Способ эксплуатации двигателя и система двигателя

Способ эксплуатации двигателя и система двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам эксплуатации двигателя транспортного средства и системе двигателя транспортного средства.

Уровень техники

Цилиндры двигателя могут быть выборочно отключены для экономии топлива. Например, четыре цилиндра восьмицилиндрового двигателя могут быть отключены в то время как четыре остальные цилиндра продолжат работать. Отключение четырех из восьми цилиндров повышает эффективность активных цилиндров при одновременном снижении потерь двигателя на прокачивание. Один из способов отключить цилиндр двигателя состоит в прекращении подачи топлива в цилиндр и удерживании впускных и выпускных клапанов цилиндра в закрытом положении во время цикла двигателя. Двигатель может продолжать вращаться без прокачивания воздуха через отключенный цилиндр. Цилиндр может быть повторно включен при впрыске топлива в цилиндр и перезапуске открывания и закрывания впускных и выпускных клапанов цилиндра. Однако возможно, что цилиндр не будет правильно повторно включен после отключения. Например, впускные и (или) выпускные клапаны цилиндра могут быть в закрытом положении при вращении двигателя. Следовательно, двигатель может не работать с полной номинальной мощностью и выбросы двигателя могут быть выше, если не будет обнаружен неработающий цилиндр.

Раскрытие изобретения

Изобретатели обнаружили, что выпускные клапаны двигателя могут оставаться в закрытом положении в течение цикла работы двигателя после получения выпускными клапанами команды на срабатывание, и разработали способ эксплуатации двигателя, в котором: выдают команду о повторном включении отключенного цилиндра; и регулируют работу двигателя в зависимости от снижения концентрации кислорода во впускном коллекторе двигателя относительно пороговой концентрации кислорода.

С учетом того, что концентрация кислорода во впускном коллекторе может быть показателем работы выпускного клапана, можно регулировать работу двигателя таким образом, чтобы обеспечить снижение ухудшения показателей выбросов двигателя. Например, положение клапана рециркуляции выхлопных газов (EGR) может быть отрегулировано таким образом, чтобы компенсировать дополнительную рециркуляцию выхлопных газов, которые могут поступать во впускной клапан двигателя через один или несколько цилиндров, выпускные клапаны в которых остаются закрытыми при получении команды на срабатывание. Кроме того, концентрация кислорода во впускном коллекторе может быть основанием для того, чтобы отличить часть цилиндров, которые были отключены и работают желаемым образом, от части цилиндров, которые были отключены и не работают желаемым образом. В частности, концентрацию кислорода во впускном коллекторе можно оценить, когда часть отключенных цилиндров включена повторно, при этом остальные отключенные цилиндры остаются не активными. Если концентрация кислорода во впускном коллекторе не уменьшается до значения ниже пороговой концентрации кислорода, может быть определено, что в повторно включенных цилиндрах выпускные клапаны работают желаемым образом. Цилиндры с правильно работающими выпускными клапанами могут быть повторно запущены для обеспечения увеличения значения крутящего момента двигателя по сравнению с ситуацией, когда все отключенные цилиндры остаются в выключенном состоянии. Остальные цилиндры могут оставаться выключенными таким образом, что может быть ограничена внутренняя рециркуляция выхлопных газов. Таким образом, несущая способность двигателя по крутящему моменту может быть увеличена без необходимости включать цилиндры, в которых выпускные клапаны работают со сниженной производительностью.

Следует понимать, что сущность изобретения приводится выше с целью представления в упрощенной форме отдельных принципов, которые далее изложены в подробном описании, и не предназначена для определения ключевых или основных особенностей заявленного объекта, область применения которого однозначно определена формулой изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами, которые устраняют недостатки, указанные выше или упомянутые в любой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показано схематическое изображение одного цилиндра примера системы двигателя;

на фиг. 2 показан пример устройства включения/выключения клапана цилиндра;

на фиг. 3 показан пример последовательности операций двигателя;

на фиг. 4 показан пример способа работы двигателя.

