多級廢氣門的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供控制增壓壓力的實施方式。在一個實例中，通過多級廢氣門控制發(fā)動機渦輪增壓器的方法包括在第一狀況期間基于渦輪增壓器產(chǎn)生的增壓壓力驅(qū)動廢氣門的第一級，和基于渦輪增壓器下游的催化劑溫度驅(qū)動廢氣門的第二級。以這種方式，可通過共同的廢氣門提供催化劑加熱和增壓控制。
【專利說明】多級廢氣門
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開涉及渦輪增壓器的廢氣門。
【背景技術(shù)】
[0002]在達到其運轉(zhuǎn)溫度前，大量排放物可繞過布置在發(fā)動機排氣中的催化劑。因此，改善冷啟動排放物的常見策略是增加通過發(fā)動機的熱通量，以使催化劑上升至運轉(zhuǎn)溫度。但是，排氣系統(tǒng)可在發(fā)動機和催化劑之間損失熱量，因為燃燒室和催化劑表面之間的行程長度、表面積、彎曲數(shù)量和形狀、熱通量、熱傳遞系數(shù)等可產(chǎn)生大量熱損失機會。沿此路徑添加的渦輪增壓器會吸收大量和可測量的熱，這也可延遲催化劑起燃時間。渦輪增壓器還可對冷啟動燃料經(jīng)濟性產(chǎn)生負面影響，因為需要更多空氣和燃料以克服此額外的熱損失。
[0003]一種最小化通過渦輪增壓器造成的熱損失的方案是使一些或全部排氣在渦輪增壓器周圍轉(zhuǎn)向并直接通向催化劑——例如通過開啟與布置在排氣中的渦輪相連的廢氣門。但是，廢氣門一般被設(shè)定尺寸以提供最佳流量控制，用于調(diào)控渦輪增壓器提供的增壓量，并且即使完全開啟也無法提供足夠高水平的轉(zhuǎn)向以迅速加熱催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明人已經(jīng)認識到上述問題，并提供至少部分解決它們的方法。在一個實施方式中，通過多級廢氣門控制發(fā)動機渦輪增壓器的方法包括在第一狀況期間，基于渦輪增壓器產(chǎn)生的增壓壓力驅(qū)動廢氣門的第一級，和基于渦輪增壓器下游的催化劑溫度驅(qū)動廢氣門
第二級。
[0005]以這種方式，增壓控制和催化劑迅速加熱都可由共同的廢氣門提供。在一個實例中，廢氣門可包括第一級，該第一級安排在第二級上?？苫谒柙鰤簤毫﹂_啟第一級。在第一級開啟時，第二級可保持關(guān)閉，并且可包括由第一級調(diào)控的開口。當需要最大的渦輪旁路時，如當催化劑溫度在起燃溫度以下時，可開啟第二級。通過這樣做，相對大量的排氣可繞過渦輪以迅速加熱催化劑，同時還允許準確控制增壓壓力，而無需提供另外的旁路線。
[0006]在另一實施方式中，發(fā)動機系統(tǒng)包括:排氣系統(tǒng)，其包括催化劑上游的渦輪增壓器渦輪；兩級廢氣門；和控制器，其包括如下指令:當催化劑溫度在閾值以上時，基于增壓壓力驅(qū)動兩級廢氣門的第一級，同時保持兩級廢氣門的第二級關(guān)閉；和當催化劑溫度在閾值以下時，開啟兩級廢氣門的第二級。
[0007]在另一實施方式中，閾值溫度是催化劑起燃溫度，并且其中兩級廢氣門的第一級小于兩級廢氣門的第二級。
[0008]在另一實施方式中，第一級被安排在第二級的上部，并且其中第二級包括開口，該開口被配置以接納第一級開啟時的排氣。
[0009]在另一實施方式中，發(fā)動機系統(tǒng)進一步包括渦輪增壓器的壓縮機，其被安排在發(fā)動機進氣門中，并且其中控制器包括開啟相應(yīng)于兩級廢氣門第二級的開口的壓縮機旁通閥的進一步指令。[0010]在另一實施方式中，控制器包括如下進一步指令:當催化劑溫度在閾值以下時，保持兩級廢氣門第一級在默認位置。
[0011]在另一實施方式中，方法包括:在第一組狀況期間，通過廢氣門第一級控制的第一開口使第一量的排氣在渦輪增壓器周圍繞過；和在第二組狀況期間，通過廢氣門第二級控制的第二開口使第二更大量的排氣在渦輪增壓器周圍繞過。
[0012]在另一實施方式中，第一組狀況包括催化劑溫度在溫度閾值以上和增壓壓力大于增壓閾值。
