CN105422292A - 控制发动机系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明针对一种控制发动机系统的方法，具体地，针对一种根据不同载荷条件控制发动机系统，从而通过控制排气温度优化后处理性能的方法。发动机系统包括内燃机、机械增压器、机械增压器旁通装置和排气后处理模块。机械增压器流体地连接至内燃机，并且能够操作以压缩进气。机械增压器旁通装置能够操作以选择性地将进气引导至机械增压器或绕过机械增压器将进气引导至发动机。排气后处理模块流体地连接至发动机的出口，用于接收来自发动机的排气。所述方法包括：确定发动机载荷，并根据发动机载荷选择性地控制机械增压器和机械增压器旁通装置的操作以控制排气温度，使其保持在预定温度范围内。预定温度范围与排气后处理模块相关。

Description

控制发动机系统的方法
技术领域
本发明针对一种根据不同载荷条件控制发动机系统，从而通过控制排气温度优化后处理性能并提高发动机效率的方法。
背景技术
发动机系统可以包括涡轮增压器和/或机械增压器(supercharger)以在将进气输送至内燃机缸之前压缩进气。如此，缸内的空气密度增加，可以允许更多的燃料注入缸并有效燃烧，进而提高发动机输出功。
包含涡轮增压器和/或机械增压器的发动机系统可以通过控制使发动机输出功与所需发动机载荷相匹配。US-B-4730457公开了这种控制的一个实施例，其中公开了一种包括涡轮增压器和机械增压器的发动机系统，所述涡轮增压器用于首先压缩进气，并且所述机械增压器位于所述涡轮增压器压缩器的下游。当发动机速度小于预定值N0，且油门开度小于预定值θ0(即速度低、所需发动机输出扭矩小)时，只有涡轮增压器压缩进气。当发动机速度小于或等于预定值N1，N1小于N0，且油门开度大于θ0(即速度低、所需发动机输出扭矩大)时，机械增压器和涡轮增压器都运行以压缩进气。当发动机速度从N1接近N0，且油门开度大于θ0(即，速度中等，所需发动机输出扭矩大)时，机械增压器被更多地绕过，同时涡轮增压器速度加快。一旦发动机速度超过N0，则机械增压器被完全绕过，只有涡轮增压器压缩进气。但是，这种控制方法可能无法使发动机系统在大的发动机载荷范围内以最佳效率运行。
发明内容
本发明提供一种控制发动机系统的方法，所述发动机系统包括：内燃机；机械增压器，其流体地连接至所述内燃机并且能够操作以压缩进气；机械增压器旁通装置，其能够操作以选择性地将进气大体引导至所述机械增压器或大体绕过所述机械增压器将进气引导至所述发动机；以及排气后处理模块，其流体地连接至所述发动机的出口以接收来自所述发动机的排气，其中，所述方法包括：确定发动机载荷；并根据所述发动机载荷选择性地控制所述机械增压器和机械增压器旁通装置的操作以控制所述排气温度，使其保持在预定温度范围内，所述预定温度范围与所述排气后处理模块相关。
结合附图且如图所示，以下描述了一种控制发动机系统方法的实施方式，此描述仅作为示例。
附图说明
图1是本发明的一种发动机系统的示意图；以及
图2示出图1中的发动机系统对所需发动机载荷的瞬态响应过程中的发动机载荷图。
具体实施方式
本发明整体针对一种操作发动机系统的方法，这种方法可以用于很多不同构造的内燃机。多种不同的操作模式可用于不同的发动机载荷范围。
图1示出一种示例性发动机系统10，其可以适用本发明的所述方法。发动机系统10可以包括用于将进气，如大气，引导至涡轮增压器12的第一导管11。涡轮增压器12可以包括连接至第一导管11并设置为由涡轮机14通过轴15驱动的涡轮增压器压缩机13。涡轮增压器压缩机13可以设置为将进气压缩至更高的气压。当涡轮增压器压缩机13没有被操作(即被驱动)时，涡轮增压器压缩机13的叶片可以静止，从而使进气从叶片之间的空隙穿过，或者叶片仅在进气流的反作用下转动。可选地，涡轮增压器压缩机旁通装置(未示出)可以设置在涡轮增压器12的壳体内，并且当涡轮增压器压缩机13未运行时，进气可以被大致引导通过涡轮增压器压缩机旁通装置。
