针对汽缸停用的汽缸再充气策略的制作方法

本申请涉及多缸柴油发动机的汽缸停用并且提供了用于管理汽缸压力和润滑系统的方法和系统。

背景技术：

汽缸停用(CDA)不同于汽缸切断。汽缸切断切断了到汽缸的燃料，但是继续使汽缸阀和活塞循环。汽缸切断是一种低效的能量排放。

汽缸停用停止了阀运动和对汽缸的燃料注入。活塞继续循环。一定量的流体截留在汽缸中，但易于泄漏出去。泄漏会引起负压。负压会将过量润滑剂拉入汽缸中并且产生污染。

技术实现要素：

本文中公开的系统和方法通过用于对汽缸进行再充气并且管理在汽缸停用(CDA)模式下操作的多缸发动机的所选汽缸中产生的负压状况的策略克服了以上缺点并且改善了现有技术。策略包括汽缸压力管理和润滑系统管理两者。

管理CDA模式下的发动机的汽缸压力的方法可以包括间歇性地选择打开所选汽缸上的停用进气阀或排气阀并且允许来自对应的进气歧管或排气歧管的燃料。所述方法可以进一步包括：将选择性打开管理成低升程延迟进气阀、或基于预编程定时策略、或被协调以遵循汽缸的活塞位置的对应循环。用于管理汽缸压力的方法还可以包括：在4冲程燃烧模式、6冲程燃烧模式、8冲程燃烧模式或2冲程燃烧模式中的任何冲程燃烧模式之间切换。

管理内部润滑系统的方法可以包括：调整通过所选汽缸的活塞环组的油的计量以在CDA模式下操作。方法可以进一步包括：减少到第二环或活塞组的油环的润滑油压力、添加第二油泵并调整油泵速度、调整连接到往复汽缸组的活塞的压力调节器、或减少喷射在所选汽缸处的润滑油的量。

管理内部润滑系统以减少在CDA模式下操作多缸发动机时“向下泄漏(leak down)”的润滑剂的方法可以包括：选择性地调整进入停用汽缸的油供给(oil feed)的压力。这个方法可以进一步包括：在维持到点火汽缸中的至少一个的油供给的压力的同时添加油泵、压力调节器和旁通系统以选择性地调整到所选停用汽缸的油供给。

一种多缸柴油发动机系统包括多汽缸柴油发动机，所述多汽缸柴油发动机包括用于所述多个汽缸中的每一个的对应进气阀和对应排气阀。阀控制系统被连接成选择性地停用用于所述多缸柴油发动机的所选汽缸的对应进气阀和对应排气阀。燃料注入控制系统被连接成在增加到点火汽缸的燃料时选择性地停用到所述所选汽缸的燃料注入。所述多缸柴油发动机进入汽缸停用模式，由此：在继续对所述多缸柴油发动机的其它汽缸进行点火时，所述阀控制系统停用所述对应进气阀和所述对应排气阀并且所述燃料注入控制系统停用到所述汽缸的所述燃料注入。所述阀控制系统选择性地打开所述停用进气阀或所述停用排气阀以泄放所述停用汽缸中的负压状况。

其它目的和优点将在下面的描述中进行部分阐述，并且部分将通过描述而清楚，或者可通过实践本公开进行了解。本发明的目的和优点将经由所附权利要求书中特别指出的要素和组合来实现和获得。

应当理解，前面的总体描述和接下来的详细描述都只是示例性的和说明性的，且不限制所要求保护的本发明。

附图说明

图1示出了发动机系统的说明性示意图。

图2A到图2C示出了汽缸操作的各个方面。

图3示出了计算机控制系统框图。

图4是正常模式下的6缸发动机。

图5A和图5B是汽缸停用模式下的图4的6缸发动机的实例。

图6A到图6C是发动机润滑系统的实例。

图7A和图7B示出了发动机活塞的各个部分。

图8示出了对汽缸停用模式下的所选汽缸进行再充气的方法的流程图。

图9A示出了发动机在正常模式下随时间推移的功率需求振幅曲线。

图9B到图9G演示了发动机在汽缸停用模式随时间推移的替代性功率需求振幅曲线。

图10A展示了具有发动机的凸轮凸出部(cam lobe)的凸轮轴。

图10B展示了在发动机的凸轮轴上的修改凸轮凸出部。

具体实施方式

现在将详细参考展示在附图中的实例。在可能的任何地方，贯穿附图，将使用相同参考标记来指代相同或相似的部分。如“左”和“右”等方向性参考是为了便于参考附图。如“上行”和“下行”等短语用于辅助从流体输入点流向流体输出点的方向性。本公开中的流体可以包括各种组成成分，包含新鲜空气或环境空气、排气、其它燃烧气体、汽化燃料等。如油或合成润滑剂等润滑流体本身是可燃的，但是应被视为是在无偶然交叉污染的情况下与燃烧回路分离的流体回路的一部分。本公开主要关注柴油发动机操作，但是本公开的原则可以应用于其它燃料发动机和发动机系统，包含由生物燃料和如汽油等其它石油产物供以燃料的那些发动机和发动机系统并且包含混合电动车辆。重型、轻型和中型车辆可以受益于本文公开的技术。混合动力车辆和如具有开始/停止/负载工作循环的公共汽车等车辆也可以受益于本公开。

