CN109790788A - 气缸停用中的摩擦减轻 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于发动机的摩擦损失管理系统，所述系统包括：包括曲轴和多个气缸的内燃机、连接到所述曲轴的往复活塞组件、燃料喷射器、进气门以及排气门。控制单元包括至少一组控制算法，所述控制算法被配置为接收发动机动力需求数据，并且基于所接收的发动机动力需求数据并进一步基于所感测或所存储的所述多个气缸的摩擦值来确定所述多个气缸中用于停用的气缸数量。确定用于停用的所述气缸数量通过选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合同时满足发动机动力需求，使得所述多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。可停用所有气缸，以便在列队期间滑行或控制速度。

Description

气缸停用中的摩擦减轻

技术领域

本申请提供了用于控制气缸停用的方法和系统。本申请要求于2016年9月23日提交的PCT/US2016/053590、2016年9月21日提交的US 62/397,796、2016年8月17日提交的US62/376,128、2016年10月27日提交的US 62/413,451以及2017年6月30日提交的US 62/527,961的优先权，并且将这些申请以引用方式并入本文。

背景技术

在所有运行条件下使用所有六个气缸的车辆都存在效率低下的问题。例如，当发动机运行需要化学计量的空燃比时，诸如在汽油系统中，存在发生燃料消耗过度的运行条件。在低负载、怠速、滑行或巡航条件范围内对所有气缸充分加油会导致燃料过度使用。这些低运行条件不需要最佳的发动机输出。

同样，在柴油系统中，存在使用的燃料量超过为发动机提供动力所需的燃料量的情况。期望的是减少燃料消耗。

发明内容

本文所公开的方法克服了上述缺点，并通过减少燃料消耗和提高发动机效率的系统和方法改进了本领域。

一种用于发动机的摩擦损失管理系统，包括：包括曲轴和多个气缸的内燃机、连接到曲轴的往复活塞组件、连接到喷射控制器的燃料喷射器、连接到进气门控制器的进气门，以及连接到排气门控制器的排气门。控制单元包括至少一组控制算法，所述控制算法被配置为接收发动机动力需求数据，并且基于所接收的发动机动力需求数据并进一步基于所感测或所存储的多个气缸的摩擦值来确定多个气缸中用于停用的气缸数量。确定用于停用的气缸数量通过选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合同时满足发动机动力需求，使得多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。

用于使多气缸发动机系统在气缸停用模式下运行的方法可包括确定发动机系统在至少一个阈值范围内运行，该至少一个阈值范围包括发动机动力需求。执行摩擦确定以使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。该方法包括基于摩擦确定选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合，同时满足发动机动力需求。选择多气缸发动机中用于停用的气缸数量可基于使相应活塞组件与所选数量气缸的相应气缸壁之间的摩擦最小化。

用于使多气缸发动机系统在气缸停用模式下运行的方法可包括确定发动机系统在从零扭矩输出值到负扭矩输出值的扭矩输出范围内运行。可执行摩擦确定以确定是否使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。基于摩擦确定，可选择多气缸发动机中用于停用的一些或所有气缸。可进入所选择的气缸中的气缸停用模式。

进入所选择的一个或多个气缸中的气缸停用模式可包括停用对所选择停用气缸的燃料喷射，并且停用对所选择停用气缸的进气门致动和排气门致动。

另外的目的和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从该描述中显而易见，或者可以通过实践本公开来学习。利用所附权利要求中特别指出的元件和组合，也将实现和达到这些目的和优点。

应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，并不是对要求保护的发明的限制。

附图说明

图1是发动机系统的系统布局。

图2A至图2C是替代发动机系统。

图3A至图3C是包括气缸和活塞组件的发动机的示例。

图4是用于气缸停用技术的流程图。

图5是示出6个有效气缸点火的示例性示意图。

图6是包括3个有效气缸点火和3个停用气缸的气缸组合的示例性示意图。

图7A至图7C是III型发动机气缸停用机构的示例。

图8A和图8B是II型发动机气缸停用机构的示例。

图9A至图9C是用于解释临界转换方面的图示。

图10A至图10E是可与所公开的系统和方法一起使用的替代发动机类型的图示。

图11是停用信号的曲线图。

图12A是由作为气缸停用和发动机速度的函数的摩擦变化引起的扭矩变化的曲线图。

图12B是由作为气缸停用和发动机速度的函数的摩擦变化引起的电动扭矩变化的曲线图。

图12C示出了作为发动机速度和气缸动作的函数的热管理的方面。

图12D示出了作为发动机速度和发动机负载的函数的热管理增益的方面。

图12E示出了燃料经济益处。

图12F将热方面与发动机负载相关联并提供用于进入和退出CDA的气缸停用阈值。

图13是重新激活信号的曲线图。

图14是相对于凸轮轴和曲轴曲线的气门升高曲线的曲线图。

图15是用于在气缸停用决策期间实现故障安全子例程的方法的流程图。

图16是系统布局的示例。

图17是发动机电子控制单元的示意图的示例。

图18是气缸停用控制器的示意图的示例。

图19是用于进入气缸停用模式的流程图的示例。

图20是用于执行故障安全模式和故障安全子例程的流程图的示例。

图21是发动机电子控制单元和系统布局的另一个示意图。

图22是概述替代摩擦减轻策略的流程图。

图23是概述用于选择CDA的气缸的方法的流程图。

图24是用于在全气缸CDA与有效和CDA气缸的组合之间进行选择的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考在附图中示出的示例。只要有可能，在整个附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。诸如“左”和“右”的方向参考是为了便于参考附图。

图1是用于发动机110的摩擦损失管理系统1000的示意图。内燃机110包括曲轴101和与曲轴相关联的多个气缸1-4。4气缸发动机被示出作为示例，但是可使用其他数量的气缸。曲轴110经由变速器和附属离合器1100将扭矩输出到车辆传动系统。离合器1100可抑制来自发动机110的NVH(噪声振动粗糙度)。确定气缸的数量可形成有效气缸和停用气缸的组合，从而产生扭矩。通过使用附属于发动机的变速器或离合器中的一者来补偿扭矩。为了保护变速器和离合器，图23概述了用于选择用于停用的气缸数量的策略。根据图22和图24停用所有气缸并且这些图的变化与保护变速器和离合器兼容。

图23中概述的所有运行条件与俄亥俄州克利夫兰市的伊顿公司(EatonCorporation,Cleveland Ohio)当前用于陆地车辆的ENDURANT变速器及其零件以及ULTRASHIFT陆地车辆变速器及其零件兼容，即与用于车辆变速器的手动变速器换档辅助系统兼容。如果更换离合器，则可扩展范围；然而电流范围对于有效的后处理运行是可接受的。这些策略对于重型柴油发动机车辆特别有利，但是轻型、中型和非公路车辆(装载机、平地机、播种机、建筑设备等)也受益于这些技术等。

图12F示出了作为发动机速度和发动机负载的函数的中型发动机涡轮机输出温度，并且是在用于CDA的气缸中进行选择的一个示例。可如图23中概述的那样使用阈值1201、1202、1203。所提供的示例用于应用于中型离合器的发动机系统的一种配置，因此档位选择、制动平均有效压力(“BMEP”)和动力输出是示例。对于其他发动机、离合器和变速器组合，可至少为档位选择和动力输出提供其他限制。例如，典型的轻型车辆可包括5-6个档位，中型车辆通常可包括10-12个档位，而重型车辆通常可包括10-18个档位。当然，可脱离这些档位准则。因此，应当针对应用于其上的车辆相应地调节本文概述的原理。作为标准化值的BMEP可一般地或在合理的公差范围内应用于多个其他发动机、离合器和变速器组合。但是，BMEP以及阈值1201、1202和1203也可作为车辆与车辆的限制而更广泛地变化。

发动机通过致动器、传感器和其他连接与ECU(电子控制单元)1700电子通信并由ECU控制。ECU 1700与CDA(气缸停用)控制器1800通信。CDA控制器1800与OCV1-OCV4(油控气门)或其他致动机构(诸如，螺线管或电子开关机构)电子通信并控制它们。气缸停用机构7000的一个示例在图1中示出，它由OCV1控制。选择性地致动气缸停用机构7000以允许升高和降低气门或停用附属气门的致动。

多个气缸1-4中的每一个气缸包括连接到曲轴110的相应往复活塞组件160。燃料喷射器310连接到喷射控制器300，并且燃料喷射器被配置为停用和重新激活，并且还可被配置为改变喷射的燃料的量和定时。虽然图1中示出了发动机110的一个示例，但是可以考虑其他发动机，例如汽油、柴油、混合动力、替代燃料等。还可以考虑各种数量和取向的气缸，包括图10A至图10C中总结的那些气缸，并且还包括例如直式、“V”型和“水平对置(boxer)”。下面讨论的摩擦管理原理适用于活塞发动机，包括凸轮和无凸轮发动机以及所谓的“凸轮-无凸轮”。与本教导兼容的替代发动机的示例在共同拥有且以引用方式并入本文的US 9,157,339中示出。

活塞组件160可包括密封件环组，通常用165表示，以保持相应气缸1-4中的燃烧压力。该环组可包括上部、下部和油控制环密封件，或其他密封件或密封技术。气缸1-4可与发动机缸体102一体形成，或者气缸104可包括气缸套112。燃烧室120在气缸内形成，使得当喷射的燃料燃烧时，活塞组件160可将扭矩传递到曲轴101。活塞组件160根据冲程循环在气缸中往复运动，使得可执行进气、燃烧和排气功能。随着往复运动的速度增加，抵靠气缸壁或气缸套112密封的活塞组件160的运动的摩擦值增大。

进气门130连接到进气门控制器，该进气门控制器可以是VVA(可变气门致动)控制器200或者ECU 1700和CDA控制器1800中的一个或两个。进气门130可被配置为停用和重新激活，使得气缸可执行有效点火，或者使得气缸可使发动机系统的摩擦和能量损失最小化。同样，排气门150连接到排气门控制器，该排气门控制器可以是VVA(可变气门致动)控制器200或者ECU 1700和CDA控制器1800中的一个或两个。排气门150可被配置为停用和重新激活，使得气缸可执行有效点火，或者使得气缸可使发动机系统的摩擦和能量损失最小化。

转到图2A，示出了发动机系统10的示意图。发动机100包括6个气缸1-6。可使用其他数量的气缸，但是为了便于讨论，示出了6个气缸。气缸1-6从进气歧管103接收进气流体，该进气流体是燃烧气体，诸如空气或与排气混合的空气(排气再循环“EGR”)。进气歧管传感器173可监测进气流体的压力、流速、氧含量、排气含量或其他质量。进气歧管103连接到发动机缸体中的进气口133，以向气缸1-6提供进气流体。在柴油发动机中，进气歧管具有真空，除了当进气歧管被增压时。CDA是有益的，因为可关闭气缸。代替将活塞拉向真空状态，停用的气缸具有不是真空的流体体积。通过不将活塞拉向真空来获得燃料效率。通过停用气缸可获得进一步的效率，因为活塞组件160上的环组165不直接或不经由套摩擦地接合气缸。

燃料经由燃料喷射控制器300喷射到各个气缸。燃料喷射控制器300可以调节喷射到每个气缸的燃料的量和时间，并且可以关闭并恢复对每个气缸的燃料喷射。每个气缸1至6的燃料喷射对于每个气缸106可以是相同的或唯一的，使得一个气缸可以具有比另一个气缸更多的燃料，并且一个气缸可以没有燃料喷射，而其他气缸有燃料。

可变气门致动器(VVA)200还联接到气缸1-6，以致动进气门130和排气门150。VVA200可改变进气门130和排气门150的致动，以便正常、提前或延迟打开或关闭气门，或者它们的组合，或者停止气门的运行。VVA控制器200可以是独立处理器、ECU 1700的子部件或CDA控制器1700的子部件。在另一替代方案中，ECU 1700可集成CDA控制器1700和VVA控制器200。

