用于控制涡轮机操作的发动机系统和方法技术方案

本申请提供一种用于操作发动机系统的方法。该方法包括：在第一条件期间，使排气从第一排气导管流到涡轮机的第一涡轮机入口，并且使排气从第二排气导管流到涡轮机旁通导管；以及在第二条件期间，使排气从第一排气导管流到第一涡轮机入口，并且使排气从第二排气导管流到第二涡轮机入口。

Engine system and method for controlling turbine operation

The present application provides a method for operating an engine system. The method comprises the following steps: in the first condition during the first exhaust turbine exhaust duct flow from the first entrance to the turbine, and the exhaust from the second exhaust pipe flow to the turbine by-pass conduit; and in the second conditions during the exhaust from the first exhaust duct to flow to the first turbine entrance, and the exhaust gases from the exhaust duct flow to second second turbine entrance.

【技术实现步骤摘要】
用于控制涡轮机操作的发动机系统和方法
本公开涉及用于控制发动机系统中的增压操作的方法。
技术介绍
涡轮增压器包括涡轮机，涡轮机由来自排气歧管的排气进给，或者在一些情况下，通过辅助管道从排气歧管到涡轮机壳体进给。废气门可以用于增加由涡轮增压器供应的动力。废气门被导引穿过涡轮机壳体以绕过涡轮机转子。流过涡轮机壳体的排气将热传递给涡轮机壳体。因此，由于下游排放控制装置的加热减少，可能不利地影响冷起动操作。为了解决该问题，已经开发了大口径废气门以增加行进通过废气门的排气的质量空气流量。这减少了到涡轮机壳体的热传递。然而，通过增加废气门的尺寸，在操作废气门时不能实现通过涡轮机的期望空气流量以经由涡轮增压器提供增压。此外，当排气被导引至废气门上游的排气再循环(EGR)系统时，不能导引足够量的气流通过废气门以实现下游催化器的快速加热。
技术实现思路
为了克服前述问题中的至少一些问题，提供了一种用于操作发动机系统的方法。该方法包括：在第一条件期间，使排气从第一排气导管流到涡轮机的第一涡轮机入口，并且使排气从第二排气导管流到涡轮机旁通导管，以及在第二条件期间，使排气从第一排气导管流到第一涡轮机入口，并且使排气从第二排气导管流到第二涡轮机入口。例如，以此方式，第一排气流可以被引导经过涡轮增压器，以促进下游排放控制装置的快速加热。此外，与第一流流体分开的第二排气流可以被引导进入涡轮机进气口中，使得能够产生发动机增压。以此方式，可以实现发动机增压且同时快速加热在涡轮机旁通导管下游的排放控制装置。因此，可以增加发动机输出和效率，并且可以串联式地减少发动机排放物。在一个示例中，涡轮机旁通导管可以与涡轮机壳体隔开，以提供从排气到下游排放控制装置的增加的热传递。因此，排放控制装置可以甚至更快速地达到期望的操作温度，从而进一步减少排放物。当单独考虑或结合附图考虑时，本说明书的以上优点和其他优点以及特征将通过以下详细描述变得显而易见。应该理解，提供以上
技术实现思路
是为以简化形式引入在详细描述中进一步描述的概念选择。这并不意味着确认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保护范围由随附于详细描述的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。另外，本专利技术人在此已经认识到以上问题，并且以上问题不应被认为是已知的。附图说明图1示出发动机系统的示意图；图2示出用于发动机系统的操作的一种方法；以及图3示出用于发动机系统的操作的另一方法。具体实施方式本说明书涉及用于协同地提供发动机增压和快速的排放装置加热两者的系统和方法。该操作可以在例如冷起动期间执行以减少排放物，或者在其他发动机工况期间执行。该协同功能可以通过包括进给涡轮机的两个流体分开的排气导管的发动机系统来实现。该发动机系统还包括涡轮机旁通阀和相应的旁通导管，所述旁通导管耦接到排气导管中的一个。例如在冷起动期间，涡轮机旁通阀可以完全打开以促进下游排放控制装置的快速加热。同时，排气可以通过其他排气导管流到涡轮机。在另一工况期间，涡轮机旁通阀可以提供部分旁通流量，以调节提供给发动机的增压量。因此，例如在低负载操作期间，当不需要完全增压时，可以精确地调整提供给发动机的增压量。此外，通过分开的排气管线提供涡轮机入流使得排气流的一部分能够被引导通过排气再循环(EGR)系统，同时围绕涡轮机引导排气的另一部分以用于快速的排放控制装置加热。因此，EGR系统和涡轮机旁通部件可以协同操作以减少排放物。图1示出提供这些特征的示例性发动机系统的示意图。图2和图3描绘用于控制发动机系统以提供快速的装置加热以及部分涡轮机旁通流操作的示例性方法。图1示出发动机系统10的示意图。发动机系统10包括发动机12。在所描述的示例中，发动机12包括第一汽缸排14和第二汽缸排16。然而，已经设想了很多发动机汽缸配置。第一汽缸排14包括多个汽缸18。同样地，第二汽缸排16包括多个汽缸20。每排中的汽缸可以被称为汽缸组。在第一汽缸排16和第二汽缸排18中的每个汽缸可以包括促进燃烧操作的各种部件，诸如燃料喷射器22。燃料喷射器22被配置为以选定的时间间隔将计量的燃料输送到汽缸。在发动机系统10中可以提供包括燃料箱、泵、燃料导管等的燃料输送系统，以将燃料进给到燃料喷射器22。另外，可以为每个汽缸提供至少一个排气阀和进气阀。在火花点火发动机的情况下，发动机12还可以包括耦接到汽缸18和汽缸20的点火装置。然而在其他情况下，发动机可以被配置为执行压缩点火。提供进气系统24以向汽缸18和汽缸20输送进气空气。进气系统24包括第一进气歧管26和进气流道28，进气流道28使进气空气从第一进气歧管26流到第一汽缸排14中的各个汽缸。进气系统24还包括第二进气歧管30和进气流道32，进气流道32使进气空气从第二进气歧管30流到第二汽缸排16中的各个汽缸。第一进气歧管26和第二进气歧管30中的每个接收来自进气系统的上游部分的进气空气，进气系统的上游部分可以包括节气门、空气过滤器、压缩机等。还应当理解，EGR可以流过进气系统24。另外，提供排气系统34以接收来自汽缸18和汽缸20的排气。具体地，排气系统34包括第一排气歧管36和第二排气歧管38，第一排气歧管36接收来自第一汽缸排14的排气，第二排气歧管38接收来自第二汽缸排16的排气。第一排气歧管36和第二排气歧管38中的每个包括排气流道40，排气流道40使排气从各个汽缸流到排气歧管。排气系统34进一步包括从第一排气歧管36通向涡轮机44的第一涡轮机入口42的第一排气导管41以及从第二排气歧管38通向涡轮机的第二涡轮机入口48的第二排气导管46。以此方式，可以向涡轮机44提供分开的排气流。这些分开的排气导管还使得排气的不同部分能够被隔离，以驱动不同的排气系统功能，诸如涡轮机输入、排放装置加热和排气再循环(EGR)操作。如图所示，第一排气导管41和第二排气导管46流体分开并且彼此隔开。然而，在其他示例中，第一排气导管41和第二排气导管46可以彼此紧邻。例如，涡轮机44被配置为从排气中去除能量，并且将该能量转化成经由驱动轴驱动耦接到涡轮机的压缩机的机械运动。在发动机中还提供EGR系统50，以使得排气能够被重新引入进气系统，从而减少发动机排放物。EGR系统50包括EGR阀52，EGR阀52通过耦接到第一排气歧管36的EGR导管54提供对EGR的调整。EGR系统50进一步包括EGR冷却器阀53，EGR冷却器阀53能够调整至EGR冷却器56的EGR流。因此，在某些操作时段期间，EGR冷却器阀53可以使EGR能够绕过EGR冷却器。EGR冷却器56被配置为从排气中去除热量。应当理解，位于EGR冷却器56下游的EGR导管58可以耦接到由涡轮机44驱动的压缩机的上游或下游的进气系统中的进气导管。在排气系统34中还提供涡轮机旁通导管60。涡轮机旁通导管60耦接到第二排气导管46和在涡轮机44下游的第三排气导管62。如图所示，涡轮机旁通导管60与涡轮机44隔开，并且具体地与涡轮机壳体45隔开。当与被导引穿过涡轮机壳体的废气门导管相比时，以此方式布置涡轮机旁通导管60和涡轮机44使得能够增加待传递到下游排放控制装置64(例如，催化器、过滤器等)的热量。第二排放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：在第一条件期间，使排气从第一排气导管流到涡轮机的第一涡轮机入口，并且使排气从第二排气导管流到涡轮机旁通导管；以及在第二条件期间，使排气从所述第一排气导管流到所述第一涡轮机入口，并且使排气从所述第二排气导管流到第二涡轮机入口。

