CN106968821A - 用于减少氮氧化物的发动机控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

燃料控制模块基于预定的贫空/燃比来控制发动机的燃料喷射。预定的贫空/燃比相对于燃料的化学计量空/燃比是贫燃的。汽缸控制模块选择性地停用发动机的M个汽缸的进气阀和排气阀的开启以增加废气中的氮氧化物(NOx)的去除。M为大于0且小于发动机的汽缸的总数的整数。燃料控制模块还：当停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启时，禁用M个汽缸的燃料供给；以及当禁用M个汽缸的燃料供给以及停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启时，基于相对于化学计量空/燃比的预定的富空/燃比来控制其他汽缸的燃料喷射。

Description

用于减少氮氧化物的发动机控制系统和方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机，并且更具体地涉及一种用于减少废气中的氮氧化物(NOx)的发动机控制系统和方法。
背景技术
这里提供的背景描述是为了一般地呈现本发明的上下文的目的。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本发明的现有技术。
空气通过进气歧管被抽吸到发动机中。节流阀控制进入发动机的空气流。空气与来自一个或多个燃料喷射器的燃料混合形成空/燃混合物。空/燃混合物在发动机的一个或多个汽缸内燃烧。空/燃混合物的燃烧产生转矩。
从空/燃混合物中产生的废气从汽缸排放至废气系统。废气包括诸如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)之类的氮氧化物(NOx)以及其他废气成分。废气系统包括诸如选择性催化还原(SCR)催化剂和/或贫NOx捕获器之类的一个或多个部件，其在废气排放至大气之前减少废气中的NOx。
发明内容
在一种特征中，发动机控制系统包括燃料控制模块和汽缸控制模块。该燃料控制模块基于预定的贫空/燃比来控制发动机的燃料喷射，其中，该预定的贫空/燃比相对于燃料的化学计量空/燃比是贫燃的。汽缸控制模块选择性地停用发动机的M个汽缸的进气阀和排气阀的开启，以增加废气中氮氧化物(NOx)的去除。M为大于0且小于发动机的汽缸的总数的整数。该燃料控制模块还：当停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启时，禁用M个汽缸的燃料供给；并且当禁用M个汽缸的燃料供给以及停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启时，基于相对于用于燃料的化学计量空/燃比的预定的富空/燃比来控制发动机的其他汽缸的燃料喷射。
在又一些特征中，当由接收发动机所输出废气的选择性催化还原(SCR)催化剂所存储的氨量小于第一预定氨量时，汽缸控制模块停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启。
在又一些特征中，当由SCR催化剂所存储的氨量大于第二预定氨量时，汽缸控制模块重新启动M个汽缸的进气阀和排气阀的开启，其中，该第二预定氨量大于第一预定氨量。
在又一些特征中，当由SCR催化剂所存储的氨量大于第二预定氨量时，燃料控制模块转换成基于预定的贫空/燃比来控制其他汽缸的燃料喷射，其中，该第二预定氨量大于第一预定氨量。
在又一些特征中，当发生如下情形时，汽缸控制模块停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启：由接收发动机所输出废气的选择性催化还原(SCR)催化剂所存储的氨量小于预定氨量；发动机速度在预定的速度范围内；以及发动机负载在预定的发动机负载范围内。
在又一些特征中，当由接收发动机所输出废气的贫NOx捕获器所存储的氮氧化物(NOx)的量大于第一NOx的量时，汽缸控制模块停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启。
在又一些特征中，当由贫NOx捕获器所存储的NOx的量小于第二预定NOx的量时，汽缸控制模块重新启动M个汽缸的进气阀和排气阀的开启，其中，第二预定NOx的量小于第一预定NOx的量。
在又一些特征中，当由贫NOx捕获器所存储的NOx的量小于第二预定NOx的量时，燃料控制模块转换成基于预定的贫空/燃比来控制其他汽缸的燃料喷射，其中，第二预定NOx的量小于第一预定NOx的量。
在又一些特征中，当发生如下情形时，汽缸控制模块停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启：由接收发动机所输出废气的贫NOx捕获器所存储的NOx的量大于预定NOx的量；发动机速度在预定的速度范围内；以及发动机负载在预定的发动机负载范围内。
在又一些特征中，M等于发动机的汽缸的总数的一半。
