减少发动机碳氢化合物排放的系统和方法与流程

1.本公开涉及一种用于减少内燃发动机的碳氢化合物排放的系统和方法。所述系统和方法可以在发动机冷起动期间经由专用凸轮凸角来操作排气门。


背景技术：

2.内燃发动机可以燃烧碳氢化合物以产生扭矩。当发动机变热时，已经通过气缸并且已经排放到发动机的排气系统的碳氢化合物可以经由催化剂被氧化。然而，当催化剂温度低时，催化剂可能缺乏氧化可能从发动机排出的碳氢化合物的能力。一种这样的情况可能是在发动机冷起动之后。另外，冷起动期间的发动机碳氢化合物排放可能比发动机变热时更高，因为发动机和排气系统内的冷表面可能会降低已经喷射到发动机的一些燃料燃烧的可能性。出于这些原因，可能期望提供一种在发动机冷起动期间减少发动机碳氢化合物排放的输出的方法。


技术实现要素：

3.本文的发明人已经认识到，可能期望减少发动机的碳氢化合物排放并且已经开发了一种用于操作发动机的方法，所述方法包括：在发动机的循环期间经由第一凸轮凸角提升气缸的排气门以及在发动机的循环期间经由第二凸轮凸角提升所述排气门。
4.通过在发动机的循环期间至少部分地关闭排气门并在至少部分地关闭排气门之后重新打开排气门，可以提供减少发动机碳氢化合物排放的技术结果。具体地，本文的发明人已经确定，可能期望在发动机循环期间已经打开排气门之后在发动机循环期间至少部分地关闭排气门，使得气缸内的流动可以被暂时中断。流动中断可能导致碳氢化合物聚集在气缸的几何中心附近而不是排气门附近。因此，碳氢化合物可以保留在气缸中，在气缸中碳氢化合物可以有机会在随后的压缩冲程期间燃烧。以这种方式，可以减少来自发动机的碳氢化合物排放。
5.本说明书可以提供若干优点。具体地，本方法可以减少发动机的碳氢化合物排放。此外，本方法可以提供在排气冲程期间燃烧碳氢化合物以降低发动机的碳氢化合物排放的机会。另外，所述方法适合于在催化剂效率可能较低时在发动机冷起动期间应用。
6.应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式部分中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由在具体实施方式之后的权利要求限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
7.图1示出了示例性发动机系统的一个气缸的示意图；
8.图2至图4示出了示例性凸轮凸角切换系统的两个不同的操作位置和可以联接到凸轮轴的两个串联布置的凸轮凸角；
9.图5示出了排气门升程的现有技术示例；
10.图6至图12示出了由凸轮轴的连续布置的凸轮凸角提供的排气升程廓线的预示性示例；以及
11.图13示出了用于操作具有两个连续布置的凸轮凸角的发动机的示例性方法。
具体实施方式
12.以下描述涉及用于操作发动机的系统和方法，所述发动机包括具有凸轮廓线的凸轮轴，所述凸轮廓线包括两个连续布置的凸角。凸轮轴和凸轮廓线可以包括在图1所示的类型的发动机中。凸轮轴和凸轮廓线可以是图2至图4中所示的类型。图5中示出了经由常规的凸轮廓线产生的常规的排气门升程廓线。图6至图12中示出了根据本文描述的凸轮廓线产生的排气门升程廓线。图13中示出了本文公开的用于操作具有排气门升程廓线的发动机的方法。
13.现在转向附图，图1描绘了内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数以及经由输入装置132来自车辆操作员130的输入。在该示例中，输入装置132包括加速踏板和踏板位置传感器134，所述踏板位置传感器用于产生比例踏板位置信号。发动机10的气缸(在本文也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，活塞138位于该燃烧室壁136中。活塞138可以联接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统联接到乘用车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮联接到曲轴140以实现发动机10的起动操作。
14.气缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道可以是进气空气通道。进气通道146除了与气缸14连通外还可以与发动机10的其他气缸连通。在一些示例中，进气通道中的一个或多个可以包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了包括涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器具有布置在进气通道142与144之间的压缩机174和沿着排气通道148布置的排气涡轮176。在增压装置是涡轮增压器的情况下，压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴180提供动力。然而，在其他示例中，诸如在发动机10设置有机械增压器的情况下，可以任选地省略排气涡轮176，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门20可以沿着发动机的进气道设置以改变提供给发动机气缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门20可以设置在压缩机174的下游，如图1所示，或替代地，可以提供在压缩机174的上游。
