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用于改進渦輪增壓發動機的起動的方法和系統.pdf

關 鍵 詞:
用于 改進 渦輪 增壓 發動機 起動 方法 系統
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摘要
申請專利號:

CN201310343897.3

申請日:

2013.08.08

公開號:

CN103670674A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F02B 37/12申請日:20130808|||公開
IPC分類號: F02B37/12 主分類號: F02B37/12
申請人: 福特環球技術公司
發明人: K·D·伯德; K·M·普拉根斯; W·C·羅那
地址: 美國密歇根州
優先權: 2012.08.29 US 13/598,427
專利代理機構: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245 代理人: 趙蓉民;董巍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310343897.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.02.06|||2015.09.16|||2014.03.26

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種用于改善發動機排放的系統和方法。在一個例子中,通過在發動機排氣后處理裝置的溫度低于閾值溫度時增加渦輪增壓器的旋轉阻力可以改善發動機排放。該系統和方法可以減少用于后處理裝置達到工作溫度的時間量。

權利要求書

權利要求書
1.  一種發動機系統,包括:
發動機;
連接于該發動機的渦輪增壓器,該渦輪增壓器包括用于增加和減少該渦輪增壓器的旋轉阻力的裝置;以及
控制器,其包括響應于后處理裝置的溫度經由所述裝置調節該渦輪增壓器的旋轉阻力的非瞬態指令。

2.  根據權利要求1所述的發動機系統,其中所述裝置是液壓致動的裝置,并且其中響應該后處理裝置的溫度低于閾值溫度調節該渦輪增壓器的旋轉阻力。

3.  根據權利要求1所述的發動機系統,其中該裝置是電力致動的裝置。

4.  根據權利要求1所述的發動機系統,其中該裝置是制動器。

5.  根據權利要求4所述的發動機系統,其中該制動器包括與該渦輪增壓器軸機械地連通的轉子。

6.  根據權利要求1所述的發動機系統,其中該裝置是電動機器。

7.  根據權利要求6所述的發動機系統,其中該電動機器是交流發電機。

8.  一種發動機系統,包括:
發動機;
連接于該發動機的渦輪增壓器,該渦輪增壓器包括用于增加和減少該渦輪增壓器的旋轉阻力的裝置;以及
控制器,其包括響應于后處理裝置的溫度通過該裝置調節該渦輪增壓器的旋轉阻力的非瞬態指令,該控制器包括響應于發動機轉矩要求調節渦輪增壓器旋轉阻力的進一步的非瞬態指令。

