Способ и система для снижения выбросов твердых частиц

Обеспечиваются способы и системы для снижения выбросов твердых частиц в двигателе, выполненном с возможностью работы с пропусками зажигания в цилиндрах. Выбранную для избирательной деактивации цилиндров комбинацию цилиндров, содержащую суммарное количество деактивированных/активных цилиндров, а также номера индивидуальных деактивированных цилиндров, можно регулировать по сажевой нагрузке двигателя или по параметру, несущему в себе информацию о сажевой нагрузке двигателя, такому как температура хладагента двигателя. Кроме того, с целью повышения температур поверхностей горения, реактивированные цилиндры можно кратковременно эксплуатировать с дробным впрыском топлива. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка относится к способам и системам для снижения выбросов твердых частиц из системы двигателя, выполненной с возможностью осуществления сгорания с пропусками зажигания в цилиндрах.

Уровень техники/Раскрытие изобретения

Двигатели могут быть выполнены с возможностью работы с изменяемым количеством активных или деактивированных цилиндров с целью повышения топливной экономичности с опцией поддержания воздушно-топливного отношения совокупной смеси отработавших газов примерно на стехиометрическом уровне. Такие двигатели известны под названием двигателей с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ). При этом в течение существования выборочных условий могут отключать некое количество цилиндров двигателя, причем выборочные условия могут определяться такими параметрами, как окно частоты вращения/нагрузки двигателя, а также другими разнообразными условиями работы, включающими в себя скорость движения транспортного средства. Система управления ДОЦ может отключать выбранную группу цилиндров, например, определенный блок цилиндров, управляя множеством устройств деактивации клапанов цилиндров, что влияет на работу впускных и выпускных клапанов цилиндра, или управляя множеством избирательно деактивируемых топливных форсунок, что влияет на подачу топлива в цилиндры.

Дополнительные улучшения топливной экономичности могут быть достигнуты в двигателях, выполненных с возможностью варьирования эффективного рабочего объема двигателя, в которых подачу топлива в некоторые цилиндры пропускают в индексированной комбинации цилиндров, также называемой комбинацией «пропусков зажигания в цилиндрах». Один пример двигателя, работающего с пропусками зажигания в цилиндрах, раскрыт Tripathi и др. в документе С.Ш.А. 8,651,091. В нем топливный контроллер двигателя может постоянно чередовать цилиндры, в которые подается топливо, цилиндры, зажигание в которых пропускают, и количество произошедших в цилиндре событий, на протяжении которых используют комбинацию цилиндров. При пропуске подачи топлива в выбранные цилиндры, активные цилиндры можно эксплуатировать вблизи их оптимального к.п.д. повышая общую эксплуатационную эффективность двигателя. За счет варьирования номеров и количества пропускаемых цилиндров можно создать большое количество вариантов рабочего объема двигателя.

Тем не менее, авторами настоящего изобретения была выявлена потенциальная проблема таких систем двигателя. В частности, у таких систем двигателей могут увеличиваться выбросы твердых частиц (например, сажи), особенно при реактивации цилиндра после пропуска зажигания в нем (или при избирательной деактивации цилиндра двигателя типа ДОЦ). То есть, при охлаждении поверхностей горения камер сгорания двигателей с искровым зажиганием имеется тенденция увеличения выбросов твердых частиц ТЧ. Это происходит потому, что достигающее охлажденной поверхности топливо испаряется медленнее, в результате чего на поверхности горения образуется пленка топлива, остающаяся там даже после события сгорания. Обогащение топливом области над пленкой, и испарение топлива с пленки после прохождения пламени, могут привести к образованию сажи. Кроме условий холодного запуска двигателя, охлаждение поверхностей камеры сгорания может происходить быстрее при работе на малых нагрузках и при деактивации цилиндра. Следовательно, при реактивации бывшего отключенным цилиндра может наблюдаться тенденция заметного увеличения выбросов ТЧ.

В одном примере вышеуказанная проблема, по меньшей мере, частично, может быть решена способом эксплуатации двигателя, включающим в себя следующее: деактивацию первой комбинации цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров при первой сажевой нагрузке двигателя; и деактивацию второй, иной, комбинации цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров при второй, более высокой сажевой нагрузке двигателя. Таким образом, можно регулировать схему пропуска зажигания в цилиндрах двигателя в зависимости от сажевой нагрузки двигателя для того, чтобы сохранять в теплом состоянии выбранные или все цилиндры двигателя для снижения выбросов твердых частиц с отработавшими газами. Кроме того, при реактивации цилиндров можно также регулировать подачу топлива в них с целью еще большего снижения выбросов твердых частиц, образующихся в результате низкой температуры поршня цилиндра.

Например, в условиях, когда температура хладагента двигателя ниже своего порогового значения (или сажевая нагрузка выше своего порогового значения), и имеются предпосылки для образования сажи на холодных поверхностях камеры сгорания цилиндра, в ответ на падение запрошенного крутящего момента, можно отрегулировать клапанные механизмы индивидуальных цилиндров таким образом, чтобы организовать периодическое зажигание в каждом из цилиндров. В частности, вышеуказанная комбинация цилиндров деактивации цилиндров может быть выбрана по компоновке двигателя и порядку зажигания в цилиндрах таким образом, чтобы поддерживать температуру каждого цилиндра двигателя выше порогового значения. Тем самым будет уменьшено охлаждение цилиндра в течение периода его отключения. В процессе последующей реактивации цилиндров двигателя, например, в ответ на увеличение запрашиваемого крутящего момента, если температура хладагента двигателя еще останется меньшей своего порогового значения, или если сажевая нагрузка двигателя будет выше своего порогового значения, реактивированные цилиндры в течение некоторого периода времени можно эксплуатировать с дробным впрыском топлива и запаздыванием подачи топлива с целью снижения выброса сажи из реактивированных цилиндров. Это может включать в себя подачу топлива множественными впрысками на такте впуска и/или сочетания впрысков на тактах впуска и сжатия. Одновременно с этим, остававшиеся активные цилиндры можно продолжать эксплуатировать с подачей топлива одиночным впрыском при номинальном моменте впрыска. Количество множественных впрысков на цикл двигателя при дробной подаче топлива, величину запаздывания момента впрыска, а также количество рабочих циклов двигателя, на протяжении которых продолжится дробный впрыск для каждого реактивированного цилиндра, можно отрегулировать по применяемой комбинации цилиндров, а также по количеству событий сгорания, пропущенных в каждом реактивированном цилиндре за время его предшествующего отключения. Вышеуказанным методом температуру каждого цилиндра можно поднять выше уровня, на котором при реактивации цилиндра происходит образование сажи.

Таким образом, регулируя комбинацию цилиндров деактивации цилиндров по сажевой нагрузке двигателя и температуре хладагента двигателя, можно лучше контролировать температуру поверхностей горения цилиндров в период их деактивации. Сохранением цилиндров в период их деактивации достаточно теплыми снижается вероятность больших выбросов твердых частиц из реактивированных цилиндров. Кроме того, уменьшается количество раз, сколько нужно реактивировать цилиндры, чем расширяются преимущества работы с деактивацией цилиндров. Если, кроме того, при реактивации цилиндров эксплуатировать их с дробным впрыском топлива на протяжении некоторого количества событий сгорания, можно добиться еще лучших результатов по снижению выбросов, также улучшая стабильность горения в реактивированных цилиндрах при перезапуске. Подавая топливо множественными впрысками на такте впуска (или впрыском на такте впуска и ранним впрыском на такте сжатия), и устанавливая с запаздыванием момент начала впрыска, уменьшают импульс распыления топлива, чем снижают вероятность того, что распыленное топливо намочит поверхность горения. В дополнение к вышеуказанному, может быть ускорен прогрев цилиндра после его деактивации, что положительно скажется на качестве выбросов двигателя. В целом, улучшаются эксплуатационные качества двигателя.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут описаны подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан пример осуществления компоновки системы двигателя.

На фиг. 2 показан частичный вид двигателя.

На фиг. 3 показаны примеры комбинаций деактивации цилиндров для рядного 4-цилиндрового двигателя и V-образного 8-цилиндрового двигателя.

На фиг. 4 показана высокоуровневая блок-схема регулирования подачи топлива в двигатель, выполненный с возможностью избирательного деактивации индивидуальных цилиндров в зависимости от сажевой нагрузки.

На фиг. 5 показана высокоуровневая блок-схема регулирования впрыска топлива в реактивированный цилиндр двигателя после деактивации индивидуального цилиндра в соответствии с сажевой нагрузкой.

На фиг. 6 показан пример регулирования впрыска топлива при выходе из режима работы с пропусками зажигания в цилиндрах.

Осуществление изобретения

Обеспечиваются способы и системы регулирования профиля впрыска топлива при эксплуатации (здесь также называемой «эксплуатацией с пропусками зажигания в цилиндрах») двигателя, выполненного с возможностью избирательной деактивации цилиндров, такого, как система двигателя, показанная на фиг. 1-фиг. 2. Контроллер может регулировать выбранную в ответ на удовлетворение условий деактивации цилиндров комбинацию цилиндров пропуска зажигания в цилиндрах по температуре хладагента двигателя с целью снижения сажевой нагрузки двигателя. На фиг. 3 показаны примеры комбинаций цилиндров деактивации цилиндров, которые могут применяться при различных конфигурациях двигателя. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма, такого, как показан на фиг. 4 для выбора комбинации деактивации цилиндров по сажевой нагрузке двигателя с целью поддержания двигателя теплым на период деактивации цилиндров и для снижения частоты реактивации охладившихся цилиндров. Контроллер может быть также выполнен с возможностью временного переключения реактивированных цилиндров на поздний дробный впрыск топлива, чтобы еще больше улучшить прогрев цилиндров. Таким образом, могут быть снижены выбросы твердых частиц при выходе из режима работы с пропусками зажигания в цилиндрах.

На фиг. 1 в качестве примера показан двигатель 10, имеющий первый блок 15а цилиндров и второй блок 15b цилиндров. В показанном примере двигатель 10 является двигателем компоновки V8, имеющим два блока цилиндров по четыре цилиндра в каждом блоке. Двигатель 10 имеет впускной коллектор 16 с дроссельной заслонкой 20, а также выпускной коллектор 18, связанный с системой 30 снижения токсичности выбросов. Система 30 снижения токсичности выбросов содержит один или несколько каталитических нейтрализаторов и датчиков воздушно-топливного отношения, что описано со ссылкой на фиг. 2. В качестве одного неограничивающего примера, двигатель 10 может быть являться составной частью движительной системы пассажирского транспортного средства.

Система 10 двигателя может иметь цилиндры 14 с избирательно деактивируемыми впускными клапанами 50 и избирательно деактивируемыми выпускными клапанами 56. В одном примере впускные клапаны 50 и выпускные клапаны 56 выполнены с возможностью работы от электрического привода клапанов (ЭПК) посредством электрических исполнительных механизмов клапанов индивидуальных цилиндров. Хотя в иллюстрируемом примере показано, что каждый цилиндр имеет только один впускной клапан и только один выпускной клапан, в альтернативных примерах, как разъясняется со ссылкой на фиг. 2, каждый из цилиндров может иметь множество избирательно деактивируемых впускных клапанов и/или множество избирательно деактивируемых выпускных клапанов.

В течение существования выборочных условий, например, когда от двигателя не требуется максимального крутящего момента, один или несколько цилиндров двигателя 10 могут быть выбраны для избирательной деактивации (которая здесь также называется деактивацией индивидуальных цилиндров). Это может включать в себя избирательное отключение одного или нескольких цилиндров только первого блока 15а, одного или нескольких цилиндров только второго блока 15b, или одного или нескольких цилиндров в каждом из первого и второго блоков. Цилиндры одного блока могут отключаться симметрично или ассиметрично с цилиндрами второго блока по расположению и количеству.

В процессе деактивации выбранные цилиндры могут отключать, закрывая клапанные механизмы индивидуальных цилиндров, например, механизмы впускных клапанов, механизмы выпускных клапанов, или механизмы и впускных и выпускных клапанов в сочетании. Клапаны цилиндра могут избирательно деактивировать посредством приводимых в действие гидравлически толкателей (например, толкателей, связанных со штангами толкателей клапанов), посредством электрически приводимых в действие механизмов переключения профилей кулачков, имеющих для деактивирования клапана профиль нулевого подъема, или посредством приводимых в действие электрически клапанных механизмов, связанных с каждым цилиндром. Кроме того, в деактивируемые цилиндры могут быть прекращены подача топлива и подача искры зажигания, например, деактивацией топливных форсунок цилиндров.

В некоторых примерах, система 10 двигателя может иметь избирательно деактивируемые топливные форсунки (прямого впрыска), и выбранные цилиндры могут деактивировать закрытием соответствующих топливных форсунок, не прекращая работы впускных и выпускных клапанов, чтобы через цилиндры продолжалась прокачка воздуха.