Осуществление изобретения

Следующее описание относится к системам и способам определения ухудшения работоспособности устройства управления клапанами. Устройство управления клапанами может быть включено в систему двигателя, как показано на фиг. 1. На фиг. 2 показан пример устройства управления клапанами, которое избирательно включает и отключает клапаны. Последовательность операций двигателя показана на фиг. 3, где концентрация кислорода во впускном коллекторе двигателя служит основанием для определения ухудшения работоспособности выпускного клапана. Наконец, на фиг. 4 показан пример способа эксплуатации двигателя и определения ухудшения работоспособности выпускного клапана в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе.

На фиг. 1 показан пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может получать управляющие параметры от системы управления, содержащей контроллер 12, и входной сигнал от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. Устройство 132 ввода содержит педаль газа и датчик положения педали 134 для генерирования пропорционального сигнала РР положения педали. Цилиндр 14 (также именуемый в настоящем документе как «камера сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в ней. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен по крайней мере с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства с помощью системы трансмиссии. Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 140 с помощью маховика для запуска двигателя 10.

Воздух может поступать в цилиндр 14 через несколько впускных каналов 142, 144 и 146. Канал 146 для впуска воздуха соединяется с камерой 144 наддува и впускным коллектором 146. Кроме того, впускной канал 146 может быть также соединен с другими цилиндрами двигателя 10, помимо цилиндра 14. Один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, например, нагнетатель или турбонагнетатель. Например, на фиг. 1 показан двигатель 10, содержащий турбонагнетатель с компрессором 174, установленный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176, работающую на выхлопных газах, расположенную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может, по крайней мере, частично приводиться в действие турбиной 176, работающей на выхлопных газах, через вал 180, и в этом случае устройство наддува представляет собой турбонагнетатель. Однако, например, когда двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176, работающая на выхлопных газах, может быть не использована в случаях, когда компрессор 174 приводится в действие с помощью механического привода от электродвигателя или двигателя. Для изменения расхода и (или) давления впускного воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, вдоль впускного канала двигателя может быть установлен дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или может быть расположен выше по потоку от компрессора 174. Кроме того, датчик 163 содержания кислорода подсоединен к впускному коллектору 146 для определения концентрации кислорода во впускном коллекторе 146.

Во впускной канал 148 могут поступать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14. Датчик 128 выхлопных газов подсоединен к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 для снижения токсичности выхлопных газов, хотя датчик 128 выхлопных газов может быть расположен и ниже по потоку от устройства 178 для снижения токсичности выхлопа. Датчик 128 может представлять собой любой подходящий датчик, обеспечивающий индикацию воздушно-топливного соотношения выхлопных газов, например, линейный датчик содержания кислорода или UEGO (универсальный датчик содержания кислорода или датчик содержания кислорода в выхлопных газах широкого диапазона), бистабильный датчик кислорода или EGO, HEGO (EGO с подогревом) датчик NOx, НС или СО. Устройство 178 для снижения токсичности выхлопа может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC), уловитель NOx, различные другие устройства для снижения токсичности выхлопных газов или их комбинации.

Температура выхлопных газов может быть измерена с помощью одного или нескольких датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. Температура выхлопных газов может быть предположительно определена на основании таких условий работы двигателя, как скорость, нагрузка, воздушно-топливное соотношение (AFR), запаздывание зажигания и так далее. Кроме того, температура выхлопных газов может быть рассчитана при помощи одного или нескольких датчиков 128 выхлопных газов. Следует отметить, что температуру выхлопных газов можно оценить с помощью любой комбинации способов оценки температуры, перечисленных в данном описании.

