柴油机发动机系统及其运行方法与流程

柴油机发动机系统及其运行方法
1.本技术是申请日为2016年1月19日、发明名称为“用于柴油机气缸停用的方法与系统”的发明专利申请no.201680009862.8的分案申请。
技术领域
2.本技术涉及柴油发动机燃料管理技术，并提供用于将气缸停用延伸到中等范围发动机负载的方法和系统。


背景技术：

3.可以控制柴油发动机的燃烧过程来限制提供扭矩输出的气缸数量。一种技术是气缸切断。该技术在继续循环进气门和排气门时消除了到气缸的燃料。活塞也循环。该技术导致燃料经济性损失。
4.在非常低的负载和怠速条件下，发动机运行的燃料效率不佳。所有气缸点火，但只需要较少的扭矩输出至不需要扭矩输出。即使在空载状态下，发动机也可以提供比所需的更大的扭矩。燃料浪费，燃料经济性差。
5.低效率和无效率的燃料使用对加热后处理系统无效，因此污染程度高。
6.提高柴油发动机的燃料经济性和燃料效率将是有益的。减少污染是有益的。


技术实现要素：

7.本公开克服了上述缺点，并且通过用于多缸柴油发动机中的气缸停用的系统和方法来改进技术，该系统和方法包括使用涡轮增压器将空气泵入柴油发动机的进气歧管。使用进气辅助装置将空气泵入进气歧管。并且，对柴油发动机中的至少一个气缸，燃料喷射被选择性地停用。对于柴油发动机的至少一个气缸选择性地停用进气门和排气门。
8.多缸柴油发动机系统包括多缸柴油发动机，该多缸柴油发动机包括用于多个气缸中的每一个气缸的相应的进气门和相应的排气门。连接进气歧管以将空气供应到柴油发动机的多个气缸。连接排气歧管以接收来自柴油发动机的多个气缸的排气。连接进气辅助装置以将空气泵入进气歧管。连接气门控制系统以选择性地停用多缸柴油发动机的气缸的相应的进气门和相应的排气门。连接燃料喷射控制系统以选择性地停用向气缸的燃料喷射。多缸柴油发动机进入气缸停用模式，由此气门控制系统使用于气缸的相应的进气门和相应排气门停用。气门控制系统停用燃料喷射到气缸，同时多缸柴油发动机的其它气缸继续点火。
9.一种用于柴油发动机的污染管理系统，包括具有多个燃烧气缸的柴油发动机。多个燃烧气缸中的每一个燃烧气缸包括连接到曲轴的相应活塞、连接到喷射控制器的燃料喷射器、连接到进气门控制器的进气门和连接到排气门控制器的排气门。排气系统连接到排气门。排气系统包括用于过滤来自废气流的污染的催化剂和用于测量废气流中的污染水平的传感器。控制单元包括处理器、存储装置和存储在存储器中的处理器可执行控制算法。控制算法被配置为从传感器接收污染水平传感器数据，确定废气流中的污染水平，并确定污
染水平是否超过污染阈值。当废气流中的污染水平超过污染阈值时，控制系统选择多个燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸停用，命令喷射控制器停用所选择的燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸的相应燃料喷射器，命令进气门控制器停用所选择的燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸的相应的进气门，并且命令排气门控制器停用所选择的燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸的相应的排气门控制器。
10.用于在气缸停用模式中操作多缸柴油发动机系统的方法包括确定柴油发动机系统在至少一个阈值范围内操作。当柴油发动机系统在至少一个阈值范围内操作时，气缸停用模式被输入到多缸柴油发动机的至少一个气缸中。基于在至少一个气缸中进入气缸停用模式，调节多缸柴油发动机的至少一个点火气缸的空燃比。进入气缸停用模式包括对至少一个气缸停用燃料喷射以及对至少一个气缸停用进气门致动和排气门致动。
11.额外的目的和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得明显，或者可以通过本公开的实践来了解。还将借助于具体在所附权利要求中指出的元素和组合来认识和获得本发明的目的和优点。
12.应当理解，前述整体描述和以下的详细描述仅仅是示例性和解释性的，并非用来限制要求保护的本发明。
附图说明
13.图1a和1b是发动机系统的示意图。
14.图2是另一个发动机系统的示意图。
15.图3a
‑
3c是示例性发动机的可选视图。
16.图4a和4b是用于实施气缸停用的示例性方法。
17.图5是正常模式下的6缸发动机的例子。
18.图6是在气缸停用模式下的图5的6缸发动机的例子。
19.图7是示例性发动机的废气温度曲线的例子。
20.图8是用于实施气缸停用模式、正常模式或增强模式的负载阈值的例子。
21.图9是气缸停用模式下的负载阈值对气缸数量的例子。
22.图10示出了发动机的制动热效率对负载的示例。
23.图11示出了将涡轮出口温度与空燃比相联的多项式曲线。
24.图12是催化剂的nox污染转化效率对温度的例子。
25.图13是将nox转化效率与催化剂温度、发动机输出nox和尾管排放要求对比的图表。
26.图14是用于发动机系统的计算机控制系统的示意图。
27.图15是可能的进气门或排气门升程曲线的例子。
28.图16a
‑
16d将用于示例性发动机的各种输出的3缸cda模式与6缸模式进行对比。
具体实施方式
29.现在将详细参考附图中示出的例子。只要有可能，相同的附图标记将在整个附图中用来表示相同的或类似的部件。诸如“左”和“右”的方向称谓是为了便于参考附图。
30.对于所选择的气缸循环而言进气门、排气门和燃料喷射关闭的气缸停用(cda)对
于柴油发动机来说不是很明显的，原因有几个。许多好处适于并且可用于改善燃料经济性和污染控制。与以前的研究相反，cda可以用于有利于重型机械和轻型汽车的燃料经济性和污染控制。例如，可以停用低负载气缸以增加燃料经济性。由于通过消除气门运动而减少摩擦，使得发动机的效率增加。此外，关闭低效气缸以提高其它气缸的效率，提高整体燃料经济性。
31.气缸停用与“气缸切断”不同，气缸切断仅将所选气缸的燃料喷射关闭，但使附属气门运动。气缸切断导致可测量的和有害的系统损失。然而，气缸停用可以实现可测量的系统增益。当气缸停用时，其它点火气缸必须增加其扭矩输出(负载)，以保持用户体验。增加点火气缸的负载会增加燃料效率&制动热效率。使停用的气缸上的进气门和排气门停用减少了用于移动这些气门的能量损失，从而提高了燃料经济性。
32.cda可以在某些占空比下使用。例如，在高速公路上，重型卡车可以针对高速或巡航任务周期关闭cda。但是，例如垃圾车可以在整个拾取占空比中使用cda。这同样可以应用于运输对接人占空比的公共汽车。
33.3、4、5、6、8或10缸柴油发动机的正常操作包括将空气引入进气歧管、关闭气缸上的气门、喷射燃料、点燃燃料进行燃烧、以及将气缸排空以用于下一个循环。