В то время как выбранные цилиндры отключены, остальные включенные в работу или активные цилиндры продолжают выполнять сгорание за счет того, что в них остаются работать топливные форсунки и клапанные механизмы. Для того чтобы удовлетворить требования по крутящему моменту, двигателю приходится выдавать тот же самый крутящий момент на оставшихся работающими цилиндрах. Это требует более высокого давления в коллекторе, результатом чего становятся сниженные потери на перекачку и повышенный к.п.д. двигателя. Кроме того, уменьшенная эффективная площадь поверхности (только включенных в работу цилиндров), открытая процессу горения, снижает теплопотери двигателя, улучшая его термический к.п.д.

Цилиндры могут деактивировать для обеспечения специфической комбинации зажигания (или пропуска зажигания) на основе предназначенного для этой цели алгоритма управления. Конкретнее, в выбранных «пропускаемых» рабочих циклах зажигания в цилиндрах не происходит, в то время как в других «активных» рабочих циклах зажигание в цилиндрах происходит. В качестве опции, в зависимости от порядка зажигания или истории зажигания выбранной рабочей камеры могут регулировать момент зажигания, связанный с выбранным зажиганием выбранной рабочей камеры. Контроллер 12 двигателя может быть выполнен с подходящей для этой цели логикой, которая описана ниже, для того, чтобы определять комбинацию деактивации (или пропуска зажигания) цилиндра в зависимости от условий работы двигателя.

Двигатель может работать на множестве веществ, которые могут доставляться посредством топливной системы 8. Управлять двигателем, по меньшей мере частично, может система управления, включающая в себя контроллер 12. Контроллер 12 может принимать разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков 16 (описываемых со ссылкой на фиг. 2) и посылать управляющие сигналы на разнообразные исполнительные механизмы 81, связанные с двигателем и/или транспортным средством (как это описано со ссылкой на фиг. 2). В числе разнообразных датчиков могут быть, например, разнообразные датчики температуры, давления и воздушно-топливного отношения. Кроме того, контроллер 12 может получать информацию о детонации или преждевременном зажигании в цилиндре от одного или нескольких датчиков детонации, распределенных по длине блока цилиндров двигателя. Если датчики детонации содержаться в двигателе, то их распределение по длине блока цилиндров может быть симметричным или несимметричным. Кроме того, один или более датчиков детонации могут содержать акселерометры, обнаружители дыма с ионизационной камерой или первичные преобразователи внутрицилиндрового давления.

Контроллер двигателя может содержать генератор запускающих импульсов и секвенсор для определения комбинации цилиндров по требуемой выходной мощности двигателя при текущих условиях работы двигателя. Например, генератор запускающих импульсов может использовать адаптивное управление с прогнозированием для динамического расчета сигнала запускающего импульса, указывающего на то, зажигание в каких цилиндрах должно происходить и с каким интервалами для получения требуемой выходной мощности (то есть, комбинации зажигания/пропуска зажигания в цилиндрах). Комбинацию зажигания в цилиндрах можно регулировать для получения требуемой выходной мощности без генерирования чрезмерной или ненадлежащей вибрации внутри двигателя. То есть, комбинацию цилиндров можно выбирать по компоновке двигателя, исходя, например, из того, каким является двигатель - V-образным, рядным, и из количества цилиндров, присутствующих в двигателе и т.п. Исходя из выбранной конфигурации цилиндров, клапанные механизмы индивидуальных выбранных цилиндров могут быть закрыты, а подача топлива и искры в эти цилиндры может быть прекращена.

Так как оптимальный к.п.д. конкретного цилиндра приходится почти на полную выходную мощность, то для снижения выходной мощности можно выбрать менее частое зажигание в цилиндрах. Например, пропуск зажигания каждого второго цилиндра должен в среднем дать половинную мощность. Распределение событий зажигания по времени сколь возможно равномерно создаст условия для минимизации вибраций, возникающих в результате изменяющегося выходного крутящего момента. То, все ли цилиндры будут включены в комбинацию пропуска зажигания, может зависеть от того, на какую часть требуется снизить выходную мощность, и от других параметров, включающих в себя температуру цилиндра.

Таким образом, регулируя комбинацию цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров и топливных форсунок индивидуальных цилиндров, можно обеспечить требуемую выходную мощность двигателя, эксплуатируя меньшее количество цилиндров, но с повышенным к.п.д., что позволит улучшить топливную экономичность.

Как рассматривается здесь со ссылкой на фиг. 3-фиг. 4, контроллер может также регулировать комбинацию цилиндров, руководствуясь ограничениями по выбросу в атмосферу, например предельными значениями по выбросам твердых частиц (ТЧ). В частности, для снижения выбросов твердых частиц, образующихся в результате горения на поверхностях холодного цилиндра, может быть выбрана комбинация цилиндров, которая поддерживала бы цилиндры в теплом состоянии. Определяемая сажевой нагрузкой комбинация цилиндров может выбираться в специфических условиях, например, при холодном запуске двигателя, когда каталитический нейтрализатор отработавших газов еще не прогрет до температуры активации, или в условиях, когда температура хладагента двигателя находится ниже своего порогового значения. Альтернативно, определяемая сажевой нагрузкой комбинация цилиндров может выбираться в условиях, когда сажевая нагрузка двигателя превышает свое пороговое значение. Контроллер может выбрать такую комбинацию, в которой зажигание распределено между всеми цилиндрами, так что ни один из цилиндров не переохладится. Альтернативно, может быть выбрана комбинация, в которой зажигание сконцентрировано на конкретной группе цилиндров с целью сохранения их теплыми. Кроме того, для еще большего снижения выбросов сажи, может быть отрегулирована подача топлива в активные цилиндры, например, использованием множественных впрысков и/или запаздывающего впрыска. За счет поддержания температуры цилиндров можно продлить работу с избирательной деактивацией цилиндров, дольше пользуясь преимуществами такого режима. Кроме того, снижается частота реактивации цилиндров с целью их прогрева.

На фиг. 2 сопроводительных чертежей изображен пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10. Двигатель 10 может получать параметры управления от содержащей контроллер 12 системы управления, а также входные сигналы от водителя 130 через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерирования пропорционального сигнала положения педали (ПП). Цилиндр 14 (здесь также называемый «камерой сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным в них поршнем 138. Поршень 138 может быть связан с коленчатым валом 140 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского автомобиля через систему трансмиссии. Кроме того, для обеспечения запуска двигателя 10, с коленчатым валом 140 через маховик может быть связан стартер.

Цилиндр 14 может принимать впускной воздух через серию впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 кроме цилиндра 14 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10. В некоторых вариантах осуществления один или несколько впускных воздушных каналов могут содержать устройство повышения давления, например, турбокомпрессор или механический нагнетатель. Например, на фиг. 2 показан двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, установленный между впускными каналами 142 и 144, и выпускную турбину 176, установленную вдоль выпускного канала 148. В случае, если устройство повышения давления выполнено в виде турбонагнетателя, компрессор 174 по меньшей мере частично может получать мощность от выпускной турбины 176 через вал 180. Однако в других примерах, например, когда двигатель 10 оснащается механическим нагнетателем, в качестве варианта выпускная турбина 176 может не устанавливаться, и тогда компрессор 174 может получать мощность механическим воздействием от мотора или двигателя. Вдоль впускного канала двигателя может быть обеспечена дроссельная заслонка 20 с дроссельной шайбой 164, предназначенная для регулирования скорости подачи и/или давления свежего воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссельная заслонка 20 может быть расположена ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, наоборот, перед компрессором 174.

Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы не только от цилиндра 14, но и от других цилиндров двигателя 10. Датчик 128 отработавших газов показан связанным с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 может быть выбран одним из разнообразных подходящих датчиков для обеспечения индикация воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, линейным датчиком кислорода или универсальным или широкодиапазонным датчиком кислорода в отработавших газах (УДКОГ), датчиком кислорода с двумя состояниями или датчиком кислорода в отработавших газах (ДКОГ) (показан на иллюстрации), нагреваемым датчиком кислорода в отработавших газах (НДКОГ), датчиком оксидов азота (NOx), НС или СО, например. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным катализатором (ТКК), NOx улавливателем, другим устройством из многообразия устройств снижения токсичности выбросов или сочетанием вышеперечисленных устройств.

Температура отработавших газов может измеряться одним или несколькими датчиками (не показаны) температуры, расположенными в выпускном канале 148. Или же температура отработавших газов может выводиться из параметров работы двигателя, таких как частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, воздушно-топливное отношение (ВТО), запаздывание зажигания и т.п. Кроме того, температура отработавших газов может рассчитываться одним или несколькими датчиками 128 отработавших газов. Следует понимать, что температура отработавших газов в иных вариантах может оцениваться любым сочетанием вышеперечисленных способов оценки температуры.

Каждый из цилиндров двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан имеющим по меньшей мере один тарельчатый впускной клапан 150 и по меньшей мере один тарельчатый выпускной клапан 156, расположенные в верхней зоне цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе и цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней зоне цилиндра.

Управление впускным клапаном 150 может осуществляться контроллером 12 путем приведения в действие кулачка через систему 151 кулачкового привода. Аналогичным образом управление выпускным клапаном 156 может осуществляться контроллером 12 путем приведения в действие кулачка через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода могут содержать один или несколько кулачков и могут использовать одну или несколько из следующих систем: систему переключения профилей кулачков (ППК), систему изменения фаз газораспределения (ИФГ), систему изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР) и/или систему изменения высоты подъема клапанов (ИВПК) которые может использовать контроллер 12 для варьирования работы клапанов.

Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками (не показаны) положения клапана и/или датчиками 155, 157 положения распределительного вала соответственно. В альтернативных вариантах осуществления впускной и/или выпускной клапан может управляться электрическим приводом клапана. К примеру, цилиндр 14 в альтернативном осуществлении может содержать впускной клапан, управляемый электрическим приводом, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом с привлечением систем ППК и/или ИФКР. В иных осуществлениях также возможно, чтобы впускной и выпускной клапаны управлялись общим клапанным приводным механизмом или приводной системой или приводным механизмом или приводом системы изменения фаз газораспределения.

Цилиндр 14 может характеризоваться степенью сжатия, которая является отношением объемов при нахождении поршня 138 в нижней и верхней мертвых точках. Обычно степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 13:1. Однако в некоторых примерах с использованием топлива разных видов, степень сжатия может быть увеличена. Это может происходить, например, при использовании более высокооктанового топлива или топлива с более высокой латентной энтальпией парообразования. Степень сжатия может также увеличиваться при использовании прямого впрыска вследствие его влияния на детонацию двигателя.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может иметь в своем составе свечу 192 зажигания, осуществляющую воспламенение. Система 190 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 14 сгорания посредством свечи 192 зажигания в ответ на получение от контролера 12 сигнала опережения зажигания (ОЗ) в выборочных режимах работы.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими подающими топливо топливными форсунками. В качестве неограничивающего примера цилиндр 14 показан с двумя топливными форсунками 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью доставки получаемого из топливной системы 8 топлива посредством топливного насоса высокого давления и топливной рампы. Или же топливо может подаваться одноступенчатым топливным насосом при более низком давлении, и в этом случае установка момента прямого впрыска топлива на такте сжатия может быть более ограниченной по сравнению с топливной системой высокого давления. Кроме этого, топливный бак может быть оснащен первичным преобразователем давления, подающим сигнал в контроллер 12.

Топливная форсунка 166 показана соединенной напрямую с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ИВТ-1), получаемого от контроллера 12 через электронный драйвер 168. При этом топливная форсунка 166 осуществляет т.н. «прямой впрыск» (в настоящем документе также называемый «ПВ») топлива в цилиндр 14. Хотя на фиг. 1 топливная форсунка 166 показана расположенной с одной стороны цилиндра 14, альтернативно она может располагаться сверху поршня, например, вблизи расположения свечи 192 зажигания. Из-за меньшей летучести некоторых видов спиртового топлива при таком расположении может улучшаться смешивание и сгорание при эксплуатации двигателя на спиртовом топливе. В другом варианте для улучшения смешивания топливная форсунка может располагаться выше впускного клапана и вблизи него.

Топливная форсунка 170 показана расположенной во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, и такая компоновка обеспечивает т.н. впрыск топлива во впускные каналы (здесь называемый «ВТВК») выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать получаемое из топливной системы 8 топливо пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ИВТ-2), получаемого от контроллера 12 через электронный привод 171. Отметим, что для обеих систем впрыска топлива может использоваться только один из электронных драйверов 168 или 171, или же, как показано на иллюстрации, могут использоваться несколько электронных драйверов, например, электронный драйвер для топливной форсунки 166 и электронный драйвер 171 для топливной форсунки 170.

Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь различающиеся характеристики. Различие может заключаться в разных размерах, например, одна форсунка может иметь большее по размеру отверстие для впрыска, чем другая форсунка. К различиям, не ограничиваясь перечисленным, можно отнести разные углы впрыска, разные рабочие температуры, различное нацеливание, различные моменты впрыска, размещение в различных местах. Более того, в зависимости от распределения впрыскиваемого топлива между форсунками 166 и 170, можно достичь различных эффектов.