Выхлопные газы двигателя могут рециркулировать от выпускного канала 148 во впускной коллектор 146 через клапан 145 рециркуляции выхлопных газов (EGR) и канал 147 EGR. Возвращаемые во впускной коллектор 146 выхлопные газы могут снижать количество NOx на выпуске двигателя за счет снижения температуры горения. Кроме того, рециркуляция выхлопных газов может снизить насосную работу двигателя путем повышения давления во впускном коллекторе. Клапан 145 EGR может быть настроен на различные положения для обеспечения различного объема рециркуляции EGR в двигателе.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, показано, что цилиндр 14 содержит по крайней мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по крайней мере один выпускной тарельчатый клапан 156 в верхней части цилиндра 14. Каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 14, может содержать по крайней мере два впускных тарельчатых клапана и по крайней мере два выпускных тарельчатых клапана в верхней части цилиндра.

Управление впускным клапаном 150 может быть осуществлено с помощью контроллера 12 через кулачковый привод от системы 151 кулачкового привода. Аналогичным образом выпускной клапан 156 может управляться с помощью контроллера 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая система 151 и 153 кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и использовать одну или несколько из ниже перечисленных систем: переключение профилей работы кулачков (CPS), изменение фаз газораспределения (VCT), регулируемая установка фаз клапанного распределения (VVT) и (или) изменение высоты подъема клапанов (VVL), которыми управляет контроллер 12 для изменения режимов работы клапанов. Положения впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут быть определены с помощью датчиков 155 и 157 положения распределительного кулачкового вала соответственно.

Цилиндр 14 может обеспечивать величину сжатия, то есть соотношение между объемом цилиндра, в котором поршень 138 находится в нижней мертвой точке, и объемом цилиндра, в котором поршень 138 находится в верхней мертвой точке. Обычно величина сжатия составляет от 9:1 до 12:1. Однако при использовании разных типов топлива величина сжатия может быть увеличена. Это может произойти, например, при использовании высокооктанового топлива или топлива с более высокой скрытой теплотой парообразования. Также коэффициент сжатия может быть увеличен при использовании прямого впрыска за счет его влияния на детонацию двигателя. Кроме того, использование большого количества газов EGR позволит достичь повышенных коэффициентов сжатия.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать запальную свечу 192 для начала процесса сгорания. При выбранных условиях работы система 190 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 14 сгорания с помощью запальной свечи 192 в зависимости от сигнала SA опережения зажигания от контролера 12. Однако запальная свеча 192 может отсутствовать, например, когда в двигателе 10 запускают процесс сгорания за счет самовоспламенения или впрыска топлива, как, например, в случае с дизельными двигателями.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать одну или несколько топливных форсунок для подачи топлива. В качестве неограничивающего примера показано, что цилиндр 14 содержит одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 соединена непосредственно с цилиндром 14 для прямого впрыска в нее топлива в соответствии с шириной импульса, полученного от контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый прямой впрыск (также называемый в настоящем документе «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на фиг. 1 форсунка 166 показана в виде боковой форсунки, она может быть расположена над поршнем, например, рядом с запальной свечой 192. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртовом топливе благодаря низкой летучести некоторых видов спиртового топлива. Форсунка может быть расположена сверху рядом с впускным клапаном для улучшения смешивания. Топливо может быть подано в топливную форсунку 166 с помощью топливной системы 8 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и топливную рампу. Также топливо может быть подано с помощью одноступенчатого топливного насоса при низком давлении, и в этом случае длительность прямого впрыска топлива может быть более ограниченной во время такта сжатия по сравнению с использованием топливной системы высокого давления. Кроме того, топливные баки могут иметь датчик давления, генерирующий сигнал для контроллера 12.

Форсунка 166 может представлять собой форсунку впрыска во впускные каналы для впрыска топлива во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14. Кроме того, хотя в примере показан впрыск топлива в цилиндр через одну форсунку, двигатель может работать с помощью впрыска топлива и через несколько форсунок, например, одну форсунку прямого впрыска и одну форсунку впрыска во впускные каналы. В такой конфигурации контроллер может изменять относительное количество впрыска от каждой форсунки.