15.排气通道148可以从发动机10的除了气缸14之外的其他气缸接收排气。排气传感器128被示出为联接到排放控制装置178上游的排气通道148，但是在一些示例中，排气传感器128可以定位在排放控制装置178的下游。例如，传感器128可以从各种合适的传感器中选择以便提供对排气空燃比的指示，所述各种合适的传感器诸如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或ego(如所描绘的)、hego(加热型ego)、nox、hc或co传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(twc)、nox捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
16.可以由位于排气道148中的一个或多个温度传感器(未示出)来测量排气温度。替代地，可以基于诸如速度、负荷、空燃比(afr)、火花延迟等发动机工况来推断出排气温度。此外，可以通过一个或多个排气传感器128来计算排气温度。应当理解，可以替代地通过本
文列出的温度估计方法的任何组合来估计排气温度。
17.发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示为包括位于气缸14的上部区域处的至少一个进气门150(例如，进气提升阀)和至少一个排气门156(例如，排气提升阀)。在一些示例中，发动机10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气缸的上部区域处的至少两个进气门(例如，进气提升阀)和至少两个排气门(例如，排气提升阀)。
18.进气门150可以由控制器12通过经由凸轮致动系统151的凸轮致动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由凸轮致动系统153来控制。凸轮致动系统151和153可以各自包括一个或多个凸轮，并且可以利用凸轮廓线变换系统(cps)、可变凸轮正时(vct)、可变气门正时(vvt)和/或可变气门升程(vvl)系统中的一个或多个，其可以由控制器12操作以改变气门操作。可以经由凸轮致动器系统151和153相对于曲轴140的位置来调整进气门和排气门的正时。进气门150和排气门156的操作可以分别由气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器155和157来确定。
19.气缸14可以具有压缩比，所述压缩比是当活塞138处于下止点与处于上止点时的容积比。常规上，压缩比在9:1至12:1的范围中。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增大压缩比。例如，当使用较高辛烷值燃料或具有较高的汽化潜焓的燃料时可能会出现这种情况。如果使用直接喷射，由于直接喷射对发动机爆震的影响，则压缩比也可能会增大。
20.在一些示例中，发动机10的每个气缸可以包括用于引发燃烧的火花塞192。在选定操作模式下，点火系统190可以响应于来自控制器12的火花提前信号而经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些示例中，诸如在发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射来发起燃烧的情况下，可以省略火花塞192，就如同一些柴油发动机的情况那样。
21.在一些示例中，发动机10的每个气缸可以包括用于输送燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，气缸14被示出为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出为直接联接到气缸14以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地直接在其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧气缸14中提供所谓的燃料直接喷射(在下文中也称为“di”)。虽然图1将喷射器166示出为侧喷射器，但所述喷射器也可位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料具有较低挥发性，因此当使用醇基燃料操作发动机时，这种位置可改进混合和燃烧。替代地，喷射器可位于进气门的顶部并靠近进气门以改进混合。燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统8输送到燃料喷射器166。替代地，燃料可通过单级燃料泵在较低压力下输送，在这种情况下直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间比在使用高压燃料系统的情况下可能更受限制。此外，虽然未示出，但燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。
22.将了解，在替代示例中，喷射器166可以是向气缸14上游的进气道中提供燃料的进气道喷射器。此外，虽然示例示出了燃料经由单个喷射器喷射到气缸，但是发动机替代地通过经由多个喷射器(诸如一个直接喷射器和一个进气道喷射器)喷射燃料来操作。在这种配置中，控制器可以改变来自每个喷射器的相对喷射量。
23.在气缸的单个循环期间，燃料可以通过喷射器输送到气缸。此外，从喷射器输送的燃料或爆震控制流体的分配和/或相对量可以随工况(诸如空气充气温度)而变化，如本文在下面所描述的。此外，对于单个燃烧事件，可以每循环执行输送的燃料的多次喷射。可以