34.当操作条件不需要全扭矩输出时，可以限制哪些气缸接收燃料，并且还可以定制喷射到各个气缸中的燃料量。例如，通过在以全扭矩能力使用剩余气缸的同时停用于气缸中的一半的燃料喷射，可以以50％的负载能力运行发动机。可以停用偶数个气缸以平衡发动机的扭转，但是也可以停用单个气缸或其它奇数个气缸以获得燃料效率利益。完全使用的气缸的燃料效率非常高，而在停用的气缸中没有燃料使用。动力装置的整体燃料效率提高，燃料消耗降低。该策略允许根据驾驶条件调整扭矩输出。以六缸发动机为例，可以停用2缸或4缸，同时完全或部分地使用剩余气缸的扭矩输出能力。
35.转到图1a，示出了用于发动机系统的示意图。发动机100包括6个气缸1
‑
6。可以使用其它数量的气缸，但是为了讨论，示出了6个气缸。气缸1
‑
6从进气歧管103接收进气流体，该进气流体为燃烧气体(例如空气)或与废气混合的空气(废气再循环“egr”)。进气歧管传感器173可以监测压力、流量、氧气含量、废气含量或进气流体的其它质量。进气歧管103连接到发动机缸体中的进气口133，以向气缸1
‑
6提供进气流体。在柴油发动机中，除了进气歧管被加压之外，进气歧管具有真空。cda是有益的，因为气缸可以关闭。代替克服真空情况将活塞向下拉的是，停用的气缸具有不处于真空的一定体积的流体。通过不克服真空将活塞向下拉来提高燃料效率。
36.燃料通过燃料喷射控制器300喷射到各个气缸。燃料喷射控制器300可以调节喷射到每个气缸中的燃料的量和正时，并且可以关闭和恢复对每个气缸的燃料喷射。每个气缸1
‑
6的燃料喷射对于每个气缸106可以是相同或独特的，使得一个气缸可以具有比另一个气缸更多的燃料，并且一个气缸可以不具有燃料喷射，而其它气缸具有燃料。
37.可变气门致动器(vva)200还联接到气缸1
‑
6以致动进气门130和排气门150。vva200可以改变进气门130和排气门150的致动，从而正常、提前或延迟或者它们的组合来打开或关闭气门，或者停止气门的操作。提前进气门打开(eivo)、提前进气门关闭(eivc)、延迟进气门打开(livo)、延迟进气门关闭(livc)、提前排气门打开(eevo)、提前排气门关闭(eevc)、延迟排气门打开(levo)、延迟排气门关闭(levc)、eevc和livo的组合、或者负气门
重叠(nvo)可以通过vva200实现。vva200可以配合液压、电动或螺线管系统来控制进气门和排气门130、150。发动机100可以是凸轮或无凸轮的，或混合的“凸轮
‑
无凸轮vva”。因此，进气门130和排气门150可以联接到凸轮系统以用于致动，如图3a的凸轮轴801、802示例、液压轨道、闩锁的摇臂、其它摇臂、电动液压致动器等。或者，无凸轮直接作用机构可以选择性地操作各个气门。虽然图3b&3c示出了一个进气门130和一个排气门150，但是如图3a所示，每个气缸可以具有两个进气门130和两个排气门150。为了清楚起见，对于图3a的示例，发动机缸体102被移除，气缸以虚线示出。
38.柴油发动机通过使用活塞160压缩气缸1
‑
6中的进气流体而工作。燃料通过燃料喷射器310喷射。高热和压缩点燃燃料，并且燃烧将活塞从上止点(tdc)推到下止点(bdc)，扭矩由此被引导到曲轴101。尽管可以使用诸如2冲程和8冲程的其它操作模式，但是也可以将柴油机操作称为“4冲程”。在4冲程中，活塞从tdc移动到bdc，以用进气流体填充气缸(冲程1)。循环的开始在图3b中示出，并且图3c示出了当气缸充满进气流体时的冲程1的结束。活塞上升回到tdc(冲程2)。燃料被喷射并点燃以将活塞160推到bdc(冲程3)。活塞再次上升到tdc，以将废气从排气门排出(冲程4)。进气门130在冲程1期间打开，并且在冲程2
‑
4期间关闭，但是vva200可以调节打开和关闭的正时。排气门150在冲程4期间打开，并且在冲程2
‑
4期间关闭，但是vva200可以调节打开和关闭的正时。
39.废气通过发动机缸体102中的排气口155离开气缸。排气口155与排气歧管105连通。排气歧管传感器175可以监测压力、流量、氧含量、含氮物或氮氧化物(nox)含量、硫含量、其它污染物含量或其它废气性质。废气可以为可变几何结构涡轮增压器(vgt)501或其它涡轮增压器的涡轮510提供动力。涡轮增压器501可以经由涡轮增压器控制器500来控制，以调节涡轮510和压缩机512之间的联接件514。可以调节vgt以便控制废气中的进气或排气流量或背压。
40.废气在后处理系统中过滤。后处理系统可以包括各种污染管理机构，如碳氢化合物、燃料或尿素加料器。几种过滤器可以单独使用或组合使用，例如doc、dpf、scr、nh3、cu
‑
ze scr等。一种或多种催化剂800过滤污染，并且可以包括柴油颗粒过滤器(dpf)，柴油催化剂通常包含各种稀土金属以过滤污染，包括nox。至少一个废气传感器807放置在后处理系统中以测量废气条件，例如废气排放、nox含量、废气温度、流量等。废气传感器807可以包括多于一种类型的传感器，例如化学、热、光学、电阻、速度、压力等。废气传感器807可以包括传感器阵列，传感器分布选择包括在催化剂800之前、之后或之内。还可以包括与涡轮增压器501相连的传感器以检测涡轮和压缩机活动。
41.在由至少一个催化剂800过滤之后，废气可以离开系统。或者，废气可经由各种通路被重新引导到进气歧管103，其中一些通路在图1a
‑
2中示出。在图1a中，废气在egr冷却器455中冷却。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。再循环到歧管103的废气影响气缸中的空燃比(afr)。废气稀释歧管103中的氧含量。来自燃料加料器的未燃烧燃料或燃烧后剩余的未燃烧燃料增加了afr中的燃料量。烟灰和其它微粒和污染气体也减少空燃比的空气部分。虽然通过进气系统700引入的新鲜空气可以提高afr，但是egr可以降低afr，并且对气缸的燃料喷射可以进一步降低afr。因此，egr控制器、燃料喷射控制器400和进气辅助控制器600可以通过分别操作egr阀410、燃料喷射器310和进气辅助装置610来调整空燃比以适应发动机操作条件。因此，调节点火气缸的空燃比可以包括
以下方式中的一种：通过控制增压器增压到至少一个点火气缸的新鲜空气，或者通过增压再循环到点火气缸的废气来降低点火气缸的空燃比。这可以在增加或不增加涡轮增压器501的情况下完成。
42.图1b中的变型的发动机系统12去除了一个废气再循环路径以有利于替代的通路。egr控制器400可以代替地联接到egr阀412，以沿着第二egr路径613、沿着egr路径612将废气引导到进气辅助装置601。作为另外一种选择，废气可以在被催化剂800过滤之后进行再循环。因此，egr阀414可以由egr控制器400控制，以将egr的一部分沿着第一egr路径610、沿着egr路径612引导到进气辅助装置601。控制egr阀412或egr阀414调整包括在气缸1
‑
6内的空燃比中的废气量。
43.图16b比较了正常模式(三角形)相对于cda模式(圆)的示例性6缸发动机的空燃比(afr)与负载(以英尺
‑
