提供净流量的排气至第二进气歧管44B。随着排气行进经过停用机组的汽缸,可发生排气冷却,以便通过停用机组接收的再循环排气比通过专用EGR通道接收的排气冷。在本文中,通过经过停用机组吸引逆向流量,除了汽缸停用益处之外,还可提供冷却EGR的益处。应该理解,除了通过经过停用机组的逆向流量接收的EGR之外,还可通过EGR通道提供另外的EGR至启用发动机机组,该EGR通道连接在排气歧管和进气歧管之间(如图3所示)。例如,通用EGR通道(未显示于图1-2)可从排气接合点55的下游连接至进气歧管44A、44B的上游(以及进气节气门64的下游)。然而,在一些实施方式中,每一发动机机组均可具有专用EGR通道,其连接在节气门下游的相应进气歧管和排气接合点55上游的相应排气歧管之间。
如在图6所详细阐述的,停用机组的气门正时在逆向流量期间可被调节,以便启用机组的排气空-燃比在停用机组的进气歧管中被检测。例如,在使经过停用的第二发动机机组14B的流量逆向时,启用发动机机组14A可比化学计量比浓地被操作达一定的持续时间。然后,第二发动机机组14B的气门正时可被调节,以便比化学计量比浓的空-燃比在第二进气歧管44B中第二进气空-燃比传感器84处被检测。第一发动机机组14A可在第一进气歧管44A中具有类似的第一进气空-燃比传感器74。因此,传感器74、84可以是氧传感器(诸如EGO、HEGO或UEG传感器)或其它合适的空-燃比传感器。通过在停用机组进气口中检测启用机组的浓排气空-燃比,可确定逆向流量。另外,在选定状况下,第一启用机组14A可被暂时比化学计量比浓地操作达一定的持续时间,以至少部分地再生第二停用发动机机组14B上的排气催化剂。在本文中,加浓的持续时间和/或加浓的程度可基于连接至停用机组的排气催化剂的再生状态或氧加载状态。例如,随着催化剂的氧加载状态提高,持续时间可被增加并且浓度可被提高。
如在本文中所应用的,调节进气和/或和排气门的气门正时可包括调节凸轮正时,其中,气门是凸轮驱动的气门。例如,连接至第一机组的进气门和/或排气门的凸轮轴的凸轮轴位置可被调节至第一位置,以提供第一凸轮正时和相应的第一气门正时,其以第一方向提供净流量经过第一机组(具体地,从进气歧管至排气歧管)。同时,连接至第二机组的进气门和/或排气门的凸轮轴的凸轮轴位置可被调节至第二、不同的位置,以提供第二、不同的凸轮正时和相应的第二、不同的气门正时,其以第二、相反的方向提供净流量经过第二机组(具体地,从排气歧管至进气歧管)。可选地,第二凸轮正时和相应的第二气门正时可在正时——以第一方向提供小的净流量经过第二机组(具体地,从进气歧管至排气歧管)同时在第二机组提供比理论稀的排气空-燃比——和正时——以第二方向提供小的净流量经过第二机组(具体地,从排气歧管至进气歧管)同时在第二机组提供理论排气空-燃比——之间被经常调节。在位置之间持续的交替允许在第二机组提供基本上零净流量,同时,排气空-燃比停留在比化学计量比稍微稀。
以这种方式,基于发动机工况,选定发动机机组可被停用,同时,停用的气门正时可被调节,以调节经过停用机组的汽缸的空气和排气的流量。在一些状况下,通过允许流量逆向经过停用机组,可提供更冷的EGR同时维持停用机组的排气催化剂的性能水平。在其它状况下,通过允许经过停用机组的流量实质上被减少,可提供汽缸停用同时也维持停用机组的排气催化剂的性能水平和减少再生要求。以这种方式,尾管排气排放物和燃料经济性得以提高。
应该理解,在一些实施方式中,排气歧管还可包括在各个排气催化剂上游连接的截止阀(未显示),以便减少经过催化剂的流量。例如,在第一发动机机组14A上的第一组汽缸被停用时的状况下,在第一排气催化剂70A上游连接的第一截止阀可被关闭,以减少流经那里的流量。类似地,在第二发动机机组14B上的第二组汽缸被停用时的状况下,在第二排气催化剂70B可上游连接的第二截止阀可被关闭,以减少流经那里的流量。通过减少流量,可降低连接至停用发动机机组的催化剂的氧饱和度。
因此,当截止阀关闭时,在相应的排气歧管中趋于加强压力和真空。排气歧管压力的这种增加会增加泵送作业和减少通过汽缸停用实现的燃料经济性益处。因此,在一些实施方式中,压力传感器还可连接于排气歧管,以检测压力变化,并且,停用发动机机组上汽缸的气门正时可进一步被微调,以保持排气歧管压力处于期望的压力或在其附近。可选地,氧传感器,诸如排气UEGO传感器,可用于推断排气歧管的压力,因为UEGO传感器的输出电压对空气压力敏感。因此,停用发动机机组的气门正时可基于氧传感器的输出被调节,以维持排气歧管压力处于期望的值(例如,处于或低于阈值压力)。
图3描述内燃发动机10(诸如图1-2的发动机10)的燃烧室或汽缸的实例实施方式。发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和由车辆驾驶员130通过输入装置132的输入。在该实例中,输入装置132包括加速器踏板和踏板位置传感器134,用于产生相称的踏板位置信号PP。发动机10的汽缸(本文也称为“燃烧室”)14可包括燃烧室壁136,其中布置有活塞138。活塞138可连接于曲轴140,以便活塞的往复运动被转化成曲轴的旋转运动。曲轴140可通过传动系连接于客运车辆的至少一个驱动轮。此外,起动机可通过飞轮连接于曲轴140,以能够实现发动机10的起动操作。
汽缸14可通过一系列进气道142、144和146接收进气。除了汽缸14以外,进气道146还可与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施方式中,一个或多个进气道可包括增压装置,诸如涡轮增压器或机械增压器。例如,图3显示发动机10,其配置有涡轮增压器,该涡轮增压器包括排列在进气道142和144之间的压缩机174和沿排气道148排列的排气涡轮176。压缩机174可经轴180通过排气涡轮176被至少部分地提供动力,其中,增压装置被配置为涡轮增压器。然而,在其他实例中,诸如其中发动机10被提供以机械增压器的实施例中,排气涡轮176可任选地被省略,其中,压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入被提供动力。可沿发动机的进气道提供节气门20——包括节流板164,以改变提供至发动机汽缸的进气的流动速率和/或压力。例如,节气门20可布置在压缩机174下游,如图3所示,或可选地,可提供在压缩机174上游。
除了汽缸14之外,排气道148还可接收来自发动机10其他汽缸的排气。显示排气传感器128连接至排放控制装置178上游的排气道148,尽管在一些实施方式中,排气传感器128可布置在排放控制装置178下游。传感器128可选自各种合适的传感器,以提供排气空/燃比的指示,所述传感器例如,诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所描述)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
排气温度可通过位于排气道148中的一个或多个温度传感器(未显示)测量。可选地,排气温度可基于发动机工况,诸如转速、负荷、空燃比(AFR)、点火延迟等被推断。此外,排气温度可通过一个或多个排气传感器128被计算。可以理解,可选地,排气温度可通过本文所列举的温度评估方法的任意组合被评估。
发动机10的每一汽缸均可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如,显示汽缸14包括至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156,其位于汽缸14的上部区域。在一些实施方式中,发动机10的每一汽缸,包括汽缸14,均可包括至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀,其位于汽缸的上部区域。
