用于催化剂再生的发动机控制的制作方法

用于催化剂再生的发动机控制的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在发动机汽缸停用事件期间喷射水以便降低汽缸停用之后的排气催化剂再生需求的方法和系统。在一个示例中，在一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水，以减少排气催化剂的氧化。然后，在发动机汽缸重新激活期间，燃烧空气-燃料比的富化程度可降低，以减少到发动机的燃料损耗，同时降低NOx排放。
【专利说明】用于催化剂再生的发动机控制

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于催化剂再生的发动机控制。

【背景技术】
[0002] 发动机排放控制系统可包括一种或多种排气催化剂，以处理各种排气成分。这些 可包括，例如，三元催化剂、NOx储存催化剂、起燃催化剂、SCR催化剂等。发动机的排气催化 剂可要求周期性的再生来恢复催化剂活性并降低催化剂氧化。例如，催化剂可通过喷射足 够的燃料以产生富环境并减少存储在催化剂中的氧的量进行再生。因此，在催化剂再生期 间消耗的燃料可以降低发动机的燃料经济性。相应地，已经开发各种催化剂再生策略。
[0003] 一种示例方法由Georigk等人在US6,969,492中示出。其中，排放控制装置包 括由串联布置的至少两种催化剂产生的催化转换器的阶段。具体地，该催化阶段包括与 (例如，上游的）NOx还原催化剂串联布置的三元催化剂。不同的催化剂的不同的氨储存性 能使NOx还原加以改进并降低对催化剂再生的需要。另一个示例方法由Eckhoff等人在 W02009/080152中示出。其中，发动机排气系统包括具有中间SCR催化剂的多个NOx储存催 化剂，并且排气空气-燃料比基于第一 NOx储存催化剂的上游的空气-燃料比和第二NOx 储存催化剂的下游的空气-燃料比之间的差异在富相和稀相之间不断交替。


【发明内容】

[0004] 然而，本文的发明人已经意识这种方法的潜在问题。例如，发明人已经认识到，再 生控制可以在车辆驱动周期期间执行的怠速停止操作期间退化。具体地，在怠速停止期间， 当发动机被停用并且燃料被切断以关闭机器，发动机仍然多旋转几次。此旋转泵送空气越 过排气三元催化剂，造成催化剂变得氧化并且当发动机重新激活时降低其还原NOx的能 力。同样，在发动机从怠速停止重新启动时，发动机旋转几次，在空气可以越过排气催化剂 被泵送的期间提供另一个机会。并且虽然浓缩可以用来在发动机重新激活时快速地再生三 元催化剂，浓缩导致燃料损耗。另外，在发动机重新起动的延迟可以降低发动机的性能。
[0005] 在一个示例中，一些上述问题可至少部分地由在汽缸停用期间减少排气催化剂氧 化的方法来处理，从而减少在重新激活所述发动机汽缸时需要再生的量。具体地，该方法可 以包括选择性地经由可停用燃料喷射器来停用一个或多个发动机汽缸。然后，在汽缸停用 期间，可以在一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水，以减少第一排气催化剂的氧化。在一 个示例中，第一排气催化剂可以是三元催化剂。在汽缸停用期间，发动机控制器可确定喷射 正时和水喷射的喷射量。在发动机汽缸重新激活后（例如，在怠速停止之后），水喷射就可 停止并且一个或多个停用的发动机汽缸可基于第二排气催化剂的估算的氨含量使用燃烧 空气-燃料比重新激活。在一个示例中，所述第二排气催化剂可以是SCR催化剂。例如，当 第二排气催化剂的氨含量增加时燃烧空气-燃料比可以不那么富。以这种方式，通过在汽 缸停用事件期间喷射水并减少催化剂的氧化，在汽缸重新激活期间从浓缩的燃料损耗以减 小，同时保持所需要的NOx排放水平。
[0006] 应当理解，提供上面的概要以便以简化的形式来介绍在【具体实施方式】中进一步描 述的选择的概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围是由具 体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决以上或本 公开的任何部分提及的任何缺点的实现。

【专利附图】

【附图说明】
[0007] 图1示出车辆传动系统的示例。
[0008] 图2A-图2B示出可变排量发动机系统的示例实施例。
[0009] 图3示出局部发动机视图。
[0010] 图4示出用于基于发动机汽缸停用喷射水并且调节排气催化剂再生的示例方法。
[0011] 图5示出用于发动机汽缸停用期间调节水喷射的示例方法。
[0012] 图6示出响应选择的汽缸停用的调节水喷射和燃烧空气-燃料比的示例。

【具体实施方式】
[0013] 以下描述涉及用于在发动机汽缸停用事件期间喷射水以便减少汽缸停用之后的 排气催化剂的再生要求的系统和方法。汽缸停用事件（或稀操作）可以包括怠速停止操作 (如在图1和图3的发动机系统中）或在可变排量的发动机中的汽缸停用（如在图2A-图 2B和图3的发动机系统中）。又一个汽缸停用事件可以包括减速燃料切断操作（DFS0)。发 动机控制器可以经配置以执行控制例程（如图4所示的示例例程），用于基于发动机汽缸停 用喷射水并调节排气催化剂再生。具体地，在汽缸停用事件期间可以在一个或多个停用的 发动机处喷射水。在图5处呈现了一种用于确定水喷射量，以及水喷射的正时的方法。在 发动机汽缸重新激活后，发动机控制器可调节重新激活的汽缸的燃烧空气-燃料比。在图6 处示处了响应汽缸停用的水喷射和空气-燃料比的示例调节。燃烧空气-燃料比的富的程 度（例如，富偏置的量）可以基于存储在排气催化剂（例如SCR催化剂）中的氨的量。以 这种方式，排气催化剂，如三元催化剂可以被再生同时减少到发动机的燃料损耗。
[0014] 参考图1，示出车辆传动系统100。传动系统包括内燃发动机10。在所描绘的示例 中，发动机10可以选择性地停用以响应怠速停止状况，如本文具体参考图3-图5进一步描 述的。发动机10被示出经由曲轴40联接到液力变矩器11。发动机10可包括起动器系统 9,用于在发动机重新启动时辅助发动机起动。液力变矩器11还经由涡轮轴17联接到传动 装置15。在一个示例中，传动装置15是阶梯式齿轮齿数比的传动装置。传动装置15可进 一步包括各种齿轮和传动离合器来调节从传动装置到车轮19的输出的转矩。液力变矩器 11具有可以接合、脱离，或部分接合的旁路离合器（未示出）。当离合器脱开或正脱开时， 液力变矩器被称为处于未锁定状态。涡轮轴17也被认为是传动装置输入轴。在一个示例 中，传动装置15包括具有多个可选择的离散齿轮齿数比的电子控制传动装置。传动装置15 还可以包括各种其他的齿轮，例如，举例来说，最终传动比（未示出）。可替换地，传动装置 15可以是无级传动装置（CVT)。
[0015] 传动装置15可以经由轮轴21进一步联接到车轮19。车轮19将车辆（未示出） 与道路23相接。注意，在一个示例实施例中，此动力传动系统联接在道路上行驶的客车中。 虽然可以使用各种车辆配置，在一个示例中，发动机是唯一的动力源，因此，车辆不是混合 电能的、混合插电的等。在其他实施例中，该方法可以并入混合动力车辆。
[0016] 发动机控制器42可以经配置从发动机10接收输入，并且从而控制发动机的转矩 输出和/或液力变矩器11、传动装置15以及相关的离合器的操作。作为一个示例，转矩输 出可以通过调节火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气增压的组合，通过控制 节气门开度和/或气门正时，气门升程和涡轮增压发动机的升压来控制。在柴油发动机的 情况下，控制器42也可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气增压的组合来控制 所述发动机的转矩输出。在所有情况下，发动机控制可以在逐个汽缸的基础上执行，以控制 发动机的转矩输出。