转向图1，示出了发动机系统10的示意图。发动机100包括6个汽缸1到6。可以使用其它数量的汽缸，但是为了讨论，展示了6个汽缸。汽缸1到6从进气歧管103接收进入流体，所述进入流体是如空气等燃烧气体或与排气(排气再循环“EGR”)混合的气体。进气歧管传感器173可以监测进入流体的压力、流速、氧含量、排气含量或其它质量。进气歧管103连接到发动机缸体(engine block)中的进气口133以向汽缸1到6提供进入流体。在柴油发动机中，进气歧管具有真空，除了在进气歧管升压时。汽缸停用(“CDA”)是有益的，因为汽缸可以关闭。燃料效率是通过不下拉活塞抵靠歧管真空而获得的。在汽缸停用时，曲轴101与活塞具有较小阻力，并且曲轴可以从点火汽缸输出更多转矩。

燃料经由燃料注入控制器300注入单独汽缸中。燃料注入控制器300可以调整注入到每个汽缸中的燃料的量和时机并且可以关掉并重新开始到每个汽缸的燃料注入。每个汽缸1到6的燃料注入可以相同或对每个汽缸106而言唯一，从而使得一个汽缸可以具有比另一个汽缸更多的燃料，并且一个汽缸可以没有燃料注入而其它汽缸有燃料。

图4示出了发动机系统10或类似发动机系统的正常操作模式。向每个汽缸1到6提供来自歧管103的进入流体。每个汽缸接收燃料320并且实施燃烧循环。排气420退出每个汽缸1到6。在本文中，正常模式可以在发动机的一定负载和速度状况期间使用，如在期望全转矩输出时或在发动机在其优化设定点附近操作时。或者，例如，在巡航模式为发动机系统提供比CDA模式更好的温度或NOx输出时。

图5A是汽缸停用模式(CDA)下的柴油发动机操作的实例。这里，汽缸的一半停用。汽缸1到3接收与转矩输出要求相当的燃料。在要求发动机维持某个转矩水平并且实施CDA模式时，可能在增加到汽缸1到3的燃料的同时停用汽缸4到6。由于因全体汽缸的减少摩擦生效的燃料经济效益，可能向点火汽缸1到3提供少于两倍的燃料以获得与在正常模式下对所有六个汽缸进行点火时相同的转矩水平。例如，在关掉一半汽缸时，点火汽缸可以接收例如1.95倍以上的燃料以在停用期间维持稳定转矩输出。因此，CDA模式通过减少用于期望转矩输出的燃料使用而产生了燃料经济效益。这里，针对点火汽缸1到3，进气阀130和排气阀150如VVA控制器200所控制的那样移动。然而，针对汽缸4到6，进气阀130和排气阀150不致动。

用户输入传感器900可以联接到发动机系统10以感测用户输入，比如制动、加速、启动模式选择、关闭模式选择、辅助装置启用等。用户选择可以影响发动机系统10的负载要求，并且汽缸1到6的功率设置可以响应于用户选择进行调整。可以基于用户输入传感器900感测到的用户选择来定制由VVA控制器200进行的阀控制和来自燃料注入控制器300的燃料注入。

可变阀致动器(VVA)控制器200联接到汽缸1到6以致动进气阀130和排气阀150。VVA控制器200可以改变进气阀130和排气阀150的致动以便以正常、提前或延迟或其组合的方式打开或关闭阀，或者停止操作阀。可以由VVA控制器200来实施进气阀提前打开(EIVO)、进气阀提前关闭(EIVC)、进气阀延迟打开(LIVO)、进气阀延迟关闭(LIVC)、排气阀提前打开(EEVO)、排气阀提前关闭(EEVC)、排气阀延迟打开(LEVO)、排气阀延迟关闭(LEVC)、EEVC和LIVO的组合或负阀重叠(NVO)。压缩释放制动(CRB)也可以由VVA控制器200实施。VVA控制器200可以与阀致动器185一起操作，如液压系统、电动闩锁系统或电动螺线管系统中的一种或多种，以控制进气阀130和排气阀150。

每个汽缸1到6的阀致动器185对于所有汽缸106而言可以是相同的，由此使得每个汽缸的每个阀能够在例如燃烧模式、停用模式或压缩释放制动(CRB)模式之间切换。或者，阀致动器185可以在进气阀130与排气阀150之间有所不同，使得某种功能仅在那些阀中的一个或另一个上实现，如在进气阀上实现的LIVO和在排气阀上实现的CRB。或者，与以下讨论相当的功能可被分布成使得一些阀可以在燃烧模式与停用模式之间切换，而其它阀可以在例如燃烧模式与CRB模式之间切换。而且，在每个汽缸106使用超过一个进气阀或超过一个排气阀时，对于那些阀中的每个阀而言，阀致动器185可以是相同的或不同的。

