CN105587408A - 经由气门停用控制涡轮发电机的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及经由气门停用控制涡轮发电机的系统和方法，提供了用于减少被传送至与分体式排气发动机系统耦接的涡轮发电机的涡轮的排气能量的方法和系统，以便减少涡轮超速情形和/或减小发电机输出。在一个示例中，一种方法可以包括停用被用于将排气能量的泄放部分传送至涡轮的泄放排气门。

Description

经由气门停用控制涡轮发电机的系统和方法
技术领域
本说明总体上涉及用于经由气门停用来控制包括分体式排气歧管的交通工具发动机以调节与该分体式排气歧管耦接的涡轮发电机速度的方法和系统。
背景技术
在具有分体式排气歧管的发动机系统中，可以首先将汽缸的泄放(blowdown)排气门打开以便将来自排气阶段初始部分的排气质量流量传送至涡轮增压器或涡轮驱动的发电机的涡轮，而之后可以将扫气气门打开以便将来自该排气阶段的后面部分的排气质量流量绕过涡轮而直接传送至排气催化剂。以此方式，通过在排气阶段的后面部分的过程中将排气引导离开涡轮，可以减小与高涡轮背压相关联的泵送故障。
Robel在US8,091,357中说明了这样的分体式排气发动机系统的一个示例。其中，排气系统包括位于第一排气分支中的涡轮复合装置以及位于第二排气分支中的排气处理装置。进一步，气门位于该第一排气分支与第二排气分支之间，该气门在打开时将来自涡轮复合装置的排气引导到排气处理装置。
然而，本文的发明人已经认识到了此类系统的潜在问题。作为一个示例，在某些工况期间，可能希望使排气流绕过涡轮周围，以便限制涡轮发电机的最大速度、限制该发电机的输出、和/或限制该发电机的速度的变化速率。进一步，在冷启动条件期间，可能希望绕过涡轮，以便将大多数排气能量引导至排气催化剂以加速催化剂变暖。利用气门来绕过涡轮必然需要额外的致动器。因此，生产成本和封装空间可能增加，从而导致庞大且昂贵的排气系统。
发明内容
因此，在一个示例中，通过一种用于发动机的方法可以至少部分地解决这些问题中的一些，该方法包括：将来自汽缸的第一排气门的排气经由第一排气歧管传送至排气涡轮，该涡轮驱动发电机；将来自该汽缸的第二排气门的排气传送至排气催化剂同时经由第二排气歧管绕过该涡轮；并且响应于涡轮速度大于阈值涡轮速度而选择性地停用该第一排气门。以此方式，通过利用气门停用，可以减小到涡轮的排气质量流量。
例如，分体式排气发动机系统可以包括用于将第一部分的排气能量(在此称为泄放能量)传送至位于第一排气通道中的涡轮发电机的涡轮的第一排气门(在此称为泄放气门)。该发动机系统可以进一步包括用于将后面部分的排气能量(在此称为扫气能量)传送至位于不同的第二排气通道中的排气催化剂的第二排气门(在此称为扫气气门)。在涡轮发电机的涡轮速度大于阈值速度或者发电机输出大于期望输出时的发动机工况期间，发动机控制器可以通过将该发动机系统中多个汽缸中的泄放气门停用来减小被传送至涡轮的排气(即，泄放气体)量。可被停用的泄放气门的数量可以基于以下各项中的一项或多项：涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望发电机输出之间的差值大于阈值差值、以及发动机转速/负荷条件。在一些示例中，可以停用发动机的所有汽缸上的泄放气门，以便限制到涡轮的排气流。
在一个示例中，在冷启动条件期间，可以经由泄放气门停用来限制到涡轮的排气能量，以便将大部分排气引导至位于涡轮发电机下游的排气催化剂，用于更快的催化剂变暖。
以此方式，可以停用一个或多个泄放气门以便减小被传送至涡轮的排气能量的量，从而限制该涡轮发电机系统的最大速度、限制发电机的输出、限制该涡轮驱动的发电机速度的变化速率、和/或加速催化剂变暖。通过利用气门停用，可以避免用于控制到涡轮的排气流的废气门。进一步，通过利用气门停用来代替废气门，可以避免用于致动废气门的庞大、昂贵的致动器。因此，可以减小系统成本和封装。再进一步地，通过避免废气门，可以减小涡轮上游的体积。因此，可以改善对泄放能量的利用，由此提高涡轮发电机效率。
应了解的是，提供以上发明内容是为了以简化的形式来介绍一系列概念，这些概念将在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着确立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范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文中或本发明的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了具有分体式排气歧管和涡轮发电机的自然吸气式发动机系统的示意图。
图2示出了图1的发动机系统的燃烧室的示意图。
图3示出了高水平流程图，其说明了用于减少被提供给涡轮发电机的涡轮的能量的示例性例程。
图4示出了高水平流程图、其与图3结合使用说明了用于确定期望涡轮发电机速度的示例性例程。
图5示出了高水平流程图、其与图3结合使用说明了用于实施气门停用以减少被提供给涡轮发电机的涡轮的能量的示例性例程。
图6示出了根据本公开的示例性正常进气和排气门正时和持续时间。
图7示出了示例性图示，其描绘了基于涡轮速度和/或发电机输出的气门停用。
具体实施方式
以下说明涉及方法和系统，其用于减少在分体式排气发动机系统中例如图1-2的发动机系统10中被传送至驱动涡轮发电机的涡轮的排气能量，以便防止涡轮超速情形和/或以便减小发电机输出。确切地，该分体式排气发动机系统可以包括用于将来自发动机汽缸的泄放部分的排气经由第一排气歧管传送至位于第一排气通道中的涡轮驱动的发电机的第一排气门(在此也称为泄放气门)、以及用于将来自该发动机汽缸的扫气部分的排气经由第二排气歧管以及绕过了该涡轮驱动的发电机的涡轮的第二排气通道而直接传送至位于该涡轮驱动的发电机下游的排气催化剂的第二排气门(在此也称为扫气气门)。响应于涡轮速度大于阈值速度和/或发电机输出大于期望输出，发动机系统中包括的发动机控制器可以被配置成执行控制例程，例如图3的例程，以停用多个发动机汽缸中的多个泄放气门，以便减小被传送至涡轮的排气能量的量。图4示出了用于确定期望的发电机速度以便确定高于其就可以停用一个或多个泄放气门的涡轮速度阈值的示例性例程。停用的泄放气门的数量可以根据图5的示例性例程确定。图6说明了在正常发动机运行(即，无泄放气门停用)期间包括泄放气门的气门正时的气门正时的示例。图7显示了基于涡轮速度和/或发电机输出对泄放气门的示例性调节。