【技术特征摘要】
2015.11.05 US 14/934,0571.一种方法，其包括：在第一条件期间，使排气从第一排气导管流到涡轮机的第一涡轮机入口，并且使排气从第二排气导管流到涡轮机旁通导管；以及在第二条件期间，使排气从所述第一排气导管流到所述第一涡轮机入口，并且使排气从所述第二排气导管流到第二涡轮机入口。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述第二工况期间，使来自所述第二排气导管的所述排气的一部分流到所述涡轮机旁通导管。3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：在所述第一条件期间，经由耦接到所述涡轮机的压缩机给所述发动机提供增压。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述第一条件期间，使排气流到所述第一排气导管上游的排气再循环导管即EGR导管，所述EGR导管耦接到进气系统。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一条件是定位在所述涡轮机旁通导管下游的催化器低于阈值温度时，并且所述第二条件是所述催化器高于所述阈值温度时。6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述第一条件期间，减少晚期燃烧操作，在所述晚期燃烧操作中，在第一时间间隔之后的第二时间间隔期间将燃料喷射到发动机汽缸中。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮机旁通导管与涡轮机壳体隔开。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述第一工况期间，使排气从所述涡轮机旁通导管流到排放控制装置。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一排气导管和所述第二排气导管彼此隔开。10.一种发动机系统，其包括：第一排气导管，其从发动机接收排气；第二排气导管，其与从所述发动机接收排气的所述第一排气导管分开；涡轮机，其包括耦接到所述第一排气导管的第一涡轮机入口和耦接到所述第二排气导管的第二涡轮机入口；涡轮机旁通导管，其在所述第二涡轮机入口上游耦接到所述第二排气导管，并且在排放控制装置上游和涡轮机出口下游耦接到排气导管；涡轮机旁通阀，其耦接到所述涡轮机旁通导管；以及控制系统，其被配置为在第一工况期间操作所述涡轮机旁通阀以允许排气从所述第二排气导管流到所述涡轮机旁通导管并且使排气从所述第一排气导管流到所述第一涡轮机入口，以及在第二工况期间使排气从所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·坦尼森，D·W·堪特罗，C·M·鲍尔，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US