在压缩冲程、进气冲程或者它们的任何适当组合期间执行多次喷射。应当理解，本文描述的缸盖封装配置和方法可以用于具有任何合适的燃料输送机构或系统的发动机，例如，用于化油器式发动机或具有其他燃料输送系统的其他发动机。
24.控制器12包括只读存储器110、中央处理单元106、随机存取存储器112、保活存储器114以及输入和输出108。控制器12可以将用于本文描述的方法的可执行指令存储在非暂时性存储器中。控制器12还接收来自先前提及的各种传感器以及曲轴位置传感器120和发动机温度传感器116的输入。温度传感器116被示出为联接到冷却剂套118。控制器12还接收来自进气歧管压力传感器124和进气温度传感器122的输入。
25.在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般地，排气门156关闭，而进气门150打开。空气经由进气歧管146被引入到燃烧室14中，并且活塞138移动到气缸的底部以便增加燃烧室14内的容积。活塞138在气缸的底部附近并且处于其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室14处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(bdc)。在压缩冲程期间，进气门150和排气门156关闭。活塞138朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室14内的空气。活塞138处于其冲程的结束并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(tdc)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在下文被称为点火的过程中，由诸如火花塞192的已知点火装置点燃所喷射燃料，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞138推回到bdc。曲轴140将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门156打开以将燃烧的空气
‑
燃料混合物释放到排气歧管148，并且活塞返回到tdc。应注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
26.如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个气缸。因此，每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
27.图2示出了用于应用在图1所示的发动机10的凸轮致动器系统151和153中的示例性凸轮凸角切换系统200。凸轮凸角切换系统200响应于发动机工况调整排气门156的升程和/或气门打开持续时间。凸轮轴206被示为位于发动机气缸组的气缸盖208上方。排气门156被配置为打开和关闭气缸(诸如图1所示的气缸14)中的排气道。例如，排气门156可以在允许气体交换进出气缸的打开位置与基本上阻止气体交换进出气缸的关闭位置之间致动。应当理解，尽管图2中仅示出了一个气门；但是图1所示的发动机10可以包括任何数量的气缸气门。例如，图1的发动机10可以包括具有相关联的气门的任何数量的气缸，并且可以使用各种不同的气缸和气门配置，例如v
‑
6、i
‑
4、i
‑
6、v
‑
12、对置4缸和其他发动机类型。
28.一个或多个凸轮塔或凸轮轴安装区域可以联接到气缸盖208以支撑凸轮轴206。例如，凸轮塔216被示为在邻近于排气门156处联接到气缸盖208。虽然图2示出了联接到气缸盖的凸轮塔，但是在其他示例中，凸轮塔可以联接到发动机的其他部件，例如联接到凸轮轴托架或凸轮盖。凸轮塔可以支撑顶置凸轮轴，并且可以将定位在每个气缸上方的凸轮轴上的升降机构分开。
29.排气门156可以在多种升程和持续时间模式(例如，高气门升程、低气门升程或部分气门升程、短打开持续时间、长打开持续时间和零气门升程)下操作。例如，如下面更详细
描述的，通过调整气缸凸轮机构，一个或多个气缸上的气门(例如，排气门156)可以基于发动机工况以不同的升程模式操作。
30.凸轮轴206(其可以是排气凸轮轴)可以包括被配置为控制排气门的打开和关闭的多个凸轮。例如，图2示出了位于气门156上方的第一凸轮212和第二凸轮214。在一个示例中，第一凸轮212可以包括两个凸角，如图4所示。所述两个凸角可以形成为不同的形状以产生图6至图12中所示的排气门升程廓线。第二凸轮214可以仅包括单个凸角以产生如图5所示的排气门升程廓线。
31.排气门156包括在气门上方联接到凸轮轴的机构218，以用于通过改变凸轮沿着凸轮轴相对于气门156的位置来调整排气门升程量(例如，排气门与排气门安置座之间的距离)和该排气门的排气门升程廓线。例如，凸轮212和凸轮214可以可滑动地附接到凸轮轴上，使得它们可以逐气缸地在轴向方向上沿着凸轮轴滑动。例如，位于每个气缸气门(例如，排气门156)上方的多个凸轮(例如，凸轮212和凸轮214)可以沿箭头245所指示的方向滑过凸轮轴，以改变联接到气门从动件(例如，联接到排气门156的从动件220)的凸轮凸角廓线，以改变排气门的打开和关闭持续时间以及排气门升程量。气门凸轮从动件220可以包括滚柱指轮从动件(rff)222，所述滚柱指轮从动件(rff)222与位于排气门156上方的凸轮接合。例如，在图2中，rff 222被示为与全凸轮212接合。