例如，如图4所示，进入流体经由进气歧管103供应到每个汽缸1到6。燃料320由燃料注入器310注入到每个汽缸1到6中。排气420离开排气歧管105。这个全缸(all-cylinder)操作模式可由各个阀致动器185实现。在图5A中，发动机100的一半不接收燃料320。在启动模式发起对排气的低温状况的感测时，停用到发动机的第一汽缸的燃料注入可以包括在启动时抑制到一些汽缸的燃料注入或肯定停用燃料注入。然而，每个排气流421、422、423可能因注入的不同量的燃料320而有所不同或者因经由阀门致动器185实现的不同燃烧周期而有所不同。例如，汽缸1可以实现进气阀延迟关闭(LIVC)以影响所述汽缸的空燃比。其它汽缸可以具有增加的燃料供给，但具有正常的阀致动。所得排气流421不同于排气流422、423。汽缸4到6可被压缩释放制动，并且排气流424到426因此可以不同于排气流421到423。在图5B中，燃烧排气流421、422不同于汽缸停用排气流423、423，所述汽缸停用排气流不同于CRB排气流425、426。图5B的仅汽缸1和2接收燃料320，而其它汽缸经由压缩产生热，并且按照期望模式释放热。

为了使柴油发动机操作，所有柴油发动机部件必须以相对于活塞的运动非常精确的间隔执行其功能。为了实现这一点，发动机100可以是凸轮的或无凸轮的或者混合“凸轮-无凸轮VVA”。因此，进气阀130和排气阀150中的任一个阀可以联接到凸轮系统以进行致动，如图2A的凸轮轴181、182实例、液压轨、闩锁摇臂、其它摇臂、电子液压致动器等。例如，OEM希望在其想要液压间隙调整(HLA)的同时进行发动机制动。很少有概念可以同时做到这两点。可能使用具有复位功能的摇臂空动囊(lost motion capsule)来模块化地执行HLA和制动。其它设计可以包含凸轮或无凸轮发动机中的HLA和发动机制动。

转向图10A，凸轮轴181是长杆并且可以具有用于阀致动器185的鸡蛋形偏心凸轮凸出部186。每个阀可以有至少一个凸出部，有时每个阀有两个或三个凸出部。每个汽缸且有时每个阀还可以被指定燃料注入器310(图2B和图2C所示)。每个凸出部具有随动件，如摇臂140。在凸轮轴181旋转时，迫使随动件140上下移动，因为随动件140遵循凸轮凸出部186的曲线。随动件通过包含例如推杆143和摇臂140(在图10B中)的各种类型的连杆连接到发动机的进气阀130和燃料注入器310。推杆和摇臂将阀致动器185的凸轮轴凸出部产生的往复运动传递到阀，从而根据需要打开和关闭所述阀。燃料注入器可以连接到连杆，所述连杆待经由机械控制或计算机控制中的一种或两种与阀同步运行。阀可以通过弹簧131维持闭合。在阀通过凸轮轴181打开时，阀压缩阀弹簧。阀弹簧中存储的能量然后用于在凸轮轴凸出部抵靠随动摇臂140旋转时关闭阀。因为发动机经历了温度变化，因此发动机的部件必须被设计成允许热膨胀。因此，阀、阀推杆和摇臂具有允许通过阀间隙实现的热膨胀的某种方法。阀间隙是在凸轮可以开始打开阀之前赋予阀系中的“小空间(slop)”或“弯曲(give)”的术语。阀可以包括用于说明阀间隙的手动或液压可调间隙调整器141。

在图10A中，用于阀致动器185的凸轮凸出部186具有偏心外部曲线，并且摇臂140的内臂是可移动的以选择阀在凸轮凸出部186抵靠摇臂140按压时行进多远。通过对内部机构进行闩锁和解除闩锁，阀升程曲线可以介于图9A中绘制的那些阀升程曲线与图9B到图9D中绘制的那些阀升程曲线之间。

其它机构可以实现图9A到图9D中绘制的阀升程曲线。例如，电致动阀、液压致动阀、无凸轮直接作用机构和混合凸轮/无凸轮阀系可以用于根据需要打开和关闭进气阀130和排气阀150。

凸轮轴181、182可以联接成由发动机的曲轴101驱动并且经由转矩传递机构115传递两者之间的能量，所述转矩传递机构包括一系列齿轮组、带或其它传递机构(图2A)。如空转齿轮和定时齿轮等齿轮允许凸轮轴的旋转与曲轴101的旋转相对应或同时发生并且由此允许将阀打开、阀关闭和燃料注入定时成在活塞的行程中以精确间隔发生。为了增加对阀打开、阀关闭和燃料注入进行定时的灵活性并且为了增加功率或为了减少成本，发动机可以具有一个或多个曲轴181、182等。在较大的发动机中，进气阀130、排气阀150和燃料注入器310可以共享共同曲轴或具有独立曲轴。

尽管图2B和图2C示出了一个进气阀130和一个排气阀150，但是如图2A中，每个汽缸可能具有两个进气阀130和两个排气阀150。图2A的实例的发动机缸体102为清晰起见被移除，并且汽缸用折线示出。

柴油发动机通过使用活塞160压缩汽缸1到6中的进入流体来工作。燃料经由燃料注入器310注入。高热和压缩点燃了燃料，并且燃烧迫使活塞从图2B中示出的上止点(TDC)移动到图2C中示出的下止点(BDC)并且转矩由此被引导到曲轴101。柴油机操作可被称为“4冲程”，但是如2冲程、6冲程和8冲程等其它操作模式也是可能的且在本领域中是已知的。