磅为单位的扭矩)。停用一半的气缸切断afr。在某些时候，afr变得太低，出现烟灰问题。
44.使用非常小的进气辅助装置601通过增压可用氧气来延伸气缸停用(cda)的操作范围。小型空气泵、增压器或风扇连接到诸如进气系统700的氧化源。进气系统可以供应新鲜空气以增加柴油发动机的进气歧管中的空燃比。取代将cda限制在低负载或怠速条件，进气辅助装置601可以增加到进气歧管的空气流，并且可以增加到气缸的空气。这可以通过提高afr的空气部分来提供更稀薄燃烧的发动机。虽然可以在气缸停用(cda)模式下降低afr，但是进气辅助装置使得可以通过相对于低压进气歧管增加流量来增加afr。这与现有技术相反，现有技术试图在cda模式下消除能量排出。egr不需要暂停以限制二氧化碳排放，但可以进行调节。
45.通过控制到气缸1
‑
6的空燃比，可以消除涡轮增压器501，从而简化了控制算法的输出并降低了系统的费用。在图2中，省去了涡轮增压器501。新鲜空气可以通过进气系统700自然地吸入到进气歧管103，并且可以选择性地控制进气辅助装置601以增压到进气歧管103的进气流。如果例如当使用增压器时进气辅助装置加热进气流，那么可以可选地包括增压空气冷却器650以调节进气流温度。如下面更详细地讨论的那样，在低负载和怠速模式使用气缸停用以及在中等负载模式下通过进气辅助装置601增压进气，消除了柴油发动机系统依赖于用于空气流到进气歧管103的涡轮增压器。
46.图5示出了用于发动机系统10、12或14或类似发动机系统的正常操作模式。进气流体720设置到每个气缸1
‑
6。每个气缸接收燃料320并进行燃烧循环。废气420离开每个气缸1
‑
6。在发动机的某些负载和速度条件下，例如当需要全扭矩输出时，这里可以使用正常模式。或者，如同当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。
47.图6示出了气缸停用模式(cda)。一半的气缸被停用。气缸1
‑
3接收与扭矩输出要求相称的燃料。当发动机需要保持一定的扭矩水平并且实施cda模式时，可以在将至气缸1
‑
3的燃料加倍的同时使气缸4
‑
6停用。因为由于全体气缸的摩擦减小所产生的燃料经济性好处，所以可以向点火气缸1
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3提供少于两倍的燃料，以获得与正常模式下点火所有六个气缸相同的扭矩水平。例如，当关闭一半气缸时，点火气缸可以接收1.95倍的燃料以在停用期间保持稳定的扭矩输出。因此，cda模式通过减少期望扭矩输出所用的燃料而产生燃料经济性好处。
48.进气门和排气门130、150在由用于点火气缸1
‑
3的vva200控制时移动。然而，对于
气缸4
‑
6，进气门和排气门150不被致动。
49.增加到气缸1
‑
3的燃料使得气缸1
‑
3中的混合物更加“丰富”。对于气缸而言空燃比较小，这是因为空气较少而燃料较多。所得到的废气更热，如图11所示。随着空燃比接近下限，涡轮出口温度(tot)增加。柴油发动机系统14不使用涡轮增压器501，因此使用“涡轮出口温度”作为表示涡轮501所处位置处的废气温度的方便的短语。随着afr增加，tot遵循多项式曲线。
50.与必须是化学计量17：1的afr(十七份空气对一份汽油)的汽油发动机不同，柴油系统可以改变afr并仍然工作。点火气缸中的afr可以在从17：1
‑
100：1(十七份空气对一份柴油燃料，至100份空气对一份柴油燃料)的范围内。烟灰在低afr时是一个问题，因此在需要高温操作时保持afr为22：1
‑
24：1是有益的。为了避免烟灰，调节点火气缸的空燃比包括调节进气和燃料喷射中的一个或两个以将空燃比保持为十七份空气对一份燃料或更高。cda模式可以以17：1
‑
70：1或20：1
‑
50：1之间的afr进行操作。另一个afr范围是24：1
‑
45：1。提供大约300摄氏度的后处理催化剂床温度的一个afr范围是30：1
‑
45：1的afr。
51.由于afr和tot之间的多项式关系，可以提出控制算法，以用于感测低温条件并调节空燃比，从而使废气温度达到期望的范围。使用上述废气再循环(egr)控制器400、燃料喷射控制器300和进气辅助控制器600是调节废气温度的一个方面。在选择气缸上进入气缸停用(cda)模式是调节afr和tot的另一个方面。
52.图16a将用于6缸发动机的正常操作模式(三角形)与3缸cda模式(圆)进行对比。将负载(以英尺
‑
磅为单位的扭矩)与以摄氏度为单位的tot进行比较。6缸模式具有比3缸cda模式低的tot。因此，实施图4a的方法提高了tot。实施图4b的方法时具有额外的tot优点。
53.进入cda模式减少了通过发动机100的空气流。这在图16c中示出，其中对于给定的负载(以英尺
‑
磅为单位的扭矩)，对于用于发动机的6缸模式(三角形)和三缸cda模式(圆)示出新鲜空气流(以千克每分钟计)。使用所有6个气缸吸入更多的空气通过发动机。由于进气门和排气门130、150对于cda模式气缸被停用，所以在cda模式中较少的空气被吸入发动机并被推入到排气歧管105。这降低了废气420的流量。废气420在后处理系统中更停滞，因此在催化剂800中较长时间地滞留，从而将更多的污染和热传递给催化剂800。热的催化剂800是有效的催化剂，如图12的例子所示。对于催化剂材料(铂、钯、铑等)的给定混合物，催化剂800具有理想的操作温度范围。在这个理想的温度范围内，催化剂对于捕获污染是最有效的。因此，控制废气温度就控制了催化剂800的温度，催化剂的温度控制催化剂800捕获污染的功效。进出cda模式通过调节每个气缸中的afr来控制废气温度。另外，通过一个或多个egr阀、进气辅助装置和燃料喷射来控制afr进一步影响废气温度和污染捕获。
54.图12示出了催化剂800的一个例子。调节催化剂800的过滤材料将使所示的线移动。对于该例子，催化剂800具有废气420穿过的材料的“床”。“床”的加热影响了污染捕获的效率。含氮物和氮氧化物(nox)是图12的目标污染物。除了别的之外，其它污染物，如硫磺或碳氢化合物，可以是目标污染物。在100摄氏度时，催化剂对于捕获nox(点a)的效率为0％。在150度时，催化剂仅转化24％的nox(点b)。将废气温度提高到200摄氏度(点c)，nox转化效率高达78％，在250度(点d)效率为90％，在300摄氏度(点e)效率为96％。对于示例性催化剂，因此理想的废气温度接近300摄氏度。
55.材料选择限制了催化剂在何种温度下有效，在什么温度下催化剂通过烧结效应被
破坏，以及催化剂在何种温度下可以进行柴油颗粒再生(dpr)。再生过程在高温下烧掉污染物，这限制了污染物的大气进入和环境污染。烧掉污染更新催化剂800以重新捕获污染物。图12显示在500摄氏度的再生温度下，催化剂在捕获nox时效率仅为50％。