[0013]在另一實施方式中，第二組狀況包括催化劑溫度在溫度閾值以下。
[0014]在另一實施方式中，第一組狀況進一步包括渦輪溫度在閾值以下，并且其中第二組狀況包括渦輪溫度在閾值以上。
[0015]在另一實施方式中，方法進一步包括，當催化劑溫度在溫度閾值以上并且增壓壓力小于增壓閾值時，通過利用廢氣門的第一和第二級關(guān)閉第一和第二開口封鎖渦輪增壓器的芳路。
[0016]在另一實施方式中，通過第一開口使第一量的排氣繞過進一步包括通過第一開口接納第一量的排氣，第一開口被安排在廢氣門第二級中。
[0017]本說明的上述優(yōu)勢和其他優(yōu)勢及特征將單獨或結(jié)合附圖而從下文詳述中顯而易見。
[0018]應(yīng)當理解，提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡化形式介紹發(fā)明的選擇，該發(fā)明將在詳述中被進一步描述。這不意為確定保護主題的關(guān)鍵或重要特征，保護主題的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。此外，保護主題不限于解決上文或本公開任意部分描述的任何缺陷的實施方式。
[0019]附圖簡述
[0020]圖1顯示包括渦輪增壓器的實例多氣缸發(fā)動機。
[0021]圖2A-2C顯示處于不同位置的實例兩級廢氣門。
[0022]圖3是示例根據(jù)本公開實施方式控制多級廢氣門的方法的流程圖。
[0023]圖4是示例根據(jù)本公開另一方法控制多級廢氣門的方法的流程圖。
[0024]圖5是示例根據(jù)本公開實施方式確定多級廢氣門衰退的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]廢氣門可提供在發(fā)動機排氣系統(tǒng)中，以有助于排氣在渦輪增壓器渦輪周圍繞過，從而例如確保渦輪增壓器產(chǎn)生的增壓不超過期望極限。廢氣門一般被設(shè)定尺寸以提供對增壓壓力的準確控制。由于此限制，廢氣門通常以其可提供的旁通量進行限制。在某些狀況下，如當加熱催化劑時，可期望超過廢氣門允許量的額外旁通，以避免由于通過渦輪而冷卻排氣。多級廢氣門可配置有被設(shè)定尺寸和控制以提供期望增壓調(diào)控的第一級，同時還包括大于第一級以提供額外旁通的第二級。兩級廢氣門可被配置為雙提升閥或其他適當?shù)臉?gòu)造。圖1是包括多級廢氣門和控制器的實例發(fā)動機系統(tǒng)，該多級廢氣門在圖2A-2C中進行更詳細示例，該控制器被配置以實施圖3-5所示例的方法。
[0026]圖1是顯示實例發(fā)動機10的示意圖，該實例發(fā)動機10可包括在汽車推進系統(tǒng)中。發(fā)動機10顯示具有四個氣缸30。但是，根據(jù)本公開可應(yīng)用其他數(shù)量的氣缸。發(fā)動機10可至少部分由包括控制器12的控制系統(tǒng)和車輛操作人員132通過輸入裝置130輸入進行控制。在此實例中，輸入裝置130包括加速器踏板和產(chǎn)生成比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的各燃燒室(例如,氣缸)30可包括燃燒室壁,并且活塞(未顯不)布置其中?；钊神盥?lián)于曲軸40，以使活塞的往復運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可通過中間傳動系統(tǒng)(未顯示)耦聯(lián)于車輛的至少一個驅(qū)動輪。進一步，起動馬達可通過飛輪耦聯(lián)于曲軸40，從而能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機10的啟動操作。
[0027]燃燒室30可通過進氣道42從進氣歧管44接收進氣，并可通過排氣道48排出燃燒氣。進氣歧管44和排氣歧管46可選擇性地通過各自的進氣門和排氣門(未顯示)與燃燒室30連通。在一些實施方式中，燃燒室30可包括兩個或更多個進氣門和/或兩個或更多個排氣門。