32.图2中未示出的附加从动件元件还可以包括推杆、摇臂、挺杆等。此类装置和特征件可以通过将凸轮的旋转运动转换成气门的平移运动来控制排气门的致动。在其他示例中，排气门可以经由凸轮轴上的附加凸轮凸角廓线来致动，其中不同气门之间的凸轮凸角廓线可以提供变化的凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。然而，如果需要，可以使用替代的凸轮轴(顶置和/或推杆)布置。此外，在一些示例中，气缸可以各自仅具有一个排气门和/或进气门，或者一个以上的进气门和/或排气门。在其他示例中，排气门和进气门可以由公共的凸轮轴来致动。然而，在替代示例中，进气门和/或排气门中的至少一者可以由其自己的独立凸轮轴或其他装置来致动。
33.外套筒224可以联接到凸轮凸角212和214，凸轮凸角212和214用花键连接到凸轮轴206。外套筒224还可以包括第一凸轮廓线指示器260和第二凸轮廓线指示器261。第一凸轮廓线指示器和第二凸轮廓线指示器中的每一者可以具有突出部(例如，齿或凸角)或凹陷部以指示活动的凸轮廓线。凸轮廓线指示器的数量可以等于凸轮廓线的数量。第一凸轮廓线指示器260与外套筒224和凸轮轴206一起旋转。同样地，第二凸轮廓线指示器261与外套筒224和凸轮轴206一起旋转。第一凸轮廓线指示器260相对于曲轴位置和/或凸轮轴位置具有与第二凸轮廓线261不同的廓线或形状。旋转感测凸轮轴廓线传感器285根据套筒224的位置输出指示第一凸轮廓线指示器260或第二凸轮廓线指示器261的位置的信号。当套筒224处于激活第一凸轮凸角212的第一位置时，旋转感测凸轮轴廓线传感器285在凸轮轴206旋转时输出指示第一凸轮廓线指示器260的位置的信号。经由旋转感测凸轮轴位置传感器295和凸轮轴位置指示器290来确定相对于发动机曲轴的凸轮轴位置。
34.凸轮轴可以与凸轮相位器联接，所述凸轮相位器用于相对于曲轴位置改变气门正时。通过将销(例如，销230或232中的一者)接合到外套筒中的带槽毂中，套筒的轴向位置可以被重新定位成使得不同的凸轮凸角接合联接到气门202的凸轮从动件以便改变气门的升程。例如，套筒224可以包括一个或多个移位凹槽，例如凹槽226和228，所述移位凹槽围绕套
筒的外圆周延伸。移位凹槽可以具有围绕外套筒的螺旋配置，并且在一些示例中，可以在外套筒中形成y形或v形凹槽，其中y形或v形凹槽被配置为在不同时间接合两个不同的致动器销，例如第一销230和第二销232，以便移动外套筒以改变气门202的升程廓线。套筒224被示出为处于第一位置，而图3示出了处于第二位置的套筒224。当切换廓线时，套筒224在轴向方向上跟随花键225。此外，套筒224中的每个凹槽的深度可以沿着凹槽的长度减小，使得在销从原始位置部署到凹槽中之后，销在套筒和凸轮轴旋转时通过减小凹槽的深度而返回到原始位置。
35.例如，如图2中所示，当第一销230部署到凹槽226中时，外套筒224将沿朝向凸轮塔216的方向移位，同时凸轮轴206旋转，因此将凸轮凸角212定位在气门202上方并改变升程廓线。为了切换回到凸轮凸角214，第二销232可以部署到凹槽228中，凹槽228将外套筒224移离凸轮塔216以将凸轮凸角214定位在气门202上方。在一些示例中，包含凸角的多个外套筒可以用花键连接到凸轮轴206。例如，外套筒可以联接到发动机10中的每个气门上方的凸轮凸角或气门上方的选定数量的凸角。
36.致动器销230和232包括在凸轮凸角切换致动器234中，凸轮凸角切换致动器234调整销230和232的位置以便切换位于气门202上方的凸轮凸角。凸轮凸角切换致动器234包括致动机构236，致动机构236可以是液压动力的、或电致动的或者它们的组合。致动机构236改变销的位置以便改变气门的升程廓线。例如，致动机构236可以是联接到销230和232两者的线圈，使得当线圈例如经由从控制系统供应给其的电流被通电时，向两个销施加力以将两个销朝向套筒部署。
37.图3示出了与图2所示相同的凸轮凸角切换系统200。凸轮凸角切换系统200的部件用相同的附图标记表示。然而，图3示出了处于通过部署销232确定的第二位置的凸轮套筒224。当套筒224处于激活如所示的第二凸轮凸角212的第二位置时，旋转感测凸轮轴廓线传感器285在凸轮轴206旋转时输出指示第二凸轮廓线指示器261的位置的信号。因此，通过调整套筒224的轴向位置，旋转感测凸轮轴廓线传感器285暴露于不同的旋转凸轮廓线指示器260和261的不同廓线。凸轮轴廓线传感器285根据其是暴露于第一凸轮廓线指示器260还是第二凸轮廓线指示器261的旋转而输出不同的信号。
38.现在参考图4，示出了包括两个凸角的示例性排气凸轮212的侧视图。第一凸角402和第二凸角404一个接一个地对准并连续地定位，使得当排气凸轮如箭头410所指示旋转时，排气门156在一个气缸循环或发动机循环期间(例如，对于四冲程发动机，是两转)提升两次。例如，在压缩冲程和膨胀冲程期间，凸轮212的基圆406将排气门升程设定为零(例如，零升程是排气门完全安置到气缸的排气道并且未打开的位置)。当发动机如箭头410所示旋转时，凸轮212的第一凸角402将排气升程设定为排气门未安置并打开的非零水平。随着发动机继续旋转，第一凸角402的升程让位于第二凸角404的升程。最终，随着发动机旋转，凸轮212再次到达基圆406并且排气门完全关闭。因此，随着凸轮212旋转，第一凸角402提供排气门升程，随后是第二凸角404提供排气门升程。凸轮212的第一凸角402和第二凸角404可以被配置为提供排气门升程廓线，如图6至图12中的一者所示。
39.因此，图1至图4的系统提供了一种发动机系统，所述发动机系统包括：内燃发动机，其包括凸轮轴，所述凸轮轴包括两个凸角，所述两个凸角被配置为在内燃发动机的循环期间连续地提升气缸的排气门；以及控制器，其包括存储在非暂时性存储器中的可执行指