进气门150可经凸轮驱动系统151通过凸轮驱动被控制器12控制。类似地,排气门156可通过凸轮驱动系统153被控制器12控制。凸轮驱动系统151和153均可包括一个或多个凸轮,并且,均可利用凸轮轮廓转换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变阀门升程(VVL)系统——可通过控制器12被操作以改变气门运转——中的一个或多个。进气门150和排气门156的运转可通过气门位置传感器(未显示)和/或凸轮轴位置传感器155和157分别确定。在可选实施方式中,进气门和/或排气门可通过电动气门驱动被控制。例如,汽缸14可可选地包括通过电动气门驱动控制的进气门和通过凸轮驱动控制的排气门,该凸轮驱动包括CPS和/或VCT系统。在再其他的实施方式中,进气和排气门可通过通用气门驱动器或驱动系统,或者通过可变气门正时驱动器或驱动系统被控制。例如,在图1-2的实施方式中,第一机组上汽缸的进气门可通过通用气门驱动器被控制,而第一机组上的排气门通过不同的通用气门驱动器被控制。类似地,第二机组的进气门和排气门可具有各自的通用气门驱动器。
汽缸14可具有压缩比,其是活塞138位于底部中心与位于顶部中心的容积的比。通常,压缩比的范围为9:1至10:1。然而,在使用不同燃料的一些实例中,压缩比可被提高。这可发生在,例如应用较高辛烷燃料或具有较高蒸发潜在焓的燃料时。如果应用直接喷射,压缩比还可被减小,这是由于对发动机爆燃的作用。
在一些实施方式中,发动机10的每一汽缸均可包括火花塞192,用于发起燃烧。在选定操作模式下,响应来自控制器12的点火提前信号SA,点火系统190可通过火花塞192提供点火电火花至燃烧室14。然而,在一些实施方式中,火花塞192可被省略,诸如在发动机10可通过自动点火或通过喷射燃料发起燃烧的实施方式中,正如具有一些柴油发动机的实施方式。
在一些实施方式中,发动机10的每一汽缸均可被配置有一个或多个燃料喷射器,用于输送燃料。作为非限制性实例,显示汽缸14包括一个燃料喷射器166。显示燃料喷射器166直接连接至汽缸14,用于与通过电子驱动器168接收自控制器12的信号FPW的脉宽成比例地向其中直接喷射燃料。以这种方式,燃料喷射器166提供被称为燃料的直接喷射(下文也称为“DI”)到燃烧汽缸14中。虽然图3显示喷射器166为侧面喷射器,但其还可位于活塞上面,诸如在火花塞192的位置附近。在用醇基燃料操作发动机时,这样的位置可提高混合和燃烧,这是由于一些醇基燃料的较低挥发性。可选地,喷射器可位于进气门上面并邻近进气门,以提高混合。燃料可自高压燃料系统8——包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨——被输送至燃料喷射器166。可选地,燃料可通过单级燃料泵在较低压力下被输送,在这种情况下,直接燃料喷射的定时在压缩行程期间可比使用高压燃料系统时更受限。此外,尽管没有显示,但是燃料箱可具有压力传感器,其提供信号给控制器12。
应该理解,在可选实施方式中,喷射器166可以是进气道喷射器,其提供燃料到汽缸14上游的进气口中。此外,虽然实例实施方式显示燃料通过单一喷射器喷射到汽缸,但发动机可可选地通过经多个喷射器喷射燃料而被操作,所述多个喷射器诸如一个直接喷射器和一个进气道喷射器。在这样的构造中,控制器可改变每一喷射器的相对喷射量。
在汽缸的单一循环中,燃料可通过喷射器输送至汽缸。此外,自喷射器输送的燃料或爆燃控制流体的分布和/或相对量可随工况,诸如空气充气温度而变化,如在下文所描述的。此外,对于单一燃烧事件,每一周期可执行输送燃料的多次喷射。多次喷射可在压缩行程、进气行程或其任意适当组合中执行。
如上所述,图3仅显示多汽缸发动机的一个汽缸。因此,每一汽缸可类似地包括其本身的一组进气门/排气门、燃料喷射器(一个或多个)、火花塞等。
燃料系统8中的燃料箱可容纳具有不同燃料质量和组成的燃料。这些差异可包括不同的醇含量、不同的含水量、不同的辛烷、不同的蒸发热、不同的燃料掺和物和/或其组合等。在一个实例中,发动机可利用汽油作为第一物质和含醇燃料掺和物,诸如E85(其是大约85%乙醇和15%汽油)或M85(其是大约85%甲醇和15%汽油)作为第二物质。其他含醇燃料可以是醇和水的混合物,醇、水和汽油的混合物等。在再另外的实例中,两种燃料均可以是醇掺和物,其中,第一燃料可以是汽油醇掺和物,其具有比具有较大比例醇的第二燃料的汽油醇掺和物低的醇比例,诸如E10(其是大约10%乙醇)作为第一燃料和E85(其是大约85%乙醇)作为第二燃料。而且,存储在燃料箱中的燃料或爆燃控制流体的燃料特征可频繁地变化。在一个实例中,第一天驱动器可向燃料箱再加入E85,次日再加入E10,再次日再加入E50。油箱再加料的每日变化可因而导致频繁改变燃料组成,从而影响通过喷射器166输送的燃料组成。
发动机还可包括一个或多个排气再循环通道,用于从发动机排气再循环部分排气至发动机进气。因此,通过再循环一些排气,可影响发动机稀释度,这可通过减少发动机爆燃、峰值汽缸燃烧温度和压力、节流损失和NOx排放物而提高发动机性能。在描述的实施方式中,排气可自排气道148通过EGR通道141被再循环至进气道144。提供至进气道148的EGR的量可经EGR阀143通过控制器12而改变。此外,EGR传感器145可排列在EGR通道中,并可以提供排气压力、温度和浓度中一种或多种的指示。
应该理解,虽然图3的实施方式显示低压力(LP-EGR)通过LP-EGR通道——连接在涡轮增压器压缩机上游的发动机进气和涡轮下游的发动机排气之间——被提供,但在可选实施方式中,发动机可被配置成还通过HP-EGR通道——连接在压缩机下游的发动机进气和涡轮上游的发动机排气之间——提供高压EGR(HP-EGR)。在一个实例中,可在状况,诸如不存在通过涡轮增压器提供增压的状况下提供HP-EGR流量,而可在状况,诸如存在涡轮增压器增压和/或排气温度高于阈值时的状况下提供LP-EGR流量。当不同的HP-EGR和LP-EGR通道被包括时,各自的EGR流量可通过对各自EGR阀的调节而被控制。
控制器12作为微型计算机显示在图3中,其包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质——其在该具体实例中显示为只读存储器芯片110、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。除了之前论述的那些信号之外,控制器12还可以接收来自与发动机10连接的传感器的各种信号,包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量计(MAF)的测量结果;来自温度传感器116——与冷却套筒118连接——的发动机冷却液温度(ECT);来自与曲轴140连接的霍尔传感器120(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);和来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号——RPM可通过控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。再其它的传感器可包括燃油液面传感器和燃料组成传感器,其连接至燃料系统的燃料箱(一个或多个)。