9.  根據權利要求8所述的發動機系統,其中該裝置與渦輪增壓器軸機械地連通。

10.  根據權利要求8所述的發動機系統,還包括渦輪增壓器廢氣門以及響應于發動機空氣流小于希望的水平打開該廢氣門的附加的非瞬態指令。

說明書

說明書用于改進渦輪增壓發動機的起動的方法和系統
技術領域
本發明涉及用于改進渦輪增壓發動機的起動的方法和系統。
背景技術
渦輪增壓發動機提供較大的自然吸氣發動機的性能利益。但是,渦輪增壓發動機的冷起動排放物可能比希望的多,因為渦輪增壓器內的渦輪可以從在排氣到達排氣后處理裝置之前從發動機排氣中汲取熱能。因此,較少的排氣能量到達排氣后處理裝置并且用于排氣后處理裝置達到工作溫度的時間量增加。增加到達后處理裝置的排氣的能量的一種方法是延遲發動機火花正時并且增加發動機空氣質量流率。盡管如此,后處理裝置可能仍不能足夠快達到工作溫度,以合乎嚴格的車輛排放水平。而且,增加火花延遲和發動機空氣質量流率將增加燃料消耗并且因此可能是不希望的。
發明內容
本文的發明人已經認識到上面提到的缺點,并且已經研發出一種發動機系統,包括:發動機;連接于該發動機的渦輪增壓器,該渦輪增壓器包括用于增加和減少該渦輪增壓器的旋轉阻力的裝置;以及控制器,其包括響應后處理裝置的溫度低于閾值溫度而經由該裝置調節該渦輪增壓器的旋轉阻力的非瞬態指令。
通過增加渦輪增壓器渦輪的旋轉阻力,能夠減少用于后處理裝置達到工作溫度的時間量。具體說,增加渦輪增壓器渦輪的旋轉阻力能夠限制渦輪增壓器旋轉,使得發動機排氣被暴露于該渦輪增壓器內較小的表面面積。因此,較少的排氣能量可以被施加到渦輪增壓器,使得較多的排氣能量可以被施加到位于該渦輪增壓器的下游的催化劑/催化器。提供給催化劑的附加的排氣能量可以減少發動機排放物。以這種方式,可以減少發動機排放物而無需進一步延遲火花正時和增加發動機空氣流。
在另一個實施例中,一種發動機系統,包括:發動機;連接于該發動機的渦輪增壓器,該渦輪增壓器包括用于增加和減少該渦輪增壓器的旋轉阻力的裝置; 以及控制器,其包括響應后處理裝置的溫度低于閾值溫度而經由該裝置調節該渦輪增壓器的旋轉阻力的非瞬態指令,該控制器還包括響應發動機轉矩要求調節渦輪增壓器旋轉阻力的非瞬態指令。
在另一個實施例中,該發動機系統還包括響應大氣壓力調節渦輪增壓器旋轉阻力的附加非瞬態指令。
在另一個實施例中,該裝置是盤式制動器。
在另一個實施例中,該裝置是液壓泵。
在另一個實施例中,該發動機系統還包括在自發動機停止的預定數量的燃燒事件之后增加該渦輪增壓器的旋轉阻力的附加指令。
在另一個實施例中,一種發動機控制方法包括在發動機向該渦輪增壓器供給排氣的同時響應發動機排氣后處理裝置的溫度,調節渦輪增壓器的旋轉阻力,使得該渦輪增壓器的渦輪速度基本為零。
在另一個實施例中,該發動機控制方法還包括響應大氣壓力調節渦輪增壓器的旋轉阻力。
在另一個實施例中,該發動機控制方法還包括響應發動機轉矩要求調節渦輪增壓器的旋轉阻力。
在另一個實施例中,該發動機控制方法還包括在該旋轉阻力大于閾值水平的同時,響應發動機空氣流量打開廢氣門。
在另一個實施例中,增加渦輪增壓器的旋轉阻力包括增加渦輪增壓器軸的旋轉阻力。
在另一個實施例中,響應發動機排氣后處理裝置的溫度低于閾值溫度,增加該旋轉阻力。
本發明具有若干優點。例如,該方法可以減少在發動機冷起動過程中的發動機排放物。而且,該方法通過減少催化劑起燃(light off)時間以致減少發動機低效率運行的時間量可以減少燃料消耗。還有,在發動機起動過程中該方法可以允許發動機以較大的燃燒穩定性運行,以便減少不穩定的發動機怠速。