56.在发动机系统的某些负载模式下，退出正常模式并进入cda模式可将废气温度提高100摄氏度。通过转向图7可以看出影响。发动机可以以取决于发动机构造的速度怠速，并且图7的例子示出了具有从每分钟800转(rpm)到超过2400rpm的速度的发动机。该例子还使用从零到20巴的发动机负载。可以想到其它发动机设定，并且可以根据发动机的应用和占空比而改变这些设定。例如，乘用公共汽车可以运行在与自卸车不同的rpm范围内。例如公共汽车在接人期间调节时的怠速时的负载，可能会与倾倒自卸器的自卸车的怠速时的负载不同。由于cda模式策略可以应用于各种轻型、中型、长途和重型应用，图7的例子并不示出为将权利要求限制在rpm对负载的单个范围内。图7示出了在显著的操作范围内，发动机在300摄氏度的理想催化剂床温度以下的温度下运行，如图12所示。没有足够的负载，示例性发动机不产生足够的热量以有效地捕获nox。
57.诸如叉车、平地机、摊铺机、收割机、割草机、施工设备、农用设备等的非公路车辆在不足以将催化剂加热到理想温度的负荷下运行大量的时间。但是，不能简单地将催化剂调节为不同的材料，因为车辆具有较高温度的偏移，因此催化剂800需要承受更高的温度而不损坏。
58.由于发动机废气远远低于理想的催化剂温度，所以未装载的怠速模式(点ui)可能具有高尾管污染排放。进入cda模式以停用至少一个气缸，通过提高发动机的燃料效率为废气添加即时热。通过对点火气缸调节afr，可以立即向排气添加额外100摄氏度的热。回顾图12的曲线，额外的热显着增加了无负载怠速时的污染物过滤。加载怠速模式(点li)的例子具有200摄氏度的废气温度。增加100度将使催化剂效率接近其峰值。因此，调节在cda模式中的气缸数量并调节到剩余的点火气缸的燃料，允许通过催化剂800的热管理调节污染物过滤。
59.通过cda模式的即时加热可应用于柴油机微粒过滤器(dpf)再生技术。不用怠速车辆以运行dpf再生循环，计算机控制可以在选择操作模式期间或选择操作次数启动cda模式。afr的进一步调整增加了赋予废气的热。而且，无需使用燃料加料器或怠速循环，更容易实现点r(理想的dpf再生点)。
60.可以实施用于监测废气温度的方法，其中调节点火气缸的空燃比以提高废气温度或将废气温度保持在阈值温度以上。可以监测从柴油发动机排出的污染水平，并调节进入气缸停用模式的气缸数量以达到目标污染水平。基于达到目标污染水平，还可以调节至少一个点火气缸的空燃比。
61.可以监测通过后处理系统的废气流量，并且调节进入气缸停用模式的气缸数量以达到目标废气流量。
62.图4a概述了进入气缸停用的步骤。在步骤s103中，切断到所选择的气缸的燃料。在步骤s105中，无论是通过电动或液压装置，例如电螺线管、电动闩锁、液压闩锁、凸轮选择、禁用可控提升机构、凸轮
‑
无凸轮致动器、混合电动
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液压系统或类似装置，将进气门和排气门脱离致动。一定量的进气流被捕获在停用的气缸中，并且图4a的步骤s107的例子捕获空气进气。
63.图4a的方法可以单独使用以提高发动机的燃料效率和污染控制。但是，图4b示出了气缸停用以及额外的控制优点。在步骤s401中，可以是专用车载计算机的控制系统1400、电子控制单元(ecu)的子系统或其它可编程电路，决定发动机负载是否满足进入cda模式的标准。计算机控制系统1400可以如图14地概述，使得从各种传感器收集传感器数据，包括进气歧管传感器173、排气歧管传感器175和废气传感器807，并沿着bus或类似的布线传送到传感器数据存储器。
64.存储装置1401是诸如ram、eprom、大容量存储设备、可移动介质驱动器、dram、硬盘驱动器等的有形可读存储器结构。排除了信号本身。用于执行本文公开的方法所需的算法存储在存储装置1401中，供处理器1403执行。当实施可选的可变几何涡轮增压器控制时，vgt控制1415从存储器1401传送到处理器以供执行，计算机控制系统作用为涡轮增压器控制器。类似地，计算机控制系统1400实施用于egr控制1414的存储算法，以实施egr控制器；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；实施燃料喷射控制1413的存储算法，以实施燃料喷射控制器。当实施用于vva控制1412的存储算法时，各种进气门控制器和排气门控制器策略可能涉及气门正时和气门升程策略，如本技术其它地方所详述的。
65.虽然计算机控制系统1400被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可以分布成具有多个处理器或分配编程以区分处理器1403。或者，分布式计算机网络可以将计算机结构靠近一个或多个受控结构放置。分布式计算机网络可以与集中式计算机控制系统通信，也可以在分布式计算机结构之间进行联网。例如，计算机结构可以靠近用于vgt控制500的涡轮增压器501，另一个计算机结构可以靠近用于egr控制器400的egr阀410，另一个计算机结构可以靠近用于可变气门致动器200的进气门和排气门，另一个计算机控制器可以设置用于燃料喷射控制器300，并且另一个计算机控制器可以被实施用于进气辅助控制器600。子程序可以存储在分布式计算机结构中，在计算机控制系统1400处进行集中或核心处理。
66.如果发动机系统满足cda标准，如通过具有适当的负载或曲轴rpm或二者，那么计算机控制系统在步骤s403中选择能够在满足当前负载和rpm要求的情况下被停用的气缸数量。要考虑的其它因素是以下因素中的一个或多个：废气温度是否处于阈值范围内或处于目标温度下；制动热效率(bte)是否高于bte阈值；或者尾管排放是否在范围内或处于目标水平。一种策略是在不影响发动机扭矩输出的情况下，使尽可能多的气缸停用。另一种策略是使尽可能多的气缸停用，以保持废气温度尽可能高。另一种策略是停用尽可能多的气缸，以尽可能进行节省燃料的操作。
67.一旦在步骤s403中选择了用于停用的气缸数量，则在步骤s405中，燃料喷射控制器300关闭到所选择的气缸的燃料。在步骤s413中可以同时或随后进行点火气缸的空燃比(afr)的调节。注入气缸的燃料量范围为0
‑
100％，可由计算机通过适当的机构控制，包括传感器、发射器、接收器和致动器。步骤s413可以附加地或可选地包括调节以下中的一个或多个：燃料喷射的正时或量、进气流、废气再循环(egr)、用于点火气缸的气门打开或关闭曲线(升程或正时)。这可以包括上面详述的afr调整策略，并且可以包括压缩机512或进气辅助装置601，或者适当地排除涡轮增压器501。
68.通过进行燃料调节，在步骤s407中，对于所选择的停用气缸，进气门和排气门致动
被切断。在步骤s409中，系统监测废气温度、制动热效率、污染水平、通过催化剂的废气流量等中的一种或多种。如果不能够调节停用的气缸的数量，则继续步骤s409中的监测，但是如果可以停用附加气缸，则步骤s411确定这样做。例如，温度、污染或流量的阈值可以表明，cda中的气缸数量的增加或减少将改善废气条件。因此，如果阈值表示在cda模式下调节气缸将有益于目标废气条件，那么该方法通过返回到步骤s401来检查诸如负载和rpm之类的其它参数是否允许cda模式。