Топливо может быть подано в цилиндр с помощью форсунки во время одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, поступающего из форсунки, могут изменяться вместе с условиями работы, например, с температурой заряда воздуха, как описано ниже. Кроме того, для одного этапа сгорания за один цикл работы двигателя может быть выполнено несколько впрысков. Несколько впрысков может быть выполнено во время такта сжатия, впуска или любого их сочетания. Следует понимать, что конфигурации и способы расположения головки, описанные в настоящем документе, могут быть использованы в двигателях с любыми подходящими механизмами или системами подачи топлива, например, в карбюраторных двигателях или других двигателях с другими системами подачи топлива.

Контроллер 12 содержит постоянное запоминающее устройство 110, центральный процессор 106, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и входы и выходы 108. Контроллер 12 может хранить исполняемые инструкции для способов, описанных в настоящем документе, в энергонезависимой памяти. Контроллер 12 также получает входные сигналы от различных ранее указанных датчиков, а также датчика 120 положения коленчатого вала и датчика 116 температуры двигателя. Изображенный датчик 116 температуры подсоединен к рубашке 118 охлаждения. Контроллер 12 также получает входные сигналы от датчика 124 давления во впускном коллекторе и датчика 122 температуры впускного воздуха.

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит четырехтактный цикл: цикл содержит такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В общем случае во время такта впуска выпускной клапан 156 закрыт, а впускной клапан 150 открыт. Воздух поступает в камеру 14 сгорания через впускной коллектор 146, при этом поршень 138 перемещается в нижнюю часть цилиндра таким образом, чтобы увеличить объем внутри камеры 14 сгорания. Положение, в котором поршень 138 находится в нижней части цилиндра в конце своего хода (например, при наибольшем объеме камеры 14 сгорания), как правило, известен специалистам в данной области техники как нижняя мертвая точка (BDC). При такте сжатия впускной клапан 150 и выпускной клапан 156 закрыты. Поршень 138 перемещается к головке цилиндра таким образом, чтобы сжать воздух внутри камеры 14 сгорания. Точка, в которой поршень 138 находится в конце своего такта и наиболее близок к головке цилиндра (например, при наименьшем объеме камеры 14 сгорания), как правило, известен специалистам в данной области техники как верхняя мертвая точка (TDC). Во время процесса, называемого в данном описании впрыском, топливо поступает в камеру сгорания. Впрыск топлива в цилиндр может быть выполнен несколько раз во время одного цикла цилиндра. Во время процесса, называемого в данном описании зажиганием, впрыснутое топливо зажигают с помощью воспламенения сжатием, что приводит к горению. При такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 138 назад к TDC. При такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 138 назад в BDC. Коленчатый вал 140 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, при такте выпуска выпускной клапан 156 открывают для выпуска сгоревшей воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 148, поршень возвращается в TDC. Следует отметить, что вышеописанное приведено в качестве примера и что время открытия и (или) закрытия впускного и выпускного клапанов может быть изменено таким образом, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, запаздывание закрытия впускного клапана или различные другие варианты.

Как описано выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Таким образом, каждый цилиндр может также содержать собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки (форсунок), запальную свечу и так далее.

На фиг. 2 показан пример системы 200 переключения выступов кулачков, которая может быть применена в системах 151 и 153 кулачкового привода двигателя 10, показанного на фиг. 1. Система 200 переключения выступов кулачков регулирует ход и (или) продолжительность открытия клапана 202 газообмена в зависимости от условий работы двигателя. Показано, что распределительный кулачковый вал 206 расположен над головкой 208 цилиндра в блоке цилиндров двигателя. Клапаном 202 может быть впускной клапан или выпускной клапан, выполненный с возможностью открывать и закрывать впускное отверстие или выпускное отверстие в цилиндре, например, в цилиндре 14, показанном на фиг. 1. Например, клапан 202 может быть переключен между открытым положением, при котором газ может поступать в цилиндр или из цилиндра, и в закрытое положение, при котором поступление газа в цилиндр или из цилиндра практически заблокировано. Следует понимать, что, хотя на фиг. 2 показан только один клапан; тем не менее, двигатель 10, показанный на фиг. 1, может содержать любое число клапанов цилиндра. Например, двигатель 10 на фиг. 1 может содержать любое количество цилиндров с соответствующими клапанами, и может быть использовано несколько различных конфигураций цилиндров и клапанов, например, V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитный 4-цилиндровый и другие типы двигателей.