本發明的上述優點和其他優點,以及特征從下面單獨的或結合附圖的詳細描述將容易明白。
應當明白,提供上面的概述是為了以簡單的形式引進選擇的構思,這種構思在詳細描述中進一步描述。這并不意味著視為所主張主題的關鍵的或基本的特征, 所主張主題的范圍由詳細描述之后的權利要求唯一地限定。而且,所主張的主題不限于解決上面指出的或本發明的任何部分指出的任何缺點的裝置。
附圖說明
圖1示出發動機的示意圖;
圖2-5示出用于增加渦輪增壓器的旋轉阻力的示范性裝置;
圖6示出模擬的發動機冷起動序列;和
圖7示出用于運行發動機的示范性方法。
具體實施方式
本發明涉及起動渦輪增壓發動機。在一個例子中,該渦輪增壓發動機可以以將附加排氣能量傳輸給排放裝置的方式起動。該方法在發動機冷起動怠速期間可以節省燃料并改善發動機燃燒穩定性。在圖1中示出一種示范性的系統。發動機和排氣系統可以通過圖7的方法運行以提供圖6的序列。該方法包括在發動機起動過程中增加渦輪增壓器渦輪的旋轉阻力,使得較少排氣能量被傳輸給渦輪增壓器。圖2-5示出用于增加渦輪旋轉阻力的示范性裝置。
參考圖1,包括多個氣缸的內燃發動機10——圖1示出其中一個氣缸——由電子發動機控制器12控制。發動機10包括燃燒室30和活塞36設置在其中的汽缸壁32,并且活塞連接于曲軸40。燃燒室30被示出通過相應的進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48連通。進氣和排氣門每個均可以由進氣凸輪51和排氣凸輪53操作。進氣凸輪51的位置可以通過進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以通過排氣凸輪傳感器57確定。
燃料噴嘴66被示為被置于將燃料直接噴射到氣缸30中,對于本領域的技術人員來說這就是通常所說的直接噴射。替代性地,燃料可以噴射到進氣口,對于本領域的技術人員來說這就是通常所說的進氣道噴射。燃料噴嘴66與由控制器12提供的脈沖寬度成比例地提供液體燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料軌(未示出)的燃料系統(未示出)提供給燃料噴嘴66。
進氣歧管44由壓縮機162提供空氣。排氣旋轉連接于軸161的渦輪164,因而驅動壓縮機162。在一些例子中,包括旁通通道77,以便在選定工況期間排氣可以繞過渦輪164。通過旁通通道77的流動經由廢氣門75調節。而且,在一些例 子中可以提供壓縮機旁通通道86,以限制由壓縮機162提供的壓力。通過旁通通道86的流動經由閥門85調節。在這個例子中,轉子170連接于軸161以用于增加軸161、渦輪164和壓縮機162的旋轉阻力。渦輪增壓器制動鉗171選擇地向轉子170提供制動力。此外,進氣歧管44被示出與中心節氣門62連通,該中心節氣門62調節節流板64的位置,以控制來自發動機進氣裝置42的空氣流。該中心節氣門62可以是電操作的。
無分配器點火系統88響應控制器12通過火花塞92向燃燒室30提供點火火花,以用于點火空氣-燃料混合物。在其他例子中,該發動機可以是沒有點火系統的壓縮點火發動機,例如柴油發動機。通用排氣氧(UEGO)傳感器126被示為在催化轉化器70的上游連接于排氣歧管48。替代性地,雙態排氣氧傳感器可以代替UEGO傳感器126。