69.在一个方面，并且返回到图5，为了方便起见，以线性方式将发动机概括并用6个气缸标记。在实际实施中，气缸并不总是线性对准的。即使是这样，它们并不总是按照图中编号的顺序进行点火。也就是说，气缸可以不按序列1、2、3、4、5、6点火。例如，正常操作模式下的发动机的点火顺序可以是1、5、3、6、2、4。在cda模式下，气缸4、5、6被停用。剩余的气缸按顺序1、2、3点火。根据发动机的点火顺序，选择停用的气缸可以在算法迭代之间改变。所以，第一次迭代可以如解释的点火。第二次迭代可以将正常点火顺序移动到3、6、2、4、1、5。在这个顺序中，气缸点火3、2、1，而气缸4
‑
6停用。然而，用于实施新的cda模式停用顺序的启动顺序可以启用停用的气缸，并且停用点火气缸。5、3、6、2、4、1的顺序将按顺序5、6、4进行气缸点火，气缸1
‑
3停用。因此，不仅可以改变点火和停用的气缸的数量，而且可以在算法迭代之间改变选择用于点火和停用的气缸。
70.返回到流程图，可以分析步骤s409的结果，并且可以在步骤s415中确定是否调节废气曲线。如上所述，为了调节废气及其加热催化剂800或者从催化剂过滤污染物的能力的方面，可能需要在气缸水平处调节发动机的活动性。因此，如果要调节废气曲线，则算法返回到步骤s413。否则，如步骤s409那样，系统继续监测。
71.可能需要在步骤s417中一起完全退出cda模式，就像在发动机上的负载增加到高于阈值时一样。或者，就像当制动热效率或污染控制在cda模式之外更好时一样。系统通过返回到步骤s401来检查发动机是否仍然满足实施cda模式的标准。如果不符合基本标准，则步骤s417触发从cda模式退出。停用的气缸接收气门致动控制和燃料喷射以返回到点火模式。然而，通过继续流经步骤s413、s409、&s415，该算法可以继续检查afr调节或气门曲线调节是否有益于废气曲线。
72.用于进入或退出cda模式或者将可变气门致动技术与正常或cda模式气缸组合的触发条件在图7
‑
13中概述。污染管理与afr和废气温度相关，因此一个触发条件可能会影响其它触发条件。调节发动机操作的一个方面可能会影响触发条件的多于一个的阈值范围。
73.图7中的粗线表示给定催化剂床组成的目标温度。在粗线下方，废气温度范围的阈值范围触发cda模式适于提高废气温度的指示。当系统确定废气温度低于目标温度时，控制系统1400发出命令以进入cda，与其它考虑因素(例如负载和rpm要求)相称。在粗线上方，可以退出cda模式，以有利于图8中概述的其它技术。
74.阈值范围可以包括低于理想催化剂床温度的废气温度范围。理想的催化剂床温可以在200
‑
300摄氏度之间，高于200摄氏度，高于300摄氏度，或者可以是柴油微粒过滤器再生温度以下的废气温度。在最后的情况下，柴油微粒过滤器的再生温度可以为大约500摄氏度或高于500摄氏度。在温度阈值范围之外，可以退出cda模式。
75.与控制系统1400组合的废气温度传感器807可以从废气温度传感器接收和处理废气温度数据。基于废气温度数据，可以针对燃料喷射器调节命令以调节喷射到多个燃烧气
缸的活动燃烧气缸的燃料量。此外，命令可以调节选择用于停用的燃烧气缸的数量。
76.转到图8，示出了用于触发发动机的各种操作模式的一个实施策略。类似于图7，只要发动机上的负载低于第一负载阈值lt1，控制系统1400就可进入cda模式。可以在整个发动机速度(以每分钟转数(rpm)为单位)操作范围内进入cda模式，从怠速模式直到每分钟最大发动机曲轴转速。区域1包括怠速、低负载和负载怠速模式。cda模式可以单独使用或用于egr增压，以降低afr并提高废气温度。通过调节燃料喷射来优化点火气缸中的燃料使用，可以允许最佳的燃料效率和高热废气。减少使用的气缸降低了流量，因此尽管处于历史上有问题的区域1，催化剂仍然可以达到图12中的点c、d、&e。传统上，废气温度太低，无法捕获区域1中的颗粒，但本文描述的cda模式技术增加了催化剂活性。虽然有效的燃料使用增加了废气中的nox输出，但是在催化剂800中更有效地捕获污染。
77.图13的触发条件表明，当催化剂的nox转化效率随着催化剂床温度基准而增加时，废气中的nox的允许量可以增加。污染法规要求发动机的尾管测量满足上限0.2g/hp
‑
hr(每马力小时0.2克)的nox排放量，或0.3g/hp
‑
hr的nox排放量。发动机可以在一小时内排放(发动机排出)nox，并且发动机废气系统的尾管处的nox排放总量不能高于上限(nox污染阈值)。发动机可以排放超过上限，但是当废气到达尾管时，nox水平必须降低到污染阈值以下。
78.当96％效率时，催化剂800可以接收具有5.0克每马力小时的nox的废气，并除去足够的nox以保持在0.2g/hp
‑
hr上限以下。同样地，当催化剂效率为96％时，催化剂可以从排气歧管中接收7.5g/hp
‑
hr的nox，但过滤污染仍保持在0.3g/hp
‑
hr上限以下。随着催化剂效率的降低，来自发动机的可以过滤的nox污染量减少。因此，通过使用催化剂温度作为确定阈值，并将催化剂温度保持在目标阈值范围内或目标温度下，点火气缸可以在高燃料效率模式(高温，高nox输出)下运行而不增加尾管处的污染。在步骤s415和s411中，图4b的算法可以包括管理尾管污染的过程。监测步骤s409的结果可以是通过调节燃料效率、废气温度、燃料喷射、进气流、cda模式中的气缸数量等来确保马力小时的nox不超过污染阈值的过程。可以在较高的nox模式上选择低nox模式，例如较低的燃料效率模式，以确保在必要的时间框架内满足尾管排放污染阈值。例如，当催化剂床温度在理想范围内时，可以暂停cda模式，或者降低燃料效率以减少从发动机排出的nox的量。于是，催化剂过滤的nox越少，催化剂中捕获的污染物就越多。因此，控制算法被配置为处理污染水平数据以迭代地调节燃料喷射器310、进气辅助装置601、vgt涡轮增压器501、egr阀412、414或410或者气门致动器中的一个或多个的命令，直到污染水平低于污染阈值。
79.返回到图8，区域2指示第二负载阈值lt2。中等负载(例如50％负载模式)可以是第二负载阈值lt2。在区域2中，可以在整个发动机速度操作范围内使用cda。进气辅助装置601可以提高afr以满足发动机的扭矩输出要求。
80.诸如曲轴传感器107之类的负载监测传感器可以确定发动机的负载。控制算法可以从曲轴传感器107接收负载数据并确定发动机的负载。控制系统1400可以基于发动机的负载来确定发动机输出要求。当发动机的负载低于第一负载阈值lt1时，控制系统1400可以调节选择用于停用的多个燃烧气缸的数量以满足发动机输出要求。当发动机的负载高于第一负载阈值lt1时，控制算法被配置为增加进气歧管的进气流。当发动机的负载高于第二负载阈值lt2时，控制算法退出cda模式。
