CN107448255A - 用于操作内燃发动机的排气门的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于操作内燃发动机的排气门的方法和系统。描述用于操作具有提动阀芯排气门的内燃发动机的排气门的系统和方法。该系统和方法提供当排气门与凸轮轴凸角的基圆机械连通时将排气门锁定在关闭状态中。将排气门锁定在关闭状态中可以降低在不期望排气门被打开的时间处排气压力打开排气门的可能性。

Description

用于操作内燃发动机的排气门的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于操作内燃发动机的排气门的方法和系统。该方法和系统可以对可以在更高排气压力的情况下操作的发动机特别有用。

背景技术

内燃发动机吸入空气以与燃料混合用于燃烧。使空气和燃料燃烧升高发动机汽缸中的压力，所述压力经由发动机活塞和曲轴被转换为扭矩。排气离开汽缸以为汽缸中的随后的燃烧事件让路。来自发动机汽缸的排气的流动可以受催化剂或排气系统中的另一装置(诸如涡轮增压器涡轮)限制。在更高的发动机转速和负荷下，排气歧管中的排气的压力可以高到足以引起关闭的排气门临时打开。具体地，作用在排气门的背侧上的排气压力可以充足到足以克服排气门弹簧压力，由此打开一个或多个发动机排气门。以不合时宜方式打开的排气门可以降低发动机效率并且使发动机性能退化。因此，可以希望提供当期望排气门关闭时降低排气门打开的可能性的方法。

发明内容

发明人在此已经认识到上述问题并且已经开发一种发动机操作方法，该方法包含：响应于排气门与凸轮轴凸角的基圆(base circle)机械连通，经由除气门弹簧之外的机构将汽缸的排气门锁定在关闭位置。

通过当排气门与凸轮轴的基圆连通时将排气门锁定在关闭位置，在当排气门打开可以是不期望的时间处防止排气门打开可以是可能的。当排气门或与排气门接触的推杆(tappet)正在接触排气凸轮凸角基圆时，排气门与排气凸轮凸角基圆机械连通、或排气门直接或间接地与排气凸轮凸角基圆接触，但是排气门不通过排气凸轮凸角本身与排气凸轮基圆接触或机械连通。例如，在高发动机负荷状况期间，可以锁定排气门被关闭，使得可以防止来自其他发动机汽缸的排气压力打开关闭的排气门，以便汽缸充气在过多排气再循环的情况下不被稀释。排气门锁定机构可以被机械地驱动，或它可以被机电地驱动。在一个示例中，排气门可以经由将止动爪插入到排气门杆(stem)中的凹槽内而被锁定。在存在更高排气压力的情况下止动爪保持排气门被关闭。

本发明可以提供若干优点。具体地，该方法可以降低不合时宜的排气门打开的可能性。另外，该方法可以经由机械或机电机构来实现。此外，可以使诊断为该方案的一部分，使得如果排气门锁定机构退化，则可以采取减轻措施。

当单独参照以下说明书或结合附图参照以下说明书时，本发明的上述优点和其他优点以及特征将易于是显而易见的。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念的选择，所述概念在具体实施方式中被进一步描述。这不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

当单独或参照附图考虑时，通过阅读实施例的示例(在本文中也被称为具体实施方式)，将会更充分地理解本文中所描述的优点，其中：

图1是发动机的示意图；

图2A-2D示出排气门锁定机构的第一实施例的若干视图；

图3A-3C示出排气门锁定机构的第二实施例的若干视图；

图4A-4C示出排气门锁定机构的第三实施例的若干视图；

图5示出用于操作排气门锁定机构的序列的曲线图；

图6是用于操作排气门的方法的流程图；以及

图7是检测排气门锁定机构退化的方法的流程图。

具体实施方式

本发明涉及操作车辆的内燃发动机。排气门可以被锁定在关闭位置，以降低排气在不期望的时间进入发动机汽缸的可能性。内燃发动机可以如在图1中示出的那样进行配置。图1的发动机可以包括排气门和如在图2A-4C中示出的排气门锁定机构。排气门锁定机构可以根据在图5中示出的序列操作。排气门锁定机构可以通过图6的方法来操作。排气门锁定机构可以根据图7的方法来诊断。