令，所述可执行指令使控制器在气缸的排气冲程期间在其中发动机转速在排气冲程期间最高的预定曲轴角度内向气缸输送火花。所述发动机系统还包括使控制器调整相对于曲轴的正时的凸轮轴的正时的附加指令。所述发动机系统包括：其中调整正时以使凸轮轴的升程廓线与根据发动机转速变化的发动机位置对准。所述发动机系统还包括第三凸轮凸角，所述第三凸轮凸角被配置为在气缸的每个循环中提升气缸的排气门一次。所述发动机系统还包括使控制器在冷发动机起动期间接合两个凸角并脱离第三凸轮凸角的附加指令。所述发动机系统还包括使控制器在冷发动机起动之后接合第三凸轮凸角并脱离所述两个凸角的附加指令。
40.现在参考图5，示出了用于第二凸轮214的现有技术排气门升程廓线502。竖直轴线表示气缸的排气门升程，并且排气门升程沿竖直轴线箭头的方向增加。排气门升程在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示相对于气缸的上止点压缩冲程的发动机曲轴位置(例如，0曲轴度)。排气门升程廓线502每720曲轴度重复一次。
41.排气门升程廓线502经由具有单个凸角的第二凸轮214产生。在该示例中，排气门根据廓线502在160曲轴度附近开始提升并且其在380曲轴度附近关闭。排气升程廓线502是气缸循环的420曲轴度与720曲轴度之间的零值(例如，部分地示出)。因此，排气升程曲线502指示排气门在发动机的排气冲程期间打开。
42.现在参考图6，示出了用于第二凸轮214的第一排气门升程廓线600。竖直轴线表示气缸的排气门升程，并且排气门升程沿竖直轴线箭头的方向增加。排气门升程在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示相对于气缸的上止点压缩冲程的发动机曲轴位置(例如，0曲轴度)。排气门升程廓线600每720曲轴度重复一次。当排气门升程不为零时，排气门打开。
43.排气门升程廓线600经由第一凸轮212产生，第一凸轮212具有两个连续布置的凸角。在该示例中，第一凸角402产生升程廓线的第一部分602，所述第一部分602包括自排气门升程廓线600的0曲轴度起的第一排气门开度，并且排气门廓线的所述第一部分在约270曲轴度处结束。由第一凸角402产生的最大或峰值排气门升程612由箭头606的高度指示。第一部分602的升程从峰612减小到排气门升程廓线600的谷613的中心。在该示例中，调整凸轮正时，使得排气门升程为零并且谷613的中点是排气冲程期间(例如，180曲轴度至360曲轴度)的发动机转速最大的位置(例如，大约270曲轴度)。谷613的中心可以是峰612与峰614之间的中心曲轴位置。箭头610指示峰612与峰614之间的曲轴角距离。竖直线620表示第一部分602的峰612与第二部分604的峰614之间的中心曲轴角度。
44.在该示例中，第二凸角404产生升程廓线的第二部分604，所述第二部分604包括自排气门升程廓线600的0曲轴度起的第二排气门开度，并且排气门廓线的所述第二部分在约380曲轴度处结束。由第二凸角404产生的最大或峰值排气门升程614由箭头608的高度指示。第二部分604的升程从峰614到380曲轴度附近的排气门关闭减小。
45.在一些示例中，在气缸中产生火花620以燃烧可能在燃烧室的中心附近聚集的碳氢化合物。火花可以经由提供在气缸循环期间燃烧碳氢化合物的第二次机会来帮助减少碳氢化合物的排放。在该示例中，当排气门完全关闭时产生火花620。
46.因此，在该示例中，排气升程廓线600包括经由凸轮212的两个对称凸角产生的两个对称的峰值排气门升程量。排气门在第一峰612与第二峰614之间完全关闭。因此，排气门升程廓线600包括谷613，其中排气门升程减小到零。
47.现在参考图7，示出了用于第二凸轮214的第二排气门升程廓线700。竖直轴线表示气缸的排气门升程，并且排气门升程沿竖直轴线箭头的方向增加。排气门升程在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示相对于气缸的上止点压缩冲程的发动机曲轴位置(例如，0曲轴度)。排气门升程廓线700每720曲轴度重复一次。
48.排气门升程廓线700经由第一凸轮212产生，第一凸轮212具有两个连续布置的凸角。在该示例中，第一凸角402产生升程廓线的第一部分702，所述第一部分702包括自排气门升程廓线700的0曲轴度起的第一排气门开度，并且排气门廓线的所述第一部分在约270曲轴度处结束。由第一凸角402产生的最大或峰值排气门升程712由箭头706的高度指示。第一部分702的升程从峰712减小到排气门升程廓线700的谷713的中心。在该示例中，调整凸轮正时，使得排气门升程不为零并且谷713的中点是排气冲程期间(例如，180曲轴度至360曲轴度)的发动机转速最大的位置(例如，大约270曲轴度)。谷713的中心可以是峰712与峰714之间的中心曲轴位置。箭头710指示峰712与峰714之间的曲轴角距离。竖直线720表示第一部分702的峰712与第二部分704的峰714之间的中心曲轴角度。
49.在该示例中，第二凸角404产生升程廓线的第二部分704，所述第二部分704包括自排气门升程廓线700的0曲轴度起的第二排气门开度，并且排气门廓线的所述第二部分在约380曲轴度处结束。由第二凸角404产生的最大或峰值排气门升程714由箭头708的高度指示。第二部分704的升程从峰714到380曲轴度附近的排气门关闭减小。
50.因此，在该示例中，排气升程廓线700包括经由凸轮212的两个对称凸角产生的两个对称的峰值排气门升程量。排气门在第一峰712与第二峰714之间完全关闭。该排气门升程廓线700包括谷713，其中排气门升程在其在升程廓线700期间开始第二次增加之前减小到非零值。
