CN104234842A - 用于确定气门运转的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于确定气门运转的系统和方法。公开了用于确定气缸停缸/重新运行装置的运转的系统和方法。在一个实例中,气缸停缸/重新运行装置的变差基于进气歧管氧浓度。
Description
技术领域
本申请涉及用于确定气门运转(气门操纵,valve operation)的系统和方法。
背景技术
发动机气缸可以选择性地停缸以节省燃油。例如,八气缸发动机的四个气缸可以停缸,而在同时四个剩余的气缸继续运转。使八个气缸的四个停缸增加运行的气缸的效率同时减少发动机泵气损失。使发动机气缸停缸的一种方式是在发动机循环期间停止到该气缸的燃油流并且将气缸的进气和排气门保持在关闭的位置。发动机可以继续旋转而不泵送空气通过停缸的气缸。气缸可以通过将燃油喷射到该气缸中并且重新开始气缸的进气和排气门的打开和关闭而重新运行(reactivate)。但是,可能在气缸已经停缸之后气缸不适当地重新运行。例如,随着发动机旋转,气缸的进气和/或排气门可保持关闭。因此,如果没有检测出不运行(inactive)的气缸,则发动机可能不具有其完全的标定功率并且发动机排放物可能变差。
发明内容
本文的发明人已经认识到在排气门已经被命令运转之后在发动机循环期间发动机的排气门可保持关闭,并且已经研发了发动机运转方法,包括:命令被停缸的气缸重新运行;和响应发动机进气歧管中的氧浓度低于阈值氧浓度调节发动机运转。
通过认识到进气歧管氧浓度可以是排气门运转的指示,可能能够调节发动机运转以便可减少发动机排放物变差。例如,可以调节EGR气门(阀)的位置,当保持关闭的排气门被命令运转时,以补偿可经由具有该保持关闭的排气门的一个或多个气缸进入发动机进气门的附加EGR。此外,进气歧管氧浓度可以是用于区别被停缸并且期望运转的一部分气缸和被停缸并且不期望运转的一部分气缸的基础。具体而言,当一部分停缸的气缸被重新运行而剩余的停缸的气缸仍然不运行时,可以评估进气歧管氧浓度。如果进气歧管氧浓度未被减少到小于阈值氧浓度,则可以确定重新运行的气缸包括期望运转的排气门。具有适当地运转的排气门的气缸可重新运行以便提供与当所有停缸的气缸仍然处在停缸状态时相比增加量的发动机转矩。剩余部分的气缸可保持停缸,以便可限制内部EGR。以这种方式,可增加发动机转矩能力,而不必使包括变差(degradation)的排气门运转的气缸运行(activate)。
应当理解,提供以上发明内容以简化形式介绍在具体实施方式中被进一步描述的概念选择。这不意味着确定了所要求保护的主题的关键或本质特征,主题的范围仅通过所附权利要求限制。而且,所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分内指出的任何缺点的实施。
附图说明
图1示出实例发动机系统的一个气缸的示意图;
图2示出实例气缸体上的气门(cylinder valve)运行/停缸装置;
图3示出实例发动机运转顺序;
图4示出用于运转发动机的实例方法。
具体实施方式
下面的描述涉及用于确定气门运转装置的变差的系统和方法。在一个实例中,该气门运转装置可以包括在图1所示的发动机系统中。图2示出使气门选择性地运行和断开的实例气门运转装置。发动机运转顺序在图3中示出,其中发动机进气歧管氧浓度是用于确定排气门变差的基础。最后,图4示出用于响应进气歧管氧浓度运转发动机并且确定排气门变差的实例方法。
现在参考图1,图1描绘内燃机10的燃烧室或气缸的实例。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经由输入装置132来自车辆操作员130的输入。在这个实例中,输入装置132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的气缸(在本文也叫做“燃烧室”)14可包括具有设置在其中的活塞138的燃烧室壁136。活塞138可连接于曲轴140,以便将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。曲轴140可经由传动系统连接于客车的至少一个驱动轮。而且,起动机可以经由飞轮连接于曲轴140,以实现发动机10的启动操作。
气缸14可以经由一系列通道142、144和146接收进入空气。进入空气通道142与增压室144和进气歧管146连通。而且,除了气缸14之外,进气通道146还可与发动机10的其他气缸连通。在一些实例中,一个或多个进气通道可以包括增压装置,例如涡轮增压器或机械增压器。例如,图1示出发动机10包括具有设置在进气通道142和144之间的压缩机174,和沿着排气通道148设置的排气涡轮176的涡轮增压器。在增压装置是涡轮增压器的情况下,压缩机174可经由轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力。但是,在其他实例中,例如在发动机10设置有机械增压器的情况下,排气涡轮176可任选地被省略,其中压缩机174可由来自电机或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门20可沿着发动机的进气通道设置,用于改变提供给发动机气缸的进入空气的流率和/或压力。例如,节气门20可以设置在压缩机174的下游,如图1所示,或可选地可以设置在压缩机174的上游。另外地,氧传感器163被示出连接于进气歧管146,用于确定进气歧管146中的氧浓度。
除了气缸14之外,排气通道148还可接收来自发动机10的其他气缸的排气。虽然排气传感器128被示出在排放物控制装置178的上游连接于排气通道148,但是在一些实例中,排气传感器128可以设置在排放物控制装置178的下游。传感器128可从用于提供排气空气/燃油比的指示的各种合适的传感器中选择,例如,诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气氧)、两状态氧传感器或EGO(如图所描绘)、HEGO(加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放物控制装置178可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他的排放物控制装置或其组合。
排气温度可由设置在排气通道148中的一个或多个温度传感器(未示出)测量。可选地,排气温度可基于诸如转速、负荷、空-燃比(AFR)、火花延迟等的发动机运转条件来推知。而且,排气温度可由一个或多个排气传感器128计算。可理解,可选地,排气温度可由本文中所列的温度估测方法的任何组合来估测。
发动机排气可经由排气再循环(EGR)气门和EGR通道147从排气通道148再循环到进气歧管146。返回到进气歧管146的排气可通过降低燃烧温度减少发动机输出NOx。另外地,EGR可通过升高进气歧管压力减少发动机泵气工作。EGR气门145可调节到多个位置以向发动机提供不同量的EGR。
发动机10的每个气缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如,气缸14被示出包括设置在气缸14的上部区域的至少一个进气提升气门(阀)150和至少一个排气提升气门(阀)156。在一些实例中,发动机10的每个气缸——包括气缸14,可包括设置在气缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
进气门150可经由凸轮致动系统151通过凸轮致动由控制器12控制。同样,排气门156可经由凸轮致动系统153由控制器12控制。凸轮致动系统151和153每一个可包括一个或多个凸轮并且可以利用由控制器12操作的凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统的一个或多个,以改变气门运转。进气门150和排气门156的运转可分别由气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器155和157确定。
气缸14可以具有压缩比,其是当活塞138在下止点到上止点时的容积之比。通常地,压缩比在9:1到12:1的范围内。但是,在使用不同燃油的一些实例中,压缩比可以增加。这可以,例如,当使用较高辛烷值的燃油或具有较高的蒸发潜焓的燃油时发生。如果利用直接喷射,由于其对发动机爆震的影响,压缩比也可增加。
在一些实例中,发动机10的每个气缸可包括用于点火燃烧的火花塞192。在选择运转模式下,点火系统190可以响应来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞192为燃烧室14提供点火火花。但是,在一些实例中,火花塞192可以被省略,例如在发动机10可以通过自动点火或通过燃油喷射开始燃烧的情况下,对于一些柴油发动机,情况可如此。
在一些实例中,发动机10的每个气缸可包括用于输送燃油的一个或多个燃油喷嘴。作为非限制性的实例,气缸14被示出包括一个燃油喷嘴166。燃油喷嘴166被示出直接连接于气缸14,用于以与从控制器12接收的脉冲宽度成比例地直接将燃油喷射到其中。以这种方式,燃油喷嘴166提供称之为直接燃油喷射(在下文也叫做“DI”),进入到燃烧气缸14中。虽然图1将喷嘴166示为侧面喷嘴,但是喷嘴也可以设置在活塞顶上,例如靠近火花塞192的位置。当用酒精基燃油运转发动机时,由于以一些酒精基燃油的较低挥发性,这种位置可以改善混合和燃烧。可选地,喷嘴可以设置在顶上并且靠近进气门以改善混合。燃油可从包括燃油箱、燃油泵和燃油轨的高压燃油系统8输送至喷嘴166。可选地,燃油可由单级燃油泵以低压输送,在这种情况下,在压缩冲程期间与如果利用高压燃油系统相比,直接喷射燃油正时可更受限。而且,虽然没有示出,但是燃油箱可具有为控制器12提供信号的压力传感器。
应当明白,在另一实例中,喷嘴166可为将燃油提供到气缸14上游的进气口中的进气道喷嘴。而且,虽然该实例示出燃油经由单个喷嘴喷射至气缸,但是可选地,发动机可通过经由多个喷嘴喷射燃油而运转,例如,一个直接喷嘴和一个进气道喷嘴。在这种结构中,控制器可改变从每个喷嘴喷射的相对量。
在气缸的单个循环期间,燃油可通过喷嘴输送至气缸。而且,正如在下面所描述的,从该喷嘴输送的燃油的分布和/或相对量可以随着诸如进气温度的运转条件而改变。此外,对于单个燃烧事件,每个循环可进行输送燃油的多个喷射。该多个喷射可以在压缩冲程、进气冲程或其任何合适的组合期间进行。应当理解,本文描述的气缸盖包装构造和方法可在具有任何合适的燃油输送机构或系统的发动机中,例如化油器式发动机或具有其他燃油输送系统的其他发动机中使用。
控制器12包括只读存储器110、中央处理单元106、随机存取存储器112、保持存储器114和输入/输出108。控制器12可将用于本文所描述方法的可执行指令存储在非瞬时存储器中。控制器12还接收来自前面提到的各种传感器以及曲轴位置传感器120和发动机温度传感器116的输入。温度传感器116被示出连接于冷却套118。控制器12还接收来自进气歧管压力传感器124和进气温度传感器122的输入。
在运转期间,发动机10内的每个气缸通常进行四冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间,一般而言,排气门156关闭而进气门150打开。空气经由进气歧管146引入到燃烧室14中,并且活塞138移动气缸底部以便增加燃烧室14内的容积。在活塞138接近气缸底部并且在其冲程的末端(例如,当燃烧室14在其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间,进气门150和排气门156都关闭。活塞138朝着汽缸盖移动,以便压缩燃烧室14内的空气。在活塞138处在其冲程末端并且最接近气缸盖(例如,当燃烧室14处在其最小容积时)的位置通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中,燃油被引入到燃烧室中。在下文称为点火的过程中,喷射的燃油通过诸如火花塞192的已知点火装置被点火,导致燃烧。在膨胀冲程期间,膨胀的气体将活塞138推回到BDC。曲轴140将活塞移动转换成旋转轴的旋转转矩。最后,在排气冲程期间,排气门156打开以将燃烧过的空气-燃油混合物释放到排气歧管148,并且活塞返回到TDC。应当指出,上面仅仅作为一个实例示出,并且进气和排气门的打开和/或关闭正时可变化,例如,以提供正或负气门重叠、延迟进气门关闭或各种其他实例。
如上所述,图1仅示出多气缸发动机的一个气缸。因此,每个气缸可类似地包括其自己组的进气/排气门、燃油喷嘴(一个或多个)、火花塞等。
图2示出用于在图1所示的发动机10的凸轮致动系统151和153中应用的实例凸轮凸角变换系统200。凸轮凸角变换系统200响应发动机运转条件调节换气气门(gas exchange valve)202的升程和/或气门打开持续时间。凸轮轴206被示出设置在发动机气缸组的气缸盖208的上方。气门202可以是构造成打开和关闭气缸——例如图1所示的气缸14——中的进气口或排气口的进气门或排气门。例如,气门202可在打开位置和关闭位置之间致动,打开位置允许气体交换进入或离开气缸,关闭位置基本阻断气体交换进入或离开气缸。应当理解,虽然图2只示出一个气门,但是图1所示的发动机10可包括许多气缸体上的气门。例如,图1的发动机10可包括具有相关气门的许多气缸,并且可以利用各种不同的气缸和气门构造,例如,V-6、I-4、I-6、V12、对置4缸以及其他发动机类型。
一个或多个凸轮塔或凸轮轴安装区可连接于气缸盖208,以支撑凸轮轴206。例如,凸轮塔216被示出邻近气门202连接于气缸盖208。虽然图2示出连接于气缸盖的凸轮塔,但是,在其他的实例中,凸轮塔可以连接于发动机的其他部件,例如,连接于凸轮轴支座或凸轮盖(cam cover)。该凸轮塔可支撑顶置凸轮轴并且可分开在每个气缸上方设置在该凸轮轴上的提升机构。
气门202可以以多种升程和持续时间模式运转,例如,高的气门升程、低的或部分气门升程、短的打开持续时间、长的打开持续时间和零气门升程。例如,正如在下面详细地描述的,通过调节气缸凸轮机构,一个或多个气缸上的气门,例如气门202,可以基于发动机运转条件以不同的升程模式运转。
可为进气凸轮轴或排气凸轮轴的凸轮轴206可包括构造成控制打开和关闭进气门的多个凸轮。例如,图2示出设置在气门202的上方的第一凸轮凸角212和第二凸轮凸角214。该凸轮凸角可具有不同的形状和尺寸,以形成当凸轮轴206旋转时用于调节气门202的提升量和提升正时的升程廓线。例如,凸轮212可以是全升程凸轮凸角,和凸轮214可以是部分升程或低升程凸轮凸角。虽然图2示出与第一凸轮212和第二凸轮214相关的两个升程廓线,但是应当理解,可存在许多升程廓线凸轮,例如,三个不同的凸轮凸角。例如,凸轮轴206可附加地包括用于在某些发动机运转条件下使气门202断开的零升程凸轮。
气门202包括在气门的上方连接于凸轮轴的机构218,用于通过相对于气门202沿着凸轮轴改变凸轮凸角的位置,来调节该气门的气门升程的量和/或用于使该气门断开。例如,凸轮凸角212和214可以可滑动地连接于凸轮轴,以便它们可基于每个气缸在轴向方向上沿着凸轮轴滑动。例如,多个凸轮凸角,例如设置在每个气缸体上的气门例如气门202上方的凸轮凸角212和214,可沿着由箭头245所指示的方向跨过凸轮轴滑动,以改变连接于气门挺柱(follower)——例如连接于气门202的挺柱220——的凸轮凸角廓线,以改变气门打开和关闭持续时间和升程量。气门凸轮挺柱220可包括与位于气门202的上方的凸轮凸角接合的辊式指形挺柱(roller finger follower)(RFF)222。例如,在图2中,辊222被示出与全升程凸轮凸角212接合。
在图2中未示出的附加挺柱元件还可包括推杆、摇臂、挺杆(tappet)等。这些装置和特征可通过将凸轮的旋转运动转换成气门的平动运动控制进气和排气门的致动。在其他的实例中,该气门可以经由凸轮轴上的附加凸轮凸角廓线被致动,其中在不同气门之间的凸轮凸角廓线可提供不同的凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。但是,如果期望,可以用可选的凸轮轴(顶置和/或推杆)设置。而且,在一些实例中,每一个气缸可只具有一个排气门和/或进气门,或多于一个进气和/或排气门。在又一些实例中,排气门和进气门可通过共同的凸轮轴致动。但是,在另一实例中,进气门和/或排气门的至少一个可由其自己的独立凸轮轴或其他装置致动。
外部套筒224可连接于花键连接(spine)于凸轮轴206的凸轮凸角212和214。凸轮轴相对于发动机曲轴的位置经由旋转检测凸轮轴位置传感器295和凸轮轴位置指示器290来确定。凸轮轴206可与用来相对于曲轴位置改变气门正时的凸轮相位器连接。通过将销,例如销230或232之一接合到外部套筒中的开槽的轴套(hub),该套筒的轴向位置可以被重新定位,以使不同的凸轮凸角接合连接于气门202的凸轮挺柱,以便改变气门的升程。例如,套筒224可包括围绕着套筒的外周边延伸的一个或多个位移槽,例如槽226和228。该位移槽可具有围绕外部套筒的螺旋构造,并且在一些实例中,可在外部套筒中形成Y形或V形槽,其中该Y形或V形槽构造成在不同的时间接合两个不同的致动器销,例如,第一销230和第二销232,以便移动该外部套筒,来改变气门202的升程廓线。套筒224被示出在第一位置,而销232将套筒224移动到图2的左侧。当廓线被变换时,套筒224在沿着凸轮轴206的轴向上沿着花键225前进。而且,在套筒224中每个槽的深度可沿着该槽的长度减少,以便在销从初始位置配置在槽中之后,随着套筒和凸轮轴旋转,通过减少槽的深度,销被返回到初始位置。
例如,如图2中所示,当第一销230配置在槽226中时,在凸轮轴206旋转时,外部套筒224将沿着朝向凸轮塔216的方向移动,因此将凸轮凸角212定位在气门202的上方并且改变升程廓线。为了变换回凸轮凸角214,第二销232可以配置在槽228中,这将移动外部套筒离开凸轮塔216以将凸轮凸角214定位在气门202的上方。在一些实例中,包含凸角的多个外部套筒可以花键连接于凸轮轴206。例如,外部套筒可连接于在发动机10中的每个气门的上方凸轮凸角,或连接于在气门的上方的选定数目的凸角。
致动器销230和232被包括在凸轮凸角变换致动器234中,该凸轮凸角变换致动器234调节销230和232的位置,以便变换定位在气门202的上方的凸轮凸角。凸轮凸角变换致动器234包括运行机构236,其可以液压提供动力的、或电致的、或其组合。运行机构236改变销的位置以便改变气门的升程廓线。例如,运行机构236可以是连接于销230和232两者的线圈,以便当该线圈被供能时——例如通过从控制系统供应至其的电流,将力施加于这两个销,以将这两个销都朝向槽配置。
因此,图2的系统提供发动机系统,其包括:包括进气歧管的发动机;包括可轴向移动套筒的凸轮轴;设置在进气歧管中的氧传感器;和包括存储在非瞬时存储器中的可执行指令的控制器,用于通过调节可轴向移动的套筒的位置选择性地使气缸停缸或重新运行,该控制器包括附加的可执行指令,用于响应由氧传感器确定的进气歧管中的氧浓度调节发动机运转,该氧浓度是在调节可轴向移动的套筒的位置之后在预定的时期内发生的或通过氧传感器观测的。该发动机系统包括该预定的时期是燃烧事件数量。该发动机系统还包括附加的可执行指令,用于响应进气歧管氧浓度使一组停缸气缸的一部分重新运行。该发动机系统包括该预定的时期是燃烧事件数量。该发动机系统还包括附加的可执行指令,用于响应进气歧管氧浓度重新运行一组停缸气缸的一部分。该发动机系统包括调节发动机运转包括调节EGR气门的位置。该发动机系统包括调节发动机运转包括调节凸轮轴的位置。
现在参考图3,示出实例发动机运转顺序。图3的运转顺序可通过图2和图3的系统执行图4中描述的方法指令来产生。图3中所示的每个曲线图与图3的其他曲线图同时产生,并且竖直的标记T0-T10表示在该顺序期间特别兴趣的时间。
自图3顶部的第一曲线图表示气门模式对时间。Y轴表示气门模式。X轴表示时间并且从图3左侧至图3右侧时间增加。在这个实例中,发动机能够在一个时间点以四种气门模式之一运转。该气门模式沿着Y轴表示,并且包括用于将发动机作为八气缸发动机运转的V8模式,用于将发动机作为利用第一组六个气缸的六气缸发动机运转的V6A模式,用于将发动机作为利用第二组六个气缸的六气缸发动机运转的V6B模式——其中第二组六个气缸不同于第一组六个气缸,以及用于将发动机作为四气缸发动机运转的V4模式。
自图3顶部的第二曲线图表示进气歧管氧浓度对时间。Y轴表示氧浓度,并且氧浓度沿着Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间并且从图3左侧至图3右侧时间增加。
自图3顶部的第三曲线图表示期望的EGR浓度对时间。Y轴表示期望的EGR浓度并且沿着Y轴箭头方向期望的EGR浓度增加。X轴表示时间和并且从图3左侧至图3右侧时间增加。
自图3顶部的第四曲线图表示气门变差状态对时间。Y轴表示气门变差状态并且当气门变差状态迹线处在较高水平时提供气门变差的指示。当在气门变差状态迹线处在较低水平时不指示气门变差。X轴表示时间并且从图3左侧至图3右侧时间增加。
在时间T0,发动机以恒定的转速和负荷运转。发动机以V8模式运转,其中所有的发动机气缸燃烧空气-燃油混合物,并且所有气缸的进气和排气门在发动机循环期间打开和关闭。发动机进气歧管氧浓度处在中等水平。在这个水平下,引入发动机气缸中的一部分气体可包括来自发动机曲轴箱或燃油蒸气储存滤罐的燃油蒸气。进气歧管也可包括利用EGR气门再循环的或经由进气和排气门打开重叠内部地再循环的一些排气。期望的EGR水平处在中下水平,并且这个EGR水平通过经由EGR气门再循环的排气和进气和排气门打开时间重叠(例如,内部EGR)再循环的排气来提供。气门变差状态处在较低的水平,这表示进气和排气门如所期望的运转。
在时间T1,气门模式改变成V4模式,其中四个发动机气缸是运行的并且其中四个气缸是停缸的。这四个气缸通过在发动机循环期间保持进气和排气门关闭并且停止对这四个气缸的火花和燃油而被停缸。气门模式的改变可通过驾驶员要求转矩的减少、发动机温度达到阈值温度或发动机运转的其他变化来启动。在一个实例中,在V8模式中,发动机点火顺序是1,5,4,8,6,3,7,2,在V4模式中是1,4,6,7。四个停缸的发动机气缸按照点火顺序停缸。例如,气缸三可以是停缸的第一气缸,后面顺序地为气缸二、五、八。进气歧管氧浓度被示出响应增加的期望EGR浓度小量减少。该期望的EGR浓度响应运行气缸的发动机转速和负荷而增加。EGR气门打开量可以增加,以便实际的EGR浓度响应增加的期望EGR浓度而增加。气门变差状态保持在较低的水平,这表示进气和排气门如所期望的运转。
在时间T2,气门模式响应运转条件改变回V8模式。例如,气门模式可响应驾驶员要求转矩的增加或发动机转速的变化而改变成V8模式。期望的EGR浓度响应运行气缸的发动机转速和负荷而减少。在一个实例中,气缸负荷可描述为气缸空气量除以可进入该气缸的理论的空气量。进气歧管氧浓度响应期望EGR浓度的减小而小量增加。EGR气门打开量可响应期望EGR浓度而减少,以减少实际EGR浓度。气门变差状态保持在较低的水平,这表示进气和排气门如所期望的运转。
在时间T3,气门模式响应发动机运转条件的变化再一次变换成V4模式。期望的EGR浓度响应运行气缸负荷的变化而增加,并且随着期望的EGR浓度增加,进气歧管氧浓度小量减少。气门变差状态保持在较低的水平,这表示进气和排气门如所期望的运转。
在时间T4,气门模式变换回V8模式并且期望的EGR浓度响应运行气缸的发动机转速和负荷初始地减少到中等水平。进气歧管氧浓度响应气门模式的变化和期望的EGR的减少而减少到低水平。在这个实例中,进气歧管氧浓度水平在被命令运行之后在排气冲程期间响应气缸的排气门不打开而被减少到低水平。当进气门打开时,燃烧过的气体离开气缸到进气歧管,因而减少进气歧管氧浓度并且增加实际的EGR浓度(未示出)。期望的EGR浓度响应低进气歧管氧浓度在时间T4之后短期内进一步减少,使得在其他发动机气缸中断火的可能性可减少。EGR气门打开量(未示出)响应减少的期望EGR浓度而减小。气门模式保持在V8模式预定的持续时间,以便可确定气门状态转换是缓慢的还是不发生的。气门变差状态保持在较低的水平,同时确定气门模式改变是缓慢的还是不发生的。在一些实例中,一旦进气歧管氧浓度减少到阈值水平,气门变差状态可被立刻被认定。
在时间T5,已经超过用于转换到V8模式的预定持续时间,气门变差状态转换到较高的水平以认定存在气门变差。响应气门变差,气门模式也转换到V4模式。通过进气歧管氧浓度低于阈值水平,确定气门变差。响应气门模式变化到V4模式,期望的EGR浓度增加,并且响应气门模式变化到V4模式,进气歧管氧浓度增加,其中停缸气缸中的气体可以保持在停缸气缸内。
在时间T6,气门模式改变到V6A模式,以便可确定哪组的两个停缸气缸包括具有气门变差的气缸。在这个实例中,在V6A模式中气缸1、5、4、6、3、7可被运行;但是两个其他的停缸气缸可被暂时运行,以确定哪个气缸存在气门变差。通过命令气缸5和3的进气和排气门运转并且通过供给火花和燃油,气缸5和3被运行。气缸2和8保持停缸。应当指出,V6A模式和/或V6B模式中发动机点火顺序可以是不一致的(uneven),所以可期望限制发动机以任一模式运转的时间量。期望的EGR浓度被转换到低水平,以便响应发动机以V6A模式运转,停止通过EGR气门的EGR流。进气歧管氧浓度被示出响应发动机改变到V6A模式和期望的EGR减少而增加。可确定因为进气歧管氧浓度响应以V6A模式运转而增加,所以气缸5和3中的气门如所期望的运转。气门变差状态保持在较高的水平以指示气门变差仍然存在。
在时间T7,气门模式从V6A模式转换到V6B模式。在V6B模式中,气缸1、4、6、8、7、2被运行,并且燃油和火花提供至这些气缸。期望的EGR浓度保持在低水平,并且气门变差状态仍然是认定的。进气歧管氧浓度减少到低水平,这表示气缸2或气缸8包括变差的排气门。在一个实例中,处于诊断目的,气门变差归因于气缸2和8。而且,在V6B气门模式期间,气门模式V6B可基于氧浓度低而被断开。发动机可以以V6B模式运转预定的持续时间,以确定在V6B模式中存在气门变差。
在时间T8,响应进气歧管氧浓度和气门模式处在V6B模式预定的持续时间,气门模式转换回V4模式,并且发动机作为4缸发动机运转。响应以V4模式运转发动机,期望的EGR浓度增加。发动机以V4模式运转以减少发动机断火和气缸点火不均衡(imbalance)的可能性。因为确定以V6A模式发动机运转而没有气门变差,所以发动机可以以V6A模式运转以响应增加的或高的驾驶员要求转矩而增加发动机输出。但是,可限制发动机以V6A模式运转的时间量,以减少由不一致点火顺序运转引起的变差可能性。气门变差状态保持在较高的水平,这显示存在气门变差。
在时间T9,响应增加的或高的驾驶员要求转矩发动机以V6A模式运转。响应运行的气缸的发动机转速和负荷,期望的EGR浓度减少。响应减少的EGR浓度,进气歧管氧浓度增加。
在时间T10,发动机转换回以V4气门模式运转。响应驾驶员要求转矩的减少或响应以V6A模式运转发动机预定的持续时间,发动机可转换至V4模式。
以这种方式,响应进气歧管氧浓度可确定气门变差。而且,具有变差的气门运转的气缸可与所期望运转的气缸区分开。另外地,响应驾驶员要求转矩或以其中确定不存在气门变差的另一气门模式选择性地运转发动机的其他条件可提高发动机性能。
现在参考图4,描述了用于通过进气歧管氧浓度确定气门变差的方法。图4的方法可作为在图1和图2所示的系统中的可执行的指令存储在非瞬时存储器中。
在402,方法400确定发动机运转条件。发动机运转条件可包括但不限于发动机转速、发动机负荷、发动机温度、车辆速度、进气歧管氧浓度和传动装置。在确定发动机运转条件之后,方法400进行到404。
在404,方法400判断是否存在用于气缸停缸的条件。选择的发动机气缸可响应发动机转速和驾驶员要求转矩、发动机温度和车辆速度而被停缸。如果用于气缸停缸的预定条件存在(例如,发动机转速低于阈值转速和驾驶员要求转矩少于阈值驾驶员要求转矩),则回答为“是”并且方法400进行到406。否则,回答为“否”,并且方法400进行到退出。
在406,方法400通过在发动机循环期间保持进气和排气门关闭使选择的气缸停缸。在一个实例中,八气缸发动机的四个气缸被停缸。发动机气缸以发动机燃烧正时的顺序序贯地停缸。通过图2所示的致动器或通过不同类型的气门致动器,进气和排气门可被断开。在其他的实例中,具有少于八个气缸的一组发动机气缸可被停缸。例如,四个气缸的两个可被停缸。在选择的进气和排气门被断开之后,方法400进行到408。
在408,方法400断开火花和燃油至具有断开的进气和排气门的气缸。通过停止点火线圈充电,火花可被断开。通过不打开燃油喷嘴,燃油可被断开。在停止供应至具有断开气门的气缸的火花和燃油之后方法400进行到410。
在410,方法400调节至运行的气缸的火花正时、气缸空气量和燃油量,以便将发动机转矩保持在发动机转换到气缸停缸模式之前的水平。火花正时基于气缸负荷来调节,歧管空气量和燃油量基于发动机转速和驾驶员要求转矩来调节。在火花正时、气缸空气量和歧管燃油量被调节之后,方法400进行到412。
在412,方法400判断是否存在重新运行停缸的气缸的条件。在一个实例中,响应发动机转速和驾驶员要求转矩(例如,由驾驶员通过加速器踏板要求的转矩),气缸可以被重新运行。例如,可响应增加的驾驶员要求转矩,将停缸的发动机气缸重新运行。如果方法400判断存在重新运行发动机气缸的条件,则回答为“是”,并且方法400进行到414。否则,回答为“否”,并且方法400返回到406。
在414,方法400通过在发动机循环期间命令进气和排气门打开和关闭,使停缸的气缸重新运行。当气缸重新运行时,重新产生气缸中的燃烧。在这个实例中,四个气缸的气门被重新运行,但是在其他实例中,不同数目的气缸可被重新运行。发动机气缸以发动机燃烧正时的顺序序贯地重新运行。进气门和排气门可经由图2所示的致动器或经由不同类型的气门致动器重新运行。在进气门和排气门重新运行之后,方法400进行到416。
在416,方法400使至已经停缸的气缸的火花和燃油重新运行。通过启动点火线圈充电,火花可以被重新运行。通过打开燃油喷嘴,燃油可重新运行。在对气缸供给火花和燃油之后,方法400进行到418。
在418,方法400判断进气歧管氧浓度是否低于阈值氧浓度。在一个实例中,该阈值氧浓度是当EGR、碳罐储存的气体和曲轴箱气体供应至发动机进气歧管时存在的氧浓度。因此,即使EGR、碳罐储存的气体和曲轴箱气体在发动机进气歧管中存在并且减少进气歧管氧浓度,从进气歧管氧浓度也可确定气缸的排气门没有如期望的运转。该EGR、碳罐储存的气体和曲轴箱气体可以处于基于发动机转速和负荷的量。如果方法400判断进气歧管氧浓度低于阈值氧浓度,则回答为“是”,并且方法400进行到420。否则,回答为“否”,并且方法400返回到退出。
在420,方法400响应进气歧管氧浓度调节EGR的位置。在一个实例中,调节该EGR气门位置以提供与EGR浓度或量相关的期望进气歧管氧浓度。进气歧管氧浓度与EGR浓度的关系可经验地确定并且存储在存储器中,或可基于模型。例如,如果进气氧浓度通过氧传感器确定为低于期望的进气氧浓度,则调节EGR气门(例如,关闭),以驱动进气歧管氧浓度至较高的水平(例如,期望的进气歧管氧浓度)。可选地,或另外地,可通过调节相对于发动机曲轴的凸轮正时来调节运行气缸的进气和排气门正时,以减少进气和排气门打开时间重叠,从而减少内部EGR。在其他的实例中,对于预定的时间量,不调节EGR气门和凸轮正时,以提供更强的气门变差的确认。方法400进行到422。
另外地,在一些实例中,响应进气歧管氧浓度,可以增加发动机节气门打开量并且可以延迟火花正时,以便减少气缸EGR稀释同时保持发动机转矩。换句话说,如果过量的排气从具有变差的排气门运转的气缸被喷射到发动机进气歧管,则通过增加发动机空气量可减少其他气缸的EGR充气稀释。如果EGR相对热,则延迟火花正时调节减少爆震的可能性,并且即使增加发动机空气量,发动机转矩被调节到期望的发动机转矩。当关闭EGR气门不使发动机进气歧管氧浓度增加到期望的水平时可提供这种补偿。另一方面,如果气缸中的燃烧过的气体足够冷(例如,通过保持燃烧过的气体在气缸或其他装置中),可提前火花正时,同时保持节气门,以维持发动机空气流,以便可补偿较慢的燃烧速率。
在422,方法400确定预定持续时间的歧管氧浓度。该预定持续时间可为发动机燃烧事件数量或时间量。在对于预定的时间量确定进气歧管氧浓度之后,方法400进行到424。
在424,判断进气歧管氧浓度是否低于阈值氧浓度。如果方法400判断进气歧管氧浓度低于阈值氧浓度,则回答为“是”,并且方法400进行到440。否则,回答为“否”,并且方法400进行到426。
在426,方法400基于气门重新运行比所期望的慢的确定使气缸停缸断开。由于间歇地响应的致动器或比所期望的慢的致动器,气门重新运行可比期望的慢。因此,所有的发动机气缸保持运行,直到确定慢的气门重新运行已经被克服。在气缸停缸被断开之后,方法400进行到428。
在428,方法400指示气缸体上的气门变差和/或气缸停缸变差。在一个实例中,方法400在存储器中设定二元位(bit)以指示气缸体上的气门变差。在指示气缸体上的气门变差之后,方法400进行到退出。
在440,方法400判断是否查出(isolate)和确定哪个停缸的气缸具有变差的气门运转。在一个实例中,方法400可以基于发动机气缸的数目和停缸的气缸的数目,判断是否确定哪些停缸的气缸具有变差的气门运转。例如,如果发动机具有八个气缸并且四个气缸被停缸,则方法400查出四个气缸的哪个气缸具有变差的气门运转。另一方面,如果发动机具有两个气缸并且一个气缸被停缸,则方法400判断未查出变差的气缸。如果方法400判断查出停缸的气缸来确定哪些气缸具有变差的气门,则回答为“是”,并且方法400进行到442。否则,回答为“否”,并且方法400进行到456。
在456,方法400指示气缸体上的气门变差。气缸体上的气门变差可通过在控制器存储器中设定二元位、使灯照明、或通过在显示器上的误差信息提供变差指示来指示。另外地,可以以相似的方式,指示气缸停缸变差。在指示气门变差之后,方法400进行到458。
在442,方法400命令在406停缸的相同气缸通过关闭该气缸的进气和排气门超过发动机循环而再一次停缸。在命令待被停缸的气缸的进气和排气门关闭之后,方法400进行到444。
在444,方法400命令一组停缸的气缸被重新运行。例如,如果四个气缸被停缸,则该四个气缸中的两个气缸被命令重新运行。被命令重新运行的气缸可基于哪些气缸允许发动机以尽可能接近均匀点火顺序运转。被重新运行的这组气缸的进气和排气门被命令运转,并且方法400进行到446。另外地,在444,EGR气门可关闭并且可减少内部EGR。
在446,方法400判断进气歧管氧浓度是否低于阈值氧浓度。阈值氧浓度可以是这样的氧浓度,其低于当EGR、碳罐储存的气体和曲轴箱气体供给发动机进气歧管时存在的氧浓度。如果进气歧管氧浓度低于期望的发动机进气歧管氧浓度,则回答为“是”,并且方法400进行到448。否则,回答为“否”,并且方法400进行到452。
在448,方法400指示在444被命令运行的第一组停缸的气缸包括变差的气缸体上的气门运转。具体说,由于关闭的排气门可引起燃烧的空气-燃油混合物被喷射到发动机进气歧管中,因而减少进气歧管氧浓度,第一组气缸包括变差的气门运转。换句话说,停缸气缸的总数的第一部分气缸包括变差的气缸体上的气门运转。通过设定存储器二元位或提供对驾驶员的指示,指出该第一部分气缸包括变差的气缸体上的气门运转。在指示气缸体上的气门变差之后,方法400进行到450。
在450,不包括在第一组气缸内的停缸气缸的总数的剩余气缸可被选择性地重新运行以增加发动机转矩能力。但是,可限制该剩余气缸运行的持续时间,以便不一致的发动机点火顺序可以不使发动机变差。在一个实例中,只有当驾驶员要求转矩大于阈值驾驶员要求转矩时,剩余的气缸才可被重新运行。在另一个实例中,只有当驾驶员要求转矩是要求最大的驾驶员要求转矩时剩余的气缸才可重新运行。在实现停缸气缸的选择性重新运行之后,方法400进行到458。
在452,方法400指示在444被命令运行的这组停缸的气缸包括变差的气缸体上的气门运转。具体说,由于关闭的排气门可引起燃烧的空气-燃油混合物被喷射到发动机进气歧管中,从而减少进气歧管氧浓度,第二组气缸包括变差的排气门运转。换句话说,停缸气缸的总数的第二部分气缸包括变差气缸体上的气门运转。通过设置存储器二元位和/或对驾驶员提供指示,该第二部分气缸被指示包括变差的气缸体上的气门运转。在指示气缸体上的气门变差之后,方法400进行到454。
在454,不包括在气缸的第二部分中的停缸气缸的总数的剩余气缸可选择性地重新运行以增加发动机转矩能力(例如,气缸的第一部分)。但是,可限制该剩余气缸运行的持续时间以便不一致的发动机点火顺序可以不使发动机变差。在一个实例中,只有当驾驶员要求转矩大于阈值驾驶员要求转矩时,剩余气缸才可以重新运行。在另一个实例中,只有当驾驶员要求转矩是要求最大的驾驶员要求转矩时,剩余气缸才可重新运行。在实现停缸气缸的选择性重新运行之后,方法400进行到458。
虽然方法400查出并核实两组气缸中的气门运转,但是在其他实例中,方法400可以在不同的时间选择性地重新运行每一个停缸的气缸,并且基于进气歧管氧浓度低于阈值氧浓度判断单个气缸是否具有气门运转变差。另外地,虽然基于当两组气缸中的仅一组被命令运行时的进气歧管,方法400发现两组气缸的气门变差,但是在其他实例中,通过使每组气缸运行并且比较进气歧管氧浓度与阈值进气歧管氧浓度,方法400核实气门运转。
在458,方法400响应进气歧管氧浓度调节EGR气门的位置。例如,调节EGR气门位置以提供与EGR浓度或量相关的期望进气歧管氧浓度。进气歧管氧浓度与EGR浓度的关系可经验地确定并且存储在存储器中,或可根据模型。如果由氧传感器确定进气氧浓度少于期望的进气氧浓度,则调节EGR气门位置(例如关闭)以驱动进气歧管氧浓度至较高的水平(例如,期望的进气歧管氧浓度)。可选地,或另外地,可通过调节相对于发动机曲轴的凸轮正时调节运行气缸的进气和排气门正时,以减少进气和排气门打开时间重叠,来减少内部EGR。在其他实例中,对于预定的时间量不调节EGR气门和凸轮正时,以提供较强的气门变差的确认。在调节EGR之后,方法400进行到退出。
因此,图4的方法提供发动机运转方法,包括:命令被停缸的气缸重新运行;和响应发动机进气歧管中的氧浓度低于阈值氧浓度调节发动机运转,在命令该气缸重新运行之后预定持续时间内,该氧浓度存在。该方法包括调节发动机运转包括响应该氧浓度停止至气缸的燃油流。该方法包括响应氧浓度停止至气缸的火花。该方法包括调节发动机运转包括响应该氧浓度命令气缸停缸。在一些实例中,该方法包括调节发动机运转包括在所有的发动机气缸被命令处于运转状态时,响应该氧浓度,增加节气门打开量并且延迟运行气缸的火花正时。该方法包括在气缸停缸时,对于发动机循环,保持气缸的排气门关闭。
在另一个实例中,图4的方法提供发动机运转方法,包括:命令被停缸的气缸重新运行;和响应发动机进气歧管中的氧浓度低于阈值氧浓度调节EGR气门的位置,在命令该气缸重新运行之后预定持续时间内该氧浓度存在。另外地,响应进气氧浓度低于阈值浓度可调节进气门打开时间和排气门打开时间,以减少进气门和排气门打开时间重叠。该方法还包括基于进气歧管中的氧浓度调节EGR气门的位置以提供期望的EGR量。该方法还包括基于进气歧管中的氧浓度调节凸轮的位置。该方法包括通过在发动机循环期间将排气门保持在关闭位置使气缸停缸。
在另一个实例中,该方法还包括在命令气缸重新运行之后在气缸中燃烧空气-燃油混合物。该方法还包括在命令气缸重新运行之后在气缸中提供多个燃烧事件。该方法包括响应发动机转速和要求的转矩进一步调节EGR气门的位置。该方法还包括响应发动机进气歧管中的氧浓度指示排气门变差。
应理解,本文公开的构造和方法本质上是示例性的,且这些具体的实例不应在限制意义上考虑,因为许多变化是可能的。例如,上面的技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和构造以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
权利要求具体指出了某些被视为新颖和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”要素或“第一”要素或其等价词。这些权利要求应该被理解为包括结合了一个或多个这种要素,既不要求也不排斥两个或多个这种要素。可通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求,要求保护所公开的特征、功能、要素和/或特性的其他组合和子组合。这些权利要求,无论范围相对于原权利要求更宽、更窄、相等或不同,也应视为包括在本公开的主题之内。
Claims (20)
1.一种发动机运转方法,包括:
命令被停缸的气缸重新运行;和
响应发动机进气歧管中的氧浓度低于阈值氧浓度调节发动机运转,在命令所述气缸重新运行之后预定持续时间内所述氧浓度存在。
2.根据权利要求1所述的方法,其中调节发动机运转包括响应所述氧浓度停止至气缸的燃油流。
3.根据权利要求1所述的方法,其中调节发动机运转包括响应所述氧浓度停止至气缸的火花。
4.根据权利要求1所述的方法,其中调节发动机运转包括响应所述氧浓度命令所述气缸停缸。
5.根据权利要求1所述的方法,其中调节发动机运转包括在所有的发动机气缸被命令处于运行状态时,响应所述氧浓度增加节气门打开量并且延迟运行气缸的火花正时。
6.根据权利要求1所述的方法,其中当所述气缸被停缸时对于发动机循环,保持所述气缸的排气门关闭。
7.一种发动机运转方法,包括:
命令被停缸的气缸重新运行;和
响应发动机进气歧管中的氧浓度低于阈值氧浓度调节EGR气门的位置,在命令所述气缸重新运行之后预定持续时间内所述氧浓度存在。
8.根据权利要求7所述的方法,还包括基于所述进气歧管中的氧浓度调节EGR气门的位置以提供期望的EGR量。
9.根据权利要求7所述的方法,还包括基于所述进气歧管中的氧浓度调节凸轮的位置。
10.根据权利要求7所述的方法,其中通过在发动机循环期间将排气门保持在关闭位置,所述气缸被停缸。
11.根据权利要求7所述的方法,还包括在命令所述气缸重新运行之后,在所述气缸中燃烧空气-燃油混合物。
12.根据权利要求7所述的方法,还包括在命令所述气缸重新运行之后,在所述气缸中提供多个燃烧事件。
13.根据权利要求7所述的方法,其中响应发动机转速和要求的转矩进一步调节所述EGR气门的位置。
14.根据权利要求7所述的方法,还包括响应所述发动机进气歧管中的氧浓度指示排气门变差。
15.一种发动机系统,包括:
包括进气歧管的发动机;
包括可轴向移动的套筒的凸轮轴;
设置在所述进气歧管中的氧传感器;和
包括存储在非瞬时存储器中的可执行指令的控制器,用于通过调节所述可轴向移动的套筒的位置选择性地停缸和重新运行气缸,所述控制器包括附加的可执行指令,用于响应由所述氧传感器确定的所述进气歧管中的氧浓度调节发动机运转,所述氧浓度是在调节可轴向移动的套筒的位置之后在预定的时期内发生的。
16.根据权利要求15所述的发动机系统,其中所述预定的时期是燃烧事件数量。
17.根据权利要求15所述的发动机系统,还包括附加的可执行指令,用于响应所述进气歧管氧浓度重新运行一组停缸气缸的一部分。
18.根据权利要求15所述的发动机系统,其中调节发动机运转包括调节EGR气门的位置。
19.根据权利要求15所述的发动机系统,其中调节发动机运转包括调节凸轮轴的位置。
20.根据权利要求15所述的发动机系统,还包括响应所述氧浓度指示气门变差。
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