81.发动机的负载可以以多种方式影响进入cda模式的决定。比较图8&9示出了这一点。图8利用负载阈值lt1&lt2将负载对rpm分为区域1
‑
4。图9将负载与在cda模式下停用的多个气缸的一个例子相关联。高于第二负载阈值lt2时，不使用cda模式。发动机需要比在cda模式下能够提供的更多的扭矩输出。所有气缸点火以适应负载。
82.控制系统1400可以监测发动机操作模式。用于进入cda模式的阈值范围可以包括怠速发动机操作模式阈值lta、负载怠速发动机操作模式阈值ltb和负载发动机操作模式阈值ltc中的一个或多个。基于发动机工作模式是怠速发动机操作模式、负载怠速发动机操作模式还是负载发动机操作模式，来调节进入气缸停用模式的多缸柴油发动机的气缸数量。图9显示了负载阈值对停用的气缸数量的一个例子。虽然示出了偶数个气缸，但可以选择其它数量的气缸停用，例如奇数或单数的气缸。
83.发动机操作模式可以包括轻负载模式、中等负载模式和重负载模式，并且用于进入cda的阈值范围可以包括轻负载模式和中等负载模式。发动机操作模式还可以启动模式，并且用于进入cda的阈值范围可以包括启动模式。
84.确定是否进入cda可以包括通过曲轴传感器107监测发动机曲轴速度。当阈值范围包括高于st的高速阈值范围和低于st的低速阈值范围时，基于发动机曲轴速度是在低速阈值范围内还是在高速阈值范围内来调节进入气缸停用模式的气缸数量。
85.在区域4中可以使用正常操作模式，特别是当发动机优化为在区域4中进行操作时，例如巡航模式。增强模式可用于区域1
‑
3，仅用于区域2&3，或仅用于区域3。增强模式应用步骤s409、s415、&s413的原理来调节气门打开或气门关闭曲线以影响燃料效率。超过阈值速度st，使用区域3。低于阈值速度st，使用区域4的技术。
86.增强模式的技术可以调节气门曲线，如图15所示。每个气门可以调节其升程高度，并调节其打开时间。图15的例子示出了提前关闭曲线与曲线ll中的低升程的组合。还示出了正常升程以及正常打开和关闭曲线ln。示出了具有高升程曲线lh的延迟气门关闭。其它气门曲线是可能的，因此图15是示例性的并且不限制进气门和排气门的可能的曲线范围。进气门或排气门打开或关闭的升程和正时可以根据发动机操作条件进行调整。如上所述，对于可变气门致动器(vva)200，增强模式技术可以包括提前进气门打开(eivo)、提前进气门关闭(eivc)、延迟进气门打开(livo)、延迟进气门关闭(livc)、提前排气门打开(eevo)、提前排气门关闭(eevc)、延迟排气门打开(levo)、延迟排气门关闭(levc)、进气门致动正时和排气门致动正时的组合，如eevc和livo调节(负气门重叠(nvo))。用于操作发动机系统的一种技术包括当柴油发动机系统在诸如第二负载阈值lt2之类的阈值范围之外操作并进入提前进气门关闭模式时，退出气缸停用模式。当柴油发动机系统在诸如第二负载阈值lt2之类的阈值范围之外操作并且进入延迟进气门关闭模式时，另一技术退出气缸停用模式。
87.气缸停用需要实施bsfc(制动比燃料消耗)和&nox&tot(涡轮出口温度)之间最佳权衡的策略。提前进气门关闭(eivc)和延迟进气门关闭(livc)产生良好的bsfc。可以在高速和高负载条件下使用这些技术。尽管对于eivc和livc而言nox较高，但是在启动和低负载下，催化剂通过cda被加热到理想的过滤范围。催化剂可以在期望的监管限度内对净尾管排放过滤增加的nox。
88.如图10所示，发动机的制动热效率(bte)随负载的增加而增加。负载的比例与图7不同。图7示出了以巴为单位的示例性负载(压力)。但图10示出了相对于发动机负载能力的
负载百分比。因此，发动机的负载范围为其能力的0
‑
100％。bte增加，发动机越接近其最大负载能力。bte可以是进入或退出cda模式的触发条件。低于阈值bte的负载在bte值的阈值范围内触发进入cda模式。在bte阈值以上，发动机系统退出cda模式，以利用高负载、高bte效率的操作条件。图16d比较了例如示例性6缸发动机的正常所有气缸点火模式(三角形)和cda模式(圆)之间的制动热效率(bte)。在图16d中，cda模式在阈值下胜过正常操作模式。当负载小于200英尺
‑
磅的扭矩时，减少点火气缸的数量增加了示例性发动机系统的bte。超过200ft
‑
lbs扭矩，使用所有气缸点火的正常操作是有益的。
89.图7将高负载条件与废气温度相关联，以示出催化剂床对发动机大部分高负载输出而言有效地工作。催化剂床温度足够高以捕获污染，因此基于bte监测bte和调节cda模式会影响催化剂的温度和发动机系统调节污染的能力。监测制动热效率允许基于将制动热效率保持在制动热效率阈值以上来调节点火气缸的空燃比的步骤。cda模式可以使bte达到较低负载的阈值，并且当跨越负载阈值时，退出cda模式以有利于点火所有气缸。
90.用于进入或退出cda模式的其它触发事件可以包括监测加速器位置，并且其中阈值范围包括加速器位置的子集。一定的加速度会引起发动机的负载，因此cda模式可以链接到加速器，因为它可以链接到负载。其它用户输入，例如按钮、杠杆和其它用户输入，可触发进入cda模式的阈值范围。例如，用户可以选择dpf再生模式，这导致发动机系统进入cda以达到目标dpf再生温度，例如图12中的点r，或适用于催化剂含量的另一目标温度。
91.退出cda模式可以包括：取消选择用于停用的燃烧气缸；命令喷射控制器启用用于至少一个被取消选择的燃烧气缸的相应燃料喷射器；命令进气门控制器启用用于至少一个被取消选择的燃烧气缸的相应进气门；以及命令排气门控制器启用用于至少一个被取消选择的燃烧气缸的相应排气门控制器。控制算法还被配置为基于发动机输出要求来调节到燃料喷射器的命令以调节喷射到多个燃烧气缸的活动燃烧气缸的燃料量。当气缸退出cda模式时，燃料喷射器310被控制以基于发动机负载要求重新分配燃料。
92.控制算法可以包括从空气流传感器(例如进气歧管传感器173)接收空气流数据的指令。控制系统1400可以确定到相应进气门的空气流，基于所确定的空气流量并基于燃料喷射器命令确定多个燃烧气缸中的每一个燃烧气缸的空燃比，并且基于所确定的空燃比，当发动机的负载处于预定范围内时命令进气辅助装置增大到多个燃烧气缸的空气流。基于确定的空燃比，控制系统可以调节对燃料喷射器310的命令，以调节喷射到多个燃烧气缸的活动燃烧气缸的燃料量。
93.回到图8，区域2，在正常低负载条件下，空燃比(afr)可以是80份空气对一份燃料(80：1)。在cda模式中，afr减少了一半，这增加了燃烧的热。中等负载的afr可以为40：1。降低afr会增加废气温度(tot或涡轮出口温度)，从而可以有助于催化剂收集不期望排放的能力。但是，进入或低于20：1，afr会增加废气排放，这并不是所期望的。所以在中等负载下一半的气缸简单地进入cda可能产生太多的烟灰。在cda模式下运行进气辅助装置对于更有效地调节afr而言是有益的。运行进气辅助装置601的益处超过了通过带轮操作的装置向进气辅助装置601提供动力的发动机100上的任何增加的负载的破坏。当在没有进气辅助的情况下afr升高到高于低20：1的afr时，停用一半的气缸可以为中等负载条件下的废气获得高温tot的益处。没有进气流辅助，使用中等载荷的cda会在废气中产生烟灰。使用进气辅助装置将cda模式的优点扩展到低负载和怠速状态之外，并且尽管为进气辅助装置601提供动力但