发动机系统10可以进一步包括机械增压器17，其通过第二导管16接收来自涡轮增压器压缩机13的进气。机械增压器17可以包括用于压缩进气的机械增压器压缩机。当机械增压器压缩机未运行时，机械增压器压缩机的叶片可以静止，从而使进气从叶片之间的空隙穿过，或者叶片可以仅在进气流的反作用下转动。可选地，机械增压器压缩机可以以使机械增压器压缩机的压差最小化的速度被驱动。进一步可选地，机械增压器压缩机旁通装置(未示出)可以设置在机械增压器17的壳体内，并且当机械增压器压缩机未运行时，进气可以被引导通过机械增压器压缩机旁通装置。
机械增压器驱动装置18可以被设置用于选择性地驱动机械增压器17。可以将发动机24设置为通过机械增压器驱动装置18机械地向机械增压器17提供动力。如图所示，机械增压器驱动装置18可以包括机械增压器传动装置19和离合器20，传动装置19的输出端连接到机械增压器17，并且离合器20的输出端连接到机械增压器传动装置19的输入端。离合器20的输入端可以设置为由连接至发动机24的带21驱动。发动机24可以包括可以附接带21的发动机输出轴30，从而在发动机输出轴30转动时，离合器20的输入端转动。因此，当离合器20接合时，机械增压器传动装置19可以接收来自发动机24的动力并旋转，从而驱动机械增压器17。
机械增压器传动装置19可以设置为在连续的输出功率范围内将从发动机24接收的动力引导至机械增压器17。机械增压器传动装置19可以包括无级变速器(CVT)，其可以是本领域已知的任何一种适合的类型，并且可以提供大范围的输入-输出速度，从而匹配机械增压器17所需的速度范围。例如，所述CVT的最大输入-输出速度比可以达到8:1或6:1。机械增压器驱动装置18可以不包括上述离合器20，而是设置为可以通过控制CVT为机械增压器17提供最小动力，如果有的话，将机械增压器17“关断”。
发动机系统10可以进一步包括用于将来自机械增压器17的进气引导至冷却器23的第三导管22。冷却器23可以设置为在将进气通过第四导管25引导至发动机24之前冷却进气。冷却器23可以是本领域已知的任何一种适宜的冷却器，并且可以是，例如，气冷式增压冷却器。
发动机系统10可以进一步包括机械增压器旁通装置26，其允许进气绕过机械增压器17，从而使进气可以直接从涡轮增压器压缩机13流出至冷却器23。机械增压器旁通装置26可以包括连接于第二导管16和第三导管22之间的机械增压器旁通导管27。机械增压器旁通控制阀28可以设置在机械增压器旁通导管27内用于选择性地控制穿过其中的进气流。机械增压器旁通控制阀28可以是单向止回阀并且可以是簧片阀、压力均衡阀、蝶形阀和/或手动控制阀。机械增压器旁通装置26可以使进气能够完全绕过机械增压器17，这样，由于机械增压器17周围的压力限制，当机械增压器旁通控制阀28打开时，大体所有的进气都可以穿过机械增压器旁通装置26，而非机械增压器17。
发动机24可以是内燃机，例如压燃点火或火花点火发动机。发动机24一般可以包括流体摄入装置，如进气歧管，用于将进气引导至多个发动机缸和位于发动机缸内用于通过曲柄向曲轴提供动力的多个活塞。流体摄入装置中可以设置节流阀，用于控制进入缸的进气流速。燃料，如柴油、汽油或天然气，可以选择性地提供至发动机缸以与进气一起燃烧并驱动活塞，从而转动曲轴并提供发动机输出扭矩和功率。燃烧过程中的副产品是排气，其可以例如通过排气歧管从发动机缸沿发动机系统10的第五导管29被引导。
排气中可能含有不希望的气体排放物或污染物，如氮氧化物(NOX)、颗粒物(如烟尘)、硫氧化物、一氧化碳、未燃尽的碳氢化合物和/或其他有机化合物。由于燃烧过程的原因，排气的排气温度可能会相对较高。本领域熟知，排气温度可以取决于发动机载荷，并且对于压缩点火发动机来说，其温度范围可以是200℃-500℃。
第五导管29可以将来自发动机24的排气引导至涡轮增压器12的涡轮机14。涡轮机14可以包括附接到涡轮轴(未示出)的多个固定叶片。叶片可以设计并定位成确保当涡轮增压器12以最大所需压缩比运行时，涡轮14以最高效率运行。