在一特征中，描述了一种发动机控制方法。该发动机控制方法包括：基于预定的贫空/燃比来控制发动机的燃料喷射，其中，该预定的贫空/燃比相对于燃料的化学计量空/燃比是贫燃的；选择性地停用发动机的M个汽缸的进气阀和排气阀的开启以增加废气中氮氧化物(NOx)的去除，其中，M为大于0且小于发动机的汽缸的总数的整数；当停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启时，禁用M个汽缸的燃料供给；并且当禁用M个汽缸的燃料供给以及停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启时，基于相对于用于燃料的化学计量空/燃比的预定的富空/燃比来控制发动机的其他汽缸的燃料喷射。
在又一些特征中，选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启包括当由接收发动机输出的废气的选择性催化还原(SCR)催化剂所存储的氨量小于第一预定氨量时，停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启。
在又一些特征中，该方法进一步包括：当由SCR催化剂所存储的氨量大于第二预定氨量时，重新启动M个汽缸的进气阀和排气阀的开启，其中，该第二预定氨量大于第一预定氨量。
在又一些特征中，基于预定的贫空/燃比来控制其他汽缸的燃料喷射包括：当由SCR催化剂所存储的氨量大于第二预定氨量时，转换成基于预定的贫空/燃比来控制其他汽缸的燃料喷射，其中，该第二预定氨量大于第一预定氨量。
在又一些特征中，选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启包括，当发生如下情形时，停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启：由接收发动机所输出废气的选择性催化还原(SCR)催化剂所存储的氨量小于预定氨量；发动机速度在预定的速度范围内；以及发动机负载在预定的发动机负载范围内。
在又一些特征中，选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启包括：当由接收发动机所输出废气的贫NOx捕获器所存储的NOx的量大于第一预定NOx的量时，停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启。
在又一些特征中，当由贫NOx捕获器所存储的NOx的量小于第二预定NOx的量时，重新启动M个汽缸的进气阀和排气阀的开启，其中，第二预定NOx的量小于第一预定NOx的量。
在又一些特征中，基于预定的贫空/燃比来控制其他汽缸的燃料喷射包括：当由贫NOx捕获器所存储的NOx的量小于第二预定NOx的量时，转换成基于预定的贫空/燃比来控制其他汽缸的燃料喷射，其中，第二预定NOx的量小于第一预定NOx的量。
在又一些特征中，选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启包括，当发生如下情形时，由接收发动机所输出废气的贫NOx捕获器所存储的NOx的量大于预定NOx的量；发动机速度在预定的速度范围内；以及发动机负载在预定的发动机负载范围内。
在又一些特征中，M等于发动机的汽缸的总数的一半。
从详细说明、权利要求以及附图中将会清楚本发明的其他应用领域。详细描述和特定示例仅仅是用于说明目的，而不是为了限定本发明的范围。
附图说明
本发明从该详细描述和附图中将变得更易理解，附图中:
图1A和1B是车辆的发动机和废气控制系统的功能框图；
图2是示例发动机系统的功能框图；
图3是示例发动机控制模块的功能框图；
图4A和4B是描述控制燃料供给以实现NOx减少的示例方法的流程图。
在附图中，附图标记可重复使用来识别类似的和/或相同的元件。
具体实施方式
发动机在汽缸内燃烧空气和燃料以产生转矩。发动机控制模块(ECM)基于目标的空/燃比来控制至发动机的空气和燃料。对于贫燃发动机，在正常的发动机运行期间，目标的空/燃比相对于化学计量空/燃比是贫燃的。作为示例，空气和汽油以及空气的化学计量比是大约14.7:1，而贫燃汽油发动机可具有空气与汽油比为16:1的目标空/燃比或者更多的空气量，例如20:1、24:1、28:1等等。
发动机将由于空气和燃料的燃烧所产生的废气输出至废气系统。除此以外，废气包括诸如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)之类的氮氧化物(NOx)。废气系统包括一个或多个组分，其在废气排放至大气之前减少废气中的NOx。
例如，该废气系统可包括存储氨(NH3)的选择性催化还原(SCR)催化剂。由SCR催化剂所存储的氨与废气中的NOx起反应。当发动机的燃料供给相对于化学计量是富燃的时，三路催化剂(TWC)产生并将氨供给至SCR催化剂。作为另一示例，废气系统可包括贫NOx捕获器(LNT)，其存储NOx并且当发动机的燃料供给相对于化学计量是富燃的时减少NOx。根据本发明，ECM选择性地停用发动机的一个或多个汽缸并且将富燃的燃料供给(相对于化学计量)提供给所启动的汽缸，以在LNT的情形中实现NOx减少而在SCR的情形中实现氨产生/供给(并最终实现NOx减少)。
现参照图1A，示出示例发动机和废气系统10的功能框图。发动机12控制空气和燃料以产生用于车辆的驱动转矩。虽然将发动机12示出并且描述成汽油型贫燃发动机，但发动机12也可以是其他类型的贫燃发动机。一个或多个电动机(或者电机-发电机)可附加地或替代地产生用于车辆的驱动转矩。
