經(jīng)由氣門停用控制渦輪發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明總體上涉及用于經(jīng)由氣門停用來控制包括分體式排氣歧管的交通工具發(fā)動機(jī)以調(diào)節(jié)與該分體式排氣歧管耦接的渦輪發(fā)電機(jī)速度的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在具有分體式排氣歧管的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中，可以首先將汽缸的泄放(blowdown)排氣門打開以便將來自排氣階段初始部分的排氣質(zhì)量流量傳送至渦輪增壓器或渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的禍輪，而之后可以將掃氣氣門打開以便將來自該排氣階段的后面部分的排氣質(zhì)量流量繞過渦輪而直接傳送至排氣催化劑。以此方式，通過在排氣階段的后面部分的過程中將排氣引導(dǎo)離開渦輪，可以減小與高渦輪背壓相關(guān)聯(lián)的栗送故障。
[0003]Robel在US 8，091，357中說明了這樣的分體式排氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)示例。其中，排氣系統(tǒng)包括位于第一排氣分支中的渦輪復(fù)合裝置以及位于第二排氣分支中的排氣處理裝置。進(jìn)一步，氣門位于該第一排氣分支與第二排氣分支之間，該氣門在打開時(shí)將來自渦輪復(fù)合裝置的排氣引導(dǎo)到排氣處理裝置。
[0004]然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到了此類系統(tǒng)的潛在問題。作為一個(gè)示例，在某些工況期間，可能希望使排氣流繞過渦輪周圍，以便限制禍輪發(fā)電機(jī)的最大速度、限制該發(fā)電機(jī)的輸出、和/或限制該發(fā)電機(jī)的速度的變化速率。進(jìn)一步，在冷啟動條件期間，可能希望繞過渦輪，以便將大多數(shù)排氣能量引導(dǎo)至排氣催化劑以加速催化劑變暖。利用氣門來繞過渦輪必然需要額外的致動器。因此，生產(chǎn)成本和封裝空間可能增加，從而導(dǎo)致龐大且昂貴的排氣系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，在一個(gè)示例中，通過一種用于發(fā)動機(jī)的方法可以至少部分地解決這些問題中的一些，該方法包括:將來自汽缸的第一排氣門的排氣經(jīng)由第一排氣歧管傳送至排氣渦輪，該渦輪驅(qū)動發(fā)電機(jī)；將來自該汽缸的第二排氣門的排氣傳送至排氣催化劑同時(shí)經(jīng)由第二排氣歧管繞過該渦輪；并且響應(yīng)于渦輪速度大于閾值渦輪速度而選擇性地停用該第一排氣門。以此方式，通過利用氣門停用，可以減小到渦輪的排氣質(zhì)量流量。
[0006]例如，分體式排氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可以包括用于將第一部分的排氣能量(在此稱為泄放能量)傳送至位于第一排氣通道中的渦輪發(fā)電機(jī)的渦輪的第一排氣門(在此稱為泄放氣門)。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于將后面部分的排氣能量(在此稱為掃氣能量)傳送至位于不同的第二排氣通道中的排氣催化劑的第二排氣門(在此稱為掃氣氣門)。在渦輪發(fā)電機(jī)的渦輪速度大于閾值速度或者發(fā)電機(jī)輸出大于期望輸出時(shí)的發(fā)動機(jī)工況期間，發(fā)動機(jī)控制器可以通過將該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中多個(gè)汽缸中的泄放氣門停用來減小被傳送至渦輪的排氣(即，泄放氣體)量?？杀煌Ｓ玫男狗艢忾T的數(shù)量可以基于以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng):渦輪速度的變化速率、實(shí)際發(fā)電機(jī)輸出與期望發(fā)電機(jī)輸出之間的差值大于閾值差值、以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)荷條件。在一些示例中，可以停用發(fā)動機(jī)的所有汽缸上的泄放氣門，以便限制到渦輪的排氣流。
[0007]在一個(gè)示例中，在冷啟動條件期間，可以經(jīng)由泄放氣門停用來限制到渦輪的排氣能量，以便將大部分排氣引導(dǎo)至位于渦輪發(fā)電機(jī)下游的排氣催化劑，用于更快的催化劑變暖。
[0008]以此方式，可以停用一個(gè)或多個(gè)泄放氣門以便減小被傳送至渦輪的排氣能量的量，從而限制該渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的最大速度、限制發(fā)電機(jī)的輸出、限制該渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)速度的變化速率、和/或加速催化劑變暖。通過利用氣門停用，可以避免用于控制到渦輪的排氣流的廢氣門。進(jìn)一步，通過利用氣門停用來代替廢氣門，可以避免用于致動廢氣門的龐大、昂貴的致動器。因此，可以減小系統(tǒng)成本和封裝。再進(jìn)一步地，通過避免廢氣門，可以減小渦輪上游的體積。因此，可以改善對泄放能量的利用，由此提高渦輪發(fā)電機(jī)效率。