Топливо может доставляться к цилиндру обеими топливными форсунками на протяжении одного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может доставлять часть совокупного впрыска топлива, сжигаемого в цилиндре 14. То есть, даже для одного события сгорания, впрыскиваемое топливо может впрыскиваться из форсунок впрыска во впускные каналы и прямого впрыска в различные моменты времени и с различной длительностью впрыска. Кроме того, для одного и того же события сгорания за один цикл могут быть выполнены множественные впрыски подаваемого топлива. Множественные впрыски могут выполняться на такте сжатия, на такте впуска, или в любом приемлемом сочетании впрысков на этих тактах.

Как описано выше, на фиг. 2 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. То есть, каждый цилиндр может аналогично включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.д. Следует понимать, что двигатель 10 может включать в себя любое приемлемое количество цилиндров, то есть, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 и более цилиндров. Кроме того, каждый из этих цилиндров может включать в себя некоторые или все из разнообразных компонентов, изображенных на фиг. 2 и описанных для цилиндра 14.

Двигатель может также содержать один или более каналов рециркуляции отработавших газов (РОГ), предназначенных для возвращения части отработавших газов с выпуска двигателя на впуск двигателя. Тем самым, рециркулируя некоторую часть отработавших газов, можно влиять на степень разбавления в двигателе, что может улучшить эксплуатационные качества двигателя за счет уменьшения детонации, пиковых температур и давлений сгорания в цилиндре, потерь на дросселирование и выбросов NOx. В показанном примере отработавшие газы могут рециркулировать из выпускного канала 148 во впускной канал 144 через канал 141 РОГ. Объем отработавших газов, рециркулируемых во впускной канал 148, может варьироваться контроллером 12 посредством клапана 143 РОГ. Кроме того, внутрь канала РОГ может быть помещен датчик 145 РОГ, сообщающий информацию об одном или более из давления, температуры и концентрации отработавших газов.

Контроллер 12 на фиг. 1 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 106 (МПУ), порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере изображенную в виде чипа постоянного запоминающего устройства 110 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 112 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 114 (ЭЗУ) и шину данных. Дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, и эти сигналы могут включать в себя: сигнал массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 измеренного массового расхода воздуха; сигнал температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; сигнал положения дроссельной заслонки (ПДЗ) от датчика положения дроссельной заслонки; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК от датчика давления в коллекторе может быть использован для индикации разрежения или давления во впускном коллекторе. Другие возможные датчики могут включать в себя датчики уровня топлива и датчики состава топлива, связанные с топливным баком (баками) топливной системы.

Постоянное запоминающее устройство 110 носителя данных может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими инструкции, исполняемые микропроцессорным устройством 106 для реализации способов, описанных ниже, а также других вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечисляются.

На изображении 300 фиг. 3 на показаны примеры комбинаций и порядка зажигания в выборочных условиях цилиндров рядного четырехцилиндрового двигателя, а на изображении 350 показаны примеры комбинаций цилиндров и порядка зажигания в цилиндрах, которые могут быть использованы в двигателе компоновки V8. По изображению 300 можно сравнить обычную комбинацию цилиндров четырехцилиндрового рядного двигателя с примерами комбинаций, которые могут быть применены в условиях низкой сажевой нагрузки (комбинация A цилиндров) и в условиях высокой сажевой нагрузки (комбинации B и C цилиндров). Аналогичным образом, по изображению 350 можно сравнить обычную комбинацию цилиндров двигателя V8 с примерами комбинаций цилиндров, которые могут быть применены в условиях низкой сажевой нагрузки (комбинация A цилиндров) и в условиях высокой сажевой нагрузки (комбинации B и C цилиндров).

Как показано на изображении 300 на фиг 3, у рядного 4-цилиндрового двигателя, имеющего цилиндры, пронумерованные на иллюстрации с 1 по 4, зажигания в цилиндрах происходят в последовательности 1-3-4-2. То есть, в обычных условиях работы, когда все цилиндры работают, и ни один цилиндр не деактивирован, цилиндры могут работать в следующей повторяющейся последовательности 134213421342.

Если будут удовлетворены условия деактивации цилиндров, для того, чтобы получить преимущества по экономии топлива, контроллер может перевести работу двигателя на комбинацию A цилиндров, в которой зажигание происходит в каждом третьем цилиндре и комбинация будет выглядеть как 1xx2xx4xx3xx1xx, где «x» обозначает цилиндр, зажигание в котором пропускают. В этой комбинации цилиндров, все зажигания в цилиндрах происходят нечасто, поэтому могут быть сравнительно холодными, особенно непосредственно после холодного запуска. Такая комбинация цилиндров может быть выбрана в условиях, когда выбросы ТЧ не являются ограничивающими, например, в условиях низкой сажевой нагрузки. В настоящем контексте, условия низкой сажевой нагрузки указывают на то, что образование или концентрация ТЧ находятся ниже своих пороговых значений. Альтернативно, комбинация A цилиндров может быть применена в условиях, когда хладагент двигателя достаточно теплый, например, имеет температуру выше пороговой. В условиях теплого хладагента двигателя, образование сажи на холодных поверхностях цилиндров может не быть чрезмерным.

По сравнению с вышеизложенным, если будут удовлетворены условия деактивации цилиндров, и когда выбросы ТЧ будут ограничивающими, например, в условиях высокой сажевой нагрузки, для того, чтобы обеспечить лучшую экономию топлива, контроллер может перевести двигатель на работу в комбинации B или C цилиндров. В комбинации B цилиндров выбранные зажигания в цилиндрах происходят через цикл. В показанном примере, зажигания в цилиндрах 1 и 4 происходят через цикл в комбинации 1x4x1x4x1x4x1x4x. При такой комбинации цилиндров работающие цилиндры 1 и 4 будут быстрее прогреваться и дольше оставаться теплыми. В результате, можно снизить потребность реактивации цилиндров 2 и 3. При этом также снизится нагрузка (крутящий момент), требуемая от каждого события сгорания, так как эти события будут происходить с большей частотой. Однако, такая комбинация цилиндров, при которой выбранные зажигания в цилиндрах происходят чаще, может обеспечивать меньшую экономию топлива. Кроме того, когда увеличивается запрос крутящего момента, и требуется возвращение в работу цилиндров 2 и 3, они могут оказаться гораздо холоднее, что приведет к повышенному выбросу из них твердых частиц, и к потенциальному увеличению расхода топлива для прогревания цилиндров 2 и 3. В одном примере, комбинацию B цилиндров могут выбирать тогда, когда двигатель прохладный, но увеличения крутящего момента происходят реже, например, в условиях движения транспортного средства на поддерживаемой крейсерской скорости. То есть, комбинация B цилиндров обеспечивает существенно частоту зажигания 1/3, что позволяет для ускорения прогрева обеспечивать зажигания в подгруппе цилиндров в повторяющемся режиме.

В комбинации C цилиндров, порядок зажигания в цилиндрах изменяют так, чтобы вместо того, чтобы зажигание в одних и те же цилиндрах происходило попеременно через цикл продолжительное время (как в комбинации B цилиндров), эту комбинацию цилиндров периодически переводят на другие цилиндры. Такой подход гарантирует, что каждому конкретному цилиндру не дадут слишком остыть, в результате чего все цилиндры будут сохраняться теплыми. По существу, температуру цилиндров выравнивают. В показанном примере выполняют периодическое зажигание в цилиндрах с 1 по 4, в результате чего получается комбинация 1x4x1x4xx3x2x3x2. То есть, комбинация C цилиндров обеспечивает существенно частоту зажигания 1/2, чем поддерживается одинаковая температура на всех цилиндрах. При такой комбинации цилиндров все цилиндры будут включены в работу в различных точках ездового цикла, в результате чего все цилиндры будут сохраняться теплыми дольше. Следовательно, не будет иметься столь острой необходимости реактивации цилиндров с целью их прогрева. Кроме того, при повышении запроса крутящего момента и возвращения порядка зажигания в цилиндрах в последовательности 1-3-4-2, все цилиндры могут оказаться более теплыми, результатом чего будет меньший выброс твердых частиц, образующихся на цилиндрах двигателя. В одном примере, комбинацию C цилиндров могут выбирать, когда двигатель холодный, но когда чаще запрашивается повышение крутящего момента, или в условиях, когда возвращение в работу деактивированных на некоторое время цилиндров приводит к чрезмерному образованию ТЧ. В альтернативном примере, ели требуется частота зажигания 1/3 при поддержании одинаковой температуры цилиндров, контроллер может вернуться к комбинации A цилиндров.

Как показано на изображении 350, у двигателя компоновки V8, имеющего цилиндры, расположенные в двух блоках и пронумерованные на иллюстрации с 1 по 8, зажигания в цилиндрах происходят в последовательности 1-5-4-2-6-3-7-8. То есть, в обычных условиях работы, когда все цилиндры включены в работу и ни один цилиндр не деактивирован, зажигания в цилиндрах могут происходить в следующей повторяющейся последовательности 1542637815426378 и т.д.

Если будут удовлетворены условия деактивации цилиндров, для того, чтобы получить преимущества по экономии топлива, контроллер может перевести работу двигателя на комбинацию A' цилиндров, в которой зажигание происходит в каждом третьем цилиндре и комбинация цилиндров будет выглядеть как 1xx2xx7xx5xx6xx8xx4xx3xx1xx2, где «x» обозначает цилиндр, зажигание в котором пропускают. В этой комбинации цилиндров, все зажигания в цилиндрах происходят нечасто, поэтому могут быть сравнительно холодными, особенно непосредственно после холодного запуска. Такая комбинация цилиндров может быть выбрана в условиях, когда выбросы ТЧ не являются ограничивающими, например, в условиях низкой сажевой нагрузки. Альтернативно, комбинация A' цилиндров может быть применена в условиях, когда хладагент двигателя достаточно теплый, например, имеет температуру выше пороговой. В условиях теплого хладагента двигателя образование сажи на холодных поверхностях цилиндров может не быть чрезмерным.

По сравнению с вышеизложенным, если будут удовлетворены условия деактивации цилиндров, и когда выбросы ТЧ будут ограничивающими, например, в условиях высокой сажевой нагрузки, для того, чтобы обеспечить лучшую экономию топлива, контроллер может перевести двигатель на работу в комбинации B' ли C' цилиндров и B комбинации B' цилиндров только выбранные зажигания в цилиндрах происходят каждый цикл. В показанном примере требуемая частота 1/3 округляется до 3/8 так, что зажигания в цилиндрах 1,3 и 4 происходят каждый цикл в комбинации 1x4xx3xx1x4xx3xx. При такой комбинации цилиндров включенные в работу цилиндры будут быстрее прогреваться и дольше оставаться теплыми. Однако, такая комбинация цилиндров, при которой выбранные зажигания в цилиндрах происходят чаще, может снизить экономию топлива. Кроме того, когда увеличивается запрос крутящего момента, и требуется возвращение в работу цилиндров 2, 5, 6, 7 и 8, они могут оказаться гораздо холоднее, что приведет к повышенному выбросу из них твердых частиц, и к потенциальному увеличению расхода топлива для прогревания цилиндров 2, 5, 6, 7 и 8. В одном примере, комбинацию B' цилиндров могут выбирать тогда, когда двигатель прохладный, но увеличения крутящего момента происходят реже, например, в условиях движения транспортного средства на поддерживаемой крейсерской скорости.

В комбинации C' цилиндров, порядок зажигания в цилиндрах изменяют так, чтобы вместо того, чтобы зажигания в одних и те же цилиндрах происходили попеременно через цикл продолжительное время (как в комбинации B' цилиндров), эту последовательность зажигания периодически переводят на другие цилиндры. Такой подход гарантирует, что каждому конкретному цилиндру не дадут слишком остыть, в результате чего все цилиндры будут сохраняться теплыми. По существу, температуру цилиндров выравнивают. В показанном примере выполняют периодическое зажигание в цилиндрах с 1 по 8, в результате чего получается комбинация 1x4x6x7xx5x2x3x8. При таком порядке зажигания все цилиндры будут сохраняться теплыми дольше. Следовательно, не будет иметься столь острой необходимость реактивации цилиндров с целью их прогрева. Кроме того, при повышении запроса крутящего момента, и возвращения порядка зажигания в цилиндрах в последовательности 15426378, все цилиндры могут оказаться более теплыми, результатом чего будет меньший выброс твердых частиц, образующихся на цилиндрах двигателя. В одном примере, комбинацию C' цилиндров могут выбирать, когда двигатель холодный, но когда чаще запрашивается повышение крутящего момента, или в условиях, когда возвращение в работу деактивированных на некоторое время цилиндров приводит к чрезмерному образованию ТЧ.

На фиг. 4 в качестве примера приведен алгоритм 400 выбора комбинации цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров по условиям работы двигателя, включающим в себя сажевую нагрузку двигателя. За счет изменения выбранной комбинации цилиндров в условиях, подразумевающих увеличение выброса ТЧ, можно улучшить показатели двигателя по выбросам в атмосферу. Также, за счет сохранения теплыми активных цилиндров двигателя, можно сократить число возвратов в работу холодных цилиндров, что улучшит технический результат работы с отключаемыми цилиндрами.