[0017] 当满足怠速停止状况时，控制器42可以选择性地通过关掉到发动机汽缸的燃料 喷射和火花点火来停用发动机。在一些实施例中，控制器还可以调节发动节气门，将歧管空 气压力（MAP)带向大气压（BP)，以协助发动机旋转减慢，同时将起动系统9接合到旋转的发 动机以施加制动转矩和/或随着减少的发动机反向提供发动机旋转减慢。发动机然后可保 持在怠速停止，直到发动机重新启动条件得到确认。因此，当发动机旋转减慢至静止（没有 燃料），空气可通过排气催化剂被泵送。同样地，在发动机从怠速停止重新启动期间，当发动 机旋转加速，并加注燃料恢复之前，空气可以通过排气催化剂被泵送。所述空气可以氧化的 催化剂，具体地，密偶三元排气催化剂，降低其减少排气NOx物质的能力，并且降低排气排 放。
[0018] 如在图4-图6中详细阐述的，发动机控制器还可以与计算机可读指令经配置用于 在停用期间在发动机汽缸处喷射水。然后水和/或水蒸气可从发动机汽缸中排出空气，从 而降低停用汽缸的空气的吸入。这可降低行进到催化剂的空气的量，并且因此氧化催化剂。 然后，在发动机从怠速停止重新启动期间，诸如三元催化剂的排气催化剂，可通过调节汽缸 的燃烧空气-燃料比再生。具体地，燃烧空气-燃料比可降低，使得空气-燃料比具有富偏 置。富偏置的量可基于存储在排气催化剂（例如SCR催化剂）的氨含量。例如，如果排气 催化剂的氨含量较高时，富偏置的可更低。在怠速停止和汽缸停用期间喷射水可以允许排 气催化剂的氨含量比如果不使用水喷射时保持更高的水平。因此，在汽缸重新激活（例如 重新启动）期间可以需要较少的富偏置。这可减少在排气催化剂的再生中所产生的燃料损 耗，从而提高整体燃料经济性，同时满足NOx排放要求。
[0019] 图2A-图2B示出发动机210的示例实施例200和250,其中所述发动机经配置作 为可变排量发动机（VDE)。可变排量发动机210包括多个燃烧室或汽缸31。发动机210的 多个汽缸31在不同的发动机组布置为汽缸组。在所描绘的示例中，发动机210包括两个发 动机组14A、14B。因此，汽缸布置为布置在第一发动机组14A的第一组汽缸（在所描绘的示 例中四个汽缸）和布置在第二发动机组14B的第二组汽缸（在所描绘的示例中四个汽缸）。 将理解，尽管在图2A-图2B中描绘的实施例示出具有在不同的组上布置的汽缸的V型发动 机，这不意味着是限制性的，并且在替代实施例中，发动机可以是具有在共同的发动机组上 的所有发动机汽缸的内嵌发动机。
[0020] 可变排量发动机210可以经由与分支的进气歧管44A、44B连通的进气通道142接 收进气空气。具体地，第一发动机组14A经由第一进气歧管44A从进气通道142接收进气 空气，而第二发动机组14B经由第二进气歧管44B从进气通道142接收进气空气。虽然发 动机组14A、14B示出具有不同的进气歧管，将理解的是，在替代实施例中，它们可以共享共 同的进气歧管或一部分共同的进气歧管。供给到发动机的汽缸的空气量可以通过调节节气 门62的位置来控制。另外，供给到特定组上的各组的汽缸的空气的量可通过改变连接到所 述汽缸的一个或多个进气门的进气门正时来调节。
[0021] 参考图2A，在第一发动机组14A的汽缸产生的燃烧产物被引导至在其中燃烧产物 排放到大气中之前处理过的第一排气歧管48A中的一个或多个排气催化剂。第一排放控制 装置70A联接到第一排气歧管48A。第一排放控制装置70A可以包括一个或多个排气催化 齐[J，例如密偶催化剂（close-coupled catalyst)。在一个示例中，在排放控制装置70A的密 偶催化剂可以是三元催化剂。在第一发动机组14A产生的排气在被引导到第一底部排放控 制装置80A之前在排放控制装置70A中被处理。第一底部排放控制装置80A可以包括：第 一底部排气催化剂82A和第二底部排气催化剂84A。具体地，第一底部催化剂82A和第二底 部催化剂84A可以在底部排放控制装置80A中彼此面对面接触的被集成。在一个示例中， 第一底部排气催化剂82A包括经配置用于选择性的催化还原的SCR催化剂，其中NOx物质 使用氨还原成氮。作为另一个示例，第二底部排气催化剂84A包括三元催化剂。第一底部 排气催化剂82A放置在底部排放控制装置80A中的第二底部排气催化剂84A的上游（在排 气流的方向），但是在第三密偶排气催化剂（包括在排放控制装置70A中）的下游。穿过第 一排放控制装置70A和第一底部排放控制装置80A的通道处理的排气然后沿着第一排气歧 管48A朝向排气接合处55被引导。从那里，排气可以经由共同的排气通道50引导到大气 中。
[0022] 在第二发动机组14B的汽缸中产生的燃烧产物经由第二排气歧管48B排出到大气 中。第二排放控制装置70B联接到第二排气歧管48B。第二排放控制装置70B可以包括一 种或多种排气催化剂，例如密偶催化剂。在一个示例中，在排放控制装置70A中的密偶催化 剂可以是三元催化剂。在第二发动机组14B中产生的排气在被引导到第二底部排放控制装 置80B之前在排放控制装置70B中被处理。第二底部排放控制装置80B还可以包括第一底 部排气催化剂82B和第二底部排气催化剂84B。具体地，第一底部催化剂82B和第二底部催 化剂84B可以底部排放控制装置80B中彼此面对面接触的被集成。在一个示例中，第一底 部排气催化剂82B包括SCR催化剂而第二底部排气催化剂84B包括三元催化剂。第二底部 排气催化剂82B放置在底部排放控制装置80B中的第二底部排气催化剂84B的上游（在排 气流的方向），但是在第三密偶排气催化剂（包括在排放控制装置70B中）的下游。
[0023] 虽然图2A的实施例示出联接到分别的底部排放控制装置的每个发动机组，在替 代实施例中，如在图2B所示，每个发动机组联接到分别的排放控制装置70A、70B，但联接到 共同的底部排放控制装置80。在图2B描绘的实施例250中，共同的底部排放控制装置80 被定位在排气接合处55和共同的排气通道50的下游。共同的底部排放控制装置80示出 具有定位在底部排放控制装置80中的第二底部排气催化剂84 (在排气流的方向）上游以 及整体联接到此的第一底部排气催化剂82。
[0024] 各种空气-燃料比传感器可联接到发动机210。例如，第一空气-燃料比传感器72 可以联接到第一排放控制装置70A的下游的第一发动机组14A的第一排气歧管48A，而第二 空气-燃料比传感器74联接到第二排放控制装置70B的下游的第二发动机组14B的第二 排气歧管48B。在进一步的实施例中，附加的空气-燃料比传感器可联接到排放控制装置的 上游，例如联接到第一排放控制装置70A的上游的第一上游空气-燃料比传感器71A和联 接第二排放控制装置70B的上游的第二上游空气-燃料比传感器71B。可以包括又一个空 气-燃料比传感器，例如，其联接到底部排放控制装置。如在图3中详细阐述的，空气-燃料 比传感器可包括氧传感器，如EGO传感器、HEGO传感器，或UEGO传感器。在一个示例中，联 接到排放控制装置70A、70B的下游的下游空气-燃料比传感器72、74可以是用于催化剂监 测的HEG0传感器，而联接到排放控制装置70A、70B的上游的上游空气-燃料比传感器71A、 71B是用于发动机控制的UEG0传感器。
[0025] 虽然图2A-图2B示出具有多种排气催化剂的排放控制装置以及底部排放控制装 置，在替代实施例中，一个排放控制装置或多个排放控制装置可以包括不同布置的排气催 化剂。例如，车辆的排放控制系统可以包括具有至少一种SCR催化剂和至少一种三元催化 剂的一个或多个排放控制装置。这些催化剂可以在排放控制系统内布置成不同的配置。因 此，在下面进一步描述的方法可以在多种发动机中使用不同的排放控制系统的配置来实 现。
