用于涡轮旁路的方法和系统技术方案

本公开提供了“用于涡轮旁路的方法和系统”。提供了用于涡轮增压器的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括响应于催化器温度低于阈值温度而旁通流向所述涡轮增压器的排气。所述旁通包括打开旁通阀并调整一个或多个涡轮喷嘴叶片的位置。涡轮喷嘴叶片的位置。涡轮喷嘴叶片的位置。

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮旁路的方法和系统


[0001]本说明书总体上涉及用于响应于一个或多个催化器的温度而使排气旁通绕过涡轮的方法和系统。

技术介绍

[0002]发动机可以使用涡轮增压器来提高发动机扭矩和/或动力输出密度。涡轮增压器可以包括涡轮，所述涡轮与发动机的排气流串行设置并经由驱动轴联接到与发动机的进气通道串行设置的压缩机。然后，由排气驱动的涡轮可以经由驱动轴向压缩机供应能量以增加进气压力。通过这种方式，由排气驱动的涡轮向压缩机供应能量以对压力和进入发动机的空气流增压。因此，增加涡轮的转速可以增加增压压力。期望的增压量可能随发动机的操作而变化。例如，期望的增压在踩加速器踏板期间可能比在松加速器踏板期间更大。
[0003]控制增压压力的一种解决方案是在涡轮增压器中使用可变几何涡轮。可变几何涡轮通过改变通过涡轮的排气流来控制增压压力。例如，排气可以从排气歧管流过涡轮喷嘴并流向涡轮叶片。可以改变涡轮喷嘴的几何形状以控制排气接触涡轮叶片的角度和/或改变涡轮叶片上游的入口通道或喉部的横截面积。增加入口通道的横截面积可以允许更多的气体流过通道。此外，流过涡轮叶片的气体的入射角可以影响涡轮的效率，例如，从流中捕获的热力学能量转换成机械能的量。因此，可以通过改变涡轮喷嘴的几何形状来改变涡轮转速和增压压力。
[0004]可变几何涡轮的设计已被修改产生各种期望的结果。例如，Van Der Wege的美国专利申请9,835,082公开了用于操作多涡管涡轮增压器的系统和方法。多涡管涡轮增压器可以包括用于调整通向涡轮的涡管的气流的叶片。基于期望的涡轮转速来调整叶片以优化排气流。本领域中的其他示例可以包括废气门或与叶片组合的其他形式的旁路，以使排气绕过单涡管涡轮旁通。