发动机系统10可以进一步包括第六导管31，其用于将来自涡轮机14的排气引导至排气后处理模块32。涡轮机旁通装置33可以设置为选择性地允许排气绕过涡轮机14(即，作为“完全”旁路)，使得流体可以直接从发动机24流出至排气后处理模块32。涡轮机旁通装置33可以包括连接于第五导管29和第六导管31之间的涡轮机旁通导管34。涡轮机旁通控制阀35可以设置在涡轮机旁通导管34内，用于选择性地控制穿过其中的排气流。
本领域的许多涡轮增压器都有排气门。排气门是设置于涡轮增压器壳体内用于绕过涡轮机的通道。所述通道通常包括提升阀，其可以非常小并且外部致动。所述通道可以有相对较小的流动面积，从而使排气绕过(bleedpast)涡轮机。但是，由于流动面积小，排气门不可以设计成为排气提供涡轮机附近的完全旁路。如可通过涡轮机旁通装置33提供的完全旁路可以起到与排气门相同的作用。但是，本发明公开的方法同样适用于包括排气门的发动机系统。
排气后处理模块32可以接收并处理排气，在将排气通过第七导管36引导至大气中之前除去污染物。排气后处理模块32一般可以在某些温度下高效运行，当排气温度处于具有上下温度限制的预定温度范围内时，排气处理效率达到最优。所述预定温度范围可以称为“工作温度范围”。工作温度范围会根据排气后处理模块32的类型变化。工作温度范围可以从排气后处理模块32的生产商处获得或可由技术人员通过排气后处理模块32中使用的部件确定。
排气后处理模块32可以包括至少一种催化剂，用于氧化污染物，如一氧化碳和碳氢化合物，以及/或减少污染物，如NOX。所述催化剂可以是贵金属或普通金属氧化物，并且可以置于催化转化器中，如涂覆于蜂窝状结构或形成于陶瓷颗粒表面。下限可以是催化剂开始有效起作用的温度，上限可以是催化剂被高温破坏或停止有效催化的温度。对于使用柴油燃料的压缩点火发动机来说，适宜的下限可以为180℃，适宜的上限可以为550℃。当排气通过涡轮机14时，涡轮机14的温度可以降低。因此，排气在进入涡轮机14之前的温度上限可以是660℃。
排气后处理模块32可以包括选择性催化还原(SCR)系统，其可以包括位于催化剂上游的还原剂注射器。还原剂注射器可以将液体还原剂注入进入排气后处理模块32的排气流中。高排气温度可能会导致还原剂蒸发，并且得到的气体组合可能会接触催化剂。还原剂可以与排气中的NOX反应生成氮、水和二氧化碳，其可以经由第七导管36离开发动机系统10。在具体的实施方式中，SCR系统可以是尿素SCR系统，在所述尿素SCR系统中，还原剂为氨水。催化剂可以包括沸石、钒等。
当排气温度处于工作温度范围内，如180℃-550℃时，所述SCR系统可以更有效率。当排气温度处于工作温度范围内时，所述SCR系统可以具有至少95％的优选转换效率。若排气温度低于下限，则可能会形成不希望的化合物，如硫酸氢铵，并降低排气后处理模块32的性能。若排气温度高于上限，则还原剂可能会燃尽，而不是像需要的那样与NOX发生反应。
排气后处理模块32可以包括微粒过滤器/收集器，如柴油机微粒过滤器(DPF)。若后处理模块32包含SCR系统，则所述微粒过滤器可以设置在还原剂注射器的上游。微粒过滤器可以是本领域已知的任何适宜的过滤器，如蜂窝陶瓷、氧化铝涂层金属丝网或泡沫陶瓷。所述微粒过滤器也可以是被动再生型过滤器，当排气温度处于预定温度范围内时，被过滤的颗粒物在所述过滤器中被氧化。这种再生要求有相对较高的温度，并且排气中要有足够的有效二氧化氮时才能生效，例如，柴油颗粒物与二氧化氮氧化的温度约为2500℃-400℃。再生式过滤器可以包括允许在较低温度点火的催化剂。可选地，过滤器可以通过主动将过滤器附近的排气温度(如550℃以上)提高至实现氧气-烟尘氧化所需的点火温度来主动再生。下限可以是微粒过滤器主动再生的温度，上限可以是微粒过滤器被高温破坏的温度。
发动机系统10可以进一步包括至少一个传感器，其设置为感测与发动机系统10的一个或多个部件相关的一个或多个参数，并将与所述参数相关的信号发送至控制单元。例如，一个或多个传感装置可以设置为以本领域已知的任何适合的方式确定或直接检测以下参数：
—输送至发动机24的每个缸的燃料体积；
—发动机速度，如通过检测曲轴曲柄角的变化速率；
—燃烧前流入每个缸的流体体积；