[0028]燃料噴射器50顯示直接耦聯(lián)于燃燒室30，用于與從控制器12接收的信號脈沖寬度FPW成比例地直接將燃料噴射到其中。以這種方式，燃料噴射器50提供所謂直接噴射燃料至燃燒室30。例如，燃料噴射器可安裝在燃燒室側(cè)部或燃燒室頂部中。燃料可通過燃料系統(tǒng)(未顯示)輸送至燃料噴射器50，該燃料系統(tǒng)(未顯示)包括燃料箱、燃料泵和燃料集合管。在一些實施方式中，燃燒室30可以可選地或另外地包括燃料噴射器，該燃料噴射器安排在進氣歧管44中，其構(gòu)造提供所謂燃料至各燃燒室30上游進氣口的進氣道噴射。
[0029]進氣道42可包括節(jié)氣門21和23，其分別具有節(jié)流板22和24。在此具體實例中，節(jié)流板22和24的位置可通過提供至與節(jié)氣門21和23——常被稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)的構(gòu)造——一同包括的電動馬達或驅(qū)動器的信號由控制器12改變。以這種方式，節(jié)氣門21和23可被操作以改變提供至其他發(fā)動機氣缸中的燃燒室30的進氣。節(jié)流板22和24的位置可通過節(jié)氣門位置信號TP提供給控制器12。進氣道42可進一步包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122，用于向控制器12提供各自的信號MAF和MAP。
[0030]排氣道48可從氣缸30接收排氣。排氣傳感器128顯不稱聯(lián)于潤輪62上游的排氣道48和排放控制裝置78。傳感器128可選自多種適于提供排氣空/燃比指示的傳感器，如例如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋?、雙態(tài)氧傳感器或EGO、NOx, HC或CO傳感器。排放控制裝置78可以是三元催化器(TWC)、N0x捕集器、多種其他排放控制裝置或其組合。
[0031]排氣溫度可通過位于排氣道48中的一個或多個溫度傳感器(未顯示)測量?？蛇x地，排氣溫度可基于發(fā)動機工況如轉(zhuǎn)速、載荷、空燃比(AFR)、火花延遲等推斷。
[0032]控制器12在圖1中顯示為微型計算機，其包括微處理器單元102、輸入/輸出端口104、用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質(zhì)——在此具體實例中顯示為只讀存儲器芯片106、隨機存取存儲器108、?；畲鎯ζ?10和數(shù)據(jù)總線。除前述信號外，控制器12還可接收來自耦聯(lián)于發(fā)動機10的傳感器的各種信號，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器120的引入質(zhì)量空氣流量(MAF)的測量；來自示意性地顯示在發(fā)動機10中一個位置的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT);來自耦聯(lián)于曲軸40的霍爾傳感器118 (或其他類型)的表面點火感測信號(PIP);如所論述的來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);和如所論述的來自傳感器122的絕對歧管壓力信號MAP。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號RPM可通過控制器12由信號PIP產(chǎn)生。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可用于提供進氣歧管44中的真空或壓力指示。注意，可應(yīng)用上述傳感器的各種組合，如MAF傳感器而無MAP傳感器，或反之亦然。在化學計量操作中，MAP傳感器可給出發(fā)動機扭矩指示。