参照图1，内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，其中内燃发动机10包括多个汽缸，在图1中示出多个汽缸中的一个汽缸。发动机10包括汽缸盖35和汽缸体33，所述汽缸体33包括燃烧室30和汽缸壁32。活塞36被设置在其中并且经由到曲轴40的连接而往复运动。飞轮97和环形齿轮99被耦接至曲轴40。起动器96(例如，低电压(以小于30伏操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。起动器96可以被直接安装到发动机的前面或发动机的后面。在一些示例中，起动器96可以经由带或链向曲轴40选择性地供应扭矩。在一个示例中，当不与发动机曲轴接合时，起动器96处于基本状态。燃烧室30被显示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53来操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气门52可以通过气门激活装置59被选择性地激活和停用。排气门54可以通过气门激活装置58被选择性地激活和停用。气门激活装置58和59可以是电子机械装置。排气门锁定装置60可以将排气门54锁定在关闭位置。

示出的燃料喷射器66被设置以将燃料直接喷射到汽缸30内，本领域技术人员称之为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)被递送至燃料喷射器66。在一个示例中，高压、双级燃料系统可以被用于产生更高的燃料压力。

此外，进气歧管44被示出与涡轮增压器压缩机162和发动机进气装置42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地耦接至涡轮增压器压缩机162。可选的电子节气门62调整节流板64的位置，以控制从压缩机162到进气歧管44的空气流量。升压室45中的压力可以被称为节气门入口压力，因为节气门62的入口在升压室45内。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被设置在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以被选择性地调整到完全打开与完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12来调整以允许排气选择性地绕过涡轮164，从而控制压缩机162的转速。空气过滤器43清洁进入发动机进气装置42的空气。

响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出耦接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。

控制器12在图1中被示出为常规微型计算机，其包括：微处理单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存取器110和常规的数据总线。除了之前所讨论的那些信号外，控制器12被示出还接收来自耦接至发动机100的传感器的各种信号，包括：来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；耦接至加速器踏板130用于感测由足部132施加的力的位置传感器134；耦接至加速器踏板150用于感测由足部152施加的力的位置传感器154；来自耦接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量；以及来自传感器68的节气门位置的测量。大气压力也可以被感测(传感器未示出)用于由控制器12处理。在本描述的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲，从所述等间距脉冲可以确定发动机转速(RPM)。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四个冲程循环：循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30，并且活塞36移动至汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。在活塞36靠近汽缸的底部并在其冲程结束的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)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52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束并最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下文中被称为点火的过程中，喷射的燃料通过已知的点火手段如火花塞92被点燃，从而导致燃烧。

在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将已燃烧的空气-燃料混合气释放至排气歧管48，并且活塞返回至TDC。注意，上述内容仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或各种其他示例。

图2A示出排气门锁定装置60的第一示例。排气门锁定装置60被示出在排气门54被锁定以防止排气门54打开的基本位置。

排气门54被示出具有交叉(crosswise)切入排气门轴201的凹槽220。圆柱形台肩(land)221连接上轴201b和下轴201a。排气门锁定装置包括止动爪(pall)204，当排气门锁定装置60在其基本位置时，所述止动爪204被插入到凹槽220内。止动爪204可以在汽缸盖35的通道(未示出)中来回地滑动，当止动爪204被接合在凹槽220中时，所述汽缸盖35为止动爪204和排气门54提供支撑。止动爪204经由联动装置206被机械地耦接至第一突出部208。第一突出部208被机械地耦接至轴214。弹簧212使轴214偏置在基本位置，如图所示。轴214被机械地耦接至第一突出部208和第二突出部210。止动爪204可以在通过箭头202示出的方向中移动，使得止动爪204移动到凹槽220中和从凹槽220中移动出来。在基本位置中，排气凸轮轴53不与排气门锁定装置60机械连通。