—每个缸内的温度和/或压力；
—流入发动机系统10的流体温度和/或压力(即环境条件)；
—涡轮增压器压缩机13、涡轮机14和/或机械增压器17的入口或出口处的流体压力；
—机械增压器旁通控制阀28和/或涡轮机旁通控制阀35的打开程度；
—节流阀的打开程度；
—发动机24的出口处和/或后处理模块32内的排气温度；
—冷却装置内用于冷却发动机系统10的冷却液的温度；
—机械增压器传动装置19的既有传动比；以及
—离合器20的离合情况。
控制单元可以操作以根据以上利用发动机控制参数图(如查找表)和/或经验模型(如基于方程的计算)感测到的一个或多个参数确定其他发动机条件，如空气燃料比。特别地，控制单元可以操作以确定当前发动机载荷和所需发动机载荷，当前发动机载荷代表既有发动机扭矩输出，所需发动机载荷代表发动机24所需的未来扭矩输出。
本领域熟知，控制单元可以利用扭矩估计来估计当前发动机载荷。扭矩估计可以是映射模型或经验模型，并且可以根据例如注入的燃料体积、发动机速度、环境温度/压力和/或发动机24的流体入口内的流体压力/温度估计当前发动机载荷。在可选实施例中，可以利用附接到动力传动系统的载荷传感器直接确定当前发动机载荷。
控制单元可以基于油门位置和/或注入缸中的燃料体积利用映射或模型来确定所需要的发动机载荷。可选地，在发动机系统10向液压系统提供动力的机器中，可以通过液压系统中液压流体的压力来确定所需要的发动机载荷。例如，液压流体的压力迅速上升可能表示需要液压系统达到高载荷。发动机系统10可能需要提供更高的扭矩输出来为液压系统提供足够的动力，从而使其能够提供高载荷。
控制单元能够操作以控制发动机系统10的各个部件和模块。例如，控制单元可以控制机械增压器旁通控制阀28、和涡轮机旁通控制阀35的开口程度、摄入流体中节流阀的开口程度、离合器20的接合、机械增压器传动装置19的传动比和/或燃料注入速度。
控制单元还可以包括调速器，其根据发动机速度控制注入的燃料量。因此，可以根据当前发动机载荷，而不是所需发动机载荷，控制燃料注入。
控制单元可以设置为以第一、第二、第三和第四操作模式操作发动机系统10。
在第一操作模式下，机械增压器17和涡轮增压器12可以对进气提供最小的(如果有的话)压缩，从而使发动机24自然吸气。离合器20可以脱离接合，从而使机械增压器17不被驱动，或机械增压器传动装置19可以非常低的传动比运行，从而使机械增压器压缩机以非常低的速度运行，并且不压缩进气。但是，机械增压器旁通控制阀28可以关闭，从而使进气被引导至机械增压器17。涡轮机旁通控制阀35可以处于完全打开的位置，从而使排气被引导通过涡轮机旁通导管34，而不是涡轮机14。
在第二操作模式下，机械增压器17可以操作以压缩进气，并且涡轮增压器12可以为进气提供最小压缩或不提供压缩。机械增压器驱动装置18可以通过与离合器20接合和/或通过使机械增压器传动装置19以足够高的传动比运行来驱动机械增压器17。机械增压器旁通控制阀28可以关闭，从而使进气被引导至机械增压器17。可以通过完全打开涡轮机旁通控制阀35来绕过涡轮增压器12。
在第三操作模式下，机械增压器17和涡轮增压器12可以操作以压缩进气。机械增压器17可以被机械增压器驱动装置18驱动。涡轮机旁通控制阀35可以完全关闭，从而使排气被引导至涡轮机14并驱动涡轮机14。涡轮机14驱动涡轮增压器压缩机13，涡轮增压器压缩机13压缩进气。在第三操作模式下，机械增压器17的运行速度可以改变。
在第四操作模式下，只有涡轮增压器12可以被操作以压缩进气并且机械增压器17可以被绕过。机械增压器旁通控制阀28可以处于完全打开的位置，并且机械增压器驱动装置18可以脱离接合，从而不向机械增压器17提供动力。例如，可以通过与离合器20脱离接合和/或通过使机械增压器传动装置19以非常低的传动比运行来实现。可以通过使涡轮机旁通控制阀35处于完全关闭位置和将所有排气引导至涡轮14来驱动涡轮增压器12。