進一步，此傳感器，連同檢測的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可提供引入氣缸的充氣(包括空氣)的估測。在一個實例中，傳感器118——也用作發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器一在曲軸40每轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)生預(yù)定量的等間距脈沖。在一些實例中，存儲介質(zhì)只讀存儲器106可用計算機可讀數(shù)據(jù)編程，該計算機可讀數(shù)據(jù)表示處理器102可執(zhí)行的指令，用于實施下述方法以及其他預(yù)期但未具體列舉的變型。
[0033]發(fā)動機10可進一步包括壓縮裝置，如渦輪增壓器或機械增壓器，其至少包括沿進氣歧管44安排的壓縮機60。對于渦輪增壓器，壓縮機60可至少部分地由渦輪62驅(qū)動——通過例如軸或其他耦聯(lián)安排。渦輪62可沿排氣道48安排。多種安排可被提供以驅(qū)動壓縮機。對于機械增壓器，壓縮機60可至少部分地由發(fā)動機和/或電機驅(qū)動，并且可不包括渦輪。因此，通過渦輪增壓器或機械增壓器提供給發(fā)動機一個或多個氣缸的壓縮量可通過控制器12進行改變。在一些情況下，渦輪62可驅(qū)動，例如，發(fā)電機64，以通過渦輪驅(qū)動器68將電力提供給電池66。然后來自電池66的電力可用于通過馬達70驅(qū)動壓縮機60。進一步，傳感器123可布置在進氣歧管44中，用于向控制器12提供增壓信號。
[0034]進一步，排氣道48可包括廢氣門26，用于使排氣轉(zhuǎn)向遠離渦輪62。在一些實施方式中，廢氣門26可以是多級廢氣門，如兩級廢氣門，其中第一級被配置以控制增壓壓力，以及第二級被配置以增加向排放控制裝置78的熱通量。關(guān)于廢氣門26的另外細節(jié)將在下文中展示。進氣道42可包括壓縮機旁通閥27，其被配置以將進氣在壓縮機60周圍轉(zhuǎn)向。廢氣門26和/或壓縮機旁通閥27可例如在期望較低增壓壓力時由控制器12控制開啟。
[0035]進氣道42可進一步包括增壓空氣冷卻器(CAC) 80 (例如，中間冷卻器)以降低渦輪增壓進氣或機械增壓進氣的溫度。在一些實施方式中，增壓空氣冷卻器80可以是空氣對空氣熱交換器。在其他實施方式中，增壓空氣冷卻器80可以是空氣對液體熱交換器。
[0036]進一步，在公開的實施方式中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可通過EGR通道140將期望部分的排氣從排氣道48導入(route)至進氣道42。提供給進氣道42的EGR量可通過控制器12經(jīng)由EGR閥142進行改變。進一步，EGR傳感器(未顯示)可安排在EGR通道中，并且可提供排氣壓力、溫度和濃度中一個或多個的指示?？蛇x地，EGR可基于來自MAF傳感器(上游)、MAP (進氣歧管)、MAT (歧管氣體溫度)和曲軸速度傳感器的信號通過計算值進行控制。進一步，EGR可基于排氣02傳感器和/或進氣氧傳感器(進氣歧管)進行控制。在一些狀況下，EGR系統(tǒng)可用于調(diào)控燃燒室中空氣和燃料混合物的溫度。圖1顯示高壓EGR系統(tǒng)，其中EGR從渦輪增壓器渦輪上游導入至渦輪增壓器壓縮機下游。在其他實施方式中，發(fā)動機可另外地或可選地包括低壓EGR系統(tǒng)，其中EGR從渦輪增壓器渦輪下游導入至渦輪增壓器壓縮機上游。
[0037]圖2A-2C描述根據(jù)本公開實施方式的兩級廢氣門200。廢氣門200是圖1廢氣門26的一個非限制性實例，并且位于渦輪增壓器渦輪如圖1渦輪62周圍的旁路線中。圖2A描述處于關(guān)閉位置的廢氣門200。廢氣門200包括第一級202，其基本上位于第二級204上。第二級204包括開口 206，其被配置以接納排氣。第一級202，當處于關(guān)閉位置時，密封開口206。因此，當廢氣門200處于完全關(guān)閉位置時，無排氣繞過渦輪。