仍然提供燃料经济性的优点。这是因为在关闭气缸时和减少燃料使用时减少了废气输出。cda模式期间的废气输出量不足以激励涡轮增压器以足以将进气流增加到所需的afr。
94.空气辅助装置用于供应新鲜空气来代替或补充通过涡轮增压供应空气，以提高氧气对燃料的比例。不是仅在非常低的负载或怠速条件下使用cda，而是使用cda扩展到更高的负载条件。空气辅助装置用于将空燃比(afr)从20:1提高到23:1或24:1。例如，使用空气泵允许25
‑
35％负载的cda。较大的范围是25
‑
50％的负载。这允许柴油发动机在更大的操作范围内以及在涡轮增压否则将不足以提高afr的载荷下受益于降低排放。在更大的发动机操作范围内，低燃料使用和低排放是可能的，因为供氧源不依赖于涡轮增压器。进气辅助装置601可以是空气泵、机械增压器或者甚至风扇。
95.因为进气辅助装置的占空比非常小，例如为2％，并且由于进气辅助装置的尺寸保持非常小，例如发动机尺寸的15％或更小，所以存在净燃料节省。例如，15l、7l或2l发动机可与0.3l机械增压器、风扇或空气泵配对。再次使用2l发动机作为例子，进气辅助装置提供大约0.5kg/min的空气流或更小的空气流，以增加25
‑
50％负载操作的afr。在这种负载范围内，低的140
‑
150kpa进气歧管压力允许低容量进气辅助装置，并导致低功率使用。
96.cda模式可用于六缸发动机或八缸发动机。一半的气缸、两个气缸等可以进入cda。发动机可以仅仅以两个点火气缸进行操作。cda模式的使用创造了“发动机内的发动机”，因为可以在装置或车辆上安装大容量以用于高负载操作，但是计算机控制策略可将发动机燃料使用和污染减少到更小发动机的小负载和怠速条件下的发动机燃料使用和污染。也就是说，cda模式可以用于选择性地减小发动机排量。但是，cda也可以用于将每个气缸的负载加倍，从而在正常模式下增加每个气缸的扭矩输出。这些有利之处可以减少排放、提高燃料经济性、并增加tot。
97.cda模式的另一个好处是能够回收压缩能量。因为增压空气或其它进气流被捕获在cda气缸中，并且因为活塞160未被停用，所以活塞在停用的气缸中继续上下循环。活塞跟随其冲程循环，并且进行工作以压缩进气。但是活塞回弹，这可以通过将压缩回弹从活塞160联接到曲轴101来增加来自柴油发动机的扭矩输出。这种“空气弹簧”效应可以将比摩擦损失更多的能量返回给曲轴，否则这些能量将会从正常模式启用气缸夺去。使用cda模式比发动机制动、规则燃烧、正功率或制动负载对发动机的磨损更少。关闭气缸保持它们，并且有效地运行剩余的点火气缸在整个发动机上效率低下地运行所有气缸磨损更少。为了增加弹回，可以在停用气门之前增加到气缸的进气流。
98.使用cda的nox调节策略
99.燃料效率燃烧循环增加了nox排放。消费者需要良好的燃料经济性，但联邦法规要求低nox输出。目标是不一致的。
100.一种妥协是使发动机的燃料效率降低以减少nox排放，如通过调节发动机正时以延迟发动机，或通过废气再循环(egr)。重新设计其它系统组件试图提高燃料经济性，以弥补燃料效率的损失。其它部件通过更多的空气动力学、较小的阻力等来弥补发动机的燃料经济性损失。但是，最终，发动机的燃料效率低下。
101.一个问题是燃料效率高的柴油(具有低bsfc
‑
制动比燃料消耗的柴油)已经增加了nox输出。例如，燃料效率高的柴油可以输出6
‑
9克nox/发动机小时。然而，法规要求输出量为0.2，并且即将达到0.02克nox/发动机小时。只有通过有效的后处理系统才能达到目标，
同时满足消费者对燃料效率的需求。因此，有必要快速加热催化剂以进行有效的过滤。
102.例如，通过bsfc测量的燃料效率提高8％，可提高nox2g/hp
‑
hr。另外8％的燃料效率增加是一样的，因此燃料效率/燃料经济性可以提高16％，但是代价是从1g/hphr升至5g/hphr的nox。如果催化剂可以保持在其最有效的过滤范围内，那么捕获nox，并且尾管排放符合必要的标准。
103.在汽油发动机中，cda将努力减少泵送损失，并减少对进气节气门的需求。这些好处将限于流量和阻力损失。汽油发动机必须运行化学计量的燃料：空气(afr)，因此cda模式的优点更受限制。
104.在缺乏节气门的柴油发动机上，cda的泵送损失较少，而有效燃烧更多。柴油发动机可以具有一定范围的空燃比。afr可以调节到条件，因此cda可以以更高的负载运行每个气缸，从而提高气缸的制动热效率，从而提高燃料经济性。cda通过停用一个或多个气缸来提供燃料经济性的优点，从而节省了到该气缸的燃料，并节省了用于致动气缸的能量消耗。燃料经济性在剩余活动气缸中增加，因为响应于停用的气缸并且响应于负载或怠速状况而调节到那些气缸的燃料。可以根据情况计量燃料量。
105.在一个方面中，通过在cda模式下停用气缸，减少污染。关闭一个或多个气缸导致降低无效率的燃料使用，这降低了污染和燃料消耗。所以，cda会立即带来好处。由于afr被调节到活动气缸，所以最佳燃烧所需的空气量也被调整到活动气缸。在低负载条件下，所需的扭矩输出量相当小。将空气推入所有气缸，并将燃料推入所有气缸，会产生过大的扭矩并使用太多能量和燃料。停用一个或多个气缸允许一个或多个剩余的点火气缸使用更多的燃料或更少的空气，导致较热的燃烧。较高的热燃烧具有较低的尾管污染，因为催化剂床可以被加热并且可以更好地过滤污染。在一个方面，nox排放减少，因为较少量的废气输出产生较少的nox。然而，由于高效的燃烧会增加nox，所以较高的燃料经济性会增加nox。因此，在增加的燃料效率、降低的废气量和催化剂加热到最佳nox过滤温度的能力之间存在权衡。
106.只使用cda，没有调节到其它气缸的afr或燃料，那么燃料效率会提高5％，因为用于停用的气缸的燃料较少。cda活塞的摩擦损失被不运行气门和喷射器的增益远远超过。
107.但是，通过提高燃烧效率，将afr调节到活动气缸可能增加污染。气缸中有效的燃料使用可能增加nox。因此，对于cda，最佳燃烧所需的空气量也调整到活动气缸。在低负载条件下，所需的扭矩输出量相当小。将空气推入所有气缸，并将燃料推入所有气缸，会产生过大的扭矩并使用太多能量和燃料。停用一个或多个气缸允许一个或多个剩余的气缸使用更多的燃料或更少的空气，导致较热的燃烧。更高的热燃烧具有较低的污染，因为催化剂床可以被加热，并且可以通过后处理系统更好地过滤污染，后处理系统在加热到200
‑
300摄氏度之间时最有效地运行。
108.用cda调节afr会立即加热废气。较高的热废气使催化剂加热到其最佳过滤温度。使用cda，可以去除在低负载或低温操作时增加废气温度所需的燃料加料器。这减少了后处理燃料的使用和费用。对于尿素污染管理系统，尿素的需求急剧下降。