存储介质只读存储器110可用计算机可读数据编程——该计算机可读数据代表处理器106可执行、用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其它变型的指示。
以这种方式,图1-3的系统能够实现用于发动机的方法,其中,第一发动机机组上的第一组汽缸被操作,以燃烧和排放气体至催化剂,然后排放至排气接合点,同时,操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以从排气接合点吸引气体,通过第二催化剂然后到达进气。系统还能够实现这样的方法,其中,第一发动机机组上的第一组汽缸被操作,以燃烧和排放气体至催化剂,然后排放至排气接合点,同时,操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以使空气流动,通过第二催化剂然后到达排气接合点,其中经过第二发动机机组的空气流量小于经过第一发动机机组的排气流量。
现在参考图4,显示实例方法400,其用于调节发动机运转,以能够实现选择性的汽缸停用,而且还用于进一步调节各个汽缸组的进气门和/或排气门正时,以减少经过停用汽缸的流量或使经过停用汽缸的流量逆向。
在402,方法包括评估和/或测量发动机工况。这些可包括,例如发动机转速、期望扭矩(例如,来自踏板位置传感器)、歧管压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)、BP、发动机温度、催化剂温度、进气温度、点火定时、增压水平、空气温度、爆燃极限等。
在404,基于评估的工况,程序可确定发动机运转模式(例如,VDE或非VDE)。尤其地,可确定汽缸停用状况是否已经被满足。作为一个实例,当扭矩要求小于阈值时,可确定汽缸停用状况。因此,如果在404没有满足汽缸停用状况,则程序可结束,同时发动机在所有汽缸点火的情况下运转。
在406,在确定汽缸停用状况后,程序包括基于评估的发动机工况选择要停用的汽缸组和/或发动机机组。选择可基于,例如,在之前的VDE运转模式中,哪一组汽缸被停用。例如,如果在之前的汽缸停用状况下,第一发动机机组上的第一组汽缸被停用,则在当前的VDE运转模式中,控制器可选择停用第二发动机机组上的第二组汽缸。作为另一实例,选择可基于连接至第一机组的第一排气催化剂(或排放控制装置)相对于连接至第二机组的第二排气催化剂(或排放控制装置)的再生状态的再生状态。
在选择之后,在408,选定的汽缸组可被停用。在本文中,停用可包括选择性地关掉选定汽缸组的燃料喷射器。如下面所详细阐述的,控制器可继续操作(例如,打开或关闭)停用汽缸的进气和排气门,以便使空气和/或排气经过停用汽缸流动。在一个实例中,当发动机是V8发动机时,在VDE模式下,可以一组汽缸被启用(即,在V4模式下)操作发动机,而在非VDE模式下,可以两组汽缸均被启用(即,在V8模式下)操作发动机。
在410,程序包括基于停用机组的排气空-燃比调节停用汽缸组的进气门和/或排气门正时,以便实质上减小经过选定机组的流量。任选地,控制器还可维持停用机组中期望的排气空-燃比。作为实例,发动机可包括具有第一组汽缸的第一机组和具有第二组汽缸的第二机组,并且,控制器可在VDE模式下已经选择第二组汽缸停用。因此,程序包括操作第一发动机机组上的第一组汽缸,以提供第一方向上的空气和排气净流量,同时,调节第二发动机机组上的第二组汽缸的气门正时,以便与第一机组相比,使实质上较少的流量经过第二机组并维持在第二机组的期望空-燃比比化学计量比稍微稀(或比启用机组的排气空-燃比稍微稀)。
如在图5中所详细阐述的,经过停用机组的流量方向可基于在停用机组检测的排气空-燃比经常被调节(例如,被交替),以便提供基本上零(或可忽略的)流量经过第二发动机机组。因此,经过第二发动机机组的实质上较少的流量可包括净流量,其是经过第一发动机机组的净流量的部分(例如,小于10%),并且,其不断地在与第一发动机机组中的流量相同的方向和与第一发动机机组中的流量相反方向之间交替方向。例如,虽然第一机组以化学计量比被操作,但第二机组的比化学计量比更稀的排气空-燃比可用于推断从进气歧管到排气歧管的小的空气充气流量。响应变稀,气门正时可被调节,以使经过第二机组的流量逆向,以便小的充气流量从排气歧管进入进气歧管,并且,第二机组的空-燃比返回化学计量比。然后,响应第二机组的理论排气空-燃比,从排气歧管至进气歧管的小的充气流量可被推断,并且,气门正时可被调节,以使经过第二机组的流量逆向,以便小的充气流量从进气歧管进入排气歧管,并且,第二机组的空-燃比变稀。以这种方式,流动方向的连续交替导致基本上零净流量在第二发动机机组被提供。另外,流动方向的持续调节导致第二发动机机组的排气空-燃比在比化学计量比更稀附近波动。
因此,在一些状况下,经过第一发动机机组和第二发动机机组的净流量可以在相同的方向上(在本文中,为第一方向),并且,在其它状况下,可以在相反的方向上。具体地,经过第一发动机机组的第一方向上的空气和排气净流量可包括从第一机组的第一进气歧管至第一排气歧管的净流量。在一些状况下,第二机组中实质上较少的流量可在第一方向上,具体地,从第二机组的第二进气歧管至第二排气歧管,然后,在其它状况下,交替成在第二方向上,具体地,从第二机组的第二排气歧管至第二进气歧管。
应该理解,在一些实施方式中,当排气歧管包括连接在排气催化剂上游的截止阀时,控制器还可关闭截止阀,以减少经过停用发动机机组进入催化剂的空气流量,从而减小排气催化剂的氧饱和度。
接下来,在412,可确定是否满足逆向流量状况。具体地,可确定发动机状况是否要求经过停用汽缸组的流量被暂时逆向。因此,在选定发动机状况下,经过停用机组汽缸的逆向流量可有利地被用于使排气经汽缸再循环和提供冷却EGR的益处。这可使汽缸停用,和冷却EGR的益处能够同时提供,用于增加发动机性能。
在一个实例中,逆向流量状况可包括在启用机组要求的EGR的增加。例如,当在第一组汽缸要求的EGR高于阈值时,逆向流量状况可被确定。作为另一实例,可响应在启用机组对冷却EGR的要求(例如,在第一组汽缸中要求的冷却EGR)确定逆向流量状况。作为另一实例,逆向流量状况可在停用发动机机组已经通过减少的流量或基本上没有净流量(如在410)被操作达一定的持续时间后被确定。
另外,如在图8所详细阐述的,如果连接至停用机组的排气催化剂的氧含量高于阈值,则可要求逆向流量,以便浓排气的逆向流量可有利地用于再生(例如,至少部分地再生)排气催化剂。因此,这减少在随后的汽缸再次启用中发生的燃料惩罚。
如果满足逆向流量状况,则在414,并且如在图6所详细阐述的,程序包括调节选定机组上停用汽缸组(在本文中,为第二机组上的第二组汽缸)的进气门和/或排气门正时,以能够实现逆向流量经过停用机组,同时维持期望的排气空-燃比。在当前的实施例中,当第二发动机机组上的第二组汽缸被选择停用时,控制器可操作第一发动机机组上的第一组汽缸,以从第一进气歧管提供空气和排气净流量至第一排气歧管,同时,操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以从第二排气歧管提供排气净流量至第二进气歧管。如图1-2所示,第一排气歧管可连接第二排气歧管于第一机组的第一排气催化剂和第二机组的第二排气催化剂的下游的接合点处。
尤其地,程序包括操作第一发动机机组上的第一组汽缸,以燃烧和排放气体至催化剂,然后排放至排气接合点,同时,操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以从排气接合点吸引气体,经过第二催化剂,然后进入进气。如在本文中所应用的,第二发动机机组的进气可不同于第一发动机机组的进气(如图1-2所示)或与第一发动机机组的进气相同。