[0038]圖2B示例處于半開啟位置的廢氣門200。第一級202已經(jīng)開啟，允許排氣(如圖2B和2C中箭頭所示例的)經(jīng)過開口 206和繞過渦輪。第一級202可響應(yīng)控制器發(fā)送的信號通過適當?shù)臋C夠如通過真空驅(qū)動器或以電子方式開啟。在半開啟位置中，第二級204保持關(guān)閉，使得第一較小量的排氣經(jīng)由廢氣門200繞過渦輪。
[0039]圖2C示例處于完全開啟位置的廢氣門200。第二級204響應(yīng)來自控制器的信號已經(jīng)開啟。類似于第一級202，第二級204可通過真空驅(qū)動器、以電子方式或通過其他適當?shù)臋C構(gòu)開啟。在完全開啟位置中，第二較大量的排氣經(jīng)由廢氣門200繞過渦輪。雖然圖2C中顯示第一級202在第二級204開啟時保持在開啟位置，但其他構(gòu)造是可能的。例如，當?shù)诙夐_啟時，第一級可關(guān)閉。在一些實施方式中，第一級可隨第二級連續(xù)移動，使得如果在命令第二級開啟時第一級是開啟的，則第一級可在第二級開啟時保持處于其開啟位置。如果在命令第二級開啟時第一級是關(guān)閉的，則第一級可在第二級開啟時保持處于其關(guān)閉位置。在其他實施方式中，第一級可具有默認位置，無論開啟或關(guān)閉，其在第二級開啟時恢復。
[0040]第一級202和第二級204可被設(shè)定尺寸以提供各種工況的最佳渦輪旁通。第一級202可小于第二級204。例如，第一級202可被設(shè)定尺寸，以將開口尺寸調(diào)控成類似于常規(guī)廢氣門開口。第二級204可被設(shè)定尺寸，以控制較大開口，從而有助于使旁通量大于一般調(diào)控增壓壓力所用的。
[0041]雖然圖2A-2C示例第一級位于第二級正上方并且第一級被配置以調(diào)控第二級中的開口的廢氣門，但其他廢氣門構(gòu)造是可能的。例如，閥可以是瓣閥，其中開啟第一瓣以接納的排氣量小于通過第二瓣接納的排氣量。另外地或可選地，閥可包括多于兩級，以提供進一步不同量的排氣旁通。
[0042]轉(zhuǎn)至圖3，示例控制多級廢氣門的方法300。方法300可由控制器根據(jù)存儲在其上的指令進行實施，從而調(diào)控廢氣門，如廢氣門26和/或廢氣門200。方法300包括，在302，確定發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)。發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)可包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷、發(fā)動機溫度、增壓壓力、催化劑溫度等。在304，方法300包括確定催化劑溫度是否在閾值以下。催化劑溫度可由位于催化劑中或其附近的溫度傳感器確定，或可基于工況如發(fā)動機溫度和排氣質(zhì)量空氣流量估測。溫度閾值可以是固定溫度，如催化劑起燃溫度，在其以下催化劑可不適當?shù)剞D(zhuǎn)化排氣中的排放物。如果催化劑溫度不在閾值以下，方法300前進至310，其將在下文進行更詳細的說明。
[0043]如果催化劑溫度在溫度閾值以下，方法300前進至306以開啟廢氣門第二級。通過開啟第二級，與開啟廢氣門第一級時相比，相對較大量的排氣在到達催化劑之前繞過渦輪。因此，可避免由于通過渦輪而提供的對排氣的額外冷卻，并且催化劑可迅速達到起燃溫度。為補償由于大量排氣繞過渦輪而可能存在的氣流擾動，在308可調(diào)節(jié)另外的運轉(zhuǎn)參數(shù)。例如，渦輪可不接納有效運轉(zhuǎn)壓縮機的足量排氣。因此，可允許進氣通過壓縮機旁通閥(CBV)的開啟而繞過壓縮機。CBV可與廢氣門第二級同時開啟。還可調(diào)節(jié)另外的運轉(zhuǎn)參數(shù)以補償減少的進氣壓縮，如調(diào)節(jié)節(jié)氣門、空燃比等。