提前进气门打开(EIVO)、提前进气门关闭(EIVC)、延迟进气门打开(LIVO)、延迟进气门关闭(LIVC)、提前排气门打开(EEVO)、提前排气门关闭(EEVC)、延迟排气门打开(LEVO)、延迟排气门关闭(LEVC)、EEVC和LIVO或负气门重叠(NVO)的组合可由VVA控制器200来实现。VVA控制器200可与液压、电子或电动螺线管系统配合以控制进气门和排气门130,150。发动机100可以是凸轮或无凸轮，或混合型“凸轮-无凸轮VVA”。

进气门和排气门130,150可联接到用于致动的凸轮系统，如图7A、图8A以及图10A至图10E的示例、液压轨道、锁定摇臂、其他摇臂、电动液压致动器等。或者，无凸轮直接作用机构可选择性地运行各个气门。虽然图3B和图3C示出了一个进气门130和一个排气门150，但是每个气缸可以具有两个进气门130和两个排气门150，如图3A所示。为清楚起见，针对图3A的示例移除了发动机缸体102，并且以虚线示出气缸。

柴油发动机通过使用活塞160压缩气缸1-6中的进气流体来工作。燃料经由燃料喷射器310喷射。高热和压缩点燃燃料，并且燃烧迫使活塞从上止点(TDC)到下止点(BDC)，因此扭矩被引导到曲轴101。柴油机运行可称为“4冲程”，但是其他运行模式诸如2冲程和8冲程也是可能的。在4冲程中，活塞从TDC移动到BDC以用进气流体填充气缸(冲程1)。循环的开始在图3B中示出，并且图3C示出了当气缸充满进气流体时冲程1的结束。活塞回升到TDC(冲程2)。喷射燃料并点燃以将活塞160推到BDC(冲程3)。活塞再次上升到TDC以将排气排出排气门(冲程4)。进气门130在冲程1期间打开并且在冲程2-4期间关闭，但是VVA 200可调节打开和关闭的定时。排气门150在冲程4期间打开并且在冲程2-4期间关闭，但是VVA 200可调节打开和关闭的定时。

排气通过发动机缸体102中的排气口155离开气缸。排气口155与排气歧管105连通。排气歧管传感器175可监测排气的压力、流速、氧含量、一氧化二氮或一氧化氮(NOx)含量、硫含量、其他污染物含量或其他质量。排气可为可变几何涡轮增压器(VGT)501或其他涡轮增压器的涡轮510提供动力。可经由涡轮增压器控制器500控制涡轮增压器501，以调节涡轮510和压缩机512之间的联接器514。可调节VGT以便控制排气中的进气或排气流速或背压。

排气在后处理系统中过滤。后处理系统可包括各种污染物管理机构，诸如碳氢化合物、燃料或尿素计量器。可单独或组合使用几种过滤器，诸如DOC、DPF、SCR、NH3、Cu-ZeSCR等。一种或多种催化剂800过滤污染物，并且可包括柴油微粒过滤器(DPF)、柴油催化剂通常包含各种稀土金属以过滤污染物，包括NOx。将至少一个排气传感器807放置在后处理系统中以测量排气条件，诸如尾管排放、NOx含量、排气温度、流速等。排气传感器807可包括多于一种类型的传感器，诸如化学、光学、电阻、速度、压力等。排气传感器807可包括传感器阵列，其中传感器分配选项包括在催化剂800之前、之后或之内。还可包括与涡轮增压器501连结的传感器以检测涡轮和压缩机活动。

排气可在被至少一种催化剂800过滤后离开系统。或者，可经由各种通路将排气重新引导到进气歧管103，其中一些通路在图2A至图2C中示出。在图2A中，在EGR冷却器455中冷却排气。EGR控制器400致动EGR气门410以选择性地控制供应到进气歧管103的EGR量。再循环到歧管103的排气会影响气缸中的空燃比(AFR)。排气稀释歧管103中的氧含量。来自燃料计量器的未燃烧燃料或燃烧后剩余的未燃烧燃料会增加AFR中的燃料量。烟灰以及其他微粒和污染气体也会降低空燃比的空气部分。虽然通过进气系统700带入的新鲜空气可提高AFR，但是EGR可降低AFR，并且向气缸进行燃料喷射可进一步降低AFR。因此，EGR控制器、燃料喷射控制器400和进气辅助控制器600可通过分别操作EGR气门410、燃料喷射器310和进气辅助装置610来根据发动机运行条件调整空燃比。因此，调节到点火气缸的空燃比可包括以下中的一者：通过控制增压器将新鲜空气增压到至少一个点火气缸，或者通过增加到点火气缸的排气再循环来降低到点火气缸的空燃比。这可在增加或不增加涡轮增压器501的情况下完成。

图2B中的变型发动机系统12移除了一个排气再循环路径，有利于另选路径。EGR控制器400可替代地联接到EGR气门412，以沿着EGR路径612、沿着第二EGR路径613将排气引导到进气辅助装置601。另选地，排气可在被催化剂800过滤后再循环。所以，EGR气门414可由EGR控制器400控制以沿着EGR路径612、沿着第一EGR路径610将EGR的一些部分引导到进气辅助装置601。控制EGR气门412或EGR气门414可调整包括在气缸1-6内的空燃比中的排气量。

如图2C中示意性所示，使用非常小的进气辅助装置601通过增加可用氧来扩展气缸停用(CDA)的运行范围。小型空气泵、增压器或风扇连接到氧化源，诸如进气系统700。该进气系统可供应新鲜空气以增加柴油发动机的进气歧管中的空燃比。代替将CDA限制在低负载或怠速状态，进气辅助装置601可增加到进气歧管的空气流量并且可增加到气缸的空气。这可通过升高AFR的空气部分来提供更稀燃的发动机。虽然可以在气缸停用(CDA)模式期间降低AFR，但是进气辅助装置使得可以通过抵抗低压进气歧管增加流量来增加AFR。这与现有技术相反，现有技术试图在CDA模式期间消除能量消耗。不需要暂停EGR来限制CO2贡献，但是可对其进行调节。

通过控制到气缸1-6的空燃比，可以消除涡轮增压器501，从而简化控制算法输出并减少系统费用。在图2C中，消除了涡轮增压器501。可通过进气系统700将新鲜空气自然地吸入到进气歧管103，并且可选择性地控制进气辅助装置601以增加到进气歧管103的进气流。如果进气辅助装置加热进气流，诸如当使用增压器时，可任选地包括增压空气冷却器650以调节进气流温度。

图5示出了发动机系统10、12或14或类似发动机系统的正常运行模式。进气流体720提供给每个气缸1-6。每个气缸接收燃料320并进行燃烧循环。排气420离开每个气缸1-6。本文可在发动机的某些负载和速度条件期间使用正常模式，诸如当需要全扭矩输出时。或者，当巡航模式为发动机系统提供比CDA模式更好的温度或NOx输出时。

图6示出了气缸停用模式(CDA)。一半的气缸被停用。气缸1-3接收与扭矩输出要求相当的燃料。当需要发动机保持一定的扭矩水平并且实施CDA模式时，可以在将燃料加倍加入气缸1-3的同时停用气缸4-6。由于总体气缸上的摩擦减小产生了燃料经济益处，因此可以向点火气缸1-3提供少于两倍的燃料就能获得与在正常模式下使所有六个气缸点火相同的扭矩水平。例如，当关闭一半的气缸时，点火气缸可接收1.95倍的燃料就能在停用期间保持稳定的扭矩输出。因此，CDA模式通过减少所需扭矩输出的燃料使用来产生燃料经济益处。

通过停用凸轮式发动机中的气缸，额外的燃料经济益处通过减少凸轮轨道上的摩擦而产生。停用气缸通过减少寄生摩擦损失可提高发动机效率，从而提高燃料经济性。一种用于使摩擦最小化的方法考虑了活塞组件160与气缸壁或气缸套之间的摩擦。摩擦数据可存储在控制单元中或可实时感测。可选择气缸停用以最小化摩擦损失。另一种用于最小化摩擦的方法涉及凸轮式发动机。这种发动机包括至少一个凸轮轨道，其中至少一个凸轮轨道包括用于多个气缸中的每一个气缸的至少一个相应的凸轮凸角。至少一个相应的凸轮凸角与至少一个凸轮轨道一起旋转，以升高和降低相应的进气门中的一个。在至少一个相应的凸轮凸角与其附属的辊指从动件或其附属的辊指提升件之间的摩擦有助于所感测或所存储的摩擦值。如图10A至图10E所示，各种凸轮凸角3A-3E旋转，并且可具有寄生摩擦损失。通过停用气门可减小凸轮凸角3A-3E之间的阻力。中断凸轮凸角与气门1A-1E之间的连结减少了在它们旋转时抵抗凸轮凸角的材料量，因此凸轮凸角在其上旋转的凸轮轨道182、183需要较少的能量来旋转，从而减少了系统上的能量负担，最终减少燃料使用。

可修改摇臂2B-2E或液压间隙调节器11A-11E中的一者或多者以合并气缸停用机构，诸如图7A至图7C以及图8A和图8B中所示的那些机构。因此，I型、II型、III型、IV型和V型发动机可受益于本文公开的系统和方法。

进气门和排气门130,150在VVA控制器200的控制下移动，用于使气缸1-3点火。然而，进气门和排气门130,150不对气缸4-6致动。

增加到气缸1-3的燃料使得气缸1-3中的混合物更“丰富”。气缸的空燃比较低，因为空气较少，燃料较多。所得的排气更热。随着空燃比接近下限，涡轮机输出温度(TOT)增加。柴油发动机系统14不使用涡轮增压器501，因此使用“涡轮机输出温度”作为方便的短语以指示涡轮机501将位于的位置处的排气温度。随着AFR增加，TOT遵循多项式曲线。

与汽油发动机(其必须具有化学计量的空燃比(AFR)，诸如14.7:1(十四点七份空气比一份汽油))不同，柴油系统可改变气缸中的AFR并且仍然有效。点火气缸中AFR的范围可为例如14:1-100:1(十四份空气比一份柴油燃料，多达100份空气比一份柴油燃料)。在低AFR下烟灰是一个问题，因此当需要高温运行时保持AFR为22:1-24:1是有益的。为了避免烟灰，调节到点火气缸的空燃比包括调节进气和燃料喷射中的一者或两者以保持所选择的空燃比。CDA模式可在AFR介于17:1-70:1或20:1-50:1下运行。另一AFR范围为24:1-45:1。用于提供约300摄氏度的后处理催化剂床温的一个AFR范围为30:1-45:1AFR。

由于AFR与TOT之间存在多项式关系，因此可以开发用于感测低温条件和调节空燃比以使排气温度达到期望范围的控制算法。虽然温度管理是使用CDA的一个益处，但是也存在其他益处。使用CDA来管理和减轻摩擦损失是实施CDA的一个令人信服的理由。如图12B所概述，通过实施全气缸CDA可将包括泵送损失和摩擦损失方面的电动扭矩降低多达78％。这提供了若干益处，并且使得若干应用能够超越后处理的仅有热管理。

使用上述排气再循环(EGR)控制器400，燃料喷射控制器300和进气辅助控制器600是调节排气温度的一个方面。在选择气缸上进入气缸停用(CDA)模式是调节AFR和TOT的另一个方面。

进入CDA模式减少了通过发动机100的空气流量。使用全部6个气缸会通过发动机吸入更多空气。在CDA模式下通过发动机吸入更少空气并将其推入排气歧管105中，因为进气门和排气门130,150被停用为CDA模式气缸。这降低了排气420的流速。排气420在后处理系统中停滞较多，因此其在催化剂800中滞留较长时间，从而将更多的污染物和热量传递给催化剂800。通过进入CDA模式，以这种方式抑制催化剂800中的对流是“热浸”催化剂的有效方式。热催化剂800是有效的催化剂。