排气凸轮轴53包括凸轮轴凸角250，当凸轮轴53旋转时，所述凸轮轴凸角250可以选择性地提供打开排气门54的升程。排气凸轮轴53包括包围箭头53b的末端之间的区域的基圆53a；然而，在其他示例中，依赖凸轮轴设计，基圆可以进一步延伸或小于通过箭头53b指示的。当排气门54与基圆53a机械连通时，排气凸轮轴53为排气门54提供零升程。凸轮轴凸角250包括跨越通过箭头53d指示的区域的斜坡(ramp)53c。凸轮轴凸角250还包括跨越通过箭头53f指示的区域的鼻部53e。当斜坡53c或鼻部53e与排气门54机械连通时，凸轮轴凸角250为排气门54提供升程。在一些示例中，推杆或液压挺杆可以被设置在排气凸轮轴53与排气门54之间。

排气门锁定装置60被示出在其基本位置，其中突出部208和210被示出在其相应的竖直和水平位置中。当凸轮凸角250如图所示的不与突出部210机械接触时，弹簧214提供将轴214和突出部208和210旋转到其基本位置的力。

现在参照图2B，示出图2A的排气门锁定机构的解锁视图。在图2B中示出的与在图2A中示出的部件具有相同附图标记的部件是相同的装置并且以相同的方式操作。

图2B示出在该示例中当排气凸轮轴53顺时针方向旋转时与突出部210机械接触的凸轮凸角斜坡53c。凸轮凸角斜坡53c与突出部210之间的接触引起突出部210围绕轴214以逆时针方向旋转。因此，突出部208以逆时针方向旋转远离排气门54，使得止动爪204经由联动装置206从凹槽220拔出，由此解锁排气门54，这允许排气门54以图2B标记方向向下移动。

以此方式，凸轮凸角250提供克服弹簧212的机械力，使得排气门54可以被解锁。因此，排气门锁定装置60完全被机械地驱动和操作。

现在参照图2C，示出图2A的排气门锁定机构的第二解锁视图。在图2C中示出的与在图2A中示出的部件具有相同附图标记的部件是相同的装置并且以相同的方式操作。

图2C示出与排气门54机械接触的凸轮凸角鼻部53e并且在该示例中当排气凸轮轴53以顺时针方向旋转时凸轮凸角斜坡53c被示出与突出部210机械连通。当鼻部53e提升排气门54时，凸轮凸角斜坡53c与突出部210之间的接触保持止动爪204被缩回，使得排气门54保持被解锁。

以此方式，当排气门54正在被提升时，凸轮凸角250提供从排气门54中拔出止动爪204的机械力。另外，止动爪204保持被拔出直至气门54与基圆53a接触，使得当排气门54正在被凸轮轴53提升时，止动爪204与排气门54之间不存在干扰。

现在参照图2D，示出止动爪204的平面图。止动爪204包括U形狭槽295，所述U形狭槽295允许止动爪204环绕圆柱形台肩221。狭槽295允许止动爪204在凹槽220处接合排气门54而不接触圆柱形台肩221。

现在参照图3A，示出替代性排气门锁定装置60。在图3A中示出的与在图2A中示出的部件具有相同附图标记的部件是相同的装置并且以相同的方式操作。

排气门54被示出具有被示出在排气门54被锁定为关闭的位置的排气门锁定装置60。当电动操作的螺线管302针对正常锁定的构造而不被激励时，止动爪204接合凹槽220。可替代地，当电动操作的螺线管针对正常解锁的构成而被停用时，止动爪204可以与凹槽220分离。电动操作的螺线管302可以经由控制器12来操作。当排气门54与基圆53a机械接触时并且当电动操作的螺线管302针对正常锁定的构造而停用或被去激励时，弹簧304将止动爪和轴303返回到其基本位置。

当排气门54与基圆53a接触时，电动操作的螺线管302被命令关闭或被去激励。在排气门54与凸轮凸角斜坡53c机械接触之前不久螺线管302被激活。

现在参照图3B，排气门锁定装置60被示出在允许凸轮轴凸角250提升并打开排气门54的解锁位置。当排气门54被提升时，排气可以撤离发动机汽缸。上轴201b被示出与斜坡53c机械接触。止动爪204与凹槽220分离。弹簧304被压缩并且正在为轴303提供力。然而，电动操作的螺线管302被激活，并且它克服由弹簧304施加到轴303的力。排气门54被示出部分地被提升。