在4冲程燃烧模式下，活塞160从TDC移动到BDC以便用进入流体来填充汽缸(冲程1)。图2B中示出了循环的开始，并且图2C示出了在汽缸充满进入流体时冲程1的结束。活塞上升回到TDC(冲程2)。燃料注入并且点燃以将活塞160推到BDC(冲程3)。活塞再次上升到TDC以将排气排出排气阀(冲程4)。进气阀130在冲程1期间是打开的并且在冲程2到4期间是闭合的，但是VVA控制器200可以调整打开和关闭的时机。排气阀150在冲程4期间是打开的并且在冲程2到4期间是闭合的，但是VVA控制器200可以调整打开和关闭的时机。压缩发生在第二冲程，并且燃烧发生在第三冲程。本申请将会详细地讨论4冲程燃烧技术，但在兼容的情况下，4冲程燃烧技术可以应用于增强领域公认的6冲程或8冲程燃烧技术。2冲程发动机制动技术可以与2冲程、4冲程、6冲程或8冲程燃烧技术一起使用。

转向图9A，展示了在4冲程燃烧循环内典型发动机随时间推移的功率需求振幅，示出了其打开阀、注入燃料和打开排气阀所花费的能量，无论是电能还是转矩能还是两者。y轴上的振幅是致动汽缸1到6中的一个汽缸的进气阀、燃料注入和排气阀所需的功率。对应活塞160在对应汽缸1到6中从TDC到BDC往复。图9A简化了是否使用可变阀致动的问题，并且针对每个汽缸循环重复相同的阀升程和燃料注入式样。未绘制阀打开与关闭之间的重叠，但在实践中，进气阀可以在排气阀仍关闭的同时开始打开。未示出用于对比如对阀定时以用于扫气、“涡旋”、“汽缸润湿”、“搅拌”等技术的变化。从时间零点T0到时间T1，汽缸完成了4冲程循环。时间线开始于，在排气冲程之后，这个汽缸的活塞在TDC附近。冲程1将活塞160从TDC移动到BDC，同时进气阀130打开以引入进气。在一些情况下，在进气阀一直闭合之前，活塞开始行进回到TDC，但是冲程2是压缩冲程，因为活塞向上推动抵靠闭合进气阀130和闭合排气阀150。燃料注入发生在TDC处或附近。在燃料是柴油时，压缩的热力学点燃燃料并且活塞在还被称为做功冲程的冲程3从TDC移动到BDC。排气阀可以开始在冲程3的BDC处或附近打开，并且在活塞返回到TDC时，汽缸内容经过排气阀150退出。

排气通过发动机缸体102中的排气口155离开汽缸。排气口155与排气歧管105连通。排气歧管传感器175可以监测排气的压力、流速、氧含量、一氧化二氮或一氧化氮(NOx)含量、硫含量、其它污染含量或其它质量。

可控阀516可以包含在内以将流体的时机和量引导到涡轮机510和催化剂800或引导到将排气返回到进气歧管103以进行排气再循环(EGR)的任选的EGR冷却器455和EGR回路。

排气在包括催化剂800的后处理系统中进行过滤。至少一个排气传感器807置于后处理系统中以测量排气状况，如尾管排放、NOx含量、排气温度、流速等。排气传感器807可以包括超过一种传感器，如化学传感器、热传感器、光学传感器、电阻式传感器、速度传感器、压力传感器等。与涡轮增压器501联接的传感器也可以包含在内以检测涡轮机和压缩机活动。

排气可以在通过所述至少一种催化剂800过滤后退出系统。或者，排气可被重新引导到进气歧管103。任选的EGR冷却器455包含在内。EGR控制器400致动EGR阀410以选择性地控制供应到进气歧管103的EGR量。再循环到进气歧管103的排气影响汽缸中的空燃比(AFR)。排气稀释进气歧管103中的氧含量。来自后处理燃料配给器(doser)的未燃燃料或燃烧后剩下的未燃燃料增加了AFR中的燃料量。烟灰和其它颗粒以及污染气体也减少了空燃比的空气部分。尽管通过进气系统700引入的新鲜空气可以提高AFR，但是EGR可以降低AFR，并且到汽缸的燃料注入可以进一步降低AFR。因此，EGR控制器400、燃料注入控制器300和进气辅助控制器600可以通过分别操作EGR阀410、燃料注入器310和进气辅助装置610来定制针对发动机操作状况的空燃比。因此，调整点火汽缸的空燃比可以包括以下操作之一：通过控制如增压器等进气辅助装置601来将新鲜空气从进气系统700升压到所述至少一个点火汽缸，或通过使用排气再循环对点火汽缸进行升压来减少点火汽缸的空燃比。充气冷却器650也可以任选地包含在内以调节进气流温度。

如图1中讨论的发动机可以具有包括发动机冷却系统、发动机润滑系统、燃料系统、空气进气系统和排气系统的多个支撑系统。各个系统可以根据发动机的期望性能通过能够经由如图3中指示的计算机控制系统调整对应活动来一起操作。例如，活塞160如上文所解释的那样从TDC到BDC往复，同时燃料注入控制器300调节燃料的时机和量且同时VVA控制器200调节阀打开和关闭。燃料注入控制器300是被配置成将燃料注入到多个汽缸1到4或1到6中的计算机可控燃料注入系统的一部分。VVA控制器200是用于对应的计算机可控进气阀130和排气阀150的系统的一部分。