109.一方面，在低负载条件下的cda期间nox排放减少，因为废气输出量减少。使用较少的气缸排出较少的废气。较少的废气输出产生较少的nox。然而，通过cda减少废气将流量减少一半，这减少了用于加热催化剂的废气量。但是，降低的流量更好地保持催化剂中的热，并且废气更热，从而更快地加热催化剂。然而，由于高效的燃烧会增加nox，所以较高的燃料
经济性会增加nox。通过更好的催化剂加热，催化剂能够更好地吸收nox。因此，在增加的燃料效率、降低的废气量和催化剂加热到最佳nox过滤温度的能力之间存在权衡。
110.废气立即加热，因为在凸轮转动一圈期间可以打开和关闭cda，但周围的金属，如气缸对气缸的热传递和催化剂本身，需要更长的时间才能从热传递中升温。满足未来排放标准成为加热理想加热废气周围操作环境的问题。
111.使用cda高效运行发动机在活动点火气缸中更有效地使用燃料，同时在非活动气缸中不使用燃料。减少的燃料使用增加燃料经济性，这是非常期望的。增加的催化剂功能对低燃料使用也是非常期望的。更有效地使用更少的燃料最终减少发动机的nox排放。
112.气缸停用使用策略(按需的废气温度)
113.气缸停用非常有利于燃料经济性和后处理污染管理，并且可以在不需要全发动机扭矩输出时实施。可以使用cda来加热废气温度，这会加热催化剂，从而导致更好的nox管理。加热的催化剂能够更好地过滤nox。
114.cda将气缸的进气门、排气门和燃料喷射停用，同时通过在更多燃料状态下或以更高化学计量的空燃比运转其它气缸，来增加剩余气缸的扭矩输出。与汽油发动机不同，柴油发动机的空燃比(afr)可以改变，使得空气量可以相对于燃料量改变以调节扭矩输出。调节afr以调节扭矩输出也调节了气缸的热输出。
115.一种控制技术仅在废气温度低于250摄氏度时实施cda模式。低于此温度，nox过滤不良。高于该温度，催化剂是有效的。燃料经济性通常紧密跟踪这种现象。但是，通过调节空燃比(afr)，cda通过更有效地使用每个气缸中的燃料来提高燃料经济性。
116.在柴油机中，燃料效率高的气缸增加了nox输出和废气温度。所以认为cda是坏的：它增加了nox。但是，温度升高提高了催化剂过滤污染的能力。这最终会过滤比燃料经济性提高所增加的更多的nox，从而导致污染净减少。
117.注意，根据催化剂材料和目标nox输出，实施cda的250度线可以调节到200或300摄氏度。
118.如图7所示，大部分柴油发动机的操作图在废气温度低于250摄氏度的情况下输出扭矩。因此，在低负载或怠速条件下，发动机速度可以达到2400rpm，而不会输出足够的热来有效地使用后处理系统。因此，可以在大范围的发动机rpm下实施cda，以提高废气温度以进行有效的nox过滤。与以前的想法相反，cda不必局限于低发动机速度操作。cda可以基于废气温度来实施。由于在临界温度带内不需要全发动机负载能力，因此可以停用气缸以满足后处理温度目标，而不会影响发动机的操作速度。因此，只有当废气温度低于某个温度限值时实施cda的控制策略消除了对用于确定cda模式的发动机负载的依赖。温度限制控制cda活动的时间量，而不影响其它负载操作模式。
119.研究发动机图显示，随着发动机rpm的增加，对cda模式的需求将减少。在负载和速度增加时，发动机更加能够输出目标后处理温度下的废气。通过温度限制cda使得cda对于在低负载温度带上具有普通操作经验的驾驶员而言使用较少的可检测因素。
120.催化剂再生的气缸停用
121.在0
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600摄氏度的全温度范围内难以设计最佳操作的催化剂。在某些时候，低温nox过滤材料不能承受dpf催化剂再生的热，而较高温度的过滤材料在低温下表现较差。因此，难以捕获nox。
122.使用cda，可以去除在低负载或低温操作时增加废气温度所需的燃料加料器。这减少了后处理燃料的使用和费用。对于尿素污染管理系统，尿素的需求急剧下降。
123.一个问题是燃料效率高的柴油已经增加了nox输出。例如，燃料效率高的燃烧柴油可以输出6
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9克nox/发动机小时。然而，法规要求输出量为0.2，并且即将达到0.02克nox/发动机小时。只有通过有效的后处理系统才能达到目标，同时满足消费者对燃料效率的需求。因此，有必要快速加热催化剂以进行有效的过滤和有效的燃烧。
124.废气立即加热，例如，通过从正常操作切换到cda操作，可以将额外的100
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110摄氏度添加到废气温度。这与必须循环一段时间才能使废气温度升高的eevo和其它现有技术的策略形成鲜明对比。目前的重型机械可能需要花费ftp(联邦测试程序)排放测试的全部20分钟才能达到排放标准的正确温度(如果有的话)。某些机械不会产生足够的热量来通过排放测试。其它策略需要7分钟来升温才能达到排放测试。cda模式可以在3分钟内加热后处理系统。通过cda模式能够获得的提高的废气温度大于竞争策略，并且与竞争策略相比，需要较少的燃料来达到该温度。
125.因为cda可以在凸轮转动一圈时打开和关闭，所以在正常和cda模式之间切换气缸的能力允许废气温度的快速调整。满足未来排放标准成为理想加热和过滤废气的问题。
126.催化剂再生将催化剂加热至特定温度，例如500
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600摄氏度。nox与其它污染物一起燃烧，以清洁催化剂，以便其能够再次过滤污染物。因为cda可以立即加热废气，所以它是微粒过滤器再生技术的有利之处。使用cda可以减少车辆用于再生的停机时间，并提供更多的按需再生。因此，在驻车制动器打开的情况下，不用拉到路旁以高rpm运行发动机，cda模式可以在车辆操作期间启用以再生催化剂。
127.使用cda，可以去除在低负载或低温操作时清洁催化剂所需的燃料加料器。这促进了重新设计一个温度带的后处理以实现高效操作的目标。理想情况下，催化剂在200
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600摄氏度下操作，但从材料科学的角度来看，难以在0
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600℃的整个温度操作范围内设计催化剂。因此，使用cda即可将废气加热至200摄氏度或更高摄氏度减轻了在催化剂中的包括低温过滤材料的一些材料负担。可以移动后处理的最佳温度带，并相应地调节材料。
128.通过考虑本文公开的例子的说明和实践，其它实施方案对本领域技术人员而言将是明显的。说明书和例子仅被认为是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求表示。