Одна или несколько кулачковых башен или участков монтажа распределительного кулачкового вала могут быть соединены с головкой 208 цилиндра, создавая опору для распределительного кулачкового вала 206. Например, показано, что кулачковая башня 216 подсоединена к головке 208 цилиндра рядом с клапаном 202. Хотя на фиг. 2 показано, что кулачковая башня соединена с головкой блока цилиндров, в других примерах кулачковые башни могут быть соединены с другими компонентами двигателя, например, с осью распределительного вала или крышкой кулачкового механизма. Кулачковые башни могут служить опорой для верхних распределительных кулачковых валов и могут отделять подъемные механизмы, расположенные на распределительных кулачковых валах над каждым цилиндром.

Клапан 202 может работать в нескольких режимах подъема и продолжительности, например, высокий подъем клапана, низкий или частичный подъем клапана, малая продолжительность открытия, большая продолжительность открытия и нулевой подъем клапана. Например, как описано более подробно ниже, посредством регулировки механизмов кулачков цилиндра, клапаны на одном или нескольких цилиндрах, например, клапан 202, могут работать в разных режимах подъема в зависимости от условий работы двигателя.

Распределительный кулачковый вал 206, которым может быть кулачковый вал впускных клапанов или кулачковый вал выпускных клапанов, может содержать несколько кулачков, выполненных с возможностью управлять открытием и закрытием впускных клапанов. Например, на фиг. 2 показаны первый выступ 212 кулачка и второй выступ 214 кулачка, расположенные над клапаном 202. Выступы кулачков могут иметь различные формы и размеры, создавая профили подъема, используемые для регулировки величины и времени подъема клапана 202 при вращении распределительного кулачкового вала 206. Например, кулачком 212 может быть выступ кулачка с полным подъемом, а кулачком 214 может быть выступ кулачка с частичным подъемом или низким подъемом. Хотя на фиг. 2 показаны два профиля подъема, связанные с первым кулачком 212 и вторым кулачком 214, следует понимать, что может быть использовано любое количество кулачков с профилями подъема, например, три различных выступа кулачков. Например, распределительный кулачковый вал 206 может дополнительно содержать кулачок с нулевым подъемом, используемый для отключения клапана 202 в определенных условиях работы двигателя.

Клапан 202 содержит механизм 218, соединенный с распределительным кулачковым валом над клапаном для регулировки величины подъема клапана для такого клапана и (или) для отключения такого клапана путем изменения расположения выступов кулачков вдоль распределительного кулачкового вала по отношению к клапану 202. Например, выступы 212 и 214 кулачков могут быть прикреплены с возможностью скольжения к распределительному кулачковому валу таким образом, чтобы они могли скользить вдоль распределительного кулачкового вала в осевом направлении относительно каждого цилиндра. Несколько выступов кулачков, например, выступы 212 и 214 кулачков, расположенные над каждым клапаном цилиндра, например, клапаном 202, могут скользить вдоль распределительного кулачкового вала в направлениях, указанных стрелкой 245, обеспечивая изменение профиля выступа кулачка, соединенного с толкателем клапана, например, толкателем 220, соединенным с клапаном 202, обеспечивая изменение продолжительности открытия и закрытия клапана и величины его подъема. Толкатель 220 кулачка клапана может содержать толкатель 222 штифта ролика, который входит в зацепление с выступом кулачка, расположенного над клапаном 202. Например, на фиг. 2 показано, что ролик 222 зацепляется за кулачок 212 с полным подъемом.