通过利用在此描述的系统和方法，可以获得在分体式排气发动机系统(例如，图1中的发动机系统10)中经由泄放气门停用并且不利用废气门而减少被传送至该涡轮驱动的发电机的涡轮的排气能量的技术效果。
图1示出了包括多汽缸内燃发动机10的示意图，该内燃发动机可以被包含在汽车的推进系统中。发动机10可以包括多个燃烧室(即，汽缸)20。在所描绘的示例中，发动机10包括布置成共线配置的三个汽缸。然而，在可替代的示例中，发动机10可以包括两个或更多汽缸，例如4、5、8、10或更多个汽缸，这些汽缸被布置成可替代的配置，例如V-6、I-6、V-12、对置4缸、箱式等等。
发动机10的每个汽缸20可以被配置成经由进气通道28接收来自进气歧管27的进气。进气通道28可以包括在空气滤清器60下游的进气节气门62。节气门62的位置可以由控制系统15通过通信地耦接至控制器12的节气门致动器(未示出)来调整。通过调制节气门62，可以将一定量的新鲜空气从大气中引入发动机10中并经由进气通道28在大气(或空气)压力下传送至发动机汽缸。进气歧管27可以经由进气端口(未示出)耦接至燃烧室。每个进气端口可以向其耦接的汽缸供应空气和/或燃料以进行燃烧。每个汽缸进气端口可以通过一个或多个进气门选择性地与汽缸连通。在所描述的示例中，每个汽缸20被示出为具有两个进气门I1和I2。在一个示例中，进气通道可以由与每个进气门选择性连通的进气歧管27形成。在其他实施例中，单一汽缸的进气通道可以靠近该汽缸被分体成两个相邻路径并且其间具有壁，该通道的每个分体路径与单一进气门连通。在另一个示例中，两个进气门中的每一个可以被控制成在特定发动机转速下打开，并且因此可以通过公共进气端口与进气歧管连通。
每个燃烧室可以经由耦接至其上的两个排气端口排出燃烧气体。在所描述的示例中，每个汽缸20经由第一排气门E1耦接至第一排气端口31，并且经由第二排气门E2耦接至第二排气端口33。每个汽缸的每个排气端口可以通向不同的排气歧管以用于分离地引导排气的第一初始部分(在此也称为泄放部分)和排气的第二后面部分(在此也称为扫气部分)。例如，来自每个汽缸20的第一排气端口31中的每一个都可以组合到第一排气歧管59中。类似地，来自每个汽缸20的第二排气端口33中的每个都可以组合到第二排气歧管57中。以此方式，每个燃烧室20可以将燃烧气体的泄放部分经由第一排气门E1排放到第一排气歧管59中，并且将燃烧气体的扫气部分经由第二排气门排放到第二排气歧管57中。包括两个排气歧管、用于传导排气的泄放部分的一个歧管和用于传导排气的扫气部分的另一个歧管的这种排气系统在此将被称为“分体式排气系统”。
发动机10可以包括位于与第一排气歧管59耦接的第一排气通道55中的涡轮驱动的发电机190。涡轮驱动的发电机190可以包括耦接在公共轴96上的排气涡轮92和发电机94。而在一些实施例中，在耦接在该排气涡轮的入口与出口之间的旁路中可以包含废气门，以控制被传送至涡轮的排气量，在此处讨论的示例中，可以不包含废气门。而是，可以通过在一个或多个汽缸中实施泄放气门的气门停用来控制被传送至涡轮的排气量。通过停用一个或多个泄放气门，可以减小被传送至涡轮的排气量。例如，在涡轮速度大于阈值速度时和/或在涡轮驱动的发电机的输出大于期望输出时的发动机工况期间，可以停用一个或多个泄放气门以减小被传送至涡轮的排气能量的量。进一步，被停用的泄放气门的数量可以基于：涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望发电机输出之间的差值大于阈值输出、以及发动机转速/负荷条件。将进一步参照图3-7来详细描述用于减小被传送至涡轮的排气能量的气门停用的额外细节。
以此方式，通过利用气门停用代替废气门来减小被传送至涡轮的排气量以防止涡轮超速和/或减小发电机输出，可以避免用于控制废气门的庞大且昂贵的致动器。因此，可以减小系统成本和尺寸。此外，通过避免包含废气门及其致动器，可以减小涡轮上游的排气通道的体积。因此，可以提高对泄放能量的利用。
如以上讨论的，排气歧管可以被设计来分离地引导排气的泄放部分和扫气部分。排气歧管59可以将排气的泄放部分经由第一排气通道55引导至涡轮发电机190的涡轮92，而排气歧管57可以将排气的扫气部分经由第二排气通道162引导至涡轮92的下游以及排放控制装置72的上游。例如，排气门E1将经过排气歧管59和第一排气通道55的排气的泄放部分引导至涡轮，而排气门E2将经过排气歧管57的排气的扫气部分经由第二排气通道162引导至排放控制装置72。这样，第一排气门可以比第二排气门更早打开、并且可以以比第二排气门更早的以正时关闭。
离开涡轮92的排气也可以穿过排放控制装置72。在一个示例中，排放控制装置72可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置带有多个砖。在一些示例中，排放控制装置72可以是三元型催化剂。在其他示例中，排放控制装置72可以包括一个或多个柴油氧化催化剂(DOC)以及选择性催化还原催化剂(SCR)。在穿过排放控制装置72之后，排气可以被引导到尾管58。
在一个示例中，可以通过调整被引导至涡轮的泄放排气的量来控制涡轮速度和/或涡轮发电机190的发电机输出。例如，为了减小被传送至涡轮的排气能量的量，可以停用一个或多个第一排气门E1，该第一排气门E1将来自汽缸的排气的泄放部分经由第一排气歧管引导至涡轮。可以被停用的排气门的数量可以基于涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望发电机输出之间的差值、以及发动机转速和负荷条件。将进一步参照图3-7来详细描述停用一个或多个第一排气门(在此称为泄放气门)的细节。
以此方式，离开汽缸的燃烧后的气体可以经由该分体式排气歧管形成的两个不同的排气通道被分离成两个部分。例如，在一个燃烧周期中，汽缸20的第一排气门E1可以将排气的第一部分(即泄放部分)经由第一排气通道55引导至涡轮92，并且同一汽缸20的第二排气门E3可以将该泄放部分之后的排气的第二部分经由第二通道162引导至排放控制装置72。经由第二排气门E2离开的排气的第二部分可以主要是排气的扫气部分。