接下来,在416,程序包括基于经过第二停用发动机机组的逆向流量调节输送至启用发动机机组的外部EGR的量。如之前详细阐述的,通过从第一和第二排气歧管的排气接合点吸引排气到第一停用机组的进气歧管,排气可经停用机组被再循环。另外,再循环排气可随其经过停用发动机机组的汽缸而快速冷却。当冷却的再循环排气然后被泵送通过第一启用发动机机组时,连同汽缸停用益处一起提供冷却EGR的益处。这减少需要经专用EGR通道和专用EGR冷却器被输送至启用发动机机组的冷却EGR的量,提供额外的燃料经济性益处。
在当前的实施例中,第一发动机机组可包括EGR通道,其在排气接合点上游的点连接在进气和排气之间,并且,控制器可基于从排气接合点吸引通过第二发动机机组的第二催化剂的气体的量,调节经EGR通道再循环至第一发动机机组的排气的量。这使得冷却EGR的总量得以维持。在一个实例中,通过在EGR要求高的状况下提供逆向流量,通过经过停用发动机机组的逆向流量提供的EGR可用于补充经EGR通道提供的EGR,以便可以满足提高的EGR要求。
在418,逆向流量可有利地用于诊断排气泄露。如在图7所详细阐述的,控制器可检测和监测停用发动机机组的排气歧管中的空-燃比,并基于监测的空-燃比比阈值水平稀,指示停用发动机机组的排气歧管中的泄露。通过参考当前的实例,响应在第二排气催化剂和排气接合点之间检测的空-燃比比阈值水平稀,控制器可指示(第二停用发动机机组的)第二排气歧管中的泄露。
返回412,如果不满足逆向流量状况,则控制器可继续通过经过停用发动机机组的实质上减少的流量操作发动机,直到汽缸再次启用状况在420得以满足。响应,例如高于阈值水平的驱动器扭矩要求(例如,在踩加速器踏板期间),汽缸再次启用状况可被确认。作为另一实例,在发动机已经通过汽缸停用(即,在VDE模式下)被操作达限定的持续时间之后,汽缸再次启用状况可被确认。持续时间可基于,例如,停用发动机机组(在本文中为第二发动机机组)的排气催化剂的氧加载状态。
如果汽缸再次启用状况被满足,则在422,程序包括恢复停用发动机机组的燃料喷射和火花点火和在停用汽缸组重新开始燃烧。
现在参考图5,显示实例程序500,其用于调节停用发动机机组上的进气门和/或排气门正时,以相对于启用机组提供净零流量经过停用机组。图5的程序可作为图4程序的部分被执行,诸如在410。
然后,在502,程序包括操作第一发动机机组上的第一组汽缸,以提供第一方向上的空气和排气净流量。第一方向包括从第一发动机机组的第一进气歧管至第一排气歧管的净流量。第一组汽缸的气门正时(例如,进气门和/或排气门正时)可被调节,以在第一方向上提供较高的气体(例如,空气和排气)净流量。
在本文中,第一发动机机组是启用发动机机组,和操作第一组汽缸包括喷射燃料到第一组汽缸。尤其地,向第一组汽缸进行的燃料喷射和第一组汽缸的气门正时可被调节,以维持第一发动机机组中的排气空-燃比基本上处于化学计量比。在一些实施方式中,控制器还可基于第二组汽缸的气门正时调节第一组汽缸的点火定时,以维持第一发动机机组的排气空-燃比和维持净制动扭矩。
在504,程序包括调节第二发动机机组上的第二组汽缸的气门正时,以便与第一机组相比,使第二机组中基本上没有流量。任选地,在第二机组可维持期望的空-燃比。在本文中,第二发动机机组是停用发动机机组,并且,没有燃料被喷射到第二组汽缸。例如,第二组汽缸可具有可选择性地停用的燃料喷射器,其被停用,以以VDE模式操作发动机(同时,利用第一组汽缸作为启用机组)。
通过响应第二机组的排气空-燃比不断地调节第二机组的气门正时,可在第二机组中提供基本上零流量。如在图9所详细阐述的,连续调节使得排气空-燃比不断地在化学计量比(或第一发动机机组的排气空-燃比)和比化学计量比稀(或比第一发动机机组的排气空-燃比稀)之间波动,以便第二机组中的净流量为零和净排气空-燃比比化学计量比稍微稀。
如在本文中所应用的,调节第二组汽缸的气门正时包括调节第二组汽缸的进气门和/或排气门正时。如下面在506-512所详细阐述的,调节气门正时,以调节流动方向和维持第二发动机机组的期望的空-燃比。尤其地,基于评估的第二机组的排气空-燃比调节气门正时,以维持第二机组的排气空-燃比比第一机组的空-燃比稍微稀。作为一个实例,第一机组的气门正时可被调节,以维持第一机组的排气空-燃比处于化学计量比或在化学计量比附近,而第二机组的气门正时可被调节,以维持第二机组的排气空-燃比比化学计量比稍微稀。作为另一实例,第二机组的气门正时可被调节,以维持第二机组的排气空-燃比比第一机组的排气空-燃比稍微稀,并且,尤其地,在第一机组的排气空-燃比范围内(例如,处于比第一机组的排气空-燃比稀小于5-10%)。
在506,停用的第二发动机机组的排气空-燃比可被检测,并且,可确定检测的排气空-燃比是否比阈值稀。例如,可确定检测的排气空-燃比是否比化学计量比稀或比启用的第一发动机机组的排气空-燃比稀。如果是,则在508,控制器可推断与经过第一发动机机组的第一方向上的流量相比,存在第一方向上的、实质上较少的流量经过第二发动机机组(具体地,在从进气歧管至排气歧管的方向上)。控制器可因而调节第二机组的气门正时,以使实质上较少的流量的方向从第一方向换向到第二方向(具体地,在从第二机组的排气歧管至进气歧管的方向上)。
如果检测的第二机组的排气空-燃比不比阈值稀,则在510,可确定检测的第二机组的排气空-燃比是否处于阈值或在阈值附近。例如,可确定检测的排气空-燃比是否处于化学计量比或在化学计量比附近或处于启用第一发动机机组的排气空-燃比或在其附近。如果是,则在512,控制器可推断与经过第一发动机机组的第一方向上的流量相比,存在第二方向上的、实质上较少的流量经过第二发动机机组(具体地,在从排气歧管至进气歧管的方向上)。控制器可因此调节第二机组的气门正时,以使实质上较少的流量的方向从第二方向换向至第一方向(具体地,换向到从第二机组的进气歧管至排气歧管的方向)。
在本文中,现有的排气氧传感器被用于控制经过停用汽缸组的净流量。尤其地,如果停用发动机机组中的净流量从进气歧管到排气歧管,则排气氧传感器将与来自进气歧管的新鲜空气进行反应,并指示稀空-燃比。如果净流量从排气歧管到进气歧管,则传感器将继续检测来自其他启用发动机机组的排气的空-燃比(或者,基于流量速率和汽缸停用时间,来自汽缸停用前的排气的空-燃比),其更接近化学计量比。如果氧传感器附近的流量轻微地交替方向,则新鲜空气——来自与来自排气系统下游部分的排气混合的进气——会导致稍微稀的测量值。因此,通过根据停用发动机机组中检测的排气空-燃比控制停用发动机机组的凸轮正时,以不断地交替和调节经过停用发动机机组的小流量的方向,可维持经过停用机组的流量基本上处于零,同时,维持第二机组的排气空-燃比稍稀。这降低停用发动机机组上所导致的排气催化剂的氧饱和度,因而减少再生要求。通过减少再生催化剂所需的燃料量,提高催化效率和燃料经济性。
在一些实施方式中,第二组汽缸的气门正时可基于第二机组的第二排气歧管的压力而进一步被调节。第二排气歧管的压力可通过连接至第二排气歧管中的排气催化剂的压力传感器被评估。可选地,第二排气歧管的压力可通过连接至第二排气歧管中的排气催化剂的氧传感器被评估。基于第二机组的排气压力对气门正时进行的调节可包括调节气门正时,以维持第二机组的排气压力低于阈值压力。因此,提高的排气压力可导致泵送作业增加,因此燃料经济性损失增加。因此,通过维持第二机组的排气压力低于阈值压力,可减少与泵送作业相关的损失。