对于给定的催化剂材料混合物(铂、钯、铑等)，催化剂800具有理想的操作温度范围。在该理想的温度范围内，催化剂对捕获污染物最有效。因此，控制排气的温度可控制催化剂800的温度，控制催化剂的温度可以控制催化剂800捕获污染物的功效。通过进入CDA模式减少对流，“热浸”催化剂800允许热排气将热量传递到催化剂800，以将催化剂升高到理想温度。进出CDA模式还可通过调节每个气缸中的AFR来控制排气温度。另外，经由EGR气门、进气辅助装置和燃料喷射中的一者或多者来控制AFR会进一步影响排气温度和污染物捕获。

发动机系统可包括排气管理系统。确定气缸数量进一步基于热浸排气管理系统进行。确定气缸数量可进一步基于减少排气管理系统中的对流热传递进行，使得当确定的气缸数量增加时，对流热量传递实现更多的减少。

此外，在图12C中，相对于发动机每分钟的转速绘制了“涡轮输出温度”或TOT(以摄氏度为单位)形式的排气温度。作为本领域的表达，当系统中不包括涡轮增压器501时，涡轮机输出温度有时可对应于尾管温度。

该示例中的峰值后处理效率区包括高于250摄氏度的温度。低于该阈值，后处理系统由于太冷而不能有效地捕获污染物。对于以英尺磅为单位的各种负载，示例发动机以6气缸燃烧模式运行，但是对于大多数负载和发动机速度，发动机不能达到后处理的阈值温度。在相同负载上实施气缸停用会增加排气的热量，因为压缩的增压会升高排气的热量，并且因为通过发动机的降低流速允许对后处理系统进行热浸。而且，为了达到目标负载，通过向燃烧模式气缸添加更多燃料来增加燃烧模式气缸的效率和热量。由燃烧模式气缸排放的理想加热排气在后处理中停滞，而停用的气缸充入热量。在停用期间通过发动机的较低流速下，后处理中的对流也减少。实施CDA模式的结果是排气达到大多数负载和RPM运行条件的后处理阈值。

图12D通过将发动机系统的温度增益示出为发动机速度的函数来总结益处。对于样品RPM和发动机负载，实施CDA模式可将涡轮机输出温度(TOT)改变为40至250摄氏度内的任何温度。

图12E中概述了CDA模式的燃料经济益处。发动机100通常由制造商针对特定负载进行优化。因此，气缸停用的益处减少了控制方案与已优化设计参数的接近程度。在图12E的示例中，发动机针对150英尺磅的负载进行了优化，因此CDA模式不提供150英尺磅处的燃料经济益处。125英尺磅附近的负载也几乎没有燃料经济益处。然而，提供“发动机内的发动机”的技术产生一系列益处，对于50、75和100英尺磅的较低负载，燃料经济增加高达近30％。回到图12B，减轻摩擦是一个益处，其促使CDA使用超过在启动时仅加热。

转到图12F，其综合了图12A至图12E的方面，发明人发现了CDA的增强适用性。热益处有利于后处理，但是另外的运行模式和控制策略可扩展CDA的适用性和用途。

在一个方面，减少加热催化剂800的时间对于许多车辆、尤其是中型和重型柴油机械是有利的。大多数非公路机械不能满足当前的FTP(联邦测试程序)NOx要求，因为它们的大部分运行时间都是在低负载下度过的。研究图12F，对于示例性车辆可以看出，排气的温度可基于曲轴101每分钟的转数(RPM)并且基于发动机负载(以Bar给出)而变化。大量的发动机运行范围可形成排气温度，使得催化剂800运行以有效地过滤污染物。在不利用本文公开的一种技术的情况下，普通的全气缸燃烧模式操作在图12F的线60处达到有效的污染物过滤温度。许多非公路车辆和商用车辆诸如公共汽车、市政车辆、运载车辆等在图12F的线50处低效运行。然而，利用本文公开的一种技术可以降低负载要求以实现催化剂800的操作效率。使用CDA的重点通常集中在升高后处理温度上。并且，使用本文公开的摩擦减轻技术仍然可获得益处。实施摩擦减轻技术，并且应用另外的选择性在保护离合器和变速器的同时，产生了温度益处。本文公开的技术认识到CDA的益处并且提供了用于使发动机系统在CDA模式下运行的方法，这些方法长期以来被认为是需要的，但在现有技术中难以捉摸。

CDA技术中的现有技术一直在努力充分平衡CDA和噪声、振动、粗糙度(“NVH”)的益处。本申请涉及用于NVH管理的气缸停用策略。并且，本申请涉及用于峰值后处理效率的CDA和传动系统运行范围。由于扭转振动限制了使用气缸停用(CDA)的能力，因此本公开表明使用当今的离合器包，CDA可在整个发动机速度范围内以低于3-4巴的BMEP运行。并且，可选择图12B中概述的摩擦减轻的益处。以下示例说明了可将限值应用于CDA操作限制。可将阈值1201、1202和1203应用于选择基于发动机负载(以巴为单位)或发动机的BMEP停用的气缸数量。阈值1201是CDA活动的上限。低于阈值1201且高于阈值1202，CDA使用受时间的限制以避免有害的NVH。低于阈值1202，某些气缸选择受档位或动力设置的限制。并且，阈值1203用作选择CDA中的气缸数量与有效气缸的额外分隔符。

运行气缸停用(CDA)时需要考虑扭转振动。本公开表明CDA可在整个速度范围内以高达3-4巴的BMEP运行。事实上，随着速度增加，其可在更高的BMEP下运行。BMEP低于3-4巴是增加CDA所实现的排气温度的关键操作范围。

运行以下情况没有限制：

i.以任何档位运行2气缸停用至高达50kW，

ii.以档位1-9运行3气缸停用至高达50kW，以及

iii.以档位1-6运行4气缸停用至高达50kW。

iv.而且，CDA的任何组合可以任何档位(包括怠速，因为没有负载)运行至高达25kW。

转换时间小于2秒可超过3-4巴BMEP，从而扩大加速和负载变化期间的运行范围。在图12F的示例中，转换时间应用于阈值1201和1202之间，而阈值1202对应于本示例的3-4巴BMEP。

图23的示例示出了在S2301中监测变速器的档位选择、在S2302中监测发动机系统的BMEP以及在S2303中监测发动机系统的动力输出，提供了输入用于确定可进入CDA的气缸数量、所选择气缸的CDA持续时间以及其上的动力输出限制。除了上面概述的那些之外，用于监测发动机系统、处理所感测信号等的各种传感器和系统修改也在普通技术范围内。类似的输入可应用于在图24中的S2404中停用发动机系统的所有气缸，但是可更简单地完成停用所有气缸，例如不限制档位选择或BMEP。

在图23中，S2310提供替代转换时间示例，其将对应于图12F中的阈值1201和1202之间的区域。类似地，S2320提供图12F中的阈值1202和1203之间的区域的替代示例。并且，S2330提供阈值1203以下的区域的替代示例。

当BMEP低于4巴时，可以在多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式。并且，当BMEP高于4巴时，可以在至少一个气缸上退出CDA模式。在高于4巴的运行条件下退出CDA允许发动机在针对运行进行了优化的全气缸有效运行模式下运行。这还避免了NVH的有害问题。

另选地，在S2310中具有介于4和6巴之间的BMEP可使得确定发动机系统的动力输出在S2313中小于或等于50KW还是在S2312中小于或等于25KW。当动力输出小于或等于25KW时，可以使六个气缸中的2、3或4个进入CDA(停用)，并且在S2314中以任何档位运行变速器。示例针对6气缸发动机系统，然而结果可扩展到其他发动机尺寸。例如，可停用12气缸发动机中的4、6或8个气缸。或者，选择一小部分气缸用于停用，诸如气缸的1/3、1/2或2/3。由于动力输出高，可以限制CDA的时间，因此在S2316中可以应用时间约束，因此例如在2秒后退出CDA。类似地，当动力输出小于或等于50KW时，可以在S2315中以任何档位在6个气缸中的仅2个上或在1/3的可用气缸上进入CDA。同样可应用时间约束。

代替将BMEP限制在4或4-6巴，可以在前面的示例中将BMEP限制在3巴。当BMEP低于3巴时，将导致在多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式。并且，当BMEP高于3巴时，将至少一个气缸上的CDA模式的运行限制为2秒或更短的持续时间。

另选地，当BMEP低于3巴时，可以在多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式。并且，当BMEP高于3巴时，可以在至少一个气缸上完全退出CDA模式。这将消除3巴以上运行点处的CDA。

在S2330中，当BMEP小于或等于3巴时，在S2331和S2340中可以有两个选项。如果在S2331中动力输出小于或等于25KW，则可以以任何档位在六气缸发动机系统中的2、3、4个气缸上进入CDA任何时长。然而，如果在S2340中动力输出介于25和50KW之间，则在合适位置存在各种确定和限制以保护车辆传动系统。档位依赖性可限制可用于CDA的数量或气缸。因此，基于所确定的2、3或4个气缸中的一个或全部可用于CDA。例如，可以在S2341中以任何档位在2个气缸上进入CDA任何时长。但是，如果在S2342中选择档位1-9且动力输出介于25-50KW之间，则在S2344中可在3个气缸上使用CDA任何时长(两个气缸CDA包括重叠范围并且也可用)。并且，如果在S2351中从示例性10档变速器中选择档位1-6，则可以在4个气缸上进入CDA任何时长(两个和三个气缸CDA包括重叠范围并且也可用)。

当在S2320中BMEP介于3-4巴之间时，S2340开始时可使用重叠选项。然而，在S2321中确定动力输出小于或等于25KW可以精炼在S2323中以任何档位进行任何时长的2或3气缸CDA的气缸选择。

说明可用算法的另一种方式是，当动力输出低于25kW时，在多气缸柴油发动机的至少一个气缸(或2个气缸，或1/3的气缸)上进入CDA模式。然后，当动力输出高于25kW时，可以限制至少一个气缸(或2个气缸，或1/3的气缸)上的CDA模式的运行。当动力输出高于25kW时限制至少一个气缸上的CDA模式的运行可包括将在CDA模式下运行的多气缸柴油发动机的气缸数量限制为2个气缸并且将在CDA模式下的2个气缸的运行限制为动力输出最高为50kW。当动力输出大于50kW时，可以在至少一个气缸上退出CDA模式。或者，可以监测变速器的档位选择，该变速器包括至少10个档位，并且其中在动力输出高于25kW时限制至少一个气缸上的CDA模式的运行包括将在CDA模式下运行的多气缸柴油发动机的气缸数量限制为3个气缸，将CDA模式下的3个气缸的运行限制为动力输出最高为50kW，并且将CDA模式下的3个气缸的运行限制为变速器的最低9档。然后，当动力输出大于50kW时，可以在至少一个气缸上退出CDA模式。或者，可以在动力输出高于25kW时限制至少一个气缸上的CDA模式的运行，其包括将在CDA模式下运行的多气缸柴油发动机的气缸数量限制为4个气缸，将CDA模式下的4个气缸的运行限制为动力输出最高为50kW，并且将CDA模式下的4个气缸的运行限制为变速器的最低6档。然后，当动力输出大于50kW时，可以在至少一个气缸上退出CDA模式。

或者，当扭矩输出低于130英尺磅时，可以在多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式。并且，当扭矩输出高于130英尺磅时，可以在至少一个气缸上完全退出CDA模式。这将消除130英尺磅的扭矩以上运行点处的CDA。该方法将包括监测多气缸发动机的扭矩输出的附加步骤。

另选地，可以监测多气缸发动机的速度输出，以英里/小时(“MPH”)为单位。然后，当速度输出低于30MPH时，可以在多气缸发动机的至少一个气缸上进入CDA模式。然而，当速度输出高于30MPH时，可以在至少一个气缸上退出CDA模式。

而且，可以监测多气缸柴油发动机的至少一个气缸中的空燃比。当空燃比低于45:1时，可以在至少一个气缸上进入CDA模式。并且，当空燃比高于45:1时，可以在至少一个气缸上退出CDA模式。

与上述替代方案一致，可以执行摩擦确定以使多气缸柴油发动机的多个气缸与相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。这种摩擦确定与图12B的原理一致，用于确保燃料节省、增加发动机寿命、延长滑行、增强列队能力以及更新用于车辆的速度控制技术。进入CDA以减轻摩擦会增加发动机部件的使用寿命、减少NVH、提高车辆运行的平稳性。这可转化为增强驾驶员舒适性、延长机械制动寿命、更精确地控制非公路车辆等。

摩擦确定可包括图23的各方面，以便为驾驶条件选择适当数量的气缸。尽管其他数量的气缸可用于停用，但是优先考虑最小化总摩擦，即帮助降低摩擦条件。优先最小化总摩擦可与纯粹的后处理温度管理策略的CDA的其他应用相容但可超越。

基于摩擦确定，可以选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合。这可在满足发动机动力需求的同时完成。然后，可以在至少一个气缸上进入CDA模式，以使其上的摩擦最小化。

当感测到来自多气缸柴油发动机的零或负扭矩输出时，可以响应于所感测的零或负扭矩输出而在多气缸柴油发动机的所有气缸上进入CDA模式。感测可以是直接监测发动机系统，或者其可通过监测车轮速度、加速器位置、制动位置或者其他用户或系统输入(诸如，滑行模式或者列队控制硬件或软件)来确定。因此，代替感测，可命令零或负扭矩输出。

可以在利用多气缸柴油机的车辆中进入列队模式。这可包括跟踪车辆的车辆速度以及在列队模式下运行的至少一个其他车辆的车辆速度。然后，可完成在至少一个气缸上进入CDA模式，以响应于所跟踪的车辆的车辆速度以及在列队模式下运行的至少一个其他车辆的车辆速度来控制车辆的车辆速度。减少摩擦增强了队列中的车辆相互脱离并从列队功能中受益的能力。由于队列的车辆距离和相对速度受到更严格的控制，因此通过在所有或部分气缸上进入CDA模式来减少摩擦允许通过上述平稳性等的提高来更好地控制车辆速度。并且车辆速度损失得没那么快。车辆惯性保持更大程度。当需要巡航控制型环境时，通过全部或部分CDA减小的摩擦损失允许更大的能力以大约期望的速度徘徊。这提高了车队性能。同样，当感测到利用多气缸柴油发动机的车辆的滑行模式时，可以在至少一个气缸上进入CDA模式以使其上的摩擦最小化，从而延长滑行模式。

替代和补充方法在图22和图24中概述，其应用了摩擦减轻的方面。在图24中，补充S2302的动力输出监测，可以在S2401中接收发动机系统扭矩输出。接收可通过传感器或数据处理进行。如果在S2402中发动机的扭矩输出为零或负，则可以在S2404中停用所有气缸。这可在例如驾驶员从加速器移除压力、感测到下坡等级、感测到滑行或列队模式等时实现。如果在S2403中接收到正扭矩输出，则可以在S2405中一个或多个气缸保持有效时停用一个或多个气缸。可根据图12A至图12F以及图23中的任何一者选择一个或多个气缸。

类似地，在图22中，在S2201中确定扭矩输出是否为零或负，可导致在S2202中执行摩擦确定以确定如何最好地限制系统中的摩擦损失。基于该确定，在S2203中，选择一个或多个气缸用于停用。其余气缸处于活动(燃烧)状态。然后，在S2204中，停用所选择的气缸以减小摩擦损失。这可导致以下中的一者或多者：在S2205中延长滑行模式，在S2206中调节列队车辆速度，或者在S2207中经由离合器和/或变速器将扭矩输出耦合到车辆。离合器可在摩擦减轻期间接合或脱离，优选接合。变速器可在摩擦减轻期间接合或脱离，优选接合。即使在滑行模式等情况下也是如此。

这与混合动力车辆运行或其他启停应用不同。发动机保持有效状态，其中曲轴旋转并且活塞往复运动。实际上，发动机可保持耦合到传动系统。可不必将飞轮处的离合器解耦并且不必将变速器与发动机解耦，以便在这些摩擦减轻模式下运行。可以将扭矩输出耦合到接合的离合器组件，以将扭矩输出传递通过离合器组件并传递到车辆传动系统。然后，发动机系统准备逐个循环地输出正扭矩。发动机系统可连续地将扭矩输出耦合到接合的变速器，以通过变速器传递扭矩输出。例如，发动机准备应用发动机制动器以在下一个可能的发动机循环处增加制动能力。因此，当在S2208处发生感测到的发动机制动命令时，可以在S2209中迅速退出CDA并且在S2210处发动机制动以增加负扭矩输出。例如，可通过致动至少一个气缸的对应排气门以从气缸内释放气缸压力来在该至少一个气缸上进行发动机制动。由于发动机系统在减小摩擦技术期间不会停止，因此发动机容易保持可用。即使在确定气缸数量形成零有效气缸和全停用气缸的组合时也是如此。

可实施计算机控制以实时处理车辆条件，以动态地调节被选择用于停用的气缸的数量和位置。如上所述，控制单元可包括集成在中央控制单元2100(图21)中的VVA控制器200、ECU 1700或CDA控制器1800中的一者或多者，或包括这些的网络(图16)。控制单元包括至少一个处理器1720、2120、1820，至少一个存储器设备2130、1730、1830，以及存储在至少一个存储器设备中的至少一组处理器可执行控制算法。分配编程和联网可使远程设备能够由控制单元控制，并且处理器可分解为多个子例程和子处理器，如图所示。至少一个存储器设备2130、1730、1830是有形可读存储器结构，诸如RAM、EPROM、大容量存储器设备、可移动介质驱动器、DRAM、硬盘驱动器等。信号本身不包括在内。执行本文公开的方法所需的算法存储在至少一个存储器设备2130、1730、1830中以供至少一个处理器1720、2120、1820执行。

作为另外的示例，计算机结构可在用于VGT控制500的涡轮增压器501附近，另一计算机结构可在用于EGR控制器400的EGR阀410附近，另一计算机结构可在用于可变气门致动器200的进气门和排气门附近，另一计算机控制器可被放置用于燃料喷射控制器300，并且另一计算机控制器可被实施用于进气辅助控制器600。子例程可存储在分布式计算机结构中，其中在计算机控制系统1400处进行集中或核心处理。

至少一组控制算法被配置为从一个或多个动力需求输入端诸如车辆传感器1714接收发动机动力需求数据。可将动力需求数据传输为例如以下中的一者或多者：加速器踏板位置、肯定用户选择(开关选择)、系统选择(诸如，ULTRASHIFT或ULTRASHIFT PLUS档位选择，由俄亥俄州克利夫兰市的伊顿公司(Eaton Corporation,Cleveland Ohio)拥有)、传动系统速度传感器、发动机传感器输出等。其他示例性车辆传感器1714可包括进气歧管传感器173、排气歧管传感器175和排气传感器807，并且沿着BUS或类似布线被传送到传感器数据存储器。

控制单元接收发动机运行参数，该发动机运行参数包括曲轴每分钟的转数和发动机上的当前负载中的至少一者，它们可经由车辆传感器1714来感测。了解当前的发动机运行特性有助于控制单元决定输出信号(诸如，可变气门致动、气缸停用和燃料喷射信号)的定时。当所接收的发动机动力需求数据在一个或多个指定范围内时，控制单元基于所接收的发动机动力需求数据并进一步基于所感测或所存储的多个气缸的摩擦值来确定多个气缸中用于停用的气缸数量。这是方法步骤1901的一部分。处于一个或多个指定范围内可包括监测发动机运行模式并且看到至少一个阈值范围，该阈值范围包括怠速发动机运行模式、加载怠速发动机运行模式、滑行模式和加载发动机运行模式中的一者或多者。基于发动机运行模式是怠速发动机运行模式、加载怠速发动机运行模式、滑行模式还是加载发动机运行模式来调节有效气缸和停用气缸的气缸组合。

当发动机处于CDA模式的范围内时，控制单元命令停用多个气缸中所确定数量的气缸。如图4A所概述，进气门控制器(诸如，OCV1和OCV2或气缸停用机构7000)响应于该命令而停用所确定数量的气缸的相应进气门。排气门控制器(诸如，OCV3和OCV4或气缸停用机构7000)响应于该命令而停用所确定数量的气缸的相应排气门。并且，喷射控制器300响应于该命令而停用所确定数量的气缸的相应燃料喷射器。

图4A总结了进入气缸停用的步骤。在步骤S103中，切断到所选择的气缸的燃料。在步骤S105中，进气门和排气门脱离致动，无论是通过电动还是液压装置，诸如电螺线管、电动闩锁、液压闩锁、凸轮选择、禁用可控升高机构、凸轮无凸轮致动器、混合动力电动-液压系统或类似装置。一定量的进气流被捕获在停用气缸中，并且图4A的步骤S107的示例捕获了增压的空气。

所确定数量的气缸的相应进气门可包括连接到其相应的进气门控制器的相应液压致动闩锁。液压致动闩锁可被配置为停用和重新激活其相应的进气门。故障安全操作可通过监测液压致动锁闩的液压来确认闩锁位置。液压致动闩锁可用相应的电致动闩锁代替，并且故障安全操作可通过监测到电致动闩锁的电信号来确认闩锁位置。

可单独使用图4A的方法来提高发动机的燃料效率和污染控制。但是，图4B示出了气缸停用以及额外的控制益处。例如，当控制单元1700或2100确定多个气缸中用于停用的气缸数量时，进行计算以使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。比较性计算使得能够选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合，同时满足发动机动力需求。这是方法步骤1903的一部分。作为示例，执行摩擦确定以使摩擦最小化可包括了解发动机运行模式何时为滑行模式，并且尽可能多地停用气缸以进一步使摩擦最小化以延长滑行模式。当发动机模式为滑行模式时，这可导致选择具有最低总摩擦的气缸组合以及零活动气缸和全停用气缸的组合。此外，发动机运行模式还包括列队模式，并且选择气缸组合进一步基于使摩擦最小化以优化列队模式进行。

控制单元中的该组控制算法可进一步被配置为选择有效气缸和停用气缸的分布，以使多个气缸1-6与其相应的往复活塞160之间的总摩擦最小化。一旦确定多个气缸中用于停用的气缸数量，就可考虑例如以下因素来确定停用气缸的分布：轨道设置、气缸能力、系统是静态CDA系统还是动态CDA系统(选择是否可在发动机缸体上“行走”)、凸轮位置、曲轴位置、冲程循环位置等。例如，该组控制算法可进一步被配置为动态地分配多个气缸中用于随时间停用的气缸数量并且动态地调节有效气缸和停用气缸的分布，使得随着时间的推移，有效气缸和停用气缸的数量和位置在内燃机周围变化。

该组控制算法进一步被配置为迭代地更新多个气缸中用于随时间停用的气缸数量。可基于更新的发动机动力需求数据并基于多个燃烧气缸与其相应的往复活塞之间的摩擦的更新确定来确定多个气缸中用于停用的气缸新数量。例如，随着发动机速度增加，活塞组件160与气缸之间的摩擦增加，因此有益的是调节气缸选择以在发动机速度增加时尽可能地减小摩擦。增加计量加入有效气缸的燃料可能是停用附加气缸的必然结果。