例如，在图1中，燃料喷射器被示为直接耦接至燃烧室，以便经由电子驱动器与从控制器12接收到的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料到该燃烧室中。每个汽缸20被显示为在每个进气门处每个汽缸耦接有两个喷射器74和76。以此方式，燃料喷射器提供了所谓的燃料至燃烧室之中的直接喷射。例如，可以将每个相应的燃料喷射器安装在相应燃烧室的一侧中或相应燃烧室的顶部中。在一些示例中，可以将一个或多个燃料喷射器以一种配置布置在进气歧管27中，该配置提供了所谓的燃料进入相应燃烧室上游的进气端口中的进气道喷射。尽管在图1中未示出，但是燃料可以通过包含燃料箱、燃料泵、燃料管线和燃料导轨的燃料系统来传送至燃料喷射器。
在一些示例中，无分电器点火系统(未示出)可以响应于控制器12来向耦接至燃烧室20的火花塞(未示出)提供点火火花。
发动机10可以至少部分地被包含控制器12的控制系统15以及经由输入装置(未示出)自交通工具操作者的输入而控制。控制系统15被示为接收来自多个传感器16(在此描述了其不同示例)的信息并且将控制信号发送至多个致动器81。作为一个示例，传感器16可以包括涡轮压缩机入口压力和温度传感器、以及位于进气通道中的歧管空气压力(MAP)传感器。其他传感器可以包括用于估计节气门入口压力(TIP)的节气门入口压力(TIP)传感器和/或用于估计耦接在进气通道中的节气门下游的节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器。下文参照图2来详细描述了额外的系统传感器和致动器。作为另一个示例，致动器81可以包括燃料喷射器以及节气门62。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据、处理该输入数据、并且响应于经处理的输入数据而基于其中编程的相应于一个或多个例程的指令或编码来触发致动器。在此参照图3-5来描述示例性的控制例程，这些例程是通过与图1-2中描绘的各个部件的交互来实施的。
应当认识到，图1示出了不同的通道被维持成彼此分开不同的距离。进一步，虽然这样描述了不同的连接和耦接，但这些图示可以说明直接的耦接或连接，其间没有其他的部件。在一个示例中，在涡轮92上游没有其他涡轮。作为另一个示例，气门E1直接通向涡轮92而在其间没有任何其他的部件，例如排放控制装置，但期望的话可以添加。在可以与之前的示例组合的另外一个示例中，发动机的各个和每个汽缸中来自气门E2的通道可以完全绕过涡轮92，使得从这些通道中的任何通道中都没有气体直接通向涡轮92的上游，并且所有这些气体仅在到达装置72之前被引导到涡轮92的下游。
参见图2，该图描绘了内燃发动机10的单一汽缸的局部视图200。这样，图1中已经介绍过的部件以相同的参考标记表示并且不再被重新介绍，并且在图1和2的一个示例中，可以被组合为共同的示例性配置，使得关于图2描绘的部件也可以涉及图1的系统。
发动机10被描述为具有燃烧室(汽缸)20、冷却剂套管214以及汽缸壁232，活塞236定位在汽缸壁中并且连接到曲轴240。燃烧室20被显示为与进气通道146和排气通道148经由相应的进气门252和排气门256连通。如之前在图1中描述的，发动机10的每个汽缸可以沿着两个管道来排出燃烧产物。在所描绘的视图200中，排气通道148表示从汽缸通向涡轮的第一排气端口(例如图1的排气端口33)，而通向排气催化剂的第二排气管道在这个视图中不可见。
如同样已在图1中详细描述的，发动机10的每个汽缸可以包括两个(或更多)进气门和两个(或更多)排气门。在所描绘的视图200中，进气门252和排气门256位于燃烧室20的上部区域处。进气门252和排气门256可以由控制器12使用包括一个或多个凸轮的相应的凸轮致动系统来被控制。凸轮致动系统可以利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统、和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。在所描述的示例中，每个进气门252被进气凸轮251控制并且每个排气门256被排气凸轮253控制。进气门252和排气门256的位置可以分别由气门位置传感器255和257确定。
在可替代的实施例中，进气门和/或排气门可以通过电动气门致动来控制。例如，汽缸20可以可替代地包括通过电动气门致动而控制的进气门以及通过包含CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动而控制的排气门。在另外的其他实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统控制、或由可变气门正时致动器或致动系统控制。
在一个示例中，进气凸轮251包括分离的和不同的凸轮凸角，该凸轮凸角为燃烧室20的两个进气门中的每个提供不同的气门廓线(例如，气门正时、气门升程、持续时间等等)。同样，排气凸轮253可以包括分离的和不同的凸轮凸角，该凸轮凸角为燃烧室20的两个排气门中的每个提供不同的气门廓线(例如，气门正时、气门升程、持续时间等等)。在另一个示例中，进气凸轮251可以包括共同的凸角或类似的凸角，该凸角为两个进气门中的每个提供基本相似的气门廓线。
此外，用于不同排气门的不同凸轮廓线可以用来将以低汽缸压力排出的排气与以排气压力排出的排气分离。例如，第一排气凸轮廓线可以紧接在燃烧室20的做功冲程的BDC(下止点)之前从关闭位置打开第一排气门，并且在上止点(TDC)之前关闭同一排气门以便选择性地从该燃烧室排出泄放气体。进一步，第二排气凸轮廓线可以被定位成在排气冲程的大约中点处将第二排气门从关闭位置打开，并且在TDC之前将其关闭以便选择性地排出排气的扫气部分。