51.现在参考图8，示出了用于第二凸轮214的第二排气门升程廓线800。竖直轴线表示气缸的排气门升程，并且排气门升程沿竖直轴线箭头的方向增加。排气门升程在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示相对于气缸的上止点压缩冲程的发动机曲轴位置(例如，0曲轴度)。排气门升程廓线800每720曲轴度重复一次。
52.排气门升程廓线800经由第一凸轮212产生，第一凸轮212具有两个连续布置的凸角。在该示例中，第一凸角402产生升程廓线的第一部分802，所述第一部分802包括自排气门升程廓线800的0曲轴度起的第一排气门开度，并且排气门廓线的所述第一部分在约270曲轴度处结束。由第一凸角402产生的最大或峰值排气门升程812由箭头806的高度指示。第一部分802的升程从峰812减小到排气门升程廓线800的谷813的中心。在该示例中，调整凸轮正时，使得排气门升程为零并且谷813的中点是排气冲程期间(例如，180曲轴度至360曲轴度)的发动机转速最大的位置(例如，大约270曲轴度)。谷813的中心可以是峰812与峰814之间的中心曲轴位置。箭头810指示峰812与峰814之间的曲轴角距离。竖直线820表示第一部分802的峰812与第二部分804的峰814之间的中心曲轴角度。
53.在该示例中，第二凸角404产生升程廓线的第二部分804，所述第二部分804包括自排气门升程廓线800的0曲轴度起的第二排气门开度，并且排气门廓线的所述第二部分在约380曲轴度处结束。由第二凸角404产生的最大或峰值排气门升程814由箭头808的高度指示。第二部分804的升程从峰值814到380曲轴度附近的排气门关闭减小。第二部分804的最大排气门升程大于第一部分802的最大排气门升程。另外，凸轮的第二凸角的气门打开持续
时间(例如，270曲轴度至370曲轴度)大于凸轮的第一凸角的气门打开持续时间(例如，180曲轴度至270曲轴度)。
54.因此，在该示例中，排气升程廓线800包括经由凸轮212的两个对称凸角产生的两个对称的峰值排气门升程量。排气门在第一峰值812与第二峰值814之间完全关闭。该排气门升程廓线800包括谷813，其中排气门升程在其在升程廓线800期间开始第二次增加之前减小到零。
55.现在参考图9，示出了用于第二凸轮214的第二排气门升程廓线900。竖直轴线表示气缸的排气门升程，并且排气门升程沿竖直轴线箭头的方向增加。排气门升程在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示相对于气缸的上止点压缩冲程的发动机曲轴位置(例如，0曲轴度)。排气门升程廓线900每720曲轴度重复一次。
56.排气门升程廓线900经由第一凸轮212产生，第一凸轮212具有两个连续布置的凸角。在该示例中，第一凸角402产生升程廓线的第一部分902，所述第一部分902包括自排气门升程廓线900的0曲轴度起的第一排气门开度，并且排气门廓线的所述第一部分在约270曲轴度处结束。由第一凸角402产生的最大或峰值排气门升程912由箭头906的高度指示。第一部分902的升程从峰912减小到排气门升程廓线900的谷913的中心。在该示例中，调整凸轮正时，使得排气门升程为零并且谷913的中点是排气冲程期间(例如，180曲轴度至360曲轴度)的发动机转速最大的位置(例如，大约270曲轴度)。谷913的中心可以是峰912与峰914之间的中心曲轴位置。箭头910指示峰912与峰914之间的曲轴角距离。竖直线920表示第一部分902的峰912与第二部分904的峰914之间的中心曲轴角度。
57.在该示例中，第二凸角404产生升程廓线的第二部分904，所述第二部分904包括自排气门升程廓线900的0曲轴度起的第二排气门开度，并且排气门廓线的所述第二部分在约380曲轴度处结束。由第二凸角404产生的最大或峰值排气门升程814由箭头908的高度指示。第二部分904的升程从峰值914到380曲轴度附近的排气门关闭减小。第二部分904的最大排气门升程小于第一部分902的最大排气门升程。另外，凸轮的第二凸角的气门打开持续时间(例如，270曲轴度至360曲轴度)小于凸轮的第一凸角的气门打开持续时间(例如，160曲轴度至270曲轴度)。
58.因此，在该示例中，排气升程廓线900包括经由凸轮212的两个对称凸角产生的两个对称的峰值排气门升程量。排气门在第一峰912与第二峰914之间完全关闭。该排气门升程廓线900包括谷913，其中排气门升程在其在升程廓线900期间开始第二次增加之前减小到零。
59.现在参考图10，示出了用于第二凸轮214的第二排气门升程廓线1000。竖直轴线表示气缸的排气门升程，并且排气门升程沿竖直轴线箭头的方向增加。排气门升程在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示相对于气缸的上止点压缩冲程的发动机曲轴位置(例如，0曲轴度)。排气门升程廓线1000每720曲轴度重复一次。
60.排气门升程廓线1000经由第一凸轮212产生，第一凸轮212具有两个连续布置的凸角。在该示例中，第一凸角402产生升程廓线的第一部分1002，所述第一部分1002包括自排气门升程廓线1000的0曲轴度起的第一排气门开度，并且排气门廓线的所述第一部分在约270曲轴度处结束。由第一凸角402产生的最大或峰值排气门升程1012由箭头1006的高度指示。第一部分1002的升程从峰1012减小到排气门升程廓线1000的谷1013的中心。在该示例
