Способ эксплуатации двигателя (варианты)

Способ эксплуатации двигателя (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к регенерации и регулировке температуры каталитического нейтрализатора путем впрыска воды во время работы на бедной смеси. В частности, изобретение относится к вариантам способов эксплуатации двигателя.

Системы контроля выбросов двигателя могут содержать один или более каталитических нейтрализаторов выхлопных газов для воздействия на различные компоненты выхлопных газов. Каталитическими нейтрализаторами могут быть, например, трехкомпонентные нейтрализаторы, накопительные каталитические нейтрализаторы оксида азота, пусковые нейтрализаторы, катализаторы селективного каталитического восстановления (SCR) и т.п. Каталитические нейтрализаторы выхлопных газов двигателя могут использовать периодическую регенерацию для восстановления каталитической активности и уменьшения окисления катализатора. Например, катализаторы могут быть регенерированы с помощью введения необходимого количества топлива для создания обогащенной среды и уменьшения количества кислорода, накопленного в катализаторе. В связи с этим, из-за потребления топлива для регенерации катализатора, может ухудшиться экономия топлива двигателя. Соответственно, были разработаны различные стратегии регенерации катализаторов.

Один способ раскрыт в патенте США №6969492, согласно которому устройство снижения токсичности выхлопных газов предусматривает прохождение нескольких этапов каталитического преобразования, обеспечиваемых по меньшей мере двумя каталитическими нейтрализаторами, расположенными последовательно. В частности, каталитические ступени включают в себя трехкомпонентный нейтрализатор, расположенный последовательно (например, выше по потоку) с катализатором восстановления оксида азота. Различные характеристики накопления аммиака в каталитических нейтрализаторах позволяют увеличить восстановление NOx и уменьшить необходимость регенерации катализатора. Другой подход раскрыт в публикации WO 2009/080152, согласно которому выхлопная система двигателя содержит многокомпонентные накопительные каталитические нейтрализаторы NOx с промежуточным катализатором SCR. Воздушно-топливный коэффициент выхлопных газов непрерывно меняется между богатой и бедной фазами на основании различий между топливно-воздушным коэффициентом выше по потоку первого накопительного каталитического нейтрализатора NOx и воздушно-топливным коэффициентом ниже по потоку второго накопительного каталитического нейтрализатора NOx.

Однако было обнаружено, что с такими подходами могут быть связаны потенциальные проблемы. Например, было установлено, что управление регенерацией может быть нарушено во время режимов работы, когда один или несколько цилиндров могут быть отключены по причине прекращения подачи топлива в цилиндры во время ездового цикла автомобильного транспортного средства. Во время таких режимов работы двигатель может продолжить вращение, будучи отключенным от подачи топлива улучшения дорожных качеств и производительности. Такое вращение закачивает воздух в трехкомпонентный каталитический нейтрализатор выхлопных газов, вызывая окисление нейтрализатора и снижая его способность к нейтрализации NOx при повторном включении двигателя. Несмотря на то, что для быстрой регенерации трехкомпонентного каталитического нейтрализатора при повторном включении двигателя может быть применено обогащение горючей смеси, это приводит к увеличенному потреблению топлива. Другим последствием закачки двигателем воздуха в нейтрализатор может быть увеличение температуры каталитического нейтрализатора, что также снижает его эффективность.