技术实现思路

[0005]然而，专利技术人已经识别出上文描述的方法的一些问题。例如，涡轮壳体和叶片可能在各种条件期间吸附大量热量，这可能延长催化器预热或导致催化器温度下降到低于期望温度。在期望催化器加热的条件期间的废气门的操作可能是不充分的，因为催化器加热被延长并且在该时间期间排放增加。
[0006]在具有一个或多个涡管的涡轮系统中旁通排气还存在其他问题。由于不正确的节气门定位，其旁通模式可能会引入EGR不足。此外，用于旁通模式的先前方法可能无法使足够量的排气旁通绕过涡轮来阻止对涡轮及其壳体的热损失。因此，需要一种旁通模式，所述旁通模式被配置为在对涡轮壳体的最小热损失的情况下快速加热排气催化器，同时维持期望的发动机燃烧稳定性。
[0007]在一个示例中，上述问题可以通过一种用于涡轮的系统来解决，所述系统包括：旁路和旁通阀；第一催化器，所述第一催化器布置在所述旁路中；第二催化器，所述第二催化
器布置在排气通道中相对于排气流的方向处于所述旁路与所述排气通道之间的交叉点的下游；以及多个叶片，所述多个叶片被配置为调整通过所述涡轮的一个或多个入口的气流。所述系统还包括控制器，所述控制器包括存储在其非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令使所述控制器响应于第一催化器温度低于阈值第一催化器温度和第二催化器温度低于阈值第二催化器温度中的一项或多项而调整所述旁通阀和所述多个叶片的位置。通过这样做，可以使用第一催化器的放热反应来加热第二催化器。
[0008]在一个示例中，涡轮增压器是分隔式入口涡轮增压器或双涡管涡轮增压器。在催化器加热模式期间，响应于第二催化器温度，可以将来自单独的气缸组的排气流引导到旁路。在一个示例中，第一催化器布置在旁路中并且被配置为氧化排气流中的燃料。在这样做时，第一催化器可以由于燃料的氧化而产生热量(例如，放热)，其中由第一催化器产生的热量用于加热布置在排气通道中处于旁路和涡轮下游的第二催化器。通过这样做，可以维持催化器温度，这可以减少排放。
[0009]应理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
[0010]图1示出了混合动力车辆中的发动机的示例。
[0011]图2示出了图1的发动机的涡轮增压器的涡轮的示例性实施例的横截面。
[0012]图3示出了包括二元流动涡轮的增压发动机系统的示意图。
[0013]图4示出了包括分隔式入口的涡轮的示例。
[0014]图5A示出了排放控制系统装置的第一实施例。
[0015]图5B示出了排放控制系统装置的第二实施例。
[0016]图6示出了示出图1至图4的系统响应于条件的不同操作模式的图表。
[0017]图7A、图7B和图7C示出了用于响应于催化器温度而进入和退出涡轮旁通模式的方法。
[0018]图8示出了基于图7A至图7C的方法的预示性发动机操作序列的图示。
具体实施方式
[0019]以下描述涉及用于响应于催化器温度的涡轮增压器操作的系统和方法。在一个示例中，响应于催化器温度低于阈值温度，打开涡轮的旁通阀。催化器可以布置在流体地联接到发动机的排气通道中，如图1所示。所述发动机可以包括涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮和压缩机。在一个示例中，涡轮是可变几何涡轮(VGT)，如图2所示。涡轮可以是双涡管涡轮增压器的两个或更多个涡轮中的一个，如图3所示。第一催化器可以布置在旁路中，其中电加热器可以用于加热第一催化器。旁通阀(其可以布置在涡轮壳体外部或壳体内作为废气门)可以被配置为使排气旁通绕过涡轮的叶轮。图4中示出了包括用于发动机的单独气缸组的分隔式入口的涡轮的示例。图5A和图5B中示出了排放控制系统的示例性配置。
[0020]图6中示出了示出涡轮增压器、旁通阀和电加热器响应于第一催化器温度和第二
催化器温度的各种操作模式的图表。图7A、图7B和图7C中示出了用于在不同的涡轮旁通模式之间进行选择的方法。图8中示出了响应于旁通模式而改变发动机工况的图示。
[0021]现在转到图1，其描绘了内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例性实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数以及来自车辆操作员130经由输入装置132的输入。在这个示例中，输入装置132包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸(本文也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136与定位在其中的活塞138。活塞138可以联接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统联接到乘用车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可经由飞轮联接到曲轴140以实现发动机10的起动操作。
[0022]气缸14可经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了气缸14之外，进气通道146还可与发动机10的其他气缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一者或多者可包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，其包括：涡轮，所述涡轮包括旁路和旁通阀；第一催化器，所述第一催化器布置在所述旁路中；第二催化器，所述第二催化器布置在排气通道中相对于排气流的方向处于所述旁路与所述排气通道之间的交叉点的下游；多个叶片，所述多个叶片被配置为调整通过所述涡轮的一个或多个入口的气流；以及控制器，所述控制器被编程为响应于第一催化器温度低于阈值第一催化器温度和第二催化器温度低于阈值第二催化器温度中的一项或多项而调整所述旁通阀和所述多个叶片的位置。2.根据权利要求1所述的系统，其还包括布置在所述第二催化器下游的第三催化器，其中所述第三催化器不同于所述第二催化器和所述第一催化器。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第三催化器是选择性催化还原(SCR)装置。4.根据权利要求1所述的系统，其还包括喷射器，所述喷射器被定位成直接喷射到所述旁路中，并且其中所述指令还使所述控制器响应于所述第一催化器温度高于或等于所述阈值第一催化器温度并且所述第二催化器温度低于所述阈值第二催化器温度而激活所述喷射器。5.根据权利要求1所述的系统，其还包括电加热器，所述电加热器布置在所述旁路中处于所述第一催化器的上游。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述指令还使得所述控制器能够响应于所述第一催化器温度低于所述阈值第一催化器温度而激活所述电加热器，并且调整发动机的气缸组的加燃料参数以执行燃烧后燃料喷射并使未燃烧的燃料流到所述第一催化器。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾森，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：