继续图2，示出了与排气通道148耦接的排气传感器226。传感器226可以被定位在一个或多个排放控制装置上游的排气通道中，如图1的装置72。传感器226可以选自用于提供对排气空燃比的指示的多个适合传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC、或CO传感器。下游排放控制装置可以包括三元型催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置、或者其组合中的一个或多个。
可以通过位于排气通道148中的一个或多个温度传感器(未示出)来估计排气温度。可替代地，可以基于发动机工况(例如速度、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等)来推断出排气温度。
汽缸20可以具有压缩比，该压缩比是活塞236处于下止点与上止点时的体积的比。因此，该压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增大该压缩比。例如，这可能发生在使用更高的辛烷燃料或具有更高潜在汽化焓的燃料时。如果使用直接喷射，则由于其对发动机爆震的影响，还可以增大该压缩比。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括火花塞91以用于开始燃烧。在选择的工作模式下，点火系统288可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA而通过火花塞91向燃烧室20提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞91可以被省略，例如在发动机10可以通过自动点火或通过喷射燃料(可能是某些柴油发动机的情况)来开始燃烧的情况下。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有一个或多个燃料喷射器以便向该汽缸提供燃料。作为非限制性示例，汽缸20被示为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示为直接耦接至燃烧室20以便通过电子驱动器268与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接将燃料喷射到该汽缸中。以此方式，燃料喷射器66提供了所谓的燃料至燃烧汽缸20中的直接喷射(下文中也被称为“DI”)。虽然图2将喷射器66示出为侧面喷射器，但是它也可以被定位在该活塞的头顶，例如接近火花塞91的位置。当以醇基燃料来运行发动机时，由于某些醇基燃料的低挥发性，这样的位置可以改善混合和燃烧。可替代地，可以将喷射器定位在头顶并且在进气门附近以便改善混合。在可替代的实施例中，喷射器66可以是将燃料提供到汽缸20上游的进气端口中的进气道喷射器。
燃料可以从高压燃料系统8传送至燃料喷射器66，该高压燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨。可替代地，燃料可以被单级燃料泵以低压传送，在这种情况下，在压缩冲程期间与使用高压燃料系统相比，可以更多地限制直接燃料喷射的正时。另外，虽然未示出，但燃料箱可以具有用于向控制器12提供信号的压力变换器。燃料系统8中的燃料箱可以装有不同燃料品质例如不同燃料成分的燃料。这些不同可以包括不同的酒精含量、不同的辛烷、不同的汽化热、不同的燃料混合物、和/或它们的组合等等。在一些实施例中，燃料系统8可以耦接至燃料蒸气回收系统，该燃料蒸气回收系统包括用于储存燃料加注和每日燃料蒸气的罐。在满足抽取条件的发动机运行期间，燃料蒸气可以从该罐中抽取到发动机汽缸。例如，抽取蒸气可以在大气压下或低于大气压经由第一进气通道被自然吸入到汽缸中。
控制器12在图2中被示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在这个具体示例中示出为只读存储器106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110、及数据总线。储存介质只读存储器106可以被编程有计算机可读数据，该计算机可读数据表示由微处理器102可执行的指令，以便执行以下描述的方法和例程以及预期的但未具体列出的其他变体。控制器12除了之前讨论的这些信号之外还可以接收来自耦合至发动机10的传感器的不同信号，所述信号包括：来自质量空气流量传感器48的进气质量空气流量(MAF)的测量值、来自耦接至冷却剂套筒214的温度传感器212的发动机冷却剂温度(ECT)、来自耦接至曲轴240的霍尔效应传感器220(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)、来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)、来自传感器98的绝对歧管压力信号(MAP)、来自EGO传感器226的汽缸AFR、以及来自爆震传感器和曲轴加速度传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以通过控制器12由信号PIP产生。可以使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP来提供该进气歧管中的真空或压力的指示。
基于来自一个或多个上述传感器的输入，控制器12可以调节一个或多个致动器，例如燃料喷射器66、节气门62、火花塞91、进气/排气门和凸轮等等。该控制器可以接收来自各种传感器的输入数据、处理该输入数据、并且响应于经处理的输入数据基于其中编程的相应于一个或多个例程的指令或编码来触发致动器。随后将关于图3-5来描述示例性的控制例程。
转向图3，提供了一种用于调节被传送至分体式排气系统中包含的涡轮发电机(例如，图1的涡轮发电机190)的涡轮的泄放排气质量流量的方法300。例如，通过减小到涡轮的泄放排气质量流量，可以防止涡轮超速条件。进一步，可以通过调节涡轮速度来调节涡轮发电机输出。因此，通过调节被传送至涡轮的排气能量，可以调节涡轮速度和发电机输出。图3的方法可以作为可执行指令被存储在图1-2所示控制器12的非瞬态存储器中并且由该控制器与图1-2说明的各个传感器、致动器和发动机部件组合地实施。