В одном примере для регенерации и регулировки температуры каталитического нейтрализатора в изобретении предлагается способ эксплуатации двигателя, в котором при выбранном условии производят селективное отключение одного или нескольких цилиндров посредством отключаемых топливных форсунок, причем во время деактивации цилиндров в один или более отключенных цилиндров впрыскивают воду, чтобы уменьшить насыщение кислородом первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Процессы, во время которых один или несколько цилиндров могут быть отключены, могут представлять собой, например, переключение трансмиссии, как автоматической, так и механической, отсечку топлива в режиме замедления (DFSO), контроль видов и последствий отказа при пропуске зажигания (FMEM при пропуске зажигания) и контроль увеличения числа оборотов двигателя во время неустойчивых процессов пуска и остановки. Таким образом, путем впрыска воды и уменьшения количества содержания кислорода в каталитическом нейтрализаторе в режиме работы при отключенных цилиндрах повышенный расход топлива в связи с обогащением смеси во время повторного включения цилиндра (цилиндров) может быть снижен с одновременным поддержанием требуемой концентрации NOx в выхлопных газах. Кроме того, впрыск воды в режиме работы при отключенных цилиндрах может сократить чрезмерное повышение температуры в каталитическом нейтрализаторе. Путем снижения температуры каталитического нейтрализатора можно достичь оптимальных рабочих характеристик нейтрализатора. Кроме того, впрыск воды в отключенные цилиндры способствует уменьшению содержания углеводородов в выхлопных газах посредством парового риформинга в первом каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов при повторном включении подачи топлива. Следовательно, впрыск воды, в дополнение к уменьшению содержания кислорода в каталитическом нейтрализаторе и снижению температуры нейтрализатора, может уменьшить выбросы углеводородов.

Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создан способ эксплуатации двигателя, при котором:

оценивают продолжительность отключения цилиндров;

определяют количество доступных циклов впрыска воды на основе оцененной продолжительности отключения цилиндров;

определяют превышение пороговой величины доступными циклами впрыска воды;

выборочно отключают один или более из цилиндров двигателя с помощью отключаемых топливных форсунок во время переключения трансмиссии, когда имеется превышение пороговой величины доступными циклами впрыска воды; и

при отключении цилиндров уменьшают насыщение кислородом первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов посредством впрыскивания воды в один или более из отключенных цилиндров двигателя посредством одной или более из форсунок для впрыска воды в каждом отключенном цилиндре двигателя.

Предпочтительно, при отключении цилиндров впрыск воды в один или более из цилиндров выполняют при превышении порогового значения температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Предпочтительно, оцененная продолжительность отключения цилиндров основана на одном или более из рабочих условий двигателя.

Предпочтительно, переключение трансмиссии включает в себя переключение в автоматической трансмиссии.

Предпочтительно, переключение трансмиссии включает в себя переключение в механической трансмиссии.

Предпочтительно, переключение трансмиссии представляет собой переключение с более высокого передаточного отношения на более низкое передаточное отношение.

Предпочтительно, во время впрыска воды дополнительно регулируют количество впрыскиваемой воды на основе одного или более из объема двигателя, температуры двигателя, частоты вращения двигателя и давления в коллекторе.

Предпочтительно, дополнительно прекращают впрыск воды при повторном включении одного или более из отключенных цилиндров двигателя.

Предпочтительно, дополнительно регулируют воздушно-топливное соотношение в повторно включенных цилиндрах двигателя на основе количества аммиака во втором каталитическом нейтрализаторе, при этом воздушно-топливное соотношение для сжигания уменьшают при уменьшении количества аммиака.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создан способ эксплуатации двигателя, при котором:

оценивают продолжительность отключения цилиндров;

определяют количество доступных циклов впрыска воды на основе оцененной продолжительности отключения цилиндров;

определяют превышение пороговой величины доступными циклами впрыска воды;

выборочно отключают один или более из цилиндров двигателя с помощью отключаемых топливных форсунок во время запуска двигателя, когда имеется превышение пороговой величины доступными циклами впрыска воды; и

при отключении цилиндров уменьшают насыщение кислородом первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов посредством впрыскивания воды в один или более из отключенных цилиндров двигателя посредством одной или более из форсунок для впрыска воды в каждом отключенном цилиндре двигателя.

Предпочтительно, в режиме работы с отключенными цилиндрами впрыск воды в один или более из цилиндров выполняют в зависимости от количества циклов впрыска воды, а также в зависимости от температуры каталитического нейтрализатора.

