经由气门停用控制涡轮发电机的系统和方法
【技术领域】
[0001]本说明总体上涉及用于经由气门停用来控制包括分体式排气歧管的交通工具发动机以调节与该分体式排气歧管耦接的涡轮发电机速度的方法和系统。
【背景技术】
[0002]在具有分体式排气歧管的发动机系统中，可以首先将汽缸的泄放(blowdown)排气门打开以便将来自排气阶段初始部分的排气质量流量传送至涡轮增压器或涡轮驱动的发电机的祸轮，而之后可以将扫气气门打开以便将来自该排气阶段的后面部分的排气质量流量绕过涡轮而直接传送至排气催化剂。以此方式，通过在排气阶段的后面部分的过程中将排气引导离开涡轮，可以减小与高涡轮背压相关联的栗送故障。
[0003]Robel在US 8，091，357中说明了这样的分体式排气发动机系统的一个示例。其中，排气系统包括位于第一排气分支中的涡轮复合装置以及位于第二排气分支中的排气处理装置。进一步，气门位于该第一排气分支与第二排气分支之间，该气门在打开时将来自涡轮复合装置的排气引导到排气处理装置。
[0004]然而，本文的发明人已经认识到了此类系统的潜在问题。作为一个示例，在某些工况期间，可能希望使排气流绕过涡轮周围，以便限制祸轮发电机的最大速度、限制该发电机的输出、和/或限制该发电机的速度的变化速率。进一步，在冷启动条件期间，可能希望绕过涡轮，以便将大多数排气能量引导至排气催化剂以加速催化剂变暖。利用气门来绕过涡轮必然需要额外的致动器。因此，生产成本和封装空间可能增加，从而导致庞大且昂贵的排气系统。
【发明内容】
[0005]因此，在一个示例中，通过一种用于发动机的方法可以至少部分地解决这些问题中的一些，该方法包括:将来自汽缸的第一排气门的排气经由第一排气歧管传送至排气涡轮，该涡轮驱动发电机；将来自该汽缸的第二排气门的排气传送至排气催化剂同时经由第二排气歧管绕过该涡轮；并且响应于涡轮速度大于阈值涡轮速度而选择性地停用该第一排气门。以此方式，通过利用气门停用，可以减小到涡轮的排气质量流量。
[0006]例如，分体式排气发动机系统可以包括用于将第一部分的排气能量(在此称为泄放能量)传送至位于第一排气通道中的涡轮发电机的涡轮的第一排气门(在此称为泄放气门)。该发动机系统可以进一步包括用于将后面部分的排气能量(在此称为扫气能量)传送至位于不同的第二排气通道中的排气催化剂的第二排气门(在此称为扫气气门)。在涡轮发电机的涡轮速度大于阈值速度或者发电机输出大于期望输出时的发动机工况期间，发动机控制器可以通过将该发动机系统中多个汽缸中的泄放气门停用来减小被传送至涡轮的排气(即，泄放气体)量。可被停用的泄放气门的数量可以基于以下各项中的一项或多项:涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望发电机输出之间的差值大于阈值差值、以及发动机转速/负荷条件。在一些示例中，可以停用发动机的所有汽缸上的泄放气门，以便限制到涡轮的排气流。
[0007]在一个示例中，在冷启动条件期间，可以经由泄放气门停用来限制到涡轮的排气能量，以便将大部分排气引导至位于涡轮发电机下游的排气催化剂，用于更快的催化剂变暖。
[0008]以此方式，可以停用一个或多个泄放气门以便减小被传送至涡轮的排气能量的量，从而限制该涡轮发电机系统的最大速度、限制发电机的输出、限制该涡轮驱动的发电机速度的变化速率、和/或加速催化剂变暖。通过利用气门停用，可以避免用于控制到涡轮的排气流的废气门。进一步，通过利用气门停用来代替废气门，可以避免用于致动废气门的庞大、昂贵的致动器。因此，可以减小系统成本和封装。再进一步地，通过避免废气门，可以减小涡轮上游的体积。因此，可以改善对泄放能量的利用，由此提高涡轮发电机效率。
[0009]应了解的是，提供以上
【发明内容】
是为了以简化的形式来介绍一系列概念，这些概念将在【具体实施方式】中进一步描述。这并不意味着确立所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文中或本发明的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0010]图1示出了具有分体式排气歧管和涡轮发电机的自然吸气式发动机系统的示意图。
[0011]图2示出了图1的发动机系统的燃烧室的示意图。
[0012]图3示出了高水平流程图，其说明了用于减少被提供给涡轮发电机的涡轮的能量的示例性例程。
[0013]图4示出了高水平流程图、其与图3结合使用说明了用于确定期望涡轮发电机速度的示例性例程。
[0014]图5示出了高水平流程图、其与图3结合使用说明了用于实施气门停用以减少被提供给涡轮发电机的涡轮的能量的示例性例程。
[0015]图6示出了根据本公开的示例性正常进气和排气门正时和持续时间。
[0016]图7示出了示例性图示，其描绘了基于涡轮速度和/或发电机输出的气门停用。