[0044]返回304，如果催化劑溫度不在閾值以下，則方法300前進至310，以確定期望增壓壓力是否小于測量增壓壓力。增壓壓力可通過傳感器測量，如圖1的傳感器123。期望增壓壓力可以是發(fā)動機轉(zhuǎn)速、駕駛員所請求的扭矩和/或其他參數(shù)的函數(shù)。如果期望增壓不小于測量增壓，則方法300前進至312，以關(guān)閉第一級和第二級或保持第一級和第二級處于完全關(guān)閉位置，從而引導排氣直接至渦輪上游，通過渦輪，而不繞過，因此提供達到期望增壓水平的最大增壓。如果期望增壓壓力小于測量增壓壓力，則方法300前進至314，以基于期望增壓壓力開啟廢氣門第一級。廢氣門第一級可開啟相應(yīng)于期望增壓和測量增壓之差的量。進一步，在316，廢氣門第二級保持處于關(guān)閉位置，從而允許較少量的排氣繞過渦輪。
[0045]雖然圖3示例基于增壓壓力和催化劑溫度對多級廢氣門的控制，但在一些狀況下，廢氣門可基于另外的運轉(zhuǎn)參數(shù)進行調(diào)控。圖4是示例在不同工況期間調(diào)節(jié)廢氣門位置的方法400的流程圖。方法400包括，在402，確定發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)。這些運轉(zhuǎn)參數(shù)可包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速和載荷、發(fā)動機溫度、增壓壓力、MAF、MAP等。在404，確定發(fā)動機是否在穩(wěn)態(tài)狀況下運轉(zhuǎn)。穩(wěn)態(tài)工況可包括在給定時期內(nèi)保持相對恒定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和載荷和其他運轉(zhuǎn)參數(shù)。如果未指示穩(wěn)態(tài)工況，則發(fā)動機可在瞬變工況下運轉(zhuǎn)，如由于駕駛員踩加速器踏板(driver-tip)事件造成的突然扭矩請求或由于駕駛員松開加速器踏板(tip-out)造成的扭矩下降。因此，期望增壓壓力的量可迅速改變。因此，如果發(fā)動機不在穩(wěn)態(tài)工況下運轉(zhuǎn)，則方法400前進至406，控制廢氣門以提供迅速瞬變增壓請求。根據(jù)瞬變工況的類型，控制廢氣門以提供迅速瞬變增壓請求可包括關(guān)閉廢氣門第二級——即使催化劑溫度在閾值以下，以避免在瞬變工況期間增壓壓力下降。在其他瞬變狀況期間，可開啟第二級一即使催化劑溫度在閾值以上，以防止在瞬變工況期間可能的壓縮機喘振和/或渦輪衰退。
[0046]如果發(fā)動機在穩(wěn)態(tài)工況下運轉(zhuǎn)，則方法400前進至408，確定壓縮機是否在閾值以下喘振運轉(zhuǎn)。壓縮機喘振可能由于經(jīng)過壓縮機的高壓比結(jié)合通過壓縮機的低流量，并且可導致噪聲和壓縮機衰退。閾值喘振可以是高于可通過開啟廢氣門第一級和/或CBV而緩解的喘振量。因此，如果壓縮機喘振在閾值以上，則方法400前進至410，開啟廢氣門第二級以提供最大旁通，從而減小經(jīng)過壓縮機的壓力比和緩解喘振。在這些狀況下可開啟第二級，即使催化劑處于其預(yù)熱運轉(zhuǎn)溫度。
[0047]如果壓縮機在閾值以下喘振運轉(zhuǎn)，則方法400前進至412，確定渦輪溫度是否在閾值以下。在某些狀況期間，如稀燃運轉(zhuǎn)期間或下游排放控制裝置再生事件期間，排氣可被加熱至使渦輪衰退成可能的高水平。為避免這種衰退，可將排氣輸送至催化劑，而不經(jīng)過渦輪。如果渦輪在閾值溫度以上，則方法400前進至410，開啟廢氣門第二級以使高熱排氣在渦輪周圍繞過。如果渦輪在閾值溫度以下，則方法400前進至414，基于增壓壓力控制廢氣門第一級和基于催化劑溫度控制廢氣門第二級，如上文關(guān)于圖3所述。