Дополнительные элементы толкателя, не показанные на фиг. 2, могут дополнительно содержать штоки толкателя клапана, коромысла, штифты и так далее. Такие устройства и конструктивные особенности могут управлять приводом впускных клапанов и выпускных клапанов посредством преобразования вращательного движения кулачков в поступательное движение клапанов. Клапаны могут быть приведены в действие и с помощью дополнительных профилей выступов кулачков на распределительных кулачковых валах в случаях, когда профили выступов кулачков между различными клапанами могут обеспечить изменение высоты подъема кулачка, продолжительности открытого состояния клапана и (или) времени воздействия кулачка. Тем не менее, при необходимости могут быть использованы другие схемы расположения распределительного вала (верхний вал и (или) толкатель клапана). Кроме того, каждый цилиндр может иметь только один выпускной клапан и (или) впускной клапан или несколько впускных и (или) выпускных клапанов. Выпускные клапаны и впускные клапаны могут быть приведены в действие общим распределительным кулачковым валом. Тем не менее, по крайней мере, один из впускных клапанов и (или) выпускных клапанов может быть приведен в действие с помощью своего собственного независимого распределительного кулачкового вала или другого устройства.

Наружная муфта 224 может быть соединена с выступами 212 и 214 кулачков, соединенными шлицевым соединением с распределительным кулачковым валом 206. Положение распределительного вала относительно коленчатого вала двигателя определяют с помощью датчика 295 положения распределительного вала, определяющего вращение, и индикатора 290 положения распределительного вала. Распределительный кулачковый вал 206 может быть соединен с фазирующим устройством кулачков, который используют для изменения времени открытия/закрытия клапана в зависимости от положения коленчатого вала. С помощью зацепления штифта, например, одного из штифтов 230 или 232, в рифленой ступице в наружной втулке, осевое положение втулки можно перевести в другое положение, при котором другой выступ кулачка сцепляют с толкателем кулачка, соединенным с клапаном 202, для изменения подъема клапана. Например, втулка 224 может содержать один или несколько пазов для перемещения, например, пазы 226 и 228, расположенные по внешней окружности втулки. Пазы для перемещения могут проходить по спирали вокруг наружной втулки и могут образовывать Y-образный или V-образный паз на наружной втулке, где Y-образный или V-образный паз выполнен с возможностью зацепления двух различных штифтов-ограничителей, например, первого штифта 230 и второго штифта 232, в разное время для перемещения внешней втулки для изменения профиля подъема для клапана 202. Втулка 224 показана в первом положении, когда штифт 232 сдвигает втулку 224 в левую сторону, как показано на фиг. 2. Втулка 224 следует за шлицевым соединением 225 в осевом направлении вдоль кулачкового вала 206, когда происходит переключение профилей. Кроме того, глубина каждого паза во втулке 224 может уменьшаться по длине паза таким образом, чтобы после того, как штифт введен в паз из исходного положения, штифт возвращается в исходное положение с помощью уменьшения глубины паза, когда вращаются втулка и распределительный кулачковый вал.

Например, как показано на фиг. 2, когда первый штифт 230 введен в паз 226, наружная втулка 224 будет смещаться в направлении к башне 216 кулачков, при этом распределительный кулачковый вал 206 вращается таким образом, что происходит перемещение выступа 212 кулачка над клапаном 202 и изменение профиля подъема. Для переключения обратно на выступ 214 кулачка, второй штифт 232 может быть введен в паз 228, который переместит внешнюю втулку 224 от башни 216 кулачков для размещения выступа 214 кулачка над клапаном 202. Несколько внешних втулок с выступами могут быть присоединены посредством шлицевого соединения к распределительному кулачковому валу 206. Например, внешние втулки могут быть соединены с выступами кулачков над каждым клапаном в двигателе 10 или с выбранным числом выступов над клапанами.