Предпочтительно, выборочное отключение цилиндров выполняют во время повторного запуска двигателя после остановки при по меньшей мере частично разблокированном преобразователе крутящего момента и при превышении порогового значения частоты вращения двигателя при увеличении частоты вращения двигателя.

Предпочтительно, дополнительно регулируют момент впрыска воды на основе условий работы двигателя.

Предпочтительно, дополнительно прекращают впрыск воды при повторном включении одного или более из отключенных цилиндров.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан способ эксплуатации двигателя, при котором:

оценивают продолжительность отключения цилиндров;

определяют количество доступных циклов впрыска воды на основе оцененной продолжительности отключения цилиндров;

определяют превышение пороговой величины доступными циклами впрыска воды;

выборочно отключают один или более из цилиндров двигателя с помощью отключаемых топливных форсунок во время отсечки топлива в режиме замедления, когда имеется превышение пороговой величины доступными циклами впрыска воды; и

при отключении цилиндров уменьшают насыщение кислородом первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов посредством впрыскивания воды в один или более из отключенных цилиндров двигателя посредством одной или более из форсунок для впрыска воды в каждом отключенном цилиндре двигателя.

Предпочтительно, дополнительно регулируют количество впрыскиваемой воды в режиме впрыска воды на основе одного или более из объема двигателя, температуры двигателя, частоты вращения двигателя, давления в коллекторе и уровня кислорода в выхлопных газах, а также регулируют смещение в сторону обогащенного соотношения при повторном включении цилиндров на основе количества впрыскиваемой воды.

Предпочтительно, впрыск воды в один или более из отключенных цилиндров двигателя выполняют в зависимости от числа циклов впрыска воды, а также температуры первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Предпочтительно, дополнительно прекращают впрыск воды, повторно включают один или более из отключенных цилиндров двигателя и регулируют воздушно-топливное соотношение для сгорания в повторно включенных цилиндрах на основе количества аммиака во втором каталитическом нейтрализаторе.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое изложение сущности изобретения представлено для описания в упрощенной форме ряда выбранных концепций, дальнейшее изложение которых приводится ниже в подробном описании. Краткое раскрытие сущности изобретения не направлено на определение основных или существенных характеристик заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определяется формулой изобретения. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивается вариантами реализации изобретения, устраняющими какой-либо из недостатков, указанных выше или в любой части данного описания.

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схема примера ходовой части транспортного средства;

Фиг. 2 - частичный вид двигателя внутреннего сгорания;

Фиг. 3 - схематичное изображение системы принудительной вентиляции картера и системы продувки топливного бака, соединенные с системой двигателя;

Фиг. 4А, 4В и 4С - примеры способов впрыска воды и регулировки регенерацией каталитического нейтрализатора выхлопных газов, основанной на отключении цилиндра (цилиндров) двигателя и температуре каталитического нейтрализатора выхлопных газов;

Фиг. 5 - пример способа для регулировки впрыска воды в режиме работы при отключенных цилиндрах двигателя; и