【具体实施方式】
[0017]以下说明涉及方法和系统，其用于减少在分体式排气发动机系统中例如图1-2的发动机系统10中被传送至驱动涡轮发电机的涡轮的排气能量，以便防止涡轮超速情形和/或以便减小发电机输出。确切地，该分体式排气发动机系统可以包括用于将来自发动机汽缸的泄放部分的排气经由第一排气歧管传送至位于第一排气通道中的涡轮驱动的发电机的第一排气门(在此也称为泄放气门)、以及用于将来自该发动机汽缸的扫气部分的排气经由第二排气歧管以及绕过了该涡轮驱动的发电机的涡轮的第二排气通道而直接传送至位于该涡轮驱动的发电机下游的排气催化剂的第二排气门(在此也称为扫气气门)。响应于涡轮速度大于阈值速度和/或发电机输出大于期望输出，发动机系统中包括的发动机控制器可以被配置成执行控制例程，例如图3的例程，以停用多个发动机汽缸中的多个泄放气门，以便减小被传送至涡轮的排气能量的量。图4示出了用于确定期望的发电机速度以便确定高于其就可以停用一个或多个泄放气门的涡轮速度阈值的示例性例程。停用的泄放气门的数量可以根据图5的示例性例程确定。图6说明了在正常发动机运行(即，无泄放气门停用)期间包括泄放气门的气门正时的气门正时的示例。图7显示了基于涡轮速度和/或发电机输出对泄放气门的示例性调节。
[0018]通过利用在此描述的系统和方法，可以获得在分体式排气发动机系统(例如，图1中的发动机系统10)中经由泄放气门停用并且不利用废气门而减少被传送至该涡轮驱动的发电机的涡轮的排气能量的技术效果。
[0019]图1示出了包括多汽缸内燃发动机10的示意图，该内燃发动机可以被包含在汽车的推进系统中。发动机10可以包括多个燃烧室(即，汽缸)20。在所描绘的示例中，发动机10包括布置成共线配置的三个汽缸。然而，在可替代的示例中，发动机10可以包括两个或更多汽缸，例如4、5、8、10或更多个汽缸，这些汽缸被布置成可替代的配置，例如V-6、1-6、V-12、对置4缸、箱式等等。
[0020]发动机10的每个汽缸20可以被配置成经由进气通道28接收来自进气歧管27的进气。进气通道28可以包括在空气滤清器60下游的进气节气门62。节气门62的位置可以由控制系统15通过通信地耦接至控制器12的节气门致动器(未示出)来调整。通过调制节气门62，可以将一定量的新鲜空气从大气中引入发动机10中并经由进气通道28在大气(或空气)压力下传送至发动机汽缸。进气歧管27可以经由进气端口(未示出)耦接至燃烧室。每个进气端口可以向其耦接的汽缸供应空气和/或燃料以进行燃烧。每个汽缸进气端口可以通过一个或多个进气门选择性地与汽缸连通。在所描述的示例中，每个汽缸20被示出为具有两个进气门11和12。在一个示例中，进气通道可以由与每个进气门选择性连通的进气歧管27形成。在其他实施例中，单一汽缸的进气通道可以靠近该汽缸被分体成两个相邻路径并且其间具有壁，该通道的每个分体路径与单一进气门连通。在另一个示例中，两个进气门中的每一个可以被控制成在特定发动机转速下打开，并且因此可以通过公共进气端口与进气歧管连通。
[0021]每个燃烧室可以经由耦接至其上的两个排气端口排出燃烧气体。在所描述的示例中，每个汽缸20经由第一排气门El耦接至第一排气端口 31，并且经由第二排气门E2耦接至第二排气端口 33。每个汽缸的每个排气端口可以通向不同的排气歧管以用于分离地引导排气的第一初始部分(在此也称为泄放部分)和排气的第二后面部分(在此也称为扫气部分)。例如，来自每个汽缸20的第一排气端口 31中的每一个都可以组合到第一排气歧管59中。类似地，来自每个汽缸20的第二排气端口 33中的每个都可以组合到第二排气歧管57中。以此方式，每个燃烧室20可以将燃烧气体的泄放部分经由第一排气门El排放到第一排气歧管59中，并且将燃烧气体的扫气部分经由第二排气门排放到第二排气歧管57中。包括两个排气歧管、用于传导排气的泄放部分的一个歧管和用于传导排气的扫气部分的另一个歧管的这种排气系统在此将被称为“分体式排气系统”。
[0022]发动机10可以包括位于与第一排气歧管59耦接的第一排气通道55中的涡轮驱动的发电机190。涡轮驱动的发电机190可以包括耦接在公共轴96上的排气涡轮92和发电机94。而在一些实施例中，在耦接在该排气涡轮的入口与出口之间的旁路中可以包含废气门，以控制被传送至涡轮的排气量，在此处讨论的示例中，可以不包含废气门。而是，可以通过在一个或多个汽缸中实施泄放气门的气门停用来控制被传送至涡轮的排气量。通过停用一个或多个泄放气门，可以减小被传送至涡轮的排气量。例如，在涡轮速度大于阈值速度时和/或在涡轮驱动的发电机的输出大于期望输出时的发动机工况期间，可以停用一个或多个泄放气门以减小被传送至涡轮的排气能量的量。进一步，被停用的泄放气门的数量可以基于:涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与