Штифты-ограничители 230 и 232 включены в привод 234 переключения выступов кулачков, который регулирует положения штифтов 230 и 232 для переключения выступов кулачков, расположенных над клапаном 202. Привод 234 переключения выступов кулачков содержит механизм 236 включения, который может быть выполнен с гидравлическим приводом, электрическим приводом или их комбинацией. Механизм 236 включения изменяет положения штифтов для изменения профилей подъема клапана. Например, механизмом 236 включения может быть катушка, соединенная с обоими штифтами 230 и 232 таким образом, чтобы, когда катушка находится под напряжением, например, во время подачи тока от системы управления, к обоим штифтам прикладывалась сила для ввода обоих штифтов во втулку.

Таким образом, система с фиг. 2 представляет собой систему двигателя, содержащую: двигатель, содержащий впускной коллектор; распределительный кулачковый вал со втулкой, выполненной с возможностью перемещения в осевом направлении; датчик кислорода, расположенный во впускном коллекторе; контроллер, содержащий исполняемые команды, хранящиеся в энергонезависимой памяти, для избирательного отключения и повторного включения цилиндра с помощью регулирования положения втулки, способной перемещаться в осевом направлении, причем контроллер содержит дополнительные исполняемые команды для регулирования работы двигателя в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе, определяемой посредством датчика кислорода, при этом возникающая или определяемая концентрация кислорода может быть получена посредством датчика кислорода в течение заданного периода времени после регулировки положения втулки, способной перемещаться в осевом направлении. Система двигателя представляет собой систему, в которой заранее определенный период представляет собой число событий сгорания. Система двигателя содержит дополнительные исполняемые команды для повторного включения части группы отключенных цилиндров в зависимости от концентрации кислорода во впускном коллекторе. Система двигателя представляет собой систему, в которой регулировка работы двигателя содержит регулировку положения клапана рециркуляции выхлопных газов. Система двигателя представляет собой систему, в которой регулировка работы двигателя содержит регулировку положения распределительного кулачкового вала.

На фиг. 3 показан пример последовательности работы двигателя. Последовательность работы на фиг. 3 может быть выполнена с помощью системы с фиг. 2 и 3 путем выполнения команд в соответствии со способом, представленным на фиг. 4. Каждый участок, показанный на фиг. 3, происходит одновременно с другими участками на фиг. 3, и вертикальные маркеры Т0-Т10 указывают особенно важные периоды времени во время выполнения последовательности.

Первый график сверху на фиг. 3 представляет собой изменение режима работы клапана во времени. На оси Υ показан режим клапана. На оси X указано время, значение которого увеличивается слева направо, как показано на фиг. 3. В показанном примере двигатель может работать в одном из четырех режимов работы клапанов в определенный момент времени. Режимы работы клапанов указаны на оси Υ и содержат режим V8 для работы двигателя как восьмицилиндрового двигателя, режим V6A для работы двигателя как шестицилиндрового двигателя с использованием первой группы из шести цилиндров, режим V6B для работы двигателя как шестицилиндрового двигателя с использованием второй группы из шести цилиндров, при этом вторая группа из шести цилиндров отличается от первой группы из шести цилиндров, а также режим V4 для работы двигателя как четырехцилиндрового двигателя.

Второй график сверху на фиг. 3 представляет собой изменение концентрации кислорода во впускном коллекторе во времени. На оси Υ показана концентрация кислорода, значение которой увеличивается в направлении оси Υ. На оси X указано время, значение которого увеличивается слева направо, как показано на фиг. 3.

Третий график сверху на фиг. 3 представляет собой изменение необходимой концентрацию в системе рециркуляции выхлопных газов во времени. На оси Υ показана необходимая концентрация в системе рециркуляции выхлопных газов, значение которой увеличивается в направлении оси Υ. На оси X указано время, значение которого увеличивается слева направо, как показано на фиг. 3.