计算机控制网络在图3中进行概括，并且连接到燃料注入系统的燃料注入器310以及用于对应进气阀和对应排气阀的阀致动器185。当包含在内时，计算机控制系统连接到任选的EGR阀410、可变几何形状涡轮机510和进气辅助装置601。网络可以包括用于从各个传感器收集数据的总线，如输出/输入(曲轴)传感器107、进气歧管传感器173、排气歧管传感器175、排气传感器807、催化剂传感器809、用户输入传感器900等。传感器可以用于对燃料注入以及阀打开和关闭时机进行实时调整。附加功能可被预先编程并存储在存储器装置1401上。附加功能可以包括用于确定汽缸的功率设置、功率设置的时长以及在给定功率设置下的汽缸数量和分布的预编程阈值、表格以及其它比较和计算结构。例如，感测车辆启动选择、附件选择、档位选择、负载选择和其它传感器反馈可以指示排气温度太低或将会太低。除了用于进入和退出热管理策略的温度阈值之外，可能应用负载阈值。负载阈值在确定下文中概括的功率设置方面特别有用，但是可能经由计算机控制系统1400提供实时计算。

存储器装置1401是有形可读存储器结构，如RAM、EPROM、大容量存储装置、可移动媒体驱动器、DRAM、硬盘驱动器等。信号本身不包括在内。实施本文中公开的方法所需的算法被存储在存储器装置1401中以由处理器1403执行。在实施可变阀控制时，VVA控制1412从存储器装置1401传递到处理器以供执行，并且计算机控制系统用作VVA控制器。同样地，计算机控制系统1400实施EGR控制1414的存储算法以实施EGR控制器400；实施进气辅助装置控制1416的存储算法以实施进气辅助控制器600；并且实施燃料注入控制1413的存储算法以实施燃料注入控制器300。在实施VVA控制1412的存储算法时，如在本申请的其它地方详细描述的，涉及阀定时和阀升程策略的各种进气阀控制器和排气阀控制器策略是可能的，并且这些策略可由VVA控制器200实施。处理器可以组合来自各个控制器的输出，例如，处理器可以包括用于处理来自VGT控制器500和进气辅助控制器600的输出以确定用于阀516的命令的附加功能。控制器区域网络(CAN)可以连接到适当的致动机构以实施处理器1403和各个控制器的命令。

尽管计算机控制系统1400被展示为具有单个处理器的集中式部件，但是计算机控制系统1400可被分布成具有多个处理器或进行分配编程以区划处理器1403。或者，分布式计算机网络可以将计算机结构置于受控结构中的一个或多个附近。分布式计算机网络可以与集中式计算机控制系统通信或可以在分布式计算机结构之间联网。例如，计算机结构可以在用于EGR控制器400的EGR阀410附近，另一个计算机结构可以在用于可变阀致动器200的进气阀和排气阀附近，又另一个计算机控制器可以针对燃料注入控制器300放置，并且又另一个计算机控制器可以针对进气辅助控制器600实施。子例程可以存储在分布式计算机结构处，其中集中式或核心处理在计算机控制系统1400处实施。

如通过用户按压按钮、转动钥匙、接合手动制动器等，在例如选择了启动或关闭操作模式时，存储的处理器可执行控制算法可能从存储器装置1401调用到处理器1403以供执行。或者，用户输入从存储器装置1401调用加速算法或减速算法以由处理器1403通过增加或减少加速器踏板或制动器踏板上的压力来执行。用户输入可以单独地或结合感测到的操作状况使用以实施本文中概括的策略。

图8示出了用于对汽缸停用模式下的汽缸进行再充气的简化方法。在步骤S101中，控制算法确定发动机具有选择用于汽缸停用模式的至少一个汽缸。在特定负载下，污染控制步骤、振动控制步骤或其它发动机状态可以指示CDA模式的开始。预编程算法、实时计算和两者的组合可以用于确定CDA模式的发起。一旦CDA模式被确定，所选汽缸的燃料注入器、进气阀和排气阀分别在步骤103和步骤105中停用。这终止了流体进入、燃料注入和流体排出到和自所选汽缸。随时间推移，在所选汽缸中的往复活塞160仍活动时，汽缸内的流体泄漏，从而引起汽缸内的负压(或真空)状况。所得真空将油从发动机的润滑系统中拉出，从而引起发动机污染。为了防止这种油污染和真空状况，在步骤107中，可以实施包括汽缸压力管理、润滑系统油流量减少和活塞环修改的汽缸再充气策略。其它益处生效，如气流控制和温度控制。