На этапе 402 алгоритм содержит оценивание и/или измерение условий работы двигателя. К этим условиям могут относиться, например, частота вращения двигателя, требуемый крутящий момент (например, по показаниям датчика положения педали), давление в коллекторе (ДВК), расход воздуха в коллекторе (МРВ), барометрическое давление (БД), давление наддува, температура двигателя, температура каталитического нейтрализатора, температура на впуске, момент зажигания, температура воздуха, пределы детонации и т.п.

На этапе 404 по оцененным условиям можно определить, были ли удовлетворены условия деактивации цилиндров. В одном примере, условия деактивации цилиндров могут считаться удовлетворенными, если запрашиваемый водителем крутящий момент ниже своего порогового значения. Кроме того, деактивация цилиндров может быть задействована только тогда, когда температура хладагента двигателя превышает свое пороговое значение, чтобы избежать проблем, сопряженных с холодным состоянием цилиндра. То есть, совокупный эффект холодного хладагента двигателя и отсутствия процесса горения в конкретном цилиндре на протяжении периода деактивации цилиндра, может привести к переохлаждению поверхностей цилиндра, контактирующих с пламенем, что может быть предпосылкой к образованию сажи. Если условия деактивации цилиндров не удовлетворяются, то на этапе 406 алгоритм продолжает эксплуатацию двигателя со всеми активными цилиндрами.

Если условия деактивации цилиндров удовлетворяются, то на этапе 408, по текущим условиям работы двигателя, включающим в себя запрос водителя и нагрузку двигателя, алгоритм определяет исходную комбинацию деактивации цилиндров (или комбинацию цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров). Исходная комбинация деактивации цилиндров может также определяться одним или несколькими из следующих параметров: частота вращения двигателя, скорость движения транспортного средства, температура двигателя, параметры шумности, вибрации и неплавности работы (ШВНР) двигателя и выбранная передача трансмиссии (например, работает ли двигатель на первой передаче с первым, меньшим передаточным числом, или же на второй передаче со вторым, большим передаточным числом). Определение комбинации цилиндров на этапе 410 содержит определение количества и номеров цилиндров, подлежащих деактивации, а на этапе 411 - определение продолжительности деактивации. Например, контроллер может определить количество событий сгорания или рабочих циклов двигателя, на протяжении которых выбранные цилиндры будут оставаться деактивированными. Суммарное количество деактивированных/активных цилиндров может зависеть от суммарного актуального числа цилиндров двигателя и от запрошенного водителем крутящего момента. Неограничивающим примером может быть деактивация двух цилиндров четырехцилиндрового двигателя, трех цилиндров шестицилиндрового двигателя и четырех цилиндров восьмицилиндрового двигателя. Что также рассматривается со ссылкой на фиг. 3, в некоторых примерах каждый раз, когда удовлетворяются условия деактивации цилиндров, для деактивации может выбираться одна и та же группа цилиндров, хотя в других примерах номера деактивируемых цилиндров могут варьировать каждый раз, когда удовлетворяются условия деактивации цилиндров.

В системах двигателя, когда цилиндры содержат индивидуальные клапанные механизмы цилиндров, связанные с каждым из множества впускных и выпускных клапанов, контроллер может также определить, нужно ли в процессе деактивации цилиндра, когда в него не подается ни топливо, ни искра, закрывать механизмы одного или нескольких впускных клапанов, или механизмы одного или более выпускных клапанов, или некоторое их сочетание. Кроме того, контроллер может найти относительные моменты закрытия впускного и выпускного клапанов для каждого цилиндра, выбранного для деактивации.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, в ответ на то, что на этапе 404 были удовлетворены условия деактивации цилиндров, контроллер может также обнулить счетчики для каждого цилиндра, отключенного на этапе 408. Для каждого цилиндра, который могут деактивировать, могут существовать два счетчика. Первый счетчик цилиндра может отсчитывать число рабочих циклов двигателя или цилиндра, на протяжении которых конкретный цилиндр оставался деактивированным (например, когда впускной и выпускной клапаны были закрыты на протяжении по меньшей мере полного рабочего цикла двигателя (два оборота для четырехтактного двигателя), топливо и искра не подавались в цилиндр) после того, как цилиндр был включен в работу (например, в нем сжигались топливо и воздух) на протяжении по меньшей мере одного рабочего цикла цилиндра. Второй счетчик цилиндра может отсчитывать количество событий сгорания в цилиндре с момента реактивации цилиндра из отключенного состояния. На этапе 404 первые счетчики каждого цилиндра, который может быть деактивирован, обнуляют, чтобы можно было точно определить количество рабочих циклов двигателя или цилиндра с момента деактивации цилиндра. После обнуления счетчиков каждого из подлежащих деактивации цилиндров способ 400 может перейти на этап 412.

На этапе 412 алгоритм содержит оценивание сажевой нагрузки двигателя. Сажевая нагрузка относится к скорости образования выбросов ТЧ или к концентрации ТЧ. В одном примере сажевую нагрузку двигателя можно оценить по выходному сигналу датчика ТЧ, связанного с выпускным каналом двигателя. В альтернативном варианте, сажевую нагрузку двигателя можно оценить по условиям работы двигателя, например, по температуре хладагента двигателя. Например, в условиях пониженной температуры хладагента, например, непродолжительное время после холодного запуска двигателя, вероятность выбросов ТЧ из двигателя повышается.

На этапе 414 оцененную сажевую нагрузку можно сравнить с ее пороговым значением для определения того, не превышает ли сажевая нагрузка своего порогового значения. Следует понимать, что сажевая нагрузка двигателя может включать в себя текущую сажевую нагрузку и/или прогнозную сажевую нагрузку, определенную по текущим условиям работы. То есть, может быть определено, не превышает ли сажевая нагрузка свое пороговое значение уже сейчас, или условия работы двигателя указывают на то, что можно ожидать высокого уровня выбросов ТЧ в будущем. В альтернативных примерах, например, когда сажевую нагрузку двигателя выводят из температуры хладагента двигателя, можно определить, не ниже ли температура хладагента пороговой температуры. Кроме того, в качестве предиктора сажевой нагрузки двигателя алгоритм может рассмотреть не температуру хладагента двигателя, а какой-нибудь другой параметр.

Если сажевая нагрузка окажется меньшей своего порогового значения (или если температура хладагента двигателя будет выше своего порогового значения), то на этапе 416 алгоритм будет включать в себя работу с исходной комбинацией деактивации цилиндров, определенной на этапе 408. Соответственно, также на этапе 416, выбранные цилиндры деактивируют, оставляя закрытыми впускные и выпускные клапаны цилиндров на по меньшей мере полный цикл двигателя (например, на два оборота коленчатого вала двигателя). Кроме того, прекращают подачу топлива и искры в деактивированные цилиндры, при том, что двигатель продолжает вращаться, а у активных цилиндров продолжают работать клапаны, и в них продолжается подача топлива и искры. На этапе 417 оставшиеся активными цилиндры могут эксплуатировать с одним впрыском топлива на каждый цикл двигателя.

Кроме того, контроллер может приращивать показания первых счетчиков деактивированных цилиндров. Как было разъяснено выше, первые счетчики могут отсчитывать количество циклов цилиндра или циклов двигателя, которые были выполнены за то время, пока цилиндр был деактивирован. Показания первого счетчика деактивированного цилиндра могут приращивать каждый раз, когда деактивированный цилиндр завершает свой состоящий из четырех рабочих ходов поршня рабочий цикл или, когда завершается один цикл двигателя. Показания счетчиков других деактивированных цилиндров приращивают аналогичным образом. При отсчитывании фактического суммарного количества циклов двигателя или циклов цилиндра, на протяжении которых цилиндр оставался деактивированным, появляется возможность определения момента начала подачи топлива и количества впрысков топлива, которые нужно будет выполнить в деактивированный в настоящее время цилиндр после его реактивации. Количество циклов двигателя или цилиндра, выполненных с момента деактивации цилиндра, может быть полезным предиктором для прогнозирования содержимого цилиндра и внутрицилиндровых температур в момент, когда цилиндр впоследствии возвратят в работу. Например, количество событий в цилиндре, произошедших после деактивации цилиндра, может быть показателем объема отработавших газов, который мог остаться в цилиндре после его деактивации, так как небольшой объем захваченных отработавших газов в цилиндре или воздуха может теряться каждый раз, когда поршень сжимает находящиеся в цилиндре газы. По спрогнозированному охлаждению цилиндра можно скорректировать впрыск топлива для парирования возможных выбросов ТЧ, что будет описано со ссылкой на показанный на фиг. 5 алгоритм реактивации цилиндра.

Возвращаясь к рассмотрению этапа 414, если сажевая нагрузка окажется выше пороговой (или если температура хладагента двигателя окажется ниже пороговой температуры), то на этапе 418 алгоритм будет включать в себя модифицирование определенной на этапе 408 исходной комбинации деактивации цилиндров. Вместо того, чтобы модифицировать исходную комбинацию деактивации цилиндров, контроллер может принять решение о выборе альтернативной комбинации деактивации цилиндров. Модифицирование исходной или выбор альтернативной комбинации деактивации цилиндров на этапе 419 может включать в себя изменение количества и/или номеров подлежащих деактивации цилиндров, и/или изменение на этапе 420 продолжительности деактивации. Например, в ответ на высокую сажевую нагрузку, контроллер может оставлять выбранные цилиндры деактивированными на более короткий период времени с целью снижения вероятности выброса ТЧ из охлажденных цилиндров. В другом примере могут уменьшить суммарное количество деактивированных/активных цилиндров.

Еще в одном возможном варианте, как показано комбинациями цилиндров на фиг. 3, суммарное количество деактивированных/активных цилиндров и продолжительность деактивации цилиндра могут не изменять, изменяя номера деактивированных цилиндров и результирующий порядок зажигания. Например, может быть выбрана комбинация цилиндров, в которой одни и те же зажигания в цилиндрах происходят через цикл длительное время (например, комбинации B и B' цилиндров). Альтернативно, может быть выбрана комбинация цилиндров, в которой периодически зажигание переносится на другие цилиндры для того, чтобы выровнять частоту зажигания в цилиндрах (например, комбинации C и C' цилиндров).

На этапе 422 алгоритм содержит работу с модифицированной комбинацией деактивации цилиндров, определенной на этапе 418. Соответственно, также на этапе 422, выбранные цилиндры деактивируют, оставляя закрытыми впускные и выпускные клапаны цилиндров на по меньшей мере полный цикл двигателя (например, на два оборота двигателя). Кроме того, прекращают подачу топлива и искры в деактивированные цилиндры, при том, что двигатель продолжает вращаться, а у активных цилиндров продолжают работать клапаны, и в них продолжается подача топлива и искры. В качестве опции, на этапе 422, при работе с модифицированной комбинацией цилиндров, активные цилиндры могут эксплуатировать с множественными впрысками топлива на каждый цикл двигателя. Переключая активные цилиндры на множественные впрыски топлива в условиях повышенной сажевой нагрузки, можно уменьшить выбросы ТЧ. Количество впрысков топлива, выполняемых на каждый цикл двигателя в активные цилиндры, можно регулировать по ожидаемой температуре цилиндра. Например, дробной впрыск топлива с большим количеством множественных впрысков на рабочий цикл можно использовать при более низких температурах двигателя/цилиндра. Дополнительно к эксплуатации активных цилиндров с дробным впрыском топлива можно отрегулировать в сторону запаздывания момент впрыска.

Как было рассмотрено для этапа 416, контроллер может приращивать показания первых счетчиков деактивированных цилиндров в модифицированной комбинации цилиндров. Показания первого счетчика деактивированного цилиндра могут приращивать каждый раз, когда деактивированный цилиндр завершает свой состоящий из четырех рабочих ходов поршня рабочий цикл или по завершении одного рабочего цикла двигателя. Показания счетчиков других деактивированных цилиндров приращивают аналогичным образом. При отсчитывании фактического суммарного количества циклов двигателя или циклов цилиндра, на протяжении которых цилиндр оставался деактивированным, появляется возможность прогнозирования параметров охлаждения цилиндра. По спрогнозированному охлаждению цилиндра можно скорректировать впрыск топлива для парирования возможных выбросов ТЧ, что будет описано со ссылкой на показанный на фиг. 5 алгоритм реактивации цилиндра.

С каждого из этапов 417 и 424 алгоритм переходит на этап 430, на котором проверяют, не удовлетворены ли условия реактивации цилиндров. В одном примере условия реактивации цилиндров могут считаться удовлетворенными при увеличении запрашиваемого водителем крутящего момента. Если условия реактивации цилиндров не будут удовлетворены, алгоритм перейдет на этап 434 на котором будет продолжена эксплуатация двигателя с деактивированными выбранными цилиндрами. Если же условия реактивации цилиндров будут удовлетворены, то алгоритм перейдет на этап 432, для того, чтобы возвратить в работу ранее деактивированные цилиндры в соответствии со способом, описанным со ссылкой на фиг. 5. В ответ на индикацию реактивации цилиндров, приращение связанных с деактивированными цилиндрами счетчиков могут быть прекращено, однако, показания счетчиков могут оставаться необнуленными до момента запуска последующего алгоритма реактивации цилиндров.