Фиг. 6 - пример регулировки впрыска воды и воздушно-топливный коэффициент сгорания при выборочном отключении цилиндра (цилиндров) и в зависимости от температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Нижеприведенное описание относится к системам и способам впрыска воды в режиме работы двигателя при отключенных цилиндрах таким образом, чтобы уменьшить потребность в регенерации каталитического нейтрализатора выхлопных газов и регулировать чрезмерное повышение температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов после отключения цилиндров. Работа при отключенном цилиндре (цилиндрах) (или работа на бедной горючей смеси) может происходить в таких условиях, как переключение передач, отсечка топлива в режиме замедления (DFSO), контроль видов и последствий отказа при пропуске зажигания (FMEM при пропуске зажигания) и контроль увеличения числа оборотов двигателя во время процессов пуска и остановки в системе двигателя, представленной на Фиг. 1, 2 и 3. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, например, процедуры с Фиг. 4, для впрыска воды и регулировки регенерации каталитического нейтрализатора выхлопных газов. В частности, вода может быть впрыснута в один или несколько отключенных цилиндров двигателя во время работы при отключенных цилиндрах на основании продолжительности отключения цилиндров двигателя и значения температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов. Способ определения количества впрыскиваемой воды, а также установки момента впрыска воды представлен на Фиг. 5. При повторном включении цилиндров двигателя контроллер двигателя может отрегулировать воздушно-топливный коэффициент в повторно включенных цилиндрах. Возможные регулировки впрыска воды и топливовоздушной смеси при отключении цилиндров и в зависимости от температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов показаны на Фиг. 6. Степень обогащения (например, смещение в сторону богатого соотношения) соотношения «воздух для сгорания/топливо» может быть основана на количестве аммиака в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, например, катализаторе системы SCR. Таким образом, каталитический нейтрализатор выхлопных газов, например, трехкомпонентный нейтрализатор, может быть регенерирован при одновременном сокращении повышенного потребления топлива в двигателе. Кроме того, путем выполнения впрыска воды может быть воплощена регулировка температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов, что предотвратит снижение эффективности работы каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

На Фиг. 1 показана ходовая часть 100 транспортного средства. Ходовая часть включает в себя двигатель 10 внутреннего сгорания. В изображенном примере двигатель 10 может быть выборочно отключен при возникновении условий переключения передач, DFSO, пропуска зажигания в цилиндре и стоп-старта, как будет описано далее со ссылкой на Фиг. 2 и 5. Двигатель 10 изображен соединенным с трансформатором 11 крутящего момента через коленчатый вал 40. Двигатель 10 может содержать стартерную систему 9, способствующую прокрутке двигателя при повторном запуске двигателя. Трансформатор 11 крутящего момента также соединен с трансмиссией 15 через турбинный вал 17. В одном примере трансмиссия 15 представляет собой ступенчатую трансмиссию. Трансмиссия 15 может также включать в себя различные зубчатые передачи и муфты для регулирования выходного крутящего момента от трансмиссии к колесам 19. Трансформатор И крутящего момента имеет обгонную муфту (не показана), которая может быть включена, выключена или частично включена. Когда муфта выключена или выключается, можно сказать, что трансформатор крутящего момента находится в разблокированном состоянии. Турбинный вал 17 также известен как ведущий вал коробки передач. В одном варианте выполнения, трансмиссия 15 включает трансмиссию с электронным управлением с множеством выборочных дискретных передаточных чисел. Трансмиссия 15 может также содержать другие различные зубчатые передачи, например, с передаточным числом конечной передачи (не показано). В качестве альтернативы трансмиссия 15 может представлять собой бесступенчатую трансмиссию (CVT). В другом варианте трансмиссия 15 может представлять собой механическую трансмиссию, в этом случае трансмиссия может включать в себя муфту (вместо преобразователя крутящего момента в автоматической трансмиссии), соединяющую двигатель с трансмиссией. Переключение передач в механической трансмиссии может быть выполнено водителем транспортного средства путем сцепления или расцепления муфты посредством педали сцепления для того, чтобы переключить передачу.

Трансмиссия 15 может быть также соединена с колесом 19 через ось 21. Колесо 19 обеспечивает взаимодействие автомобиля (не показан) с дорогой 23. Необходимо обратить внимание на то, что в одном варианте осуществления изобретения данная силовая передача установлена в пассажирском автомобиле, двигающемся по дороге. Хотя могут быть использованы различные конфигурации транспортных средств, в одном примере двигатель является единственным источником движущей силы и, соответственно автомобиль не является гибридным электромобилем, гибридным автомобилем с подзарядкой от электросети и т.д. В других вариантах осуществления изобретения представленный способ может быть использован в гибридном автомобиле.