中，调整凸轮正时，使得排气门升程不为零并且谷1013的中点是排气冲程期间(例如，180曲轴度至360曲轴度)的发动机转速最大的位置(例如，大约270曲轴度)。谷1013的中心可以是峰1012与峰1014之间的中心曲轴位置。箭头1010指示峰1012与峰1014之间的曲轴角距离。竖直线1020表示第一部分1002的峰1012与第二部分1004的峰1014之间的中心曲轴角度。
61.在该示例中，第二凸角404产生升程廓线的第二部分1004，所述第二部分1004包括自排气门升程廓线1000的0曲轴度起的第二排气门开度，并且排气门廓线的所述第二部分在约380曲轴度处结束。由第二凸角404产生的最大或峰值排气门升程1014由箭头1008的高度指示。第二部分1004的升程从峰1014到380曲轴度附近的排气门关闭减小。第二部分1004的最大排气门升程小于第一部分1002的最大排气门升程。
62.因此，在该示例中，排气升程廓线1000包括经由凸轮212的两个对称凸角产生的两个对称的峰值排气门升程量。排气门在第一峰1012与第二峰1014之间完全关闭。该排气门升程廓线1000包括谷1013，其中排气门升程在其在升程廓线1000期间开始第二次增加之前减小到非零值。
63.现在参考图11，示出了用于第二凸轮214的第二排气门升程廓线1100。竖直轴线表示气缸的排气门升程，并且排气门升程沿竖直轴线箭头的方向增加。排气门升程在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示相对于气缸的上止点压缩冲程的发动机曲轴位置(例如，0曲轴度)。排气门升程廓线1100每720曲轴度重复一次。
64.排气门升程廓线1100经由第一凸轮212产生，第一凸轮212具有两个连续布置的凸角。在该示例中，第一凸角402产生升程廓线的第一部分1102，所述第一部分1102包括自排气门升程廓线1100的0曲轴度起的第一排气门开度，并且排气门廓线的所述第一部分在约270曲轴度处结束。由第一凸角402产生的最大或峰值排气门升程1112由箭头1106的高度指示。第一部分1102的升程从峰1112减小到排气门升程廓线1100的谷1113的中心。在该示例中，调整凸轮正时，使得排气门升程不为零并且谷1113的中点是排气冲程期间(例如，180曲轴度至360曲轴度)的发动机转速最大的位置(例如，大约270曲轴度)。谷1113的中心可以是峰1112与峰1114之间的中心曲轴位置。箭头1110指示峰1112与峰1114之间的曲轴角距离。竖直线1120表示第一部分1102的峰1112与第二部分1104的峰1114之间的中心曲轴角度。
65.在该示例中，第二凸角404产生升程廓线的第二部分1104，所述第二部分1104包括自排气门升程廓线1100的0曲轴度起的第二排气门开度，并且排气门廓线的所述第二部分在约380曲轴度处结束。由第二凸角404产生的最大或峰值排气门升程1114由箭头1108的高度指示。第二部分1104的升程从峰值1114到380曲轴度附近的排气门关闭减小。第二部分1104的最大排气门升程大于第一部分1102的最大排气门升程。
66.因此，在该示例中，排气升程廓线1100包括经由凸轮212的两个对称凸角产生的两个对称的峰值排气门升程量。排气门在第一峰1112与第二峰1114之间完全关闭。该排气门升程廓线1100包括谷1113，其中排气门升程在其在升程廓线1100期间开始第二次增加之前减小到非零值。
67.现在参考图12，示出了用于第二凸轮214的第一排气门升程廓线1200。竖直轴线表示气缸的排气门升程，并且排气门升程沿竖直轴线箭头的方向增加。排气门升程在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示相对于气缸的上止点压缩冲程的发动机曲轴位置(例如，0曲轴度)。排气门升程廓线1200每720曲轴度重复一次。
68.排气门升程廓线1200经由第一凸轮212产生，第一凸轮212具有两个连续布置的凸角。在该示例中，第一凸角402产生升程廓线的第一部分1202，所述第一部分1202包括自排气门升程廓线1200的0曲轴度起的第一排气门开度，并且排气门廓线的所述第一部分在约270曲轴度处结束。由第一凸角1202产生的最大或峰值排气门升程1212由箭头1206的高度指示。第一部分1202的升程从峰1212减小到排气门升程廓线1200的谷1213的中心。在该示例中，调整凸轮正时，使得排气门升程为零并且谷1213的中点是排气冲程期间(例如，180曲轴度至360曲轴度)的发动机转速最大的位置(例如，大约270曲轴度)。谷1213的中心可以是峰1212与峰1214之间的中心曲轴位置。箭头1210指示峰1212与峰1214之间的曲轴角距离。竖直线1220表示第一部分1202的峰1212与第二部分1204的峰1214之间的中心曲轴角度。
69.在该示例中，第二凸角404产生升程廓线的第二部分1204，所述第二部分1204包括自排气门升程廓线1200的0曲轴度起的第二排气门开度，并且排气门廓线的所述第二部分在约380曲轴度处结束。由第二凸角404产生的最大或峰值排气门升程1214由箭头1208的高度指示。第二部分1204的升程从峰值1214到380曲轴度附近的排气门关闭减小。图12中所示的排气门升程廓线类似于图6中所示的排气门升程廓线；然而，与排气门升程廓线600相比，排气廓线1200处于零升程持续更长的曲轴角度间隔。这种排气门操作可以进一步将碳氢化合物朝向气缸的中心驱动，使得碳氢化合物可能从气缸喷出的可能性较小。
70.因此，在该示例中，排气升程廓线1200包括经由凸轮212的两个对称凸角产生的两个对称的峰值排气门升程量。排气门在第一峰1212与第二峰1214之间完全关闭。因此，排气门升程廓线1200包括谷1213，其中排气门升程减小到零。