Таким образом, выбирая комбинацию цилиндров с суммарным количеством деактивированных/активных цилиндров и порядком зажигания в цилиндрах, регулируемыми по сажевой нагрузке двигателя, можно расширить преимущества по экономии топлива, обеспечиваемые деактивациям цилиндров без ухудшения показателей двигателя по выбросам ТЧ при последующей реактивации цилиндров.

Таким образом, способ управления двигателем содержит деактивацию первой комбинации цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров при первой сажевой нагрузке двигателя; и деактивацию второй, иной, комбинации цилиндров индивидуальных клапанных механизмов цилиндров при второй, более высокой сажевой нагрузке двигателя. Деактивация первой комбинации цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров содержит деактивацию первого количества впускных и выпускных клапанов, в то время как деактивация второй комбинации цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров содержит деактивацию второго, иного, чем первое, количества впускных и выпускных клапанов. Каждая из первой и второй комбинаций также определяются по одному или нескольким из следующих параметров: запрос водителя, частота вращения двигателя, скорость движения транспортного средства, температура двигателя, параметры ШВНР двигателя и выбранная передача трансмиссии. Первая комбинация цилиндров может включать в себя первое суммарное количество деактивированных/активных цилиндров, в то время как вторая комбинация цилиндров содержит второе, иное, суммарное количество деактивированных/активных цилиндров, причем второе число является большим/меньшим первого количества. В частности, первая комбинация цилиндров может включать первую группу цилиндров, а вторая комбинация цилиндров содержит вторую, иную, группу цилиндров, причем и первая и вторая комбинации цилиндров содержат одинаковое суммарное количество цилиндров. Альтернативно, первая и вторая комбинации цилиндров могут иметь различные суммарные количества цилиндров. Каждая из первой и второй групп цилиндров может быть выбрана по порядку зажигания в цилиндрах. Кроме того, контроллер может выполнять множественные впрыски топлива на один цикл двигателя в активные цилиндры при второй сажевой нагрузке двигателя во второй комбинации цилиндров, выполняя одиночный впрыск топлива на один цикл двигателя при первой сажевой нагрузке в первой комбинации цилиндров. Суммарное количество впрысков в множественных впрысках топлива на один рабочий цикл может определяться второй комбинацией, причем суммарное количество впрысков в активные цилиндры увеличивают при увеличении суммарного количества деактивированных цилиндров во второй комбинации цилиндров. Множественные впрыски топлива могут включать в себя множественные впрыски на такте впуска, множественные впрыски на такте сжатия, или сочетание впрысков на тактах впуска и сжатия.

Как разъясняется со ссылкой на фиг. 5, способ также может включать в себя выполнение одиночного впрыска топлива в реактивированные цилиндры при первой сажевой нагрузке двигателя в первой комбинации цилиндров, и выполнение множественных впрысков топлива на один цикл двигателя при второй сажевой нагрузке двигателя во второй комбинации цилиндров. Количество впрысков в множественных впрысках топлива на один рабочий цикл может определяться второй комбинацией цилиндров и продолжительностью деактивации второй комбинации цилиндров. В частности, количество впрысков в реактивированные цилиндры могут увеличивать при увеличении количества цилиндров, деактивированных во второй комбинации цилиндров и/или при увеличении продолжительности деактивации второй комбинации цилиндров, причем количество впрысков в реактивированные цилиндры затем уменьшают по мере увеличения количества событий сгорания после реактивации. Множественные впрыски топлива, выполняемые в реактивированные цилиндры, могут включать в себя множественные впрыски на такте впуска, множественные впрыски на такте сжатия, или сочетание впрысков на тактах впуска и сжатия. Например, множественные впрыски могут включать в себя по меньшей мере один впрыск на такте впуска и один впрыск на такте сжатия. Контроллер может также отрегулировать момент начала впрыска топлива в сторону запаздывания на первую, меньшую величину, выполняя одиночный впрыск топлива в реактивированные цилиндры при первой сажевой нагрузке двигателя, и отрегулировать момент начала впрыска топлива в сторону запаздывания на вторую, большую величину, выполняя множественные впрыски топлива в реактивированные цилиндры при второй сажевой нагрузке двигателя.

На фиг. 5 в качестве примера приведен алгоритм 500 регулирования подачи топлива в цилиндры при реактивации деактивированных цилиндров. Алгоритм позволяет регулировать подачу топлива для компенсации охлаждения деактивированных цилиндров, чем снижается выброс ТЧ из цилиндров.

На этапе 502 может быть проверено удовлетворение условий реактивации цилиндров. В одном примере условия реактивации цилиндров могут считаться удовлетворенными, если повышается запрашиваемый водителем крутящий момент. Если условия реактивации цилиндров не удовлетворяются, то алгоритм переходит на этап 504, на котором продолжается эксплуатация двигателя с выбранными деактивированными цилиндрами (эксплуатация с пропуском зажигания в цилиндрах). Если же условия реактивации цилиндров оказываются удовлетворенными, то алгоритм переходит на этап 506, на котором определяют, не превышает ли сажевая нагрузка двигателя свое пороговое значение. Сажевая нагрузка может быть измерена или логически выведена. Например, сажевую нагрузку можно спрогнозировать по температуре деактивируемых цилиндров, причем температура определяется продолжительностью (например, количеством циклов двигателя или количеством событий сгорания), в течение которой данный деактивированный цилиндр эксплуатировали без топлива и искры. Кроме того, температуру цилиндра и сажевую нагрузку можно спрогнозировать по суммарному числу деактивированных/активных цилиндров в комбинации цилиндров, примененной при деактивации цилиндров. Например, при увеличении суммарного количества деактивированных/активных цилиндров в комбинации цилиндров, прогнозируемая сажевая нагрузка может увеличиваться за счет большего охлаждения цилиндров. Таким же образом, за счет большего охлаждения цилиндров, прогнозируемая сажевая нагрузка может увеличиваться при увеличении продолжительности эксплуатации цилиндра без подачи топлива и искры. Сажевая нагрузка может также определяться параметром, несущим в себе информацию о сажевой нагрузке двигателя, таким как температура хладагента двигателя. Например, в условиях пониженной температуры хладагента двигателя, реактивируемые цилиндры двигателя могут быть подвержены большему образованию сажи, чем в условиях повышенной температуры хладагента двигателя.

В некоторых осуществлениях, в ответ на удовлетворение условий реактивации цилиндров может быть обнулен второй счетчик деактивированного цилиндра. Второй счетчик может быть выполнен с возможностью отсчета количества событий сгорания, событий впуска, событий выпуска или аналогичных событий, произошедших в ранее отключенном цилиндре после его реактивации. Показания второго счетчика цилиндра обновляют каждый раз, когда после реактивации цилиндра в нем происходит событие сгорания или другое определенное событие. Алгоритм 500 приращивает показания вторых счетчиков каждого отключенного ранее цилиндра, который возвращают в работу таким образом. После обнуления вторых счетчиков цилиндров алгоритм 506 переходит на этап 506.

Если сажевая нагрузка (оцененная или прогнозная) не превышает своего порогового значения, тогда на этапе 508 алгоритм содержит возобновление работы ранее деактивированных цилиндров. В частности, кроме того, что в реактивированных цилиндрах возобновляют работу впускных и выпускных клапанов, в эти цилиндры могут возобновить подачу топлива и искры. Цилиндры двигателя реактивируют, позволяя их впускным и выпускным клапанам открываться и закрываться на протяжении циклов цилиндра. Алгоритм также содержит впрыскивание топлива в реактивированный цилиндр одиночным впрыском на каждый цикл двигателя при впрыскивании топлива в оставшиеся работающими цилиндры также одиночным впрыском на каждый цикл двигателя в течение первого периода d1 времени. На этапе 510 алгоритм также содержит изменение в сторону запаздывания момента начала впрыска топлива реактивированных цилиндров на первую, меньшую величину на первый период d1 времени, при сохранении момента начала впрыска для остававшихся работающими цилиндров тем, какой он был до реактивации цилиндров.

Величина изменения момента начала впрыска, применяемого для реактивированных цилиндров, а также первый период d1 времени, на который это изменение применяют, может определяться показаниями первого счетчика для соответствующего реактивируемого цилиндра. Например, на этапе 508 контроллер может получить показания соответствующего первого счетчика для каждого реактивируемого цилиндра, и по этим показаниям отрегулировать величину изменения в сторону запаздывания момента начала впрыска и период d1 времени. В частности, или величина изменения в сторону запаздывания момента начала впрыска или первый период d1 времени, или оба этих параметра, применяемых на момент времени реактивации цилиндра, могут быть увеличены при увеличении показаний первого счетчика.

Кроме того, возобновляя сгорание в ранее деактивированных цилиндрах, можно приращивать показания второго счетчика. Например, показания второго счетчика конкретного реактивированного цилиндра можно приращивать каждый раз, когда в данном цилиндре завершается событие сгорания (причем указанное событие содержит событие перемещения клапана цилиндра, событие впрыска топлива и событие подачи искры). Выполнение этого действия можно продолжать до тех пор, пока для цилиндра не будет достигнут пороговый отсчет, при котором в данном цилиндре можно будет вернуть установку момента начала впрыска на номинальное значение. В альтернативном примере, возобновляя сгорание в ранее деактивированных цилиндрах, можно уменьшать показания первого счетчика, причем показания первого счетчика будут уменьшаться с другой скоростью (например, быстрее), чем скорость приращения показаний счетчика на протяжении времени, пока цилиндр был деактивирован. Когда показания первого счетчика вернутся на 0 (или на альтернативное значение начала отсчета), можно вернуть номинальный момент начала впрыска топлива в реактивированных цилиндрах. В частности, после того, как счетчики достигнут требуемого значения, все цилиндры двигателя можно будет эксплуатировать с одиночным впрыском топлива и номинальным моментом впрыска топлива.

Если сажевая нагрузка (оцененная или прогнозная) превысит свое пороговое значение, тогда на этапе 512 алгоритм содержит реактивацию ранее деактивированных цилиндров. В частности, кроме того, что в реактивированных цилиндрах возобновляют работу впускных и выпускных клапанов, в эти цилиндры могут возобновить подачу топлива и искры. Цилиндры двигателя реактивируют, позволяя их впускным и выпускным клапанам открываться и закрываться на протяжении циклов цилиндра. Алгоритм также содержит впрыскивание топлива в реактивированные цилиндры множественными впрысками на каждый цикл двигателя при продолжении впрыскивании топлива в оставшиеся работающими цилиндры одиночным впрыском на каждый цикл двигателя в течение второго периода d2 времени, отличающегося от первого периода d1. На этапе 514 алгоритм также содержит изменение в сторону запаздывания момента начала впрыска топлива в реактивированные цилиндры на вторую, большую величину на второй, отличающийся от первого, период d2 времени, при сохранении момента начала впрыска топлива для остававшихся работающими цилиндров тем, какой он был до реактивации цилиндров.

Количество впрысков во множественных впрысках топлива на каждый цикл двигателя, величина применяемого для реактивированных цилиндров изменения момента начала впрыска топлива, а также второй период d2 времени, на который это изменение применяют, может определяться показаниями первого счетчика для соответствующего реактивируемого цилиндра. Например, на этапе 512 контроллер может получить показания соответствующего первого счетчика для каждого реактивируемого цилиндра и по этим показаниям отрегулировать количество множественных впрысков на каждый цикл двигателя, величину изменения в сторону запаздывания момента начала впрыска топлива и период d2 времени. В частности, и количество множественных впрысков на каждый цикл двигателя, и величина изменения в сторону запаздывания момента начала впрыска топлива и второй период d2 времени при реактивации цилиндра, могут быть увеличены при увеличении показаний первого счетчика. В то же время, длительность каждого из множественных впрысков топлива при дробной подаче топлива может быть уменьшена, что приведет к выполнению более кратковременных множественных впрысков. В одном примере, реактивированные цилиндры могут получить множественные впрыски топлива на такте сжатия, в то время как остававшиеся в работе цилиндры будут продолжать получать топливо одиночным впрыском на такте впуска (или множественными впрысками на такте впуска).

Кроме того, возобновляя сгорание в ранее деактивированных цилиндрах, можно приращивать показания второго счетчика. Например, показания второго счетчика конкретного реактивированного цилиндра можно приращивать каждый раз, когда в данном цилиндре завершается событие сгорания (причем указанное событие содержит событие перемещения клапана цилиндра, событие впрыска топлива и событие подачи искры). Выполнение этого действия можно продолжать до тех пор, пока для цилиндра не будет достигнут пороговый отсчет, при котором в данном цилиндре можно будет вернуть момент начала впрыска топлива на номинальное значение и возобновить подачу топлива одиночным впрыском. В еще одном возможном примере, при приращении показаний второго счетчика в сторону порогового отсчета можно отрегулировать количество впрысков во множественных впрысках топлива на один цикл двигателя. При этом при приращении показаний второго счетчика в сторону порогового отсчета можно уменьшать количество впрысков во множественных впрысках топлива на один цикл двигателя и уменьшать величину изменения момента впрыска в сторону запаздывания, а после того, как будет достигнут пороговый отсчет, в реактивированном цилиндре можно возобновить подачу топлива одиночным впрыском на один цикл двигателя и восстановить номинальный момент впрыска.