现在参照图3C，排气门锁定装置60被示出在允许凸轮轴凸角250完全提升并打开排气门54的解锁位置。当排气门54被完全提升时，排气可以撤离发动机汽缸。上轴201b被示出与斜坡53c机械接触。止动爪204从凹槽220分离。弹簧304被压缩并且它为轴303提供力。电动操作的螺线管302被激活，并且它克服由弹簧304施加到轴303的力，使得止动爪204不被接合。排气门54被示出完全被提升。

因此，电动操作的螺线管可以被操作以针对排气凸轮轴53的每次旋转而从排气门54移除止动爪204一次。电动操作的螺线管可以针对排气凸轮轴53的每次旋转而被停用以将止动爪204安装到排气门54内一次。即使止动爪204被接合，凹槽220也允许排气门54在操作期间旋转，使得气门座可以是紧的。

现在参照图4A，示出另一示例排气门锁定机构60的锁定视图。在图4A中示出的与在图2A中示出的部件具有相同附图标记的部件是相同的装置并且以相同的方式操作。

排气门锁定机构60被示出在图4A中的基本锁定位置。斜坡53c未正在接合突出部210，因此止动爪404在楔形件402下方，所述楔形件402保持排气门454被锁定在关闭位置。排气门54与排气凸轮轴53的基圆53a机械接触。如果排气冲击排气门54的背侧，楔形件遇到止动爪以限制排气门54的运动。当止动爪404如图所示的被接合在楔形件402下方时，止动爪404由在图1中示出的汽缸盖35的结构(未示出)支撑以支撑排气门54。

现在参照图4B，示出图4A的排气门锁定机构60的解锁视图。在图4B中示出的与在图2A中示出的部件具有相同附图标记的部件是相同的装置并且以相同的方式操作。

凸轮轴凸角250的斜坡53c被示出与突出部210机械接触。当排气凸轮轴53旋转时，凸轮轴凸角250引起突出部210和208围绕轴214旋转。止动爪404被示出撤回经过楔形件403，楔形件402的斜坡或角度和凸轮凸角250作用在排气门上的力也可以用来推动止动爪404远离排气门54以促进解锁排气门54。排气门54也被示出与凸轮轴凸角250的斜坡53c机械接触，所述斜坡53c从气门座(未示出)提升排气门54。

以此方式，凸轮轴凸角250提供解锁排气门锁定机构60并提升排气门54的力。排气凸轮轴53顺时针旋转，引起突出部210和208逆时针旋转。在凸轮轴凸角250经过突出部210之后，弹簧212使突出部210和208逆时针旋转。

现在参照图4C，示出排气门54的侧面轮廓。以该视图中，楔形件402被示出从排气门54的侧面延伸。在该示例中，止动爪404可以采取矩形突出部的形式。

因此，图1-4C的系统提供一种发动机系统，所述发动机系统包含：发动机，其包括排气门；凸轮轴，其包括凸轮凸角，凸轮轴与排气门机械连通；以及排气门锁定装置，其与凸轮轴选择性机械连通，当凸轮凸角的斜坡与排气门锁定装置接触时，排气门锁定装置在解锁排气门的位置。发动机系统包括其中当排气门锁定装置不与凸轮凸角的斜坡接触时排气门锁定装置在基本位置，并且其中基本位置是排气门锁定装置锁定排气门被关闭的位置。发动机系统进一步包含返回弹簧，返回弹簧与排气门锁定装置机械连通。

在一些示例中，发动机系统包括其中排气门锁定装置包括C形锁定止动爪。发动机系统包括其中排气门锁定装置被配置为旋转。发动机系统包括其中排气门锁定装置包括轴和从所述轴延伸的两个突出部。发动机系统进一步包含控制器，所述控制器包括被存储在存储器中的非暂时性指令以响应于排气门锁定装置的退化而停用汽缸。发动机系统包括其中停用汽缸包括停止向汽缸供应燃料。