在本发明公开的方法中，可以根据发动机系统10的运行状态来执行这些不同的操作模式。可以执行这些操作模式来确保排气温度处于与后处理模块32相关的工作温度范围内。所述工作温度范围可能会导致在当前发动机载荷偏低时，SCR系统以高于优选的约95％的转换效率运行。因此，在整个汽车运行周期内(即，高当前载荷和低当前载荷)，转换效率可能会平均保持在高于约98％。所述方法可以用来避免超额空气-燃料比使排气温度低于下限，同时保持发动机24对所需发动机载荷变化的有效瞬态响应。明显的是，可控制机械增压器17以确保排气温度高于下限。
在下面的讨论中，对所涉及的不同术语定义如下：
—泵气平均有效压力(PMEP)可以表示用于驱动机械增压器17和涡轮增压器12的发动机功率输出损失；
—摩擦平均有效压力(FMEP)可以表示由于发动机24内的摩擦引起的发动机功率输出损失；
—制动平均有效压力(BMEP)可以表示当考虑诸如PMEP和FMEP的能量损失时发动机24的输出功，并且可以表示发动机载荷；
—指示燃料消耗率(iSFC)可以表示在不考虑低效损失时每单位输出功的燃料消耗率；
—制动燃料消耗率(bSFC)可以表示在考虑低效损失时每单位输出功的燃料消耗率；以及
—曲柄角50(CA50)可以表示当50％的燃料已经被燃烧时活塞在发动机缸内的位移。降低CA50可以降低/改善iSFC，但可能会导致产生的NOX含量增加。
当发动机24处于稳定状态且所需载荷等于当前发动机载荷时，可以执行第一或第四操作模式。在当前发动机载荷偏低且低于发动机载荷阈值时，例如，约为发动机24最大输出扭矩的30％-35％，可以执行第一操作模式。这种操作状态可以称之为部分载荷条件。如此，发动机24可以大体自然地吸气，并且空气-燃料比相对较低。因此，涡轮增压器12和机械增压器17可以不向发动机缸内提供会导致排气温度降低的过多空气，并且可以提供工作温度范围内的排气温度。此外，由于驱动机械增压器17或涡轮增压器12不需要或几乎不需要动力，PMEP可以降到最小，从而改善bSFC和BMEP。发动机系统10还可以被设置成使得通过控制燃料注入时机来降低CA50，从而改善iSFC。由于排气温度处于预定温度范围内，因CA50降低而增加的NOX输出可以通过后处理模块有效去除。由于多余的空气-燃料比被最小化，冷却器23冷却进气所需的工作减少，所以冷却器23的热量释放也可以实现最小化。
在当前发动机载荷处于稳定状态，偏高且高于发动机载荷阈值时，可以执行第四操作模式。如此，使用涡轮增压器12同时绕过机械增压器17。涡轮机14可以设置并优化为仅在高载荷区43内以稳定状态运行。例如，涡轮机14可以包括固定叶片装置，所述固定叶片装置在高载荷区43的发动机载荷范围内运行时具有高通流能力。优化涡轮机14和不使用机械增压器17可以降低PMEP，从而改善/降低bSFC。
因此，当发动机24处于稳定状态时，不用机械增压器17压缩进气。
图2示出发动机24对高所需发动机载荷的示例性瞬态响应的曲线图。纵轴37可以表示发动机载荷占发动机24的最大输出扭矩的百分比；横轴38可以表示以秒为单位的时间。线39可以表示由占最大输出扭矩90％的所需发动机载荷引起的对当前发动机载荷的示例性瞬态响应。
在低载荷区40，发动机载荷可以相对较低，如最大输出扭矩的10％，且大体处于稳定状态。如前所述，因此可以执行第一操作模式。
在高载荷区43，发动机载荷可以相对较高，如最大输出扭矩的90％，且大体处于稳定状态。如前所述，因此可以执行第四操作模式。
在初始快速响应区41和过渡快速响应区42，控制单元可以检测到高于当前发动机载荷的所需发动机载荷。因而，当前发动机载荷可以在瞬态响应的短时间内从低载荷区40提高至位于高载荷区43的所需发动机载荷，也称为快速扭矩响应。
由于发动机载荷从低载荷区40开始增加，初始快速响应区41可以是初始快速扭矩响应。如图所示，发动机载荷在0.5秒内可增加达到最大输出扭矩的60％，例如从约10％增加到70％。可以执行第二操作模式，使机械增压器17被驱动，同时绕过涡轮增压器12。因此，由于机械增压器17通过离合器20即时接合，初始快速扭矩响应可以得到改善，并且/或相比现有技术中使用涡轮增压器12的情况(由于涡轮迟滞)，机械增压器传动装置19可以显著变快。如现有技术系统中那样，通过仅利用机械增压器17及其快速响应时间来执行初始快速扭矩响应，不需要在低载荷区40保持高的缸内空气-燃料比。如此，可以保持足够高的排气温度，使其落在工作温度范围内。此外，可以通过不使用涡轮增压器12以及机械增压器17来降低PMEP，从而改善bSFC和BMEP。