废气从发动机12排放至废气系统14。废气可包括颗粒物质(PM)、诸如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)之类的氮氧化物(NOx)以及其他组分。在图1A的示例中，废气系统14包括三路催化剂(TWC)16和选择性催化还原(SCR)催化剂18。虽然提供TWC的示例，但也可实施四路催化剂。
该废气从发动机12流至TWC 16。当发动机12的燃料供给是富燃的时，TWC 16与废气起反应并且产生氨(NH3)。该废气从TWC 16流至SCR催化剂18。在这种方式，由TWC 16产生的氨提供给SCR催化剂18。
SCR催化剂18存储(例如，吸附)输入至SCR催化剂18的氨。仅仅例如，SCR催化剂18可包括钒催化剂、沸石催化剂和/或其他合适类型的SCR催化剂。SCR催化剂18催化通过SCR催化剂18的所存储氨和NOx之间的反应。下文提供说明氨吸附的示例化学方程式。
NH3+S→NH3(S)
由SCR催化剂18存储的氨量称为SCR催化剂18的当前储量。可例如将当前储量表述为氨的质量(例如，克)、氨的摩尔数或者由SCR催化剂18存储的氨量的其他合适测量值。
NOx和氨以已知的速率起反应，该速率可称为反应速率。该反应速率可通过如下方程式表述:
其中，RR是反应速率，而X根据废气中的二氧化氮(NO2)的量改变。仅仅例如，X可在从1.0和1.333之间改变。
经由与由SCR催化剂18所存储的氨起反应而从废气中去除的输入至SCR催化剂18的NOx百分比可称为NOx转换效率。NOx转换效率与SCR催化剂18的当前储量直接相关。仅仅例如，NOx转换效率随着SCR催化剂18的当前储量的增大而增大，且反之亦然。然而，SCR催化剂18的当前储量限制为最大氨量。该最大氨量称为SCR催化剂18的最大存储容量。SCR催化剂18能存储的最大氨量可随着SCR催化剂18的温度降低而增加，且反之亦然。
氨与NOx的反应产生氮和水。废气中诸如氧气(O2)之类的其他组分也可包含在氨和NOx反应中。下文提供的示例性化学方程式是对氨和NOx的反应的说明。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O
8NH3+6NO2→7N2+12H2O
如图1B中所示，代替TWC 16和SCR催化剂18，可实施贫NOx捕获器(LNT)20。LNT 20存储流入到LNT 20中的废气中的NOx。当发动机12的燃料供给(且因此所产生的废气)相对于化学计量是富燃的时，LNT 20与所存储的NOx起反应。LNT 20能存储的最大NOx量可称为最大NOx储量。
现参照图1A和1B，第一NOx传感器30测量从发动机12输出的废气中的NOx。仅仅例如，第一NOx传感器30可测量NOx的质量流率(例如克每秒)、NOx的浓度(例如)、(例如百万分之几)或者NOx量的其他合适测量值。
氧传感器34测量废气中的氧气(O2)。氧传感器34基于在SCR催化剂18上游的废气中的氧气来产生氧信号。第二NOx传感器38测量将从废气系统14中输出的废气中的NOx。仅仅例如，第二NOx传感器38可测量NOx的质量流率(例如，克每秒)、NOx的浓度(例如，百万分之几)或者NOx量的其他合适测量值。
用户经由点火系统42开始车辆起动和关闭。仅仅例如，点火系统42可包括一个或多个按钮、开关和/或其他装置，用户可致动该一个或多个按钮、开关和/或其他装置以命令车辆接通和熄火。
发动机控制模块(ECM)60控制发动机12的转矩输出。ECM 60还可基于来自点火系统42的信号来控制发动机12。例如，当接收到车辆接通信号时，ECM 60可开始发动机启动以发动该发动机12。当接收到车辆熄火信号时，ECM 60可禁用发动机12。如下文进一步所描述地，在一些情形下，ECM 60可停用发动机12的一个或多个汽缸(例如，一半)。汽缸的停用包括使得汽缸的进气阀和排气阀的开启和关闭被禁用并且使得汽缸的燃料供给被禁用。
现参照图2，示出示例发动机系统的功能框图。发动机12基于来自驾驶员输入模块104的诸如加速器踏板位置和/或制动踏板位置之类驾驶员输入而燃料空/燃混合物以产生用于车辆的驱动转矩。
空气通过进气系统抽吸到发动机12中。仅仅例如，进气系统可包括进气歧管110和节流阀112。节流阀112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀或其他合适类型的节流阀。ECM 60控制节流阀致动器模块116，且节流阀致动器模块116调节节流阀112的开启以控制抽吸到进气歧管110中的空气量。
来自进气歧管110的空气抽吸到发动机12的汽缸中。虽然发动机12包括多个汽缸，但出于说明的目的示出单个代表性汽缸118。仅仅例如，发动机12可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。在一些情形下，ECM 60可指令汽缸致动器模块120以选择性地停用汽缸的一个或多个的进气阀和排气阀的开启。