在一些示例中，系统包含：发动机，其包括排气门、凸轮轴和凸轮轴凸角；和排气门锁定装置，其与排气门选择性机械连通，当排气门与凸轮轴凸角的基圆机械连通时，排气门锁定装置进入排气门中的凹槽。系统进一步包含螺线管，所述螺线管与排气门锁定装置机械连通。系统进一步包含控制器和指令以将排气门锁定装置移动到凹槽中和将排气门锁定装置从凹槽中移动出来。系统包括其中排气门锁定装置经由凸轮轴凸角来操作。系统包括其中当排气门锁定装置不与凸轮凸角的斜坡接触时排气门锁定装置在基本位置，并且其中基本位置是排气门锁定装置锁定排气门被关闭使得通过汽缸的气流被减少或被阻止的位置。系统包括其中排气门锁定装置包括轴和从所述轴延伸的两个突出部。

现在参照图5，示出用于操作发动机汽缸的排气门锁定机构的预示性序列。该序列包括与发动机曲轴位置对齐并且同时发生的三条曲线。该序列可以由图1-4C的系统根据图6和7的方法来提供。

自图5顶部的第一曲线是排气凸轮轴升程对发动机曲轴位置的曲线。竖直轴线表示排气凸轮轴升程，并且升程和排气门打开量沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示曲轴位置，并且曲轴转角度数沿着水平轴线被标记。零度的曲轴位置表示所示出的汽缸的上止点压缩冲程。

自图5顶部的第二曲线是控制螺线管命令对发动机曲轴位置的曲线。控制螺线管命令由控制器发送给排气门锁定机构控制螺线管(例如，图3A的302)。当轨迹处于接近竖直轴线箭头的更高水平时，排气门锁定机构控制螺线管被命令解锁排气门锁定机构。当轨迹处于接近水平轴线箭头的更低水平时，排气门锁定机构控制螺线管被命令锁定排气门锁定机构。水平轴线表示曲轴位置，并且曲轴转角度数沿着水平轴线被标记。

自图5顶部的第三曲线是排气门锁定机构闭锁状态对发动机曲轴位置的曲线。当轨迹处于接近竖直轴线箭头的更高水平时，排气门锁定机构被锁定。当轨迹处于接近水平轴线箭头的更低水平时，排气门锁定机构不被锁定。水平轴线表示曲轴位置，并且曲轴转角度数沿着水平轴线被标记。

在曲轴位置C0处，排气凸轮轴升程为零，并且排气门锁定机构控制螺线管被命令锁定。排气门锁定机构闭锁状态处于高水平以指示汽缸的排气门被锁定。通过锁定排气门，排气门将由于更高排气压力而打开可以是不太可能的。

在曲轴转角C1处，排气凸轮轴升程为零，并且排气门锁定机构控制螺线管被命令解锁。在排气凸轮轴开始提升排气门之前，排气门锁定机构被命令解锁，使得螺线管有时间激励止动爪并从排气门移除止动爪。排气门锁定机构闭锁状态处于高水平以指示在排气门锁定机构被命令解锁的时间处汽缸的排气门被锁定。

在曲轴转角C2处，排气凸轮轴升程仍然为零，并且排气门锁定机构控制螺线管仍然被命令解锁。排气门锁定机构闭锁状态处于低水平以指示汽缸的排气门被解锁。因此，在排气门凸轮开始为排气门提供升程之前，排气门锁定机构被命令解锁。

在曲轴转角C2与曲轴转角C3之间，排气凸轮轴升程增加以提升排气门并且然后减小以关闭排气门。排气门锁定机构控制螺线管被命令解锁，并且排气门锁定机构是未闭锁和未锁定的。

在曲轴转角C3处，排气凸轮轴升程为零，并且排气门锁定机构控制螺线管被命令关闭以锁定排气门。排气门锁定机构闭锁状态被示出处于低水平以指示排气门未被锁定。

在曲轴转角C4处，排气凸轮轴升程为零，并且排气门锁定机构控制螺线管仍然被命令关闭以锁定排气门。排气门锁定机构闭锁状态被示出处于更高水平以指示排气门被锁定。排气门保持在锁定状态下直至序列再次在曲轴转角C5处开始。以此方式，排气门锁定机构控制螺线管可以在发动机曲轴转角处被命令以解锁锁定的排气门。