返回图4B，在步骤S401中，控制单元决定发动机负载是否满足进入CDA模式的标准。如果发动机系统满足CDA标准，如通过具有适当的负载或曲轴RPM或者两者，则计算机控制系统在步骤S403中选择可在满足当前负载和RPM要求的同时被停用的气缸数量。要考虑的其他因素是以下中的一者或多者：排气温度是否在阈值范围内或为目标温度、制动热效率(BTE)是否高于BTE阈值，或者尾管排放是否在一定范围内或处于目标水平。一种策略是停用尽可能多的气缸而不影响发动机的扭矩输出。另一种策略是停用尽可能多的气缸以保持尽可能高的排气温度。另一种策略是停用尽可能多的气缸以实现尽可能燃料高效的运行。另一种策略是使摩擦最小化。另一种策略是监测用于执行故障安全子例程的故障安全因素。另一种策略是监测电容以使能量浪费最小化并使能量重复使用最大化。在步骤S401中查询执行这些策略的标准，并且可考虑故障安全、电容、摩擦、能量使用和燃料经济性数据以及其他数据。

一旦在步骤S403中选择用于停用的气缸数量，燃料喷射控制器300就在步骤S405中切断到所选择气缸的燃料。在步骤S413中可同时或随后调节到点火气缸的空燃比(AFR)。喷射到气缸的燃料量在0-100％的范围内，并且可通过适当的机构(包括传感器、发射器、接收器和致动器)进行计算机控制。步骤S413可附加地或另选地包括调节点火气缸的燃料喷射的定时或数量、进气流量、排气再循环(EGR)、气门打开或气门关闭曲线(升高或定时)中的一者或多者。这可包括上面详述的AFR调整策略，并且可包括压缩机512或进气辅助装置601或者适当地排除涡轮增压器501。当发动机是柴油发动机时，至少一组控制算法进一步被配置为调节到燃料喷射器的命令，以基于发动机输出要求调节喷射到多个气缸中的有效气缸的燃料量。

在进行燃料调节的情况下，在步骤S407中切断所选择的停用气缸的进气门和排气门致动。该系统在步骤S409中监测以下中的一者或多者：排气温度、制动热效率、污染水平、通过催化剂的排气流速、后处理系统温度、空燃比(AFR)、扭矩输出、BMEP、CDA时间、发动机系统动力输出、传动档位、发动机速度输出等。如果不可能调节停用气缸的数量，则继续在步骤S409中监测，但是如果可以停用附加气缸，则步骤S411确定这样做。例如，温度、污染、摩擦、能量重复使用、热浸或流速的阈值可指示CDA中的气缸数量增加或减少将改善排气条件。因此，如果阈值指示调节CDA模式下的气缸将有益于目标排气条件，则该方法通过返回到步骤S401检查其他参数(诸如，负载和RPM)是否允许CDA模式。

在一个方面，并且返回到图5，为了方便，以线性方式用6个气缸概括并标记发动机。在实际实施中，气缸并不总是线性对齐的。即使它们是线性对齐的，它们也不总是按图中编号的顺序点火。也就是说，气缸可能不会按顺序1、2、3、4、5、6点火。例如，正常运行模式下发动机的点火序列可以是1、5、3、6、2、4。在CDA模式中，气缸4、5、6被停用。剩余气缸按顺序1、3、2点火。根据发动机处于其点火顺序中的位置，选择用于停用的气缸可在算法迭代之间改变。因此，第一次迭代可如所解释那样点火。第二次迭代可将正常点火顺序转换为3、6、2、4、1、5。在该顺序中，气缸点火3、2、1，而气缸4-6被停用。然而，用于实施新的CDA模式停用顺序的启动顺序可激活停用气缸，并停用点火气缸。5、3、6、2、4、1的顺序将按顺序5、6、4使气缸点火，而气缸1-3被停用。因此，不仅可改变点火和停用的气缸数量，而且可在算法迭代之间改变选择用于点火和停用的气缸。

返回流程图，可分析步骤S409的结果，并且可在步骤S415中确定是否调节排气曲线。如上所述，要调节排气的各方面及其加热催化剂800或者从其过滤污染物的能力，可能需要在气缸水平调节发动机活动。因此，如果要调节排气曲线，则算法返回到步骤S413。否则，系统继续如步骤S409中那样进行监测。

当发动机上的负载增加到阈值以上时，可能有必要在步骤S417中完全退出CDA模式。或者，当制动热效率或污染控制在CDA模式之外更好时。作为另外的示例，可以计算所选择气缸组合的燃料使用，并计算包括所有有效气缸的气缸组合的燃料使用。比较两个计算结果会显示哪个更具有燃料效率：全有效气缸模式或停用气缸模式。各种计算结果可包括该确定，例如可比较停用的更多或更少气缸的计算结果。可将在有效气缸和停用气缸上进入更高或更低的变速器档位与当前状态和所确定的状态进行比较。当计算结果和比较结果显示所选择气缸组合的燃料使用低于全有效气缸组合的燃料使用时，可进入进入气缸停用模式。

系统通过返回到步骤S401检查发动机是否仍满足实施CDA模式的标准。如果不满足基本标准，则步骤S417触发退出CDA模式。停用气缸接收气门致动控制和燃料喷射以返回点火模式。然而，该算法可继续检查AFR调节或气门曲线调节是否有益于排气曲线，如通过使流程继续通过步骤S413、S409和S415。

用于进入、退出或者延迟进入或退出CDA模式的触发条件可如上所述，与燃料经济性、BTE、污染管理等有关。然而，另一个问题是“临界转变”。可通过观察图7A至图9C中的气缸停用示例以及图14的曲线图来理解临界转变。

气缸停用机构7000用于V型发动机，并且在图1中被示为相对于图7A所示的视图旋转90度。凸轮凸角7003E抵靠位于套筒7400中的轴承7300旋转。闩锁或“销”组件7700被弹簧7600偏置，使得闩锁的边缘7770卡在套筒7400的凹槽7450中。在此默认锁定状态下，油控气门OCV1不提供油压，但可能提供稳态压力。推杆7500位于套筒7400内，并且可选的液压间隙调节器(HLA)7011E也内置在套筒7400内。凸轮凸角7003E具有偏心轮廓，其经由推杆7500提升和降低附属气门1E。在锁定状态下，推杆7500根据套筒运动箭头SM与套筒7400一起移动。但是，当通过使电极7800通电以打开气门(经由螺线管、线轴或其他装置)来将液压流体经由油控气门OCV1施加到闩锁7700时，闩锁克服弹簧7600的弹簧力并且闩锁7700向内塌缩。然后，推杆7500根据推杆箭头PR在套筒7400内往复运动，并且凸轮凸角轮廓不会升高或降低气门1E。凸轮运动“丢失”。

图7B和图7C更详细地示出了闩锁7700。油口7480与油控气门OCV1流体连通。抵靠闩锁7700的面7777并且在围绕闩锁7700的腔7420内的油压使闩锁塌缩。闩锁的边缘7770不再位于凹槽7450中。

如果没有相对于凸轮凸角的位置考虑闩锁7700运动的定时，则发生临界转变。如果闩锁的边缘7770仅部分地接合在凹槽7450中，则闩锁7700可能滑出凹槽7450。然后气门可突然下降，并且可发生活塞接触。或者，推杆可因突然运动而损坏。要么可严重损坏发动机。

II型发动机气缸停用机构在图8A至图9C中示出。在图8A中，偏心凸轮凸角8003B相对于气缸停用机构8100和气门150位于顶部。排气口155的一部分显示在气门150的气门头附近。气门杆延伸到气缸停用机构8900上的杆座8100。弹簧156、弹簧座159和卡圈157有助于偏置气门150。包括液压间隙调节器(HLA)8500以调节距离气门的间隙。HLA 8500可经由套管8850中的端口8853与闩锁7700共享流体压力。HLA 8500位于HLA凹槽8855中。

轴承8300在轴承轴8320上旋转，并且凸轮凸角8003B在轴承8300上旋转。当闩锁8810的边缘8870卡在旋转臂8700的凹槽8710中时，凸轮凸角8003B通过相对于轴承8300旋转而上下推动气门150。弹簧8860在插头8840与闩锁8870之间偏置到锁定状态。插头包括油口8830，用于与油控气门OCV接口。

轴承轴8320可与延伸部8200一体形成。轴承轴8320经由臂8110和8150接收来自弹簧8140的偏置力。弹簧8140由保持器8500保持。臂8150靠在壁架8410上。弹簧力使轴承8300偏置成与凸轮凸角8003B接触。

如果没有相对于凸轮凸角旋转来调整进入或推出气缸停用模式的定时，则边缘8810将仅部分地与凹槽8710接合。闩锁8870可相对于内臂8700滑动，或者臂8700可相对于闩锁8870滑动。这种运动被称为临界转变，因为它可能严重损坏发动机，如通过使气门与活塞接触，或者由于它使内臂8700相对于凸轮凸角8003B的行进艰难。避免临界转变还可避免“夹住”闩锁7700或8870并导致闩锁功效的损坏。

II型和V型气缸停用机构仅是示例性的，并且其他气缸停用机构可与本文公开的系统和方法一起使用。适用于发动机类型I、III和IV的替代方案也在所公开的系统和方法的适用性范围内。

相对于图14和图15可理解避免临界转变。凸轮轴传感器CM1和曲轴传感器CK1可以是霍尔效应或其他传感器，以跟踪凸轮轴181、182和曲轴101上的齿。各个齿沿时间轴水平绘制。通过跟踪缺失的齿诸如缺少的曲轴齿CKM，或通过检测凸轮轴上的大型或小齿诸如CMS1和CMS2，ECU 1700和CDA控制器1800可跟踪发动机循环的活动，可了解活塞在气缸中的位置并且可了解凸轮凸角相对于停用机构的位置。跟踪缺失或不同大小的齿，并了解齿之间的定时允许实现直接的跟踪机制。临界转变位置在图14中圈出。在圈出的时间段内启动气缸停用会产生闩锁滑出其凹槽并导致临界转变事件的风险。

为了避免临界转变事件，气缸停用控制器1800命令执行故障安全子例程以避免与相应进气门和相应排气门的停用定时相关联的临界转变风险。气缸停用控制器1800命令包括以下步骤的故障安全子例程：验证所确定数量的气缸的相应排气门处于先前排气门关闭命令和先前排气门打开命令之间的切换窗口中。故障安全子例程的另一个方面可包括以下步骤：验证所确定数量的气缸的相应排气门处于排气门打开事件之外的切换窗口中。为了保护排气门，可在切换窗口1或2期间发出气缸停用命令，但是一旦排气门打开开始，直到进气门开始升高下一个切换窗口才启用。然后，在排气门打开命令与部分排气门降低之间存在非停用窗口。

相对于所选择数量的气缸的相应进气门进入停用模式可在进气门打开命令之后并且在连续关闭所选择数量的气缸的相应进气门的进气门打开命令之前的切换窗口中发生。相对于所选择数量的气缸的相应进气门进入停用模式可在进气门打开命令之后并且在任何燃料喷射到所选择数量的气缸的相应进气门之前的切换窗口中发生。当重新激活所选择数量的气缸时，重新激活包括在命令打开所选择数量的气缸的进气门之前命令打开所选择数量的气缸的排气门。当所选择数量的气缸的相应进气门和相应排气门关闭时，在所选择数量的气缸中进入气缸停用模式。

在其他替代方案中，在所确定数量的气缸的相应排气门已经打开和关闭之后，并且在所确定数量的气缸的相应进气门已经开始打开之后，但是在所确定数量的气缸的相应进气门已经关闭之前，可使停用所确定数量的气缸的命令定时发生。而且，在所确定数量的气缸的相应排气门已经打开和关闭之后，并且在所确定数量的气缸的相应进气门已经开始打开并开始关闭之后，但是在所确定数量的气缸的相应燃料喷射器已经喷射燃料之前，可使停用所确定数量的气缸的命令定时发生。

