本公开涉及一种用于内燃机的排气系统以及用于控制该排气系统的方法。
背景技术：
该部分一般性地介绍了本公开的背景。当前署名的发明人的工作，在该引言中描述的范围以及说明书的在提交时可能不另外被作为现有技术的方面，既不被明确也未隐含地被认可为本公开的现有技术。
具有涡轮增压器的内燃系统的排气系统还可以包括位于涡轮增压器的涡轮机的排气流的下游的柴油氧化催化器(doc)。doc将碳氢化合物(hc)和一氧化碳(co)氧化成二氧化碳(co2)和水(h2o)。doc相对于温度的有效性大体上在图1中示出。
图1示出了曲线图100，其具有表示温度的第一轴102和表示转化百分比的第二轴104。doc的碳氢化合物(hc)的转化百分比相对于温度的示例性关系由线106示出，doc的一氧化碳(co)的转化百分比(co)相对于温度的示例性关系由线108示出。图1清楚地说明了doc能够转化碳氢化合物(hc)和一氧化碳(co)的效率取决于温度，从而较低的温度可导致转化百分比的降低。相反，较高的温度通常导致增加的转化百分比。
涡轮增压器中的涡轮机对流过排气流并进入doc的排气的温度具有影响。特别地，用于涡轮增压器的涡轮机将降低排气流的温度，并且因此可能不利地影响doc的效率。排气温度的降低意味着doc可能会具有降低的转化百分比。
已经提出的一个替代方案是将doc移动至来自涡轮机的排气的上游位置。然而，这种配置也有缺点。图2是曲线图200，表示水平轴202上的时间和垂直轴204上的增压压力。具有位于涡轮机下游的doc的排气构造的增压压力与时间的关系由线206表示，并且其中doc位于涡轮机上游的排气构造的增压压力与时间的关系用线208表示。如可以清楚地看到的，当doc从涡轮机后的位置移动到涡轮机前的位置时，引入了增压压力的明显的延迟210。
已经提出的另一替代方案是在来自涡轮机的排气的上游位置提供一个小的doc，并且在来自涡轮机的排气的下游提供另一doc。然而，这种配置也有缺点。例如，小的doc将增加至发动机的排气的背压。这可能导致满负荷时性能的降低。
技术实现要素：
在示例性方面，用于车辆的内燃机的排气系统包括位于来自内燃机的排气流中的涡轮机，位于排气流中的涡轮机上游的第一柴油氧化催化器，以及用于选择性地绕过第一柴油氧化催化器周围的排气流至涡轮机的旁路。
在另一示例性方面，所述系统还包括位于所述排气流内的涡轮机下游的第二柴油氧化催化器。
在另一示例性方面，系统还包括被编程为选择性地启动旁路的控制器。
在另一示例性方面，控制器被编程为在内燃机的瞬时条件下启动旁路。
在另一个示例性方面，瞬时条件包括节气门顶置。
在另一个示例性方面，当增压误差超过预定阈值时，控制器被编程为启动旁路。
在另一个示例性方面，当温度超过预定阈值时，控制器被编程为启动旁路。
在另一示例性方面，温度是排气流温度。
在另一示例性方面，温度是冷却剂温度。
在另一示例性方面，第一柴油氧化催化器形成环形同轴形状。
以这种方式，涡轮机前柴油氧化催化器的旁路提供了利用在排气流中的涡轮机之前的较高温度的能力，从而与涡轮机后doc相比，提高碳氢化合物和一氧化碳的转化，同时通过选择性地绕过涡轮机前doc，最小化和/或避免对涡轮机效率的任何不利影响。
此外，旁路能够最小化和/或消除来自涡轮机前柴油氧化催化器的背压。因此，在一些条件下提供改进的doc性能，同时选择性地实现来自涡轮机前doc的减少和/或消除的背压的优点。
从下面提供的详细描述中，本公开的其他适用范围将变得显而易见。应当理解，详细描述和具体实施例仅用于说明的目的，并不意图限制本公开的范围。
本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点通过包括权利要求的详细描述和结合附图示出的示例性实施例将是显而易见的。
附图说明
通过详细描述和附图将更全面地理解本公开，其中：
图1是示出了柴油氧化催化器的转化百分比与温度的关系的曲线图；
图2是示出了柴油机氧化催化器位置对排气流中的涡轮机的增压压力的影响的曲线图；
图3是根据本公开的示例性排气系统的示意图；
图4a是第一模式中的示例性柴油氧化催化器和旁路的横截面端视图；
图4b是第一模式中的示例性柴油氧化催化器和旁路的横截面侧视图；
图5a是第二模式中的示例性柴油氧化催化器和旁路的横截面端视图；
图5b是第二模式中的示例性柴油氧化催化器和旁路的横截面侧视图；以及
图6是根据本公开的示例性实施例的控制策略的示意图。
具体实施方式
参考图3，其中示出了根据本公开的排气系统300的示例性实施例的示意图。排气系统300包括流过整个排气系统300的排气流302。本领域普通技术人员理解，排气流可来自内燃机(未示出)。排气系统300包括位于排气流302中的涡轮机304、位于排气流302中的涡轮机304上游的第一柴油氧化催化器(doc)306以及旁通阀308。示例性排气系统300还包括位于排气流302中的涡轮机304下游的第二柴油氧化催化器(doc)310。旁通阀308可操作以选择性地使排气流302流过第一doc306或流过替代/旁路路线312，使得排气流302不流过第一doc306。