在一个实例中,当发动机被配置以凸轮驱动的气门时,第一组汽缸的进气门和/或排气门可通过第一凸轮被操作,和第二组汽缸的进气门和/或排气门可通过第二、不同的凸轮被操作。在本文中,调节第二组汽缸的进气门和/或排气门正时包括调节第二凸轮的第二凸轮正时,同时,维持第一凸轮的第一凸轮正时。例如,第一组汽缸的第一凸轮正时可基于发动机工况(例如,扭矩要求)被确定,以提供具有处于化学计量比或在化学计量比附近的排气空-燃比的期望燃烧。在设置第一凸轮至相应于第一凸轮正时的位置后,第一凸轮位置和第一凸轮正时可得以维持。同时,第二凸轮正时可被调节(例如,基于第一凸轮正时和/或第一排气空-燃比),以提供基本上零流量经过第二发动机机组和维持第二排气空-燃比比第一排气空-燃比稍微稀。例如,第一机组的燃烧汽缸可通过凸轮正时——提供理论排气空-燃比——被操作。然后,响应在第二机组检测的、比化学计量比稀的排气空-燃比,第二凸轮可被调节至第二凸轮正时,其能够实现从第二进气歧管至第二排气歧管的减少的充气流量,和响应在第二机组检测的、处于比化学计量比的排气空-燃比,调节第二凸轮至第三凸轮正时,其减少从第二排气歧管至第二进气歧管的充气流量。
因此,第一和第二排气空-燃比之间的关联暗示第一发动机机组的排气空-燃比的变化可影响第二发动机机组的排气空-燃比,只要存在减少的交替流量(即使非常少)经过第二发动机机组和只要第二机组的气门正时处于期望的设置。例如,如果存在第一发动机机组的第一排气空-燃比的突然和暂时性加浓,则可存在第二发动机机组的第二排气空-燃比相应的突然和暂时性加浓(例如,在流量从第二机组的排气歧管到进气歧管的状况)。在这种情况下,不要求对第二机组进行进一步的气门正时调节,因为其指示经过第二机组的流量基于经过第一机组的流量被调节,以维持相对于第一机组经过第二机组的减少的流量。
然而,如果在排气空-燃比之间没有关联,则可对第二发动机机组要求进一步的气门正时调节。例如,如果存在第一发动机机组的第一排气空-燃比的突然和暂时性加浓,而第二发动机机组的第二排气空-燃比不相应地加浓,则第二机组的气门正时可需要被重新调节。排气空-燃比之间关联的缺乏可指示第二发动机机组的气门正时已经潜在地偏离期望设置并且经过第二发动机的流量没有处于期望的减少的流量。然后,进行气门正时再调节,以便经过第二机组的流量可相对于第一机组恢复到经过第二机组的减少的流量。
作为一个实例,发动机控制器可操作第一机组上的第一组燃烧汽缸,同时,气门正时被调节,以从第一进气歧管提供第一、较高充气流量至第一排气歧管。同时,控制器可操作第二机组上的第二组非燃烧汽缸,同时,气门正时被调节,以从第二进气歧管基本上不提供充气流量至第二排气歧管。第二组汽缸的气门正时可基于排气空-燃比和第二排气歧管的排气压力中的一个或多个被调节。控制器还可基于第二组汽缸的气门正时调节第一组汽缸的点火定时,以维持第一发动机机组的排气空-燃比和维持净制动扭矩。第一组汽缸的进气门和/或排气门可通过第一凸轮轴被操作和第二组汽缸的进气门和/或排气门通过第二凸轮轴被操作。因此,通过使第一凸轮轴变换至第一凸轮轴位置,第一组汽缸的气门正时可被调节至第一正时,而通过使第二凸轮轴在第二、不同的凸轮轴位置——能够在第一方向上实现减少的流量——和第三、不同的凸轮轴位置——能够在第二、相反的方向上实现减少的流量——之间不断地变换,第二组汽缸的气门正时在第二、不同的正时和第三、不同的正时之间被不断地调节。以这种方式,连续气门调节可用于使减少量的充气(例如,空气和/或排气)的流动方向在第二组非燃烧汽缸进气和排气歧管之间交替。这使得基本上没有净充气流量(即,可忽略的少量净流量)提供在第二进气歧管和第二排气歧管之间。
在可选实施方式中,控制器可通过利用仅存在于一个凸轮(进气或者排气)上的凸轮活塞同步器调节气门正时,同时调节连接至排气歧管的截止阀的位置。例如,控制器可断开机组的燃料并改变发动机机组仅一个凸轮的相位,以造成极端负气门开启重叠角的状况,其有效地停用机组。同时,控制器可通过关闭截止阀关闭来自停用发动机机组的排气歧管的流量。以这种方式,汽缸停用得以实现。通过利用一些凸轮正时调节和一些截止阀调节,排气歧管可被排气至接近于进气歧管压力的压力,从而减少泵送作业。
在再另外的实施方式中,控制器可移动选定发动机机组的进气和排气凸轮,以增加负气门开启重叠角,同时排气歧管通过截止阀被关闭。这可使凸轮定相汽缸停用(或VDE)而不要求凸轮被移动超过90度。
作为另一实例,控制器可操作第一发动机机组上的第一组汽缸,以燃烧和以第一、较高流动速率排出较大量的气体至第一催化剂,然后排至排气接合点;同时,操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以不燃烧,并以第二、较低流动速率使较小的充气流量的流动方向在第二催化剂和排气接合点之间交替。在本文中,第二、较低流动速率是第一、较高流动速率的部分,并且,使较小量的充气的流动方向交替包括在第一状况下,从排气接合点以第二、较低流动速率引导较小量的充气至第二催化剂,和在第二状况下,从第二催化剂以第二、较低流动速率引导较小量的充气至排气接合点。流动方向的交替可基于相对于第一组汽缸的排气空-燃比的第二组汽缸的排气空-燃比。例如,交替可包括当第二组汽缸的排气空-燃比比第一组汽缸的排气空-燃比稀时,在第一方向上调节第二组汽缸的气门正时,和当第二组汽缸的排气空-燃比处于第一组汽缸的排气空-燃比或在其附近时,在第二、相反的方向上调节第二组汽缸的气门正时。
作为另一实例,调节可包括调节气门正时至初始正时,其中,第二组汽缸的排气空-燃比在第一组汽缸的排气空-燃比的阈值范围内,然后,当第二组汽缸的排气空-燃比在第一组汽缸的排气空-燃比的阈值范围之外时,从初始正时再调节气门正时,以使第一组汽缸的排气空-燃比返回到阈值范围内。
现在参考图6,显示实例程序600,其用于调节停用发动机机组上的进气门和/或排气门正时,以相对于启用机组提供净逆向流量经过停用机组。图6程序可作为图4程序的部分被执行,诸如在414。
在602,程序包括操作第一发动机机组上的第一组汽缸,以从第一进气歧管提供空气和排气净流量至第一排气歧管。操作第一组汽缸包括喷射燃料到第一发动机机组,同时,调节第一组汽缸的进气和排气门的气门正时至第一正时,以从第一进气歧管提供排气净流量至第一排气歧管。
通过调节连接至第一组汽缸的第一凸轮轴的位置至第一位置,控制器可调节第一组汽缸的进气和排气门的气门正时至第一正时。第一正时可基于评估的发动机工况(例如,扭矩要求)以及期望的排气空-燃比。在一些实施方式中,控制器还可基于第二组汽缸的第二气门正时调节第一组汽缸的点火定时,以维持期望的排气空-燃比和维持净制动扭矩。作为实例,第一组汽缸的气门正时和燃料喷射可被调节,以维持第一发动机机组中的排气空-燃比基本上处于化学计量比或在化学计量比附近。
在604,程序包括操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以从第二排气歧管提供排气净流量至第二进气歧管。在一个实例中,如图1-2所示,第一排气歧管可连接第二排气歧管于位于第一机组的第一排气催化剂和第二机组的第二排气催化剂下游的接合点。操作第二组汽缸包括不喷射燃料到第二发动机机组,同时,调节第二组汽缸的进气和排气门的气门正时至第二、不同的正时,以从第二排气歧管提供排气净流量至第二进气歧管。即,在与经过第一发动机机组的第一组汽缸的流量方向相反的方向上。通过调节连接至第二组汽缸的第二凸轮轴的位置至第二、不同的位置,控制器可调节第二组汽缸的进气和排气门的气门正时至第二正时。
因此,第二组汽缸的第二气门正时使排气能够从排气接合点、经过第二发动机机组的第二排气催化剂被吸引到发动机进气中。换言之,通过第二发动机机组能够在第一发动机机组中实现排气再循环。另外,因为排气在经过停用发动机机组的汽缸期间被冷却,所以实现了冷却EGR的益处。因此,在VDE运转期间,进气歧管压力通常高(即,存在低真空),这可使其难以通过常规EGR方法(诸如通过EGR通道)引入EGR。在本文中,通过利用凸轮定相调节以使经过停用发动机机组的流量被逆向,冷却EGR可被泵送到启用发动机机组——甚至当存在最小的进气真空或没有进气真空时。即,在VDE模式下,EGR益处的窗口在操作期间被扩大。