[0026] -个或多个发动机汽缸在选择的发动机工况期间可选择性地停用。例如，在低发 动机负荷期间，当不需要发动机的全转矩能力时，可选择性地停用选择的发动机组的一个 或多个汽缸（在本文中也称为VDE操作模式）。这可包括在选择的发动机组上停用燃料和 火花。具体地，所选择的汽缸组的一个或多个汽缸可以通过关掉分别的燃料喷射器而停用， 同时保持进气门和排气门的操作，使得空气可继续通过汽缸被泵送。当不起作用的汽缸的 燃料喷射器被关掉时，剩余的启用的汽缸随着燃料喷射器的激活和操作继续进行燃烧。为 满足转矩要求，发动机在那些喷射器保持启用的汽缸上产生相同的量的转矩。这需要较高 的歧管压力，从而导致较低的泵送损失和增加的发动机的效率。此外，暴露于燃烧的较低效 的表面积（仅来自启用的汽缸）减少发动机的热损失，提高发动机的热效率。在一个示例 中，在转换到VDE模式期间发动机控制器可以选择性地停用给定的发动机组（无论是14A 或14B)的全部汽缸，然后在转换回非VDE模式期间重新激活汽缸。
[0027] 在替代示例中，发动机系统可以具有带有选择性地可停用的进气门和/或排气门 的汽缸。具体地，进气门和/或排气门正时可以调节，使得基本上没有空气穿过不起作用的 发动机组泵送，同时空气继续流经起作用的发动机组。在一些实施例中，停用的汽缸可具有 在一个或多个发动机周期期间保持关闭的汽缸阀，其中所述汽缸阀经由液压致动升降器或 经由其中没有升程的凸轮凸角用于停用的阀门的凸轮轮廓线变换（CPS)机制停用。
[0028] 通过在低发动机负荷条件期间选择性地停用发动机汽缸，发动机泵送损失和摩擦 损失减少，并且燃料经济性提高。然而，存在唯一的排放挑战。例如，在非VDE或化学计量 的发动机操作期间，氨在通常用于闭环控制的稍富的条件下由密偶三元催化剂产生。其中， 密偶催化剂上游的燃料和还原剂的喷射基于在密偶催化剂的下游估算的排气空气-燃料 比调节，以便将空气-燃料比保持在化学计量或在其周围（例如，稍富的化学计量），同时 产生氨用于还原排气NOx物质。在缺乏底部SCR催化剂时，该氨可以存储在底部的三元催 化剂是由于在该位置上的冷却器的排气温度。在VDE模式的开始期间，纯空气经过一组发 动机并且底部的三元催化剂可使用新鲜空气中的氧气将所存储的氨氧化为NOx物质和N 20。 另外，在稀操作（即，VDE操作模式）期间，三元催化剂氧化，这降低其返回到非VDE/化学 计量发动机操作时还原NOx物质的能力。具体地，三元催化剂不能还原NOx物质，直到三元 催化剂已充分地还原并进行再生。为将这种损失三元催化剂功能的持续时间最小化，在退 出VDE模式后可以使用显著的浓缩以迅速还原三元催化剂。这种浓缩不仅增加燃料损耗， 而且也产生额外的氨。所述额外的氨要求VDE模式的再进入延迟，以允许氨消散，否则剩余 的氨会氧化为NOx和N20。
[0029] 本文中，在停用的发动机汽缸喷射水解决至少其中的一些问题。特别地，水或风挡 刮水器流体可在发动机汽缸处经由直接喷射或进气道喷射而喷射。在一个示例中，发动机 210可具有主要设计用于在高发动机负载爆震控制的水喷射系统。该系统然后也可以在喷 射器以VDE截断期间（例如，在VDE模式操作期间）用于水喷射以及后处理系统催化剂再 生。这个系统可以是直接喷射（DI)系统或进气道喷射（PI)系统。在一个示例中，如在图 2A-图2B中所示，发动机210可以具有直接水喷射系统。直接水喷射系统可包括用于第一 发动机组14A的第一组直接水喷射器96A和用于第二发动机组14B的第二组直接水喷射 器96B。因此，发动机210的每个汽缸31可具有直接水喷射器。在另一个示例中，如在图 2A-图2B中所示，发动机210可包括进气道水喷射系统。进气道水喷射系统可包括用于第 一发动机组14A的第一组进气道水喷射器94A和用于第二发动机组14B的第二组进气道水 喷射器94B。对于每个汽缸31，所述进气道水喷射器可以放置在包括进气门的进气道99内。 因此，发动机210的每个汽缸31的每个进气道99可具有进气道水喷射器。在又一个示例 中，发动机210可包括放置在第一排气歧管48A中的第一排气口水喷射器98A和放置在第 二排气歧管48B中的第二排气口水喷射器98B。如果停用的汽缸只在第一发动机组中，则只 有第一进气道水喷射器98A可以喷射水。如果停用的汽缸只在第二发动机组中，则仅有第 二进气道喷射器98B可以喷射水。可替代地，如果所有的发动机汽缸（例如，在两个组中） 停用，第一进气道喷射器98A和第二进气道98B喷射器都可以喷射水。
[0030] 在停用的发动机汽缸处喷射水可减少穿过汽缸31到排气歧管以及到排气催化剂 的空气的量。例如，如果在发动机210中使用的水喷射系统是进气道水喷射系统94,则进气 道水喷射器可以在停用的汽缸的进气门上的进气道处喷射水。在一个示例中，在进气门打 开之前（例如，当进气门关闭时），经由进气道水喷射的水喷射可以在汽缸停用期间出现。 喷射的水可在进气门上和/或其周围蒸发。然后喷射的水和/或水蒸气可将进气道周围的 进气空气排出。因此，当进气门打开时，水和/或水蒸气可排出进气空气，从而减少进入汽 缸的进气空气的量。因此，当非点火（例如，停用的）汽缸的排气门打开时，水蒸气可流经 通过排气系统并且到排气催化剂。穿过所述排气系统的任何空气可由水进行稀释。进一步 地，经过排气系统的氧气可以减少，已被水蒸气排出，从而减少排气催化剂的氧化。
[0031] 在汽缸停用期间，发动机控制器可致动相应的停用的汽缸的水喷射器来喷射水。 控制器可控制正时、持续时间和水喷射量。响应一个或多个发动机汽缸的停用，控制器可致 动水喷射器以喷射一定量的水到进气道、发动机汽缸或排气歧管中的一个。在优选的实施 例中，控制器可致动进气道水喷射器以在进气门打开之前喷射水。在另一个实施例中，在燃 烧冲程的上死点附近，控制器可以致动直接水喷射器以在进气门打开之前喷射水。然而，在 本实施例中，水没有足够的时间来扩展和排出空气。因此，通过在燃烧冲程的上死点附近喷 射水，在燃烧室内的热可以更好地蒸发喷射的水。在又一个实施例中，排气门打开之前，控 制器可致动排气歧管中的进气道水喷射器将水喷射到对应的停用的汽缸组的排气歧管。然 后，当汽缸重新激活条件满足时控制器可停止水喷射。
[0032] 控制器可以进一步控制一次喷射到停用的汽缸的水的量。如在下面图5中进一步 讨论的，喷射的水的量可以基于发动机汽缸的容积。具体地，在进气道处喷射的水或直接进 入发动机汽缸中的量可相当于基本上用水蒸气装满汽缸的水的量。因此，水蒸气的量可减 少空气进入汽缸并到达排气系统和排气催化剂的可用空间。由许多喷射的水形成的水蒸气 的量可随着温度的升高而增加。因此，在停用汽缸中喷射的水的量可以基于发动机汽缸容 积与进气道和/或歧管温度。喷射的水的量可进一步基于诸如歧管压力、MAP、估算的活塞 阀和活塞头的温度，和/或发动机的转速的附加的发动机工况。
[0033] 以这种方式，在停用的汽缸处喷射水可减少进入燃烧室的空气，并且随后，排气 管，将降低达到排气催化剂的氧浓度，从而降低催化剂还原的量和重新激活汽缸之后所需 的催化剂再生的量。喷射的水可以用以排出进气并减少流经停用的汽缸与进入排气歧管的 氧的量。进一步地，在蒸汽形成反应中，穿过排气系统的水和/或水蒸气可越过第一排气催 化剂与碳氢化合物反应以形成C0和H 2。然后H2可穿过催化剂还原N0以形成氨，NH3。