在一個例子中,轉化器70可以包括多個催化劑塊。在另一個例子中,可以用每個均具有多個催化劑塊的多個排放控制裝置。在一個例子中轉化器70可以是三元催化劑。
在圖1中控制器12被示出為常規的微型計算機,包括:微處理單元102、輸入/輸出端口(I/O)104、只讀存儲器(ROM)106、隨機存取存儲器(RAM)108、保活存儲器(KAM)110和常規的數據總線。控制器12被示出接收來自連接于發動機10的傳感器的各種信號,除了上面提到的那些信號之外,還包括:來自連接于冷卻套114的溫度傳感器112的發動機冷卻劑溫度(ECT);連接于加速器踏板130用于感測由腳132調節的加速器位置的位置傳感器134;來自連接于進氣歧管44的壓力傳感器122的發動機歧管壓力(MAP)的測量;來自感測曲軸40位置的霍爾效應傳感器118的發動機位置傳感器;來自傳感器120(例如,熱線式空氣流計)的進入發動機的空氣質量的測量;以及來自傳感器58的節氣門位置的測量。也可以感測大氣壓力(傳感器未示出)以用于由控制器12處理。在本發明的優選方面,針對曲軸的每一轉,發動機位置傳感器118產生預定數量的等間隔脈沖,由此能夠確定發動機轉速(RPM)。
在一些例子中,發動機可以連接于混合動力車輛中的電機/電池系統。混合動力車輛可以具有并聯結構、串聯結構或它們的變化或組合。而且,在一些實施例中,可以采用其他的發動機結構,例如,柴油發動機。
在運行期間,發動機10內的每個氣缸通常進行四沖程循環:該循環包括進氣 沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。在進氣沖程期間,一般而言,排氣門54關閉而進氣門52打開。空氣經由進氣歧管44引進到燃燒室30中,并且活塞36運動到氣缸底部以便增大燃燒室30內的容積。在活塞36接近氣缸底部并且在其沖程的末尾的位置(例如,當燃燒室30處在其最大容積時)通常被本領域的技術人員叫做下止點(BDC)。在壓縮沖程期間,進氣門52和排氣門54都關閉。活塞36朝著汽缸蓋運動以便壓縮燃燒室30內的空氣。在活塞36處在其沖程末尾并且最接近氣缸蓋的位置(例如,當燃燒室30處在最小容積時)通常被本領域的技術人員叫做上止點(TDC)。在其后叫做噴射的過程中,燃料被引入燃燒室中。在其后叫做點火的過程中,噴射的燃料通過諸如火花塞92的已知裝置被點火,從而導致燃燒。在膨脹沖程期間,膨脹的氣體將活塞36推回到BDC。曲軸40將活塞移動轉換成旋轉軸的旋轉轉矩。最后,在排氣沖程期間,排氣門54打開以將燃燒的空氣燃料混合物釋放到排氣歧管48并且活塞返回到TDC。應當指出,上面僅僅作為一個例子描述,并且進氣和排氣門打開和/或關閉正時可以變化,例如,提供正的或負的氣門重疊、延遲進氣門關閉或各種其他例子。
現在參考圖2,圖2示出用于增加渦輪增壓器的旋轉阻力的第一裝置的剖視圖。渦輪164被示為機械地連接于軸161。壓縮機162也被示為機械地連接于軸161。轉子170也被示為機械連接于軸161。制動鉗171跨立于轉子170。控制器12施加和釋放制動鉗171。軸161經由軸承210支撐。
在發動機運行期間,如果制動鉗171不對轉子170施加力(例如,提供夾緊力)或如果很小的力施加于轉子170,則排氣作用在渦輪164上以使其旋轉。軸161、渦輪164和壓縮機162的旋轉阻力可以通過經由制動鉗171對轉子170施加致動力而增加。制動鉗171可以是電或液壓操作的。當經由制動鉗171施加到轉子170制動力被釋放時可以減小軸161、渦輪164和壓縮機162的旋轉阻力。在一個例子中,當排氣后處理裝置的溫度低于閾值溫度時,可以增加軸161、渦輪164和壓縮機162的旋轉阻力。
現在參考圖3,圖3示出用于增加渦輪增壓器的旋轉阻力的替代性裝置300的剖視圖,其具有與圖2所示的裝置的部件相同的附圖標記的裝置300的部件是與圖2所示的部件相同的部件,而且,該部件如圖2的描述中所討論的那樣運行。
裝置300包括第一繞組320和永磁體或第二繞組322。控制器12選擇地向繞組320供給電流,以產生能夠增加或減小渦輪164、軸161和壓縮機162的旋轉阻 力的磁場。通過向繞組320供給電流而產生的磁場與由永磁體或繞組322產生的軸161的磁場相互作用。當電氣裝置322是繞組時,電流可以被供給該繞組,以產生磁場,該磁場與經由繞組320產生的場相互作用。兩個磁場可以起作用來增加渦輪164、軸161和壓縮機162的旋轉阻力。停止或減小到繞組320的電流將減小軸161的旋轉阻力。
現在參考圖4,圖4示出用于增加渦輪增壓器的旋轉阻力的替代性裝置400的剖視圖。具有與圖2所示的裝置的部件相同的附圖標記的裝置400的部件是與圖2所示的部件相同的部件,而且,該部件如圖2的描述中所討論的那樣運行。
裝置400包括電致動器(例如,螺線管)或液壓致動器(例如,活塞)430,其選擇地延伸銷431或將銷431縮回被置于軸161上的孔432中。例如,當排氣后處理裝置的溫度低于閾值溫度時響應起動發動機的請求,銷431延伸到軸161。如果銷431與孔432對齊,則銷431伸進軸161中以限制軸161、渦輪164和壓縮機162的旋轉。如果銷431初始不與孔432對齊,則由作用在渦輪164上排氣來旋轉軸161直到銷431與孔432對齊并移動到孔432中。因此,裝置400提供了增加對軸161的運動的旋轉阻力的替代性方式。
現在參考圖5,圖5示出用于增加渦輪增壓器的旋轉阻力的另一種裝置500的剖視圖。具有與圖2所示的裝置的部件相同的附圖標記的裝置500的部件是與圖2所示的部件相同的部件,而且,該部件如圖2的描述中所討論的那樣運行。
裝置500包括液壓流控制裝置(例如,閥)540和液壓泵542。液壓泵被結合在軸161中并且可以包括葉片543。通過用液壓流控制裝置540來調節到液壓泵532的液壓流體的流動,從而控制軸161的旋轉阻力。在一個例子中,響應發動機的溫度或排氣后處理裝置的溫度小于閾值溫度,增加液壓泵542的旋轉阻力。
因此,圖1-5中描述的系統提供一種發動機系統,包括:發動機;連接于該發動機的渦輪增壓器,該渦輪增壓器包括用于增加和減小該渦輪增壓器的旋轉阻力的裝置;和控制器,其包括響應后處理裝置的溫度經由該裝置調節該渦輪增壓器的旋轉阻力的非瞬態指令。通過響應后處理裝置的溫度調節該渦輪增壓器旋轉阻力,能夠改善發動機排放并減少燃料消耗。
圖1-5的系統還提供一種發動機系統,其中所述裝置是液壓致動的裝置,并且其中響應排氣后處理裝置的溫度低于閾值溫度來調節該渦輪增壓器的旋轉阻力。該發動機系統包括,該裝置是電力致動的裝置。該發動機系統包括,該裝置 是制動器。該發動機系統包括,該制動器包括與渦輪增壓器軸機械地連通的轉子。該發動機系統還包括,該裝置是電動機器。該發動機系統還包括,該電動機器是交流發電機。
在另一個例子中,圖1-5的系統提供一種發動機系統,包括:發動機;連接于該發動機的渦輪增壓器,該渦輪增壓器包括用于增加和減小該渦輪增壓器的旋轉阻力的裝置;和控制器,其包括響應后處理裝置的溫度經由該裝置調節該渦輪增壓器的旋轉阻力的非瞬態指令,該控制器還包括響應發動機要求轉矩來調節該渦輪增壓器旋轉阻力的進一步的非瞬態指令。以這種方式,能夠調節該渦輪增壓器旋轉阻力,以增加提供給后處理裝置的排氣能量,或改善發動機輸出轉矩。