[0009]應(yīng)了解的是，提供以上
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡化的形式來介紹一系列概念，這些概念將在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述。這并不意味著確立所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，所要求保護(hù)的主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一地限定。此外，所要求保護(hù)的主題并不局限于解決上文中或本發(fā)明的任何部分中指出的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0010]圖1示出了具有分體式排氣歧管和渦輪發(fā)電機(jī)的自然吸氣式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
[0011]圖2示出了圖1的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的燃燒室的示意圖。
[0012]圖3示出了高水平流程圖，其說明了用于減少被提供給渦輪發(fā)電機(jī)的渦輪的能量的示例性例程。
[0013]圖4示出了高水平流程圖、其與圖3結(jié)合使用說明了用于確定期望渦輪發(fā)電機(jī)速度的示例性例程。
[0014]圖5示出了高水平流程圖、其與圖3結(jié)合使用說明了用于實(shí)施氣門停用以減少被提供給渦輪發(fā)電機(jī)的渦輪的能量的示例性例程。
[0015]圖6示出了根據(jù)本公開的示例性正常進(jìn)氣和排氣門正時(shí)和持續(xù)時(shí)間。
[0016]圖7示出了示例性圖示，其描繪了基于渦輪速度和/或發(fā)電機(jī)輸出的氣門停用。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下說明涉及方法和系統(tǒng)，其用于減少在分體式排氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中例如圖1-2的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10中被傳送至驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)的渦輪的排氣能量，以便防止渦輪超速情形和/或以便減小發(fā)電機(jī)輸出。確切地，該分體式排氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可以包括用于將來自發(fā)動機(jī)汽缸的泄放部分的排氣經(jīng)由第一排氣歧管傳送至位于第一排氣通道中的渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的第一排氣門(在此也稱為泄放氣門)、以及用于將來自該發(fā)動機(jī)汽缸的掃氣部分的排氣經(jīng)由第二排氣歧管以及繞過了該渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的渦輪的第二排氣通道而直接傳送至位于該渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)下游的排氣催化劑的第二排氣門(在此也稱為掃氣氣門)。響應(yīng)于渦輪速度大于閾值速度和/或發(fā)電機(jī)輸出大于期望輸出，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中包括的發(fā)動機(jī)控制器可以被配置成執(zhí)行控制例程，例如圖3的例程，以停用多個(gè)發(fā)動機(jī)汽缸中的多個(gè)泄放氣門，以便減小被傳送至渦輪的排氣能量的量。圖4示出了用于確定期望的發(fā)電機(jī)速度以便確定高于其就可以停用一個(gè)或多個(gè)泄放氣門的渦輪速度閾值的示例性例程。停用的泄放氣門的數(shù)量可以根據(jù)圖5的示例性例程確定。圖6說明了在正常發(fā)動機(jī)運(yùn)行(即，無泄放氣門停用)期間包括泄放氣門的氣門正時(shí)的氣門正時(shí)的示例。圖7顯示了基于渦輪速度和/或發(fā)電機(jī)輸出對泄放氣門的示例性調(diào)節(jié)。
[0018]通過利用在此描述的系統(tǒng)和方法，可以獲得在分體式排氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)(例如，圖1中的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10)中經(jīng)由泄放氣門停用并且不利用廢氣門而減少被傳送至該渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的渦輪的排氣能量的技術(shù)效果。