В некоторых примерах остававшиеся активные цилиндры (то есть те цилиндры, которые были активны и до, и после реактивации других цилиндров, и не отключались во время деактивации других цилиндров), также могут эксплуатировать с дробным впрыском топлива после реактивации ранее деактивированных цилиндров. Тем не менее, для остававшихся активными цилиндров количество впрысков топлива на один цикл двигателя и величина применяемого изменения момента начала впрыска топлива в сторону запаздывания могут быть меньшими, чем количество впрысков топлива на один цикл двигателя и величина применяемого изменения момента начала впрыска топлива в сторону запаздывания для реактивированных цилиндров.

В альтернативном примере, возобновляя сгорание в ранее деактивированных цилиндрах, можно уменьшать показания первого счетчика, причем показания первого счетчика будут уменьшаться с другой скоростью (например, быстрее), чем скорость приращения показаний счетчика на протяжении времени, пока цилиндр был деактивирован. Когда показания первого счетчика вернутся на 0 (или на альтернативное значение начала отсчета), в реактивированных цилиндрах можно возвратить номинальную установку момента начала впрыска топлива и подачу топлива одиночным впрыском. В частности, после того, как счетчики достигнут требуемого значения, все цилиндры двигателя можно будет эксплуатировать с одиночным впрыском топлива и номинальным моментом впрыска топлива.

В одном примере, когда при реактивации цилиндров температура хладагента двигателя достаточно высока, нагрузка ТЧ пониженная, и/или присутствуют условия теплого цилиндра, в реактивируемые цилиндры топливо могут подавать одиночным впрыском, начинающимся на такте впуска на 50 градусах поворота коленчатого вала за ВМТ и длящимся 40 градусов поворота коленчатого вала. По сравнению с вышеизложенным, когда при реактивации цилиндров температура хладагента двигателя пониженная, нагрузка ТЧ повышенная, и/или присутствуют условия холодного цилиндра, подача топлива может быть выполнена с запаздыванием на 80 градусах за ВМТ. В другом примере, подача топлива может быть выполнена на такте впуска дробно в два впрыска длительностью 20 градусов поворота коленчатого вала каждый примерно или точно на 70 и 100 градусах поворота коленчатого вала (то есть чаще, но более короткими впрысками). В других возможных примерах, для еще более холодных цилиндров подача топлива может быть выполнена за более чем 2 впрыска, если это позволят сделать топливные форсунки прямого впрыска.

Выполняя подачу топлива в реактивируемые цилиндры с запаздыванием и укороченными множественными впрысками (например, прямым впрыском), в условиях пониженной температуры хладагента двигателя или повышенной сажевой нагрузки, можно снизить вероятность того, что топливо успеет достичь охлажденных поверхностей камеры сгорания. Результатом этого может быть снижение выбросов ТЧ из реактивированного цилиндра, охладившегося за время его деактивации.

В одном примере, эмпирически найденные моменты начала впрыска топлива для реактивированного цилиндра могут быть сохранены в таблице или функции, индексированной по значению показаний второго счетчика принимающего топливо цилиндра. Значение показаний второго счетчика соответствует количеству событий сгорания или других событий, произошедших в принимающем топливо цилиндре после того, как принимающий топливо цилиндр был возвращен в работу. В одном примере, момент начала впрыска топлива для реактивированного цилиндра начинается запаздыванием от момента начала впрыска топлива в цилиндры, которые оставались активными во время деактивации реактивированного цилиндра, и изменяется в сторону опережения по мере увеличения показаний второго счетчика принимающего топливо цилиндра. Кроме того, в некоторых примерах момент начала впрыска топлива в цилиндры, которые оставались активными во время деактивации реактивированных цилиндров, регулируется на тот же самый момент начала впрыска топлива, что и у цилиндров, которые были возвращены в работу. Кроме того, в некоторых примерах второй счетчик может не использоваться, и реактивируемые цилиндры, как и цилиндры, остававшиеся активными пока другие цилиндры были деактивированными, могут снабжаться топливом с увеличенным фактическим суммарным количеством впрысков топлива и с запаздывающим моментом начала впрыска топлива по сравнению с работой при той же самой частоте вращения двигателя и нагрузке двигателя без переходов из режима с деактивациям цилиндров на работу всех цилиндров в пределах предустановленного времени (например, времени, требующегося для того, чтобы момент впрыска топлива стабилизировался и стал постоянным).

Также следует понимать, что алгоритм 500 регулирует фактическое суммарное количество впрысков топлива по фактическому количеству событий сгорания в актуальном цилиндре, так как количество событий сгорания может обеспечить улучшенные условия статуса цилиндра в качестве основы для регулирования момента начала впрыска топлива и фактического количества впрысков для реактивированных цилиндров. Например, суммарное количество событий сгорания может быть более хорошим индикатором условий цилиндра, чем основанные на времени оценки температуры и содержимого (например, воздуха и отработавших газов) цилиндра, так как дискретные события в двигателе могут быть напрямую связаны с условиями двигателя, в то время как основанные на времени параметры могут быть менее четко связаны с условиями двигателя. Тем не менее, в других возможных примерах могут использовать температурную модель типа «поршень/камера сгорания» с целью отслеживания момента, когда реактивированные цилиндры более всего потребуют регулирования/корректирования впрыска топлива для компенсации возможных выбросов твердых частиц, образующихся на холодных поверхностях.

Например, величину запаздывания и количество множественных впрысков, применяемые к реактивированному цилиндру, можно отрегулировать по ожидаемой температуре реактивированного цилиндра на момент зажигания в нем при реактивации. Температура поршня является аналогичным показателем, который можно отслеживать, хотя также можно принимать во внимание температуру топлива или температуру гильзы цилиндра. В одном примере, при температуре поршня реактивированного цилиндра свыше 120°C используют нормальный момент впрыска и одиночный впрыск топлива. При снижении температуры реактивированного цилиндра до 90°C, можно постепенно увеличивать запаздывание впрыска. Если температура поршня реактивированного цилиндра снизится с 90°C до 60°C, то подачу топлива можно осуществлять на каждый цикл двигателя двумя запаздывающими и более короткими по продолжительности впрысками. Если температура поршня реактивированного цилиндра упадет ниже 60°C, то подачу топлива можно осуществлять на каждый цикл двигателя уже тремя запаздывающими и еще более короткими по продолжительности впрысками. То есть, контрольные значения температуры и максимальное количество множественных впрысков могут варьировать в зависимости от условий работы двигателя и от компоновки двигателя (например, в зависимости от того, является ли двигатель рядным 4-цилиндровым двигателем, рядным 6-цилинровым двигателем или V-образным 8-цилиндровым двигателем).

Также следует понимать, что множественные впрыски топлива в реактивированные цилиндры могут также регулировать по содержанию спирта во впрыскиваемом топливе. Например, регулировку можно выполнять по содержанию этанола в топливе, подаваемом прямым впрыском в реактивированные цилиндры. Топлива с большей долей спирта отличаются меньшим образованием сажи. В качестве одного примера, для конкретного реактивируемого цилиндра, количество множественных впрысков могут уменьшать при увеличении содержания спирта в топливе, подаваемом в цилиндр при возвращении его в работу.

Таким образом, фактическое количество впрысков топлива в реактивированный цилиндр можно отрегулировать по количеству событий сгорания, произошедших в цилиндре с момента возвращения его в работу. Кроме того, в некоторых примерах, фактическое количество впрысков топлива в активные цилиндры, когда другие цилиндры деактивировали, можно сделать тем же самым, что и для деактивированных цилиндров. Фактическое суммарное количество впрысков топлива в реактивированный цилиндр может превышать фактическое суммарное количество впрысков топлива в цилиндр, работавший тогда, когда реактивированные цилиндры были деактивированы.

Фактическое суммарное количество впрысков топлива в реактивированный цилиндр, определяемое количеством событий сгорания, произошедших в реактивированном цилиндре, можно найди эмпирически и занести в таблицу или функцию, индексированную по значениям показаний второго счетчика принимающего впрыск топлива цилиндра. По таблице находят фактическое суммарное количество впрысков топлива и выполняют впрыск топлива в цилиндр в соответствии с найденным табличным значением.

После того, как в реактивированные цилиндры возобновляют подачу топлива одиночным впрыском, второй счетчик каждого из реактивированных цилиндров обнуляют. После этого все активные цилиндры двигателя эксплуатируют с одинаковым моментом начала впрыска топлива и количеством впрысков топлива на каждый рабочий цикл цилиндра. Однако объем топлива, подаваемый в какой-либо конкретный цилиндр, может отличаться от объемов топлива, подаваемых в остальные цилиндры двигателя.

В одном примере момент начала впрыска топлива в только что реактивированные цилиндры или в реактивируемые цилиндры устанавливают на момент начала впрыска топлива, запаздывающий относительно момента начала впрыска топлива в остававшиеся работать цилиндры. В частности, если установки момента начала впрыска топлива активных цилиндров были одинаковы для всех активных цилиндров и составляли 50 градусов поворота коленчатого вала за ВМТ принимающего топлива цилиндра, тогда моменты начала впрыска топлива для бывших деактивированными цилиндров могут быть запаздывающими до 120 градусов поворота коленчатого вала за ВМТ для первого события сгорания с момента реактивации принимающего топливо цилиндра.

В некоторых примерах моменты начала впрыска топлива для бывших деактивированными цилиндров определяются количеством циклов двигателя или циклов цилиндра, на протяжении которых принимающий впрыскиваемое топливо цилиндр был деактивирован. Например, если возвращаемый в работу цилиндр оставался деактивированным два рабочих цикла цилиндра, то момент начала впрыска топлива принимающего впрыскиваемое топливо цилиндра может быть установлен на 50 градусов поворота коленчатого вала за ВМТ. Однако если возвращаемый в работу цилиндр оставался деактивированным двести циклов цилиндра, то момент начала впрыска топлива принимающего впрыскиваемое топливо цилиндра может быть установлен на 120 градусов поворота коленчатого вала за ВМТ.

За счет регулировки момента начала впрыска топлива реактивированных цилиндров и активного цилиндра по количеству циклов цилиндра или циклов двигателя, на протяжении которых цилиндр оставался деактивированным, появляется возможность регулировки момента начала впрыска топлива с целью снижения выбросов твердых частиц с большей повторяемостью, чем при регулировке момента начала впрыска топлива просто по периоду времени, в течение которого цилиндр оставался деактивированным. Регулирование момента начала впрыска топлива по количеству циклов цилиндра или двигателя может быть лучше увязано с содержимым цилиндра (например, отработавшими газами и воздухом), чем регулирование по времени, так как фактическое суммарное количество циклов цилиндра или двигателя является инвариантным, в то время как количество циклов цилиндра или двигателя может быть разным для одного и того же периода времени, так как может меняться частота вращения двигателя. Подачу топлива, впрыскиваемого в другие реактивируемые цилиндры двигателя, осуществляют аналогичным образом.

В дополнение к регулированию момента начала впрыска топлива реактивированных цилиндров, можно отрегулировать фактическое суммарное количество впрысков топлива в реактивируемые цилиндры. В одном примере количество впрысков топлива в цилиндр, принимающий впрыскиваемое топливо, для первого после реактивации из отключенного состояния события сгорания в принимающем топливо цилиндре определяется фактическим суммарным количеством циклов двигателя или циклов цилиндра, на протяжении которых принимающий топливо цилиндр был деактивирован. Например, если цилиндр оставался деактивированным на протяжении двух циклов цилиндра, в цилиндр суммарно может быть подан один импульс топлива для первого с момента реактивации цилиндра события сгорания в принимающем топливо цилиндре. Если же тот же самый цилиндр оставался деактивированным на протяжении двухсот циклов цилиндра, в цилиндр может быть подано суммарно два импульса топлива для первого с момента реактивации цилиндра события сгорания в принимающем топливо цилиндре. Подаваемое в другие реактивируемые цилиндры двигателя топливо впрыскивают аналогичным образом. Фактическое количество впрысков топлива в остававшиеся работать цилиндры не меняют в зависимости от количества событий сгорания, произошедших с момента реактивации цилиндров.

Таким образом, можно регулировать впрыск топлива в реактивированные цилиндры для снижения выбросов твердых частиц и улучшения топливной экономичности без применения дополнительных компонентов аппаратной части.