在302，方法300包括估计和/或测量交通工具工况。交通工具工况可以包括但不限于：涡轮速度、发电机速度、发电机输出、发动机转速、加速器位置、节气门位置、制动器踏板位置、交通工具速度、发动机温度、排气质量流量、发动机负荷、以及电池荷电状态。这样，发电机输出可以是发电机输出电压、发电机输出电流和发电机输出功率中的一项或多项。
在304，方法300可以包括基于估计的发动机工况来确定期望的发电机速度以获得期望的发电机输出。下面将进一步参照图4来详细描述确定期望的发电机速度的细节。接下来在306，该方法可以包括基于当前估计的发动机转速和负荷条件的期望的发电机速度来确定涡轮阈值速度。例如，涡轮阈值速度可以是这样的阈值速度，高于该阈值速度则涡轮效率可下降。
在确定了期望的阈值速度之后，在308，方法300可以包括确定实际涡轮速度是否大于阈值速度。如果在308的答案为是，则该方法可以前进至312。在312，该方法可以包括进行泄放气门停用以减小涡轮速度。例如，可以经由液压致动的提升器、或经由气门系统中的分离销、或经由空转机构、或经由凸轮廓线变换(CPS)机构(其中可以对被停用的气门使用无升程的凸轮廓线)来停用泄放气门中的一个或多个。在一个示例中，泄放气门的停用可以由基于凸轮的VDE致动器控制。在另一个示例中，单一汽缸气门致动器可以停用多个汽缸中的泄放气门。这样，被停用的气门可以保持在关闭位置持续该汽缸的某周期(或保持在固定位置持续该周期)，而启用的气门操作可以指在该汽缸的周期中气门的打开和关闭。下面将进一步参照图5来详细描述泄放气门停用以减小涡轮速度的细节。
回到308，如果确定实际涡轮速度小于阈值涡轮速度，则该方法可以前进至310。在310，该方法可以包括确定实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值是否大于阈值差值。如果在310的答案为是，则该方法可以前进至312以实施泄放气门停用，从而减小涡轮速度。通过减小涡轮速度，可以减小涡轮发电机的发电机输出。下面将进一步参照图5来详细描述泄放气门停用以减小涡轮速度并且因此减小发电机输出的细节。如果在310的答案为否(即，如果差值小于该阈值)，该方法可以前进至318。在318，该方法可以包括在无泄放气门停用的情况下运行发动机。即，如果确定涡轮速度低于阈值并且发电机输出低于阈值，则可以不实施减小到涡轮的排气能量的气门停用。换言之，发动机可以正常运行，其中正常发动机运行可以包括首先打开泄放气门来将初始部分的排气能量经由泄放气门传送至涡轮并且随后打开扫气气门来将后面部分的排气能量传送至排气催化剂。下面将进一步参照图6来详细描述正常发动机运行的细节。
以此方式，响应于涡轮速度大于阈值速度或实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于期望的输出，可以实施泄放气门停用以减小被传送至涡轮的泄放能量的量。通过利用泄放气门停用，可以不要求对废气门的额外需求以使排气流转向离开涡轮。因此，可以减小系统生产成本。进一步，通过避免废气门，可以减小涡轮上游的体积。因此，可以提高对泄放能量的利用。
在一个示例中，可以响应于实际发电机输出大于期望的发电机输出来实施一个或多个泄放气门的停用。
图4示出了一种示例性方法400，该方法用于确定位于具有分体式排气歧管的发动机系统(例如，图1的发动机系统10)的第一排气歧管(例如，图1的第一排气歧管59)中的涡轮发电机(例如，图1的涡轮发电机190)的期望的发电机速度。该期望的发电机速度可以是这样的发电机速度，即在该发电机速度下，涡轮发电机可以相对于当前发动机工况运行，以获得期望的发电机输出。可以结合图3的方法来使用图4的方法。例如，可以在方法300的步骤304实施方法400。图4的方法可以作为可执行指令被存储在图1-2所示的控制器12的非瞬态存储器中。
在402，该例程可以包括确定发动机工况，该工况包括发动机转速、发动机负荷、估计的排气温度以及到涡轮的排气质量流量。到涡轮的排气质量流量可以是经由第一排气门和第一排气通道被传送至涡轮发电机的涡轮的排气质量流量的量。如以上讨论的，排气的第一部分可以在排气阶段的第一部分期间经由第一排气门和第一排气通道被传送至涡轮。
在确定发动机工况之后，该方法包括在404基于当前发动机转速/负荷条件、并且进一步基于进入涡轮的排气质量流量来确定期望的发电机速度。在一个示例中，该期望的发电机速度可以从存储了针对多个发动机转速和负荷条件的期望的发电机速度的查找表来确定。例如，在多个发动机转速和负荷条件中的每个下，期望的发电机速度可以至少基于该发动机转速和负荷条件、以及进入涡轮的排气质量流量来确定。进一步，在多个发动机转速和负荷条件中的每个下，期望的发电机速度可以额外地基于涡轮效率和发电机效率。可以生成包括针对每个转速/负荷条件的期望的速度的查找表，并且该查找表可以用来确定发动机运行期间的期望的发电机速度。这样，可以基于该期望的发电机速度来确定阈值涡轮速度。在可替代的实施例中，阈值涡轮速度可以是提供涡轮和发电机在当前条件下例如在当前排气温度下的可接受的耐用性的最大速度。
以此方式，通过基于发动机转速/负荷条件和进入涡轮的排气流来设置期望的发电机速度，可以调节涡轮发电机的电输出以改善效率和性能。
图5示出了方法500，该方法用于实施气门停用以减少到涡轮发电机的涡轮的排气能量，从而防止涡轮超速情形和/或减少发电机输出。具体地，图5示出了用于确定当涡轮速度增大到超过阈值速度时或者当发电机输出增大到超过期望的输出时要停用的泄放气门的数量的方法500。可以结合图3的方法来使用图5的方法。例如，可以在方法300的步骤312实施方法500。图5的方法可以作为可执行指令被存储在图1-2所示的控制器12的非瞬态存储器中。
在502，方法500可以包括确定和/或估计发动机工况。发动机工况可以包括但不限于：涡轮速度、发电机速度、发电机输出、发动机转速、加速器位置、节气门位置、制动器踏板位置、交通工具速度、发动机温度、排气质量流量以及发动机负荷。接下来，在604，该方法可以包括基于发动机工况来确定涡轮速度的变化速率、期望的发电机输出以及实际发电机输出。这样，期望的发电机输出可以基于发动机转速、发动机负荷、进入该涡轮的排气流率以及电池荷电状态。