汽缸停用模式期间的压力管理策略

对于汽缸停用(CDA)模式下的多缸发动机，所选汽缸的进气阀130和排气阀150均闭合，但是活塞160如常到达上止点和下止点，因为活塞并未从曲轴101停用。活塞在流体膨胀时恢复上升到上止点所花费的能量中的大多数(将流体压缩到闭合汽缸中)并且活塞循环到下止点。然而，流体损失发生，并且最终，负压(或真空)在汽缸中产生。随着活塞继续循环，停用汽缸产生这种真空，所述真空然后可以通过将油从内部发动机润滑系统拉入汽缸中来污染发动机。进入汽缸中的油的这种损失中断了发动机的润滑系统并且产生发动机污染。因此，需要用于对停用汽缸进行再充气的汽缸压力管理策略来将油偏置回到油盘并且防止发动机污染。

用于停用汽缸的方法和压力管理策略可以包括用来自进气歧管103、排气歧管105或燃料注入器310的流体对停用汽缸进行再充气。为此，可变阀致动器(VVA)控制器200可以联接到对应的停用汽缸以便间歇地致动进气阀130打开并且然后关闭。根据发动机操作、进气歧管103和排气歧管105中的压力、振动和发动机的排气温度，VVA控制器200反而可以联接到排气阀150以便打开并且然后关闭。间歇地选择性地打开进气阀130和排气阀150两者也是可能的。

在对停用汽缸进行再充气的另一方面，除了选择性地打开停用的进气阀或排气阀之外，可以通过致动停用的燃料注入器310来添加所选体积的燃料。附加流体可以补偿流体损失以及停用汽缸中负压状况的产生。

在对汽缸进行再充气以对抗所选汽缸中的负压状况的另一方面，4冲程操作技术可以在4冲程燃烧技术到本领域公认的6冲程或8冲程燃烧技术之间切换，所述6冲程或8冲程燃烧技术包含在进气阀已经关闭之后且在排气阀打开之前压缩和注入的附加方面。此外，典型的4冲程发动机也可以切换到本领域公认的2冲程操作。

在压力管理策略的一方面，进气阀130或排气阀150可以周期性地脉动以便如每隔一个活塞循环(在4冲程实例的情况下，T0到T1)打开，从而允许较高压流体从对应的进气歧管103或排气歧管105进入汽缸。可以对阀打开进行定时以利用对进气歧管103中的压力或排气歧管105中的背压的升压。因此，阀打开策略可以联接到阀410或516的操作、或压缩机512或进气辅助装置601的动作、或涡轮机510的无动作。或者，间歇周期可以是预定的定时策略。对定时设定点的选择可以是发动机计算机系统的一部分，例如，阀打开可以20秒到30秒的间隔或在预定数量的活塞往复之后进行。用于选择定时设定点的其它时间范围可以是停用大约5分钟或停用大约20分钟的时间。定时设定点大部分取决于油在汽缸中累积到不可接受的污染水平的速率。减少到油供给的油压可以延长定时设定点，因为存在较少油压和较少喷射油用于偏置回油盘。

图9A与图9B的比较展示了用于在4冲程燃烧循环内、在正常模式与汽缸停用模式之间打开阀、注入燃料和打开排气阀的功率需求曲线。在图9A中，在正常模式期间，从时间零点到时间T1，点火汽缸打开进气阀、进行燃料注入、然后打开排气阀。从时间T1到时间T2，这个过程再次发生。在汽缸停用模式汽缸上，如图9B中展示的，进气、排气和燃料的这三个阀均停用。然而，为了泄放停用汽缸中累积的真空，凸轮或电子控制被修改以便略微打开进气阀，从而产生进气阀曲线的较小尖峰(minor blip)。其它变化是可能的，直到进气阀完全打开。图9C示出了排气阀较小打开，所述排气阀较小打开也可以变化，直到排气阀完全打开。图9D示出了进气阀和排气阀均包括再充气模式阀较小打开曲线的替代性方案。再充气模式阀打开之前的循环数可以根据温度、真空状况、时机等基于许多因素和定时策略而变化。

在压力管理策略的一方面，VVA控制器200致动器可以与进气阀130联接以在低升程延迟进气(LIVO)修改模式下打开阀。类似地，VVA控制器200致动器可以与排气阀150联接以在LEVO模式下打开排气阀。

或者，如果发动机是凸轮系统，则凸轮可被修改成在设计上包含较小尖峰。然后，进气阀可以联接到这个凸轮系统以致动进气阀，从而使得阀略微打开。图10B示出了凸轮可如何被修改成在其外表面中包括弯曲或隆起183以使升程曲线包括较小尖峰从而产生低升程阀打开情景来对停用汽缸进行再充气的实例。闩锁可以包含在摇臂140中以控制凸轮凸出部186上的隆起183是否传递到被绘制成进气阀130的阀。

在停用汽缸中进行压力管理的另一种方法可以包括：在往复活塞组中的活塞接近或到达汽缸的下止点时打开进气阀。此时，汽缸完全膨胀并且有益于维持汽缸压力。这个动作可以保持汽缸中的压力处于或高于曲柄箱压力。这可以在图9C和图9D中看到，在所述附图中，时间TBDC1和TBDC2指示活塞何时行进到下止点。活塞在时间T0、T1、TTDC和T2处于上止点。再充气模式阀打开可以恰好在活塞到达BDC时或略微早于活塞到达BDC开始。再充气模式阀打开曲线可以时间TBDC1或TBDC2为中心或者偏移成在那些时间之前或之后开始。