[0034] 发动机汽缸被重新激活后，然后在汽缸重新激活期间发动机控制器可基于在重新 激活的时候储存在SCR催化剂中的氨的量调节燃烧空气-燃料比。在一个示例中，汽缸可以 以比化学计量比更富的燃烧空气-燃料比被重新激活。如果在SCR催化剂中的氨的量低于 在汽缸重新激活的阈值水平，更富的燃烧空气-燃料比可具有更高的富偏置。然而，在SCR 催化剂中的氨的量大于在汽缸重新激活的阈值水平，更富的燃烧空气-燃料比可具有更低 的富偏置。富的空气-燃料比可在一段持续时间燃烧，以便重新再生三元催化剂（例如，密 偶催化剂）。以这种方式，用于密偶催化剂的再生要求可取决于多少氨储存在SCR催化剂中 而减少。
[0035] 通过在汽缸停用期间在停用的发动机汽缸处喷射水，更少量的氧可进入排气系 统，从而减少第一排气催化剂（例如，三元催化剂）的氧化。此外，水可以增加在第二排气 催化剂（例如，SCR催化剂）的氨的形成，从而增加在汽缸重新激活期间可用的氨的量。因 此，喷射水可以减少在重新激活发动机汽缸后需要的富偏置的量，从而减少在第一催化剂 的再生期间产生的燃料损耗。
[0036] 图3是示出多汽缸发动机310的一个汽缸的示意图300,它可以包括在汽车的推进 系统中。发动机310可以是可变排量的发动机，例如图2A-图2B的发动机210和/或可以 经配置选择性地重新激活以响应怠速停止条件，例如图1的发动机10。发动机310可以至 少部分地由包括控制器12的控制系统和由经由输入装置来自车辆操作者132的输入控制。 在一个示例中，输入装置包括加速踏板130和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位 置传感器134。
[0037] 发动机310的燃烧室30可包括具有放置在其中的活塞36的汽缸壁32。活塞36 可联接到曲轴40,使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间传输系 统联接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动电动机可经由飞轮联接到曲轴40,以确保 发动机310的起动操作。
[0038] 燃烧室30可经由进气通道142接收来自进气歧管144的进气空气，并且可以经由 排气通道148排出燃烧气体。进气歧管144和排气通道148可经由各自的进气门52和排 气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或多个进气门 和/或两个或多个排气门。排气凸轮轴53依照位于沿排气凸轮轴的长度的凸轮的轮廓操 作排气门54。进气凸轮轴51依照位于沿凸轮轴的长度的凸轮的轮廓操作进气门52。排气 凸轮位置传感器57和进气凸轮位置传感器传动装置155将分别的凸轮轴位置传送到控制 器12。
[0039] 燃料喷射器66示出直接联接到燃烧室30,用于与经由电子驱动器68从控制器12 接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地在其中直接喷射燃料。以这种方法，燃料喷射器66提 供称为进入燃烧室30的燃料的直接喷射。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或在 燃烧室的顶部。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统（未示出）传递到燃 料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以替代地或另外地包括布置在进气歧管144中 的以提供称为进入燃烧室30的上游的进气道的燃料的进气道喷射的配置的燃料喷射器。
[0040] 进气通道142可包括具有节流板64的节气门62。在这个特定的例子中，节流板 64的位置可以经由提供给电动马达或包括在节气门62中的致动器的信号由控制器12改 变，通常称为电子节气门控制（ETC)的配置。以这种方法，可以操作节气门62,以改变提供 给其他发动机汽缸之间的燃烧室30的进气空气。节流板64的位置可由节气门位置信号TP 提供给控制器12。进气通道142可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器 122,用于向控制器12提供分别的信号MAF和MAP。
[0041] 在选择操作模式下，响应来自控制器12的点火提前信号SA点火系统88可以经由 火花塞92提供点火火花到燃烧室30。虽然火花点火元件示出，在一些实施例中，但是发动 机10的燃烧室30或一个或多个其他的燃烧室可以在具有或不具有点火火花的情况下在压 缩点火模式下操作。
[0042] 发动机310可以包括水喷射系统，如在上面的图2A-图2B中描述的水喷射系统。 水喷射系统可以包括对每个汽缸用于喷射水或风挡刮水器流体的水喷射器。在发动机310 中的水喷射系统和水喷射器可以和上面讨论的用于发动机210的水喷射器和系统类似。在 一个示例中，进气道水喷射器94可以放置在进气道处和/或进气门52附近的进气歧管144 内。在另一个示例中，直接水喷射器96可以放置在燃烧室30(例如，汽缸）内。在这个示 例中，直接水喷射器96可将水直接喷射进入发动机汽缸。在又一个示例中，第二进气道水 喷射器98可以放置在从排气门54的下游的排气通道148内。控制器12可致动一个或多 个水喷射器以喷射水。进一步地，该控制器可调节由水喷射器喷射的水的正时和量。
[0043] 例如，在怠速停止条件期间，控制器可停用发动机汽缸的一个或多个。在一个示例 中，所有发动机汽缸可以在怠速停止条件期间停用。在停用期间，控制器可在停用的汽缸处 致动水喷射器以喷射水。如上面所讨论的，水喷射可以减少穿过排气催化剂行进的空气和 氧气的量，从而减少催化剂的氧化和随后汽缸重新激活时（例如，在怠速停止之后重新启 动条件）催化剂再生需要的量。
[0044] 排气传感器126示出联接到排放控制装置70的上游的排气通道148。传感器 126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或 UEG0(通用或宽范围的排气的氧），双态氧传感器或EGO, HEG0(加热的EGO)，NOx、HC或C0 传感器。排放控制装置70示出沿排气传感器126的下游的排气通道148布置。装置70可 以是三元催化剂（TWC)、N0x捕集、SCR催化剂、各种其它排放控制装置，或它们的组合。在 一些实施例中，在发动机310的操作期间，排放控制装置70可以周期性地通过在特定的空 气/燃料比范围内的至少一个汽缸上操作而复位。
[0045] 控制器12在图3中示出为微计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口 104、在此特定示例中示出为只读存储器106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、 随机存取存储器108、保活存储器110,以及数据总线。控制器12可从联接到发动机310 的传感器接收各种信号，除了前面所讨论的那些信号，其包括来自质量空气流量传感器120 的感应的质量空气流量（MAF)的测量；来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动 机冷却液温度（ECT);车辆制动；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其他类型） 的轮廓点火拾取信号（PIP)、来自节气门位置传感器的节气门位置（TP);以及来自歧管压 力传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号，RPM可通过控制器12从信号PIP 中产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以在进气歧管中用来提供真空或压力 的指示。注意，上述的传感器的各种组合都可以使用，如没有MAP传感器的MAF传感器，反 之亦然。在一个示例中，还用作发动机转速传感器的传感器118在曲轴每转一圈可产生预 定数量的等间隔的脉冲。
[0046] 存储介质只读存储器106可以由微处理器单元102用代表可执行指令的计算机可 读数据进行编程，用于执行以下描述的方法以及预期但不具体列出的其它变体。
[0047] 控制器12还从传动装置接收信号并提供控制信号给传动装置（未示出）。传动装 置信号可以包括但不限于传动装置输入和输出速度、用于调节传输线的压力（例如，供给 传动装置离合器流体压力）的信号，以及用于供给离合器用于致动传动装置齿轮的控制压 力的信号。
[0048] 如上所述，图3仅示出多汽缸发动机中的一个汽缸，并且每个汽缸可类似地包括 其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
[0049] 图1-图3的系统提供一种包括发动机的发动机系统，该发动机包括进气歧管和发 动机汽缸。发动机汽缸具有带有进气门和可停用的燃料喷射器的进气道。该发动机系统进 一步包括具有放置在所述进气门的上游的进气道的水喷射器的水喷射系统，用于在进气门 上喷射水并且排放控制装置具有第一排气催化剂和第二催化剂。该发动机系统还包括具有 计算机可读指令的控制器，用于经由可停用燃料喷射器选择性地停用一个或多个发动机汽 缸并且在停用期间在一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水，以减少所述第一排气催化剂 的氧化。停用后，控制器可以停止水喷射，重新激活所述一个或多个停用的发动机汽缸，并 基于存储在所述第二排气催化剂的氨含量调节重新激活的发动机汽缸中的燃烧空气-燃 料比。
[0050] 以这种方式，一个或多个发动机汽缸可经由可停用的燃料喷射器被选择性地停 用。然后，在汽缸停用期间，可以在一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水，以减少第一排 气催化剂的氧化。在一个示例中，在所述一个或多个停用的发动机汽缸喷射水包括在进气 门打开之前在一个或多个停用的发动机汽缸的闭合的进气门上进气道喷射水。在另一个示 例中，在所述一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水包括在一个或多个停用的发动机汽缸 的进气门打开之前直接将水喷射到一个或多个停用的发动机汽缸中。在又一个示例中，在 一个或多个停用的发动机汽缸的排气门打开之前水可以喷射到一个或多个停用的发动机 汽缸的排气歧管。
[0051] 发动机控制器可基于发动机汽缸容积、发动机温度、发动机转速，以及歧管压力中 的一个或多个在喷射水期间调节喷射的水的量。进一步地，发动机控制器可在发动机汽缸 重新激活条件满足之后估算存储在第二排气催化剂中的氨含量。然后，响应满足发动机汽 缸重新激活的条件，水喷射可以停止，并且一个或多个停用的发动机汽缸可以重新激活。该 方法可以进一步包括基于存储在第二排气催化剂中的氨含量调节重新激活的发动机汽缸 的燃烧空气-燃料比。燃烧空气-燃料比随着减少的氨含量而减小。
[0052] 在一个示例中，选择性地停用一个或多个发动机汽缸可包括响应怠速停止条件停 用所有发动机汽缸。在另一个示例中，选择性地停用一个或多个发动机汽缸可响应低于阈 值的转矩需求包括停用一个或多个发动机汽缸。作为一个示例，一个或多个发动机汽缸可 以停用，而其他发动机汽缸继续燃烧。例如，用于选择性地停用发动机汽缸的方法可以包括 仅停用一些发动机汽缸，而其余发动机汽缸通过继续燃料喷射和剩余的起作用的汽缸的燃 烧而继续操作。
[0053] 现在转向图4,方法400示出用于喷射水以及基于发动机汽缸停用调节排气催化 剂再生的示例例程。具体地，该方法包括在停用的发动机汽缸处喷射水以减少排气催化剂 的氧化。作为一个示例，发动机汽缸停用可以由VDE或非VDE发动机的怠速停止操作而产 生。在另一个示例中，发动机汽缸停用可包括VDE发动机的汽缸停用操作。然后，在随后的 汽缸重新激活期间，要求较少的排气催化剂再生。在一个示例中，排气催化剂可以是诸如三 元催化剂的第一排气催化剂。发动机控制器，如在图1-图3中讨论的发动机控制器42和 控制器12,可包括在其上存储的用于执行方法400的指令。
[0054] 在402处，该方法包括估算和/或测量车辆和发动机的工况。所述工况可包括，例 如，MAP、空气-燃料比（AFR)、排气流率、排气温度、车速、发动机转速、系统电池充电状态、 环境温度和压力、发动机或歧管温度、曲轴转速、传输速度、可用燃料、燃料乙醇含量等。在 404处，控制器可确定汽缸停用条件是否已经满足。在一个示例中，这可包括，确定怠速停 止条件是否已经满足。怠速停止条件可以包括，例如，发动机操作（例如，进行燃烧）、高于 阈值（例如30 %以上）的充电电池状态、低于阈值（例如，不超过30mph)的车辆速度、没 有进行空调的要求、高于阈值的发动机温度（例如，从发动机冷却液温度推断的）、没有车 辆驾驶员要求的起动、低于阈值的驾驶员要求的转矩、正在按压的制动板等。在替代实施例 中，可确定停止操作请求是否已经从车辆操作者接收。在一个示例中，来自车辆操作者停止 操作请求可以确认以响应移动到断开位置的车辆的点火。如果接收到操作者请求的停止操 作，发动机可类似地通过切断到发动机汽缸的燃料和/或火花而停用，并且发动机可缓慢 地降速至静止。
[0055] 在另一个示例中，汽缸停用的条件可包括确定发动机转矩需求是否小于阈值。例 如，基于所估算的工况，该例程可确定发动机的操作模式（例如，VDE或非VDE)。作为一个 示例，当转矩需求小于阈值时汽缸停用条件可以得到确认。如果在404处汽缸停用或任何 的怠速停止条件不满足，该例程可以以所有发动机汽缸运转和点火的发动机操作终止。
[0056] 然而，如果任何或全部怠速停止条件满足或任何VDE模式条件满足，那么在408 处，控制器可以停用请求的汽缸。例如，如果怠速停止条件得到满足，控制器可以执行自动 发动机怠速停止操作，并选择性地停用发动机以响应怠速停止。这可包括切断燃料喷射和 /或到发动机的火花点火。例如，选择的汽缸的选择性地可停用的燃料喷射器可停用并且 到选择的汽缸的火花点火可停止。一旦停用，发动机可开始减速静止。在另一个示例中，如 果VDE模式的条件满足，在408处该例程可以选择性地停用一个或多个选择的发动机汽缸。 这可以包括选择性地停用到所述一个或多个选择的发动机汽缸的燃料，使得燃料不会在汽 缸中燃烧。然而，空气可继续流经停用的汽缸。
[0057] 在410处，该方法包括在汽缸停用期间经由在停用的汽缸处的水喷射器喷射水。 这可包括用直接水喷射将水喷射到停用的汽缸，或者在进气道和进气门或在排气歧管用进 气道喷射来进行进气道喷射水。在汽缸停用期间确定喷射的水的量以及调节水喷射的细节 在图5呈现。
[0058] 在412处，该方法包括确定汽缸重新激活条件是否已经满足。在一个示例中，这包 括确定所述发动机是否可以/应当转换回至非VDE操作模式。在这个示例中，汽缸重新激 活条件可以确认以响应，例如，驱动转矩要求比阈值水平较高（例如，在踩油门期间）。作为 另一个示例，在发动机在定义的持续时间以汽缸停用（即，在VDE模式）操作之后，汽缸重 新激活条件可以确认。
[0059] 在另一个示例中，汽缸重新激活条件可包括发动机重新启动条件。发动机重新启 动条件可以包括，例如，处于怠速停止的发动机（例如，不进行燃烧）、低于阈值（例如，小于 30% )的充电电池状态、高于阈值的车辆速度、用于进行空调的要求、低于阈值的发动机温 度、低于阈值的发排放控制装置温度（例如，低于起燃温度）、高于阈值的驾驶员要求的转 矩、高于阈值的车辆电力负载、正在释放的制动板、正在按压的加速板等。如果汽缸重新激 活条件得不到满足，在414处，在一个或多个发动机汽缸选择性地停用的情况下，该发动机 可以保持在怠速停止或VDE操作模式。
[0060] 相比之下，如果在412处汽缸重新激活的条件得到满足，该方法继续到416来估算 第二排气催化剂的存储的氨含量。在一个示例中，第二排气催化剂可以是SCR催化剂。存储 在第二催化剂的氨的量可以取决于影响正生产的和储存在催化剂上的氨的各种因素以及 影响正从第二排气催化剂中抽出（例如，消耗或消散）的氨的各种因素。这些包括，例如， 温度、流速和流经第二催化剂的排气的空气-燃料比。第二催化剂的氨含量可进一步基于 稀事件（例如，VDE模式与怠速停止操作）的类型、稀事件的持续时间、从上次稀事件的持 续时间、原料气（FG)的NOx量，以及发动机工况，如在非稀事件期间的空气-燃料比。
[0061] 在418处，控制器可确定所确定的第二排气催化剂的氨含量是否大于阈值水平。 阈值水平可以指示第一排气催化剂需要的再生的量。例如，由于第二排气催化剂的氨含量 增加，可需要第一排气催化剂较少的再生。重新激活发动机汽缸可包括恢复火花点火和重 新激活汽缸燃料喷射器。此外，加燃料给汽缸可调节，使得排气空气-燃料比具有较高或较 低的富偏置，基于第二排气催化剂的氨含量的较高或较低的富偏置与阈值水平相比较。
[0062] 因此，如果第二排气催化剂的氨含量大于在418处的阈值水平，则在420处控制 器可以以具有较低的富偏置的燃烧空气-燃料比（AFR)重新激活该汽缸。在一些示例中， 这可以包括稍微少于化学计量的空气-燃料比。在其他示例中，这可包括在化学计量的空 气-燃料比。例如，如果不需要第一排气催化剂的再生，则汽缸可以重新激活，并在化学计 量操作。同样地，较低的富偏置的量可随着增加的所述第二排气催化剂的氨含量以及降低 的所述第一排气催化剂的需要的再生而减少。在420处，该方法进一步包括当重新激活所 述一个或多个停用的发动机汽缸时在汽缸处停止水喷射。
[0063] 可替换地，如果第二排气催化剂的氨含量不大于（例如小于）阈值水平，则该方法 继续到422。在422处，控制器可以停止喷射水并以具有较高的富偏置的燃烧空气-燃料 比（AFR)重新激活发动机汽缸。因此，在422处使用的燃烧空气-燃料比以比在420处使 用的燃烧空气-燃料比更富。以这种方式，当第二排气催化剂的氨含量较低时，重新激活的 汽缸的燃烧空气-燃料比可以是更富的。
[0064] 在一个示例中，基于估算的第二排气催化剂的氨含量和排放控制系统的配置，调 节在420处和422处重新激活的发动机汽缸的燃烧空气-燃料比可以在一段持续时间进 行。因此，在该段持续时间之后，重新激活的汽缸的燃烧空气-燃料比可返回到化学计量。 例如，由于在416处估算的氨的含量增加，燃烧更富的空气-燃料比的持续时间可降低。在 另一个示例中，如果发动机是具有共享共同的底部排放控制装置（如示于图2B)的两个汽 缸组的VDE发动机，则可发生第一排气催化剂的更少的氧化，从而降低再生所需要的量。因 此，在420处或422处的持续时间可降低。可替换地，如果发动机是具有拥有其自身的底部 排放控制装置（如示于图2A)的每个汽缸组的VDE发动机或者所有的发动机汽缸停用（例 如，对于怠速停止条件），则可发生第一排气催化剂的增加的氧化，从而增加再生所需要的 量。这样，在420处或422处的持续时间可增加。
[0065] 等待所确定的持续时间之后，在424处空气-燃料比可返回到化学计量。在一个 示例中，重新激活的汽缸的燃烧空气-燃料比可从调节的或较富的燃烧空气-燃料比（具 有较高或较低的丰富偏置）增加至化学计量比。可替换地，在424处，控制器可以继续监测 第二排气催化剂的氨含量。然后，当氨含量大于第二阈值水平时，控制器可以停止调节重新 激活的汽缸的空气-燃料比并且将空气-燃料比回到化学计量。所述第二阈值水平可以是 指示第一排气催化剂再生的水平。
[0066] 如在方法400中410处所述，在汽缸停用期间水可用水喷射系统喷射。图5呈现 方法500用于在汽缸停用期间调节水喷射。具体地，发动机控制器，如发动机控制器42和 控制器12,可在汽缸停用期间致动分别停用的汽缸的水喷射器喷射水。控制器可控制正时、 持续时间和水喷射的量。
[0067] 具体地，响应在方法400中408处的一个或多个发动机汽缸的停用，控制器可致动 水喷射器喷射一定量的水到进气道、发动机汽缸或排气歧管中的一个。水喷射的位置可以 基于发动机的水喷射系统。例如，发动机可包括具有放置在每个发动机汽缸中的水喷射器 用于直接喷射水进入汽缸的直接水喷射系统。在另一个示例中，发动机可包括具有放置在 进气门的上游的每个汽缸的进气道中的水喷射器的进气道水喷射系统，用于在进气门上或 其附近喷射水。在又一个示例中，发动机可包括具有放置在一个或多个排气歧管的水喷射 器的不同的进气道水喷射系统，用于将水喷射到所述排气歧管。例如，如果发动机具有多于 一个汽缸组，则水喷射可以放置在每个汽缸组的排气歧管中。
[0068] 在502处，该方法可以包括基于喷射器位置确定水喷射的喷射正时。例如，如果水 喷射器放置在汽缸的进气道，则水喷射可以在进气门打开之前发生。在另一个示例中，如果 水喷射器是设置在发动机汽缸中的直接水喷射器，水喷射也可以在进气门打开之前发生。 在又一个示例中，如果水喷射器是放置在一个或多个排气歧管的进气道喷射器。水喷射可 在排气门打开之前发生。
[0069] 在504处，控制器然后可确定在汽缸停用期间对于每次水喷射事件所喷射的水的 量（例如，对于发动机的每个进气周期/排气周期可发生一次水喷射事件）。喷射的水的量 可以基于发动机汽缸的容积。具体地，在进气道喷射的或直接喷射进入发动机汽缸中的水 的量可相当于基本上用水和/或水蒸气装满汽缸的水的量。因此，水和/或水蒸气的量可 以减少进入汽缸并到达排气系统和排气催化剂的空气的可用空间。由许多喷射的水形成的 水蒸气的量可随着温度的升高而增加。因此，在停用的汽缸喷射的水的量可以基于发动机 汽缸容积和进气歧管温度（或发动机温度）。喷射的水的量可进一步基于诸如歧管压力、 MAP、估算的活塞阀和活塞头的温度，和/或发动机转速的附加的发动机工况。
[0070] 在一些实施例中，控制器还可以在汽缸停用和喷射水期间调节进气门和排气门的 气门正时。例如，通过延迟排气门关闭，进气门和排气门可以一起打开（例如，气门重叠）。 这可增加内部排气再循环（EGR)，从而减少进入发动机汽缸的新鲜的进气空气的量。在汽缸 停用期间减少进入汽缸的进气空气的量可以反过来降低到达排气催化剂的氧的量。在一些 实施例中，增加的气门重叠可以与水喷射结合使用，以降低汽缸停用期间喷射的水的总量。 在本实施例中，在504处的方法可以包括确定气门正时调节，以增加内部EGR。然后在504 处确定的水的量可以进一步基于由调节的气门正时产生的内部EGR的量。以这种方式，大 量的气门重叠可导致对于每次水喷射事件较少量的喷射的水。
[0071] 前进到506,该方法包括确定汽缸停用是否由于其中所有汽缸均停用的怠速停止 条件。可替换地，在506处的方法可以包括确定是否所有发动机汽缸因为除了怠速停止条 件以外的原因停用。如果所有发动机汽缸停用，则该方法继续到508以在所有发动机汽缸 喷射水。这可以包括在所确定的正时在汽缸停用的持续时间喷射确定量的水。因此，随着 汽缸停用的持续时间增加，水喷射事件的次数和随后喷射的水的总量可增加。
[0072] 可替换地，如果少于全部的发动机汽缸停用，该方法将从506继续到510。在510 处，控制器可以在一个或多个选择性地停用的汽缸处喷射水。因此，只有在停用的汽缸处的 水喷射器可在汽缸停用期间喷射水。在510处的方法可包括所确定的正时在汽缸停用的持 续时间喷射确定量的水。在512处，控制器可以在汽缸停用期间选择性地调节激活的（例 如，点火的）汽缸的燃烧空气-燃料比。在一个示例中，控制器可调节激活的汽缸的燃烧空 气-燃料比，以实现化学计量的排气混合物。可替换地，控制器可调节激活的汽缸的燃烧空 气-燃料比以比化学计量稍富。激活的汽缸的燃烧空气-燃料比可以基于排气系统配置。 例如，如果一个或多个排放控制装置在VDE发动机中共享，则燃烧空气-燃料比可以降低 (例如，浓缩）以帮助排气催化剂的再生。可替换地，如果在VDE发动机中的每个排气歧管 具有其自身的排放控制装置，则激活的汽缸的燃烧空气-燃料比可调节，以保持化学计量 排气。由于水喷射可降低排气催化剂的氧化，从而需要较少的再生，则控制器可调节激活的 汽缸的燃烧空气-燃料比以便无论排气系统的配置如何以保持化学计量排气。
[0073] 在510处和512处的方法可以在汽缸停用期间同时并连续发生。在514处，水喷 射可继续直到汽缸重新激活条件得到满足。然后，该方法返回到方法400中的412。
[0074] 图6示出调节水喷射和响应选择性地汽缸停用的燃烧空气-燃料比的示例。具体 地，曲线图600示出在曲线602处的在VDE模式和非VDE模式之间的变化。在VDE模式中的 发动机操作期间，一个或多个发动机汽缸可选择性地通过停止燃料喷射（例如，燃料喷射 器终止）同时其他汽缸保持运转而停用。在水喷射系统的操作中的变化在曲线604处被示 出。具体地，曲线604可示出从用水喷射器不喷射水到在停用的汽缸处喷射水的变化。进 一步地，曲线图600示出在曲线606处燃烧空气-燃料比（AFR)相对于化学计量614的变 化、在曲线608处SCR催化剂的氨含量（例如，第二催化剂）相对于阈值水平616的变化、 在曲线610处三元催化剂，TWC (例如，第一催化剂）的再生状态相对于再生或阈值状态618 的变化，以及在曲线612处NOx排放的变化。所有的变化随着时间的推移（沿x轴线）示 出。
[0075] 在tl之前，发动机可在非VDE模式（曲线602)在所有发动机汽缸激活的操作并且 在化学计量614充分燃烧（曲线606)。水喷射器可以关闭，使得在发动机汽缸没有水喷射 (曲线604)。当发动机在化学计量处操作时，SCR催化剂的氨含量可逐渐增加（曲线608)。 在tl之前，SCR催化剂的氨含量可高于阈值水平616并且三元催化剂（TWC)可以在再生的 更高的状态（阈值状态618之上），也就是说，它可以不需要进一步的再生。
[0076] 在tl处，由于发动机工况的变化（例如，在延伸的松油门期间），在一个或多个发 动机汽缸（例如，在选择的组中）选择性地停用的情况下，发动机可转换到VDE操作模式 (曲线602)。激活的发动机汽缸的燃烧空气-燃料比基本上保持在化学计量比（曲线606)。 在汽缸停用期间，水可在停用的发动机汽缸（或相应的排气歧管）喷射（曲线604)。在汽 缸停用期间（tl和t2之间），三元催化器可经历一些氧化，从而降低TWC的再生状态（曲线 610)。此外，SCR催化剂的氨含量可稍微下降。然而，这些变化可以小于如果汽缸停用期间 没有水喷射使用的情况。
[0077] 在t2处，响应汽缸重新激活条件得到满足（曲线602)，发动机操作可以转换回非 VDE模式。另外，为再生TWC，燃烧空气-燃料比（曲线606)可在持续时间dl富化以使TWC 的再生状态（曲线610)高于阈值状态618。富燃料喷射的富程度基于SCR催化剂的氨存储 含量（曲线608)而调节。在这里，由于在汽缸的重新激活时氨含量低于阈值水平616,持续 时间dl的更高的富偏置的富燃料喷射用于再生TWC。然而，持续时间dl可以更短并且富偏 置的量可低于如果在汽缸停用期间没有水喷射使用的情况。当TWC进行再生时，储存在SCR 催化器的氨可以消耗以减少排气NOx物质，使得在从VDE模式到非VDE模式转换时的排气 NOx水平基本保持（曲线612)。然而，由于汽缸继续燃烧较富空气-燃料比，SCR催化剂的 氨含量可在t3之前开始增加。在t3处，重新激活的汽缸的燃烧空气-燃料比可返回到化 学计量614。
[0078] 在t4处，可发生在发动机工况的另一个变化，在一个或多个发动机汽缸（例如，在 选择的组中的）选择性地停用的情况下导致发动机转换到VDE操作模式（曲线602)。再 次，激活的汽缸的燃烧空气-燃料比可保持在化学计量614(曲线606)。响应汽缸停用，水 由水喷射器在停用的发动机汽缸处（曲线604)喷射。在汽缸停用期间，在t4和t5之间， SCR催化剂的氨含量可保持高于阈值水平616 (曲线608)并且TWC的再生状态可保持在高 于或处于阈值状态618 (曲线610)。因此，NOx排放水平可以被保持（曲线612)。在t5处， 发动机可从VDE模式转换到非VDE模式，从而重新激活停用的汽缸。在t5处由于SCR催 化剂的氨含量大于阈值水平616,重新激活的汽缸的燃烧空气-燃料比可具有较低的富偏 置。在该示例中，在曲线图600中所示，较低的富偏置可以小，使得重新激活的汽缸的燃烧 空气-燃料比仅比化学计量614稍微低。如在从t4处到t5处所示，水喷射降低三元催化 器的氧化和氨的还原。因此，当重新激活的汽缸时需要较低的富偏置，从而降低到发动机的 燃料损耗。如果在t4和t5之间没有水喷射使用，在t5处需要较大的富偏置以再生排气催 化剂。
[0079] 将理解，虽然图6的示例参考作为稀发动机事件的VDE事件进行说明，在一个替代 实施例中，稀事件可以是发动机怠速停止。其中，相同的趋势会在重新启动过程中从VDE模 式到非VDE模式的转换期间如本文描绘的发动机怠速停止中可以看出。
[0080] 以这种方式，一个或多个发动机汽缸可经由可停用燃料喷射器选择性地停用。然 后，在停用期间水可以在一个或多个停用的发动机处被喷射。喷射水可以减少排气催化剂 (如三元催化剂（TWC))的氧化量。根据所述一个或多个停用的发动机汽缸的重新激活，燃 烧空气-燃料比可降低，或浓缩，以便再生三元催化剂。然而，由于在停用事件期间的水喷 射可需要更少的再生。另一种排气催化剂（如SCR催化剂）的氨含量，可以指示需要的再 生的数量以及随后在汽缸重新激活期间所需的燃烧空气-燃料比的富的程度。
[0081] 如图6中在t2处所示，第一汽缸重新激活期间，当排气催化剂的氨含量低于阈值 时，控制器可以调节发动机的燃烧空气-燃料比以比具有第一、较高的富偏置的化学计量 更富。在汽缸的第二重新激活期间，如在t5处所示，当排气催化剂的氨含量高于阈值时，调 节发动机的燃烧空气-燃料比以比具有第二、较低的富偏置的化学计量更富。如在t2和t3 之间所示，在每个所述第一和第二汽缸重新激活期间，基于排气催化剂的氨含量调节发动 机的燃烧空气-燃料比继续一段时间。在另一个示例中，如果SCR催化剂的氨含量大于图 6中在t2处示出的，则持续时间dl可以更低。
[0082] 如上面所讨论的，在一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水包括在一个或多个停 用的发动机汽缸的进气门的上游的进气道处喷射水，将水直接喷射进入一个或多个停用的 发动机汽缸，或在一个或多个停用的发动机汽缸的排气歧管处喷射水。然后水喷射的喷射 正时可以基于水喷射的位置来确定。进一步地在喷射水期间喷射的水的量可以基于发动机 的汽缸容积、发动机温度、发动机转速，以及歧管压力中的一个或多个来确定，并且其中喷 射的水的量随汽缸容积的增加和发动机温度的降低而增加。
[0083] 返回到图6,如在tl和t2之间以及t4和t5之间所示，在选择性地停用一个或多 个发动机汽缸期间，激活的发动机汽缸的燃料喷射可以被调节以保持化学计量的空气-燃 料比。在替代示例中，激活的发动机汽缸的燃料喷射可以被调节以保持空气-燃料比比化 学计量稍微富。最后，如在t2处和t5处所示，当一个或多个停用的汽缸重新激活时，可以 停止水喷射。