接下来，在506，该方法可以包括确定涡轮速度的变化速率是否大于第一阈值速率。该第一阈值速率可以是涡轮速度、排气温度和其他因素的函数。例如，在高涡轮速度下，该阈值速率可以较低，以避免对涡轮的超速损害。如果为是，则该例程可以前进至510。在510，该方法可以包括基于涡轮速度的变化速率来确定要停用的气门的数量。例如，在每个汽缸包括一个排气泄放气门的四缸发动机系统中，可以被停用的泄放气门的最大数量是四。如果涡轮速度的变化速率大于第二阈值速率，则可以停用所有泄放排气门。即，停用的气门的数量可以是四。如果涡轮速度的变化速率小于该第二阈值速率并且大于该第一阈值速率，则可以停用小于最大数量的泄放气门。进一步，随着涡轮速度的变化速率增大，停用的泄放气门的数量可以增大。
回到506，如果涡轮速度的变化速率不大于该阈值速率，则该方法可以前进至508。在508，该方法可以包括确定实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值是否大于第二阈值输出差值。如果在508的答案为是，则该方法可以前进至512。在512，该方法可以包括基于实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值来确定要停用的泄放气门的数量。例如，要停用的泄放气门的数量可以随着实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值的增大而增大。
回到508，如果在508的答案为否，即，如果实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值小于第二阈值输出差值，则该方法可以前进至514。在514，该方法可以包括基于发动机转速和负荷条件来确定要停用的气门的数量。在一个示例中，要停用的气门的数量除了基于发动机转速和负荷条件之外还可以基于进入发动机的空气质量流量。
在此处描绘的示例中，基于涡轮速度的变化速率的要停用的气门数量可以大于基于实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值的要停用的气门数量；并且基于实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值的要停用的气门数量可以大于基于发动机转速和负荷条件的要停用的气门数量。
在确定了要停用的气门数量(基于涡轮速度的变化速率、或实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值、或发动机转速/负荷条件)之后，该方法可以前进至516。在516，该例程可以包括停用确定数量的泄放气门。例如，可以经由液压致动的提升器、或经由气门系统中的分离销、或经由空转机构、或经由凸轮廓线变换(CPS)机构(其中可以对被停用气门使用无升程的凸轮廓线)来停用泄放气门。在一个示例中，该泄放气门的停用可以由基于凸轮的VDE致动器控制。在另一个示例中，单一汽缸气门致动器可以停用多个汽缸中的泄放气门。这样，被停用的气门可以保持在关闭位置持续该汽缸的某周期(或保持在固定位置持续该周期)，而启用的气门操作可以指在该汽缸的周期中气门的打开和关闭。
以此方式，通过停用一个或多个泄放排气门，可以减小被传送至涡轮的排气能量的量，以防止涡轮超速情形和/或以减少发电机输出。
在一个示例中，可以利用气门停用来加速分体式排气发动机系统中排气催化剂的加热。例如，在催化剂的温度低于阈值温度(例如，催化剂起燃温度)时的条件期间，可以停用所有发动机汽缸中的泄放气门以将所有排气能量经由扫气气门和第二排气通道引导至排气催化剂。以此方式，通过将所有排气能量供应给催化剂，可以加速催化剂的加热。在另一个示例中，在催化剂变暖条件(当催化剂温度低于阈值温度)期间，可以通过在催化剂变暖条件期间停用大多数泄放气门来将大部分排气能量引导至排气催化剂。
在一个示例中，一种用于发动机的方法，该发动机包括直接耦接至涡轮发电机的第一排气通道以及直接耦接到排气催化剂的第二排气通道，该涡轮的出口经由第三排气通道耦接至催化剂，该方法可以包括：使排气经由第一排气门流到涡轮，该第一排气门将发动机汽缸经由第一排气歧管耦接至第一排气通道；使排气经由第二排气门流到催化剂，该第二排气门将该发动机汽缸经由第二排气歧管耦接至该第二排气通道；并且响应于涡轮速度大于阈值速度来选择性地停用一定数量的汽缸上的第一排气门，其中该汽缸的数量基于以下各项中的一项或多项：涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于阈值差值、发动机转速以及发动机负荷。进一步，可以响应于发电机输出大于阈值输出来选择性地停用所述数量的汽缸上的泄放气门。更进一步，可以响应于实际发电机速度与期望的发电机速度之间的差值大于阈值发电机速度而选择性地停用所述数量的汽缸上的泄放气门，其中期望的发电机速度基于发动机转速、发动机负荷、经由该第一排气门进入该涡轮的排气质量流量、以及电池荷电状态。响应于涡轮速度小于该阈值速度并且该发电机输出小于该阈值输出，而将该第一排气门的正时相对于该第二排气门的正时提前。进一步，响应于该排气催化剂的温度小于阈值温度，选择性地停用所有汽缸上的第一排气门，以便加速排气催化剂的变暖；
现在转向图6，图示600描绘了对于包括第一排气通道和不同的第二排气通道的发动机系统而言相对于活塞位置的示例性进气门正时和排气门正时。图6描绘的气门正时可以是在正常发动机工况期间可以被利用的正常气门正时，该正常发动机工况可以包括涡轮速度小于阈值速度以及发电机输出小于阈值输出。例如，在正常发动机运行期间，第一量的排气可以通过第一排气门(在此也称为泄放排气门)被传送至第一排气通道中包括的涡轮发电机的涡轮，并且第二量的排气可以通过第二排气门(在此也称为扫气排气门)被传送至第二排气通道中包括的排气催化剂。
图示600以曲柄角度度数说明了沿x轴线的发动机位置。曲线602描绘了活塞位置(沿着y轴线)，该活塞位置关于该活塞自上止点(TDC)的位置并且进一步关于该活塞在发动机周期的四个冲程(进气、压缩、做功和排气)内的位置。