转向图9E到图9G，燃料注入可以用于引起热再充气事件。在进气阀130或排气阀150中的一个或两个被打开以泄放汽缸压力或者为了将润滑液偏置到油盘而提高汽缸压力之后，小的燃料注入可以包含在内。小的燃料注入允许较小燃烧事件对汽缸再加压并且防止汽缸的有害污染，如通过太多油在汽缸中累积或如通过在点火模式汽缸与停用模式汽缸之间获取太多热差实现的。在图9E中，燃料注入恰好在活塞在时间TTDC达到上止点之后发生。压缩点火可以燃烧燃料。在图9F和图9G中，燃料注入在排气阀打开和关闭之后发生。这可以是在恰好在时间T2之后的活塞行程的波峰处。排气阀可以受益于用于在活塞在时间T2上升到TDC之前打开和关闭的排气阀提前打开技术。

压力管理的另一种方法可以包含用于向柴油发动机的进气歧管添加压力的升压装置。

在停用汽缸中进行压力管理的另一种方法可以包括VVA控制器200和阀致动器185用控制逻辑联接，所述控制逻辑包括：维持与泄漏相比排出更多油的汽缸中的压力、或维持压力高于某个真空点、或在汽缸中维持正压、或如其它地方讨论的那样使油的行程向油盘偏置。

所公开策略的使用可以基于发动机的功率需求而变化。

用于汽缸停用发动机缸体的润滑减少策略

多缸发动机进入CDA模式是有益的，因为这样防止流体流过汽缸、防止汽缸掠夺(rob)分配到其它活动汽缸的资源并且防止能量排放从而启用阀。

多缸发动机可以具有包括发动机冷却系统、发动机润滑系统、燃料系统、空气进气系统、排气系统等的支撑系统。内部发动机润滑系统提供润滑剂(或油)到发动机的所有金属到金属移动部分的流动并且在所述所有金属到金属移动部分之间产生薄膜。在没有油膜的情况下，由于金属到金属接触之间的摩擦产生的热会熔化发动机各个部分或以其它方式破坏发动机的可操作性。一旦处于移动部分之间，油用于润滑表面。在属于回路的一部分时，油可以通过吸收摩擦产生的热来冷却表面。

转向图6A到图6C，示出了用于柴油发电机的润滑系统的实例。为了提供清晰的油管回路，并未重复活塞和阀组。润滑系统可以包括润滑油泵1501、压力调节器1520、油冷却器1530、滤油器1550、油管1575、油压传感器1525、油位传感器1596和油底壳1595。润滑系统向通过组成油管1575的多个供给线连接到发动机的汽缸的致动器和阀中提供油。润滑系统还具有自己的润滑控制1417作为发动机计算机控制系统1400的一部分。来自油压传感器的反馈可以用于控制润滑油泵1501的泵速或压力调节器1520的压力设置中的一种或两种。

在正常模式下操作的柴油发动机通常维持正压以免流体进入且以免流体膨胀和压缩。这个正压将油推出汽缸外，从而保持油处于其期望位置。然而，在CDA模式下，通过选择性地停用进气阀和进气阀以及燃料，汽缸内的唯一燃料是停用汽缸中的截留流体。随时间推移，停用汽缸内仍连接到移动曲轴的循环活塞使截留流体泄漏出去，从而产生负压状况。因此，来自停用汽缸周围的各个阀和润滑区域的油可以真空抽吸到汽缸中，或者活塞上的油“向下泄漏”到汽缸中，这种情况掠夺了发动机润滑系统并且结束引起发动机污染。用于减少进入停用汽缸的油的策略之一是调整进入油管1575的内部润滑系统的油流量。这可以通过在进入汽缸停用模式时降低润滑油泵1501的泵速来实现。或者，可以调整压力调节器1520的压力设置以限制到停用汽缸的油压。如果所有汽缸1到4或1到6被配置成在点火模式与停用模式之间切换，则到这些汽缸的油管可以共享，并且压力设置可以如图6A中那样共享。然而，可以实施对油管的更加离散的控制以允许分缸控制(cylinder-by-cylinder control)到汽缸的油压。例如，每个汽缸可以具有用于允许针对汽缸油压供给进行离散压力选择的专用计算机可控压力调节器1521。压力调节器1520和1521可以是例如滑阀、螺线管阀或其它流量调节机构。附加囊位控制可以包含在内，作为阀组合件的用于限制油从阀泄漏的部分。

用于减少进入停用汽缸的油供给的方法可以包括：在维持到点火汽缸的油供给的压力的同时停用向CDA汽缸的多个油管进行油供给的压力。这可以通过如图6B中的压力调节器1521的单独控制来实现，或者这可以通过如图6C所示将发动机分成两半来实现。将油管1575分成两个管。汽缸1到3可以包括管1576上的专用计算机可控润滑油泵1591。可以经由压力调节器1521对每个汽缸进行进一步控制。汽缸1到3被配置成在汽缸停用模式与点火模式之间选择性地转换。汽缸4到6被配置成点火模式和可能另一种模式，但在油管1575上具有分别控制的润滑油泵1501。第二油泵1591和压力调节器1521可以包括受润滑控制1417命令的相应控制逻辑。控制逻辑可以包含润滑系统致动器1510用于调整进入油管1575的油流量的算法。致动器1510还可以与替代性致动器联接，从而使汽缸进入CDA模式。在汽缸1到3中的任何或所有汽缸进入汽缸停用模式时，到油管的压力可以减少到使得汽缸中未分布这么多油。这减少了污染并且减少了浪费。