圖1-5的系統還包括,該裝置與渦輪增壓器軸機械地連通。該發動機系統還包括渦輪增壓器廢氣門和響應發動機空氣流動小于希望的水平而打開該廢氣門的附加非瞬態指令。在一些例子中,該發動機系統還包括響應大氣壓力來調節渦輪增壓器旋轉阻力的附加非瞬態指令。該發動機系統還包括,該裝置是盤式制動器。該發動機系統包括,該裝置是液壓泵。該發動機系統還包括在自發動機停止的預定數目的燃燒事件之后增加渦輪增壓器旋轉阻力的附加非瞬態指令。
現在參考圖6,圖6示出模擬發動機冷起動的序列。圖6的序列可以通過圖1所示的系統執行在圖7的方法來提供。豎直記號T0-T3表示在該序列中的感興趣的特定時間。
從圖6的頂部起的第一圖表示發動機轉速與時間的關系。Y軸線表示發動機轉速并且發動機轉速沿著Y軸線的箭頭的方向增加。X軸線表示時間并且時間從圖的左側向圖的右側增加。
從圖6的頂部起的第二圖表示催化劑溫度與時間的關系曲線。Y軸線表示催化劑溫度并且催化劑溫度沿著Y軸線的箭頭的方向增加。X軸線表示時間并且時間從圖的左側向圖的右側增加。水平線602表示閾值后處理裝置溫度。響應后處理裝置的溫度低于閾值溫度,可以增加渦輪增壓器的旋轉阻力。響應后處理裝置的溫度高于閾值溫度,可以減小渦輪增壓器的旋轉阻力。線603表示當渦輪增壓器的旋轉阻力增加時的催化劑溫度。線604表示在類似條件期間但是渦輪增壓器旋轉阻力處在低水平時的催化劑溫度。
從圖6的頂部起的第三圖表示發動機轉矩要求與時間的關系。Y軸線表示發動機轉矩要求并且發動機轉矩要求沿著Y軸線的箭頭的方向增加。X軸線表示時 間并且時間從圖的左側向圖的右側增加。
從圖6的頂部起的第四圖表示渦輪增壓器旋轉阻力(例如,對運動的阻力)與時間的關系。Y軸線表示渦輪增壓器旋轉阻力并且旋轉阻力沿著Y軸線的箭頭的方向增加。X軸線表示時間并且時間從圖的左側向圖的右側增加。跡線608示出在替代性(alternative)正時增加渦輪增壓器的旋轉阻力。
在時間T0,發動機停止,催化劑溫度低,轉矩要求為零,并且渦輪增壓器旋轉阻力處在高水平。在發動機停止之后或當請求起動發動機時渦輪增壓器旋轉阻力可以增加。
在時間T0和時間T1之間,如發動機轉速增加所表示的,發動機被起動。催化劑溫度也開始升高并且發動機轉矩要求低。由于渦輪增壓器的旋轉阻力增加并且渦輪旋轉受到限制,所以與當渦輪增壓器的旋轉阻力低時相比,排氣與更少的渦輪葉片接觸。通過使得排氣暴露于更少的渦輪葉片,能夠保留到達后處理裝置下游的排氣中的更多的能量。
跡線608示出在發動機起動之后渦輪增壓器旋轉阻力增加。在一些例子中,在自發動機停止的預定時間量或預定數量的燃燒事件之后渦輪旋轉阻力增加,使得排氣背壓可以不會升高得特別快以至于使燃燒穩定性變差。因此,在一些例子中。例如,在發動機達到怠速轉速之后渦輪可以被允許旋轉較短的時段。
在時間T1,在當催化劑溫度低于閾值溫度602時的時候,發動機轉矩要求增加。在一些例子中,即便催化劑溫度沒有高于希望的溫度,也可以希望提供請求的發動機轉矩,以致車輛發動機被連接成以希望的方式加速。響應增加的發動機轉矩要求,渦輪增壓器旋轉阻力減小。在一些例子中,渦輪增壓器旋轉阻力將不減小,直到發動機轉矩要求超過閾值發動機轉矩要求。隨著發動機轉矩輸出增加以及催化劑溫度繼續升高,發動機轉速增加。
在時間T2,發動機轉矩要求減小。而且,響應發動機轉矩要求的減少,渦輪增壓器旋轉阻力增加。增加渦輪增壓器旋轉阻力再一次限制了排氣所暴露于的渦輪葉片的數目,以致更多的排氣能量能夠傳輸給催化劑。
在時間T2和時間T3之間,催化劑溫度繼續升高并且在處在低水平的一定時間段之后發動機轉矩命令也增加。渦輪增壓器旋轉阻力逐漸減小。但是,在一些例子中,渦輪增壓器旋轉阻力可以保持在恒定的高值,直到催化劑達到閾值溫度或直到發動機轉矩要求超過閾值發動機轉矩要求。
在時間T3,響應催化劑溫度達到閾值溫度,渦輪增壓器旋轉阻力減小到低水平。響應操作者要求,發動機轉矩要求和轉速增加。
以這種方式,可以改善在發動機冷起動之后的催化劑或后處理裝置的性能。而且,如圖所示,通過選擇地降低渦輪增壓器旋轉阻力可以保持發動機性能。
現在參考圖7,圖7示出用于改進渦輪增壓發動機的起動的方法。圖7的方法可以通過執行儲存在控制器12的非瞬態存儲器中的指令在圖1所示的系統中進行。
在702,方法700確定工況。工況可以包括但不限于發動機轉速、發動機負荷、催化劑溫度、發動機溫度、發動機轉矩要求以及渦輪增壓器旋轉阻力。在工況確定之后方法700進行到703。
在703,方法700判斷自發動機起動是否已經過規定時段。在一些例子中,規定時段是自發動機處在停止狀態起的時間量。在其他例子中,規定時段是自發動機停止起的燃燒事件的數量。在其他例子中,該規定時段緊接著發動機起動請求的時間。如果方法700判斷發動機起動之后的規定時段已經被滿足,則回答是“是”并且方法700進行到704。否則,回答是“否”并且方法700進行到720。
在704,方法700判斷發動機的溫度和/或后處理裝置的溫度(例如,催化劑或顆粒過濾器的溫度)是否高于閾值溫度。在一個例子中,催化劑的溫度與催化劑起燃溫度(例如,催化劑具有某一效率閾值水平的溫度)進行比較。如果方法700判斷發動機和/或后處理裝置的溫度高于閾值溫度,則回答是“是”并且方法700進行到720。否則,回答是“否”并且方法700進行到706。
在720,方法700將渦輪增壓器旋轉阻力減小到低水平,以便可以提高渦輪增壓器效率。通過釋放制動器、減少供給電路的電流或調節液壓致動器,可以減少渦輪增壓器旋轉阻力。正如前面所描述的,圖2-5所示裝置的旋轉阻力可以調節到較低水平。在渦輪增壓器旋轉阻力降低到較低水平之后方法700進行到退出。
在706,方法700判斷發動機轉矩要求是否大于閾值轉矩要求。如果是,則方法700進行到718。否則,方法700進行到708。
在718,方法700響應發動機轉矩要求來調節旋轉阻力。在一個例子中,渦輪增壓器旋轉阻力與增加的發動機轉矩要求成比例地減小。例如,響應增加的發動機轉矩要求,可以減小施加于夾緊被連接于渦輪增壓器軸的轉子的制動鉗的轉矩。在其他例子中,可以響應希望的發動機轉矩大于閾值發動機轉矩,將渦輪增 壓器旋轉阻力調節到低水平。在調節渦輪增壓器旋轉阻力之后方法700進行到708。
在720,方法700根據大氣壓力調節渦輪增壓器旋轉阻力。在一個例子中,隨著大氣壓力減小可以減小渦輪增壓器的旋轉阻力,以致當發動機在較高海拔處起動時在發動機起動之后渦輪增壓器壓縮機可以向發動機提供一些加壓空氣。渦輪增壓器旋轉阻力調節可以根據經驗被確定并且被儲存在存儲器中。在針對大氣壓力調節渦輪增壓器旋轉阻力之后方法700進行到710。
在710,方法700響應發動機和/或后處理裝置溫度來調節渦輪增壓器旋轉阻力。在一個例子中,隨著發動機和/或后處理裝置溫度升高可以減少渦輪增壓器旋轉阻力。旋轉阻力的減少量可以根據經驗被確定并且被儲存在存儲器中通過發動機和/或后處理裝置溫度被檢索。而且,在起動時的初始渦輪增壓器旋轉阻力可以根據發動機和/或后處理裝置溫度被調節。例如,當發動機和/或后處理裝置溫度下降時可以增加渦輪增壓器旋轉阻力。在一個例子中,增加旋轉阻力使得渦輪增壓器渦輪速度基本為零(例如,小于2RPM)。在另一個例子中,可以增加旋轉阻力使得渦輪速度小于閾值渦輪速度,例如,100RPM。在調節渦輪增壓器旋轉阻力之后方法700可以進行到712。
在712,方法700判斷在存在渦輪增壓器旋轉阻力的情況下發動機空氣流是否小于希望的發動機空氣流或排氣背壓是否大于希望的排氣背壓。如果發動機空氣流小于希望的發動機空氣流或排氣背壓大于希望的排氣背壓,則回答是“是”并且方法700進行到714。否則,回答是“否”并且方法700進行到704。
在714,方法700打開渦輪增壓器廢氣門,以增加排氣流,從而增加發動機空氣流并且減小排氣背壓。廢氣門可以通過真空或電操作。在一個例子中,廢氣門的打開量與希望的排氣背壓減小量成比例或與希望的發動機空氣流的增加量成比例地增加。在打開廢氣門之后方法700進行到716。
在716,方法700通過打開壓縮機旁通閥來增加發動機空氣流。由于增加渦輪增壓器旋轉阻力會限制壓縮機旋轉,因此通過繞過該壓縮機,附加的空氣可以提供給發動機。壓縮機旁通閥可以全部或部分地打開以增加發動機空氣流。在壓縮機旁通閥打開之后方法700返回到704。
以這種方式,渦輪增壓器旋轉阻力可以增加到高于來自軸承阻力和渦輪增壓器慣性的標稱旋轉阻力。增加的旋轉阻力可以減少后處理裝置激活時間并且因而 可以減少燃料消耗。
圖7的方法提供一種發動機控制方法,包括:在發動機向渦輪增壓器提供排氣的同時響應發動機排氣后處理裝置的溫度來調節渦輪增壓器的旋轉阻力,以使得渦輪增壓器的渦輪速度基本為零。以這種方式,附加的排氣能量可以被傳輸給后處理裝置,以使得在后處理裝置預熱之后發動機可以更高效地運行。該發動機控制方法還包括響應大氣壓力來調節渦輪增壓器旋轉阻力。
在另一個例子中,該發動機控制方法還包括響應發動機轉矩要求來調節渦輪增壓器的旋轉阻力。該發動機控制方法還包括在旋轉阻力大于閾值水平的同時響應發動機空氣流量來打開廢氣門。該發動機控制方法還包括,增加渦輪增壓器的旋轉阻力包括增加渦輪增壓器軸的旋轉阻力。該發動機控制方法包括,響應發動機排氣后處理裝置的溫度低于閾值溫度,增加該旋轉阻力。
正如本領域的技術人員將會明白的,圖7中描述的方法可以表示任何數目處理策略的其中一個或更多個,例如事件驅動的、中斷驅動的、多任務的、多線程的等。因此,所示的各種步驟或功能可以以所示的順序進行,同時進行,或在一些情況下可以省略。同樣,為了實現這里所述的示例性實施例的特征和優點,處理的次序不是必需要求的,而是為了容易示出和描述而提供。雖然沒有明確地示出,但是本領域的普通技術人員將會認識到一個或多個所示的步驟或功能可以根據所用的具體的策略重復地執行。
由此得出結論,本領域的技術人員閱讀上面的描述將會想起不脫離本發明的精神實質和范圍的許多變化和修改。例如,以天然氣、汽油、柴油或可替代燃料結構運行的單缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12和V16發動機可以利用本發明以受益。

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