[0048]如關(guān)于圖3和4所說明的，控制廢氣門以便第二級可獨立于第一級開啟提供最佳增壓調(diào)控以及避免可能的渦輪和壓縮機衰退和/或保持嚴格的排放控制。但是，這種控制依賴于第一和第二級二者的適當運轉(zhuǎn)。在其中一級衰退發(fā)生的情況下，圖5示例了方法500，其可響應(yīng)廢氣門衰退進行實施以保持控制。方法500可在如下狀況期間實施:其中增壓壓力波動可僅歸因于廢氣門位置變化，例如，穩(wěn)態(tài)工況期間。
[0049]在502，方法500包括響應(yīng)廢氣門驅(qū)動監(jiān)測增壓壓力。當?shù)谝换虻诙壉幻铋_啟時，渦輪增壓器提供的增壓壓力量應(yīng)下降；如果一個級是開啟的并被命令關(guān)閉，增壓壓力量應(yīng)增加。如果增壓壓力不以相應(yīng)于廢氣門驅(qū)動的方式發(fā)生改變，可指示其中一級的衰退。因此，在504，方法500包括確定增壓壓力變化是否不同于廢氣門驅(qū)動。例如，如果第一級開啟，增壓壓力應(yīng)減少相應(yīng)于第一級位置的量。如果增壓壓力保持相同或不減少預(yù)期量，則可指示第一級衰退。如果增壓量和驅(qū)動量沒有差異，則方法500前進至506，指示無衰退，，然后方法500退出。
[0050]如果增壓量和驅(qū)動量的確不同，則方法500前進至508，指示廢氣門衰退，并在510確定廢氣門第一級是否衰退一例如通過確定在502監(jiān)測期間驅(qū)動了哪一級?？蛇x地或另外地，第一和第二級均可被命令關(guān)閉，然后第一級可被命令開啟，并且監(jiān)測隨后增壓壓力的變化，以驗證第一級是否衰退。如果第一級衰退，則方法500前進至512，基于增壓壓力和催化劑溫度控制廢氣門第二級的驅(qū)動。以這種方式，即使第一級衰退，也可通過第二級提供一定增壓調(diào)控；由于第二級控制的開口大于第一級控制的開口，第二級提供的增壓調(diào)控可以是比第一級提供的更粗放的調(diào)控。
[0051]如果第一級未衰退，則指示第二級衰退，并且方法500前進至514，基于增壓壓力和催化劑溫度控制廢氣門第一級的驅(qū)動。這可包括當催化劑溫度在閾值以下(如催化劑溫度在起燃溫度以下)時開啟廢氣門第一級，即使測量增壓壓力不大于期望增壓壓力。在512和514后，方法500前進至516，通知操作人員車輛衰退，例如通過照亮故障指示燈，和/或設(shè)置指示廢氣門第一級和/或第二級衰退的診斷代碼。
[0052]因此，本文所述方法和系統(tǒng)提供通過多級廢氣門控制發(fā)動機渦輪增壓器的方法。方法包括在第一狀況期間，基于渦輪增壓器產(chǎn)生的增壓壓力驅(qū)動廢氣門第一級和基于渦輪增壓器下游的催化劑溫度驅(qū)動廢氣門第二級。方法還包括，在第二狀況期間，基于增壓壓力和催化劑溫度驅(qū)動廢氣門第二級。第一狀況可包括廢氣門非衰退狀態(tài)，第二狀況可包括廢氣門第一級衰退。
[0053]在另一實例中，方法包括在第一組狀況期間，使第一量的排氣通過廢氣門第一級控制的第一開口在渦輪增壓器周圍繞過，和在第二組狀況期間，使第二較大量的排氣通過廢氣門第二級控制的第二開口在渦輪增壓器周圍繞過。
[0054]在進一步實例中，發(fā)動機系統(tǒng)包括排氣系統(tǒng)，其包括催化劑上游的渦輪增壓器渦輪、兩級廢氣門和控制器，該控制器包括如下指令:當催化劑溫度在閾值以上時，基于增壓壓力驅(qū)動兩級廢氣門的第一級，同時保持兩級廢氣門的第二級關(guān)閉，和當催化劑溫度在閾值以下時，開啟兩級廢氣門的第二級。
[0055]應(yīng)該理解，本文公開的構(gòu)造和程序?qū)嵸|(zhì)上是示例性的，并且這些【具體實施方式】不以限制性的意義被看待，因為許多變化是可能的。例如，上述技術(shù)可適用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它發(fā)動機類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)造與其它特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合以及亞組合。