用于减少进入停用汽缸的油的另一种方法可以包括其中进入所选停用汽缸的油流量通过打开一系列旁通线1577而被缩减的润滑系统，单向阀1578回到油供给线或油管1575、1576。

因为CDA改变了润滑需要，因此可能在不破坏停用发动机的情况下减少发动机中的油。在CDA模式期间，用于停用汽缸的发动机力较低。存在较少摩擦损失，因此对油的需要较少。对截留气体的重复压缩冲程可以增加热，但是所述热可能低于燃烧期间经历的热。由于这一情况，因此可能分开冷却和润滑回路和策略。例如，可能减少喷射在汽缸中的润滑剂的量来冷却汽缸，并且可能完全停用到阀的油。将如三向阀(如滑阀)等可控阀用于压力调节器1521允许定制油供应的哪些部分润滑阀以及哪些部分润滑汽缸壁、汽缸衬垫或汽缸套管162。

针对汽缸停用期间经历的汽缸负压的活塞修改

转向图7A和图7B，活塞160示出有压缩环1710和油环1720。内燃机的活塞将膨胀气体的能量转化为机械能。如图1所示，连接杆1740将活塞160连接到曲轴101。杆典型地由落锻的热处理钢制成以提供所需强度。对杆的每个端进行钻孔，其中较小的顶孔连接到活塞中的活塞销(肘销)1730。杆的大孔端被分成两半并且被螺栓连接以允许杆附接到曲轴101。可以将柴油发动机连接杆向下钻孔到中心以允许油从曲轴向上行进到活塞销和活塞中以进行润滑。油可能经由与钻孔的连接性沿着凹槽或沿着第二环1712泄漏。可替代地，喷射机构可以位于活塞下方且在汽缸中以在活塞160在TDC处时将油喷射在汽缸中。喷射器可以连接到油管1575、1576。活塞160抵靠汽缸壁骑置在汽缸内部。汽缸壁可以包括衬垫或套管162(图2A和图2B)，或者汽缸壁一体地形成在发动机缸体中。

图7B中的活塞160示出了活塞环包括维持大部分汽缸压力的顶环1711、针对其它问题而进行密封的第二环1712和典型地控制油的油环1720。活塞环共同用于密封燃烧室，使得防止汽缸内部的流体绕过活塞且以便提高从活塞到汽缸壁的热传递。油环1720用于通过将油从汽缸壁刮除回到油底壳1595来调节发动机油耗。汽缸壁、衬垫或套管162可以包括珩磨件，如交叉影线式样。在将润滑油从管1575或1576喷射到汽缸中时，油控制环1720使油跨珩磨件扩散以通过润滑来涂覆汽缸。过量油被刮除并且朝向曲轴落下且落入曲轴下面的油盘中。泄漏的油可以在颈部1732中或从用于第二环1712或油环1720的压盖中的孔循环并且同样被刮除回到油盘。

在CDA模式下，在停用汽缸接近负压状况时，汽缸可能被喷射器过度润滑。这可能使汽缸冷却太多，浪费油或不必要地污染用油进行的充气。另外，CDA模式可以产生将润滑油拉过油控制环1720的真空状况。这可能不一定要涂覆顶环1711和第二环1712并且在经过抽真空的油被拉入汽缸中时进一步污染汽缸。真空状况也可以将油从阀中拉出并且拉入汽缸中，从而引起油“向下泄漏”的情形。这可能导致发动机污染。为了减少这种发动机污染，汽缸可以用正压进行再充气并且有效地将油推回到油环1720。油环然后可以在防止过量油泄漏的同时在移动部分之间继续维持薄润滑膜。

用于管理汽缸的过度润滑的方法可以包含调整油环。可以修改油环以缩减由于CDA模式下建立的负压而通过活塞环的油的计量。而且，可以通过对汽缸进行再充气来对抗过度润滑。

用于通过以下方式来调整停用汽缸中的油的计量的方法是可能的：打开对应汽缸上的进气阀或排气阀中的任一个来恢复正压。还可能操作如压缩机512或进气辅助装置601等升压装置来增加进气歧管103中的正压并且然后选择性地打开进气阀130以允许流体进入停用汽缸。附加流体在随后的压缩冲程中可以供应正压以将油偏置回到油盘而非汽缸中并且有效地逆转“向下泄漏”状况。而且，排气歧管105中的背压可以允许使用排气阀150的打开来对停用汽缸进行再充气。

用于通过以下方式来调整停用汽缸中的油的计量的方法也是可能的：在往复活塞组中的对应活塞在CDA模式下的汽缸的下止点附近或达到上述下止点的同时打开进气阀之一。

通过考虑本文所公开的实例的说明书和实践，其它实施方式对本领域技术人员而言将会是显而易见的。说明书和实例旨在被视为仅是示例性的，本发明的真正范围由下面的权利要求书指示。