СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE OPERATION METHOD AND ENGINE SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам эксплуатации двигателя транспортного средства и системе двигателя транспортного средства.
Уровень техники
Цилиндры двигателя могут быть выборочно отключены для экономии топлива. Например, четыре цилиндра восьмицилиндрового двигателя могут быть отключены в то время как четыре остальные цилиндра продолжат работать. Отключение четырех из восьми цилиндров повышает эффективность активных цилиндров при одновременном снижении потерь двигателя на прокачивание. Один из способов отключить цилиндр двигателя состоит в прекращении подачи топлива в цилиндр и удерживании впускных и выпускных клапанов цилиндра в закрытом положении во время цикла двигателя. Двигатель может продолжать вращаться без прокачивания воздуха через отключенный цилиндр. Цилиндр может быть повторно включен при впрыске топлива в цилиндр и перезапуске открывания и закрывания впускных и выпускных клапанов цилиндра. Однако возможно, что цилиндр не будет правильно повторно включен после отключения. Например, впускные и (или) выпускные клапаны цилиндра могут быть в закрытом положении при вращении двигателя. Следовательно, двигатель может не работать с полной номинальной мощностью и выбросы двигателя могут быть выше, если не будет обнаружен неработающий цилиндр.
Раскрытие изобретения
Изобретатели обнаружили, что выпускные клапаны двигателя могут оставаться в закрытом положении в течение цикла работы двигателя после получения выпускными клапанами команды на срабатывание, и разработали способ эксплуатации двигателя, в котором: выдают команду о повторном включении отключенного цилиндра; и регулируют работу двигателя в зависимости от снижения концентрации кислорода во впускном коллекторе двигателя относительно пороговой концентрации кислорода.
С учетом того, что концентрация кислорода во впускном коллекторе может быть показателем работы выпускного клапана, можно регулировать работу двигателя таким образом, чтобы обеспечить снижение ухудшения показателей выбросов двигателя. Например, положение клапана рециркуляции выхлопных газов (EGR) может быть отрегулировано таким образом, чтобы компенсировать дополнительную рециркуляцию выхлопных газов, которые могут поступать во впускной клапан двигателя через один или несколько цилиндров, выпускные клапаны в которых остаются закрытыми при получении команды на срабатывание. Кроме того, концентрация кислорода во впускном коллекторе может быть основанием для того, чтобы отличить часть цилиндров, которые были отключены и работают желаемым образом, от части цилиндров, которые были отключены и не работают желаемым образом. В частности, концентрацию кислорода во впускном коллекторе можно оценить, когда часть отключенных цилиндров включена повторно, при этом остальные отключенные цилиндры остаются не активными. Если концентрация кислорода во впускном коллекторе не уменьшается до значения ниже пороговой концентрации кислорода, может быть определено, что в повторно включенных цилиндрах выпускные клапаны работают желаемым образом. Цилиндры с правильно работающими выпускными клапанами могут быть повторно запущены для обеспечения увеличения значения крутящего момента двигателя по сравнению с ситуацией, когда все отключенные цилиндры остаются в выключенном состоянии. Остальные цилиндры могут оставаться выключенными таким образом, что может быть ограничена внутренняя рециркуляция выхлопных газов. Таким образом, несущая способность двигателя по крутящему моменту может быть увеличена без необходимости включать цилиндры, в которых выпускные клапаны работают со сниженной производительностью.
Следует понимать, что сущность изобретения приводится выше с целью представления в упрощенной форме отдельных принципов, которые далее изложены в подробном описании, и не предназначена для определения ключевых или основных особенностей заявленного объекта, область применения которого однозначно определена формулой изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами, которые устраняют недостатки, указанные выше или упомянутые в любой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано схематическое изображение одного цилиндра примера системы двигателя;
на фиг. 2 показан пример устройства включения/выключения клапана цилиндра;
на фиг. 3 показан пример последовательности операций двигателя;
на фиг. 4 показан пример способа работы двигателя.
Осуществление изобретения
Следующее описание относится к системам и способам определения ухудшения работоспособности устройства управления клапанами. Устройство управления клапанами может быть включено в систему двигателя, как показано на фиг. 1. На фиг. 2 показан пример устройства управления клапанами, которое избирательно включает и отключает клапаны. Последовательность операций двигателя показана на фиг. 3, где концентрация кислорода во впускном коллекторе двигателя служит основанием для определения ухудшения работоспособности выпускного клапана. Наконец, на фиг. 4 показан пример способа эксплуатации двигателя и определения ухудшения работоспособности выпускного клапана в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе.
На фиг. 1 показан пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может получать управляющие параметры от системы управления, содержащей контроллер 12, и входной сигнал от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. Устройство 132 ввода содержит педаль газа и датчик положения педали 134 для генерирования пропорционального сигнала РР положения педали. Цилиндр 14 (также именуемый в настоящем документе как «камера сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в ней. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен по крайней мере с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства с помощью системы трансмиссии. Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 140 с помощью маховика для запуска двигателя 10.
Воздух может поступать в цилиндр 14 через несколько впускных каналов 142, 144 и 146. Канал 146 для впуска воздуха соединяется с камерой 144 наддува и впускным коллектором 146. Кроме того, впускной канал 146 может быть также соединен с другими цилиндрами двигателя 10, помимо цилиндра 14. Один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, например, нагнетатель или турбонагнетатель. Например, на фиг. 1 показан двигатель 10, содержащий турбонагнетатель с компрессором 174, установленный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176, работающую на выхлопных газах, расположенную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может, по крайней мере, частично приводиться в действие турбиной 176, работающей на выхлопных газах, через вал 180, и в этом случае устройство наддува представляет собой турбонагнетатель. Однако, например, когда двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176, работающая на выхлопных газах, может быть не использована в случаях, когда компрессор 174 приводится в действие с помощью механического привода от электродвигателя или двигателя. Для изменения расхода и (или) давления впускного воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, вдоль впускного канала двигателя может быть установлен дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или может быть расположен выше по потоку от компрессора 174. Кроме того, датчик 163 содержания кислорода подсоединен к впускному коллектору 146 для определения концентрации кислорода во впускном коллекторе 146.
Во впускной канал 148 могут поступать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14. Датчик 128 выхлопных газов подсоединен к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 для снижения токсичности выхлопных газов, хотя датчик 128 выхлопных газов может быть расположен и ниже по потоку от устройства 178 для снижения токсичности выхлопа. Датчик 128 может представлять собой любой подходящий датчик, обеспечивающий индикацию воздушно-топливного соотношения выхлопных газов, например, линейный датчик содержания кислорода или UEGO (универсальный датчик содержания кислорода или датчик содержания кислорода в выхлопных газах широкого диапазона), бистабильный датчик кислорода или EGO, HEGO (EGO с подогревом) датчик NOx, НС или СО. Устройство 178 для снижения токсичности выхлопа может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC), уловитель NOx, различные другие устройства для снижения токсичности выхлопных газов или их комбинации.
Температура выхлопных газов может быть измерена с помощью одного или нескольких датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. Температура выхлопных газов может быть предположительно определена на основании таких условий работы двигателя, как скорость, нагрузка, воздушно-топливное соотношение (AFR), запаздывание зажигания и так далее. Кроме того, температура выхлопных газов может быть рассчитана при помощи одного или нескольких датчиков 128 выхлопных газов. Следует отметить, что температуру выхлопных газов можно оценить с помощью любой комбинации способов оценки температуры, перечисленных в данном описании.