发动机12可使用四冲程循环来运行。四个冲程如下文描述被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程。在曲柄轴(未示出)的每次回转期间，四个冲程的两个在汽缸118内发生。因此，对于汽缸118需要两个曲柄轴回转以经历所有四个冲程。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122抽吸到汽缸118中。ECM60控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块调节燃料喷射以实现期望的空燃比。燃料能在中心位置处或者多个位置处、例如在每个汽缸的进气阀122附近喷射到进气歧管110中。在各种实施方式(未示出)中，燃料可直接地喷射到汽缸中或者与汽缸相关联的混合腔室中。燃料致动器模块124可中止燃料喷射到被停用的汽缸中。
所喷射的燃料与空气混合并且在汽缸118中产生空/燃混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞(未示出)压缩空/燃混合物。火花致动器模块126基于来自ECM 60的信号激励汽缸118中的火花塞128，从而点燃空/燃混合物。可相对于活塞处于其称为上死点(TDC)的最上方位置的时刻来规定火花定时。
火花致动器模块126可由定时信号所控制，该定时信号规定上死点产生活塞之前或之后有多长时间。由于活塞位置与曲柄轴旋转直接相关，因而火花致动器模块126的操作可与曲柄轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可中止火花的提供以停用汽缸。
在燃烧冲程期间，空/燃混合物的燃烧驱动活塞下压，由此驱动曲柄轴。燃料冲程可限定为活塞到达上死点和活塞返回至下死点(BDC)之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130将燃料副产物排出。燃料副产物经由废气系统14从车辆排出。
进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。汽缸致动器模块120可通过禁用进气阀122和/或排气阀130的开启来停用汽缸118。
进气凸轮相位器148选择性地调节进气凸轮轴140相对于曲柄轴的旋转的旋转。调节进气凸轮轴140的旋转来调节进气阀122的开启和关闭定时。排气凸轮相位器150选择性地调节排气凸轮轴142相对于曲柄轴的旋转的旋转。调节排气凸轮轴142的旋转来调节排气阀130的开启和关闭定时。
相位器致动器模块158基于来自ECM 60的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施时，可变的阀升程(未示出)也可由相位器致动器模块158控制。相位器致动器模块158也可基于来自ECM60的信号来控制第二进气和排气凸轮相位器。虽然示出并且描述了基于凸轮轴的阀致动，但也可实施无凸轮的阀致动。
发动机系统可包括增压装置，该增压装置将加压控制提供至进气歧管110。例如，图2示出包括涡轮机160-1的涡轮增压器，其由流过废气系统14的废气提供动力。涡轮增压器还包括由涡轮机160-1驱动的压缩机160-2，该压缩机压缩引入到节流阀112中的空气。涡轮机160-1可位于TWC 16或LNT 20的上游。在各种实施方式中，由曲柄轴驱动的增压器(未示出)可包括来自节流阀112的空气并且将经压缩的空气输送至进气歧管110。中间冷却器(未示出)可耗散容纳在经压缩空气进料中的一部分热量，该热量随着空气被压缩而产生。经压缩的空气进料也可能从废气系统14的部件中吸附了热量。
废气门162可允许废气绕过涡轮机160-1，由此降低涡轮增压器的增压(进气压缩的量)。ECM 60可经由增压致动器模块164控制涡涡轮增压器。增压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可由增压致动器模块164控制。涡轮增压器可具有可变的几何形状，其可由增压致动器模块164控制。
发动机系统可包括废气再循环(EGR)阀170，其选择性地将废气改向而回至进气歧管110。EGR阀170可位于涡轮机160-1上游。EGR阀170可基于来自ECM 60的信号由EGR致动器模块172控制。
曲柄轴的位置可使用曲柄轴位置传感器180来测量。发动机速度、例如每分钟转数(RPM)可基于曲柄轴的位置而产生。进气歧管110内的压力可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在各种实施方式中，可测量发动机真空，该发动机真空可指代环境空气压力和进气歧管110内压力之间的差值。流入到进气歧管110中的空气的质量流率可使用质量流率(MAF)传感器186测量。在各种实施方式中，MAF传感器186可位于壳体中，该壳体也包括节流阀112。
节流阀致动器模块116可使用一个或多个位置传感器(TPS)190来监控节流阀112的位置。抽吸到发动机12中的空气的环境温度可使用进气温度(IAT)传感器192测量。也可实施一个或多个其他的传感器。例如，该发动机系统可包括发动机冷却剂温度传感器、油温传感器、发动机(例如，机体)温度传感器和/或一个或多个其他合适的车辆传感器。ECM 60可使用来自传感器的信号来为发动机系统做出控制决定。
现参照图3，示出ECM 60的示例性实施方式的功能框图。转矩请求模块204可基于一个或多个驾驶员输入212、例如加速器踏板位置、制动踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其他合适的驾驶员输入来确定转矩请求208。转矩请求模块204可附加地或替代地基于一个或多个其他转矩请求、例如由ECM 60产生的转矩请求和/或从车辆的诸如变速箱控制模块、混合控制模块、底盘控制模块之类的其他模块接收的转矩请求来确定转矩请求208。一个或多个发动机致动器可基于转矩请求208和/或一个或多个其他车辆运行参数来控制。