[0056]所附權(quán)利要求具體指出被認為是新穎的和非顯而易見的某些組合和亞組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個(an)”元件或“第一”元件或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)該被理解為包括結(jié)合一個或多個這樣的元件，既不要求也不排除兩個或更多個這樣的元件。公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和亞組合可通過修改本申請權(quán)利要求書或通過在本申請或相關(guān)申請中提出新權(quán)利要求而得到保護。這些權(quán)利要求一無論其范圍對于原始權(quán)利要求更寬、更窄、相同或不同一也被視為包括在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.通過多級廢氣門控制發(fā)動機渦輪增壓器的方法，包括: 在第一狀況期間， 基于所述渦輪增壓器產(chǎn)生的增壓壓力驅(qū)動所述廢氣門的第一級；和 基于所述渦輪增壓器下游的催化劑溫度驅(qū)動所述廢氣門的第二級。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中驅(qū)動所述廢氣門的第一級進一步包括開啟所述廢氣門第一較小量，并且其中驅(qū)動所述廢氣門的第二級進一步包括開啟所述廢氣門第二較大量。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中基于所述催化劑溫度驅(qū)動所述廢氣門的第二級進一步包括當催化劑溫度在第一閾值以下時開啟所述第二級。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中基于所述催化劑溫度驅(qū)動所述廢氣門的第二級進一步包括當催化劑溫度在第二閾值以上時關(guān)閉所述廢氣門的第二級。
5.權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括當催化劑溫度在所述第一閾值以下時開啟壓縮機旁通閥。
6.權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括根據(jù)發(fā)動機工況確定期望的增壓壓力和根據(jù)測量的增壓壓力和所述期望的增壓壓力之差驅(qū)動所述廢氣門的第一級。
7.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述廢氣門的第一級調(diào)控位于所述廢氣門的第二級中的開口。
8.權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在第二狀況期間，基于增壓壓力和所述催化劑溫度兩者驅(qū)動所述廢氣門的第二級。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一狀況包括所述廢氣門的非衰退狀態(tài)，并且其中所述第二狀況包括所述廢氣門的第一級的衰退。
10.發(fā)動機系統(tǒng)，包括: 排氣系統(tǒng)，其包括催化劑上游的渦輪增壓器渦輪； 兩級廢氣門；和 控制器，其包括如下指令: 當催化劑溫度在閾值以上時，基于增壓壓力驅(qū)動所述兩級廢氣門的第一級，同時保持所述兩級廢氣門的第二級關(guān)閉；和 當催化劑溫度在閾值以下時，開啟所述兩級廢氣門的所述第二級。
【文檔編號】F02B37/12GK103628974SQ201310328804
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】K·D·伯德, K·M·普拉根斯, W·C·羅那 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司