В одном примере, при пониженной температуре хладагента двигателя, контроллер может деактивировать первую комбинацию цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров, и после реактивации первой комбинации цилиндров впрыскивать топливо множественными впрысками на каждый цикл двигателя. Если же температура хладагента двигателя будет повышенной, то контроллер может деактивировать вторую, иную, комбинацию цилиндров для клапанных механизмов индивидуальных цилиндров, и после реактивации второй комбинации цилиндров впрыскивать топливо одиночным впрыском на каждый цикл двигателя. Первая комбинация цилиндров может определяться и запросом водителя, и сажевой нагрузкой двигателя, в то время как вторая комбинация цилиндров определяется запросом водителя, но не сажевой нагрузкой двигателя, и при этом, и первая, и вторая комбинации цилиндров определяются одним или более из частоты вращения двигателя, скорости движения транспортного средства и выбранной передачи трансмиссии. Первая комбинация цилиндров может включать в себя первое суммарное количество деактивированных/активных цилиндров, первую группу деактивированных цилиндров и первую группу механизмов деактивации цилиндров, а вторая комбинация цилиндров содержит второе, иное, суммарное количество деактивированных/активных цилиндров, вторую, иную, группу деактивированных цилиндров и вторую, иную, группу механизмов деактивации цилиндров. Количество множественных впрысков дробной подачи топлива в реактивированный цилиндр на каждый цикл двигателя может определяться первым суммарным количеством деактивированных/активных цилиндров в первой комбинации цилиндров, а также может определяться количеством циклов деактивации реактивированного цилиндра, причем количество впрысков увеличивается при увеличении первого суммарного количества деактивированных/активных в работу цилиндров в первой комбинации цилиндров и при увеличении количества циклов деактивации реактивированного цилиндра.

Кроме того, после реактивации первой комбинации цилиндров, контроллер может эксплуатировать реактивированные цилиндры с большим запаздыванием момента впрыска топлива, подавая топливо множественными впрысками на каждый цикл двигателя. Затем, когда реактивируют вторую комбинацию цилиндров, контроллер может эксплуатировать реактивированные цилиндры с меньшим запаздыванием момента впрыска топлива, подавая топливо одиночным впрыском на каждый цикл двигателя. Кроме того, при реактивации первой комбинации цилиндров, после того, как реактивированные цилиндры проработают с множественными впрысками топлива на каждый цикл двигателя на протяжении некоторого количества событий сгорания, контроллер может постепенно уменьшить количество впрысков топлива на каждый цикл двигателя до одного впрыска на цикл двигателя.

Изображенная на фиг. 6 схема 600 иллюстрирует пример регулировки впрыска топлива в цилиндры двигателя при деактивации цилиндров с последующей их реактивацией. Регулирование выполняют по оцененному увеличению выброса твердых частиц из охладившихся цилиндров с целью создания условий для увеличения продолжительности деактивации цилиндров и снижения выбросов твердых частиц. На схеме 600 графиком 602 показан режим эксплуатации цилиндра (отключенным или включенным в работу), графиком 606 показана подача топлива в отключаемые/включаемые цилиндры, графиком 604 показана подача топлива в оставшиеся работать цилиндры, графиком 610 показан установка момента начала впрыска топлива в отключаемые/включаемые цилиндры, графиком 608 показана установка начала впрыска топлива в оставшиеся работать цилиндры, а графиком 612 показана сажевая (ТЧ) нагрузка двигателя.

До момента t1 времени, двигатель могут эксплуатировать со всеми активными цилиндрами, в которых происходит зажигание. В этом режиме все цилиндры могут принимать топливо одиночным впрыском на такте впуска (что показано одиночным столбиком со сплошной заливкой). В момент t1, в ответ на изменение условий работы двигателя (например, падение нагрузки двигателя или запрашиваемого крутящего момента) двигатель может переключиться в режим, в котором один или более цилиндров (здесь называемых цилиндрами с пропусками зажигания) избирательно деактивируют, прекращая подачу в них топлива и искры, а также деактивируя их впускные и выпускные клапаны. Для обеспечения конкретной комбинации цилиндров можно выбрать число и номера цилиндров, подлежащих деактивации. Одновременно с вышеуказанным, остающиеся активными цилиндры продолжают принимать топливо и искру, а их впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются на протяжении циклов двигателя. То есть, в результате избирательной деактивации цилиндров, нагрузка на остающиеся активными цилиндры может возрасти. Как показано, активные цилиндры могут продолжать получать топливо одиночным впрыском на такте впуска с относительно (по сравнению с тем, что был до момента t1) большим объемом впрыскиваемого топлива, который соответствует возросшей нагрузке цилиндра. В деактивированных цилиндрах будет отсутствовать поток воздуха через деактивированные клапаны, и поршень и поверхности горения будут охлаждаться, так как их уже не будет нагревать сжигаемая топливовоздушная смесь.

В промежутке времени между моментами t1 и t2, так как эксплуатация двигателя с избирательной деактивацией цилиндров продолжится, может произойти повышение сажевой нагрузки двигателя, так что незадолго до момента t2 сажевая нагрузка достигнет своего порогового значения 614 или превысит его. На уровне выше это порогового значения, при последующем реактивации ранее деактивированных цилиндров сажевая нагрузка может вырасти еще больше (в результате охлаждения цилиндров за время, которое они были деактивированы), что может привести к ухудшению качества выбросов двигателя. Кроме того, при реактивации цилиндров может возрасти расход топлива, так как для нагрева поверхностей горения цилиндра понадобится дополнительное тепло.

В момент t2 времени могут быть удовлетворены условия реактивации цилиндров, например, в ответ на увеличение запрашиваемого водителем крутящего момента. Для того, чтобы снизить увеличение расхода топлива при реактивации цилиндра без ухудшения качества выбросов двигателя, в момент t2 подачу топлива в реактивируемые цилиндры могут переключить на дробный впрыск, продолжая подавать топливо в остававшиеся работать цилиндры одиночным впрыском. В частности, суммарный объем топлива изначально (ближе к моменту t2) может подаваться первым впрыском (показан столбиком со сплошной заливкой) на такте впуска, вторым впрыском (показан столбиком с поперечной штриховкой) на такте впуска и третьим впрыском (показан столбиком с диагональной штриховкой) на такте сжатия. Подачу топлива дробным впрыском могут продолжать некоторое время (задаваемое количеством циклов сгорания) в промежутке между моментами t2 и t3 времени, причем суммарный объем топлива постепенно к моменту t3 начинают подавать первым впрыском (столбик со сплошной заливкой) на такте впуска и вторым впрыском (столбик с поперечной штриховкой) на такте сжатия или такте впуска, но после момента t3 возобновляют подачу топлива одиночным впрыском на такте впуска. Кроме того, может быть изменен в сторону запаздывания относительно номинальных значений момент начала множественных впрысков. Количество циклов двигателя, на протяжении которых применяют дробный впрыск топлива, дробность впрысков на каждом рабочем цикле двигателя, а также величина запаздывания, применяемая к моменту начала каждого впрыска топлива, могут определяться разницей между фактической и пороговой сажевыми нагрузками, комбинацией цилиндров, примененной при предыдущем деактивации, а также количеством циклов двигателя, на протяжении которых деактивируемые цилиндры оставляли деактивированными. Количество циклов двигателя, на протяжении которых применяется дробный впрыск топлива, может быть также отрегулировано по количеству фактических событий сгорания, которые произошли в реактивированном цилиндре с момента его реактивации. Например, в момент t3 подачу топлива одиночным впрыском можно возобновить в ответ на то, что в реактивированных цилиндрах с момента реактивации на момент t2 времени произошло пороговое количество событий сгорания. В иллюстрируемом примере, дробность впрысков регулируют таким образом, чтобы первым впрыском на такте впуска подавать больший объем топлива, а вторым (и третьим) впрыском (впрысками) на такте сжатия подавать меньший объем топлива. Техническим результатом множественных впрысков с запаздывающими моментами их начала является подъем температуры цилиндра настолько, чтобы могла прогреться поверхность горения, а выбросы твердых частиц осевшего на холодных поверхностях топлива могли снизиться.

Следует понимать, что хотя иллюстрируемым примером предлагается, чтобы деактивируемые цилиндры оставались деактивированными на протяжении одинакового количества циклов двигателя, и чтобы реактивированные цилиндры получали топливо дробным впрыском одинаковое количество событий сгорания, произошедших после реактивации цилиндра, в альтернативных вариантах осуществления изобретения вышеуказанные количества могут быть разными для разных цилиндров. В частности, в зависимости от примененной при избирательной деактивации комбинации цилиндров, включающей в себя номер и суммарное количество деактивированных/активных цилиндров, а также в зависимости от порядка зажигания в цилиндрах, на протяжении некоторого времени зажигание в каждом отключаемого цилиндра могут пропускать на разном количестве циклов двигателя. Соответственно, от цилиндра к цилиндру может отличаться и дробный впрыск топлива, и запаздывание момента впрыска в каждый реактивированный цилиндр.

Например, в рядном 4-цилиндровом двигателе с порядком зажигания в цилиндрах 1342, для деактивации могут быть выбраны цилиндры 2 и 3. Непосредственно перед зажиганием в цилиндре 4 двигатель мог быть деактивирован на 6 циклов двигателя. Двигатель может быть возвращен в работу вскоре после 6-го зажигания в цилиндре 4, но до зажигания в цилиндре 1 в комбинации цилиндров 4x21x34x21x34x21x34x21x34x21x34x2, где x2 представляет пропуск зажигания в цилиндре 2, а x3 представляет пропуск зажигания в цилиндре 3. Как можно видеть по комбинации цилиндров, в течение некоторого периода времени включенный в работу зажигание в цилиндре 4 произошло шесть раз, зажигание в активном цилиндре 1 произошло пять раз, зажигание в деактивированном цилиндре 2 было пропущено шесть раз, а зажигание в деактивированном цилиндре 3 было пропущено пять раз. Следовательно, в момент времени, когда цилиндры реактивируют, остававшийся активным цилиндр 4 может быть теплее остававшегося активным цилиндра 1 за счет большего количества зажиганий за время деактивации цилиндров, при том, что бывший деактивированным цилиндр 2 может быть холоднее бывшего деактивированным цилиндра 3, так как за период его деактивации количество его пропущенных зажиганий было больше. Следовательно, в процессе реактивации цилиндр 2 могут эксплуатировать с дробной подачей топлива, имеющей по сравнению с цилиндром 3 большее количество множественных впрысков на цикл, могут эксплуатировать с большим по сравнению с цилиндром 3 запаздыванием момента начала впрыска топлива, могут эксплуатировать на протяжении большего по сравнению с цилиндром 3 количества циклов двигателя, или могут эксплуатировать с любым сочетанием вышеперечисленных вариантов. Аналогичным образом, в процессе реактивации цилиндров активный цилиндр 1 могут эксплуатировать с большим, по сравнению с цилиндром 4, количеством впрысков топлива на цикл, могут эксплуатировать с большим, по сравнению с цилиндром 4, запаздыванием момента начала впрыска топлива, могут эксплуатировать с дробным впрыском топлива на протяжении большего, по сравнению с цилиндром 4, количества циклов двигателя после реактивации цилиндров 2 и 3 или могут эксплуатировать с любым сочетанием вышеперечисленных вариантов.

Дробную подачу топлива вместе с запаздыванием момента впрыска в реактивированных цилиндрах продолжают использовать на протяжении некоторого количества событий сгорания на отрезке времени между моментами t2 и t3 до тех пор, пока температура цилиндра не станет достаточно высокой, а нагрузка ТЧ не упадет ниже порогового значения 612. В момент t3, когда цилиндр достаточно прогрелся, в реактивированных цилиндрах возобновляют подачу топлива одиночным впрыском на такте впуска, а момент впрыска возвращают на номинальное значение. При этом когда реактивированные цилиндры эксплуатируют с множественными впрысками топлива на каждый цикл и запаздывающим моментом начала впрыска, остававшиеся работать цилиндры (то есть те цилиндры, которые оставались активными при предшествующем деактивации и реактивации других цилиндров) могут продолжать эксплуатировать с одиночным впрыском топлива на цикл и номинальным моментом начала впрыска топлива. В альтернативных примерах, остававшиеся работать цилиндры могут также эксплуатировать с множественными впрысками топлива на каждый цикл двигателя и запаздыванием момента начала впрыска топлива, однако, применяемая к остававшимся работать цилиндрам величина запаздывания впрыска может быть меньше величины запаздывания впрыска, применяемой в то же время к возвращенным в работу цилиндрам.

То есть, если реактивируемые цилиндры временно не переключать в режим запаздывающих множественных впрысков, то для прогрева реактивированных цилиндров потребуется дополнительный объем топлива и запаздывание зажигания, что снизит топливную экономичность и может привести к ухудшению качества выбросов двигателя по ТЧ. Если при деактивации выбранных цилиндров (в момент t1) времени изменить группу активных цилиндров, работу двигателя с деактивированными цилиндрами можно продлить, продлевая при этом полезный эффект экономии топлива на более длительный период работы двигателя.