[0084] 以这种方式，在发动机汽缸停用事件期间，在选择性地停用的发动机汽缸喷射水 可减少到排气系统并到达第一排气催化剂和第二排气催化剂的氧气的量。在一个示例中， 响应汽缸停用，一个或多个水喷射器可以将水喷射进入一个或多个停用的发动机汽缸的进 气道。然后，当发动机汽缸的重新激活时，可以基于所述第二排气催化剂的氨含量进行调节 重新激活的汽缸的燃烧空气-燃料比。具体地，如果氨含量大于阈值水平，则具有较低富偏 置的燃烧空气-燃料比可用于再生第一排气催化剂。可替换地，如果第二排气催化剂的氨 含量低于阈值水平，具有较高富偏置的燃烧空气-燃料比可用于再生第一排气催化剂。水 喷射可有助于减少所需的排气催化剂再生的量。以这种方式，在发动机汽缸停用期间喷射 水可以降低发动机的燃料损耗，同时也保持所需的NOx水平。
[0085] 注意，本文中包括的示例控制例程可以与各种发动机和/或车辆的系统配置使 用。本文所描述的具体例程可以表示一个或多个任意数量的处理策略，如事件驱动、中断驱 动、多任务、多线程等。同样地，示出的各种动作、操作或功能可按示出的序列、并联，或在某 些情况下省略的方式执行。同样地，为实现本文所描述的示例实施例的特征和优点，处理的 顺序不是必需的，但提供便于说明和描述。一个或多个示出的动作或功能可以依赖于所使 用的具体策略重复执行。进一步地，在发动机控制系统中所描述的动作可以以图形方式表 示代码被编程到计算机可读存储介质中。
[0086] 应该理解，本文所公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不以 限制意义考虑，因为许多变化是可以的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12ji 置4缸，及其他发动机类型。进一步地，一个或多个不同的系统配置可以结合一个或多个所 描述的诊断例程一起使用。本公开内容的主题包括所有新颖的和非显而易见的组合以及各 种系统和配置的子组合，及其他特征、功能，和/或本文所公开的特性。
【权利要求】
1. 一种发动机方法，其包括： 经由可停用的燃料喷射器选择性地停用一个或多个发动机汽缸；以及 在汽缸停用期间，在一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水，以减少第一排气催化剂 的氧化。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水包 括在进气门打开之前在所述一个或多个停用的发动机汽缸的闭合的所述进气门上进气道 喷射水。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水包 括在所述一个或多个停用的发动机汽缸的进气门打开之前直接将水喷射到所述一个或多 个停用的发动机汽缸。
4. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述一个或多个停用的发动机汽缸的 排气门打开之前在所述一个或多个停用的发动机汽缸的排气歧管处喷射水。
5. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于发动机汽缸容积、发动机温度、发动 机转速以及歧管压力中的一个或多个在所述喷射水期间调节喷射的水的量。
6. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在发动机汽缸重新激活条件满足之后估 算存储在第二排气催化剂中的氨含量。
7. 根据权利要求6所述的方法，其进一步包括当重新激活所述一个或多个停用的发动 机汽缸时停止水喷射。
8. 根据权利要求7所述的方法，其进一步包括基于存储在所述第二排气催化剂中的氨 含量调节所述重新激活的发动机汽缸的燃烧空气-燃料比。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述燃烧空气-燃料比随着氨含量的减少而减小。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中选择性地停用一个或多个发动机汽缸包括响应 怠速停止状况停用所有的发动机汽缸。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中选择性地停用一个或多个发动机汽缸包括响应 转矩需求低于阈值停用一个或多个发动机汽缸。
12. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括停用一个或多个发动机汽缸，同时其他 发动机汽缸继续燃烧。
13. -种发动机方法，其包括： 经由可停用的燃料喷射器选择性地停用一个或多个发动机汽缸； 在停用期间，在所述一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水；并且然后 在第一汽缸重新激活期间，当排气催化剂的氨含量低于阈值时，以第一、较高富偏置调 节发动机的燃烧空气-燃料比以使其比化学计量比更富；以及 在第二汽缸重新激活期间，当所述排气催化剂的氨含量高于所述阈值时，以第二、较低 富偏置调节所述发动机的燃烧空气-燃料比以使其比化学计量比更富。
14. 根据权利要求12所述的方法，其中在所述第一汽缸重新激活和所述第二汽缸重新 激活期间，所述发动机的燃烧空气-燃料比的所述调节基于所述排气催化剂的所述氨含量 继续一段时间。
15. 根据权利要求12所述的方法，其中在所述一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水 包括在所述一个或多个停用的发动机汽缸的进气门的上游的进气道处喷射水、直接将水喷 射到所述一个或多个停用的发动机汽缸、或在所述一个或多个停用的发动机汽缸的排气歧 管处喷射水之一。
16. 根据权利要求14所述的方法，其进一步包括基于水喷射器的位置确定水喷射的喷 射正时。
17. 根据权利要求12所述的方法，其进一步包括基于发动机汽缸容积、发动机温度、发 动机转速以及歧管压力中的一个或多个在所述喷射水期间确定喷射的水的量，并且其中喷 射的水的所述量随着增加汽缸容积和降低发动机温度而增加。
18. 根据权利要求12所述的方法，其进一步包括，在所述选择性地停用一个或多个发 动机汽缸期间，调节激活的发动机汽缸的燃料喷射以保持化学计量的空气-燃料比。
19. 根据权利要求12所述的方法，其进一步包括当所述一个或多个停用的汽缸被重新 激活时停止喷射水。
20. -种发动机系统，其包括： 发动机，其包括进气歧管和发动机汽缸，所述发动机汽缸具有带进气门的进气道和可 停用的燃料喷射器； 水喷射系统，其具有位于所述进气门的上游的所述进气道中的水喷射器，用于在所述 进气门上喷射水； 排放控制装置，其具有第一排气催化剂和第二排气催化剂；以及 带有计算机可读指令的控制器，用于经由可停用的燃料喷射器选择性地停用一个或多 个发动机汽缸并且在所述停用期间在所述一个或多个停用的发动机汽缸处喷射水，以减少 所述第一排气催化剂的氧化。
21. 根据权利要求19所述的系统，其进一步包括：停止水喷射、重新激活所述一个或多 个停用的发动机汽缸，以及基于存储在所述第二排气催化剂中的氨含量调节所述重新激活 的发动机汽缸的燃烧空气-燃料比。
【文档编号】F01N3/023GK104121078SQ201410165654
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2013年4月23日
【发明者】T·G·莱昂内, J·N·阿勒瑞, M·A·德思 申请人:福特环球技术公司