在一个示例性操作模式中，旁通阀308使得排气流302在大多数条件态下流过替代/旁路路线312。然而，当条件存在使得第二doc310可能基本上不起作用时，旁通阀308可使排气流302流过第一doc306。例如，通常在发动机启动时，排气流302的温度可能相对较低，并且涡轮机304将使排气流302的温度仅在遇到第二doc310时较低。在这种情况下，第二doc310可能基本上是无效的。在这种情况下，尽管排气流302的总体温度可能相对较低，但遇到第一doc306(在涡轮机304之前)的排气流302的温度将高于遇到第二个doc310的排气流302的温度。因此，通过允许排气流302流经doc306，而不是流经旁路312，与涡轮机后第二doc310处的较低的温度相比，利用涡轮机前的第一doc306处的较高的温度是有利的。然后，在发动机工作一段时间后，排气流302可达到一定温度，使得第二doc310可以达到令人满意的效果。在这种情况下，旁路阀308然后可以被操作，以使排气流302通过流经替代/旁路路线312而绕过第一doc306。
现在参考图4a-5b，描述了具有旁路402的涡轮机前doc400的示例性实施例的操作。图4a和5a的横截面端视图示出了doc400具有大致环形形状，而图4b和5b的横截面侧视图一起清楚地表明doc400包含内部管状或圆锥状的体积404。doc400包括围绕内部体积404的环形体积中的催化器材料406。旁路402可选择性地操作以闭合内部体积404，并使排气流408流过催化器材料406以被处理，如图4a和4b所示。或者，旁路402可选择性地操作以打开内部容积404，使得排气流408流过内部容积404，并且因此绕过催化器材料406。优选地，在内部体积404中不存在催化器材料能够允许排气流408容易地以最小的压力损失流动。以这种方式，排气流408的流动可以选择性地被引导通过催化器材料406或通过内部体积404。关闭旁路402能够使涡轮机前doc400能够将排气流暴露于催化器材料406。打开旁路402能够使排气流绕过催化器材料406，使得排气流408相对容易地流过此处。
虽然图4a-5b示出了一个示例性实施例，本领域普通技术人员理解，涡轮机前doc和旁路的任何配置或形状没有限制，并且仍然在本公开的范围内。例如，旁路可以形成简单的提升阀等，而不限于此。
图6提供了根据本公开的示例性实施例的控制策略的示意图。控制策略600包括增压误差函数602，其从排气流中的可变几何形状涡轮机606(vgt)确定增压误差。增压误差602是来自vgt的目标增压与来自vgt的实际增压之间的比较的函数。增压误差值616被提供给vgt命令模块604，其可以生成提供给vgt606的占空比命令618。vgt命令模块604可以基于控制策略，以任何有用的组合而不受限制地基于前馈策略、反馈策略、比例积分微分策略等，生成占空比命令618。本领域普通技术人员熟悉这种控制策略。vgt606响应于从vgt命令模块604接收到的占空比命令618。部件602、604和606是常规的，目前用于控制排气系统中的vgt涡轮机。
在示例性控制方案600中，可以作出关于根据闭环类型控制方案608控制旁路的决定，或者根据开环类型控制方案610来控制旁路的决定。例如，歧管压力传感器可能变得不可靠，或是不可靠的，使得不希望使用来自歧管压力传感器的闭环反馈来控制系统，在这些情况下，该决定可以是使用开环类型控制方案610。
控制方案600还包括旁路命令仲裁模块612，其从闭环控制方案608或开环控制方案610之一接收关于是否绕过涡轮机前doc的初步决定。旁路命令仲裁模块可以接收额外的信号620，例如发动机冷却剂温度、燃烧模式、歧管绝对压力等，而不受限制。基于这些附加信号620和旁路或不旁路的初步判定，旁路命令仲裁模块向涡轮机前doc旁路输出旁路命令622。涡轮机前doc旁路基于旁路命令622操作。
控制策略608或610将基于增压误差信号616给出关于是否旁路的初步指示。通常，增压误差616是瞬态条件的指示。例如，在快速节气门“顶置”的情况下，目标增压压力可能迅速增加，然而实际的增压压力反馈信号可能不会立即反应，直到瞬时条件完成。因此，在这种情况下，增压误差616可能很大并且超过预定的阈值，这可以给出引起排气流绕过涡轮机前doc的指示。取决于控制策略608或610，可以存在不同的预定阈值。
此外，另外或者作为可选例，控制方案600可以依赖除了增压误差之外的信号来确定是否绕过。其他信号可以包括例如节气门位置(或顶置或变化速率)、加速度计信号等并且不受限制，并且仍然是本公开的示例性实施例。在另一实例中，控制方案600可以基于燃料喷射正时，响应以操作涡轮机前doc旁路。当可能发生较晚的燃料喷射事件时，例如当排气阀打开时，从而在排气流中可能产生热量，该热量旨在对在例如scr之类的处理装置之后的后涡轮机进行预热，或为了再生过滤器等，可以打开旁路以绕过涡轮机前doc，以避免涡轮机前doc中的催化器的氧化。
示例性控制方案600可以在本领域普通技术人员所理解的发动机控制模块(未示出)或分布式或其他控制器内实现，并且仍然是本公开的示例性实施例。
该说明书本质上仅仅是说明性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定实例，但是本公开的真实范围不应受到限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。