故障安全可包括以下步骤：验证所选择数量的气缸的相应排气门处于先前排气门关闭命令和先前排气门打开命令之间的切换窗口中。替代步骤包括验证所选择数量的气缸的相应排气门处于排气门打开事件之外的切换窗口中。而且，故障安全子例程可包括以下步骤：验证所确定数量的气缸的相应进气门处于进气门打开命令之后的切换窗口中。

在所选择数量的气缸的相应排气门已经打开和关闭之后，并且在所选择数量的气缸的相应进气门已经开始打开之后，但是在所选择数量的气缸的相应进气门已经关闭之前，可使进入气缸停用模式的命令定时发生。在所选择数量的气缸的相应排气门已经打开和关闭之后，并且在所选择数量的气缸的相应进气门已经打开和开始关闭之后，但是在所选择数量的气缸的相应燃料喷射器已经喷射燃料之前，可使进入气缸停用模式的命令定时发生。

另外，故障安全子例程可包括以下步骤：验证所确定数量的气缸的相应进气门处于进气门打开命令之后或之外的切换窗口中。通过在进气门升高开始之前等待，闩锁不会滑出凹槽，因为升高事件将闩锁夹持在合适位置。如果给出停用信号以移动闩锁8870或7700，则来自油控气门OCV1的油压损失将不会导致闩锁从凹槽中缩回，因为闩锁被升高事件的力夹持。即使电致动闩锁(其是设想的替代实施方案)由于升高期间的夹持力也不能移出凹槽。

排气门升高事件和进气门升高事件的峰值相对于接近传感器的电压读数示出。由于接近传感器的位置和气门的形状，该传感器会产生削峰。

代替多个齿读数，另一种替代方案设想跟踪活塞组件160的位置。或者，可将齿读数转换为活塞位置数据以监测活塞组件160的位置。因此，避免关于进气门的重新激活的临界转变风险可包括监测相对于停用进气门的相应活塞位置，并且当相应的活塞位置指示相应的活塞已经离开所选择数量的停用气缸的上止点时启动重新激活。避免关于排气门的重新激活的临界转变风险可包括监测相对于停用排气门的相应活塞位置，并且当相应的活塞位置指示相应的活塞已经离开所选择数量的停用气缸的下止点时启动重新激活。

图11示出了可将电压施加到引线7800以使来自端口7850的油压对闩锁7700加压。恰好在进气门升高开始之后，并且恰好在排气门完全关闭之前，可在第二切换窗口中施加电压。在闩锁7700夹持在凹槽中的情况下，在HLA 7011E与套筒7400之间，油压迅速建立，如尖峰所示。当闩锁移动到未锁定状态时，OCV压力略微下降，然后在停用期间稳定之前，压力再次建立。在发出OCV电压信号之后，OCV电流迅速上升。以这种方式建立压力允许实现快速的闩锁响应时间，并且可能是能量浪费计算的一部分。

通过在OCV控制轨道上包括电容器件，可在减少能源浪费的同时实现更快的响应时间。图16和图21示出了通向OCV和气缸停用机构7000的电容器。在气缸停用机构7000中具有电子闩锁或具有电控液压装置使得系统更具响应性。气缸停用机构可单独布置或布置在轨道中，诸如图3A所示的对OCV1和OCV2以及OCV3和OCV4。气缸停用机构的轨道可被配置为停用和重新激活进气门和排气门。停用命令可以是具有能级的电信号。轨道包括电能存储器设备，诸如电容器，并且能量存储器设备被配置为存储命令能级的一部分。存储命令能级的一部分水平减少了系统中的能量浪费，因为多余能量在下一个命令期间被充分利用(具有更快的响应时间)。因此，可进一步基于减少系统中的能量浪费来确定气缸数量。控制器单元被配置为通过在迭代确定期间重复选择与所存储的命令能量相关联的停用气缸来选择使所存储的命令能级的使用最大化的气缸组合。

在重新激活期间，气缸停用控制器1800命令停用进气门和停用排气门的重新激活。气缸停用控制器1800进一步命令执行故障安全子例程以避免与相应进气门和相应排气门的重新激活定时相关联的临界转变风险。

如图13所示，当排气阀和进气阀都不能启动升高，它们也不能接触活塞组件160时，终止OCV电压。这也避免了将闩锁7700或8870“夹在”凹槽7450或8710上。因此，适当地定时重新激活信号避免了临界转变，并且为此执行故障安全子例程。

初步和中断协议在图15中示出。在外部环中，主协议指示迭代地扫描曲轴齿并扫描凸轮轴齿。每个轴的位置根据图14的原理确定。经由齿读数定位凸轮轴和曲轴位置后，主协议确认必要的发动机信息(诸如，发动机循环、气门位置和活塞位置中的一者或多者)是已知的。也可解出发动机转速。ECU 1700和CDA控制器1800具有用于确认齿信息的车载信息。可将从凸轮传感器CM1和曲轴传感器CK1接收的数据与已知数据进行比较，并且一旦确认位置，协议就可增加齿并扫描下一个预期的齿图案。结合停用命令(其可以是从ECU 1700发出的信号或来自用户如通过开关进行的手动输入)，协议考虑当前发动机状态是否与停用命令兼容。确认或延迟停用的定时以避免临界转变。然后将停用命令输出到气缸停用机构7000、OCV等。

如果曲轴或凸轮轴齿读数触发中断协议，则中心环中的中断协议启动对发动机行为的“保持”。例如，如果在选择时间段内没有检测到凸轮轴和曲轴中任一者或两者的齿，则这是由中断协议读取的触发，需要保持状态命令。发出保持以防止发动机行为的转变。同样，运行故障安全可触发中断协议以发出保持状态命令。

图16和图21示出了替代控制单元和系统布局。在图16中，控制单元包括与气缸停用控制器1800分开的发动机控制单元1700。每一者包括至少一个处理器1720、1820，至少一个存储器设备1730、1830，以及存储在至少一个存储器设备中的至少一组处理器可执行控制算法。发动机控制单元1700基于在发动机控制单元处接收的发动机动力需求数据确定多个气缸中用于停用的气缸数量。发动机动力需求数据可来自车辆传感器1714并且可从基于车辆传感器1714存储的运行条件1735导出。车辆传感器1714可感测许多事物，诸如加速、减速、发动机运行模式、用户输入、稳定性系统参数等。凸轮传感器1710和曲轴传感器CK1可以是图3A的霍尔效应传感器CM1或CK1或者其他类型的传感器，诸如光学、磁性、电动传感器等。凸轮传感器1710和曲轴传感器1712将数据馈送到ECU 1700和CDA控制器1800，以建立实时凸轮齿数据和曲轴齿数据，从而与所存储的凸轮齿数据1731、1831和曲轴齿数据1733、1833进行比较。

ECU 1700处理所存储的数据以在燃料喷射管理模块1720中执行燃料喷射控制(定时、数量、气缸停用等)。将来自模块的输出发送到燃料控制器300，该燃料控制器可以两种方式通信以辅助故障安全确定。

ECU 1700还在摩擦计算器1723中执行摩擦计算。并且，在能量浪费计算器1725中执行浪费能量计算。将两个计算器的结果与燃料喷射管理输出一起馈送到组合器1740，以产生最终的气缸停用命令，从而发送到CDA控制器。组合器1740可比较计算结果以确定发动机对燃料的最佳使用。CDA控制器1800将数据返回到ECU 1700以供进一步处理，从而确认已经停用所确定数量的气缸的相应进气门和相应排气门。停用确认或对ECU的其他反馈可确保继续发动机运行。

在气缸停用控制器1800中，凸轮计算器1823处理所存储的和实时的凸轮数据并将它们进行比较，以发现凸轮轴位置并解出其他信息，诸如凸角位置、气门打开或关闭位置等。曲轴计算器1825处理所存储的和实时的曲轴数据并将它们进行比较，以发现曲轴位置并解出其他信息，诸如活塞组件160位置、冲程循环位置等。将所解出的信息馈送到故障安全计算器1827，以检查中断协议触发以及其他故障安全子例程。可将来自OCV的OCV反馈信号1714存储为OCV状态数据1837，并且可将其转发到故障安全计算器以供处理。可解出闩锁位置，或者可考虑管线压力。ECU 1700发出气缸选择1839，可将其存储在存储器中并转发以供故障安全检查。在故障安全计算器检查命令和决策之后，输出处理器为气缸停用机构(这里为OCV)制定最终信号。

比较图16和图21，图16中示出了元件网络，而图21中示出了合并结构。在图16中，气缸停用控制器接收由电子控制单元1700停用多个气缸中所确定数量的气缸的命令，并且气缸停用控制器1800实施所确定数量的气缸的相应进气门和相应排气门的停用。而且，如上所述，凸轮传感器CM1和曲轴传感器CK1将数据发送到ECU1700以供处理。信号调节板1602中断传感器数据以使所感测的数据兼容，以供CDA控制器使用。通信电路1604将CDA控制器停用信号格式化为与OCV兼容，并且还将格式化的停用信号准备成与电容存储器设备C兼容。将来自OCV的反馈馈送到信号调节板1602，使得CDA控制器1800可处理该反馈。

图16还包括用于确认到燃料喷射控制器1606的燃料已经关闭的替代故障安全子例程。可以在气门停用之前要求切断燃料喷射，以确保不会由于停用命令而发生壁润湿或其他负燃料使用。在另一个替代方案中，可将燃料切断确认发送到CDA控制器1800并且将其包括在故障安全子例程处理中。

图21的替代布局合并了计算以形成更强大且更少的网络ECU 2100。存储器2130从凸轮传感器CM1、曲轴传感器CK1和车辆传感器1714接收数据。这里，处理器包括分配编程以形成用于数据处理的多个车载子例程。摩擦计算器1723和能量浪费计算器1725将结果馈送到CDA控制器1700以进行气缸选择和停用命令的制定。可变气门致动(VVA)控制器200汇编可变气门致动信号，用于诸如提前进气门打开(EIVO)、延迟进气门关闭(LIVC)、提前排气门打开(EEVO)等策略。燃料控制器300也结合到ECU 2100中，并将燃料信号发送到燃料喷射器控制器1606。

图19示出了用于进入CDA模式和选择用于停用的气缸的决策树。当发动机动力需求在CDA模式的范围内时，如在步骤1901中确定，可发生三个事件。在一个分流中，在步骤1915中确定排气温度。可在步骤1917中进行热浸决策。如果需要热浸，则优化CDA模式以在步骤1919中向排气系统提供最大热量。在另一个分流中，通过实施图12A和图12B的考虑在步骤1903中使摩擦最小化。而且，在步骤1913中确定最大能量重复使用，如通过考虑电容存储器设备C。在步骤1905中发送三个输出以计算比较性燃料使用。这里，如上所述，比较几个计算结果会显示哪个更具有燃料效率，并且比较性计算可进一步包括在改变或不改变档位选择的情况下上述与全有效气缸模式的比较。在步骤1907中选择气缸组合。在步骤1908中执行一个或多个故障安全，这在图20中更详细地描述。如果CDA模式安全，则在步骤1911中发出停用命令并且发动机进入CDA模式。如果CDA不安全，则该过程可返回以进行故障安全处理，诸如调节定时，或者该过程可返回到流程图中的更高步骤。

图12A和图12B形成停用一个或多个气缸的决策，以通过减小由气缸组中的有效气缸引起的摩擦来减小曲轴上的扭矩消耗。在图12A中，移除活塞的发动机的曲轴驱动扭矩与发动机速度(每分钟的转数(RPM))形成对比。在所有6个气缸都处于有效状态，即没有气缸停用选择的情况下，在上部线条上可看到转动曲轴所需的扭矩。对于该发动机，曲轴扭矩要求得到改善，因为凸轮在停用气缸上没有像在有效气缸上那样面对那么大的阻力。随着停用气缸组中的气缸数量增加，移动曲轴所需的扭矩减小。这意味着，除了通过停用燃料喷射节省燃料之外，并且除了通过提高有效气缸的效率节省燃料之外，停用气缸还通过防止曲轴上的能量消耗来增加燃料节省。在发动机怠速时，可在1700RPM处看到Delta扭矩ΔT，从而通过将6个有效气缸移动成3个有效气缸和3个停用气缸来节省至少2英尺磅的扭矩。参考图12的数据有助于气缸停用决策，因为控制策略有利于使停用的气缸数量最大化，以便通过选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合同时满足发动机动力需求来使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。

图12B示出了完全组装的发动机的测试结果。这里，电动扭矩(为发动机提供动力所需的扭矩，但不提供净扭矩)与发动机RPM形成对比。同样，全有效气缸组需要最大的扭矩输出。停用气缸通过减少泵送损失并通过减少摩擦损失来提高发动机的效率。燃料经济性得以提高。2100RPM下的Delta扭矩ΔT节省约70％的能量，以将6个气缸转换为3个有效气缸和3个停用气缸。

图12A和图12B的原理可应用于下坡等级，诸如1/2％或1％等级，并且可选择全气缸停用气缸组以节省燃料并延长滑行和列队能力。当电动扭矩减小时，滑行和列队车辆将行进得更远。

图20中概述了若干故障安全协议。在步骤1908中执行故障安全可包括若干决策和步骤中的一者或多者。例如，一个故障安全子例程在步骤2201中监测闩锁位置。在步骤2203中确定闩锁位置是否安全。如果不安全，则在步骤2218中保持当前气缸选择。如果闩锁位置安全，则在步骤2222中致动CDA机构。

在另一个分流中，如果凸轮位置已知，并且切换窗口打开，则可执行步骤2222。步骤2210可与步骤2212中的气门位置感测以及步骤2214中的曲轴位置决策相结合，或者每个步骤可以是单独的故障安全子例程。步骤2214和2212的肯定结果形成切换窗口确定。如果切换窗口打开，则在步骤2222中致动CDA机构，但是如果切换窗口关闭，则在步骤2218中保持当前气缸选择。

在另一个分流中，故障安全子例程检查在步骤2221中是否已停用燃料喷射。另选地，故障安全子例程包括以下步骤：确定喷射控制器是否已将燃料喷射到所确定数量的停用气缸中的任何一个中。或者，故障安全子例程包括以下步骤：确定喷射控制器是否已接收到停用所确定数量的气缸的命令。否定结果通向步骤2218，而肯定结果通向步骤2222。

附加的故障安全子例程可包括CDA控制器1800确认已经停用所确定数量的气缸的相应进气门和相应排气门。

静态CDA模式可被布置成使得共同轨道以刚性方式向指定的气缸提供致动。轨道打开或关闭。例如，总是一起致动OCV对OCV1和OCV2。另选地，动态CDA模式允许致动OCV1和OCV2中的一者或两者。如果所有气缸都具有气缸停用机构，使得发动机系统还包括用于多个气缸中的每一个气缸的至少一个气缸停用单元，则所有气缸都可使用CDA模式，并且CDA的模式可随时间在发动机周围发生变化。

在另一个方面，确定气缸数量形成有效气缸和停用气缸的组合，其中多个气缸中的一半以上是停用气缸。另选地，多个气缸中仅有一个是停用气缸。而且，确定气缸数量可以包括在一个停用气缸、两个停用气缸或三个停用气缸这些选项中进行选择。并且，多个气缸中的一半可以是停用气缸。

在另一个方面，发动机系统可包括负载监测传感器。至少一组控制算法被配置为接收负载数据，确定发动机上的负载，并基于发动机上的负载确定发动机输出要求。当发动机上的负载低于第一阈值时，可以调节多个气缸中被选择用于停用的数量以满足发动机输出要求。当发动机上的负载高于第一阈值时，控制算法可进一步被配置为取消选择多个气缸中被选择用于停用的至少一个，命令喷射控制器激活取消选择的气缸中的至少一个的相应燃料喷射器，命令进气门控制器激活取消选择的气缸中的至少一个的相应进气门，并且命令排气门控制器激活取消选择的气缸中的至少一个的相应排气门。

当发动机系统包括进气辅助装置和空气流量传感器时，至少一组控制算法进一步被配置为接收空气流量数据，确定到相应进气门的空气流量，并且基于所确定的空气流量并基于燃料喷射器命令确定多个气缸中的每一个气缸的空燃比。基于所确定的空燃比，当发动机上的负载在预定范围内时，命令进气辅助装置增加到多个气缸的空气流量。另选地，基于所确定的空气燃料比，可以调节对燃料喷射器的命令，以调节喷射到多个气缸中的有效气缸的燃料量。

用于使多气缸发动机系统在气缸停用模式下运行的方法可包括确定发动机系统在至少一个阈值范围内运行。该方法选择多气缸发动机中用于停用的气缸数量。执行故障安全操作以确认停用机构的闩锁位置。然后，系统在所选择数量的气缸中进入气缸停用模式。进入气缸停用模式包括停用对所选择数量的气缸的燃料喷射，并且停用对所选择数量的气缸的进气门致动和排气门致动。

用于使多气缸发动机系统在气缸停用模式下运行的方法可包括确定发动机系统在至少一个阈值范围内运行，该至少一个阈值范围包括发动机动力需求。执行摩擦确定以使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。该方法包括基于摩擦确定选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合，同时满足发动机动力需求。选择多气缸发动机中用于停用的气缸数量可基于使相应活塞组件与所选数量气缸的相应气缸壁之间的摩擦最小化。

用于摩擦确定的方法可包括访问多气缸发动机系统的所感测或所存储的摩擦值。并且，该方法可包括将有效气缸和停用气缸分布在多气缸发动机系统周围，以使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的总摩擦最小化。可基于更新的发动机动力需求数据并基于更新的摩擦确定来迭代地更新气缸的分布和数量。可调节有效气缸和停用气缸的分布，使得随着时间的推移，有效气缸和停用气缸的数量和位置对于多气缸发动机系统而言是不同的。

执行摩擦确定还可包括执行凸轮摩擦确定，以使一个或多个旋转凸轮凸角与一个或多个气门致动机构之间的摩擦最小化。

可以监测发动机曲轴速度，并且设置用于进入或退出CDA模式的至少一个阈值范围，其中该阈值范围被分成高速阈值范围和低速阈值范围。可基于发动机曲轴速度是在高速阈值范围内还是在低速阈值范围内来调节气缸组合。还可以监测包括启动模式的发动机运行模式。至少一个阈值范围可包括启动模式。另选地，阈值可以是所监测的加速器位置的子集，或者是另一个用户输入，诸如开关选择或“按钮向上”或“按钮向下”命令。

考虑到本文公开的示例的说明书和实践，其他实现对于本领域技术人员将是显而易见的。

Claims (52)

1.一种用于发动机的摩擦损失管理系统，包括：

内燃机，所述内燃机包括曲轴和与所述曲轴相关联的多个气缸，所述多个气缸中的每一个气缸包括相应的：

往复活塞组件，所述往复活塞组件连接到所述曲轴；

燃料喷射器，所述燃料喷射器连接到喷射控制器，所述燃料喷射器被配置为停用和重新激活；

进气门，所述进气门连接到进气门控制器，所述进气门被配置为停用和重新激活；和

排气门，所述排气门连接到排气门控制器，所述排气门被配置为停用和重新激活；以及

控制单元，所述控制单元包括至少一个处理器、至少一个存储器设备以及存储在所述至少一个存储器设备中的至少一组处理器可执行控制算法，所述至少一组控制算法被配置为：

从一个或多个动力需求输入接收发动机动力需求数据；

接收发动机运行参数，包括所述曲轴每分钟的转数和所述发动机上的当前负载中的至少一者；

当所接收的发动机动力需求数据在一个或多个指定范围内时，基于所接收的发动机动力需求数据并进一步基于所感测或所存储的所述多个气缸的摩擦值来确定所述多个气缸中用于停用的气缸数量；并且

命令停用所述多个气缸中所确定数量的气缸，其中所述进气门控制器响应于所述命令而停用所确定数量的气缸的所述相应进气门，其中所述排气门控制器响应于所述命令而停用所确定数量的气缸的所述相应排气门，并且其中所述喷射控制器响应于所述命令而停用所确定数量的气缸的所述相应燃料喷射器，

其中确定所述多个气缸中用于停用的所述气缸数量通过选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合同时满足发动机动力需求，使得所述多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一组控制算法进一步被配置为通过基于更新的发动机动力需求数据并基于所述多个燃烧气缸与其相应的往复活塞之间的摩擦的更新确定来确定所述多个气缸中用于停用的气缸新数量，从而迭代地更新所述多个气缸中用于随时间停用的所述气缸数量。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述一组控制算法进一步被配置为动态地分配所述多个气缸中用于随时间停用的所述气缸数量并且动态地调节有效气缸和停用气缸的分布，使得随着时间的推移，有效气缸和停用气缸的数量和位置在所述内燃机周围变化。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述发动机是包括至少一个凸轮轨道的凸轮式发动机，其中所述至少一个凸轮轨道包括用于所述多个气缸中的每一个气缸的至少一个相应凸轮凸角，其中所述至少一个相应凸轮凸角与所述至少一个凸轮轨道一起旋转以升高和降低所述相应进气门中的一个，并且其中所述至少一个相应凸轮凸角有助于所感测或所存储的摩擦值。

5.根据权利要求1所述的系统，其中确定气缸数量形成有效气缸和停用气缸的组合，从而产生扭矩，并且其中通过使用附属于所述发动机的变速器或离合器中的一者来补偿所述扭矩。

6.根据权利要求1所述的系统，其中确定气缸数量形成有效气缸和停用气缸的组合，并且其中所述多个气缸中的一半以上是停用气缸。

7.根据权利要求1所述的系统，其中确定气缸数量形成有效气缸和停用气缸的组合，并且其中所述多个气缸中仅有一个是停用气缸。

8.根据权利要求1所述的系统，其中确定气缸数量形成有效气缸和停用气缸的组合，并且其中所述确定气缸数量包括在两个停用气缸、三个停用气缸或四个停用气缸的选项中进行选择。

9.根据权利要求1所述的系统，其中确定气缸数量形成有效气缸和停用气缸的组合，并且其中所述确定包括选择所述多个气缸中的一半为停用气缸。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所接收的发动机动力需求数据和所接收的发动机运行参数中的一者包括所述发动机的零或负扭矩输出，并且其中确定气缸数量形成零有效气缸和全停用气缸的组合。

11.一种用于使多气缸发动机系统在气缸停用模式下运行的方法，包括：

确定所述发动机系统在至少一个阈值范围内运行，所述至少一个阈值范围包括发动机动力需求；

执行摩擦确定以使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化；

基于所述摩擦确定选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合，同时满足所述发动机动力需求；

在所选择的停用气缸中进入气缸停用模式，

其中进入气缸停用模式包括：

停用对所选择的停用气缸的燃料喷射；并且

停用对所选择的停用气缸的进气门致动和排气门致动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述摩擦确定包括访问所述多气缸发动机系统的所感测或所存储的摩擦值。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述有效气缸和停用气缸分布在所述多气缸发动机系统周围，以使所述多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的总摩擦最小化。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括，其中所述确定包括监测发动机运行模式，其中所述至少一个阈值范围包括怠速发动机运行模式、加载怠速发动机运行模式、滑行模式和加载发动机运行模式中的一者或多者，并且其中基于所述发动机运行模式是所述怠速发动机运行模式、所述加载怠速发动机运行模式、所述滑行模式还是所述加载发动机运行模式来调节所述有效气缸和停用气缸的气缸组合。

15.根据权利要求14所述的方法，其中当所述发动机运行模式是所述滑行模式时执行所述摩擦确定还包括使摩擦最小化以延长所述滑行模式。

16.根据权利要求14所述的方法，其中当所述发动机模式是所述滑行模式时，选择具有最低总摩擦的气缸组合形成零有效气缸和全停用气缸的组合。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述发动机运行模式还包括列队模式，并且其中选择所述气缸组合进一步基于使摩擦最小化以优化列队模式进行。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述发动机运行模式还包括列队模式，并且其中选择所述气缸组合进一步基于在所述列队模式下运行的同时控制包括所述多气缸发动机系统的车辆的车辆速度。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其中执行摩擦确定还包括执行凸轮摩擦确定，以使一个或多个旋转凸轮凸角与一个或多个气门致动机构之间的摩擦最小化。

20.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，还包括计算所选择的气缸组合的燃料使用，计算包括所有有效气缸的气缸组合的燃料使用，并且当所选择的气缸组合的所述燃料使用低于所述所有有效气缸组合的所述燃料使用时，执行气缸停用模式的进入。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括调节所选择的气缸组合和所有有效气缸组合中的一者或两者的档位选择。

22.根据权利要求11所述的方法，还包括，其中所述确定包括监测发动机曲轴速度，其中所述至少一个阈值范围被分成高速阈值范围和低速阈值范围，并且其中基于所述发动机曲轴速度是在所述高速阈值范围内还是在所述低速阈值范围内来调节所述气缸组合。

23.根据权利要求11所述的方法，其中所述确定包括监测包括启动模式的发动机运行模式，并且其中所述至少一个阈值范围包括所述启动模式。

24.根据权利要求11所述的方法，还包括执行排气管理系统加热确定，其中选择所述气缸组合进一步基于减少排气管理系统中的对流热传递进行，使得当所述停用气缸的数量增加时，对流热量传递实现更多的减少。

25.一种用于使多气缸发动机系统在气缸停用模式下运行的方法，包括：

确定发动机系统在从零扭矩输出值到负扭矩输出值的扭矩输出范围内运行；

执行摩擦确定以确定是否使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化；

基于所述摩擦确定，选择所述多气缸发动机中用于停用的一个或多个气缸；

在所选择的一个或多个气缸中进入气缸停用模式，

其中进入气缸停用模式包括：

停用对所选择的停用气缸的燃料喷射；并且

停用对所选择的停用气缸的进气门致动和排气门致动。

26.根据权利要求25所述的方法，其中选择所述多气缸发动机中用于停用的一个或多个气缸包括选择所述多气缸发动机的所有气缸。

27.根据权利要求25所述的方法，其中所述多气缸发动机系统保持运行，使得所述相应的往复活塞组件继续往复运动。

28.根据权利要求25所述的方法，其中所述执行摩擦确定的方法包括确定所述多气缸发动机系统处于列队模式，并且其中在所选择的一个或多个气缸中进入气缸停用模式调节包括所述多气缸发动机系统的车辆的车辆速度。

29.根据权利要求25所述的方法，还包括退出所述气缸停用模式，并且通过致动至少一个气缸的对应排气门以从所述气缸内释放气缸压力来在所述至少一个气缸上进行发动机制动。

30.根据权利要求25所述的方法，还包括将所述扭矩输出耦合到接合的离合器组件，以将所述扭矩输出传递通过所述离合器组件并传递到车辆传动系统。

31.根据权利要求25所述的方法，还包括将所述扭矩输出耦合到接合的变速器，以通过所述变速器传递所述扭矩输出。

32.一种用于使多气缸发动机系统在气缸停用模式下运行的方法，包括：

确定发动机系统在从零扭矩输出值到负扭矩输出值的扭矩输出范围内运行；

执行摩擦确定以确定是否使多个气缸与其相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化；

基于所述摩擦确定，选择所述多气缸发动机中用于停用的所有气缸；

在所选择的气缸中进入气缸停用模式，

其中进入气缸停用模式包括：

停用对所选择的停用气缸的燃料喷射；并且

停用对所选择的停用气缸的进气门致动和排气门致动。

33.根据权利要求32所述的方法，还包括感测降低的车辆速度。

34.一种在多气缸柴油发动机中进入和退出气缸停用(“CDA”)模式的方法，其中气缸停用包括终止对气缸的燃料喷射并且在所述气缸停用模式的持续时间内保持所述气缸的进气门和排气门关闭，所述方法包括：

监测所述多气缸柴油发动机的至少一个气缸中的空燃比；

当所述空燃比低于45:1时，在所述至少一个气缸上进入CDA模式；并且

当所述空燃比高于45:1时，在所述至少一个气缸上退出CDA模式。

35.一种在多气缸柴油发动机中进入和退出气缸停用(“CDA”)模式的方法，其中气缸停用包括终止对气缸的燃料喷射并且在所述气缸停用模式的持续时间内保持所述气缸的进气门和排气门关闭，所述方法包括：

监测所述多气缸发动机的扭矩输出；

当所述扭矩输出低于130英尺磅时，在所述多气缸发动机的至少一个气缸上进入CDA模式；并且

当所述扭矩输出高于130英尺磅时，在所述至少一个气缸上退出CDA模式。

36.一种在多气缸柴油发动机中进入和退出气缸停用(“CDA”)模式的方法，其中气缸停用包括终止对气缸的燃料喷射并且在所述气缸停用模式的持续时间内保持所述气缸的进气门和排气门关闭，所述方法包括：

监测所述多气缸柴油发动机的制动平均有效压力(“BMEP”)；

当所述BMEP低于3巴时，在所述多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式；并且

当所述BMEP高于3巴时，在所述至少一个气缸上退出CDA模式。

37.一种在多气缸柴油发动机中进入和退出气缸停用(“CDA”)模式的方法，其中气缸停用包括终止对气缸的燃料喷射并且在所述气缸停用模式的持续时间内保持所述气缸的进气门和排气门关闭，所述方法包括：

监测所述多气缸柴油发动机的制动平均有效压力(“BMEP”)；

当所述BMEP低于3巴时，在所述多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式；并且

当所述BMEP高于3巴时，将所述至少一个气缸上的CDA模式的运行限制为2秒或更短的持续时间。

38.一种在多气缸柴油发动机中进入和退出气缸停用(“CDA”)模式的方法，其中气缸停用包括终止对气缸的燃料喷射并且在所述气缸停用模式的持续时间内保持所述气缸的进气门和排气门关闭，所述方法包括：

监测所述多气缸柴油发动机的制动平均有效压力(“BMEP”)；

当所述BMEP低于4巴时，在所述多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式；并且

当所述BMEP高于4巴时，在所述至少一个气缸上退出CDA模式。

39.一种在多气缸柴油发动机中进入和退出气缸停用(“CDA”)模式的方法，其中气缸停用包括终止对气缸的燃料喷射并且在所述气缸停用模式的持续时间内保持所述气缸的进气门和排气门关闭，所述方法包括：

监测所述多气缸柴油发动机的制动平均有效压力(“BMEP”)；

当所述BMEP低于4巴时，在所述多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式；并且

当所述BMEP高于4巴时，将所述至少一个气缸上的CDA模式的运行限制为2秒或更短的持续时间。

40.一种在多气缸柴油发动机中进入和退出气缸停用(“CDA”)模式的方法，其中气缸停用包括终止对气缸的燃料喷射并且在所述气缸停用模式的持续时间内保持所述气缸的进气门和排气门关闭，所述方法包括：

监测所述多气缸柴油发动机的动力输出；

当所述动力输出低于25kW时，在所述多气缸柴油发动机的至少一个气缸上进入CDA模式；并且

当所述动力输出高于25kW时，限制所述至少一个气缸上的CDA模式的运行。

41.根据权利要求40所述的方法，其中当所述动力输出高于25kW时限制所述至少一个气缸上的CDA模式的运行包括将在CDA模式下运行的所述多气缸柴油发动机的气缸数量限制为2个气缸并且将CDA模式下的所述2个气缸的运行限制为动力输出最高为50kW。

42.根据权利要求41所述的方法，还包括当所述动力输出大于50kW时，在所述至少一个气缸上退出CDA模式。

43.根据权利要求40所述的方法，还包括监测变速器的档位选择，所述变速器包括至少10个档位，并且其中当所述动力输出高于25kW时限制所述至少一个气缸上的CDA模式的运行包括将在CDA模式下运行的所述多气缸柴油发动机的气缸数量限制为3个气缸，将CDA模式下的所述3个气缸的运行限制为动力输出最高为50kW，并且将CDA模式下的所述3个气缸的运行限制为所述变速器的最低9档。

44.根据权利要求43所述的方法，还包括当所述动力输出大于50kW时，在所述至少一个气缸上退出CDA模式。

45.根据权利要求40所述的方法，还包括监测变速器的档位选择，所述变速器包括至少10个档位，并且其中当所述动力输出高于25kW时限制所述至少一个气缸上的CDA模式的运行包括将在CDA模式下运行的所述多气缸柴油发动机的气缸数量限制为4个气缸，将CDA模式下的所述4个气缸的运行限制为动力输出最高为50kW，并且将CDA模式下的所述4个气缸的运行限制为所述变速器的最低6档。

46.根据权利要求45所述的方法，还包括当所述动力输出大于50kW时，在所述至少一个气缸上退出CDA模式。

47.一种在多气缸柴油发动机中进入和退出气缸停用(“CDA”)模式的方法，其中气缸停用包括终止对气缸的燃料喷射并且在所述气缸停用模式的持续时间内保持所述气缸的进气门和排气门关闭，所述方法包括：

监测所述多气缸发动机的速度输出，以英里/小时(“MPH”)为单位；

当所述速度输出低于30MPH时，在所述多气缸发动机的至少一个气缸上进入CDA模式；并且

当所述速度输出高于30MPH时，在所述至少一个气缸上退出CDA模式。

48.根据权利要求34至47中任一项所述的方法，还包括：

执行摩擦确定以使所述多气缸柴油发动机的多个气缸与相应的往复活塞组件之间的摩擦最小化；

基于所述摩擦确定选择具有最低总摩擦的有效气缸和停用气缸的气缸组合，同时满足所述发动机动力需求；以及

在至少一个气缸上进入CDA模式，以使其上的摩擦最小化。

49.根据权利要求34至37中任一项所述的方法，还包括感测来自所述多气缸柴油发动机的零或负扭矩输出，并且响应于所感测的零或负扭矩输出而在所述多气缸柴油发动机的所有气缸上进入CDA模式。

50.根据权利要求34至37中任一项所述的方法，还包括命令来自所述多气缸柴油发动机的零或负扭矩输出，并且响应于所命令的零或负扭矩输出而在所述多气缸柴油发动机的所有气缸上进入CDA模式。

51.根据权利要求34至37中任一项所述的方法，还包括在利用所述多气缸柴油发动机的车辆中进入列队模式，跟踪所述车辆的车辆速度以及在所述列队模式下运行的至少一个其他车辆的车辆速度，并且在所述至少一个气缸上进入CDA模式，以响应于所述车辆的所跟踪车辆速度以及在所述列队模式下运行的所述至少一个其他车辆的所述车辆速度来控制所述车辆的所述车辆速度。

52.根据权利要求34至37中任一项所述的方法，还包括感测利用所述多气缸柴油发动机的车辆的滑行模式，并且在所述至少一个气缸上进入CDA模式以使其上的摩擦最小化，从而延长所述滑行模式。