因为第一发动机机组的燃烧排气被吸引到第二发动机机组,因此,在第一发动机机组产生的排气的第一排气空-燃比在第二发动机机组的进气歧管处应该是可检测的,只要存在经过第二发动机机组的逆向流量。在一个实例中,控制器可确认第二组汽缸的气门正时被调节至这样的正时:其通过在第一发动机机组的排气歧管处(例如,通过连接至第一发动机机组的排气歧管的第一排气空-燃比传感器)以及在第二发动机机组的进气歧管处(例如,通过连接至第二发动机机组的进气歧管的第二进气空-燃比传感器)检测第一组汽缸的第一排气空-燃比能够实现逆向流量。
因此,借助于逆向流量,其中,排气被从第一发动机机组输送至排气接合点,并从排气接合点被吸引到第二发动机机组中,第一发动机机组的排气空-燃比的变化可影响在第二发动机机组检测的排气空-燃比。尤其地,只要存在经过第二发动机机组的逆向流量和只要第二机组的气门正时处于期望的设置——能够实现逆向流量,则第一发动机机组的排气空-燃比的变化将与在第二发动机机组的进气检测的排气空-燃比的相应变化相关。例如,如果存在第一发动机机组的第一排气空-燃比的突然和暂时性加浓,则可存在相应的在第二发动机机组的进气检测的第二排气空-燃比的突然和暂时性加浓。在这种情况下,不要求对第二机组进行进一步的气门正时调节,因为其指示经过第二机组的流量基于经过第一机组的流量被调节,以相对于第一机组维持经过第二机组的逆向流量。
然而,如果在排气空-燃比之间没有关联,则可对第二发动机机组要求进一步的气门正时调节。例如,如果存在第一发动机机组的第一排气空-燃比的突然和暂时性加浓,而在第二发动机机组的进气检测的第二进气排气空-燃比不相应地加浓,则第二机组的气门正时可需要被重新调节。排气空-燃比之间关联的缺乏可指示第二发动机机组的气门正时已经潜在地偏离期望设置并且经过第二发动机的流量没有处于期望的逆向流量。然后,进行气门正时再调节,以便经过第二机组的流量可相对于第一机组恢复到经过第二机组的逆向流量。
在一个实例中,控制器可以比化学计量比浓的空-燃比操作第一发动机机组上的第一组汽缸达一定的持续时间,直到比化学计量比浓的空-燃比在第二组汽缸的第二进气歧管中的氧传感器处被检测。然后,在变浓的持续时间之后,控制器可重新开始以处于化学计量比或在化学计量比附近的空-燃比操作第一组汽缸。以这种方式,经过第二发动机机组的逆向流量得以检测并被更好地确认。
在可选实施方式中,在变浓的持续时间之后,控制器可操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以在第二进气歧管和第二排气歧管之间不提供空气或排气净流量。例如,控制器可将第二凸轮轴从第二位置变换至第三位置,以便调节第二组汽缸的进气和排气门的气门正时从第二正时至第三正时,同时,维持第一凸轮轴的第一位置和第一组汽缸的进气和排气门的第一正时。
作为另一实例,通过操作比化学计量比浓的第一组汽缸达一定的持续时间,直到在第二发动机机组的第二进气歧管处检测的空-燃比浓于阈值水平,控制器可确认经过第二发动机机组的逆向流量。例如,第一组汽缸可继续被加浓,直到在第二发动机机组的第二进气歧管处检测的排气空-燃比在在第一发动机机组的排气歧管处检测的排气空-燃比的范围内(例如,在其10%之内)。在本文中,加浓可基于连接至第二组汽缸的第二排气催化剂的氧加载状态。例如,在过渡到VDE模式期间,停用第二组汽缸下游的第二催化剂可在6个发动机循环(revolution)中被氧饱和,因为VCT系统采用大约4-6个周期来从正常流量过渡到没有流量(或减少的流量)的状况。虽然第二催化剂被加载以氧,但第一组汽缸的排气的加浓在第二组汽缸的进气中可能检测不到。当来自浓排气的燃料已经置换来自第二排气催化剂的氧后,在第二进气中可检测到加浓并可确定催化剂再生。然后,第一组汽缸可以化学计量比重新开始运转。在本文中,浓排气被有利地用于减少排气催化剂,从而在汽缸被再次启用时提高催化剂的NOx转化效率。
因此,虽然经过第二发动机机组的充气流量在与经过第一发动机机组的充气流量相反的方向上被引导,但逆向流量可有利地用于鉴别排气泄露。图7显示实例程序700,其可用于基于排气空-燃比偏差鉴别这样的排气泄露。因此,图7程序可作为图4程序的部分被执行,诸如在418。在当前的实施例中,第一发动机机组上的第一组汽缸是启用汽缸,而第二发动机机组上的第二组汽缸是停用汽缸。
在702,程序包括在第二排气歧管中的排气催化剂和排气接合点之间的位置检测空-燃比。即,通过第二排气空-燃比传感器在停用机组的排气歧管中检测的排气空-燃比可被监测。在704,可确定检测的空-燃比是否比阈值稀。例如,可确定检测的空-燃比是否比预期的空-燃比稀。因此,在第二排气歧管预测的排气空-燃比应该与在第一发动机机组的第一排气歧管处检测的排气空-燃比基本上相同(例如,范围为,诸如在其10%内),因为在逆向流量期间,排气从第一排气歧管被吸引到排气接合点附近的第二排气歧管中。然而,如果在排气歧管中存在泄露,则空气可无意地被吸入并与排气混合,导致排气空-燃比变稀。
如果监测的空-燃比不比阈值稀,则在708,可确定没有排气泄露。相比之下,在706,响应监测的比阈值稀的空-燃比,控制器可指示第二发动机机组中的后凸缘(post flange)排气泄露。以这种方式,在经过第二机组的逆向流量期间,在第二组汽缸检测的排气空-燃比的意想不到的变稀可有利地用于鉴别排气泄露。
现在参考图8,图800显示实例发动机运转,其中,经过停用发动机机组的流量被调节,以便在一些状况下,以与经过启用发动机机组的充气流量相同的方向提供减少的流量,和在其它状况下,以与经过启用发动机机组的充气流量相反的方向提供经过停用机组的逆向流量。
图800描述在图表802,在第一启用发动机机组上的第一燃烧汽缸组的第一排气歧管处检测的第一排气空-燃比(AFR_机组1)的变化。在第二停用发动机机组上的第二非燃烧汽缸组的第二进气歧管处检测的第二排气空-燃比(AFR_机组2)的变化描述在图表804中。图表802和804图解空-燃比相对于代表化学计量比的基线(803)的加浓——在高于基线时,和变稀——在低于基线时。经过第二停用发动机机组上的第二非燃烧汽缸组的气体(空气和/或排气)的流量(流量_机组2)变化描述在图表806中。第二停用发动机机组上的第二组汽缸的气门正时调节(VVT_机组2)描述在图表808中。第二停用发动机机组上的第二组汽缸的加燃料调节(燃料_机组2)描述在图表810中。所有变化均随着时间显示(沿X轴)。
在t1之前,发动机以非VDE模式被操作,其中所有汽缸均点火。即,第一发动机机组上的第一组汽缸以及第二发动机机组上的第二组汽缸可燃烧。因此,向两个汽缸组进行加燃料可被调节,以使第一发动机机组的第一排气歧管和第二发动机机组的第二排气歧管的排气空-燃比处于化学计量比803或在化学计量比803附近(第一组汽缸的排气空-燃比显示于图表802)。加燃料至第二组汽缸显示于图表810,而气门正时——能够实现空气流到第二组汽缸——显示于图表806和808。在第二发动机机组的进气检测的空-燃比可比化学计量比803稀(图表804),这是由于与相应的排气歧管相比较大量的进气在进气歧管处可被利用。