在发动机运行期间，每个汽缸通常经历四冲程周期，包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门关闭且进气门打开。空气经由对应的进气通道被引入汽缸中，并且汽缸活塞移动到该汽缸的底部，从而增大该汽缸内的容积。活塞靠近汽缸底部并且在其冲程末端处时(例如，当燃烧室处于其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在此，进气冲程BDC被指示为上止点之前的180度(180BDC)。在压缩冲程期间，一般进气门和排气门是关闭的。活塞朝向汽缸盖移动，从而压缩燃烧室内的空气。活塞在其冲程末端处并且最靠近汽缸盖时(例如，当燃烧室处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在此，压缩冲程上止点被指示为0度上止点(0TDC)。在此处被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在此处被称为点火的过程中，所喷射的燃料被已知的点火装置例如火花塞点燃，从而引起燃烧。在膨胀冲程过程中，膨胀的气体将活塞推回到BDC。在此，膨胀冲程(也被称为做功冲程)BDC被指示为上止点之后的180度(180ATDC)。曲轴将这种活塞运动转化成旋转轴的旋转扭矩。在排气冲程期间，排气门被打开，从而将残留的燃烧后的空气燃料混合物释放到对应的排气通道，并且活塞返回到TDC。
曲线604描绘了耦接至发动机汽缸的进气通道的第一进气门(进气门_1)的第一进气门正时、升程和持续时间，而曲线606描绘了耦接至该发动机汽缸的进气通道的第二进气门(进气门_2)的第二进气门正时、升程和持续时间。曲线608描绘了耦接至该发动机汽缸的第一排气通道的第一排气门(泄放气门)的第一排气门正时、升程和持续时间，而曲线610描绘了耦接至该发动机汽缸的第二排气通道的第二排气门(扫气气门)的第二排气门正时、升程和持续时间。如之前详细描述的，该第一和第二排气通道可以是彼此分离的并且彼此平行地布置。
在所描述的示例中，第一进气门(进气门_1)和第二进气门(进气门_2)可以按共同的进气门正时打开，在360度BTDC处开始或紧接在360度BTDC之前开始，并且在180度BTDC或紧接在180度BTDC之后结束。另外，在本示例中，第一和第二进气门以相同的升程量打开并且持续相同的持续时间。在其他示例中，进气门打开和/或关闭正时可以错开，而进气门的持续时间和升程可以实质上相同。
现在转向排气门，第一排气门以第一排气门打开正时打开，该第一排气门打开正时在发动机周期中早于第二排气门打开的第二排气门打开正时。换言之，可以相对于第二排气门打开正时提前第一排气门打开正时。具体地，第二排气门可以在180度ATDC或紧接在180度ATDC之前打开，而第一排气门的打开正时可以比第二排气门打开正时提前。以此方式，第一排气门可以在排气冲程开始之前打开，恰好在活塞朝向BDC前进到接近做功冲程终点时，并且可以在排气冲程结束之前关闭。相比之下，第二排气门可以在第一排气门打开之后被打开(例如，在排气冲程开始时或紧接在排气冲程开始之前)并且可以保持打开，直到排气冲程结束或者直到下一个进气冲程开始。此外，第一排气门可以以第一较低气门升程量打开，而第二排气门可以以第二较高气门升程量打开。虽然所描述的示例展示了不同排气门的不同的正时、升程和持续时间，但应了解的是，在可替代的实施例中，排气门可以具有相同的气门升程量和/或相同的打开持续时间，同时以错开的正时打开。
通过在打开第二排气门之前打开第一排气门，可以将大部分泄放能量引导至与涡轮发电机耦接的涡轮。进一步，通过打开第二排气门，可以将过量的排气能量引导至排气催化剂，由此减小涡轮入口与排气端口之间的背压，这可以减小泵送故障。
在一个示例中，当第一和第二排气门耦接至一个排气门致动器时，可以调节气门致动器，以便以第一正时打开第一排气门，同时以第二正时打开第二排气门。该气门致动器还可以被调节以使第一排气门能够以第一气门升程量打开持续第一持续时间，同时将第二排气门以不同的第二气门升程量打开持续第二持续时间。
在另一个示例中，可以调节第一排气门的凸轮廓线来打开和关闭第一排气门，以便选择性地将该汽缸的泄放气体排出到第一排气通道中。另一方面，可以调节第二排气门的凸轮廓线以打开第二排气门，以便选择性地将该汽缸的剩余残留气体排出到第二排气通道中。
以此方式，使用不同的排气门正时，可以提高发动机效率，同时通过使在高压释放的排气(例如，在汽缸的活塞到达下止点膨胀冲程时的时刻之前在汽缸内膨胀的泄放排气)与在较低压力释放的排气(例如，在泄放之后汽缸中剩余的残留排气)分离进入不同的排气通道而减少了发动机排放物。具体地，排气能量可以从泄放气体转移到两个排气通道中的一个，从而使涡轮发电机运行。在基本相同的时刻，残留气体可以被引导至两个排气通道中的另一个排气通道以便加热催化剂，由此减少发动机排放物。以此方式，与通过单一的共同排气端口来简单引导汽缸的所有排气相比，可以更有效率地使用排气。这样，可以实现若干优点。例如，可以增大被供应至涡轮的平均排气压力，以便改善涡轮发电机输出。另外，通过减少发动机暖机时间，可以改进燃料经济性并且可以减少排放物。进一步，该方法可以减少发动机排放物，因为汽缸排气的至少一部分从该汽缸被直接输送至催化剂。
转向图7，该图中示出了图示700，其描绘了泄放排气门(例如，图1的气门E1)调节至分体式排气发动机系统例如图1的发动机系统10的排气系统中包括的涡轮发电机(例如，图1的涡轮发电机190)的涡轮的排气质量流量的示例性操作。图7的序列可以通过在图1-2的系统中根据图3、4和5的方法来执行指令而提供。在时刻t0–t6处的竖直标记代表该序列过程中感兴趣的时刻。在下文讨论的所有曲线中，X轴线代表时间，并且时间从每条曲线的左侧到每条曲线的右侧增大。
自图7顶部的第一曲线描绘了涡轮速度与时间。Y轴线代表涡轮发电机的涡轮速度，并且涡轮速度在Y轴线箭头的方向上增大。迹线704代表实际涡轮速度，而水平线702代表阈值涡轮速度。
自图7顶部的第二曲线描绘了发电机输出与时间。Y轴线代表发电机输出，并且发电机输出在Y轴线箭头的方向上增大。迹线706代表实际发电机输出，并且迹线708代表期望的发电机输出。
自图7顶部的第三曲线描绘了实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值，并且该差值在Y轴线箭头的方向上增大。迹线710代表该差值，而水平线712代表阈值差值。