Четвертый график сверху на фиг. 3 представляет собой изменение степени ухудшения работоспособности клапана во времени. На оси Υ показана степень ухудшения работоспособности клапана, при этом ухудшение работоспособности клапана отображается, когда степень ухудшения работоспособности клапана находятся на повышенном уровне. Ухудшение работоспособности клапана не отображается, когда степень ухудшения работоспособности клапана находится на пониженном уровне. На оси X указано время, значение которого увеличивается слева направо, как показано на фиг. 3.

В момент Т0 времени двигатель работает с постоянной скоростью и нагрузкой. Двигатель работает в режиме V8, когда все цилиндры двигателя сжигают воздушно-топливную смесь, а впускные и выпускные клапаны всех цилиндров открываются и закрываются во время цикла двигателя. Концентрация кислорода во впускном коллекторе двигателя находится на среднем уровне. На этом уровне часть газов, введенных в цилиндры двигателя, может содержать пары топлива из картера двигателя или угольного фильтра для хранения паров топлива. Впускной коллектор также может содержать некоторые выхлопные газы, рециркулированные с помощью клапана EGR, или внутренним образом путем перекрытия открывания впускного и выпускного клапанов. Желаемый уровень EGR находится на среднем низком уровне, при этом уровень EGR обеспечивается за счет рециркуляции выхлопных газов через клапан EGR и перекрытия времени открывания впускного и выпускного клапанов (например, внутренняя EGR). Степень ухудшения работоспособности клапана находится на более низком уровне, что означает, что впускные и выпускные клапаны работают желаемым образом.

В момент Т1 времени клапан переходит в режим V4, в котором четыре цилиндра двигателя работают и четыре цилиндра выключены. Отключение четырех цилиндров выполняют путем удержания впускного и выпускного клапаны в закрытом положении во время цикла двигателя и прекращения подачи искры и топлива в четыре цилиндра. Изменение режима клапана может происходить, когда крутящий момент уменьшается по желанию водителя, когда температура двигателя достигает пороговой температуры или при других изменениях в работе двигателя. В одном примере порядок запуска двигателя представляет собой 1, 5, 4, 8, 6, 3, 7, 2 в режиме V8 и 1, 4, 6, 7 в режиме V4. Четыре отключенных цилиндра двигателя отключают в соответствии с порядком запуска. Например, цилиндр с номером три может быть отключен первым, затем последовательно происходит отключение цилиндров с номерами два, пять и восемь. Показано, что концентрация кислорода во впускном коллекторе уменьшается на небольшую величину в зависимости от увеличения требуемой концентрации EGR. Желаемая концентрация в системе EGR увеличивается в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки работающих цилиндров. Величина открытия клапана EGR может быть увеличена таким образом, что фактическая концентрация EGR увеличивается в зависимости от увеличения желаемой концентрации EGR. Степень ухудшения работоспособности клапана остается на более низком уровне, что означает, что впускные и выпускные клапаны работают желаемым образом.

В момент Т2 времени клапан переходит обратно в режим V8, реагируя на условия работы. Например, клапан может перейти в режим V8 при увеличении крутящего момента, задаваемого водителем, или изменении частоты вращения двигателя. Желаемую концентрацию в системе EGR уменьшают в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки работающих цилиндров. Нагрузку цилиндра можно описать как объем воздуха цилиндра, поделенный на теоретический объем воздуха, который может быть введен в цилиндр. Концентрацию кислорода во впускном коллекторе увеличивают на небольшую величину при снижении желаемой концентрации EGR. Величина открытия клапана EGR может быть уменьшена так, что фактическая концентрация EGR будет уменьшена в зависимости от желаемой концентрации EGR. Степень ухудшения работоспособности клапана остается на более низком уровне, что означает, что впускные и выпускные клапаны работают желаемым образом.

В момент Т3 времени клапан переходит в режим V4, реагируя на изменение условий работы двигателя. Желаемую концентрацию EGR увеличивают при изменении нагрузки работающих цилиндров, и концентра