71.现在参考图13，示出了一种用于操作发动机的方法。图13的方法可以作为可执行指令存储在图1至图4所示的系统的非暂时性存储器中。图13的方法可以使用图6至图12中所示的排气门升程廓线中的一个来执行。图13的方法的至少部分可以经由本文描述的控制器执行以改变发动机或发动机致动器的操作状态。
72.在1302处，方法1300确定发动机工况。发动机工况可以包括但不限于发动机转速、发动机负荷、驾驶员需求扭矩、发动机温度和车速。在确定发动机工况之后，方法1300前进至1304。
73.在1304处，方法1300判断发动机是否在冷起动状况下操作。冷起动发动机状况可以包括但不限于发动机温度小于阈值温度、自最近发动机起动起的时间量小于阈值时间量，以及催化剂温度小于阈值温度。如果方法1300判断发动机在冷起动状况下操作，则答案为是，并且方法1300前进至1306。否则，回答为否，并且方法1300前进至1320。
74.在1306处，方法1300接合包括两个凸角(例如，212)的凸轮，所述两个凸角在发动机的循环期间连续地提升排气门两次。在一个示例中，凸轮凸角可以提供图6至图12中所示的排气门升程廓线中的一个。方法1300可以接合凸轮，使得排气门经由接合的凸轮提升。方法1300前进至1308。
75.在1308处，方法1300调整排气凸轮和凸轮凸角的正时，使得在发动机转速最高的气缸的排气冲程期间，两个凸轮凸角之间的谷与曲轴角度对准。通过对准凸轮凸角峰值升程之间的谷，可以减少在发动机冷起动期间可以从气缸排出的碳氢化合物的量。方法1300前进至1310。
76.在1310处，方法1300在气缸的压缩冲程期间产生火花，使得燃烧的排气经由发动
机产生扭矩。方法1300前进至1312。
77.在1312处，方法1300可选地在气缸的排气冲程期间将火花输送到发动机的气缸。当排气门升程小于峰值排气门升程量时，可以在气缸的排气冲程期间输送火花。例如，可以在排气凸轮的凸角之间的谷期间输送火花。在一个示例中，可以在接收火花的气缸处于其排气冲程时的曲轴角度处以及在发动机转速最大的排气冲程期间的曲轴角度处产生火花。通过产生火花，当碳氢化合物最集中在火花塞周围时，可以在气缸中燃烧碳氢化合物。以这种方式，可以增加燃烧碳氢化合物的可能性。方法1300前进至退出。
78.在1320处，方法1300接合包括一个凸角(例如，214)的凸轮，所述一个凸角在发动机的循环期间提升排气门一次。在一个示例中，凸轮凸角可以提供图5所示的排气门升程廓线。方法1300可以接合凸轮，使得排气门经由接合的凸轮提升。方法1300前进至1322。
79.在1322处，方法1300响应于发动机转速和负荷来调整排气凸轮的正时。相对于发动机转速和负荷调整排气凸轮，可以改善发动机性能和排放。方法1300前进至1324。
80.在1324处，方法1300在气缸的压缩冲程期间产生火花，使得燃烧的排气经由发动机产生扭矩。方法1300前进至退出。
81.以这种方式，可以切换排气凸轮廓线以改善发动机排放。此外，可以在气缸的排气冲程期间产生火花，以增加在气缸的循环期间在气缸的第一燃烧事件期间可能尚未燃烧的碳氢化合物燃烧的可能性。
82.图13的方法提供了一种用于操作发动机的方法，所述方法包括：在发动机的循环期间经由第一凸轮凸角提升气缸的排气门以及在发动机的循环期间经由第二凸轮凸角提升排气门。所述方法包括：其中第一凸轮凸角在气缸的压缩或排气冲程期间提升排气门，并且其中第二凸轮凸角在气缸的排气冲程期间提升排气门。所述方法包括：其中经由第一凸轮凸角和第二凸轮凸角提供的升程量在第一凸轮凸角的峰与第二凸轮凸角的峰之间不减小到零。所述方法包括：其中经由第一凸轮凸角和第二凸轮凸角提供的升程量在第一凸轮凸角的峰与第二凸轮凸角的峰之间减小到零。所述方法包括：其中经由第一凸轮凸角提供的总升程量大于经由第二凸轮凸角提供的总升程量。所述方法包括：其中经由第一凸轮凸角提供的总升程量小于经由第二凸轮凸角提供的总升程量。所述方法包括：其中经由第一凸轮凸角提供的升程的持续时间大于经由第二凸轮凸角提供的升程的持续时间。所述方法包括：其中经由第一凸轮凸角提供的升程的持续时间小于经由第二凸轮凸角提供的升程的持续时间。
83.因此，图13的方法还提供了一种用于操作发动机的方法，所述方法包括：在发动机的循环期间经由第一凸轮凸角提升气缸的排气门，并且在发动机的循环期间经由第二凸轮凸角提升排气门，其中第一凸轮凸角和第二凸轮凸角是凸轮轴总成的一部分；以及在气缸的排气冲程期间根据发动机转速来调整凸轮轴总成的正时。所述方法包括：其中调整凸轮轴总成的正时包括调整第二凸轮凸角开始相对于曲轴位置提升排气门的凸轮轴位置。所述方法还包括在气缸的排气冲程期间在预定曲轴角度范围内输送火花。所述方法包括：其中所述预定的曲轴角度范围是其中在气缸的排气冲程期间发动机的转速最大的曲轴角度范围。所述方法包括：其中第一凸轮凸角的总升程大于第二凸轮凸角的总升程。所述方法包括：其中第一凸轮凸角的持续时间大于第二凸轮凸角的持续时间。
84.应当明白的是，本文公开的配置和方法本质上是示例性的，并且这些具体示例不
应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。举例来说，以上技术可以应用于v
‑
6、i
‑
4、i
‑
6、v
‑
12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的且非明显的组合和子组合。
85.所附权利要求特别地指出被视为新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。