重新激活发动机汽缸的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本说明涉及用于重新激活在其他发动机汽缸继续燃烧空气和燃料时已被临时停用的发动机汽缸的方法和系统。该方法可特别用于包括直接燃料喷射器的发动机。
【背景技术】
[0002]直接燃料喷射已经被应用到汽油发动机用来改善发动机效率和性能。进一步地，将汽油或汽油和乙醇混合物直接喷射到发动机汽缸减小可在进气道燃料喷射的发动机上观察到的瞬态加燃料误差。然而，直接燃料喷射的发动机可增加汽油发动机的颗粒排放。颗粒排放可由所喷射的燃料的不完全汽化或不良混合造成。如果喷射的燃料碰撞到不足够热以支持燃料在燃烧之前蒸发的燃烧表面，就特别容易发生不完全汽化。这能够导致在燃烧室中的燃料积洼(puddle)，当其燃烧时产生高的颗粒排放。这种根据燃烧系统温度的在燃料汽化和积洼行为方面的改变要求仔细地安排燃料喷射事件以使发动机行为最优化。
【发明内容】
[0003]发明人在此已经认识到直接燃料喷射发动机的上述缺点并且已经开发出一种方法，该方法包括:在停用发动机的第二汽缸时操作发动机的第一汽缸；在发动机循环中重新激活第二汽缸，其中供给第一汽缸燃料喷射的第一实际总数和喷射正时；以及在发动机循环期间供给第二汽缸燃料喷射的第二实际总数和喷射正时，燃料喷射的第二实际总数和喷射正时不同于燃料喷射的第一实际总数和喷射正时。
[0004]通过供给先前停用的汽缸与在该汽缸被停用时已活动的汽缸所不同的燃料喷射次数和正时，可减少在新近重新激活(newly reactivated)的汽缸的冷燃烧表面上的燃料碰撞，并且提供减少在新近重新激活的发动机中的颗粒形成同时维持在保持活动的发动机中的排放和效率的技术成果。例如，在发动机循环期间提供给先前停用的汽缸的燃料喷射次数可大于提供给保持活动的汽缸的燃料喷射次数。另外，在燃烧循环中，提供给新近重新激活的汽缸的燃料喷射正时可迟于保持活动的汽缸的燃料喷射正时。附加的燃料喷射和/或更迟的喷射正时可帮助减少在先前停用的汽缸中的燃料碰撞并改善燃料汽化和混合。另一方面，提供给保持活动的汽缸的燃料喷射次数可少于供给先前停用的汽缸的燃料喷射的次数，并且提供给保持活动的汽缸的燃料喷射正时可早于供给先前停用的汽缸的燃料喷射正时，使得保持激活的汽缸的CO排放和燃料消耗可以被维持在热燃烧室的最佳水平下。
[0005]本说明书可提供若干优点。特别地，该方法可减少发动机颗粒排放。另外，通过允许活动的汽缸继续以最有效的燃料喷射设置操作，该方法可改善车辆燃料经济性。进一步地，在重新激活发动机汽缸之后，该方法可提供更一致的车辆排放。
[0006]当单独或结合附图时，根据以下【具体实施方式】，本说明的以上优点和其他有点以及特征将明显。
[0007]应该理解，提供上述
【发明内容】
是为以简化的形式引入所选概念，其将在【具体实施方式】中被进一步描述。这并非意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0008]当单独或参考附图时，通过阅读在此称为【具体实施方式】的实施例的示例，将更全面理解在此描述的优点，其中:
[0009]图1为发动机的示意图；
[0010]图2A-2C示出具有停用汽缸的示例发动机；
[0011]图3示出示例发动机停用顺序和重新激活顺序；
[0012]图4A-4D示出用于操作发动机的示例方法；以及
[0013]图5示出用于操作发动机的另一方法。
【具体实施方式】
[0014]本说明涉及在汽缸已被停用之后同时发动机继续旋转时重新激活发动机汽缸。图1所示的发动机汽缸可包括在车辆中。该发动机汽缸可以为图2A-2C所示的多汽缸发动机中的部分。发动机可以如图3的顺序所示进行操作，以改善发动机效率并且减少发动机排放。图4A-4D的方法可以为图1所示的发动机系统的部分，并且图4A-4D的方法可提供图3所示的操作顺序。
[0015]参考图1，包括多个汽缸的内燃机10由电子发动机控制器12控制，其中在图1中示出了多个汽缸中的一个。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36被放置在汽缸壁32内并且连接到曲轴40。飞轮97和环形齿轮99被联接到曲轴40。起动器96 (例如，低压(使用小于30伏的电压操作)电动机器)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地推进小齿轮95，以接合环形齿轮99。起动器96可以被直接安装至发动机的前面或发动机的后面。在一些示例中，起动器96可经由皮带或链条将转矩选择性地供给至曲轴40。在一个示例中，当不接合发动机曲轴时，起动器96处于基本状态。燃烧室30被不为分别经由相应的进气门52和进气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和进气门可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。进气门52可通过气门激活设备59被选择性地激活和停用。排气门54可通过气门激活设备58被选择性地激活和停用。
[0016]燃料喷射器66被示为经放置将燃料直接喷射到汽缸30内，这是本领域的技术人员已知的直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料栗和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器
66ο
[0017]另外，进气歧管44被示为与涡轮增压器压缩机162和空气进气装置42连通。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。可选的电子节气门62调节节流板64的位置，以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。在一个示例中，可使用高压、双级燃料系统以生成较高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被放置在进气门52和进气歧管44之间，使得节气门62为端口节气门。
[0018]响应控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示为联接到催化转换器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可替代UEGO传感器126。
[0019]在一个示例中，转换器70能够包括多块催化剂砖。在另一个示例中，能够使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均带有多块砖。在一个示例中，转换器70能够是三元型催化剂。
[0020]控制器12在图1中示为常规微型计算机，其包括:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/o) 104、只读存储器(ROM) 106 (例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12被示为接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括: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);联接到加速器踏板130用于感测由脚132施加的力的位置传感器134 ;联接到制动器踏板150用于感测由脚152施加的力的位置传感器154 ;来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可感测大气压力(传感器未示出)，用于由控制器12处理。在本说明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每转产生预定数目的等间隔脉冲，由此能够确定发动机转速(RPM)。
[0021]在一些示例中，发动机可联接到如图2所示的混合动力车辆中的电动马达/电池系统。进一步地，在一些示例中，可采用其他发动机配置，例如柴油发动机。
[0022]在操作期间，在发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环:该冲程循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30，并且活塞36移动到汽缸底部，以便增加燃烧室30内的容积。本领域的技术人员通常将活塞36靠近汽缸底部且处于其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)称为下止点(BDC)。
[0023]在压缩冲程期间，进气门52和进气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。本领域的技术人员通常将活塞36在其冲程结束时且最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下文被称为点火的过程中，喷射的燃料由诸如火花塞92的已知点火工具点燃，从而导致燃烧。
[0024]在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转化为旋转轴的旋转转矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。注意，以上仅示作示例，且进气门和进气门打开正时和/或关闭正时可变化，诸如以提供正或负气门重叠、延迟的进气门关闭或各种其他示例。
[0025]图2A为可包括燃烧室30及其伴随的汽缸的示例四缸发动机10的示意图。四缸发动机10为在两次曲轴旋转中完成发动机循环和汽缸循环的四冲程发动机。四缸发动机可具有1-3-4-2的点火次序(例如，燃烧顺序)，其中数字表示相应的汽缸编号。在该示例中，汽缸编号I标记为202，汽缸编号2标记为203，汽缸编号3标记为204，并且汽缸编号4标记为205。如由X所指示，在发动机继续旋转时，可选择性地停用汽缸2和汽缸3 (例如，关闭停用汽缸的进气门和进气门，同时停止到停用汽缸的燃料流和火花)。如果所有四个汽缸产生与仅两个汽缸相同的扭矩输出水平，则以比高于应存在的负荷操作两个汽缸可增加两个活动汽缸的效率。由于发动机的点火次序为1-3-4-2，所以当汽缸2和汽缸3停用时，发动机均匀燃烧(例如，在燃烧事件之间有相同数目的曲轴度)。
[0026]可基于发动机转速和负荷选择性地停用和重新激活汽缸2和汽缸3。例如，如果驾驶员经由加速器踏板供给较高的需求扭矩，则发动机可使用四个活动(例如，燃烧)汽缸进行操作。然而，如果驾驶员需求扭矩低，则发动机可以仅使用两个活动汽缸进行操作。因此，四缸发动机10可选择性作为两缸发动机或四缸发动机操作。
[0027]图2B为可包括燃烧室30及其伴随的汽缸的示例六缸发动机10的示意图。六缸发动机10为在两次曲轴旋转中完成发动机循环和汽缸循环的四冲程发动机。在该示例中，汽缸编号I标记为268，汽缸编号2标记为267，汽缸编号3标记为266，汽缸编号4标记为265，汽缸编号5标记为264，并且汽缸编号6标记为263。汽缸1、汽缸2和汽缸3为汽缸组262的部分。汽缸4、汽缸5和汽缸6为汽缸组261的部分。
[0028]如由X所指示的，在发动机继续旋转时，可选择性地停用汽缸4、汽缸5和汽缸6(例如，关闭停用汽缸的进气门和进气门，同时停止