Выхлопные газы двигателя могут рециркулировать от выпускного канала 148 во впускной коллектор 146 через клапан 145 рециркуляции выхлопных газов (EGR) и канал 147 EGR. Возвращаемые во впускной коллектор 146 выхлопные газы могут снижать количество NOx на выпуске двигателя за счет снижения температуры горения. Кроме того, рециркуляция выхлопных газов может снизить насосную работу двигателя путем повышения давления во впускном коллекторе. Клапан 145 EGR может быть настроен на различные положения для обеспечения различного объема рециркуляции EGR в двигателе.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, показано, что цилиндр 14 содержит по крайней мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по крайней мере один выпускной тарельчатый клапан 156 в верхней части цилиндра 14. Каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 14, может содержать по крайней мере два впускных тарельчатых клапана и по крайней мере два выпускных тарельчатых клапана в верхней части цилиндра.
Управление впускным клапаном 150 может быть осуществлено с помощью контроллера 12 через кулачковый привод от системы 151 кулачкового привода. Аналогичным образом выпускной клапан 156 может управляться с помощью контроллера 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая система 151 и 153 кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и использовать одну или несколько из ниже перечисленных систем: переключение профилей работы кулачков (CPS), изменение фаз газораспределения (VCT), регулируемая установка фаз клапанного распределения (VVT) и (или) изменение высоты подъема клапанов (VVL), которыми управляет контроллер 12 для изменения режимов работы клапанов. Положения впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут быть определены с помощью датчиков 155 и 157 положения распределительного кулачкового вала соответственно.
Цилиндр 14 может обеспечивать величину сжатия, то есть соотношение между объемом цилиндра, в котором поршень 138 находится в нижней мертвой точке, и объемом цилиндра, в котором поршень 138 находится в верхней мертвой точке. Обычно величина сжатия составляет от 9:1 до 12:1. Однако при использовании разных типов топлива величина сжатия может быть увеличена. Это может произойти, например, при использовании высокооктанового топлива или топлива с более высокой скрытой теплотой парообразования. Также коэффициент сжатия может быть увеличен при использовании прямого впрыска за счет его влияния на детонацию двигателя. Кроме того, использование большого количества газов EGR позволит достичь повышенных коэффициентов сжатия.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать запальную свечу 192 для начала процесса сгорания. При выбранных условиях работы система 190 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 14 сгорания с помощью запальной свечи 192 в зависимости от сигнала SA опережения зажигания от контролера 12. Однако запальная свеча 192 может отсутствовать, например, когда в двигателе 10 запускают процесс сгорания за счет самовоспламенения или впрыска топлива, как, например, в случае с дизельными двигателями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать одну или несколько топливных форсунок для подачи топлива. В качестве неограничивающего примера показано, что цилиндр 14 содержит одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 соединена непосредственно с цилиндром 14 для прямого впрыска в нее топлива в соответствии с шириной импульса, полученного от контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый прямой впрыск (также называемый в настоящем документе «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на фиг. 1 форсунка 166 показана в виде боковой форсунки, она может быть расположена над поршнем, например, рядом с запальной свечой 192. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртовом топливе благодаря низкой летучести некоторых видов спиртового топлива. Форсунка может быть расположена сверху рядом с впускным клапаном для улучшения смешивания. Топливо может быть подано в топливную форсунку 166 с помощью топливной системы 8 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и топливную рампу. Также топливо может быть подано с помощью одноступенчатого топливного насоса при низком давлении, и в этом случае длительность прямого впрыска топлива может быть более ограниченной во время такта сжатия по сравнению с использованием топливной системы высокого давления. Кроме того, топливные баки могут иметь датчик давления, генерирующий сигнал для контроллера 12.
Форсунка 166 может представлять собой форсунку впрыска во впускные каналы для впрыска топлива во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14. Кроме того, хотя в примере показан впрыск топлива в цилиндр через одну форсунку, двигатель может работать с помощью впрыска топлива и через несколько форсунок, например, одну форсунку прямого впрыска и одну форсунку впрыска во впускные каналы. В такой конфигурации контроллер может изменять относительное количество впрыска от каждой форсунки.
Топливо может быть подано в цилиндр с помощью форсунки во время одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, поступающего из форсунки, могут изменяться вместе с условиями работы, например, с температурой заряда воздуха, как описано ниже. Кроме того, для одного этапа сгорания за один цикл работы двигателя может быть выполнено несколько впрысков. Несколько впрысков может быть выполнено во время такта сжатия, впуска или любого их сочетания. Следует понимать, что конфигурации и способы расположения головки, описанные в настоящем документе, могут быть использованы в двигателях с любыми подходящими механизмами или системами подачи топлива, например, в карбюраторных двигателях или других двигателях с другими системами подачи топлива.
Контроллер 12 содержит постоянное запоминающее устройство 110, центральный процессор 106, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и входы и выходы 108. Контроллер 12 может хранить исполняемые инструкции для способов, описанных в настоящем документе, в энергонезависимой памяти. Контроллер 12 также получает входные сигналы от различных ранее указанных датчиков, а также датчика 120 положения коленчатого вала и датчика 116 температуры двигателя. Изображенный датчик 116 температуры подсоединен к рубашке 118 охлаждения. Контроллер 12 также получает входные сигналы от датчика 124 давления во впускном коллекторе и датчика 122 температуры впускного воздуха.
Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит четырехтактный цикл: цикл содержит такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В общем случае во время такта впуска выпускной клапан 156 закрыт, а впускной клапан 150 открыт. Воздух поступает в камеру 14 сгорания через впускной коллектор 146, при этом поршень 138 перемещается в нижнюю часть цилиндра таким образом, чтобы увеличить объем внутри камеры 14 сгорания. Положение, в котором поршень 138 находится в нижней части цилиндра в конце своего хода (например, при наибольшем объеме камеры 14 сгорания), как правило, известен специалистам в данной области техники как нижняя мертвая точка (BDC). При такте сжатия впускной клапан 150 и выпускной клапан 156 закрыты. Поршень 138 перемещается к головке цилиндра таким образом, чтобы сжать воздух внутри камеры 14 сгорания. Точка, в которой поршень 138 находится в конце своего такта и наиболее близок к головке цилиндра (например, при наименьшем объеме камеры 14 сгорания), как правило, известен специалистам в данной области техники как верхняя мертвая точка (TDC). Во время процесса, называемого в данном описании впрыском, топливо поступает в камеру сгорания. Впрыск топлива в цилиндр может быть выполнен несколько раз во время одного цикла цилиндра. Во время процесса, называемого в данном описании зажиганием, впрыснутое топливо зажигают с помощью воспламенения сжатием, что приводит к горению. При такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 138 назад к TDC. При такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 138 назад в BDC. Коленчатый вал 140 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, при такте выпуска выпускной клапан 156 открывают для выпуска сгоревшей воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 148, поршень возвращается в TDC. Следует отметить, что вышеописанное приведено в качестве примера и что время открытия и (или) закрытия впускного и выпускного клапанов может быть изменено таким образом, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, запаздывание закрытия впускного клапана или различные другие варианты.
Как описано выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Таким образом, каждый цилиндр может также содержать собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки (форсунок), запальную свечу и так далее.
На фиг. 2 показан пример системы 200 переключения выступов кулачков, которая может быть применена в системах 151 и 153 кулачкового привода двигателя 10, показанного на фиг. 1. Система 200 переключения выступов кулачков регулирует ход и (или) продолжительность открытия клапана 202 газообмена в зависимости от условий работы двигателя. Показано, что распределительный кулачковый вал 206 расположен над головкой 208 цилиндра в блоке цилиндров двигателя. Клапаном 202 может быть впускной клапан или выпускной клапан, выполненный с возможностью открывать и закрывать впускное отверстие или выпускное отверстие в цилиндре, например, в цилиндре 14, показанном на фиг. 1. Например, клапан 202 может быть переключен между открытым положением, при котором газ может поступать в цилиндр или из цилиндра, и в закрытое положение, при котором поступление газа в цилиндр или из цилиндра практически заблокировано. Следует понимать, что, хотя на фиг. 2 показан только один клапан; тем не менее, двигатель 10, показанный на фиг. 1, может содержать любое число клапанов цилиндра. Например, двигатель 10 на фиг. 1 может содержать любое количество цилиндров с соответствующими клапанами, и может быть использовано несколько различных конфигураций цилиндров и клапанов, например, V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитный 4-цилиндровый и другие типы двигателей.
Одна или несколько кулачковых башен или участков монтажа распределительного кулачкового вала могут быть соединены с головкой 208 цилиндра, создавая опору для распределительного кулачкового вала 206. Например, показано, что кулачковая башня 216 подсоединена к головке 208 цилиндра рядом с клапаном 202. Хотя на фиг. 2 показано, что кулачковая башня соединена с головкой блока цилиндров, в других примерах кулачковые башни могут быть соединены с другими компонентами двигателя, например, с осью распределительного вала или крышкой кулачкового механизма. Кулачковые башни могут служить опорой для верхних распределительных кулачковых валов и могут отделять подъемные механизмы, расположенные на распределительных кулачковых валах над каждым цилиндром.
Клапан 202 может работать в нескольких режимах подъема и продолжительности, например, высокий подъем клапана, низкий или частичный подъем клапана, малая продолжительность открытия, большая продолжительность открытия и нулевой подъем клапана. Например, как описано более подробно ниже, посредством регулировки механизмов кулачков цилиндра, клапаны на одном или нескольких цилиндрах, например, клапан 202, могут работать в разных режимах подъема в зависимости от условий работы двигателя.
Распределительный кулачковый вал 206, которым может быть кулачковый вал впускных клапанов или кулачковый вал выпускных клапанов, может содержать несколько кулачков, выполненных с возможностью управлять открытием и закрытием впускных клапанов. Например, на фиг. 2 показаны первый выступ 212 кулачка и второй выступ 214 кулачка, расположенные над клапаном 202. Выступы кулачков могут иметь различные формы и размеры, создавая профили подъема, используемые для регулировки величины и времени подъема клапана 202 при вращении распределительного кулачкового вала 206. Например, кулачком 212 может быть выступ кулачка с полным подъемом, а кулачком 214 может быть выступ кулачка с частичным подъемом или низким подъемом. Хотя на фиг. 2 показаны два профиля подъема, связанные с первым кулачком 212 и вторым кулачком 214, следует понимать, что может быть использовано любое количество кулачков с профилями подъема, например, три различных выступа кулачков. Например, распределительный кулачковый вал 206 может дополнительно содержать кулачок с нулевым подъемом, используемый для отключения клапана 202 в определенных условиях работы двигателя.
Клапан 202 содержит механизм 218, соединенный с распределительным кулачковым валом над клапаном для регулировки величины подъема клапана для такого клапана и (или) для отключения такого клапана путем изменения расположения выступов кулачков вдоль распределительного кулачкового вала по отношению к клапану 202. Например, выступы 212 и 214 кулачков могут быть прикреплены с возможностью скольжения к распределительному кулачковому валу таким образом, чтобы они могли скользить вдоль распределительного кулачкового вала в осевом направлении относительно каждого цилиндра. Несколько выступов кулачков, например, выступы 212 и 214 кулачков, расположенные над каждым клапаном цилиндра, например, клапаном 202, могут скользить вдоль распределительного кулачкового вала в направлениях, указанных стрелкой 245, обеспечивая изменение профиля выступа кулачка, соединенного с толкателем клапана, например, толкателем 220, соединенным с клапаном 202, обеспечивая изменение продолжительности открытия и закрытия клапана и величины его подъема. Толкатель 220 кулачка клапана может содержать толкатель 222 штифта ролика, который входит в зацепление с выступом кулачка, расположенного над клапаном 202. Например, на фиг. 2 показано, что ролик 222 зацепляется за кулачок 212 с полным подъемом.
Дополнительные элементы толкателя, не показанные на фиг. 2, могут дополнительно содержать штоки толкателя клапана, коромысла, штифты и так далее. Такие устройства и конструктивные особенности могут управлять приводом впускных клапанов и выпускных клапанов посредством преобразования вращательного движения кулачков в поступательное движение клапанов. Клапаны могут быть приведены в действие и с помощью дополнительных профилей выступов кулачков на распределительных кулачковых валах в случаях, когда профили выступов кулачков между различными клапанами могут обеспечить изменение высоты подъема кулачка, продолжительности открытого состояния клапана и (или) времени воздействия кулачка. Тем не менее, при необходимости могут быть использованы другие схемы расположения распределительного вала (верхний вал и (или) толкатель клапана). Кроме того, каждый цилиндр может иметь только один выпускной клапан и (или) впускной клапан или несколько впускных и (или) выпускных клапанов. Выпускные клапаны и впускные клапаны могут быть приведены в действие общим распределительным кулачковым валом. Тем не менее, по крайней мере, один из впускных клапанов и (или) выпускных клапанов может быть приведен в действие с помощью своего собственного независимого распределительного кулачкового вала или другого устройства.
Наружная муфта 224 может быть соединена с выступами 212 и 214 кулачков, соединенными шлицевым соединением с распределительным кулачковым валом 206. Положение распределительного вала относительно коленчатого вала двигателя определяют с помощью датчика 295 положения распределительного вала, определяющего вращение, и индикатора 290 положения распределительного вала. Распределительный кулачковый вал 206 может быть соединен с фазирующим устройством кулачков, который используют для изменения времени открытия/закрытия клапана в зависимости от положения коленчатого вала. С помощью зацепления штифта, например, одного из штифтов 230 или 232, в рифленой ступице в наружной втулке, осевое положение втулки можно перевести в другое положение, при котором другой выступ кулачка сцепляют с толкателем кулачка, соединенным с клапаном 202, для изменения подъема клапана. Например, втулка 224 может содержать один или несколько пазов для перемещения, например, пазы 226 и 228, расположенные по внешней окружности втулки. Пазы для перемещения могут проходить по спирали вокруг наружной втулки и могут образовывать Y-образный или V-образный паз на наружной втулке, где Y-образный или V-образный паз выполнен с возможностью зацепления двух различных штифтов-ограничителей, например, первого штифта 230 и второго штифта 232, в разное время для перемещения внешней втулки для изменения профиля подъема для клапана 202. Втулка 224 показана в первом положении, когда штифт 232 сдвигает втулку 224 в левую сторону, как показано на фиг. 2. Втулка 224 следует за шлицевым соединением 225 в осевом направлении вдоль кулачкового вала 206, когда происходит переключение профилей. Кроме того, глубина каждого паза во втулке 224 может уменьшаться по длине паза таким образом, чтобы после того, как штифт введен в паз из исходного положения, штифт возвращается в исходное положение с помощью уменьшения глубины паза, когда вращаются втулка и распределительный кулачковый вал.
Например, как показано на фиг. 2, когда первый штифт 230 введен в паз 226, наружная втулка 224 будет смещаться в направлении к башне 216 кулачков, при этом распределительный кулачковый вал 206 вращается таким образом, что происходит перемещение выступа 212 кулачка над клапаном 202 и изменение профиля подъема. Для переключения обратно на выступ 214 кулачка, второй штифт 232 может быть введен в паз 228, который переместит внешнюю втулку 224 от башни 216 кулачков для размещения выступа 214 кулачка над клапаном 202. Несколько внешних втулок с выступами могут быть присоединены посредством шлицевого соединения к распределительному кулачковому валу 206. Например, внешние втулки могут быть соединены с выступами кулачков над каждым клапаном в двигателе 10 или с выбранным числом выступов над клапанами.
Штифты-ограничители 230 и 232 включены в привод 234 переключения выступов кулачков, который регулирует положения штифтов 230 и 232 для переключения выступов кулачков, расположенных над клапаном 202. Привод 234 переключения выступов кулачков содержит механизм 236 включения, который может быть выполнен с гидравлическим приводом, электрическим приводом или их комбинацией. Механизм 236 включения изменяет положения штифтов для изменения профилей подъема клапана. Например, механизмом 236 включения может быть катушка, соединенная с обоими штифтами 230 и 232 таким образом, чтобы, когда катушка находится под напряжением, например, во время подачи тока от системы управления, к обоим штифтам прикладывалась сила для ввода обоих штифтов во втулку.
Таким образом, система с фиг. 2 представляет собой систему двигателя, содержащую: двигатель, содержащий впускной коллектор; распределительный кулачковый вал со втулкой, выполненной с возможностью перемещения в осевом направлении; датчик кислорода, расположенный во впускном коллекторе; контроллер, содержащий исполняемые команды, хранящиеся в энергонезависимой памяти, для избирательного отключения и повторного включения цилиндра с помощью регулирования положения втулки, способной перемещаться в осевом направлении, причем контроллер содержит дополнительные исполняемые команды для регулирования работы двигателя в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе, определяемой посредством датчика кислорода, при этом возникающая или определяемая концентрация кислорода может быть получена посредством датчика кислорода в течение заданного периода времени после регулировки положения втулки, способной перемещаться в осевом направлении. Система двигателя представляет собой систему, в которой заранее определенный период представляет собой число событий сгорания. Система двигателя содержит дополнительные исполняемые команды для повторного включения части группы отключенных цилиндров в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе. Система двигателя представляет собой систему, в которой регулировка работы двигателя содержит регулировку положения клапана рециркуляции выхлопных газов. Система двигателя представляет собой систему, в которой регулировка работы двигателя содержит регулировку положения распределительного кулачкового вала.
На фиг. 3 показан пример последовательности работы двигателя. Последовательность работы на фиг. 3 может быть выполнена с помощью системы с фиг. 2 и 3 путем выполнения команд в соответствии со способом, представленным на фиг. 4. Каждый участок, показанный на фиг. 3, происходит одновременно с другими участками на фиг. 3, и вертикальные маркеры Т0-Т10 указывают особенно важные периоды времени во время выполнения последовательности.
Первый график сверху на фиг. 3 представляет собой изменение режима работы клапана во времени. На оси Υ показан режим клапана. На оси X указано время, значение которого увеличивается слева направо, как показано на фиг. 3. В показанном примере двигатель может работать в одном из четырех режимов работы клапанов в определенный момент времени. Режимы работы клапанов указаны на оси Υ и содержат режим V8 для работы двигателя как восьмицилиндрового двигателя, режим V6A для работы двигателя как шестицилиндрового двигателя с использованием первой группы из шести цилиндров, режим V6B для работы двигателя как шестицилиндрового двигателя с использованием второй группы из шести цилиндров, при этом вторая группа из шести цилиндров отличается от первой группы из шести цилиндров, а также режим V4 для работы двигателя как четырехцилиндрового двигателя.
Второй график сверху на фиг. 3 представляет собой изменение концентрации кислорода во впускном коллекторе во времени. На оси Υ показана концентрация кислорода, значение которой увеличивается в направлении оси Υ. На оси X указано время, значение которого увеличивается слева направо, как показано на фиг. 3.
Третий график сверху на фиг. 3 представляет собой изменение необходимой концентрацию в системе рециркуляции выхлопных газов во времени. На оси Υ показана необходимая концентрация в системе рециркуляции выхлопных газов, значение которой увеличивается в направлении оси Υ. На оси X указано время, значение которого увеличивается слева направо, как показано на фиг. 3.
Четвертый график сверху на фиг. 3 представляет собой изменение степени ухудшения работоспособности клапана во времени. На оси Υ показана степень ухудшения работоспособности клапана, при этом ухудшение работоспособности клапана отображается, когда степень ухудшения работоспособности клапана находятся на повышенном уровне. Ухудшение работоспособности клапана не отображается, когда степень ухудшения работоспособности клапана находится на пониженном уровне. На оси X указано время, значение которого увеличивается слева направо, как показано на фиг. 3.
В момент Т0 времени двигатель работает с постоянной скоростью и нагрузкой. Двигатель работает в режиме V8, когда все цилиндры двигателя сжигают воздушно-топливную смесь, а впускные и выпускные клапаны всех цилиндров открываются и закрываются во время цикла двигателя. Концентрация кислорода во впускном коллекторе двигателя находится на среднем уровне. На этом уровне часть газов, введенных в цилиндры двигателя, может содержать пары топлива из картера двигателя или угольного фильтра для хранения паров топлива. Впускной коллектор также может содержать некоторые выхлопные газы, рециркулированные с помощью клапана EGR, или внутренним образом путем перекрытия открывания впускного и выпускного клапанов. Желаемый уровень EGR находится на среднем низком уровне, при этом уровень EGR обеспечивается за счет рециркуляции выхлопных газов через клапан EGR и перекрытия времени открывания впускного и выпускного клапанов (например, внутренняя EGR). Степень ухудшения работоспособности клапана находится на более низком уровне, что означает, что впускные и выпускные клапаны работают желаемым образом.
В момент Т1 времени клапан переходит в режим V4, в котором четыре цилиндра двигателя работают и четыре цилиндра выключены. Отключение четырех цилиндров выполняют путем удержания впускного и выпускного клапаны в закрытом положении во время цикла двигателя и прекращения подачи искры и топлива в четыре цилиндра. Изменение режима клапана может происходить, когда крутящий момент уменьшается по желанию водителя, когда температура двигателя достигает пороговой температуры или при других изменениях в работе двигателя. В одном примере порядок запуска двигателя представляет собой 1, 5, 4, 8, 6, 3, 7, 2 в режиме V8 и 1, 4, 6, 7 в режиме V4. Четыре отключенных цилиндра двигателя отключают в соответствии с порядком запуска. Например, цилиндр с номером три может быть отключен первым, затем последовательно происходит отключение цилиндров с номерами два, пять и восемь. Показано, что концентрация кислорода во впускном коллекторе уменьшается на небольшую величину в зависимости от увеличения требуемой концентрации EGR. Желаемая концентрация в системе EGR увеличивается в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки работающих цилиндров. Величина открытия клапана EGR может быть увеличена таким образом, что фактическая концентрация EGR увеличивается в зависимости от увеличения желаемой концентрации EGR. Степень ухудшения работоспособности клапана остается на более низком уровне, что означает, что впускные и выпускные клапаны работают желаемым образом.
В момент Т2 времени клапан переходит обратно в режим V8, реагируя на условия работы. Например, клапан может перейти в режим V8 при увеличении крутящего момента, задаваемого водителем, или изменении частоты вращения двигателя. Желаемую концентрацию в системе EGR уменьшают в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки работающих цилиндров. Нагрузку цилиндра можно описать как объем воздуха цилиндра, поделенный на теоретический объем воздуха, который может быть введен в цилиндр. Концентрацию кислорода во впускном коллекторе увеличивают на небольшую величину при снижении желаемой концентрации EGR. Величина открытия клапана EGR может быть уменьшена так, что фактическая концентрация EGR будет уменьшена в зависимости от желаемой концентрации EGR. Степень ухудшения работоспособности клапана остается на более низком уровне, что означает, что впускные и выпускные клапаны работают желаемым образом.
В момент Т3 времени клапан переходит в режим V4, реагируя на изменение условий работы двигателя. Желаемую концентрацию EGR увеличивают при изменении нагрузки работающих цилиндров, и концентрацию кислорода во впускном коллекторе уменьшают на небольшую величину при увеличении желаемой концентрации EGR. Степень ухудшения работоспособности клапана остается на более низком уровне, что означает, что впускные и выпускные клапаны работают желаемым образом.
В момент Т4 времени клапан переходит обратно в режим V8, а желаемую концентрацию EGR сначала уменьшают до среднего уровня в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки работающих цилиндров. Концентрацию кислорода во впускном коллекторе уменьшают до низкого уровня при изменении режима работы клапана и уменьшении желаемой EGR. Уровень концентрации кислорода во впускном коллекторе в этом примере уменьшают до низкого уровня вследствие того, что выпускные клапаны цилиндра не открываются во время такта выпуска после получения команды о включении. Сгоревшие газы выходят из цилиндра во впускной коллектор, когда открыты впускные клапаны, вследствие чего уменьшается концентрация кислорода во впускном коллекторе и увеличивается фактическая концентрация EGR (не показано). Желаемую концентрацию EGR дополнительно уменьшают вскоре после момента Т4 времени в зависимости от низкой концентрации кислорода во впускном коллекторе так, что может быть снижена возможность пропусков зажигания в других цилиндрах двигателя. Величину открытия клапана EGR (не показано) уменьшают при уменьшении желаемой концентрации EGR. Клапан продолжает работать в режиме V8 в течение заданного периода времени так, что можно определить, замедлен ли переход между состояниями клапана или не происходит вообще. Степень ухудшения работоспособности клапана остается на низком уровне, при этом определяют, замедлено ли изменение режима работы клапана или не происходит вообще. Степень ухудшения работоспособности клапана может быть подтверждена, когда концентрация кислорода на впуске уменьшается до порогового уровня.
В момент Т5 времени заданная продолжительность перехода в режим V8 была превышена и степень ухудшения работоспособности клапана переходит на более высокий уровень таким образом, что можно предполагать, что присутствует ухудшение работоспособности клапана. Клапан также переходит в режим V4 в случае ухудшения работоспособности клапана. Ухудшение работоспособности клапана определено по концентрации кислорода во впускном коллекторе, которая будет ниже порогового уровня. Желаемую концентрацию EGR увеличивают при переходе режима клапана в режим V4, и концентрацию кислорода во впускном коллекторе увеличивают при изменении режима работы клапана на режим V4 в случае, когда в отключенных цилиндрах может находиться газ.
В момент Т6 времени клапан переходит в режим V6A таким образом, что может быть определено, какая группа из двух отключенных цилиндров содержит цилиндр, в котором существует ухудшение работоспособности клапана. В данном примере цилиндры 1, 5, 4, 6, 3, 7 могут работать в режиме V6A; тем не менее, два других отключенных цилиндра могут быть временно включены для определения того, в каком цилиндре наблюдается ухудшение работоспособности клапана. Цилиндры с номерами пять и три включают при получении впускными и выпускными клапанами цилиндров пять и три команды на включение и при подаче искры и топлива. Цилиндры с номерами два и восемь остаются отключенными. Следует отметить, что порядок запуска двигателя в режиме V6A и (или) в V6B может быть неравномерным так, что может быть желательно ограничить период времени, в течение которого двигатель работает в одном из этих режимов. Желаемую концентрацию EGR уменьшают до низкого уровня EGR так, что поток EGR, проходящий через клапан EGR, будет остановлен, когда двигатель будет работать в режиме V6A. Концентрацию кислорода во впускном коллекторе увеличивают при переходе двигателя в режим V6A и уменьшении желаемой EGR. Может быть определено, что клапаны в цилиндрах с номерами пять и три работают желаемым образом, так как концентрация кислорода во впускном коллекторе увеличивается при переходе в режим V6A. Степень ухудшения работоспособности клапана остается на более высоком уровне, что означает, что по-прежнему существует ухудшение работоспособности клапана.
В момент Т7 времени клапан переходит из режима V6A в режим V6B. В режиме V6B впускные и выпускные клапаны цилиндров 1, 4, 8, 6, 8, 7, 2 начинают работать и в цилиндры подается топливо и искра. Необходимая концентрация EGR остается на низком уровне, и по-прежнему предполагается ухудшение работоспособности клапана. Концентрацию кислорода во впускном коллекторе уменьшают до низкого уровня, что означает, что в цилиндре с номером два или в цилиндре с номером восемь находятся выпускные клапаны с ухудшенными характеристиками работы. В диагностических целях ухудшение работоспособности клапана может быть отнесено к цилиндрам с номерами два и восемь. Кроме того, можно отключить режим работы клапана V6B в случае, если концентрация кислорода была низкой в режиме работы клапана V6B. Двигатель может работать в режиме V6B в течение заданного периода времени для определения того, что в режиме V6B наблюдается ухудшение работоспособности клапана.
В момент Т8 времени клапан переходит в режим V4, и двигатель работает как четырехцилиндровый, реагируя на концентрацию кислорода во впускном коллекторе и работе клапана в режиме V6B в течение заданного периода времени. Желаемую концентрацию EGR увеличивают при работе двигателя в режиме V4. Двигатель работает в режиме V4 для того, чтобы уменьшить возможность перебоя в зажигании двигателя и дисбаланса при запуске цилиндра. Так как определено, что двигатель работает без ухудшения работоспособности клапана в режиме V6A, двигатель может работать в режиме V6A для увеличения эффективной мощности двигателя в зависимости от увеличения или высокого крутящего момента, задаваемого водителем. Тем не менее, интервал времени, в течение которого двигатель работает в режиме V6A, может быть ограничен для уменьшения возможности ухудшения работоспособности по причине работы с неравномерным порядком запуска. Степень ухудшения работоспособности клапана остается на повышенном уровне, что показывает, что по-прежнему существует ухудшение работоспособности клапана.
В момент Т9 времени двигатель работает в режиме V6A, реагируя на увеличение или высокий крутящий момент, задаваемый водителем. Желаемую концентрацию EGR уменьшают в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки работающих цилиндров. Концентрацию кислорода во впускном коллекторе увеличивают при уменьшении концентрации EGR.
В момент Т10 времени двигатель переходит обратно в режим V4 работы клапана. Двигатель может перейти в режим V4 при уменьшении крутящего момента, задаваемого водителем, или в результате работы двигателя в режиме V6A в течение заданного периода времени.
Таким образом, ухудшение работоспособности клапана может быть определено по концентрации кислорода во впускном коллекторе. Кроме того, цилиндры, в которых работают клапаны с ухудшением работоспособности, можно отличить от цилиндров, которые работают желаемым образом. Кроме того, рабочие параметры двигателя могут быть повышены в зависимости от крутящего момента, задаваемого водителем, или других условий посредством выборочной работы двигателя в ином режиме работы клапанов, если определено, что не наблюдается ухудшение работоспособности клапанов.
На фиг. 4 описан способ определения ухудшения работоспособности клапана на основании концентрации кислорода во впускном коллекторе. Способ, представленный на фиг. 4, может быть сохранен в энергонезависимой памяти в форме исполняемых команд в системе, как показано на фиг. 1 и 2.
На этапе 402 способа 400 определяют условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут содержать, не ограничиваясь этим, частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, температуру двигателя, скорость транспортного средства, концентрацию кислорода во впускном коллекторе и состояние коробки передач. Способ 400 переходит к этапу 404 после определения условий работы двигателя.
На этапе 404 в способе 400 определяют, существуют или нет условия для отключения цилиндров. Отдельные цилиндры двигателя можно отключить на основании частоты вращения двигателя и крутящего момента, задаваемого водителем, температуры двигателя и скорости транспортного средства. Если выполнены заданные условия (например, скорость вращения двигателя меньше пороговой скорости и крутящий момент, задаваемый водителем, меньше порогового крутящего момента, задаваемого водителем) для отключения цилиндров, будет получен положительный ответ, после чего способ 400 перейдет на этап 406. В ином случае ответ будет отрицательным, после этого способ 400 завершится.
На этапе 406 способ 400 отключает выбранные цилиндры путем удерживания впускного и выпускного клапанов в закрытом состоянии в течение цикла цилиндра. В одном примере отключены четыре цилиндра восьмицилиндрового двигателя. Цилиндры двигателя отключаются последовательно в порядке продолжительности сгорания в двигателе. Впускные и выпускные клапаны могут быть отключены с помощью исполнительного механизма, как показано на фиг. 2, или иного типа привода клапана. Может быть отключена группа цилиндров двигателя, в котором менее восьми цилиндров. Например, могут быть отключены два из четырех цилиндров. Способ 400 переходит на этап 408 после того, как будут отключены выбранные впускной и выпускной клапаны.
На этапе 408 способа 400 отключают свечу зажигания и подачу топлива в цилиндры, в которых отключены впускной и выпускной клапаны. Свеча может быть отключена с помощью остановки подачи заряда катушки зажигания. Подачу топлива можно отключить за счет закрывания топливных форсунок. Способ 400 переходит на этап 410 после прекращения подачи искры и топлива в цилиндры с отключенными клапанами.
На этапе 410 способа 400 регулируют установку момента зажигания, количество воздуха в цилиндрах и количество топлива, подаваемого в работающие цилиндры таким образом, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя на уровне, на котором он находился до того момента, когда двигатель перешел в режим отключения цилиндра. Установка момента зажигания регулируется на основе нагрузки цилиндра, а объем воздуха в цилиндре и количество топлива регулируются в зависимости от частоты вращения двигателя и крутящего момента, задаваемого водителем. Способ 400 переходит на этап 412 после регулировки момента зажигания, объема воздуха в цилиндре и объема топлива в цилиндре.
На этапе 412 в способе 400 определяют, существуют или нет условия для повторного включения отключенных цилиндров. Цилиндры двигателя могут быть повторно включены на основании частоты вращения двигателя и крутящего момента, задаваемого водителем (например, крутящий момент, запрошенный водителем посредством нажатия на педаль газа). Например, отключенные цилиндры двигателя могут быть повторно включены при увеличении крутящего момента, задаваемом водителем. Если в способе 400 установлено, что существуют условия для повторного включения цилиндров двигателя, будет получен положительный ответ, после чего способ 400 перейдет к этапу 414. В ином случае ответ будет отрицательным, после чего способ 400 вернется к этапу 406.
На этапе 414 способа 400 повторно включают отключенные цилиндры путем направления команды на открытие и закрытие впускного и выпускного клапанов в течение цикла цилиндра. Сгорание в цилиндрах восстанавливается после повторного включения цилиндров. В этом примере клапаны четырех цилиндров включены повторно, но в других примерах повторно может быть включено другое количество цилиндров. Цилиндры двигателя включают повторно последовательно в порядке времени сгорания в двигателе. Впускные и выпускные клапаны могут быть включены повторно посредством исполнительного механизма, как показано на фиг. 2, или иного типа исполнительного механизма клапана. Способ 400 переходит на этап 416 после того, как будут повторно включены впускной и выпускной клапаны.
На этапе 416 способа 400 повторно включают подачу искры и топлива в цилиндры, которые были отключены. Подача искры может быть повторно включена с помощью запуска зарядки катушки зажигания. Подачу топлива можно возобновить путем открывания топливных форсунок. После подачи искры и топлива в цилиндры способ 400 переходит на этап 418.
На этапе 418 в способе 400 определяют, находится ли концентрация кислорода во впускном коллекторе на уровне ниже пороговой концентрации кислорода. Пороговой концентрацией кислорода является концентрация кислорода, возникающая, когда EGR, газы, хранящиеся в угольном фильтре, и газы из картера поступают во впускной коллектор двигателя. Таким образом, даже если EGR, газы из угольного фильтра, картерные газы присутствуют во впускном коллекторе двигателя и уменьшают концентрацию кислорода во впускном коллекторе, можно определить по концентрации кислорода во впускном коллекторе, что выпускные клапаны цилиндра не работают желаемым образом. EGR, газы из угольного фильтра и картерные газы могут присутствовать в количествах, зависящих от частоты оборотов двигателя и нагрузки. Если в способе 400 установлено, что концентрация кислорода во впускном коллекторе меньше пороговой концентрации кислорода, будет получен положительный ответ, после чего способ 400 перейдет к этапу 420. В ином случае ответ будет отрицательным, после чего способ 400 завершится.
На этапе 420 способа 400 регулируют положение клапана EGR в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе. В одном примере положение клапана EGR регулируют таким образом, чтобы обеспечивать необходимую концентрацию кислорода во впускном коллекторе, которая связана с концентрацией или объемом EGR. Отношение концентрации кислорода во впускном коллекторе к концентрации EGR можно определить эмпирически и сохранить в памяти или рассчитать на основании модели. Например, если определено с помощью датчика кислорода, что концентрация кислорода на впуске меньше желаемой концентрации кислорода на впуске, выполняется регулировка клапана EGR (например, закрытие) для доведения концентрации кислорода во впускном коллекторе до более высокого уровня (например, желаемой концентрации кислорода во впускном коллекторе). В качестве альтернативы или дополнения такты впускного и выпускного клапанов активных цилиндров можно отрегулировать посредством регулировки тактов кулачков относительно коленчатого вала двигателя для уменьшения перекрытия времени открытия впускного и выпускного клапанов для уменьшения внутренней EGR. В других примерах такты клапана EGR и кулачков не настроены на заданный период времени для подачи более точного подтверждения ухудшения работоспособности клапана. Способ 400 переходит к этапу 422.
Кроме того, в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе может быть увеличена величина открытия дроссельной заслонки двигателя и может быть задержан момент зажигания так, что разбавление EGR цилиндра снижается при одновременном поддержании крутящего момента двигателя. Другими словами, при выводе избыточного количества выхлопных газов во впускной коллектор двигателя из цилиндра, в котором работает выпускной клапан с ухудшенной работоспособностью, разбавление заряда EGR других цилиндров может быть уменьшено посредством увеличения объема воздуха в двигателе. При относительно высокой температуре EGR в случае задержки момента зажигания уменьшается возможность стука и крутящий момент двигателя устанавливается на необходимый крутящий момент двигателя даже при увеличении объема воздуха в двигателе. Такая компенсация может быть обеспечена в случае, когда закрытие клапана EGR не приводит к увеличению концентрацию кислорода во впускном коллекторе двигателя до желаемого уровня. С другой стороны, при достаточном охлаждении сгоревших газов в цилиндре (например, путем удержания сгоревших газов в цилиндре или иным способом), момент зажигания может быть установлен на опережение, при этом дроссельная заслонка удерживается для поддержания расхода воздуха в двигателе таким образом, чтобы можно было компенсировать более медленные скорости сгорания.
На этапе 422 способа 400 определяют концентрацию кислорода в коллекторе в течение заданного периода времени. Заданным периодом времени может быть число событий сгорания двигателя или интервал времени. Способ 400 переходит к этапу 424 после того, как концентрация кислорода во впускном коллекторе будет определена за заданный период времени.
На этапе 424 способа определяют, находится ли концентрация кислорода во впускном коллекторе на уровне ниже пороговой концентрации кислорода. Если в способе 400 установлено, что концентрация кислорода во впускном коллекторе ниже пороговой концентрации кислорода, будет получен положительный ответ, после чего способ 400 перейдет к этапу 440. В ином случае ответ будет отрицательным, после чего способ 400 переходит на этап 426.
На этапе 426 способа 400 отменяют отключение цилиндра, если определено, что повторное включение клапана происходит медленнее, чем необходимо. Повторное включение клапана может происходить медленнее, чем необходимо, вследствие того, что исполнительный механизм реагирует с перерывами или медленнее, чем необходимо. Таким образом, все цилиндры двигателя остаются активными до тех пор, пока не будет определено, что устранено медленное повторное включение клапана. После отмены отключения цилиндров способ 400 переходит на этап 428.
На этапе 428 способа 400 указывают степень ухудшения работоспособности клапана цилиндра и (или) степень ухудшения отключения цилиндров. В одном примере в способе 400 устанавливают бит в памяти для индикации ухудшения работоспособности клапана цилиндра. После индикации степени ухудшения работоспособности клапана цилиндра способ 400 выходит из алгоритма.
На этапе 440 в способе 400 принимают решение, необходимо ли произвести перекрытие и определить, в каком из отключенных цилиндров работает клапан с ухудшением работоспособности. Может быть принято решение, следует ли определить, в каком из отключенных цилиндров работает клапан с ухудшением работоспособности, на основании количества цилиндров двигателя и количества отключенных цилиндров. Например, если в двигателе восемь цилиндров и четыре цилиндра отключены, способ 400 перекрывает один из четырех цилиндров, в котором работает клапан с ухудшением работоспособности. С другой стороны, если в двигателе два цилиндра и один из них отключен, в способе 400 принимается решение не изолировать цилиндр с ухудшением работоспособности. Если в способе 400 принято решение перекрывать отключенные цилиндры для определения, в каких цилиндрах работают клапаны с ухудшением работоспособности, будет получен положительный ответ, после чего способ 400 перейдет к этапу 442. В ином случае ответ будет отрицательным, после чего способ 400 перейдет на этап 456.
На этапе 456 способа 400 указывают ухудшение работоспособности клапана цилиндра. Ухудшение работоспособности клапана цилиндра может быть определено посредством установки бита в памяти контроллера, включения лампы или индикации ухудшения работоспособности с помощью сообщения об ошибке на дисплее. Кроме того, аналогичным образом может быть определено ухудшение отключения цилиндров. После индикации ухудшения работоспособности клапана способ 400 переходит на этап 458.
На этапе 442 в способе 400 направляют команду на цилиндры, которые были отключены на этапе 406, произвести повторное отключение посредством закрытия впускных и выпускных клапанов цилиндров в течение более одного цикла двигателя. После того, как будет получена команда закрыть впускной и выпускной клапаны цилиндров, которые должны быть отключены, способ 400 переходит на этап 444.
На этапе 444 способа 400 направляют команду в группу отключенных цилиндров осуществить включение. Например, если отключены четыре цилиндра, будет отправлена команда включить два из четырех цилиндров. Цилиндры, в которые необходимо направить команду о повторном включении, можно определить на основании того, какие цилиндры обеспечивают возможность работы двигателя максимально близко к равномерному порядку зажигания. На впускные и выпускные клапаны группы повторно включаемых цилиндров направлена команда начать работу, после чего способ 400 переходит к этапу 446. Кроме того, на этапе 444 клапан EGR может быть закрыт и внутренняя EGR может быть уменьшена.
На этапе 446 в способе 400 определяют, находится ли концентрация кислорода во впускном коллекторе на уровне ниже пороговой концентрации кислорода. Пороговой концентрацией кислорода может быть концентрация кислорода ниже той, которая возникает, когда EGR, газы, хранящиеся в угольном фильтре, и картерные газы поступают во впускной коллектор двигателя. Если концентрация кислорода во впускном коллекторе ниже желаемой концентрации кислорода на впуске, будет указан положительный ответ, после чего способ 400 перейдет к этапу 448. В ином случае ответ будет отрицательным, после чего способ 400 переходит на этап 452.
На этапе 448 способа 400 указано, что первая группа отключенных цилиндров, в которые была направлена команда на включение 444, содержит клапаны цилиндров с ухудшением работоспособности. В частности, в первой группе цилиндров присутствует работа выпускных клапанов с ухудшенными характеристиками, так как при закрытых выпускных клапанах сгоревшая воздушно-топливная смесь может попадать во впускной коллектор двигателя, что приводит к снижению концентрации кислорода во впускном коллекторе. Другими словами, в первой части цилиндров в общем количестве отключенных цилиндров присутствуют клапаны цилиндров с ухудшенными характеристиками работы. Присутствие в первой части цилиндров клапанов цилиндров с ухудшенными характеристиками работы будет указано посредством установки бита памяти и (или) направления указания водителю. После указания об ухудшении работоспособности клапанов цилиндров способ 400 переходит на этап 450.
На этапе 450 остальные цилиндры в общем количестве отключенных цилиндров, которые не включены в первую часть цилиндров, могут быть избирательно включены повторно для увеличения несущей способности двигателя по крутящему моменту. Тем не менее, период времени, в течение которого включены остальные цилиндры, может быть ограничен таким образом, чтобы неравномерный порядок запуска двигателя не мог ухудшить характеристики работы двигателя. Остальные цилиндры могут быть повторно включены только тогда, когда крутящий момент, задаваемый водителем, превысит пороговое значение крутящего момента, задаваемого водителем. В другом примере остальные цилиндры могут быть повторно включены только тогда, когда крутящий момент, задаваемый водителем, равен максимальному крутящему моменту, задаваемому водителем. После выборочного повторного включения отключенных цилиндров способ 400 переходит на этап 458.
На этапе 452 в способе 400 указывают, что группа отключенных цилиндров, в которые была направлена команда на включение 444, содержит клапаны цилиндров с ухудшенными характеристиками работы. В частности, во второй группе цилиндров присутствует работа выпускных клапанов с ухудшенными характеристиками, так как при закрытых выпускных клапанах сгоревшая воздушно-топливная смесь может попадать во впускной коллектор двигателя, что приводит к снижению концентрации кислорода во впускном коллекторе. Другими словами, во второй части цилиндров в общем количестве отключенных цилиндров присутствуют клапаны цилиндров с ухудшенными характеристиками работы. Присутствие во второй части цилиндров клапанов цилиндров с ухудшенными характеристиками работы будет указано посредством установки бита памяти и (или) направления указания водителю. После указания об ухудшении работоспособности клапанов цилиндров способ 400 переходит на этап 454.
На этапе 454 остальные цилиндры в общем количестве отключенных цилиндров, которые не включены во вторую часть цилиндров, могут быть избирательно включены повторно для увеличения несущей способности двигателя по крутящему моменту (например, первая часть цилиндров). Тем не менее, период времени, в течение которого включены остальные цилиндры, может быть ограничен таким образом, чтобы неравномерный порядок запуска двигателя не мог ухудшить характеристики работы двигателя. Остальные цилиндры могут быть повторно включены только тогда, когда крутящий момент, задаваемый водителем, превысит пороговое значение крутящего момента, задаваемого водителем. В другом примере остальные цилиндры могут быть повторно включены только тогда, когда крутящий момент, задаваемый водителем, равен максимальному крутящему моменту, задаваемому водителем. Способ 400 переходит на этап 458 после выборочного повторного включения отключенных цилиндров.
Хотя в способе 400 выполняют выделение и проверяют работу клапанов в двух группах цилиндров, в соответствии со способом 400 могут избирательно повторно включать каждый из отключенных цилиндров в разное время и определять наличие клапанов с ухудшенными характеристиками работы в отдельных цилиндрах на основании того, что концентрация кислорода во впускном коллекторе ниже порогового значения концентрации кислорода. Кроме того, хотя в способе 400 установление ухудшения характеристик работы клапанов для двух групп цилиндров выполняется на основании данных впускного коллектора, когда только одна из двух групп цилиндров получает команду на включение, в других примерах в способе 400 выполняется проверка работы клапана посредством включения каждой группы цилиндров и сравнения концентрации кислорода во впускном коллекторе с пороговым значением концентрации кислорода во впускном коллекторе.
На этапе 458 способа 400 регулируют положение клапана EGR в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе. Например, положение клапана EGR регулируется таким образом, чтобы обеспечивать необходимую концентрацию кислорода во впускном коллекторе, которая связана с концентрацией или объемом EGR. Отношение концентрации кислорода во впускном коллекторе к концентрации EGR можно определить эмпирически и сохранить в памяти или рассчитать на основании модели. Если определено с помощью датчика кислорода, что концентрация кислорода на впуске меньше желаемой концентрации кислорода на впуске, выполняется регулировка положения клапана EGR (например, закрытие) для доведения концентрации кислорода во впускном коллекторе до более высокого уровня (например, желаемой концентрации кислорода во впускном коллекторе). Кроме того такты впускного и выпускного клапанов активных цилиндров могут быть отрегулированы с помощью регулировки тактов кулачков относительно коленчатого вала двигателя для уменьшения перекрытия времени открытия впускного и выпускного клапанов для уменьшения внутренней EGR. Такты клапана EGR и кулачков могут быть не настроены на заданный период времени для подачи более уверенного подтверждения ухудшения работоспособности клапана. После регулировки положения клапана EGR способ 400 завершается.
Таким образом, способ по фиг. 4 представляет способ работы двигателя, в котором: направляют команду о повторном включении отключенного цилиндра; и регулируют работу двигателя при снижении концентрации кислорода во впускном коллекторе двигателя ниже пороговой концентрации кислорода, когда концентрация кислорода наблюдается в течение заданного периода времени после направления команды на повторное включение цилиндра. Способ представляет собой способ, в котором регулировка работы двигателя содержит прекращение подачи топлива в цилиндр в зависимости от концентрации кислорода. Способ представляет собой способ, в котором регулировка работы двигателя содержит прекращение подачи искры в цилиндр в зависимости от концентрации кислорода. Способ представляет собой способ, в котором регулировка работы двигателя содержит направление команды на отключение цилиндра в зависимости от концентрации кислорода. Кроме того, способ представляет собой способ, в котором регулировка работы двигателя предусматривает увеличение величины открытия дроссельной заслонки и задержку момента зажигания в активных цилиндрах в зависимости от концентрации кислорода, когда во все цилиндры двигателя направляется команда о переходе в активное состояние. Способ представляет собой способ, в котором выпускные клапаны цилиндра удерживают в закрытом положении в течение цикла двигателя, когда цилиндр отключен.
В другом примере способ на фиг. 4 представляет способ работы двигателя, в котором: направляют команду о повторном включении отключенного цилиндра; регулируют положение клапана EGR при снижении концентрации кислорода во впускном коллекторе двигателя ниже пороговой концентрации кислорода, когда концентрация кислорода наблюдается в течение заданного периода времени после направления команды на повторное включение цилиндра. Кроме того, время открытия впускного клапана и время открытия выпускного клапана могут регулировать для уменьшения перекрытия времени открытия впускного и выпускного клапанов при снижении концентрации кислорода на впуске ниже пороговой концентрации. Способ также предусматривает регулировку положения клапана EGR для обеспечения необходимой величины EGR на основании концентрации кислорода во впускном коллекторе. Способ также содержит регулировку положения кулачка на основании концентрации кислорода во впускном коллекторе. Способ представляет собой способ, в котором цилиндр отключают путем удержания выпускного клапана в закрытом положении в течение цикла двигателя.
Способ также предусматривает сжигание воздушно-топливной смеси в цилиндре после направления команды на повторное включение цилиндра. Способ также предусматривает выполнение нескольких событий сгорания в цилиндре после направления команды на повторное включение цилиндра. Способ представляет собой способ, в котором положение клапана EGR дополнительно регулируют в зависимости от частоты оборотов двигателя и запрашиваемого крутящего момента. Способ также предусматривает направление показания об ухудшении работоспособности выпускного клапана в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе двигателя.
Следует понимать, что конфигурации и способы, раскрытые в настоящем документе, являются иллюстративными и конкретные варианты не должны рассматриваться как ограничения, поскольку возможны различные изменения. Например, описанная выше технология может быть использована в двигателях V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитных 4-х цилиндровых двигателях и так далее.