在t1,汽缸停用状况可被确认,并且发动机可变换至以VDE模式进行操作,其中第二组汽缸被选择停用。因此,可停止向第二组汽缸的燃料喷射(图表810)。另外,第二组汽缸的气门正时可被调节(图表808)至这样的正时:其提供减少的充气流量经过第二组汽缸(图表806)。即,在燃料被喷射至第一组汽缸时,第一组汽缸的气门正时(未显示)被维持,以提供较高充气流量经过第一发动机机组,当燃料未被喷射至第二组汽缸时,第二组汽缸的气门正时被调节,以提供较低充气流量经过第二发动机机组。结果,控制器可操作第一发动机机组上的第一组汽缸,以燃烧和以第一、较高流动速率排放气体至第一催化剂,然后排至排气接合点,同时,操作第二发动机机组上的第二组汽缸,以不燃烧,并以第二、较低流动速率泵送空气至第二催化剂,然后到达排气接合点。经过第二组汽缸的第二、较低流动速率可包括基本上没有流量,或者可以是这样的流动速率:其是经过第一组汽缸的第一流动速率的部分(例如,小于经过第一发动机机组的流动速率的10%)。
控制器可基于第一组汽缸的排气空-燃比调节第二组汽缸的气门正时,以提供减少的流量经过第二发动机机组,同时,还维持第二组汽缸的期望的排气空-燃比。例如,控制器可调节气门正时至初始正时,其中,第二组汽缸的排气空-燃比在第一组汽缸的排气空-燃比的阈值范围内(例如,在第一组汽缸的排气空-燃比的+/-10%以内)。在该初始正时,第一组汽缸的排气空-燃比的变化可与在第二组汽缸检测的排气空-燃比的相应变化相关。例如,如在区域811所示,发生第二组汽缸的排气空-燃比的暂时变稀(见区域811内图表804),这是由于经过第二组汽缸的流量突然增加(见区域811内图表806),所述暂时变稀是响应第一组汽缸的排气空-燃比的相应暂时变稀(见区域811内图表802)。换言之,只要两个变化是成比例的,第二组汽缸的流量和排气空-燃比就在第一组汽缸的流量和排气空-燃比阈值范围内。结果,不需要气门正时调节(见区域811内图表808)来解决暂时变稀。
相比之下,如果第二组汽缸的排气空-燃比存在与第一组汽缸的排气空-燃比的相应变化不相关的变化(结果,第一组汽缸的排气空-燃比在阈值范围之外),则气门正时可需要被重新调节。作为实例,当第二组汽缸的排气空-燃比在第一组汽缸的排气空-燃比的阈值范围之外时,控制器可从初始正时重新调节气门正时,以使第一组汽缸的排气空-燃比返回到阈值范围内。
一个这样的实例调节显示于区域812,其中,发生第二组汽缸的排气空-燃比的暂时变稀(见区域812内图表804),这是由于经过第二组汽缸的流量的突然增加(见区域812内图表806)——即使不存在第一组汽缸的排气空-燃比的相应暂时变稀(见区域812内图表802)。为解决不相关的暂时变稀,第二组汽缸的气门正时被调节(在第一方向上),以减少经过第二组汽缸的流量和使排气空-燃比返回到阈值范围内。
另一实例调节显示于区域814,其中,发生第二组汽缸的排气空-燃比的暂时加浓(见区域814内图表804),这是由于经过第二组汽缸的流量的突然减少(见区域814内图表806)——即使不存在第一组汽缸的排气空-燃比的相应暂时加浓(见区域814内图表802)。为解决不相关的暂时加浓,第二组汽缸的气门正时被调节(在第二方向上,与前述实例中的调节的第一方向相反),以增加经过第二组汽缸的流量和使排气空-燃比返回到阈值范围内。
因此,在t1和t2之间,随着空气经过第二组汽缸被泵送,第二发动机机组的排气歧管中的第二排气催化剂的氧加载可增加。该氧加载可降低催化剂性能并在第二组汽缸随后被再次启用时可要求再生。结果,导致高燃料惩罚。为减少燃料惩罚和提高停用机组上的催化剂性能,在t2,发动机控制器可重新调节第二组汽缸的气门正时,以使经过第二发动机机组的流量逆向。在当前的实例中,流动方向的逆转通过图表806从线807(代表流量的给定方向)的一侧至线807(代表流量的相反方向)的另一侧的变化显示。即,第二组汽缸的气门正时被调节,以便排气(在第一组汽缸燃烧和产生的)从第一发动机机组的排气歧管被吸引、经过排气接合点、然后经过第二排气催化剂、进入第二发动机机组的进气歧管。即,来自第一启用发动机机组的排气通过第二停用发动机机组被再循环。
在使流量逆向时,控制器还可调节向第一组汽缸的喷射,使其比化学计量比浓达一定的持续时间。在前述以减少的流量进行操作期间,第一组汽缸的第一排气空-燃比的暂时加浓可基于加载到第二排气催化剂上的氧的量。例如,基于经过第二组汽缸的减小的空气流量速率以及第二组汽缸的空-燃比,控制器可评估在t1和t2之间加载到第二排气催化剂上的氧的量。随着氧加载增加,第一组汽缸的加浓的浓度(在t2开始,如图表802所示)可被提高。
在t2和t3之间,在第一组汽缸产生的浓排气可在(第一和第二发动机机组的)排气接合点附近,通过第二组汽缸的排气歧管,被吸引到发动机进气。随着浓排气过去并经过第二发动机机组的第二排气催化剂,氧从第二催化剂被置换并被取代以燃料,从而再生催化剂。只要第二催化剂通过浓排气被再生,使第一排气空-燃比加浓并不导致在第二组汽缸的进气检测的空-燃比的相应加浓(如图表802和804,在t2至t3之间所示)。以这种方式,浓排气经停用发动机机组的排气催化剂从启用发动机机组至停用发动机机组的逆向流量或再循环使得催化剂至少部分地被再生。这减小燃料惩罚,否则,在停用发动机机组的随后再次启用期间会导致燃料惩罚。
当第二排气催化剂被再生后,第一排气空-燃比的加浓导致在第二组汽缸的进气检测的空-燃比的相应加浓(如图表802和804,从t3至t4所示)。在t3,在第一发动机机组的进气处检测第二发动机机组的浓空-燃比之后,控制器确定第二催化剂再生已经完成和第一排气空-燃比的加浓被停止。第一组汽缸的排气空-燃比然后恢复到处于化学计量比或在化学计量比附近(见图表802,在t3之后)。
在t4,可满足汽缸再次启用状况。因此,在t4,向第二组汽缸进行的燃料喷射可重新开始(图表810),并且,第二组汽缸的气门正时可被重新调节(图表808),以允许较高充气流量在从进气到排气的第一方向上经过第二机组(图表806)。第二发动机机组的加燃料和空气流量的变化可被调节,以通过基本上处于化学计量比803的排气空-燃比操作第二组汽缸(图表804)。在本文中,通过再生第二催化剂同时第二发动机机组被停用,在汽缸再次启用后要求的另外的再生可被减少。在一个实例中,停用发动机机组上的催化剂可在汽缸停用周期中被部分地再生,在随后的再次启用周期中完成再生。通过减少再生要求,燃料经济性得以提高。
现在参考图9,图900显示实例发动机运转,其中,基于停用发动机机组的排气空-燃比,不断进行气门正时调节,以提供基本上零流量经过停用发动机机组。
图900描述在图表902,在第一启用发动机机组上的第一燃烧汽缸组的第一排气歧管检测的第一排气空-燃比(AFR_机组1)的变化。在第二停用发动机机组上的第二非燃烧汽缸组的第二排气歧管检测的第二排气空-燃比(AFR_机组2)的变化描述在图表904。图表902和904图解空-燃比相对于代表化学计量比的基线(903)的加浓——在高于基线时,和变稀——在低于基线时。第二停用发动机机组上的第二组汽缸的气门正时调节(VVT_机组2)描述在图表906中。所有变化均随着时间显示(沿X轴)。
在描述的实例中,发动机可以VDE模式被操作,其中,一个或多个汽缸被停用。尤其地,发动机可在第一启用发动机机组上的第一组汽缸燃烧燃料和第二停用发动机机组上的第二组汽缸不燃烧燃料的情况下被操作。第一组汽缸的气门正时(未显示)可被调节,以便在第一发动机机组检测的排气空-燃比(图表902)基本上处于化学计量比903或在化学计量比903附近。同时,第二组汽缸的气门正时(图表906)可基于在第二发动机机组检测的排气空-燃比(图表904)不断地被调节。尤其地,在第二发动机机组检测的排气空-燃比被用于推断经过第二发动机机组的流量的方向,因此,进行气门正时调节,以调节流量方向,以便基本上零流量被提供在第二机组。