例如，节流阀控制模块216可基于转矩请求208来确定目标节流阀开度220。节流阀致动器模块116可基于目标节流阀开度220来调节节流阀112的开度。火花控制模块224可基于转矩请求208来确定目标火花定时228。火花致动器模块126可基于目标火花定时228来产生火花。
燃料控制模块232确定一个或多个目标燃料供给参数236。更确切地说，燃料控制模块232确定对于汽缸所喷射的燃料质量，以与汽缸内所捕获的空气质量实现目标空燃比。空气质量可称为每汽缸空气(APC)238。燃料控制模块232通常在正常发动机运行期间将目标空燃比设定为预定的贫空/燃比。仅仅例如，预定的贫空/燃比大于16:1的空气比汽油，并且可以大约是28:1的空气比汽油或者相对于化学计量是贫燃的其他合适比值。不同类型的燃料具有不同的化学计量空燃比，但预定的贫空/燃比相对于此类燃料的化学计量空燃比而言是贫燃料且空气富足的。可例如使用使得转矩请求和/或MAF与APC相关联的一个或多个函数或映射、基于使用MAF传感器186测得的进入发动机12中的MAF来确定APC 238。目标燃料供给参数236可附加地包括燃烧喷射脉冲数(每次燃烧事件)和每个脉冲的定时。燃料致动器模块124可基于目标燃料供给参数236来喷射燃料。
汽缸控制模块240可基于转矩请求来确定所要启动和/或停用的目标汽缸数。汽缸致动器模块120基于目标数244来启动和停用发动机12的汽缸的进气阀和排气阀的开启。燃料控制模块232禁用所停用的汽缸的燃料供给。EGR控制模块248可基于转矩请求208来确定用于EGR阀170的目标EGR开度252。EGR致动器模块172可基于目标EGR开度252来控制EGR阀170。
增压控制模块256可基于转矩请求208来确定目标增压260。增压致动器模块164基于目标增压260来控制增压。例如，增压致动器模块164可基于目标增压260来控制废气门162。相位器控制模块264可基于转矩请求208来确定目标的进气和排气凸轮相位器角度268。相位器致动器模块158分别基于目标进气和排气凸轮相位器角度268来控制进气和排气凸轮相位器148和150。
停用模块280选择性地产生用于NOx减少的停用指令284。当产生停用指令284时，汽缸控制模块240停用发动机12的汽缸的一个或多个(例如，一半)。当产生停用指令284时，燃料控制模块232将目标空燃比调节成富燃的。例如，当产生停用指令284时，燃料控制模块232可将目标空燃比设定为预定的富空/燃比。预定的富空/燃比可例如是14:1的空气比汽油或者其他合适的富燃的空燃比。相对于预定的贫空/燃比，预定的富空/燃比可对应于大约将所启动的汽缸进行双倍地燃料供给。例如，在28:1的预定的贫空/燃比的情形中，预定的富空/燃比可以大约是14:1。
当SCR催化剂18的当前(氨)储量小于第一预定氨量时，停用模块280产生用于NOx减少的停用指令284。停用模块280也可要求发动机速度292和发动机负载在针对贫燃运行的预定发动机速度和负载范围内和/或在针对汽缸停用的预定发动机速度和负载范围内。第一预定氨量大于零。在各种实施方式中，每汽缸的燃料喷射质量可表示发动机负载。每汽缸的燃料喷射质量可例如是目标燃料供给参数的对于汽缸所要喷射的目标燃料质量236。发动机速度292可例如使用曲柄轴位置传感器180进行测量。
存储模块296确定SCR催化剂18的当前储量288。仅仅例如，存储模块296可基于供给至SCR催化剂18的氨供给速率、输入NOx 297、输出NOx 298以及通过SCR催化剂18的废气流率来确定SCR催化剂18的当前储量288。存储模块296可使用时的供给速率、输入NOx、输出NOx和废气流率与当前储量相关联的一个或多个函数或映射来确定SCR催化剂18的当前储量288。
输入NOx297可使用第一NOx传感器30测量。输出NOx 298可使用第二NOx传感器38测量。MAF可用作通过SCR催化剂18的废气流率。当正使用预定的贫空/燃比时，供给至SCR催化剂18的氨供给速率可大约是零。当正使用预定的富空/燃比时，供给至SCR催化剂18的氨供给速率可大于零。当使用预定的富空/燃比时，供给至SCR催化剂18的氨供给速率是预定数值并且可以是固定的或可变的。在可变的情形中，存储模块296可例如使用使得停用汽缸的数量、预定的富空/燃比、废气流率和/或一个或多个运行参数与氨的供给速率相关联的一个或多个函数和/或查询表来确定供给速率。
当在进行富燃的燃料供给期间、SCR催化剂18的当前储量288变得大于第二预定氨量时，燃料控制模块232可转换成基于预定的贫空/燃比来对(所启动的)汽缸进行燃料供给。第二预定氨量大于第一预定氨量。
当在进行富燃的燃料供给期间、SCR催化剂18的当前储量288变得大于第二预定氨量时，汽缸控制模块240可保持一个或多个汽缸被停用。例如，当APC 238下降时，汽缸控制模块240可保持一个或多个汽缸被停用。当APC 238增大时，汽缸控制模块240可重新启动一个或多个汽缸。燃料控制模块232可基于预定的贫空/燃比同时对所启动的和重新启动的汽缸进行燃料供给。
在LNT 20的示例中，存储模块296确定LNT 20的当前NOx储量288。仅仅例如，存储模块296可基于LNT 20的NOx去除速率、输入NOx 297、输出NOx 298以及通过LNT 20的废气流率来确定LNT 20的当前NOx储量288。存储模块296可例如使用使得NOx去除速率、输入NOx、输出NOx和废气流率与当前NOx储量相关联的一个或多个函数或映射来确定LNT 20的当前储量288。
LNT 20的NOx去除速率对应于将LNT 20内所存储的NOx从LNT 20中去除的速率。当正使用预定的贫空/燃比时，LNT 20的NOx去除速率可以大约是零。当正使用预定的富空/燃比时，NOx去除速率可大于零。当使用预定的富空/燃比时，LNT 20的NOx去除速率是预定数值并且可以是固定的或可变的。在可变的情形中，存储模块296可例如使用使得停用汽缸的数量、预定的富空/燃比、废气流率和/或一个或多个运行参数与NOx去除速率相关联的一个或多个函数和/或查询表来确定NOx去除速率。
当在进行富燃的燃料供给期间、LNT 20的当前NOx储量288变得小于第二预定NOx量时，燃料控制模块232可转换成基于预定的贫空/燃比来对(所启动的)汽缸进行燃料供给。第二预定NOx量小于第一预定NOx量。
当在进行富燃的燃料供给期间、LNT 20的当前NOx储量288变得小于第二预定NOx量时，汽缸控制模块240可保持一个或多个汽缸被停用。例如，当APC 238下降时，汽缸控制模块240可保持一个或多个汽缸被停用。当APC 238增大时，汽缸控制模块240可重新启动一个或多个汽缸。燃料控制模块232可基于预定的贫空/燃比同时对所启动的和重新启动的汽缸进行燃料供给。
图4A和4B是示出控制用于NOx减少的燃料供给的示例方法的流程图。当发动机12的所有汽缸均启动时，控制开始。现参照图3、4A和4B，在304处，停用模块280确定是否正在对发动机12进行贫燃料供给。例如，燃料控制模块232可产生燃料供给信号306，该燃料供给信号指示是否正基于预定的贫空/燃比来控制燃料供给。可替代地，在304处，停用模块280可基于预定的贫空/燃比确定发动机负载(例如，APC 238)和发动机速度292是否在预定的燃料供给范围内。如果304为真，则控制进行到308。如果304为假，则可结束控制。
在图4A的308处，停用模块280可确定SCR催化剂18的当前(氨)存储量288是否小于第一预定氨量。在LNT 20的情形中，在图4B的408处，停用模块280可确定在308处LNT 20的当前NOx存储量288是否大于NOx的第一预定量。如果为真，则控制进行到312。如果为假，则可结束控制。
在312处，停用模块280可确定是否停用发动机12的一个或多个汽缸。例如，在312处停用模块280可确定是否停用发动机12的汽缸的总数的一半。基于富燃的燃料供给期间发动机负载(例如，APC 238)和发动机速度292是否在用于停用一个或多个汽缸的第二预定范围内，停用模块280可确定是否停用发动机12的一个或多个汽缸。如果312为真，则控制继续到316。如果312为假，则控制转到340，这将在下面进一步讨论。
在316处，停用模块280生成停用命令284。为了响应于停用命令284，在316处汽缸控制模块240停用一个或多个汽缸的进气阀和排气阀的开启，且燃料控制模块232禁用一个或多个这些(停用)汽缸的燃料供给。在316处基于预定的富空/燃比(例如，空气与汽油比为14:1或者比空气和汽油的化学计量更高的另一种空/燃比)，燃料控制模块232还转向对其他(工作)汽缸供给燃料。例如，预定的富空/燃比可大约为工作汽缸的燃料供给的两倍。
存储模块296更新当前存储量288。例如，当基于预定的富空/燃比供给燃料时，在图4B的420处，存储模块296可降低LNT 20的当前NOx存储量288。当基于预定的富空/燃比供给燃料时，在图4A的320处，存储模块296可增加SCR催化剂18的当前氨存储量288。
燃料控制模块232和汽缸控制模块240可将当前存储量288与阈值进行比较。例如，燃料控制模块232和汽缸控制模块240可在图4A的324处确定SCR催化剂18的当前氨存储量288是否大于第二预定氨量。在LNT20的情形中，在图4B的424处，燃料控制模块232和汽缸控制模块240可确定LNT 20的当前NOx存储量288是否小于NOx的第二预定量。如果为真，则控制继续进行到328。如果为假，则控制可返回到320或420，并允许采用启动汽缸的富燃操作的汽缸停用得以继续进行。这允许在LNT20的情形中当前NOx存储量降低，或者允许在SCR催化剂18的情形中当前氨存储量增加。
在328处，燃料控制模块232和汽缸控制模块240可确定发动机负载(例如，APC328)是否正在增加。如果328为真，则在336处汽缸控制模块240重新启动(先前停用)一个或多个汽缸且燃料控制模块232根据需要对重新启动的汽缸供给燃料。例如，在336处基于预定的贫空/燃比，燃料控制模块232可转至向所有汽缸供给燃料。如果328为假，则在332处汽缸控制模块240可允许一个或多个停用汽缸保持停用。燃料控制模块232继续禁用停用汽缸的燃料供给。然而，在332处燃料控制模块232可基于预定的贫空/燃比转向对工作汽缸供给燃料。
返回参照340(即，当作出决定在312处不停用汽缸中的一个或多个时)，燃料控制模块232转向基于预定的富空/燃比(例如，空气与汽油为14:1或者比空气和汽油的化学计量更高的另一种空/燃比)向所有汽缸供给燃料。然而，在不停用汽缸的情况下，在准备使用预定的富空/燃比的过程中，节流控制模块216可降低节流阀112的目标节流开度220以降低进入发动机12的空气流和进气歧管110内的压力。在316处，相对于停用一个或多个汽缸，这可降低燃料效率(例如，增加燃料消耗)。在316的路径的情形中，歧管压力和APC 238可保持大约恒定，故降低节流阀112的开度是不需要的或者可以执行到较低程度。
存储模块196更新当前存储量288。例如，当基于预定的富空/燃比供给燃料时，在图4B的444处，存储模块296可降低LNT 20的当前NOx存储量288。当基于预定的富空/燃比供给燃料时，在图4A的344处，存储模块296可增加SCR催化剂18的当前氨存储量288。
燃料控制模块232和汽缸控制模块240可将当前存储量288与阈值进行比较。例如，燃料控制模块232和汽缸控制模块240可在图4A的348处确定SCR催化剂18的当前氨存储量288是否大于第二预定氨量。在LNT20的情形中，在图4B的448处，燃料控制模块232和汽缸控制模块240可确定LNT 20的当前NOx存储量288是否小于NOx的第二预定量。如果为真，则控制继续进行到352。如果为假，则控制可返回到344或444并允许富燃操作继续。在LNT 20的情形中这允许当前NOx存储量降低，或者在SCR催化剂18的情形中允许当前氨存储量增加。在352处，基于预定的贫空/燃比，燃料控制模块232转至向所有汽缸供给燃料。尽管图4A和4B的示例示出为结束，但控制可返回到304。
前面的描述在本质上仅仅是说明性的并且绝不意图限制本发明、其应用或用途。本发明的广泛教导可以通过各种形式来实现。因此，尽管本发明包括特定示例，但是本发明的真实范围不应被限制于此，因为在研读附图、说明书和以下权利要求之后，其他修改将变得显而易见。应当理解，方法中的一个或多个步骤可以以不同顺序(或者同时)执行，而不改变本发明的原理。进一步地，尽管实施例中的每一个在以上描述为具有某些特征，但相对于本发明的任何实施例描述的这些特征中的任意一个或多个可以在任意其他实施例的特征中实现和/或结合任意其他实施例的特征实现，即使没有明确描述该组合。换言之，所描述实施例并不相互排斥，且一个或多个实施例彼此的排列保持在本发明的范围内。
使用各种术语包括“连接”、“接合”、“耦接”、“邻近”、“接近”、“在顶部”、“之上”、“之下”和“设置”来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系。除非明确地描述为“直接”，当在以上公开内容中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以为直接关系，其中没有其他介入元件存在于第一和第二元件之间，但也可以为非直接关系，其中一个或多个介入元件(空间地或功能地任一)存在于第一和第二元件之间。如本文中所使用的，短语A、B和C中的至少一个应该被理解为使用非排他性逻辑OR表示逻辑(A或B或C)，并且不应被理解为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以被替换为术语“电路”。术语“模块”可以指代、作为其部分或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟、或混合的模/数分立电路；数字、模拟、或混合的模/数集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用、或群组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用、或群组)；提供所描述功能的其他适合的硬件部件；或者上述部件中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
该模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本发明的任何给定模块的功能可以被分配到经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载均衡。在进一步的示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户模块完成一些功能。
以上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语群组处理器电路包含与附加处理器电路结合来执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用包含分立管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个内核、单个处理器电路的多个线程、或上述的组合。术语共享存储器电路包含存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语群组存储器电路包含与附加存储器结合来存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的，术语计算机可读介质并不包含通过介质(例如通过载波)传播的瞬时电气或电磁信号；因此术语计算机可读介质可以被认为是有形且非瞬时的。