在过渡快速响应区42，发动机载荷可以从初始快速响应区41的最高发动机载荷过渡到高载荷区43的稳定状态发动机载荷。在过渡快速响应区42，发动机载荷可以迅速增加，但其增加速度可以低于初始快速响应区41中的发动机载荷增加速度。如图所示，发动机载荷可在0.5秒内增加达20％。可以执行第三操作模式，使机械增压器17保持使用，同时使用涡轮增压器12。因而，一旦有足够的排气流驱动涡轮机14，可以是预定的BMEP设定值时，过渡快速响应区42就可以开始。机械增压器传动装置19可以被操作以降低传动比，从而当发动机载荷接近高载荷区43的发动机载荷时，机械增压器17的压缩逐渐减少直到在第四操作模式下不工作。因此，机械增压器17可以用于补偿由于使用涡轮增压器12导致的任何涡轮迟滞，直到涡轮增压器12满负荷运行。
工业实用性
在现有技术系统中，涡轮增压器通常只有在相关发动机处于低速且所需发动机输出扭矩较低时使用。这会在发动机缸中形成超额空气-燃料比。为了保证缸内有足够的空气，超额空气-燃料比可能是必需的，这样可以使发动机能够对所需的高发动机载荷提供足够快速的瞬态响应。例如，通过含有可变几何结构叶片，涡轮增压器涡轮机可以进一步设置为在发动机载荷的整个范围内运行。超额空气-燃料比会导致排气温度相对较低。因此，用于清洁来自排气的污染物的一些后处理模块的性能，特别是SCR系统和DPF的性能，会受到低排气温度的影响。现有系统中解决此问题的后处理策略是通过例如含有可在低温下反应的催化剂、特殊过滤器等。可选地，可以利用排气流中的节流阀或背压阀提高排气温度。但是，当操作发动机来减少污染物的生成时，发动机可能无法以最大输出扭矩效率运行。
显然，本发明公开的方法可以确保排气温度处于与排气后处理模块32相关的工作温度范围内，且发动机24可以在整个发动机载荷范围内以最佳效率运行。此外，与现有技术相比，本发明公开的方法可以提供多种其他改进。
避免低载荷区40出现过高的超额空气-燃料比意味着排气温度可以高于同等现有技术系统，因而可以超过下限。因此，现有技术中采用的各种热管理策略，如在排气后处理模块32中添加额外的催化剂，都可以不需要。
在低载荷区40，可以优化CA50，从而改善iSFC。这种优化在现有技术系统中不一定可行，因为后处理装置可能无法处理增加的NOX输出。但是，在本方法中，由于排气温度较高，增加的NOX输出可以由后处理模块32有效处理。
由于机械增压器17在涡轮增压器之前快速扭矩响应，使得空气-燃料比降低，从而发动机24也可以在低载荷区40以较低的发动机速度运行。因此，FMEP可以最小化，且bSFC得到改善。
此外，与现有技术相比，本发明的方法可以避免在涡轮增压器12中设置可变几何结构涡轮机的需求。这种涡轮机可以设计为在整个发动机载荷范围内运行，但不会在任何具体的发动机载荷下达到最大效率。相反地，本发明公开了涡轮机14，其可以固定，并且涡轮机14的几何结构可以优化为只有在高发动机载荷条件下更高效地运行。

Claims (16)

1.一种控制发动机系统的方法，所述发动机系统包括：
内燃机；
机械增压器，其流体地连接至所述内燃机，并且能够操作以压缩进气；
机械增压器旁通装置，其能够操作以选择性地将进气大体引导至所述机械增压器或大体绕过所述机械增压器将所述进气引导至所述发动机；以及
排气后处理模块，其流体地连接至所述发动机的出口，以接收来自所述发动机的排气，
其中，所述方法包括：
确定发动机载荷；以及
根据所述发动机载荷，选择性地控制所述机械增压器和机械增压器旁通装置的操作以控制所述排气的温度，使其保持在预定温度范围内，所述预定温度范围与所述排气后处理模块相关。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机系统进一步包括:
涡轮增压器，其流体地连接至所述机械增压器旁通装置、所述发动机的排气出口和所述排气后处理模块，并且能够操作以压缩进气；以及
涡轮增压器旁通装置，其可操作为选择性地将来自所述发动机的排气大体引导至所述涡轮增压器或大体绕过所述涡轮增压器将所述排气引导至所述排气后处理模块；
其中，所述方法进一步包括：根据所述发动机载荷，选择性地控制所述涡轮增压器旁通装置的运行，以提供对所述排气的温度的所述控制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述后处理模块为选择性催化还原系统，并且所述预定温度范围为所述选择性催化还原系统以至少95％的转换效率运行时的排气温度。
4.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其中，所述机械增压器能够操作以基于对当前发动机载荷低于预定所需发动机载荷且不处于稳定状态的确定来压缩进气。
5.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其中，在第一操作模式下，所述机械增压器旁通装置被控制为将进气大体引导至所述机械增压器，并且所述机械增压器不运行，使得所述机械增压器不会大量压缩所述进气。
6.根据权利要求5从属于权利要求2时所述的方法，其中，在所述第一操作模式下，所述涡轮增压器旁通装置被控制为将排气大体引导至所述排气后处理模块，大体绕过所述涡轮增压器。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，当所述当前发动机载荷低于发动机载荷阈值且处于稳定状态时，执行所述第一操作模式。
8.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其中，在第二操作模式下，所述机械增压器旁通装置能够操作以将进气大体引导至所述机械增压器，并且所述机械增压器被操作为大量压缩所述进气。
9.根据权利要求8从属于权利要求3-7中任意一项权利要求时所述的方法，其中，在所述第二操作模式下，所述涡轮增压器旁通装置被控制为将排气大体引导至所述排气后处理模块，大体绕过所述涡轮增压器。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在当前发动机载荷低于所需发动机载荷时，执行所述第二操作模式。
11.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其中，在第三操作模式下，所述机械增压器旁通装置被控制为将进气大体引导至所述机械增压器，并且所述机械增压器被操作为大量压缩所述进气。
12.根据权利要求10从属于权利要求2-11中任意一项权利要求时所述的方法，其中，在所述第三操作模式下，所述涡轮增压器旁通装置被控制为将排气大体引导至所述涡轮增压器，并且所述涡轮增压器被操作为大量压缩被大体引导至所述机械增压器用于进一步压缩的所述进气。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在当前发动机载荷增加并且所需发动机载荷高于所述当前发动机载荷时，执行所述第三操作模式。
14.根据权利要求2-13中任意一项权利要求所述的方法，其中，在第四操作模式下，所述涡轮增压器被操作为大量压缩所述进气，并且所述机械增压器旁通装置被控制为将从所述涡轮增压器接收的所述进气大体引导至所述发动机，大体绕过所述机械增压器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述第四操作模式下，所述涡轮增压器旁通装置被控制为将排气大体引导至所述涡轮增压器，并且所述涡轮增压器被操作为大量压缩所述进气。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其中，在当前发动机载荷高于发动机载荷阈值时，执行所述第四操作模式。
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