现在参照图6，示出用于操作排气门的方法的流程图。图6的方法可以被包括在图1-4C的系统中。图6的方法可以包括由控制器和/或各种致动器采取的物理动作以转变发动机的操作状态。

在602处，方法600缩回排气门锁定机构以在排气门开始打开之前解锁锁定的排气门。锁定机构可以是如在图2A-4C中示出的或类似的设计。排气门锁定机构可以经由在排气门锁定机构上操作的一个或多个凸轮凸角被机械地缩回或解锁。可替代地，排气门锁定机构可以经由机电装置(例如，螺线管)被解锁。如果排气门锁定机构经由机电装置被解锁，则机电装置可以基于发动机曲轴位置来操作。在排气门未与操作排气门的凸轮凸角的基圆机械连通之前，排气门锁定机构解锁排气门。换言之，当排气门与排气凸轮凸角的基圆接触或机械连通时，排气门锁定机构被解锁。例如，在排气门与排气凸轮凸角斜坡机械连通之前，当排气门与排气凸轮凸角的基圆机械连通时，排气门锁定机构被解锁。方法600继续到604。

在604处，在排气门凸轮凸角斜坡与排气门机械连通之后，当排气门凸轮凸角基圆与排气门机械连通时，方法600关闭排气门锁定机构。关闭排气门锁定机构将排气门锁定在关闭状态下。方法600继续到606。

在606处，当排气门与排气凸轮轴凸角的基圆机械连通时(例如，排气门与排气凸轮凸角基圆直接或间接接触，但是接触或机械连通不是通过排气凸轮凸角本身)，方法600将排气门锁定机构保持在锁定排气门被关闭的位置。通过当排气门与排气凸轮轴凸角的基圆机械连通时将排气门锁定在关闭状态下，可以防止不期望的排气门打开。

现在参照图7，示出用于检测汽缸的排气门锁定机构退化的方法的流程图。图7的方法可以被包括在图1-4C的系统中。图7的方法可以包括由控制器和/或各种致动器采取的物理动作以转变发动机的操作状态。图7的方法可以被重复用于包括排气门锁定机构的每一个发动机汽缸。

在702处，方法700判断在汽缸的上一个或紧前的循环期间具有排气门停用机构的汽缸中是否已存在失火。失火可以经由曲轴加速度、汽缸压力的降低或其他已知方法来检测。如果方法700判断具有排气门锁定机构的汽缸经历失火，回答为是，并且方法700继续到720。否则，回答为否，并且方法700继续到704。

在720处，方法700停止向经历失火的汽缸输送燃料。失火可以与气门停用机构的退化有关，因此具有气门停用机构的汽缸经由针对一个或多个汽缸循环(例如，两次发动机回转)停止向汽缸供应燃料而被停用。在针对目前汽缸循环停止到汽缸的燃料流之后，方法700继续到704。

在702与712之间，如果在720处到汽缸的燃料流未被停用，则空气和燃料的燃烧可以在汽缸中被开始。因此，如果在汽缸的紧前的循环期间失火还未在汽缸中发生，则燃烧可以在汽缸中继续。然而，如果失火在汽缸的紧前的循环期间被检测到，则通过停止向汽缸供应燃料来防止汽缸中的燃烧。

在704处，方法700确定凸轮轴位置。凸轮轴位置经由凸轮轴位置传感器来确定。此外，发动机曲轴位置可以被确定。每两次曲轴回转，一次凸轮轴旋转被执行。因此，一个凸轮轴转角度数对应于两个曲轴转角度数。在凸轮轴位置被确定之后，方法700继续到708。

在708处，方法700估计命令气门锁定机构解锁排气门与排气门被解锁的时间之间的时间量。如果排气门锁定机构经由凸轮轴凸角被解锁，则打开排气门锁定的时间量可以为零值或发动机旋转通过解锁排气门锁定机构的曲轴转角花费的时间量。如果排气门锁定机构经由螺线管被解锁，则解锁排气门锁定机构的时间可以从存储器中保存经验确定的解锁排气门锁定机构的时间值的位置处进行检索。方法700继续到710。