Контроллер 42 двигателя может быть выполнен с возможностью принимать входные сигналы от двигателя 10 и, соответственно, контролировать выходной крутящий момент двигателя и/или работу трансформатора 11 крутящего момента, трансмиссии 15 и соответствующих муфт. В одном примере можно управлять выходным крутящим моментом путем регулировки комбинаций момента зажигания, ширины импульса топлива, импульсной синхронизации топлива и/или заряда воздуха, посредством регулирования открывания дросселя и/или клапанного распределения, подъема клапана и наддува для двигателей с турбонаддувом. В случае дизельного двигателя контроллер 42 также может регулировать выходной крутящий момент двигателя посредством регулирования комбинаций ширины импульса топлива, импульсной синхронизации топлива и заряда воздуха. Во всех случаях управление двигателя может осуществляться по принципу "цилиндр-за-цилиндром", для регулирования выходного крутящего момента двигателя.

При выполнении условий для отключения цилиндров контроллер 42 может выборочно отключать двигатель посредством выключения впрыска топлива и искрового зажигания в цилиндрах двигателя. Отключенные цилиндры могут оставаться в отключенном состоянии до подтверждения наступления условий для повторного включения цилиндров. В данном случае во время работы цилиндров (без топлива) в каталитические нейтрализаторы выхлопных газов может быть закачан воздух. Этот воздух может окислить каталитические нейтрализаторы, в частности, близко установленный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор выхлопных газов, снижая его способность к уменьшению концентрации NOx в выхлопных газах и увеличивая токсичность выхлопов.

Как показано на Фиг. 4-6, контроллер двигателя также может содержать считываемые компьютером инструкции для впрыска воды в цилиндры двигателя в отключенном состоянии. Вода и/или водяной пар могут вытеснить воздух из цилиндров двигателя, тем самым уменьшая всасывание воздуха в отключенные цилиндры. Это может уменьшить количество воздуха, попадающего в каталитические нейтрализаторы, и, таким образом, уменьшить их окисление. Вслед за повторным включением цилиндров каталитический нейтрализатор выхлопных газов, например, трехкомпонентный нейтрализатор, может быть регенерирован путем регулирования воздушно-топливного соотношения в цилиндрах. В частности, воздушно-топливное соотношение может быть уменьшено таким образом, чтобы сместиться в сторону богатой смеси. Величина смещения в сторону богатой смеси может зависеть от количества аммиака в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, например, катализаторе системы SCR. Например, при более высоком содержании аммиака в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов величина смещения в сторону богатой смеси может быть меньше. Впрыск воды при отключенных цилиндрах может способствовать тому, что количество аммиака в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов будет поддерживаться на более высоком уровне, чем в случае, когда впрыск воды не был применен. В данном случае во время повторного включения цилиндров может быть необходимо меньшее смещение в сторону богатой смеси. Это может уменьшить повышенное потребление топлива, вызванное регенерацией каталитических нейтрализаторов выхлопных газов, тем самым уменьшив общее потребление топлива в соответствии с требованиями по снижению токсичности выбросов NOx. Кроме того, впрыск воды в отключенные цилиндры может уменьшить выбросы углеводородов из-за парового риформинга в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов при повторном включении подачи топлива в условиях богатой топливовоздушной смеси, при этом углеводороды в выхлопных газах могут быть преобразованы в СО, а связанный водород - в Н₂. После чего, СО и Н₂ могут быть подвергнуты окислению в катализаторе системы SCR, что уменьшит выбросы углеводородов. Кроме того, по причине теплопоглощающего характера парового риформинга, впрыск воды в отключенные цилиндры может сократить увеличение температуры в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, тем самым препятствуя снижению эффективности нейтрализатора выхлопных газов.

В одном примере катализатор системы SCR может включать в себя медь. В другом примере катализатор системы SCR может представлять собой медно-цеолитовый катализатор системы SCR или катализатор системы SCR из модифицированной меди/цеолита.

Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму 200, иллюстрирующую один цилиндр многоцилиндрового двигателя 210, который может быть включен в движительную систему автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и с помощью входного сигнала, подаваемого водителем 132 автомобиля через устройство ввода. В одном примере устройство ввода включает в себя педаль 130 акселератора и датчик 134 положения педали для выработки сигнала пропорционального положения педали РР.

Камера сгорания 30 двигателя 210 может содержать стенки 32 цилиндра с расположенным в них поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 так, что возвратно-поступательное движение поршня переходит во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен с по меньшей мере одним ведущим колесом автомобиля через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный двигатель может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик, для обеспечения запуска двигателя 210.

Камера 30 сгорания может получать воздух из впускного коллектора 144 через впускной канал 142 и выпускать газы сгорания через выпускной канал 148. Впускной коллектор 144 и выпускной канал 148 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления изобретения камера сгорания 30 может иметь два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана. Кулачковый вал 53 выпускных клапанов управляет выпускным клапаном 54 в соответствии с профилем кулачка, расположенным по длине кулачкового вала выпускных клапанов. Кулачковый вал 51 впускных клапанов управляет впускным клапаном 52 в соответствии с профилем кулачка, расположенным по длине кулачкового вала. Датчик 57 положения кулачка выпускного клапана и датчик 155 положения кулачка впускного клапана передают информацию о соответствующих положениях кулачкового вала контроллеру 12.

Топливная форсунка 66 показана соединенной непосредственно с камерой сгорания 30, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру пропорционально ширине импульса сигнала FPW (ширина импульса впрыска топлива), полученной из контроллера 12 через электронный привод 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает так называемый прямой впрыск топлива в камеру сгорания 30. Топливная форсунка может быть установлена сбоку от камеры сгорания или, например, в верхней части камеры сгорания. Топливо в топливную форсунку 66 подается топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливный распределитель (не показан). В некоторых вариантах осуществления изобретения камера сгорания 30 может альтернативно или дополнительно иметь топливную форсунку, установленную во впускном коллекторе 144, в конфигурации, которая обеспечивает так называемый впрыск топлива во впускной канал, находящийся перед камерой сгорания 30.

Впускной канал 142 может содержать дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 с помощью сигнала, подаваемого электродвигателю или исполнительному механизму дросселя 64. Такую конфигурацию принято называть электронным управлением положения дроссельной заслонки (ETC). Таким образом, дроссель 62 может использоваться для распределения потока воздуха, подаваемого в камеру сгорания 30, между другими цилиндрами двигателя. Информация о положении дроссельной заслонки 64 может передаваться контроллеру 12 при помощи сигнала положения дросселя ТР. Впускной канал 142 может содержать датчик 120 расхода воздуха (MAF) и датчик 122 давления воздуха коллектора (MAP) для передачи соответствующих сигналов MAF и MAP контроллеру 12.

Система 88 зажигания может подать искру зажигания в камеру сгорания 30 через свечу 92 зажигания в соответствии с сигналом опережения зажигания SA от контроллера 12 в выбранных рабочих режимах. Несмотря на то, что показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления изобретения камера сгорания 30 или одна или более камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения от сжатия с искрой зажигания или без искры.

Двигатель 210 может иметь систему впрыска воды для подачи воды в отключенные цилиндры. Система впрыска воды может включать в себя форсунку для впрыска воды для каждого цилиндра с целью впрыска воды или жидкости для стеклоочистителя. В одном примере форсунка 94 для впрыска воды во впускной канал может быть расположена в пределах впускного коллектора 144 во впускном канале и/или рядом с впускным клапаном 52. В другом примере форсунка прямого впрыска воды (не показана) может быть расположена в камере сгорания 30. В данном примере форсунка прямого впрыска воды может подавать воду непосредственно в цилиндр двигателя. В еще одном примере вторая форсунка впрыска воды во впускной канал (не показана) может быть расположена в пределах выпускного канала 148 ниже по потоку от выпускного клапана 54.