非瞬时有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)以及光存储介质(如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以部分或全部由专用计算机来实施，专用计算机是通过将通用计算机配置为执行计算机程序中所体现的一个或多个特定功能来创建的。功能块、流程图部件和上述其他元件用作软件规范，其可以通过技术人员或程序员的例行工作而被编译成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非瞬时有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务器，后台应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)要被解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码产生的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，可以使用来自包括以下语言的语法来撰写源代码：C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(动态服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua和
权利要求中所列举的元素不旨在作为35U.S.C.§112(f)的含义内的装置加功能元素，除非使用短语“用于...的装置”明确地列举了元素，或者在使用短语“用于...的操作”或“用于...的步骤”的方法权利要求的情形下。

Claims (10)

1.一种发动机控制方法，其包括：
基于预定的贫空/燃比来控制发动机的燃料喷射，其中所述预定的贫空/燃比相对于所述燃料的化学计量空/燃比是贫燃的；
选择性地停用所述发动机的M个汽缸的进气阀和排气阀的开启以增加废气中氮氧化物(NOx)的去除，
其中M为大于0且小于所述发动机的汽缸的总数的整数；
当停用所述M个汽缸的所述进气阀和排气阀的开启时，禁用所述M个汽缸的燃料供给；和
当禁用所述M个汽缸的燃料供给以及停用所述M个汽缸的进气阀和排气阀的开启时，基于相对于用于所述燃料的所述化学计量空/燃比的预定的富空/燃比来控制所述发动机的其他汽缸的燃料喷射。
2.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启包括当由接收所述发动机输出的废气的选择性催化还原(SCR)催化剂存储的氨量小于第一预定氨量时，停用所述M个汽缸的所述进气阀和排气阀的开启。
3.根据权利要求2所述的发动机控制方法进一步包括：当由选择性催化还原催化剂存储的氨量大于第二预定氨量时，重新启动所述M个汽缸的所述进气阀和排气阀的开启，
其中所述第二预定氨量大于所述第一预定氨量。
4.根据权利要求2所述的发动机控制方法，其中基于所述预定的贫空/燃比来控制所述其他汽缸的燃料喷射包括当由所述选择性催化还原催化剂存储的所述氨量大于第二预定氨量时，转换成基于所述预定的贫空/燃比来控制所述其他汽缸的所述燃料喷射，
其中所述第二预定氨量大于所述第一预定氨量。
5.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启包括当发生以下情形时，选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的l开启：
由接收所述发动机输出的废气的选择性催化还原(SCR)催化剂存储的氨量小于氨的预定量；
发动机速度在预定的速度范围内；和
发动机负载在预定的发动机负载范围内。
6.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启包括当由接收所述发动机输出的废气的贫氮氧化物(NOx)捕获器存储的NOx的量大于NOx的第一预定量时，停用所述M个汽缸的所述进气阀和排气阀的开启。
7.根据权利要求6所述的发动机控制方法进一步包括当由贫NOx捕获器所存储的NOx量小于NOx的第二预定量时，重新启动所述M个汽缸的所述进气阀和排气阀的开启，
其中NOx的所述第二预定量小于NOx的所述第一预定量。
8.根据权利要求6所述的发动机控制方法，其中基于所述预定的贫空/燃比来控制所述其他汽缸的燃料喷射包括当由贫NOx捕获器所存储的所述NOx量小于NOx的第二预定量时，转换成基于所述预定的贫空/燃比来控制所述其他汽缸的燃料喷射，
其中NOx的所述第二预定量小于NOx的所述第一预定量。
9.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启包括当发生以下情形时，选择性地停用M个汽缸的进气阀和排气阀的开启：
由接收所述发动机输出的废气的贫氮氧化物(NOx)捕获器存储的NOx的量大于NOx的第一预定量；
发动机速度在预定的速度范围内；和
发动机负载在预定的发动机负载范围内。
10.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中M等于所述发动机的所述总数的一半。
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