在710处，方法700确定在目前发动机转速下解锁排气门锁定机构的凸轮轴转角度数或曲轴转角度数的实际总数量。在一个示例中，在708处确定的以秒为单位的解锁排气门锁定机构的时间量乘以以每秒凸轮轴转角度数为单位的发动机转速，以确定打开排气门锁定装置花费的凸轮轴转角度数的实际总数量。方法700继续到712。

在712处，方法700命令排气门锁定装置解锁。在一个示例中，排气门锁定装置被命令在凸轮轴转角处打开，所述凸轮轴转角对应于其中排气凸轮凸角的基圆结束并且排气凸轮凸角的斜坡开始的凸轮轴转角加上在710处确定的解锁排气门锁定机构的凸轮轴转角度数的实际总数量加上用于误差容限的凸轮轴转角度数的预定实际总数量。解锁排气门锁定机构的凸轮轴转角度数的实际总数量加上用于误差容限的凸轮轴转角度数的实际总数量使排气门锁定装置命令移动到凸轮轴转角，所述凸轮轴转角对应于其中用于汽缸的排气凸轮凸角的基圆与排气门机械连通的凸轮轴转角。例如，如果在汽缸的上止点压缩冲程之后基圆在160曲轴转角度数处结束，曲轴容限是10曲轴转角度数，并且排气门锁定装置在目前发动机转速下在5曲轴转角度数中解锁，则排气门锁定装置被命令在汽缸的上止点压缩冲程之后在145曲轴转角度数处被解锁。方法700继续到714。如果排气门锁定机构经由凸轮轴凸角来操作，则方法700继续到714。

在714处，方法700命令排气门锁定机构在其中排气门关闭的发动机曲轴转角或凸轮轴转角(例如，其中凸轮轴凸角斜坡结束并且凸轮轴凸角基圆开始的凸轮轴转角)处被关闭。方法700继续到716。如果排气门锁定机构经由凸轮轴凸角来操作，方法700继续到716。

在716处，方法700判断在汽缸的上一个或紧前的循环(与在702处评估的相同的汽缸循环)期间具有排气门停用机构的汽缸中是否已存在失火。如果方法700判断具有排气门锁定机构的汽缸经历失火，回答为是，并且方法700继续到730。否则，回答为否，并且方法700退出。

在730处，方法700判断发动机的排气系统中是否存在过多空气。如果排气门被打开以允许排出被引入到汽缸的空气而不使燃烧已发生在汽缸中，则可能存在过多空气。如果在发动机排气中检测到过多空气，回答为是，并且方法700继续到734。否则，回答为否，并且方法700继续到732。

在732处，方法700停用汽缸并且提供排气门退化的指示。汽缸可以经由继续停止向汽缸供应燃料而被停用。气门退化的指示可以经由将排气装置退化显示在用户界面上来提供。因为在排气中未发现过多空气，可以确定排气门被保持在锁定状态下，由此减少通过汽缸的气流。方法700退出。

在734处，方法700减少向汽缸提供的排气再循环(EGR)量并且经由增加用于点火线圈的停顿时间来增加点火线圈充电时间。通过减少EGR并增加停顿时间，减少由于高EGR或稀空气-燃料混合气引起的发动机失火的可能性可以是可能的。因此，因为在排气中检测到过多空气，可以确定排气门被打开和被关闭。打开和关闭排气门允许空气流过汽缸而不被燃烧，因为到汽缸的燃料流在720处被停用。

以此方式，方法700可以判断排气门退化是否存在。如果排气门退化被确定，则汽缸可以被停用。否则，排气门被允许继续操作，并且火花能量和EGR量被调整以降低发动机失火的可能性。