例如,在每一时间点t1、t3和t5,比理论稀的排气空-燃比在第二发动机机组处被检测。基于检测的稀空-燃比,控制器可推断存在从第二发动机机组的进气歧管至排气歧管的一些新鲜空气的净流量。因此,在每一时间点t1、t3和t5,控制器可调节气门正时,以减少经过第二发动机机组的流量和/或使其逆向。流量的逆转使得第二机组的空-燃比恢复至化学计量比。
作为另一实例,在每一时间点t2和t4,理论排气空-燃比在第二发动机机组处被检测。基于检测的理论空-燃比,控制器可推断可能存在从第二发动机机组的排气歧管至进气歧管的一些充气的净流量(或没有流量)。因此,在每一时间点t2和t4,控制器可调节气门正时,以减少经过第二发动机机组的流量和/或使其逆向。流量的逆转使得第二机组的空-燃比朝向比化学计量比稍微稀移动。然后,控制器可允许气门正时调节继续进行,直到检测到比化学计量比稀的排气空-燃比,此时,气门正时被再次调节(但以相反的方向),以使经过第二发动机机组的流量方向逆向。
以这种方式,通过连续调节气门正时,经过停用发动机机组的流动方向可被交替,以基本上维持零净流量经过机组。通过减少从停用发动机机组的进气歧管至排气歧管的正向流量,催化剂氧饱和度被降低,从而减少对催化剂的再生要求。
在一个实例中,发动机系统包括第一发动机机组,其具有第一组汽缸、第一进气歧管、第一排气歧管和第一排气歧管中的第一排气催化剂;和第二发动机机组,其具有第二组汽缸、第二进气歧管、第二排气歧管和第二排气歧管中的排气催化剂。第二排气歧管连接至接合点下游的第一排气歧管,而第二进气歧管连接至支点上游的第一进气歧管。发动机系统还包括第一凸轮轴,其连接至第一发动机机组,并且被配置成调节第一组汽缸的进气门和/或排气门正时;以及第二凸轮轴,其连接至第二发动机机组,并且被配置成调节第二组汽缸的进气门和/或排气门正时。
发动机系统另外包括控制器,其具有计算机可读指令,用于基于第一排气歧管的排气空-燃比向第一组汽缸喷射燃料同时调节第一组汽缸的气门正时,以从第一进气歧管提供较高空气和排气流量至第一排气歧管。控制器包括另外的指令,用于基于第二排气歧管的排气空-燃比,不向第二组汽缸喷射燃料同时调节第二组汽缸的气门正时,以从第二进气歧管提供实质上较低的流量至第二排气歧管。第一组汽缸的气门正时被调节,以维持第一排气歧管的排气空-燃比处于化学计量比或在化学计量比附近,而第二组汽缸的气门正时被调节,以维持第二排气歧管的排气空-燃比比化学计量比稍微稀。
控制器还可基于第二组汽缸的气门正时调节第一组汽缸的点火定时,以维持净制动扭矩以及维持第一排气歧管的排气空-燃比处于化学计量比或在化学计量比附近。在通过基本上零流量操作第二组汽缸达一定的持续时间之后,控制器还基于第二进气歧管的进气空-燃比调节第二组汽缸的气门正时,以经第二排气歧管从第一排气歧管吸引排气到第二进气歧管中。
在另一实例中,控制器被配置以指令,用于向第一组汽缸喷射燃料同时调节第一组汽缸的气门正时,以从第一进气歧管提供空气和排气净流量至第一排气歧管。同时,控制器可不向第二组汽缸喷射燃料同时调节第二组汽缸的气门正时,以使排气从第一排气歧管经第二排气歧管和第二进气歧管再循环至第一进气歧管。尤其地,控制器可调节第一凸轮轴至第一位置,以在第一正时操作第一组的进气和排气门,同时,调节第二凸轮轴至第二、不同的位置,以在第二、不同的正时操作第二组的进气和排气门。另外,响应在第二排气催化剂检测的空-燃比比阈值水平稀,在再循环排气时,控制器可指示第二发动机机组中的排气泄露。
以这种方式,凸轮定相用于在VDE运转模式期间选择性地停用汽缸组。通过基于在停用机组检测的排气空-燃比调节停用发动机机组的气门正时,经过排气催化剂的流量可被减少,并且,可使基本上零流量经过停用机组。尤其地,通过基于在停用发动机机组检测的排气空-燃比连续调节气门正时,从停用机组的进气歧管至排气歧管进行的新鲜进气的泵送可被减少,从而降低催化剂的氧饱和度。在其它状况下,通过调节气门正时,以使经过停用发动机机组的流量逆向,除了VDE益处之外,还可提供冷却EGR的益处——甚至是在低进气真空状况下。通过加浓经停用发动机机组再循环的排气,排气催化剂也可至少部分地被再生。通过在汽缸再次启用期间减少催化剂再生要求,停用机组上的催化剂效率可被提高,尾管排放物可被减少和燃料经济性可被提高。
如将被本领域的普通技术人员所理解地,本文所述程序可代表任意数目处理策略中的一个或多个,所述处理策略诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,所示的各个步骤或功能均可在所示的程序中执行,并行执行,或在一些情况中被省略。类似地,不一定要求处理顺序达到本文所述的目标、特征和优势,而是提供来方便说明和描述。尽管没有清楚地示例,但本领域的普通技术人员将会认识到,一个或多个示例的步骤或功能可重复执行,这取决于所应用的具体策略。
现在结束说明书。本领域的技术人员通过阅读本说明书,将会想到许多变化和修改而不背离本说明书的精神和范围。例如,以天然气、汽油、柴油或可选燃料配置运转的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可应用本申请说明书,以获得益处。

Claims (10)

1.发动机方法,包括:
操作第一发动机机组上的第一组燃烧汽缸,以提供第一方向上的空气和排气净流量,同时,调节第二发动机机组上的第二组非燃烧汽缸的气门正时,以便与所述第一机组相比,在所述第二机组中具有实质上较少的流量,所述第二机组中实质上较少的流量的方向基于所述第二机组的排气空-燃比进行调节。
2.权利要求1所述的方法,其中所述第二发动机机组中所述实质上较少的流量包括在第一状况下,相比于经过所述第一发动机机组的所述第一方向上的流量,经过所述第二发动机机组的所述第一方向上实质上较少的流量,和在第二状况下,相比于经过所述第一发动机机组的所述第一方向上的流量,经过所述第二发动机机组的第二、相反方向上实质上较少的流量。
3.权利要求2所述的方法,其中所述第一方向包括从所述第一机组的第一进气歧管到第一排气歧管,和从所述第二机组的第二进气歧管到第二排气歧管,并且,其中所述第二方向包括从所述第二机组的所述第二排气歧管到所述第二进气歧管。
4.权利要求3所述的方法,其中调节所述气门正时包括响应比化学计量比更稀的所述第二机组的评估的排气空-燃比,调节所述气门正时,以使所述实质上较少的流量的方向从所述第一方向换向至所述第二方向,和响应在化学计量比附近的所述第二机组的评估的排气空-燃比,调节所述气门正时,以使所述实质上较少的流量的方向从所述第二方向换向至所述第一方向。
5.权利要求4所述的方法,其中所述第二组汽缸的所述气门正时基于所述第二机组的所述第二排气歧管的压力被进一步调节。
6.权利要求5所述的方法,其中所述第二排气歧管的所述压力通过连接至所述第二排气歧管中的排气催化剂的压力传感器被评估。
7.权利要求5所述的方法,其中所述第二排气歧管的所述压力通过连接至所述第二排气歧管中的排气催化剂的氧传感器被评估。
8.权利要求5所述的方法,其中,基于所述第二排气歧管的所述压力进一步调节所述气门正时包括调节所述气门正时,以维持所述第二机组的排气压力低于阈值压力。
9.权利要求1所述的方法,其中调节所述第二组汽缸的所述气门正时包括调节所述第二组汽缸的进气门和/或排气门正时。
10.权利要求9所述的方法,其中,所述第一组汽缸的进气门和/或排气门通过第一凸轮被操作,和所述第二组汽缸的进气门和/或排气门通过第二凸轮被操作,并且,其中调节所述第二组汽缸的进气门和/或排气门正时包括调节所述第二凸轮的第二凸轮正时同时维持所述第一凸轮的第一凸轮正时。
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