[0019]圖1示出了包括多汽缸內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10的示意圖，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)可以被包含在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動機(jī)10可以包括多個(gè)燃燒室(即，汽缸)20。在所描繪的示例中，發(fā)動機(jī)10包括布置成共線配置的三個(gè)汽缸。然而，在可替代的示例中，發(fā)動機(jī)10可以包括兩個(gè)或更多汽缸，例如4、5、8、10或更多個(gè)汽缸，這些汽缸被布置成可替代的配置，例如V-6、1-6、V-12、對置4缸、箱式等等。
[0020]發(fā)動機(jī)10的每個(gè)汽缸20可以被配置成經(jīng)由進(jìn)氣通道28接收來自進(jìn)氣歧管27的進(jìn)氣。進(jìn)氣通道28可以包括在空氣濾清器60下游的進(jìn)氣節(jié)氣門62。節(jié)氣門62的位置可以由控制系統(tǒng)15通過通信地耦接至控制器12的節(jié)氣門致動器(未示出)來調(diào)整。通過調(diào)制節(jié)氣門62，可以將一定量的新鮮空氣從大氣中引入發(fā)動機(jī)10中并經(jīng)由進(jìn)氣通道28在大氣(或空氣)壓力下傳送至發(fā)動機(jī)汽缸。進(jìn)氣歧管27可以經(jīng)由進(jìn)氣端口(未示出)耦接至燃燒室。每個(gè)進(jìn)氣端口可以向其耦接的汽缸供應(yīng)空氣和/或燃料以進(jìn)行燃燒。每個(gè)汽缸進(jìn)氣端口可以通過一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門選擇性地與汽缸連通。在所描述的示例中，每個(gè)汽缸20被示出為具有兩個(gè)進(jìn)氣門11和12。在一個(gè)示例中，進(jìn)氣通道可以由與每個(gè)進(jìn)氣門選擇性連通的進(jìn)氣歧管27形成。在其他實(shí)施例中，單一汽缸的進(jìn)氣通道可以靠近該汽缸被分體成兩個(gè)相鄰路徑并且其間具有壁，該通道的每個(gè)分體路徑與單一進(jìn)氣門連通。在另一個(gè)示例中，兩個(gè)進(jìn)氣門中的每一個(gè)可以被控制成在特定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下打開，并且因此可以通過公共進(jìn)氣端口與進(jìn)氣歧管連通。
[0021]每個(gè)燃燒室可以經(jīng)由耦接至其上的兩個(gè)排氣端口排出燃燒氣體。在所描述的示例中，每個(gè)汽缸20經(jīng)由第一排氣門El耦接至第一排氣端口 31，并且經(jīng)由第二排氣門E2耦接至第二排氣端口 33。每個(gè)汽缸的每個(gè)排氣端口可以通向不同的排氣歧管以用于分離地引導(dǎo)排氣的第一初始部分(在此也稱為泄放部分)和排氣的第二后面部分(在此也稱為掃氣部分)。例如，來自每個(gè)汽缸20的第一排氣端口 31中的每一個(gè)都可以組合到第一排氣歧管59中。類似地，來自每個(gè)汽缸20的第二排氣端口 33中的每個(gè)都可以組合到第二排氣歧管57中。以此方式，每個(gè)燃燒室20可以將燃燒氣體的泄放部分經(jīng)由第一排氣門El排放到第一排氣歧管59中，并且將燃燒氣體的掃氣部分經(jīng)由第二排氣門排放到第二排氣歧管57中。包括兩個(gè)排氣歧管、用于傳導(dǎo)排氣的泄放部分的一個(gè)歧管和用于傳導(dǎo)排氣的掃氣部分的另一個(gè)歧管的這種排氣系統(tǒng)在此將被稱為“分體式排氣系統(tǒng)”。
[0022]發(fā)動機(jī)10可以包括位于與第一排氣歧管59耦接的第一排氣通道55中的渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)190。渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)190可以包括耦接在公共軸96上的排氣渦輪92和發(fā)電機(jī)94。而在一些實(shí)施例中，在耦接在該排氣渦輪的入口與出口之間的旁路中可以包含廢氣門，以控制被傳送至渦輪的排氣量，在此處討論的示例中，可以不包含廢氣門。而是，可以通過在一個(gè)或多個(gè)汽缸中實(shí)施泄放氣門的氣門停用來控制被傳送至渦輪的排氣量。通過停用一個(gè)或多個(gè)泄放氣門，可以減小被傳送至渦輪的排氣量。例如，在渦輪速度大于閾值速度時(shí)和/或在渦輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的輸出大于期望輸出時(shí)的發(fā)動機(jī)工況期間，可以停用一個(gè)或多個(gè)泄放氣門以減小被傳送至渦輪的排氣能量的量。進(jìn)一步，被停用的泄放氣門的數(shù)量可以基于:渦輪速度的變化速率、實(shí)際發(fā)電機(jī)輸出與