Следует понимать, что если на момент (t2) реактивации цилиндров нагрузка ТЧ была ниже порогового значения 614, то реактивированные цилиндры и активные цилиндры могли эксплуатировать только с одиночным впрыском на такте впуска. Также, могли не изменять в сторону запаздывания момент начала впрыска топлива, так как дополнительный прогрев цилиндров мог не требоваться. Альтернативно, реактивированные цилиндры могли эксплуатировать с множественными впрысками топлива, но с меньшим количеством впрысков на каждый цикл двигателя и с меньшим запаздыванием начала впрыска топлива по сравнению с ситуацией, когда цилиндры реактивируют при большей нагрузке ТЧ. Кроме того, перед возобновлением подачи топлива в реактивированные цилиндры одиночным впрыском на такте впуска, дробный впрыск топлива с запаздыванием могли продолжать на протяжении меньшего времени (по сравнению с отрезком времени между моментами t2 и t3). Таким образом, в процессе реактивации цилиндров снижается ТЧ нагрузка двигателя.

В качестве примера, система двигателя содержит двигатель с множеством цилиндров; электрически приводимые в действие клапанные механизмы цилиндров, связанные с каждым из множества цилиндров; избирательно деактивируемую топливную форсунку, связанную с каждым из множества цилиндров; и контроллер двигателя. Контроллер может быть выполнен с хранящимися в долговременной памяти машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: деактивировать клапанные механизмы одного или более из множества индивидуальных цилиндров в соответствии с комбинацией цилиндров, в которой суммарное количество деактивированных/активных цилиндров и порядок зажигания активных цилиндров регулируют для того, чтобы поддерживать температуру каждого цилиндра двигателя выше пороговой температуры, которая определяется сажевой нагрузкой двигателя. При деактивации количество и комбинация цилиндров для клапанных механизмов, работающих на каждом включенном в работу цилиндре, также определяется сажевой нагрузкой двигателя. Контроллер может также содержать инструкции для того, чтобы: при реактивации деактивированных клапанных механизмов индивидуальных цилиндров, увеличивать и количество впрысков на каждый цикл двигателя и величину запаздывания впрыска топлива в реактивированные цилиндры, если температура реактивированных цилиндров при их реактивации упадет ниже своего порогового значения; а после того как температура реактивированных цилиндров поднимется выше пороговой температуры, возобновлять подачу топлива в реактивированные цилиндры одиночным впрыском на каждый цикл двигателя.

В другом представлении способ снижения выбросов твердых частиц содержит: при реактивации цилиндра после работы с пропусками зажигания в цилиндрах, если сажевая нагрузка двигателя превышает свое пороговое значение, эксплуатацию цилиндра с множественными впрысками топлива на каждый рабочий цикл цилиндра; а если сажевая нагрузка находится ниже своего порогового значения, эксплуатацию цилиндра с одиночным впрыском топлива на каждый рабочий цикл цилиндра. В другом представлении способ управления двигателем, работающим с пропусками зажигания в цилиндрах, содержит: если объем твердых частиц выше своего порогового значения, оставление активными с множественными впрысками топлива на каждый рабочий цикл цилиндра только тех цилиндров, температура блока цилиндров которых превышает пороговую температуру, а если объем твердых частиц меньше своего порогового значения, сохранение всех цилиндров активными с одиночным впрыском топлива на каждый рабочий цикл цилиндра.

Еще в одном представлении способ содержит: реактивацию комбинации цилиндров суммарного количества деактивированных/активных цилиндров, и в процессе реактивации, если температура хладагента двигателя будет меньше своего порогового значения (или если сажевая нагрузка двигателя будет выше своего порогового значения), дробную подачу топлива в реактивированные цилиндры двигателя, на каждый цикл двигателя, причем каждый отдельный впрыск дробной подачи топлива выполняют меньшим по объему и запаздывающим относительно соответствующих впрысков топлива в активные цилиндры, при том, что количество отдельных впрысков дробной подачи топлива больше количества соответствующих впрысков в активные цилиндры. Подача топлива в каждый реактивированный цилиндр может включать в себя подачу топлива первым впрыском на такте впуска и вторым впрыском на такте сжатия, а подача топлива в каждый активный цилиндр может включать в себя подачу топлива одиночным впрыском на такте впуска. Кроме того, момент начала одиночного впрыска топлива в каждый активный цилиндр могут сделать запаздывающим относительно момента начала первого впрыска на такте впуска каждого реактивированного цилиндра. Кроме того, объем топлива и ширина импульса одиночного впрыска топлива на такте впуска в каждый активный цилиндр могут быть большими, чем у первого впрыска топлива на такте впуска в каждый реактивированный цилиндр.

Таким образом, технический эффект регулирования комбинации цилиндров избирательной деактивации цилиндров по фактическому или прогнозному выбросу твердых частиц двигателем состоит в том, что можно дольше использовать преимущества деактивации цилиндров без ухудшения качества выбросов отработавших газов. Варьируя суммарное количество и номера деактивированных/активных цилиндров в комбинации цилиндров, на всем протяжении периода деактивации цилиндра, его поверхности горения можно сохранять достаточно теплыми. То есть, это не только снижает необходимость возвращения остывшего цилиндра в работу, тем самым улучшая топливную экономичность, но также снижает выбросы твердых частиц из реактивированных цилиндров. Если также эксплуатировать реактивированные цилиндры с дробным впрыском топлива, подавая часть топлива на такте впуска, и подавая часть топлива на такте сжатия, можно еще больше снизить выбросы твердых частиц из реактивированных цилиндров. Если в качестве опции также эксплуатировать остающиеся в работе цилиндры с дробным впрыском на протяжении некоторого количества событий сгорания, когда другие цилиндры комбинации цилиндров деактивированы, то можно ускорить прогрев цилиндров и длительность работы двигателя с деактивированными цилиндрами. Это создает условия для более длительного пользования преимуществами деактивации цилиндров, что улучшит эксплуатационные характеристики двигателя и топливную экономичность.

Отметим, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными сочетаниями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в энергонезависимом запоминающем устройстве и могут реализовываться содержащей контроллер системой управления в комбинации с разнообразными датчиками, исполнительными механизмами и другими компонентами аппаратной части двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемой компьютерной среды хранения в системе управления двигателем, причем раскрытые действия реализуются исполнением инструкций в системе, включающей в себя разнообразные компоненты аппаратной части двигателя в комбинации с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании сочетания и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения содержит все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты содержат один или более указанных элементов, не требуя, и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

1. Способ эксплуатации двигателя, содержащий:

эксплуатацию двигателя в первом режиме, включающем в себя соблюдение условий деактивации цилиндров,

в ответ на эксплуатацию двигателя в первом режиме, деактивацию клапанных механизмов индивидуальных цилиндров в соответствии с комбинацией цилиндров, выбранной на основе температуры хладагента двигателя, в том числе, при температуре хладагента двигателя ниже пороговой, деактивацию клапанных механизмов индивидуальных цилиндров в соответствии с первой комбинацией цилиндров, и, при температуре хладагента двигателя выше пороговой, деактивацию клапанных механизмов индивидуальных цилиндров в соответствии со второй, другой комбинацией цилиндров;

эксплуатацию двигателя во втором режиме, включающем в себя соблюдение условий реактивации цилиндров,

в ответ на эксплуатацию двигателя во втором режиме, реактивацию деактивированных клапанных механизмов индивидуальных цилиндров и впрыскивание топлива в цилиндры в соответствии с последовательностью впрысков топлива, выбранной на основе температуры хладагента двигателя, в том числе впрыскивание топлива множественными впрысками на каждый цикл двигателя в реактивированные цилиндры со впрыскиванием топлива одиночным впрыском на каждый цикл двигателя в оставшиеся активные цилиндры, когда температура хладагента двигателя ниже пороговой, и со впрыскиванием топлива одиночным впрыском на каждый цикл двигателя во все цилиндры, когда температура хладагента двигателя выше пороговой.

2. Способ по п. 1, в котором первая комбинация цилиндров также основана на запросе водителя и сажевой нагрузке двигателя, в то время как вторая комбинация цилиндров также основана на запросе водителя, но не на сажевой нагрузке двигателя, и при этом и первая, и вторая комбинации цилиндров также основаны на одном или более из частоты вращения двигателя, скорости движения транспортного средства и выбранной передачи трансмиссии.

3. Способ по п. 1, в котором первая комбинация цилиндров содержит первое суммарное количество деактивированных цилиндров, первую группу деактивированных цилиндров и первую группу механизмов деактивации цилиндров, и при этом вторая комбинация цилиндров содержит второе, иное, суммарное количество деактивированных цилиндров, вторую, иную, группу деактивированных цилиндров и вторую, иную, группу механизмов деактивации цилиндров.

4. Способ по п. 3, в котором количество впрысков при множественных впрысках на каждый цикл двигателя в реактивированный цилиндр основано на первом суммарном количестве деактивированных цилиндров в первой комбинации цилиндров, а также основано на количестве циклов деактивации реактивированного цилиндра, причем количество впрысков увеличивается при увеличении первого суммарного количества деактивированных цилиндров первой комбинации цилиндров и при увеличении количества циклов деактивации реактивированного цилиндра.

5. Способ по п. 4, также содержащий, при реактивации клапанных механизмов индивидуальных цилиндров в соответствии с первой комбинацией цилиндров, эксплуатацию реактивированных цилиндров с первой величиной запаздывания момента впрыска топлива и с впрыскиванием топлива множественными впрысками на каждый цикл двигателя, и при реактивации клапанных механизмов индивидуальных цилиндров в соответствии со второй комбинацией цилиндров - эксплуатацию реактивированных цилиндров со второй, меньшей величиной запаздывания момента впрыска топлива и с впрыскиванием топлива одиночным впрыском на каждый цикл двигателя.

6. Способ по п. 5, также содержащий, при реактивации клапанных механизмов индивидуальных цилиндров в соответствии с первой комбинацией цилиндров, после того, как реактивированные цилиндры проработают с множественными впрысками топлива на каждый цикл двигателя на протяжении некоторого количества событий сгорания, постепенное уменьшение количества впрысков на каждый цикл двигателя до одиночного впрыска на цикл двигателя.

7. Способ эксплуатации двигателя, содержащий:

в ответ на соблюдение условий деактивации цилиндров при температуре хладагента двигателя ниже пороговой,

деактивацию первой группы цилиндров двигателя в соответствии с первой комбинацией деактивации цилиндров, включающей в себя первое количество деактивированных цилиндров и первую длительность деактивации; и

впрыскивание топлива множественными впрысками на каждый цикл двигателя, когда реактивирована первая группа цилиндров, при этом количество впрысков в указанных нескольких впрысках на каждый цикл двигателя основано на первом количестве деактивированных цилиндров и также основано на первой длительности деактивации, причем количество впрысков увеличивается с увеличением первого количества деактивированных цилиндров и с увеличением первой продолжительности деактивации;

в ответ на соблюдение условий деактивации цилиндров при температуре хладагента двигателя выше пороговой,

деактивацию второй группы цилиндров в соответствии со второй комбинацией деактивации цилиндров, включающей в себя второе количество деактивированных цилиндров и вторую длительность деактивации; и

впрыскивание топлива одиночным впрыском на каждый цикл двигателя, когда реактивирована вторая группа цилиндров.

8. Способ по п. 7, в котором первая комбинация деактивации цилиндров выбрана на основе запроса водителя и сажевой нагрузке двигателя, в то время как вторая комбинация деактивации цилиндров выбрана на основе запроса водителя, но не на сажевой нагрузке двигателя, при этом и первая, и вторая комбинации деактивации цилиндров также основаны на одном или более из частоты вращения двигателя, скорости движения транспортного средства и выбранной передачи трансмиссии.

9. Способ по п. 7, также содержащий, при реактивации первой группы цилиндров, эксплуатацию первой группы цилиндров с первой величиной запаздывания момента впрыска топлива и с впрыскиванием топлива множественными впрысками на каждый цикл двигателя, а, при реактивации второй группы цилиндров, эксплуатацию второй группы цилиндров со второй величиной запаздывания момента впрыска топлива и с впрыскиванием топлива одиночным впрыском на каждый цикл двигателя.

10. Способ по п. 9, также содержащий, при реактивации первой группы цилиндров, эксплуатацию первой группы цилиндров с впрыскиванием топлива множественными впрысками на каждый цикл двигателя на протяжении некоторого количества событий сгорания и постепенное уменьшение количества впрысков на каждый цикл двигателя до одиночного впрыска на цикл двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ремонтно-восстановительному производству машиностроительных и ремонтно-эксплуатационных предприятий, в частности для восстановления изношенной внутренней поверхности гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к образованию горючей смеси. .

Изобретение относится к области технологических процессов машиностроения, в частности к ремонту блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для организации рабочего процесса с двустадийным смесеобразованием в дизельных двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве силовой установки на автомобилях , тракторах, тепловозах. .

Обеспечиваются способы и системы для снижения выбросов твердых частиц в двигателе, выполненном с возможностью работы с пропусками зажигания в цилиндрах. Выбранную для избирательной деактивации цилиндров комбинацию цилиндров, содержащую суммарное количество деактивированныхактивных цилиндров, а также номера индивидуальных деактивированных цилиндров, можно регулировать по сажевой нагрузке двигателя или по параметру, несущему в себе информацию о сажевой нагрузке двигателя, такому как температура хладагента двигателя. Кроме того, с целью повышения температур поверхностей горения, реактивированные цилиндры можно кратковременно эксплуатировать с дробным впрыском топлива. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх