СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR ENGINE (VERSIONS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к изменению установки фаз клапанного распределения для достижения виртуального вывода из работы цилиндров и избирательного осуществления обратного потока через выведенный из работы ряд цилиндров для получения преимуществ EGR.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели могут приводиться в работу с управлением регулируемой установкой фаз клапанного распределения для улучшения характеристик двигателя. Например, установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов могут регулироваться (например, подвергаться опережению или запаздыванию) на основании условий работы двигателя для увеличения положительного или отрицательного перекрытия клапанов. Увеличенное положительное перекрытие клапанов, например, может использоваться для улучшения воздушно-топливной смеси и управления температурой заряда цилиндра. В качестве еще одного примера, увеличенное отрицательное перекрытие клапанов может использоваться, так что поток воздуха через один или более цилиндров двигателя (например, в одном ряду двигателя) по существу уменьшается при разрешении потока воздуха через другие цилиндры (например, в другом ряду). Это дает возможность избирательного вывода из работы цилиндров в ряду с уменьшенным потоком.
Однако изобретатели в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такого подхода. В качестве одного из примеров, могут возникать выбросы на выхлопной трубе и проблемы эффективности каталитического нейтрализатора. Более точно, когда выведенные из работы ранее цилиндры вновь повторно вводятся в действие, дополнительное топливо требуется для возобновления работы каталитического нейтрализатора выхлопных газов выведенного из работы ряда. Это приводит к ухудшению экономии топлива. В качестве еще одного примера, в устройствах с кулачковым приводом, несущественные колебания установки фаз кулачкового распределения могут оказывать влияние на поток через выведенные из работы цилиндры. Таким же образом, незначительные изменения давления на выпуске и давления на впуске могут приводить к некоторому результирующему потоку между впускным и выпускным коллекторами. Любой поток с впуска на выпуск может снижать эффективность каталитического нейтрализатора выхлопных газов, а также уменьшать преимущества вывода из работы цилиндров. В общем и целом, уменьшаются эксплуатационные качества двигателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, в одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены способом для двигателя, включающим в себя этапы, на которых:
осуществляют работу первой группы осуществляющих сгорание цилиндров в первом ряду двигателя для обеспечения результирующего потока воздуха и выхлопных газов в первом направлении, при регулировании установки фаз клапанного распределения второй группы не осуществляющих сгорание цилиндров во втором ряду двигателя, чтобы иметь по существу меньший поток во втором ряду по сравнению с первым рядом, при этом направление по существу меньшего потока во втором ряду регулируют на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда.
В одном из вариантов предложен способ, в котором по существу меньший поток во втором ряду двигателя включает в себя по существу меньший поток в первом направлении через второй ряд двигателя, чем поток в первом направлении через первый ряд двигателя при первом условии, и по существу меньший поток во втором, противоположном направлении через второй ряд двигателя, чем поток в первом направлении через первый ряд двигателя при втором условии.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первое направление представляет собой из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор первого ряда и из второго впускного коллектора во второй выпускной коллектор второго ряда, при этом второе направление представляет собой из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор второго ряда.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулирование фаз клапанного распределения включает в себя этап, на котором в ответ на оцененное топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второго ряда, являющееся более бедным, чем стехиометрия, регулируют установку фаз клапанного распределения, чтобы разворачивать направление по существу меньшего потока с первого направления на второе направление, а в ответ на оцененное топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второго ряда, находящееся вблизи стехиометрии, регулируют установку фаз клапанного распределения, чтобы разворачивать направление по существу меньшего потока со второго направления на первое направление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров дополнительно регулируют на основании давления второго выпускного коллектора второго ряда.
В одном из вариантов предложен способ, в котором давление второго выпускного коллектора оценивают посредством датчика давления, присоединенного к каталитическому нейтрализатору выхлопных газов во втором выпускном коллекторе.
В одном из вариантов предложен способ, в котором давление второго выпускного коллектора оценивают посредством датчика кислорода, присоединенного к каталитическому нейтрализатору выхлопных газов во втором выпускном коллекторе.
В одном из вариантов предложен способ, в котором дополнительное регулирование установки фаз клапанного распределения на основании давления второго выпускного коллектора включает в себя этап, на котором регулируют установку фаз клапанного распределения для поддержания давление выхлопных газов второго ряда более низким, чем пороговое давление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулирование установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров включает в себя этап, на котором регулируют установку фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов второй группы цилиндров.
В одном из вариантов предложен способ, в котором впускные и/или выпускные клапаны первой группы цилиндров приводят в действие первым распределительным валом, а впускные и/или выпускные клапаны второй группы цилиндров приводят в действие вторым распределительным валом, при этом регулирование установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов второй группы цилиндров включает в себя этап, на котором регулируют вторую установку фаз кулачкового распределения второго распределительного вала при поддержании первой установки фаз кулачкового распределения первого распределительного вала.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление работы первой группы цилиндров включает в себя этап, на котором впрыскивают топливо в первую группу цилиндров, при этом при осуществлении работы топливо не впрыскивают во вторую группу цилиндров.
В одном из вариантов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
осуществляют работу первой группы осуществляющих сгорание цилиндров в первом ряду с установкой фаз клапанного распределения, отрегулированной для обеспечения первого, более высокого потока заряда из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор; и
осуществляют работу второй группы не осуществляющих сгорание цилиндров во втором ряду с установкой фаз клапанного распределения, отрегулированной на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов во втором ряду для обеспечения по существу отсутствующего потока заряда между вторым впускным коллектором и вторым выпускным коллектором.
В одном из вариантов предложен способ, в котором установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров регулируют на основании одного или более из топливно-воздушного соотношения выхлопных газов и давления выхлопных газов второго выпускного коллектора.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют установку момента зажигания первой группы цилиндров на основании установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда.
В одном из вариантов предложен способ, в котором впускные и/или выпускные клапаны первой группы цилиндров приводят в действие посредством первого распределительного вала, и впускные и/или выпускные клапаны второй группы цилиндров приводят в действие посредством второго распределительного вала, при этом установку фаз клапанного распределения первой группы цилиндров регулируют на первую установку фаз распределения посредством переключения первого распределительного вала в первое положение распределительного вала, и установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров регулируют на вторую, отличную установку фаз распределения посредством переключения второго распределительного вала во второе, отличное положение распределительного вала.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление работы второй группы не осуществляющих сгорание цилиндров во втором ряду с установкой фаз клапанного распределения, отрегулированной для обеспечения по существу отсутствия потока заряда, включает в себя этапы, на которых, в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду, являющееся более бедным, чем стехиометрия, регулируют установку фаз клапанного распределения на первую установку фаз распределения для уменьшения потока заряда из второго впускного коллектора во второй выпускной коллектор, и в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду, находящееся в стехиометрии, регулируют установку фаз клапанного распределения на вторую установку фаз распределения для уменьшения потока заряда из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор.
В одном из вариантов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
осуществляют работу первой группы цилиндров в первом ряду двигателя, чтобы сжигать и выпускать большее количество газов в первый каталитический нейтрализатор, а затем, в место соединения выпуска с первым, более высоким расходом, при осуществлении работы второй группы цилиндров во втором ряду двигателя, чтобы не осуществляли сгорание и чередовали направление потока меньшего количества заряда между вторым каталитическим нейтрализатором и местом соединения выпуска со вторым, более низким расходом.
В одном из вариантов предложен способ, в котором второй, более низкий расход является долей первого, более высокого расхода, при этом периодическое изменение направления потока меньшего количества заряда включает в себя этапы, на которых направляют меньшее количество заряда со вторым, более низким расходом из места соединения выпуска во второй каталитический нейтрализатор при первом условии, и направляют меньшее количество заряда со вторым, более низким расходом из второго каталитического нейтрализатора в место соединения выпуска при втором условии.
В одном из вариантов предложен способ, в котором периодическое изменение направления потока основано на топливно-воздушном соотношении выхлопных газов второй группы цилиндров относительно топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров, при этом периодическое изменение включает в себя этапы, на которых регулируют установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров в первом направлении, когда топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров является более бедным, чем топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров, и регулируют установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров во втором, противоположном направлении, когда топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров находится на или вблизи топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулирование включает в себя этапы, на которых:
регулируют установку фаз клапанного распределения на начальную установку фаз распределения, при которой топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров находится в пределах порогового диапазона топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров; и
регулируют заново установку фаз клапанного распределения с начальной установки фаз распределения, если топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров находится вне порогового диапазона топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров, чтобы возвращать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров в пределы порогового диапазона.
Таким образом, преимущества избирательного вывода из работы цилиндров могут достигаться без ухудшения эффективности каталитического нейтрализатора выхлопных газов в выведенном из работы ряду двигателя.
Например, двигатель может содержать первую группу цилиндров, присоединенную к первому каталитическому нейтрализатору выхлопных газов, в первом ряду цилиндров и вторую группу цилиндров, присоединенную ко второму каталитическому нейтрализатору выхлопных газов во втором ряду цилиндров. Во время выбранных условий, таких как когда нагрузка двигателя находится ниже, чем пороговое значение, топливо может впрыскиваться в и сжигаться в первой группе цилиндров. В дополнение, установка фаз клапанного распределения первой группы цилиндров может регулироваться, чтобы осуществлять поток воздуха и выхлопных газов из впускного коллектора по направлению к месту соединения выпуска через первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов. Одновременно, топливо может не впрыскиваться во вторую группу цилиндров. Взамен, установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров может регулироваться (например, непрерывно регулироваться) на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда, чтобы иметь по существу меньший поток во втором ряду по сравнению с первым рядом. В материалах настоящего описания, по существу меньший поток во втором ряду включает в себя по существу меньший поток в первом направлении по сравнению с потоком в первом направлении через первый ряд при первом условии и по существу меньший поток во втором, противоположном направлении по сравнению с потоком в первом направлении через первый ряд при втором условии. Посредством поддержания по существу меньшего количества и скорости потока наряду с непрерывным изменением направления потока через второй ряд, по существу пренебрежительно малый поток (например, по существу результирующий нулевой поток) может обеспечиваться через вторую группу цилиндров.
Установка фаз клапанного распределения второго ряда может регулироваться на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда, чтобы регулировать или периодически изменять поток. Например, в то время как первый ряд работает в стехиометрии, более бедное, чем стехиометрия, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов во втором ряду может использоваться для логического вывода небольшого потока заряда воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор. В ответ на обеднение, установка фаз клапанного распределения может регулироваться чтобы изменять на обратное направление потока через второй ряд, так чтобы небольшой поток заряда проходил из выпускного коллектора во впускной коллектор, и топливно-воздушное соотношение второго ряда возвращается к стехиометрии. В качестве еще одного примера, стехиометрическое топливно-воздушное соотношение выхлопных газов во втором ряду может использоваться для логического вывода небольшого потока заряда из выпускного коллектора во впускной коллектор. В ответ на считанное топливно-воздушное соотношение, установка фаз клапанного распределения может регулироваться для изменения на обратное направления потока через второй ряд, так чтобы небольшой поток заряда проходил из впускного коллектора в выпускной коллектор, а топливно-воздушное соотношение второго ряда обеднялось. Непрерывное периодическое изменение направления потока у небольшого потока побуждает топливно-воздушное соотношение выхлопных газов во втором ряду по существу поддерживаться на незначительно более бедном, чем стехиометрия (или слегка более бедным, чем топливно-воздушное соотношение первого ряда).
Таким образом, посредством уменьшения потока через выведенный из работы ряд, требования восстановления каталитического нейтрализатора выхлопных газов могут уменьшаться. Посредством поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов выведенного из работы цилиндра слегка более бедным, чем работающий ряд, может даваться возможность по существу нулевого потока через выведенный из работы ряд. Посредством снижения требований восстановления каталитического нейтрализатора при последующем возобновлении работы цилиндров, преимущества вывода из работы цилиндров могут достигаться без ухудшения экономии топлива и характеристик двигателя.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1-2 схематично показывают аспекты примерной системы двигателя в соответствии с вариантом осуществления этого раскрытия.
Фиг. 3 изображает местный вид двигателя.
Фиг. 4-6 иллюстрируют примерные способы регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов для каждой из первой группы и второй группы цилиндров для снижения потока, или обратного потока, через выведенный из работы ряд двигателя.
Фиг. 7 иллюстрирует примерный способ диагностирования утечки выхлопных газов в выведенном из работы ряду двигателя в условиях обратного потока.
Фиг. 8 иллюстрирует примерное регулирование установки фаз клапанного распределения для каждой из первой и второй группы цилиндров согласно настоящему изобретению.
Фиг. 9 иллюстрирует примерную регулирование фаз клапанного распределения для второй группы цилиндров для обеспечения по существу нулевой поток через второй ряд.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание относится к системам и способам регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов для первой группы цилиндров в первом ряду двигателя и второй группы цилиндров во втором ряду двигателя (фиг. 1-3), чтобы давать возможность избирательного вывода из работы цилиндров. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения способов управления, такие как показанные на фиг. 4-6, чтобы направлять по существу меньший поток, в том же самом направлении, через выведенный из работы ряд по сравнению с работающим рядом в некоторых условиях работы. В других условиях, контроллер может направлять сгоревшие выхлопные газы из работающего ряда через выведенный из работы ряд в противоположном направлении. Как показано на фиг. 7, контроллер также может выявлять утечки выхлопных газов в выведенном из работы ряду при обратном потоке на основании изменений контролируемого топливно-воздушного соотношения. Посредством регулирования установки фаз клапанного распределения выведенного из работы ряда на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов выведенного из работы ряда, преимущества выведения из работы цилиндров могут достигаться наряду с поддержанием условий для функционирования каталитического нейтрализатора выхлопных газов. Примерное регулирование описано в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 8-9.
Фиг. 1 показывает примерный двигатель, включающий в себя множество камер сгорания или цилиндров 30. Множество цилиндров 30 двигателя расположены в качестве групп цилиндров или отдельных рядов двигателя. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя два ряда 14A, 14B двигателя. Таким образом, цилиндры расположены в качестве первой группы цилиндров, расположенной в первом ряду 14A двигателя и второй группы цилиндров, расположенной во втором ряду 14B двигателя.
Двигатель 10 может принимать всасываемый воздух через впускной канал 42, сообщающийся с разветвленным впускным коллектором 44A, 44B. Более точно, первый ряд 14A двигателя принимает всасываемый воздух из впускного канала 42 через первый впускной коллектор 44A наряду с тем, что второй ряд 14B двигателя принимает всасываемый воздух из впускного канала 42 через второй впускной коллектор 44B. Несмотря на то, что ряды 14A, 14B двигателя показаны с отдельными впускными коллекторами, следует принимать во внимание, что, в альтернативных вариантах осуществления, они могут совместно использовать общий впускной коллектор или часть общего впускного коллектора. Количество воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, может регулироваться посредством регулирования положения дросселя 64. Дополнительно, как конкретизировано в материалах настоящего описания, количество воздуха, подаваемого в каждую группу цилиндров в специфичном ряду, может регулироваться посредством изменения установки фаз распределения впускных клапанов одного или более впускных клапанов, присоединенных к цилиндрам, которые подробнее показаны на фиг. 3.
Продукты сгорания, вырабатываемые в цилиндрах первого ряда 14A двигателя, выпускаются в атмосферу через первый выпускной коллектор 48A. Первое устройство снижения токсичности выхлопных газов, такое как первый каталитический нейтрализатор 70A выхлопных газов, присоединено к первому выпускному коллектору 48A. Выхлопные газы направляются из первого ряда 14A двигателя через первый каталитический нейтрализатор 70A выхлопных газов по направлению к месту 55 соединения выпуска вдоль первого выпускного коллектора 48A. Оттуда, выхлопные газы могут направляться в атмосферу через общий выпускной канал 50. Подобным образом, продукты сгорания, вырабатываемые в цилиндрах второго ряда 14B двигателя, выпускаются в атмосферу через второй выпускной коллектор 48B. Второе устройство снижения токсичности выхлопных газов, такое как второй каталитический нейтрализатор 70B выхлопных газов, присоединено к второму выпускному коллектору 48B. Выхлопные газы направляются из второго ряда 14B двигателя через второй каталитический нейтрализатор 70B выхлопных газов по направлению к месту 55 соединения выпуска вдоль второго выпускного коллектора 48B. Оттуда, выхлопные газы могут направляться в атмосферу через общий выпускной канал 50.
Как конкретизировано ниже, посредством регулирования установок фаз кулачкового распределения, установки фаз клапанного распределения цилиндра могут регулироваться для обеспечения виртуального вывода из работы цилиндра, при этом уменьшается поток через цилиндр. Например, может обеспечиваться по существу нулевой поток через второй ряд. В качестве примера, когда установка фаз кулачкового распределения является такой, что открывание впуска и выпуска центрируются приблизительно в нижней точке хода поршня, газы (всасываемый воздух и/или выхлопные газы) могут втекать и вытекать из цилиндра с минимальным результирующим потоком между впускным и выпускным коллекторами. Однако, во время таких условий, незначительные изменения установки фаз кулачкового распределения, давление на выпуске и давление на впуске может вызывать по меньшей мере некоторый результирующий поток между впускным и выпускным коллекторами. Если результирующий поток происходит с впуска в систему выпуска, избыточный кислород вовлекается в каталитический нейтрализатор выхлопных газов, что снижает эффективность нейтрализации NOx каталитического нейтрализатора, когда цилиндры выведены из работы, и что приводит к необходимости, чтобы избыточное топливо вводилось для восстановления каталитического нейтрализатора. Это снижает общие выигрыши от VDE. В обратном утверждении, обратный поток из работающего ряда в выведенный из работы ряд может использоваться в условиях, где требуется охлажденная EGR. В течение других периодов времени, обратный поток может компрометировать выходную мощность и эффективность использования топлива. Таким образом, требуемые величина и направление потока через выведенный из работы ряд могут контролироваться и поддерживаться посредством регулирования установки фаз кулачкового распределения, или установки фаз клапанного распределения цилиндра, на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов.
Например, во время выбранных условий двигателя, таких как во время низких нагрузок двигателя, один или более цилиндров выбранного ряда двигателя могут избирательно выводиться из работы. Это может включать в себя вывод из работы топливоснабжения и искрового зажигания в выбранном ряду двигателя. В дополнение, установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов может регулироваться, чтобы выдавать по существу меньший поток через выведенный из работы ряд двигателя по сравнению с работающим рядом двигателя. Направление по существу меньшего потока может постоянно регулироваться, например, меняться, чтобы давалась возможность по существу нулевого потока через выведенный из работы ряд. Например, установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов выведенного из работы ряда двигателя может непрерывно регулироваться на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов выведенного из работы ряда двигателя для обеспечения по существу отсутствия результирующего потока через выведенный из работы ряд наряду с тем, что установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов работающего ряда двигателя регулируется для обеспечения нулевого потока (или отсутствующего результирующего потока) воздуха и выхлопных газов через работающий ряд. Работа второй группы не осуществляющих сгорание цилиндров во втором ряду с установкой фаз клапанного распределения, отрегулированной для обеспечения по существу отсутствующего потока заряда, может включать в себя, в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду, являющееся более бедным, чем стехиометрия, регулирование установки фаз клапанного распределения на первую установку фаз распределения для уменьшения потока заряда из второго впускного коллектора во второй выпускной коллектор, и, в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду, находящееся на стехиометрии, регулирование установки фаз клапанного распределения на вторую установку фаз распределения для уменьшения потока заряда из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор. В материалах настоящего описания, посредством обеспечения по существу меньшего потока через выведенный из работы ряд, преимущества вывода из работы цилиндров могут обеспечиваться без ухудшения эффективности каталитического нейтрализатора выхлопных газов в выведенном из работы ряду (например, посредством удерживания кислорода в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов), тем самым, уменьшая необходимость в активном восстановлении каталитических нейтрализаторов выхлопных газов во время последующего возобновления работы цилиндров. Это уменьшает получающийся в результате повышенный расход топлива и улучшает общую экономию топлива двигателя.
Как конкретизировано на фиг. 4-5, установка фаз клапанного распределения выведенного из работы ряда может регулироваться на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов выведенного из работы ряда для обеспечения уменьшенного потока для поддержания топливно-воздушного соотношения выведенного из работы ряда слегка обедненной. Например, установка фаз клапанного распределения выведенного из работы второго ряда 14B цилиндров может регулироваться на основании выходного сигнала второго датчика 82 топливно-воздушного соотношения выхлопных газов для обеспечения по существу отсутствующего потока, поддерживая топливно-воздушное соотношение выхлопных газов ряда слегка более бедным, чем стехиометрия. В качестве альтернативы, установка фаз клапанного распределения может регулироваться для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов выведенного из работы ряда 14B двигателя слегка более бедным, чем топливно-воздушное соотношение выхлопных газов работающего ряда 14A цилиндров (например, беднее на менее чем 10%). Топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первого ряда 14A двигателя может оцениваться датчиком 72 топливно-воздушного соотношения выхлопных газов. По существу, датчики 72, 82 могут быть датчиками кислорода (такими как датчики EGO, HEGO или UEG) или другими уместными датчиками топливно-воздушного соотношения. В одном из примеров, осуществление работы второй группы не осуществляющих сгорание цилиндров во втором ряду с установкой фаз клапанного распределения, отрегулированной для обеспечения по существу отсутствия потока заряда, включает в себя, в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду, являющееся более бедным, чем стехиометрия, регулирование установки фаз клапанного распределения на первую установку фаз распределения для уменьшения потока заряда из второго впускного коллектора во второй выпускной коллектор, и, в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду, находящееся на стехиометрии, регулирование установки фаз клапанного распределения на вторую установку фаз распределения для уменьшения потока заряда из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор.
Кроме того, во время других условий, таких как во время низких нагрузок двигателя, когда запрошена рециркуляция выхлопных газов, один или более цилиндров выбранного ряда двигателя могут избирательно выводиться из работы и, дополнительно, установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов выведенного из работы ряда может регулироваться для обеспечения результирующего потока через выведенный из работы ряд в направлении, противоположном результирующему потоку через работающий ряд. Например, как показано на фиг. 2, второй ряд 14B двигателя может выводиться из работы посредством вывода из работы топливоснабжения и искрового зажигания у выбранного ряда двигателя. Затем, установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов выведенного из работы ряда 14B двигателя может регулироваться, так что по меньшей мере часть сгоревших выхлопных газов, вырабатываемых в работающем ряду 14A двигателя, втягивается из первого выпускного коллектора 48A во второй выпускной коллектор 48B выше по потоку от места 55 соединения выпуска. Кроме того, сгоревшие выхлопные газы втягиваются из второго выпускного коллектора 48B во второй впускной коллектор 44B через второй каталитический нейтрализатор 70B. Таким образом, первая группа цилиндров первого ряда 14A двигателя эксплуатируется для обеспечения результирующего потока воздуха и выхлопных газов из первого впускного коллектора 44A в первый выпускной коллектор 48A, наряду с тем, что вторая группа цилиндров второго ряда 14B двигателя эксплуатируется, чтобы выдавать результирующий поток выхлопных газов из второго выпускного коллектора 48B во второй впускной коллектор 44B. По мере того, как выхлопные газы проходят через цилиндры выведенного из работы ряда, охлаждение выхлопных газов может происходить, чтобы подвергнутые рециркуляции выхлопные газы, принятые через выведенный из работы ряд, были холоднее, чем выхлопные газы, принятые через выделенный канал EGR. В материалах настоящего описания, посредством втягивания обратного потока через выведенный из работы ряд, преимущества охлажденной EGR могут обеспечиваться в дополнение к преимуществам вывода из работы цилиндров. Следует принимать во внимание, что, в дополнение к EGR, принятой посредством обратного потока через выведенный из работы ряд, дополнительная EGR может обеспечиваться для работающего ряда двигателя чрез канал EGR, присоединенный между выпускным коллектором и впускным коллектором (как показано на фиг. 3). Например, общий канал EGR (не показан на фиг. 1-2) может быть присоединен от ниже по потоку места 55 соединения выпуска до выше по потоку впускных коллекторов 44A, 44B (и ниже по потоку от впускного дросселя 64). Однако, в некоторых вариантах осуществления, каждый ряд двигателя может иметь выделенный канал EGR, присоединенный между соответствующим впускным коллектором, ниже по потоку от дросселя, и соответствующий выпускной коллектор, выше по потоку от места 55 соединения выпуска.
Как конкретизировано на фиг. 6, установка фаз клапанного распределения выведенного из работы ряда может регулироваться при обратном потоке, чтобы топливно-воздушное соотношение выхлопных газов работающего ряда считывалось во впускном коллекторе выведенного из работы ряда. Например, наряду с изменением направление на обратное потока через выведенный из работы второй ряд 14B двигателя, работающий ряд 14A двигателя может эксплуатироваться в большей степени обогащенным, чем стехиометрия, в течение некоторой длительности. Установка фаз клапанного распределения второго ряда 14B двигателя затем может регулироваться, так что более богатое, чем стехиометрия, топливно-воздушное соотношение, считывается на втором датчике 84 топливно-воздушного соотношения на впуске во втором впускном коллекторе 44B. Первый ряд 14A двигателя может иметь подобный первый датчик 74 топливно-воздушного соотношения на впуске в первом впускном коллекторе 44A. По существу, датчики 74, 84 могут быть датчиками кислорода (такими как датчики EGO, HEGO или UEG) или другими уместными датчиками топливно-воздушного соотношения. Посредством считывания богатого топливно-воздушного соотношения работающего ряда на впуске выведенного из работы ряда, может подтверждаться обратный поток. Дополнительно, во время выбранных условий, первый работающий ряд 14A может временно эксплуатироваться более обогащенным, чем стехиометрия, в течение некоторой длительности, чтобы по меньшей мере частично восстанавливать каталитический нейтрализатор выхлопных газов во втором выведенном из работы ряду 14B двигателя. В материалах настоящего описания, длительность обогащения и/или степень обогащения могут быть основаны на состоянии восстановления, или состоянии загрузки кислорода, каталитического нейтрализатора выхлопных газов, присоединенного к выведенному из работы ряду. Например, длительность может увеличиваться, и обогащение может увеличиваться по мере того, как возрастает состояние загрузки кислорода каталитического нейтрализатора.
В качестве используемой в материалах настоящего описания, регулирование установки фаз клапанного распределения впускного и/или выпускного клапана может включать в себя регулирование установки фаз кулачкового распределения, где клапаны являются клапанами с кулачковым приводом. Например, положение распределительного вала у распределительного вала, присоединенного к впускным и/или выпускным клапанам первого ряда, может регулироваться на первое положение для обеспечения первой установки фаз кулачкового распределения и соответствующую первую установку фаз клапанного распределения, которая обеспечивает результирующий поток в первом направлении через первый ряд (более точно, из впускного коллектора в выпускной коллектор). Одновременно, положение распределительного вала у распределительного вала, присоединенного к впускным и/или выпускным клапанам второго ряда, может регулироваться на второе, отличное положение для обеспечения второй, отличной установки фаз кулачкового распределения и соответствующей второй, отличной установки фаз клапанного распределения, которая обеспечивает результирующий поток во втором, противоположном направлении через второй ряд (более точно, из выпускного коллектора во впускной коллектор). В качестве альтернативы, вторая установка фаз кулачкового распределения и соответствующая вторая установка фаз клапанного распределения может постоянно регулироваться между установкой фаз распределения, которая обеспечивает небольшой результирующий поток в первом направлении через второй ряд (более точно, из впускного коллектора в выпускной коллектор) наряду с обеспечением более бедного, чем стехиометрия, топливно-воздушного соотношения выхлопных газов во втором ряду, и установкой фаз распределения, которая обеспечивает небольшой результирующий поток во втором направлении через второй ряд (более точно, из выпускного коллектора во впускной коллектор) наряду с обеспечением стехиометрического топливно-воздушного соотношения выхлопных газов во втором ряду. Постоянная перемена между положениями предоставляет по существу нулевому результирующему потоку возможность обеспечиваться во втором ряду, в то время как топливно-воздушное соотношение выхлопных газов зависает на слегка более бедном, чем стехиометрия.
Таким образом, на основании условий работы двигателя, выбранный ряд двигателя может выводиться из работы наряду с тем, что установка фаз клапанного распределения выведенного из работы может регулироваться, чтобы регулировать поток воздуха и выхлопных газов через цилиндры выведенного из работы ряда. Посредством предоставления потоку возможности менять направление на обратное через выведенный из работы ряд в некоторых условиях, более холодная EGR может обеспечиваться наряду с поддержанием уровня производительности каталитического нейтрализатора выхлопных газов выведенного из работы ряда. Посредством предоставления потоку через выведенный из работы ряд возможности по существу уменьшаться в других условиях, вывод из работы цилиндров может обеспечиваться, к тому же наряду с поддержанием уровня производительности каталитического нейтрализатора выхлопных газов выведенного из работы ряда и уменьшением требований к восстановлению. Таким образом, улучшаются выбросы выхлопных газов на выхлопной трубе и экономия топлива.
Следует принимать во внимание, что, в некоторых вариантах осуществления, выпускные коллекторы дополнительно могут включать в себя отсечной клапан (не показан), присоединенный выше по потоку от соответственного каталитического нейтрализатора выхлопных газов, чтобы уменьшать поток через каталитический нейтрализатор. Например, в условиях, когда первая группа цилиндров в первом ряду 14A двигателя выводится из работы, первый отсечной клапан, присоединенный выше по потоку от первого каталитического нейтрализатора 70A выхлопных газов может закрываться для уменьшения потока через него.. Подобным образом, в условиях, когда вторая группа цилиндров во втором ряду 14B двигателя выводится из работы, второй отсечной клапан, присоединенный выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора 70B выхлопных газов может закрываться для уменьшения потока через него. Посредством уменьшения потока, может уменьшаться насыщение кислородом каталитического нейтрализатора, присоединенного к выведенному из работы ряду двигателя.
По существу, когда отсечной клапан закрыт, давление и разрежение могут иметь тенденцию нарастать в соответствующем выпускном коллекторе. Это увеличение давления в выпускном коллекторе увеличивало бы насосную работу и уменьшало бы преимущества экономии топлива, достигаемые посредством вывода из работы цилиндров. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, датчик давления также может быть присоединен к выпускному коллектору для выявления изменений давления, и установка фаз клапанного распределения цилиндров в выведенном из работы ряду двигателя может дополнительно точно регулироваться для удерживания давления в выпускном коллекторе на или вблизи требуемого давления. В качестве альтернативы, датчик кислорода, такой как датчик UEGO выхлопных газов, может использоваться, чтобы логически выводить давление выпускного коллектора, поскольку выходное напряжение датчика UEGO чувствительно к давлению воздуха. Соответственно, установка фаз клапанного распределения выведенного из работы ряда двигателя может регулироваться на основании выходного сигнала датчика кислорода для поддержания давления в выпускном коллекторе на требуемом значении (например, на или ниже порогового давления).
Фиг. 3 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания (такого как двигатель 10 по фиг. 1-2). Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12, и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (в материалах настоящего описания также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателями 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 3 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускным каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от системы выпуска, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопной системы через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопной системы, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 3, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов, хотя, в некоторых вариантах осуществления, датчик 128 выхлопных газов может быть расположен ниже по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи показания топливно-воздушного соотношения в выхлопных газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в выхлопных газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.
Температура выхлопных газов может измеряться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 48. В качестве альтернативы, температура выхлопных газов может выводиться на основании условий работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка, топливно-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д. Кроме того, температура выхлопных газов может вычисляться по одному или более датчиков 128 выхлопных газов. Может быть принято во внимание, что температура выхлопных газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящего описания.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Работа впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками положения клапана (не показаны) и/или, соответственно, датчиками 155 и 157 положения распределительного вала. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT. В кроме того еще других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменной установкой фаз клапанного распределения. Например, в вариантах осуществления по фиг. 1-2, впускные клапаны цилиндров в первом ряду могут управляться общим клапанным исполнительным механизмом наряду с тем, что выпускные клапаны в первом ряду управляются другим общим клапанным исполнительным механизмом. Подобным образом, впускные клапаны и выпускные клапаны второго ряда могут иметь соответствующие общие клапанные исполнительные механизмы.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем, также указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 3 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, временные характеристики непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Следует принимать во внимание, что, в альтернативном варианте осуществления, форсунка 166 может быть форсункой впрыска во впускной канал, выдающей топливо во впускное отверстие выше по потоку от цилиндра 14. Кроме того, несмотря на то, что примерный вариант осуществления показывает топливо, впрыскиваемое в цилиндр через одиночную форсунку, двигатель, в качестве альтернативы, может приводиться в действие посредством впрыска топлива через многочисленные форсунки, такие как одна форсунка непосредственного впрыска и одна форсунка впрыска во впускной канал. В такой конфигурации, контроллер может менять относительную величину впрыска из каждой форсунки.
Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива или текучей среды сдерживания детонации, подаваемых из форсунки, может меняться в зависимости от условий работы, таких как температура воздушного заряда, как описано ниже. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации.
Как описано выше, фиг. 3 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.
Топливные баки в топливной системе 8 могут хранить топливо с разными качествами и разными составами. Эти различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное содержание воды, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси и/или их комбинации, и т.д. В одном из примеров, двигатель может использовать бензин в качестве первого вещества, и спиртосодержащую топливную смесь, такую как E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) или M85 (которая является приблизительно 85% метилового спирта и 15% бензина) в качестве второго вещества. Другие спиртосодержащие виды топлива могли бы бы быть смесью спирта и воды, смесью спирта, воды и бензина, и т.д. В еще одном другом примере, оба топлива могут быть спиртовыми смесями, при этом первое топливо может быть спиртобензиновой смесью с более низким соотношением спирта, чем спиртобензиновая смесь второго топлива с более высоким соотношением спирта, к примеру, Е10 (которое имеет значение приблизительно 10% этилового спирта) в качестве первого топлива и Е85 (которое имеет значение приблизительно 85% этилового спирта) в качестве второго топлива. Более того, характеристики топлива у топлива или текучей среды сдерживания детонации, хранимых в топливном баке, могут часто меняться. В одном из примеров, водитель может пополнять топливный бак посредством Е85 в один день, а Е10 в следующий, и Е50 в следующий. Изменения пополнения бака изо дня в день, таким образом, могут давать в результате частое изменение составов топлива, тем самым, оказывая влияние на состав топлива, подаваемого в форсунку 166.
Двигатель дополнительно может включать в себя один или более каналов рециркуляции выхлопных газов для рециркуляции части выхлопных газов с выпуска двигателя на впуск двигателя. По существу, посредством рециркуляции некоторого количества выхлопных газов, разбавление для двигателя может находиться под влиянием, что может улучшать рабочие характеристики двигателя, снижая детонацию в двигателе, пиковые температуры и давления сгорания в цилиндре, потери дросселирования и выбросы NOx. В изображенном примере, выхлопные газы могут подвергаться рециркуляции из выпускного канала 148 во впускной канал 144 через канал 141 EGR. Количество EGR, выдаваемой во впускной канал 144, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 143 EGR. Кроме того, датчик 145 EGR может быть расположен внутри канала EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации выхлопных газов.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что вариант осуществления по фиг. 3 показывает низкое давление (LP-EGR), выдаваемое через канал LP-EGR, присоединенный между впуском двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя и выпуском двигателя ниже по потоку от турбины, в альтернативных вариантах осуществления, двигатель также может быть выполнен с возможностью выдавать EGR высокого давления (HP-EGR) через канал HP-EGR, присоединенный между впуском двигателя ниже по потоку от компрессора и выпуском двигателя выше по потоку от турбины. В одном из примеров, поток HP-EGR может выдаваться в условиях, таких как отсутствие наддува, выдаваемого турбонагнетателем наряду с тем, что поток LP-EGR может выдаваться в условиях, таких как при наличии наддува турбонагнетателя и/или когда температура выхлопных газов находится выше порогового значения. Когда включены в состав отдельные каналы HP-EGR и LP-EGR, соответствующие потоки EGR могут регулироваться посредством регулирования в отношении соответствующих клапанов EGR.
Контроллер 12 показан на фиг. 3 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, вспомогательную память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Кроме того, другие датчики могут включать в себя датчики уровня топлива и датчики состава топлива, присоединенные к топливному баку(ам) топливной системы.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Таким образом, система по фиг. 1-3 дает возможность способа двигателя, в котором первая группа цилиндров в первом ряду двигателя эксплуатируется для сжигания и выпуска газов в каталитический нейтрализатор, а затем, в место соединения выпуска, наряду с осуществлением работы второй группой цилиндров во втором ряду двигателя для вытягивания газов из места соединения выпуска через второй каталитический нейтрализатор, а затем на впуск. Система также дает возможность способа, в котором первая группа цилиндров в первом ряду двигателя эксплуатируется для сжигания и выпуска газов в каталитический нейтрализатор, а затем, в место соединения выпуска наряду с осуществлением работы второй группы цилиндров во втором ряду двигателя для осуществления потока воздуха через второй каталитический нейтрализатор, а затем, в место соединения выпуска, при этом поток воздуха через второй ряд двигателя меньше, чем поток выхлопных газов через первый ряд двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 4, показан примерный способ 400 для регулирования работы двигателя, чтобы давать возможность избирательного вывода из работы цилиндров, и для дополнительной регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов для различных групп цилиндров для уменьшения потока через выведенные из работы цилиндры, либо поворачивать в противоположном направлении поток через выведенные из работы цилиндры.
На этапе 402, способ включает в себя этап, на котором оценивают и/или измеряют условия работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя скорость вращения двигателя, требуемый крутящий момент (например, по датчику положения педали), давление в коллекторе (MAP), расход воздуха в коллекторе (MAF), BP, температуру двигателя, температуру каталитического нейтрализатора, температуру на впуске, установку момента зажигания, уровень наддува, температуру воздуха, пределы детонации, и т.д.
На этапе 404, на основании оцененных условий работы, по способу определяют режим работы двигателя (например, VDE или не VDE). В частности, может определяться, были ли удовлетворены условия вывода из работы цилиндров. В качестве еще одного примера, условия вывода из работы цилиндров могут подтверждаться, когда требование крутящего момента меньше, чем пороговое значение. По существу, если условия вывода из работы цилиндров не удовлетворены на этапе 404, способ может заканчиваться двигателем, работающем на всех работающих цилиндрах.
На этапе 406, по подтверждению условий вывода из работы цилиндров, способ включает в себя этап, на котором выбирают группу цилиндров и/или ряда двигателя для выведения из работы на основании оцененных условий работы двигателя. Выбор, например, может быть основан на том, какая группа цилиндров выводилась из работы во время предыдущего режима работы VDE. Например, если во время предыдущего условия вывода из работы цилиндров первая группа цилиндров в первом ряду двигателя выводилась из работы, то контроллер может выбирать вторую группу цилиндров во втором ряду двигателя для вывода из работы в теперешнем режиме работы VDE. В качестве еще одного примера, выбор может быть основан на состоянии восстановления первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов (или устройства снижения токсичности выхлопных газов), присоединенного к первому ряду, относительно состояния восстановления второго каталитического нейтрализатора выхлопных газов (или устройства снижения токсичности выхлопных газов), присоединенного к второму ряду.
Вслед за выбором, на этапе 408, выбранную группу цилиндров выводят из работы. В материалах настоящего описания, вывод из работы может включать в себя избирательное отключение топливных форсунок выбранной группы цилиндров. Как конкретизировано ниже, контроллер может продолжать приводить в действие (например, открывать или закрывать) впускные и выпускные клапаны выведенных из работы цилиндров, чтобы осуществлять поток воздуха и/или выхлопных газов через выведенные из работы цилиндры. В одном из примеров, где двигатель является двигателем V8, во время режима VDE, двигатель может эксплуатироваться с одной группой цилиндров, введенных в действие (то есть, в режиме V4), наряду с тем, что во время режима без VDE, двигатель может эксплуатироваться с обеими группами цилиндров, введенными в действие (то есть, в режиме V8).
На этапе 410, способ включает в себя этап, на котором регулируют установку фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов выведенной из работы группы цилиндров на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов выведенного из работы ряда, чтобы по существу уменьшать поток через выбранный ряд. По выбору, контроллер также может поддерживать требуемое топливно-воздушное соотношение выхлопных газов в выведенном из работы ряду. В качестве примера, двигатель может включать в себя первый ряд с первой группой цилиндров и второй ряд с второй группой цилиндров, а контроллер может выбрать вторую группу цилиндров для вывода из работы во время режима VDE. Соответственно, способ включает в себя этап, на котором осуществляют работу первой группы цилиндров в первом ряду двигателя для обеспечения результирующего потока воздуха и выхлопных газов в первом направлении, наряду с регулированием установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров во втором ряду двигателя, чтобы иметь по существу меньший поток через второй ряд по сравнению с первым рядом и поддерживать требуемое топливно-воздушное соотношение во втором ряду, слегка более бедным, чем стехиометрия (или слегка более бедным, чем топливно-воздушное соотношение выхлопных газов работающего ряда).
Как конкретизировано на фиг. 5, направление потока через выведенный из работы ряд может постоянно регулироваться (например, изменяться) на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, считанного в выведенном из работы ряду, так чтобы обеспечивался по существу нулевой (или пренебрежимо малый) поток через второй ряд двигателя. По существу, по существу меньший поток через второй ряд двигателя может включать в себя результирующий поток, который является долей (например, меньшей, чем 10%) результирующего потока через первый ряд двигателя, и который непрерывно меняет направления между таким же направлением, как поток в первом ряду двигателя, и в противоположном направлении от потока в первом ряду двигателя. Например, в то время как первый ряд эксплуатируется на стехиометрии, более бедное, чем стехиометрия, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов во втором ряду может использоваться для логического вывода небольшого потока заряда воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор. В ответ на обеднение, установка фаз клапанного распределения может регулироваться чтобы изменять на обратное направление потока через второй ряд, так чтобы небольшой поток заряда проходил из выпускного коллектора во впускной коллектор, и топливно-воздушное соотношение второго ряда возвращается к стехиометрии. Затем, в ответ на стехиометрическое топливно-воздушное соотношение выхлопных газов во втором ряду, небольшой поток заряда из выпускного коллектора во впускной коллектор может логически выводиться, и установка фаз клапанного распределения может регулироваться для изменения на обратное направления потока через второй ряд, так чтобы небольшой поток заряда проходил из впускного коллектора в выпускной коллектор, а топливно-воздушное соотношение второго ряда обеднялось. Таким образом, непрерывное изменение направления потока побуждает по существу нулевой результирующий поток обеспечиваться во втором ряду двигателя. В дополнение, постоянная регулирование направления потока побуждает топливно-воздушное соотношение выхлопных газов во втором ряду двигателя зависать вблизи более бедного, чем стехиометрия.
По существу, результирующий поток через первый ряд двигателя и второй ряд двигателя может происходить в одном и том же направлении (в материалах настоящего описания, первом направлении) в некоторых условиях, и в противоположном направлении в других условиях. Более точно, результирующий поток воздуха и выхлопных азов в первом направлении через первый ряд двигателя может включать в себя результирующий поток из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор первого ряда. По существу меньший поток во втором ряду может происходить в первом направлении, более точно, из второго впускного коллектора во второй выпускной коллектор второго ряда в некоторых условиях, а затем, изменяться, чтобы происходить во втором направлении, более точно, из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор второго ряда в других условиях.
Следует принимать во внимание, что, в некоторых вариантах осуществления, где выпускной коллектор включает в себя отсечной клапан, присоединенный выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, контроллер также может закрывать отсечной клапан для уменьшения потока воздуха через выведенный из работы ряд двигателя в каталитический нейтрализатор, тем самым, снижая насыщение кислородом каталитического нейтрализатора выхлопных газов.
Затем, на этапе 412 определяют, были ли удовлетворены условия обратного потока. Более точно, может определяться, требуют ли условия двигателя, чтобы поток через выведенную из работы группу цилиндров временно менялся на обратный. По существу, обратный поток через цилиндры выведенного из работы ряда может преимущественно использоваться во время выбранных условий двигателя, чтобы осуществлять рециркуляцию выхлопных газов через цилиндры и давать преимущества охлажденной EGR. Это может давать преимуществам вывода из работы цилиндров и охлажденной EGR возможность обеспечиваться одновременно ради дополнительных эксплуатационных качеств двигателя.
В одном из примеров, условия обратного потока могут включать в себя увеличение EGR, запрошенного в работающем ряду. Например, когда EGR, запрошенная в первой группе цилиндров, является более высокой, чем пороговое значение, условия обратного потока могут подтверждаться. В качестве еще одного примера, условия обратного потока могут подтверждаться в ответ на запрос охлажденной EGR в работающем ряду (например, запрос охлажденной EGR в первой группе цилиндров). В качестве еще одного другого примера, условия обратного потока могут подтверждаться после того, как выведенный из работы ряд двигателя эксплуатировался с уменьшенным потоком или по существу отсутствующим результирующим потоком (как на этапе 410) в течение некоторой длительности.
Дополнительно, как конкретизировано на фиг. 8, обратный поток может запрашиваться, если содержание кислорода каталитического нейтрализатора выхлопных газов, присоединенного к выведенному из работы ряду, находится выше, чем пороговое значение, так чтобы обратный поток обогащенных выхлопных газов мог преимущественно использоваться для восстановления (например, по меньшей мере частичного восстановления) каталитического нейтрализатора выхлопных газов. По существу, это уменьшает повышенный расход топлива, навлеченный во время последующего возобновления работы цилиндров.
Если условия обратного потока удовлетворены, то, на этапе 414, и как конкретизировано на фиг. 6, способ включает в себя этап, на котором регулируют установку фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов выведенной из работы группы цилиндров в выбранном ряду (в материалах настоящего описания, второй группы цилиндров во втором ряду), чтобы давать возможность обратного потока через выведенный из работы ряд наряду с поддержанием требуемого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов. В настоящем примере, где вторая группа цилиндров во втором ряду двигателя выбрана для вывода из работы, контроллер может эксплуатировать первую группу цилиндров в первом ряду двигателя для обеспечения результирующего потока воздуха и выхлопных газов из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор, наряду с работой второй группы цилиндров во втором ряду двигателя для обеспечения результирующего потока выхлопных газов из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор. Как показано на фиг. 1-2, первый выпускной коллектор присоединен к второму выпускному коллектору в месте соединения, расположенном ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов первого ряда и второго каталитического нейтрализатора выхлопных газов второго ряда.
В частности, способ включает в себя этап, на котором осуществляют работу первой группы цилиндров в первом ряду двигателя для сжигания и выпуска газов в каталитический нейтрализатор, а затем, в место соединения выпуска; при осуществлении работы второй группы цилиндров во втором ряду двигателя для вытягивания газов из места соединения выпуска, через второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов, а затем, на впуск. В качестве используемого в материалах настоящего описания, впуск второго ряда двигателя может быть отличным от впуска первого ряда двигателя (как показано на фиг. 1-2) или таким же, как впуск первого ряда двигателя.
Затем, на этапе 416, способ включает в себя этап, на котором регулируют количество внешней EGR, подаваемой в работающий ряд двигателя, на основании обратного потока через второй выведенный из работы ряд двигателя. Как конкретизировано ранее, посредством втягивания выхлопных газов из места соединения выпуска первого и второго выпускных коллекторов во впускной коллектор первого выведенного из работы ряда, выхлопные газы могут подвергаться рециркуляции через выведенный из работы ряд. В дополнение, подвергнутые рециркуляции выхлопные газы могут быстро охлаждаться по мере того, как они проходят через цилиндры выведенного из работы ряда двигателя. Когда охлажденные подвергнутые рециркуляции выхлопные газы затем прокачиваются через первый работающий ряд двигателя, преимущества охлажденной EGR обеспечиваются помимо преимуществ вывода из работы цилиндров. Это уменьшает количество охлажденной EGR, которая должна подаваться в работающий ряд двигателя через выделенный канал EGR и выделенный охладитель EGR, давая дополнительные преимущества экономии топлива.
В настоящем примере, первый ряд двигателя может включать в себя канал EGR, присоединенный между впуском и выпуском, в точке, расположенной выше по потоку от места соединения выпуска, и контроллер может регулировать количество выхлопных газов, рециркулированных в первый ряд двигателя через канал EGR, на основании количества газов, втянутых из места соединения выпуска через второй каталитический нейтрализатор второго ряда двигателя. Это предоставляет возможность поддерживаться результирующему количеству охлажденной EGR. В одном из примеров, посредством обеспечения обратного потока в условиях, когда высока потребность EGR, EGR, обеспечиваемая посредством обратного потока через выведенный из работы ряд двигателя, может использоваться для дополнения EGR, обеспечиваемой через канал EGR, так что повышенная потребность EGR может удовлетворяться.
На этапе 418, обратный поток преимущественно используют для диагностирования утечек выхлопных газов. Как конкретизировано на фиг. 7, контроллер может считывать и контролировать топливно-воздушное соотношение в выпускном коллекторе выведенного из работы ряда двигателя, и указывать утечку в выпускном коллекторе выведенного из работы ряда двигателя на основании контролируемого топливно-воздушного соотношения, являющегося более бедным, чем пороговый уровень. Со ссылкой на настоящий пример, контроллер может указывать утечку во втором выпускном коллекторе (второго выведенного из работы ряда двигателя) в ответ на топливно-воздушное соотношение, считанное между вторым каталитическим нейтрализатором выхлопных газов и местом соединения выпуска, являющееся более бедным, чем пороговый уровень.
Возвращаясь к этапу 412, если условия обратного потока не удовлетворены, контроллер может продолжать эксплуатировать двигатель с по существу уменьшенным потоком через выведенный из работы ряд двигателя до тех пор, пока условия возобновления работы цилиндров не удовлетворены на этапе 420. Условия возобновления работы цилиндров могут подтверждаться, например, в ответ на требование крутящего момента водителя, являющееся более высоким, чем пороговый уровень (например, во время резкого нажатия педали акселератора). В качестве еще одного примера, условия возобновления работы цилиндров, могут подтверждаться после того, как двигатель эксплуатировался с выведением из работы цилиндров (то есть, в режиме VDE) в течение определенной длительности. Длительность, например, может быть основана на состоянии загрузки кислородом каталитического нейтрализатора выхлопных газов выведенного из работы ряда двигателя (в материалах настоящего описания второго ряда двигателя).
Если условия возобновления работы цилиндров удовлетворены, то, на этапе 422, способ включает в себя этап, на котором возвращают впрыск топлива и искровое зажигание в выведенный из работы ряд двигателя и возобновляют сгорание в выведенной из работы группе цилиндров.
Далее, с обращением к фиг. 5, показан примерный способ 500 для регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов в выведенном из работы ряду двигателя для обеспечения результирующего нулевого потока через выведенный из работы ряд относительно работающего ряда. Способ по фиг. 5 может выполняться в качестве части способа по фиг. 4, такого как на этапе 410.
На этапе 502, затем, способ включает в себя этап, на котором осуществляют работу первой группы цилиндров в первом ряду двигателя, чтобы обеспечивали результирующий поток воздуха и выхлопных газов в первом направлении. Первое направление включает в себя результирующий поток из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор первого ряда двигателя. Установка фаз клапанного распределения (например, установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов) первой группы цилиндров может регулироваться для обеспечения более высокого результирующего потока газов (например, воздуха и выхлопных газов) в первом направлении.
В материалах настоящего описания, первый ряд двигателя является работающим рядом двигателя, а работа первой группы цилиндров включает в себя впрыск топлива в первую группу цилиндров. В частности, впрыск топлива в первую группу цилиндров и установка фаз клапанного распределения первой группы цилиндров могут регулироваться для поддержания топливно-воздушное соотношение выхлопных газов в первом ряду двигателя, по существу в стехиометрии. В некоторых вариантах осуществления, контроллер также может регулировать установку момента зажигания первой группы цилиндров на основании установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров для поддержания топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первого ряда двигателя и поддерживать результирующий тормозной момент.
На этапе 504, способ включает в себя этап, на котором регулируют установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров во втором ряду двигателя, чтобы иметь по существу отсутствующий поток во втором ряду по сравнению с первым рядом. По выбору, требуемое топливно-воздушное соотношение может поддерживаться во втором ряду. В материалах настоящего описания, второй ряд двигателя является выведенным из работы рядом двигателя, и нисколько топлива не впрыскивается во вторую группу цилиндров. Например, вторая группа цилиндров может иметь избирательно выводимые из работы топливные форсунки, которые выводятся из работы, чтобы эксплуатировать двигатель в режиме VDE (наряду с использованием первой группы цилиндров в качестве работающего ряда).
По существу нулевой поток во втором ряду может обеспечиваться посредством непрерывной регулирования фаз клапанного распределения второго ряда в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второго ряда. Как конкретизировано на фиг. 9, непрерывное регулирование предоставляет топливно-воздушному соотношению выхлопных газов возможность постоянно колебаться между стехиометрией (или топливно-воздушным соотношением выхлопных газов первого ряда двигателя) и более бедным топливно-воздушным соотношением выхлопных газов (или более бедным, чем топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первого ряда двигателя), чтобы результирующий поток во втором ряду был нулевым, а результирующее топливно-воздушное соотношение выхлопных газов было слегка более бедным, чем стехиометрия.
В качестве используемого в материалах настоящего описания, регулирование установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров включает в себя этап, на котором регулируют установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов второй группы цилиндров. Установка фаз клапанного распределения регулируется, как конкретизировано ниже, на этапах 506-512, чтобы регулировать направление потока и поддерживать требуемое топливно-воздушное соотношение во втором ряду двигателя. В частности, установка фаз клапанного распределения регулируется на основании оцененного топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда слегка более бедным, чем топливно-воздушное соотношение первого ряда. В качестве одного из примеров, установка фаз клапанного распределения первого ряда может регулироваться для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда в или вблизи стехиометрии, наряду с тем, что установка фаз клапанного распределения второго ряда может регулироваться для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда слегка более бедным, чем стехиометрия. В качестве еще одного примера, установка фаз клапанного распределения второго ряда может регулироваться для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда слегка более бедным, чем топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первого ряда, и в частности, в пределах диапазона топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда (например, на менее чем 5-10% более бедным, чем топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первого ряда).
На этапе 506, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов выведенного из работы ряда двигателя считывают и определяют, является ли считанное топливно-воздушное соотношение более бедным, чем пороговое значение. Например, может определяться, является ли считанное топливно-воздушное соотношение выхлопных газов более бедным, чем стехиометрия, или более бедным, чем топливно-воздушное соотношение выхлопных газов работающего первого ряда двигателя. Если да, то, на этапе 508, контроллер может делать вывод, что есть по существу меньший поток в первом направлении через второй ряд двигателя (более точно, в направлении из впускного коллектора в выпускной коллектор), чем поток в первом направлении через первый ряд двигателя. Контроллер может соответствующим образом регулировать установку фаз клапанного распределения второго ряда, чтобы изменять на обратное направление по существу меньшего потока с первого направления на второе направление (более точно, на направление из выпускного коллектора во впускной коллектор второго ряда).
Если считанное топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второго ряда не является более бедным, чем пороговое значение, то, на этапе 510 определяют, находится ли считанное топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второго ряда на или вблизи порогового значения. Например, может определяться, находится ли считанное топливно-воздушное соотношение выхлопных газов в или вблизи стехиометрии, или на или вблизи топливно-воздушного соотношения выхлопных газов работающего первого ряда двигателя. Если да, то, на этапе 512, контроллер может делать вывод, что есть по существу меньший поток во втором направлении через второй ряд двигателя (более точно, в направлении из выпускного коллектора во впускной коллектор), чем поток в первом направлении через первый ряд двигателя. Контроллер может соответствующим образом регулировать установку фаз клапанного распределения второго ряда, чтобы изменять на обратное направление по существу меньшего потока с второго направления на первое направление (более точно, на направление из впускного коллектора в выпускной коллектор второго ряда).
В материалах настоящего описания, существующий датчик кислорода выхлопных газов используется для регулирования результирующего потока через выведенную из работы группу цилиндров. В частности, если результирующий поток в выведенном из работы ряду двигателя из впускного коллектора в выпускной коллектор, датчик кислорода выхлопных газов будет реагировать на свежий воздух, поступающий из впускного коллектора, и указывать бедное топливно-воздушное соотношение. Если результирующий поток происходит из выпускного коллектора во впускной коллектор, датчик будет продолжать выявлять топливно-воздушное соотношение выхлопных газов из другого работающего ряда двигателя (или топливно-воздушное соотношение выхлопных газов со времени до вывода из работы цилиндров, на основании скорости потока и времени вывода из работы цилиндров), которое находится ближе к стехиометрии. Если поток поблизости от датчика кислорода является слегка чередующим направление, свежий воздух из впуска, смешанный с выхлопными газами из расположенных ниже по потоку участков системы выпуска, давал бы в результате слегка обедненное значение измерения. Таким образом, посредством регулирования установки фаз кулачкового распределения выведенного из работы ряда двигателя в зависимости от считанного топливно-воздушного соотношения выхлопных газов в выведенном из работы ряду двигателя, чтобы постоянно чередовать и регулировать направление небольшого потока через выведенный из работы ряд двигателя, поток через выведенный из работы ряд может поддерживаться по существу нулевым наряду с поддержанием топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда слегка обедненным. Это снижает результирующее обогащение кислородом каталитического нейтрализатора выхлопных газов в работающем ряду двигателя, а потому, требование восстановления. Посредством уменьшения количества топлива, требуемого для восстановления каталитического нейтрализатора, улучшаются каталитическая эффективность и экономия топлива.
В некоторых вариантах осуществления, установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров может дополнительно регулироваться на основании давления второго выпускного коллектора второго ряда. Давление второго выпускного коллектора может оцениваться датчиком давления, присоединенным к каталитическому нейтрализатору выхлопных газов во втором выпускном коллекторе. В качестве альтернативы, давление второго выпускного коллектора может оцениваться датчиком кислорода, присоединенным к каталитическому нейтрализатору выхлопных газов во втором выпускном коллекторе. Регулирование установки фаз клапанного распределения на основании давления выхлопных газов второго ряда может включать в себя регулирование установки фаз клапанного распределения для поддержания давления выхлопных газов второго ряда более низким, чем пороговое давление. По существу, повышенные давления выхлопных газов могут приводить к повышенной насосной работе, а следовательно, потерям экономии топлива. Таким образом, посредством поддержания давления выхлопных газов второго ряда более низким, чем пороговое давление, связанные с насосной работой потери могут уменьшаться.
В одном из примеров, где двигатель сконфигурирован кулачковым приводом клапанов, впускные и/или выпускные клапаны первой группы цилиндров могут приводиться в действие первым распределительным валом, а впускные и/или выпускные клапаны второй группы цилиндров могут приводиться в действие вторым, отличным распределительным валом. В материалах настоящего описания, регулирование установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов второй группы цилиндров включает в себя регулирование второй установки фаз кулачкового распределения второго распределительного вала наряду с поддержания первой установки фаз кулачкового распределения первого распределительного вала. Например, первая установка фаз кулачкового распределения первой группы цилиндров может определяться на основании условий работы двигателя (например, требования крутящего момента) для обеспечения требуемого сгорания с топливно-воздушным соотношением выхлопных газов, которое находится в или вблизи стехиометрии. По установке первого распределительного вала в положение, соответствующее первой установке фаз кулачкового распределения, могут поддерживаться первое положение распределительного вала и первая установка фаз кулачкового распределения. Одновременно, вторая установка фаз кулачкового распределения может регулироваться (например, на основании первой установки фаз кулачкового распределения и/или первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов) для обеспечения по существу нулевой поток через второй ряд двигателя, и чтобы поддерживать второе топливно-воздушное соотношение выхлопных газов слегка беднее первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов. Например, первый ряд осуществляющих сгорание цилиндров может эксплуатироваться с установкой фаз кулачкового распределения, которая обеспечивает стехиометрические топливно-воздушные соотношения выхлопных газов. Затем, в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду, являющееся более бедным, чем стехиометрия, второй распределительный вал может регулироваться на вторую установку фаз кулачкового распределения, которая дает возможность уменьшенного потока заряда из второго впускного коллектора во второй выпускной коллектор, а в ответ на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду, находящееся в стехиометрии, регулируют второй распределительный вал на третью установку фаз кулачкового распределения, которая уменьшает поток заряда из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор.
По существу, корреляция между первым и вторым топливно-воздушными соотношениями выхлопных газов подразумевает, что изменения топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда двигателя может оказывать влияние на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второго ряда двигателя до тех пор, пока есть уменьшенный переменный поток (даже если очень небольшой) через второй ряд двигателя, и до тех пор, пока установки фаз клапанного распределения второго ряда находятся на требуемых установках. Например, если есть резкое и временное обогащение первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда двигателя, может быть соответствующее резкое и временное обогащение второго топливно-воздушного соотношения выхлопных азов второго ряда двигателя (например, в условиях, когда поток происходит из выпускного коллектора во впускной коллектор во втором ряду). В этом случае, никакого дополнительного регулирования установок фаз клапанного распределения второго ряда не требуется, так как оно указывает, что поток через второй ряд регулируется на основании потока через первый ряд для поддержания уменьшенного потока через второй ряд относительно первого ряда.
Если, однако, нет корреляции между топливно-воздушными соотношениями выхлопных газов, дополнительное регулирование установки фаз клапанного распределения может требоваться во втором ряду двигателя. Например, если есть резкое и временное обогащение первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда двигателя, но нет соответствующего обогащения второго топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго ряда цилиндров, установкам фаз клапанного распределения второго ряда может не требоваться регулироваться повторно. Отсутствие корреляции между топливно-воздушными соотношениями выхлопных газов может указывать, что установки фаз клапанного распределения второго ряда двигателя потенциально отклонились от требуемых установок, и поток через второй двигатель не находится на требуемом уменьшенном потоке. Повторные регулирования установки фаз клапанного распределения затем выполняются, так чтобы поток через второй ряд мог возвращаться к уменьшенному потоку через второй ряд относительно первого ряда.
В качестве одного из примеров, контроллер двигателя может эксплуатировать первую группу осуществляющих сгорание цилиндров в первом ряду с установкой фаз клапанного распределения, отрегулированной для обеспечения первого, более высокого потока заряда из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор. Одновременно, контроллер может эксплуатировать вторую группу не осуществляющих сгорание цилиндров во втором ряду с установкой фаз клапанного распределения, отрегулированной для обеспечения по существу отсутствия потока заряда из второго впускного коллектора во второй выпускной коллектор. Установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров может регулироваться на основании одного или более из топливно-воздушного соотношения выхлопных газов и давления на выпуске второго выпускного коллектора. Контроллер также может регулировать установку момента зажигания первой группы цилиндров на основании установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда двигателя и поддержания результирующего тормозной момент. Впускные и/или выпускные клапаны первой группы цилиндров могут приводиться в действие посредством первого распределительного вала, а впускные и/или выпускные клапаны второй группы цилиндров приводятся в действие посредством второго распределительного вала. Соответственно, установка фаз клапанного распределения первой группы цилиндров может регулироваться на первую установку фаз распределения посредством переключения первого распределительного вала на первое положение распределительного вала наряду с тем, что установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров непрерывно регулируется между второй, отличной установкой фаз распределения и третьей, отличной установкой фаз распределения посредством непрерывного переключения второго распределительного вала между вторым, отличным положением распределительного вала, дающим возможность уменьшенного потока в первом направлении, и третьим, отличным положением распределительного вала, дающим возможность уменьшенного потока во втором, противоположном направлении. Таким образом, непрерывные регулирования клапанов могут использоваться для чередования направлений потока уменьшенного количества заряда (например, воздуха и/или выхлопных газов) между впускным и выпускным коллектором второй группы не осуществляющих сгорание цилиндров. Это предоставляет по существу отсутствующему результирующему потоку заряда (то есть, пренебрежимо малой величине результирующего потока) возможность обеспечиваться между вторым впускным коллектором и вторым выпускным коллектором.
В альтернативном варианте осуществления, контроллер может регулировать установки фаз клапанного распределения посредством использования фазировщика кулачков только на одном распределительном валу (впускном или выпускном) наряду с регулированием положения отсечного клапана, присоединенного к выпускному коллектору. Например, контроллер может перекрывать топливо в ряд и изменять фазировку только одного распределительного вала ряда двигателя, чтобы создавать условие предельного отрицательного перекрытия клапанов, которая действенно выводит из работы ряд. Одновременно, контроллер может перекрывать поток из выпускного коллектора выведенного из работы ряда двигателя, закрывая отсечной клапан. Таким образом, достигается вывод из работы цилиндров. Посредством использования некоторой регулирования установки фаз кулачкового распределения и некоторой регулирования отсечного клапана, выпускной коллектор может продуваться до давления, которое близко к давлению во впускном коллекторе, тем самым, уменьшая насосную работу.
В еще одном другом варианте осуществления, контроллер может перемещать оба, впускной и выпускной, распределительных вала выбранного ряда двигателя, чтобы увеличивать отрицательное перекрытие клапанов, в то время как выпускной коллектор закрыт посредством отсечного клапана. Это обеспечивало бы вывод из работы цилиндров фазировкой кулачков (или VDE), не требуя, чтобы распределительный вал перемещался сверх 90 градусов.
В качестве еще одного примера, контроллер может эксплуатировать первую группу цилиндров в первом ряду двигателя, чтобы сжигать и выпускать большее количество газов в первый каталитический нейтрализатор, а затем, в место соединения выпуска с первым, более высоким расходом; наряду с работой второй группы цилиндров во втором ряду двигателя, чтобы не осуществляли сгорание и чередовали направление потока меньшего количества заряда между вторым каталитическим нейтрализатором и местом соединения выпуска с вторым, более низким расходом. В материалах настоящего описания, более низкий расход является долей первого, более высокого расхода, а меняющееся направление потока малого количества заряда включает в себя направление меньшего количества заряда со вторым, более низким расходом из места соединения выпуска во второй каталитический нейтрализатор при первом условии, и направление меньшего количества заряда со вторым, более низким расходом из второго каталитического нейтрализатора в место соединения выпуска при втором условии. Чередование направления потока может быть основано на топливно-воздушном соотношении выхлопных газов второй группы цилиндров относительно топливно-воздушного соотношения первой группы цилиндров. Например, чередование может включать в себя регулирование установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров в первом направлении, когда топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров является более бедным, чем топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров, и регулирование установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров во втором, противоположном направлении, когда топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров является равным или находится вблизи топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров.
В качестве еще одного примера, регулирование может включать в себя этапы, на которых регулируют установку фаз клапанного распределения на начальную установку фаз распределения, где топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров находится в пределах порогового диапазона топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров, а затем, регулируют заново установки фаз клапанного распределения с начальной установки фаз распределения, если топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров находится вне порогового диапазона топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров, чтобы возвращать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров в пределы порогового диапазона.
Далее, с обращением к фиг. 6, показан примерный способ 600 регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов в выведенном из работы ряду двигателя для обеспечения результирующего обратного потока через выведенный из работы ряд относительно работающего ряда. Способ по фиг. 6 может выполняться в качестве части способа по фиг. 4, такой как на этапе 414.
На этапе 602, способ включает в себя этап, на котором осуществляют работу первой группы цилиндров в первом ряду двигателя, чтобы обеспечивали результирующий поток воздуха и выхлопных газов из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор. Осуществление работы первой группы цилиндров включает в себя этап, на котором впрыскивают топливо в первый ряд двигателя при регулировании установки фаз клапанного распределения впускных и выпускных клапанов первой группы цилиндров на первую установку фаз распределения для обеспечения результирующего потока выхлопных газов из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор.
Контроллер может регулировать установку фаз клапанного распределения впускных и выпускных клапанов первой группы цилиндров на первую установку фаз распределения посредством регулирования положения первого распределительного вала, присоединенного к первой группе цилиндров, на первое положение. Первая установка фаз распределения может быть основана на оцененных условиях работы двигателя (например, требовании крутящего момента), а также требуемом топливно-воздушном соотношении выхлопных газов. В некоторых вариантах осуществления, контроллер также может регулировать установку момента зажигания первой группы цилиндров на основании второй установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров для поддержания требуемого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов и поддерживать результирующий тормозной момент. В качестве примера, установка фаз клапанного распределения и впрыска топлива для первой группы цилиндров может регулироваться для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов в первом ряду двигателя по существу на или вблизи стехиометрии.
На этапе 604, способ включает в себя этап, на котором осуществляют работу второй группы цилиндров во втором ряду двигателя для обеспечения результирующего потока выхлопных газов из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор. В одном из примеров, как показано на фиг. 1-2, первый выпускной коллектор присоединен к второму выпускному коллектору в месте соединения, расположенном ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов первого ряда и второго каталитического нейтрализатора выхлопных газов второго ряда. Осуществление работы второй группы цилиндров включает в себя этап, на котором прекращают впрыск топлива во второй ряд двигателя при регулировании установки фаз клапанного распределения впускных и выпускных клапанов второй группы цилиндров на вторую, отличную установку фаз распределения для обеспечения результирующего потока выхлопных газов из второго выпускного коллектора во второй впускной коллектор. То есть, в направлении, противоположном направлению потока через первую группу цилиндров первого ряда двигателя. Контроллер может регулировать установку фаз клапанного распределения впускных и выпускных клапанов второй группы цилиндров на вторую установку фаз распределения посредством регулирования положения второго распределительного вала, присоединенного к второй группе цилиндров, на второе, отличное положение.
По существу, вторая установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров дает возможность втягивания выхлопных газов из места соединения выпуска через второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов второго ряда двигателя, на впуск двигателя. Другими словами, дается возможность рециркуляции выхлопных газов в первом ряду двигателя через второй ряд двигателя. В дополнение, поскольку выхлопные газы охлаждаются во время прохождения через цилиндры выведенного из работы ряда двигателя, достигаются преимущества охлажденной EGR. По существу, во время работы VDE, давление во впускном коллекторе типично является высоким (то есть, есть низкое разрежение), которое может затруднять вовлечение EGR посредством традиционных способов EGR (таких как через канал EGR). В материалах настоящего описания, посредством использования регулирования фазировки кулачков, чтобы предоставлять потоку через выведенный из работы ряд двигателя возможность изменяться на обратный, охлажденная EGR накачиваться в работающий ряд двигателя, даже когда есть минимальное или отсутствующее разрежение на впуске. То есть, интервал для преимуществ EGR расширяется во время работы в режиме VDE.
Поскольку сгоревшие выхлопные газы из первого ряда двигателя втягиваются во второй ряд двигателя, таким образом, следует, что первое топливно-воздушное соотношение выхлопных газов у выхлопных газов, вырабатываемых в первом ряду двигателя, должно быть обнаруживаемым во впускном коллекторе второго ряда двигателя до тех пор, пока есть обратный поток через второй ряд двигателя. В одном из примеров, контроллер может подтверждать, что установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров отрегулирована на установку фаз распределения, которая дает возможность обратного потока, посредством считывания первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров в выпускном коллекторе первого ряда двигателя (например, посредством первого датчика топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, присоединенного к выпускному коллектору первого ряда двигателя), а также впускному коллектору второго ряда двигателя (например, посредством второго датчика топливно-воздушного соотношения на впуске, присоединенного к впускному коллектору второго ряда двигателя).
По существу, в силу обратного потока, в котором выхлопные газы подаются в место соединения выпуска из первого ряда двигателя и втягиваются из места соединения выпуска во второй ряд двигателя, изменения топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда двигателя могут оказывать влияние на топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду двигателя. В частности, пока есть обратный поток через второй ряд двигателя, и пока установки фаз клапанного распределения второго ряда двигателя находятся на требуемых установках, давая возможность обратного потока, изменения топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда двигателя будут коррелировать с соответствующими изменениями топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, считываемого на впуске второго ряда двигателя. Например, если есть резкое и временное обогащение первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда двигателя, может быть соответствующее резкое и временное обогащение второго топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, считываемого на впуске второго ряда двигателя. В этом случае, никаких дополнительных регулирования установок фаз клапанного распределения второго ряда не требуется, так как оно указывает, что поток через второй ряд регулируется на основании потока через первый ряд для поддержания обратного потока через второй ряд относительно первого ряда.
Если, однако, нет корреляции между топливно-воздушными соотношениями выхлопных газов, дополнительное регулирование установки фаз клапанного распределения может требоваться во втором ряду двигателя. Например, если есть резкое и временное обогащение первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого ряда двигателя, но нет соответствующего обогащения второго топливно-воздушного соотношения выхлопных газов на впуске, считанного на впуске второго ряда цилиндров, установкам фаз клапанного распределения второго ряда может не требоваться регулироваться повторно. Отсутствие корреляции между топливно-воздушными соотношениями выхлопных газов может указывать, что установки фаз клапанного распределения второго ряда двигателя потенциально отклонились от требуемых установок, и поток через второй двигатель не находится в требуемом обратном потоке. Повторные регулирования установки фаз клапанного распределения затем выполняются, так чтобы поток через второй ряд мог возвращаться к обратному потоку через второй ряд относительно первого ряда.
В одном из примеров, контроллер может эксплуатировать первую группу цилиндров в первом ряду двигателя на топливно-воздушном соотношении, которое богаче, чем стехиометрия, в течение некоторой длительности до тех пор, пока более богатое, чем стехиометрия, топливно-воздушное соотношение не считывается на датчике кислорода во втором впускном коллекторе второй группы цилиндров. Затем, после длительности работы обогащенной, контроллер может возобновлять работу первой группы цилиндров на топливно-воздушном соотношении, которое находится в или вблизи стехиометрии. Таким образом, обратный поток через второй ряд двигателя выявляется и лучше подтверждается.
В альтернативном варианте осуществления, через длительность работы обогащенной, контроллер может эксплуатировать вторую группу цилиндров во втором ряду двигателя для обеспечения отсутствие результирующего потока воздуха или выхлопных газов между вторым впускным коллектором и вторым выпускным коллектором. Например, контроллер может переключать второй распределительный вал с второго положения в третье положение, чтобы регулировать установку фаз клапанного распределения впускных и выпускных клапанов второй группы цилиндров с второй установки фаз распределения на третью установку фаз распределения, наряду с поддержанием первого положения первого распределительного вала и первой установки фаз распределения впускных и выпускных клапанов первой группы цилиндров.
В качестве еще одного примера, контроллер может подтверждать обратный поток через второй ряд двигателя посредством осуществления работы первой группы цилиндров, более обогащенной, чем стехиометрия в течение некоторой длительности до тех пор, пока топливно-воздушное соотношение, считанное во втором впускном коллекторе второго ряда двигателя, не является более богатым, чем пороговый уровень. Например, первая группа цилиндров может продолжать быть обогащенной до тех пор, пока топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором впускном коллекторе второго ряда двигателя, не находится в пределах диапазона (например, в пределах 10%) топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, считанного в выпускном коллекторе первого ряда двигателя. В материалах настоящего описания, обогащение может быть основано на состоянии загрузки кислорода второго каталитического нейтрализатора выхлопных газов, присоединенного к второй группе цилиндров. Например, во время перехода в режим VDE, второй каталитический нейтрализатор ниже по потоку от выведенной из работы второй группы цилиндров, может насыщаться кислородом в течение 6 оборотов двигателя, поскольку система VCT занимает ~4-6 циклов для перехода от нормального потока к условиям отсутствия потока (или уменьшенного потока). Несмотря на то, что второй каталитический нейтрализатор загружен кислородом, обогащение выхлопных газов первой группы цилиндров может не считываться на впуске второй группы цилиндров. Как только топливо из обогащенных выхлопных газов вытеснило кислород из второго каталитического нейтрализатора выхлопных газов, обогащение может считываться на втором впуске, и может определяться восстановление каталитического нейтрализатора. В таком случае, первая группа цилиндров может возобновлять работу при стехиометрии. В материалах настоящего описания, обогащенные выхлопные газы преимущественно используются для восстановления каталитического нейтрализатора выхлопных газов, тем самым, улучшая эффективность нейтрализации NOx каталитического нейтрализатора, когда цилиндры повторно вводятся в действие.
По существу, в то время как поток заряда через второй ряд двигателя направляется в направлении, которое является противоположным потоку заряда через первый ряд двигателя, обратный поток может преимущественно использоваться для идентификации утечек выхлопных газов. Фиг. 7 показывает примерный способ 700, который может использоваться для идентификации таких утечек выхлопных газов на основании отклонений топливно-воздушного соотношения выхлопных газов. По существу, способ по фиг. 7 может выполняться в качестве части способа по фиг. 4, такой как на этапе 418. В настоящем примере, первая группа цилиндров в первом ряду двигателя является работающими цилиндрами наряду с тем, что вторая группа цилиндров во втором ряду двигателя является выведенными из работы цилиндрами.
На этапе 702, способ включает в себя этап, на котором считывают топливно-воздушное соотношение в местоположении между каталитическим нейтрализатором выхлопных газов во втором выпускном коллекторе и месте соединения выпуска. То есть, может осуществлять мониторинг топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, считанного вторым датчиком топливно-воздушного соотношения выхлопных газов в выпускном коллекторе выведенного из работы ряда. На этапе 704 определяют, беднее ли считанное топливно-воздушное соотношение, чем пороговое значение. Например, может определяться, беднее ли считанное топливно-воздушное соотношение, чем ожидаемое топливно-воздушное соотношение. По существу, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, ожидаемое во втором выпускном коллекторе, должно быть по существу таким же, как (например, в пределах диапазона, такого как в пределах 10% от) топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное в первом выпускном коллекторе первого ряда двигателя, так как, при обратном потоке, выхлопные газы втягиваются из первого выпускного коллектора во второй выпускной коллектор вокруг места соединения выпуска. Однако, если утечка присутствует в выпускном коллекторе, воздух может непреднамеренно втягиваться в и смешиваться с выхлопными газами, приводя к обеднению топливно-воздушного соотношения выхлопных газов.
Если контролируемое топливно-воздушное соотношение не является более бедным, чем пороговое значение, то, на этапе 708, определяют отсутствие утечки выхлопных газов. В сравнении, на этапе 706, контроллер может указывать зафланцевую утечку выхлопных газов во втором ряду двигателя в ответ на контролируемое топливно-воздушное соотношение, являющееся более бедным, чем пороговое значение. Таким образом, неожиданное обеднение топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, считываемого во второй группе цилиндров, при обратном потоке через второй ряд, может преимущественно использоваться для идентификации утечек выхлопных газов.
Далее, с обращением к фиг. 8, многомерная регулировочная характеристика 800 показывает примерную работу двигателя, в которой поток через выведенный из работы ряд двигателя регулируется для обеспечения уменьшенного потока в таком же направлении, как поток заряда через работающий ряд двигателя, в некоторых условиях, и для обеспечения обратного потока через выведенный из работы ряд в противоположном направлении от потока заряда через работающий ряд двигателя в других условиях.
Многомерная регулировочная характеристика 800 изображает изменения первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов (AFR_Bank1, AFR_Ряд1), считываемого в первом выпускном коллекторе первой, осуществляющей сгорание группы цилиндров в первом, работающем ряду двигателя, на графике 802. Изменения второго топливно-воздушного соотношения выхлопных газов (AFR_Bank2, AFR_Ряд2), считанного во втором впускном коллекторе второй, не осуществляющей сгорание группы цилиндров во втором, не работающем ряду двигателя, изображены на графике 804. Графики 802 и 804 иллюстрируют обогащение топливно-воздушного соотношения, относительно базового уровня (803), представляющего стехиометрию, в то время как вы поднимаетесь выше базового уровня, и обеднение, в то время как вы опускаетесь ниже базового уровня. Изменения в отношении потока (Flow_Bank2, Поток_Ряд2) газов (воздуха и/или выхлопных газов) через вторую, не осуществляющую сгорание группу цилиндров во втором, выведенном из работы ряду двигателя изображены на графике 806. Регулирования установки фаз клапанного распределения (VVT_Bank2, VVT_Ряд2) для второй группы цилиндров во втором, выведенном из работы ряду двигателя изображены на графике 808. Регулирования топливоснабжения (Fuel_Bank2, Топливо_Ряд 2) для второй группы цилиндров во втором, выведенном из работы ряду двигателя изображены на графике 810. Все изменения показаны по времени (вдоль оси x).
До t1, двигатель может быть работающим в режиме без VDE со всеми работающими цилиндрами. То есть, первая группа цилиндров в первом ряду двигателя, а также вторая группа цилиндров во втором ряду двигателя, могут быть осуществляющими сгорание. Соответственно, топливоснабжение для обеих групп цилиндров может регулироваться для обеспечения топливно-воздушного соотношения выхлопных газов в первом выпускном коллекторе первого ряда двигателя и втором выпускном коллекторе второго ряда двигателя на или вблизи стехиометрии 803 (топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров показано на графике 802). Топливоснабжение для второй группы цилиндров показано на графике 810 наряду с тем, что установка фаза клапанного распределения, которая дает возможность потока воздуха во вторую группу цилиндров, показана на графиках 806 и 808. Топливно-воздушное соотношение, считанное на впуске второго ряда двигателя, может быть более бедным, чем стехиометрия 803 (график 804) вследствие большего количества всасываемого воздуха, имеющегося в распоряжении во впускном коллекторе по сравнению с соответствующим выпускным коллектором.
В t1, условия вывода из работы цилиндров могут подтверждаться, и двигатель может переключаться на работу в режиме VDE с второй группой цилиндров, выбранной для вывода из работы. Соответственно, впрыск топлива во вторую группу цилиндров может выводиться из работы (график 810). В дополнение, установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров может регулироваться (график 808) на установку фаз распределения, которая обеспечивает уменьшенный поток заряда через вторую группу цилиндров (график 806). То есть, в то время как топливо впрыскивается в первую группу цилиндров, установка фаз клапанного распределения первой группы цилиндров (не показана) поддерживается для обеспечения более высокого потока заряда через первый ряд двигателя наряду с тем, что топливо не впрыскивается во вторую группу цилиндров, и установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров регулируется для обеспечения более низкого заряда через второй ряд двигателя. Как результат, контроллер может эксплуатировать первую группу цилиндров в первом ряду двигателя, чтобы сжигать и выпускать газы в первый каталитический нейтрализатор, а затем, в место соединения выпуска с первым, более высоким расходом, наряду с работой второй группы цилиндров, чтобы не сжигать и прокачивать воздух во второй каталитический нейтрализатор, а затем, в место соединения выпуска с вторым, более низким расходом. Второй, более низкий расход через вторую группу цилиндров может включать в себя по существу отсутствие потока, или может быть расходом, который является долей первого расхода через первую группу цилиндров (например, меньшую, чем 10% расхода через первый ряд двигателя).
Контроллер может регулировать установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров для обеспечения уменьшенного потока через второй ряд двигателя, при поддержании требуемого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов во второй группе цилиндров. Например, контроллер может регулировать установку фаз клапанного распределения на начальную установку фаз распределения, где топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров находится в пределах порогового диапазона топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров (например, в пределах +/- 10% топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров). При этой начальной установке фаз распределения, изменение топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров может коррелировать с соответствующим диапазоном в топливно-воздушном соотношении выхлопных газов, считанном во второй группе цилиндров. Например, как показано в области 811, происходит временное обеднение топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второй группы цилиндров (смотрите график 804 в пределах области 811) вследствие резкого увеличения потока через вторую группу цилиндров (смотрите график 806 в пределах области 811), временное обеднение в ответ на соответствующее временное обеднение топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров (смотрите график 802 в пределах области 811). Другими словами, до тех пор, пока оба изменения пропорциональны, поток и топливно-воздушное соотношение выхлопных газов второй группы цилиндров находятся в пределах порогового диапазона потока и топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров. Следовательно, никакое регулирование установки фаз клапанного распределения (смотрите график 808 в пределах области 811) не требуется для принятия мер в ответ на временное обеднение.
В сравнении, если есть изменение топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второй группы цилиндров, которое не коррелирует с соответствующим изменением топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров (в результате чего, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров выпадает за пределы порогового диапазона), установке фаз клапанного распределения может быть необходимым регулироваться повторно. В качестве примера, контроллер может перестраивать установку фаз клапанного распределения с начальной установки фаз распределения, если топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров находится вне порогового диапазона топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров, чтобы возвращать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров в пределы порогового диапазона.
Одно из таких примерных регулирований показано в области 812, в которой временное обеднение топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второй группы цилиндров (смотрите график 804 в пределах области 812) происходит вследствие резкого увеличения потока через вторую группу цилиндров (смотрите график 806 в пределах области 812), даже если нет соответствующего временного обеднения топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров (смотрите график 802 в пределах области 812). Чтобы принять меры в ответ на некоррелированное временное обеднение, установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров регулируется (в первом направлении) для уменьшения потока через вторую группу цилиндров и возврата топливно-воздушного соотношения выхлопных газов в пределы порогового диапазона.
Еще одно примерное регулирование показано в области 814, в которой временное обогащение топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второй группы цилиндров (смотрите график 804 в пределах области 814) происходит вследствие резкого уменьшения потока через вторую группу цилиндров (смотрите график 806 в пределах области 814), даже если нет соответствующего временного обогащения топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров (смотрите график 802 в пределах области 814). Чтобы принять меры в ответ на некоррелированное временное обогащение, установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров регулируется (во втором направлении, которое является противоположным первому направлению регулирования в предыдущем примере) для увеличения потока через вторую группу цилиндров и возврата топливно-воздушного соотношения выхлопных газов в пределы порогового диапазона.
По существу, между t1 и t2, по мере того, как воздух прокачивается через вторую группу цилиндров, загрузка кислородом второго каталитического нейтрализатора выхлопных газов в выпускном коллекторе второго ряда двигателя может увеличиваться. Эта загрузка кислорода может уменьшать производительность каталитического нейтрализатора и может требовать восстановления, когда вторая группа цилиндров по существу повторно введена в действие. Следовательно, навлекается высокий повышенный расход топлива. Для снижения повышенного расхода топлива и улучшения производительности каталитического преобразователя в выведенном из работы ряду, в t2, контроллер двигателя может повторно регулировать установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров, чтобы изменять на противоположный поток через второй ряд двигателя. В настоящем примере, изменение на обратное направления потока показано изменением графика 806 с одной стороны линии 807 (представляющей данное направление потока) на другую сторону линии 807 (представляющую противоположное направление потока). То есть, установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров регулируется, так чтобы выхлопные газы (сгоревшие и выработанные в первой группе цилиндров) втягивались из выпускного коллектора первого ряда двигателя, через место соединения выпуска, а затем, через второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов во впускной коллектор второго ряда двигателя. То есть, выхлопные газы из первого, работающего ряда двигателя подвергаются рециркуляции через второй, выведенный из работы ряд двигателя.
Наряду с изменением направления потока на обратное, контроллер также может регулировать впрыск в первую группу цилиндров, чтобы был более богатым, чем стехиометрия, в течение некоторой длительности. Временное обогащение первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первой группы цилиндров может быть основано на количестве кислорода, загруженного во второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов во время предыдущей работы с уменьшенным потоком. Например, контроллер может оценивать количество кислорода, загруженного во второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов между t1 и t2, на основании уменьшенного расхода воздуха через вторую группу цилиндров, а также топливно-воздушного соотношения второй группы цилиндров. По мере того, как возрастает загрузка кислородом, степень обогащения или обеднения первой группы цилиндров (инициированного на t2, как показано на графике 802) может увеличиваться.
Между t2 и t3, обогащенные выхлопные газы, вырабатываемые в первой группе цилиндров, могут втягиваться, вблизи места соединения выпуска (первого и второго рядов цилиндров) через выпускной трубопровод второй группы цилиндров, на впуск двигателя. По мере того, как обогащенные выхлопные газы проходят по и через второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов второго ряда двигателя, кислород вытесняется из второго каталитического нейтрализатора и замещается топливом, тем самым, восстанавливая каталитический нейтрализатор. До тех пор, пока второй каталитический нейтрализатор восстанавливается посредством обогащенных выхлопных газов, обогащение первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов не создает соответствующего обогащения топливно-воздушного соотношения, считываемого на впуске второй группы цилиндров (как показано на графиках 802 и 804 между от t2 до t3). Таким образом, обратный поток или рециркуляция обогащенных выхлопных газов из работающего ряда двигателя в выведенный из работы ряд двигателя через каталитический нейтрализатор выхлопных газов выведенного из работы ряда двигателя, предоставляет каталитическому нейтрализатору возможность по меньшей мере частично восстанавливаться. Это уменьшает повышенный расход топлива, который был бы навлечен в ином случае во время последующего возобновления работы выведенного из работы ряда двигателя.
Как только второй каталитический нейтрализатор восстановлен, обогащение первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов создает соответствующее обогащение топливно-воздушного соотношения, считываемого на впуске второй группы цилиндров (как показано на графиках 802 и 804 между от t3 до t4). В t3, по выявлению богатого топливно-воздушного соотношения второго ряда двигателя на впуске первого ряда двигателя, контроллер определяет, что восстановление второго каталитического нейтрализатора было завершено, и обогащение первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов прекращается. Топливно-воздушное соотношение выхлопных газов первой группы цилиндров затем возвращается к нахождению на или вблизи стехиометрии (смотрите график 802 после t3).
В t4, могут удовлетворяться условия возобновления работы цилиндров. Соответственно, в t4, впрыск топлива во вторую группу цилиндров может возобновляться (график 810), и установка фаз клапанного распределения для второй группы цилиндров может регулироваться заново (график 808), чтобы предоставлять возможность более высокого потока заряда через второй ряд (график 806), в первом направлении с впуска на выпуск). Изменения топливоснабжения и потока воздуха во второй ряд двигателя может регулироваться, чтобы эксплуатировать вторую группу цилиндров на топливно-воздушном соотношении выхлопных газов, которое находится по существу на стехиометрии 803 (график 804). В материалах настоящего описания, посредством восстановления второго каталитического нейтрализатора, в то время как второй ряд двигателя выведен из работы, дополнительное восстановление, требуемое при возобновлении работы цилиндров, может уменьшаться. В одном из примеров, каталитический нейтрализатор в выведенном из работы ряду двигателя может частично восстанавливаться во время цикла вывода из работы цилиндров, восстановление завершается во время последующего цикла возобновления работы. Посредством уменьшения требований восстановления, улучшается экономия топлива.
Далее, с обращением к фиг. 9, многомерная регулировочная характеристика 900 показывает примерную работу двигателя, при которой регулирование установки фаз клапанного распределения непрерывно выполняют на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов выведенного из работы ряда двигателя для обеспечения по существу нулевого потока через выведенный из работы ряд двигателя.
Многомерная регулировочная характеристика 900 изображает изменения первого топливно-воздушного соотношения выхлопных газов (AFR_Bank1, AFR_Ряд1), считываемого в первом выпускном коллекторе первой, осуществляющей сгорание группы цилиндров в первом, работающем ряду двигателя, на графике 902. Изменения второго топливно-воздушного соотношения выхлопных газов (AFR_Bank2, AFR_Ряд2), считанного во втором выпускном коллекторе второй, не осуществляющей сгорание группы цилиндров во втором, не работающем ряду двигателя, изображены на графике 904. Графики 902 и 904 иллюстрируют обогащение топливно-воздушного соотношения, относительно базового уровня (903), представляющего стехиометрию, в то время как вы поднимаетесь выше базового уровня, и обеднение, в то время как вы опускаетесь ниже базового уровня. Регулирование установки фаз клапанного распределения (VVT_Bank2, VVT_Ряд2) для второй группы цилиндров во втором, выведенном из работы ряду двигателя изображено на графике 906. Все изменения показаны по времени (вдоль оси х).
В изображенном примере, двигатель может быть работающим в режиме VDE с одним или более цилиндрами, выведенными из работы. В частности, двигатель может быть работающим с первой группой цилиндров в первом, работающем ряду двигателя, сжигающей топливо, и с второй группой цилиндров во втором, выведенном из работы ряду двигателя, не сжигающей топливо. Установка фаз клапанного распределения первой группы цилиндров (не показана) может регулироваться, так что топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное в первом ряду двигателя (график 902), является по существу равным или находится вблизи стехиометрии 903. Одновременно, установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров (график 906) может непрерывно регулироваться на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, считанного во втором ряду двигателя (график 904). В частности, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, считанное во втором ряду двигателя, используется для логического вывода направления потока через второй ряд двигателя, и соответственно, регулирование установки фаз клапанного распределения производится для регулирования направления потока, так чтобы по существу нулевой поток обеспечивался во втором ряду.
Например, в каждый из моментов t1, t3 и t5 времени, более бедное, чем стехиометрическое, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов считывается во втором ряду двигателя. На основании считанного бедного топливно-воздушного соотношения, контроллер может делать вывод, что есть результирующий поток некоторого количества свежего воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор второго ряда двигателя. Соответственно, в каждый из t1, t3 и t5, контроллер может регулировать установку фаз клапанного распределения для уменьшения и/или изменения направления на обратное потока через второй ряд двигателя. Изменение направления на обратное потока предоставляет топливно-воздушному соотношению второго ряда возможность возвращаться к стехиометрии.
В качестве еще одного из примеров, в такие моменты t2 и t4 времени, стехиометрическое топливно-воздушное соотношение выхлопных газов считывается во втором ряду двигателя. На основании считанного стехиометрического топливно-воздушного соотношения, контроллер может делать вывод, что может быть результирующий поток (или отсутствие потока) некоторого заряда из выпускного коллектора во впускной коллектор второго ряда двигателя. Соответственно, в каждый из t2 и t4, контроллер может регулировать установку фаз клапанного распределения для уменьшения и/или изменения направления на обратное потока через второй ряд двигателя. Изменение направления на обратное потока предоставляет топливно-воздушному соотношению второго ряда возможность перемещаться по направлению к существованию слегка более бедным, чем стехиометрия. Контроллер, в таком случае, может предоставлять настройке установки фаз клапанного распределения возможность продолжаться до тех пор, пока не считывается более бедное, чем стехиометрическое топливно-воздушное соотношение, в какой момент времени, установка фаз клапанного распределения вновь регулируется (но в противоположном направлении), чтобы изменять на обратное направление потока через второй ряд двигателя.
Таким образом, посредством непрерывного регулирования установки фаз клапанного распределения, направление потока через выведенный из работы ряд двигателя может чередоваться для поддержания по существу нулевого результирующего потока через ряд. Посредством уменьшения прямого потока из впускного коллектора в выпускной коллектор выведенного из работы ряда двигателя, уменьшается насыщение кислородом каталитического нейтрализатора, тем самым, снижая требования восстановления каталитического нейтрализатора.
В одном из вариантов осуществления, система двигателя содержит первый ряд двигателя, имеющий первую группу цилиндров, первый впускной коллектор, первый выпускной коллектор и первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов в первом выпускном коллекторе, и второй ряд двигателя, имеющий вторую группу цилиндров, второй впускной коллектор, второй выпускной коллектор и второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов во втором выпускном коллекторе. Второй выпускной коллектор присоединен к первому выпускному коллектору ниже по потоку от места соединения, а второй впускной коллектор присоединен к первому впускному коллектору выше по потоку от точки разветвления. Система двигателя дополнительно содержит первый распределительный вал, присоединенный к первому ряду двигателя и выполненный с возможностью регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов первой группы цилиндров, а также второй распределительный вал, присоединенный к второму ряду двигателя и выполненный с возможностью регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов второй группы цилиндров.
Система двигателя дополнительно содержит контроллер с машинно-читаемыми командами для впрыска топлива при регулировании установки фаз клапанного распределения первой группы цилиндров на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого выпускного коллектора для обеспечения более высокого потока воздуха и выхлопных газов из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор. Контроллер включает в себя дополнительные команды для прекращения впрыскивания топлива при регулировании установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго выпускного коллектора для обеспечения по существу более низкого потока из второго впускного коллектора во второй выпускной коллектор. Установка фаз клапанного распределения первой группы цилиндров регулируется для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого выпускного коллектора на или вблизи стехиометрии, наряду с тем, что установка фаз клапанного распределения второй группы цилиндров регулируется для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов второго выпускного коллектора слегка более бедным, чем стехиометрия.
Контроллер также может регулировать установку момента зажигания первой группы цилиндров на основании установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров для поддержания результирующего тормозного момента, а также поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов первого выпускного коллектора на или вблизи стехиометрии. После работы второй группы цилиндров с по существу нулевым потоком в течение некоторой длительности, контроллер дополнительно регулирует установку фаз клапанного распределения второй группы цилиндров на основании топливно-воздушного соотношения на впуске второго впускного коллектора, чтобы вытягивать выхлопные газы из первого выпускного коллектора во второй впускной коллектор через второй выпускной коллектор.
В еще одном примере, контроллер выполнен с возможностью исполнения команд для впрыска топлива при регулировании установки клапанного распределения первой группы цилиндров для обеспечения результирующего потока воздуха и выхлопных газов из первого впускного коллектора в первый выпускной коллектор. Вдобавок, контроллер может прекращать впрыск топлива при регулировании установки фаз клапанного распределения второй группы цилиндров, чтобы подвергать рециркуляции выхлопные газы из первого выпускного коллектора в первый впускной коллектор через второй выпускной коллектор и второй впускной коллектор. В частности, контроллер может регулировать первый распределительный вал на первое положение, чтобы приводить в действие впускные и выпускные клапаны первой группы с первой установкой фаз распределения, наряду с регулированием второго распределительного вала на второе, отличное положение, чтобы приводить в действие впускные и выпускные клапаны второй группы с второй, отличной установкой фаз распределения. В дополнение, наряду с рециркуляцией выхлопных газов, контроллер может указывать утечку выхлопных газов во втором ряду двигателя в ответ на топливно-воздушное соотношение, считанное во втором каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, являющееся более бедным чем пороговый уровень.
Таким образом, фазировка кулачков может использоваться для избирательного вывода из работы группы цилиндров во время режима работы VDE. Посредством регулирования установки фаз клапанного распределения выведенного из работы ряда двигателя на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, считанного в выведенном из работы ряду, поток через каталитический нейтрализатор выхлопных газов может уменьшаться, и может обеспечиваться по существу нулевой поток через выведенный из работы ряд. В частности, посредством непрерывного регулирования установки фаз клапанного распределения на основании топливно-воздушного соотношения выхлопных газов в выведенном из работы ряду двигателя, прокачивание свежего всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор выведенного из работы ряда может уменьшаться, тем самым, уменьшая насыщение кислородом каталитического нейтрализатора. Посредством регулирования установки фаз клапанного распределения в других условиях для изменения на обратное направления потока через выведенный из работы рад двигателя, преимущества охлажденной EGR могут обеспечиваться в дополнение к преимуществам VDE, даже в условиях низкого разрежения на впуске. Посредство обогащения выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции через выведенный из работы ряд двигателя, каталитический нейтрализатор выхлопных газов также может по меньшей мере частично восстанавливаться. Посредством уменьшения требований восстановления каталитического нейтрализатора во время возобновления работы цилиндров, эффективность каталитического нейтрализатора в выведенном из работы ряду может улучшаться, выбросы на выхлопной трубе могут уменьшаться, и может улучшаться экономия топлива.
Как следует принимать во внимание рядовым специалистам в данной области техники, способы, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.
Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходящие из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.