Впрыск воды в отключенные цилиндры двигателя может уменьшить количество воздуха, проходящего через цилиндры в выпускной коллектор и каталитические нейтрализаторы выхлопных газов. Например, если система впрыска воды, применяемая в двигателе 210, представляет собой систему 94 впрыска воды во впускной канал, то форсунка впрыска во впускной канал может подать воду во впускной канал, на впускной клапан отключенного цилиндра. В одном примере впрыск воды посредством впрыска во впускной канал может иметь место при отключенном цилиндре до того, как впускной клапан будет открыт (например, когда впускной клапан закрыт). Впрыскиваемая вода может испариться на впускном клапане и/или рядом с ним. Впрыскиваемая вода и/или водяной пар могут вытеснить воздух вокруг впускного канала. Таким образом, когда впускной клапан будет открыт, вода и/или водяной пар могут вытеснить воздух, тем самым, уменьшив количество воздуха, поступающего в цилиндр. В данном случае при открытии выпускного клапана незажигаемого (например, отключенного) цилиндра водяной пар может проходить через выпускную систему к каталитическим нейтрализаторам выхлопных газов. Воздух, проходящий через выпускную систему, может быть растворен в воде. Кроме того, количество кислорода, проходящее через выпускную систему, может быть уменьшено за счет его вытеснения водяным паром, что приведет к уменьшению окисления каталитических нейтрализаторов.

Контроллер двигателя может задействовать форсунки для впрыска воды в соответствующие отключенные цилиндры для выполнения впрыска воды при деактивации цилиндров. Контроллер может регулировать момент, продолжительность впрыска и количество воды. При отключении одного или нескольких цилиндров контроллер может задействовать форсунки для выполнения впрыска определенного количества воды либо во впускной канал, либо в цилиндр двигателя, либо в выпускной коллектор. В одном варианте осуществления контроллер может задействовать форсунки для впрыска воды во впускной канал для выполнения впрыска воды до того, как впускной клапан будет открыт. В другом варианте воплощения изобретения контроллер может задействовать форсунки для прямого впрыска воды для выполнения впрыска воды непосредственно до того, как впускной клапан будет открыт, рядом с верхней мертвой точкой в рабочем такте. Однако, в данном варианте для расширения воды и вытеснения ею воздуха может не быть достаточно времени. Таким образом, впрыск воды рядом с верхней мертвой точкой в рабочем такте может способствовать тому, что тепло в камере сгорания может привести в большей степени к испарению впрыскиваемой воды. В еще одном варианте контроллер может задействовать форсунки для впрыска воды во выпускные коллекторы таким образом, чтобы осуществить впрыск воды в выпускной коллектор, соответствующий блоку отключенных цилиндров, до того, как будет открыт выпускной клапан. После этого при соблюдении условий для повторного включения цилиндров контроллер может прекратить впрыск воды.

Контроллер может также регулировать количество впрыскиваемой воды в отключенные цилиндры за один раз. Как также показано на Фиг. 5, количество впрыскиваемой воды может быть основано на объеме цилиндра двигателя. В частности, количество воды, впрыскиваемой во впускной канал или непосредственно в цилиндр двигателя, может соответствовать количеству воды, которая может практически полностью заполнить цилиндр водяным паром. В данном случае такое количество водяного пара может уменьшить свободное пространство для воздуха, попадающего в цилиндр, и достигнуть выпускной системы и каталитических нейтрализаторов выхлопных газов. Объем водяного пара, образующийся из впрыскиваемой воды, может возрасти при повышении температуры. Таким образом, количество воды, впрыскиваемое в отключенные цилиндры, может быть основано на объеме цилиндра двигателя и температуре впускного канала и/или коллектора. Количество впрыскиваемой воды может быть также основано на дополнительных рабочих условиях двигателя, например, на давлении в коллекторе, MAP, оценочных значениях температуры клапана и головки поршня и/или скорости вращения двигателя. Кроме того, количество впрыскиваемой воды может быть основано на показаниях датчика концентрации кислорода в выхлопных газах.

Таким образом, впрыск воды в отключенные цилиндры может уменьшить количество воздуха, попадающего в камеру сгорания и, следовательно, в выпускную трубу, что приведет к снижению концентрации кислорода, попадающего в каталитический нейтрализатор выхлопных газов, тем самым, уменьшая его количество для восстановления каталитическим нейтрализатором и уменьшая необходимость регенерации нейтрализатора после повторного включения цилиндров. Впрыскиваемая вода может вытеснять воздух на впуске и сокращать количество кислорода, поступающего через отключенные цилиндры в выпускной коллектор. Кроме того, вода и/или водяной пар, проходящие через выпускную систему могут вступать в реакцию с углеводородами при прохождении через первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов и образовывать СО и Н₂ в результате реакции парообразования. Н₂ может восстанавливать NO в каталитическом нейтрализаторе с образованием аммиака, NH₃. Кроме того, следует заметить, что полученные СО и Н₂ слабо реагируют с аммиаком во втором каталитическом нейтрализаторе (например, в катализаторе системы SCR) и могут быть окислены остаточным О₂ во втором каталитическом нейтрализаторе. После повторного включения цилиндров двигателя контроллер двигателя может отрегулировать воздушно-топливное соотношение в цилиндре во время повторного включения цилиндров на основании количества аммиака в катализаторе системы SCR в момент повторного включения. В одном примере цилиндры могут быть повторно включены с воздушно-топливным соотношением, большим чем стехиометрическое. Если количество аммиака в катализаторе системы SCR не превышает пороговый уровень при повторном включении цилиндров, то более богатое воздушно-топливное соотношение может иметь большее смещение в сторону богатой смеси. Однако если количество аммиака в катализаторе системы SCR при повторном включении цилиндров превышает пороговый уровень, то более богатое воздушно-топливное соотношение может иметь меньшее смещение в сторону богатой смеси. Богатая топливовоздушная смесь может сгореть в течение определенного периода времени и регенерировать трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (например, каталитический нейтрализатор, расположенный рядом с двигателем). Таким образом, потребность в регенерации каталитического нейтрализатора, расположенного рядом с двигателем, может быть уменьшена в зависимости от того, сколько аммиака находится в катализаторе системы SCR.

Благодаря впрыску воды в отключенные цилиндры двигателя при их деактивации, в выпускную систему может попасть меньшее количество кислорода, тем самым уменьшая окисление первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов (например, трехкомпонентного каталитического нейтрализатора). Кроме того, при впрыске воды в отключенные цилиндры, благодаря паровому риформингу в первом каталитическом нейтрализаторе и последующему окислению Н₂ и СО во втором каталитическом нейтрализаторе (например, в катализаторе системы SCR), выбросы углеводородов могут быть снижены. Следовательно, увеличение температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов может быть снижено. Кроме того, вода может способствовать образованию аммиака во втором каталитическом нейтрализаторе (например, в катализаторе системы SCR), тем самым увеличивая количество аммиака, доступного при повторном включении цилиндров. В данном случае впрыск воды может уменьшить значение смещения в сторону богатого соотношения, требуемое после повторного включения цилиндров двигателя, что сократит повышенное потребление топлива во время регенерации первого каталитического нейтрализатора.

Следует отметить, что существуют различные условия, при которых могут быть отключены один или несколько цилиндров. В некоторых случаях не все цилиндры двигателя могут быть деактивированы (например, прекращением подачи топлива) во время цикла двигателя и только в течение одного цикла двигателя. В одном варианте во время запуска двигателя может быть отключено несколько последовательно зажигаемых в одном цикле двигателя цилиндров (например, только два последовательных цилиндра из шести или только три последовательных цилиндра из шес