因此，图6和7的方法提供一种发动机操作方法，所述方法包含：响应于排气门与凸轮轴凸角的基圆机械连通，经由除气门弹簧之外的机构将汽缸的排气门锁定在关闭位置。方法进一步包含响应于排气门与凸轮轴凸角的斜坡机械连通而命令解锁排气门。方法进一步包含在排气门被命令解锁之后，响应于汽缸中的失火而停用汽缸。方法包括其中排气门被命令经由凸轮轴凸角来解锁。方法包括其中排气门的锁定包括经由弹簧返回锁定机构限制排气门的运动。方法包括其中排气门的锁定经由允许排气门旋转的装置来执行。

注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统执行。在本文中所描述的特定程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序被执行、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图示和说明而提供了所述处理顺序。依赖所使用的特定策略，示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能的至少一部分可以图形化地表示代码，所述代码被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中。当所描述的动作通过执行系统中的指令而被执行时，控制动作也可以转变物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态，所述系统包括与一个或多个控制器组合的各种发动机硬件组件。

在此结束本说明书。本领域技术人员阅读本说明书将会想到许多改变和修改而不违背本发明的精神和范围。例如，以天然气、汽油、柴油或可替代的燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以利用本说明书以受益。

Claims (20)

1.一种发动机操作方法，其包含

响应于排气门与凸轮轴凸角的基圆机械连通，经由除气门弹簧之外的机构将汽缸的所述排气门锁定在关闭位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含响应于所述排气门与所述凸轮轴凸角的斜坡机械连通而命令解锁所述排气门。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述排气门被命令解锁之后，响应于所述汽缸中的失火而停用汽缸。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述排气门被命令经由所述凸轮轴凸角来解锁。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述排气门的所述锁定包括经由弹簧返回锁定机构限制所述排气门的运动。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述排气门的所述锁定经由允许所述排气门旋转的装置执行。

7.一种发动机系统，其包含：

发动机，其包括排气门；

凸轮轴，其包括凸轮凸角，所述凸轮轴与所述排气门机械连通；以及

排气门锁定装置，其与所述凸轮轴选择性机械连通，当所述凸轮凸角的斜坡与所述排气门锁定装置接触时，所述排气门锁定装置在解锁所述排气门的位置。

8.根据权利要求7所述的发动机系统，其中当所述排气门锁定装置不与所述凸轮凸角的所述斜坡接触时，所述排气门锁定装置在基本位置，并且其中所述基本位置是锁定所述排气门被关闭的所述排气门锁定装置的位置。

9.根据权利要求7所述的发动机系统，其进一步包含返回弹簧，所述返回弹簧与所述排气门锁定装置机械连通。

10.根据权利要求7所述的发动机系统，其中所述排气门锁定装置包括C形锁定止动爪。

11.根据权利要求7所述的发动机系统，其中所述排气门锁定装置被配置为旋转。

12.根据权利要求7所述的发动机系统，其中所述排气门锁定装置包括轴和从所述轴延伸的两个突出部。

13.根据权利要求7所述的发动机系统，其进一步包含控制器，所述控制器包括存储在存储器中的非暂时性指令以响应于所述排气门锁定装置的退化而停用汽缸。

14.根据权利要求13所述的发动机系统，其中停用所述汽缸包括停止向所述汽缸供应燃料。

15.一种发动机系统，其包含：

发动机，其包括排气门、凸轮轴和凸轮轴凸角；和

排气门锁定装置，其与所述排气门选择性机械连通，当所述排气门与所述凸轮轴凸角的基圆机械连通时，所述排气门锁定装置进入所述排气门中的凹槽。

16.根据权利要求15所述的系统，其进一步包含螺线管，所述螺线管与所述排气门锁定装置机械连通。

17.根据权利要求16所述的系统，其进一步包含控制器和将所述排气门锁定装置移动到所述凹槽中和将所述排气门锁定装置从所述凹槽中移动出来的指令。

18.根据权利要求15所述的系统，其中所述排气门锁定装置经由所述凸轮轴凸角操作。

19.根据权利要求18所述的系统，其中当所述排气门锁定装置不与所述凸轮轴凸角的斜坡接触时，所述排气门锁定装置在基本位置，并且其中所述基本位置是锁定所述排气门被关闭的所述排气门锁定装置的位置。

20.根据权利要求15所述的系统，其中所述排气门锁定装置包括轴和从所述轴延伸的两个突出部。