自图7顶部的第四曲线描绘了通过泄放排气门的排气质量流量与时间。Y轴线代表通过泄放排气门的流量，并且通过泄放排气门的流量在Y轴线箭头的方向上增大。迹线716代表通过泄放排气门的流量。例如，排气质量流量可以从发动机汽缸经由泄放气门和第一排气通道被传送至涡轮。水平线714代表当泄放气门被停用时通过泄放气门的流量。例如，当泄放气门被停用时，排气可以不流过涡轮。
自图7顶部的第五曲线描绘了通过扫气气门(例如，图1的扫气气门E2)的排气质量流量与时间。Y轴线代表通过扫气气门的流量，并且通过扫气气门的流量在Y轴线箭头的方向上增大。迹线718代表通过扫气气门的排气质量流量。例如，排气质量流量可以从发动机汽缸经由扫气气门和第二排气通道被直接传送至催化剂而绕过涡轮。
自图7顶部的第六曲线描绘了通过排气催化剂(例如，图1的催化剂72)的总排气流量与时间。Y轴线代表总排气流量，并且总排气流量在Y轴线箭头的方向上增大。迹线720代表总排气流量。
自图7顶部的第七曲线描绘了泄放气门停用条件(开/关)与时间。Y轴线代表泄放气门停用条件。迹线722代表泄放气门停用条件。
这样，该涡轮驱动的发电机的阈值涡轮速度可以基于期望的发电机速度以获得期望的发电机输出；并且期望的发电机速度可以基于经由泄放排气门和第一排气通道(例如，图1的通道59)到涡轮的排气质量流量，该涡轮驱动的发电机位于第一排气通道内。期望的发电机速度可以进一步基于当前发动机转速和负荷条件。期望的发电机速度可以如以上在图4中讨论地获得。
进一步，在图7的说明性示例中，可以一起控制所有汽缸的泄放气门。即，可以将所有泄放气门同时停用和重新启用。当所有泄放气门被一起控制时，所述泄放气门的停用可以导致没有排气流经过泄放气门，并且因此可以没有排气能量被传送至涡轮，同时所有排气能量可以直接传送至在排气催化剂上游和该涡轮驱动的发电机下游的排气通道(例如，排气通道58)。在一些示例中，当所有泄放气门被停用时，最少量的排气可以流经所述泄放气门，从而导致最少量的排气传送至涡轮，同时大多数排气能量可以被直接输送至在排气催化剂上游和涡轮驱动的发电机下游的排气通道。
在时刻t0与t1之间的时间中，涡轮发电机的涡轮可以以低于阈值速度702的涡轮速度704运行。经由泄放气门716经过涡轮的流量716可以增大(由于例如增大的发动机转速和负荷)。因此，涡轮速度可以增大，但可以保持低于阈值速度。进一步，发电机输出706可以增大。然而，期望的发电机输出与实际发电机输出之间的差值710可以保持低于第一阈值712。因此，可以不要求涡轮速度减小来减小涡轮速度或发电机输出。因此，发动机可以在没有泄放气门停用的情况下运行。
在时刻t1，涡轮速度704可以高于阈值速度702。因此，为了防止涡轮超速情形，可以在时刻t1停用泄放气门722。具体地，可以停用发动机所有汽缸的泄放气门、同时不停用该发动机所有汽缸的扫气气门。这样，可以经由液压致动的提升器、或经由凸轮廓线变换(CPS)机构(其中可以对被停用的气门使用无升程的凸轮廓线)来停用该泄放气门。在一个示例中，该泄放气门的停用可以由基于凸轮的VDE致动器控制。在另一个示例中，单一汽缸气门致动器可以停用多个汽缸中的泄放气门。这样，被停用的气门可以保持在关闭位置持续该汽缸的某周期(或保持在固定位置中持续该周期)。由于泄放气门停用，排气可能不流经涡轮，并且所有排气可以经由扫气气门绕过涡轮而被引导至排气催化剂718。因此，在t1与t2之间，涡轮速度可以减小，但可以继续保持高于阈值速度，直到紧接在t2之前。
在时刻t2，涡轮速度可以减小到低于该阈值速度。进一步，实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值可以低于阈值差值。因此，被停用的泄放气门可以被重新启用以允许排气流到涡轮。
在t2与t3之间的时间中，由于在t2停用了泄放气门，所以通过泄放气门到达涡轮的排气流量可以增大(716)，并且通过扫气气门的排气流量可以减小(718)。因此，涡轮速度可以增大但可以保持低于阈值速度，直到紧接在t3之前。进一步在t2处并且在t2与t3之间，实际发电机输出可以大于期望的发电机输出。然而，实际发电机输出和期望的发电机输出之间的差值710可以低于阈值差值712。
接下来，在时刻t3，涡轮速度可以增大到高于该阈值速度。进一步在时刻t3，实际发电机输出706可以大于期望的发电机输出708，并且实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值710可以增大到高于阈值差值712。因此，为了减小涡轮速度和发电机输出，可以停用泄放气门722。由于在t3的泄放气门停用，涡轮速度和发电机输出可以在t3与t4之间减小。然而，涡轮速度(704)可以继续高于阈值速度702，并且实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值710可以高于阈值差值712。因此，在t3与t4之间，该泄放气门可以继续被停用，并且所有排气可以绕过涡轮并且经由扫气气门直接流到排气催化剂。
接下来，在时刻t4处并且在t4与t5之间，涡轮速度704可以减小到低于阈值速度702。然而，实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值710可以高于阈值差值712。因此，涡轮速度可以进一步被减小以便减小发电机输出。因此，为了进一步减小涡轮速度，可以继续停用所有汽缸上的泄放气门。因此，通过泄放气门的排气流量可以被充分减小(例如，通过所有汽缸的泄放气门的排气流量可以为零)，并且所有排气流量可以绕过涡轮并且可以经由扫气气门被直接引导到催化剂。接下来，在时刻t5以及之后，涡轮速度704可以低于阈值速度702，并且该差值可以低于阈值差值714。因此，可以不停用泄放气门。换言之，发动机可以恢复无泄放气门停用的正常操作。正常操作可以包括使泄放气门以第一泄放气门正时操作，并且使扫气气门以第二扫气正时操作。这样，第一泄放气门正时可以相对于第二扫气气门正时被提前，以便将大部分泄放排气能量引导至涡轮。进一步，通过稍后在排气周期期间打开扫气气门，可以将汽缸压力从涡轮入口上游的高背压减小到涡轮下游的较低压力。因此，可以减小泵送损失。在图6中详细描述了针对正常发动机运行的气门正时的细节。
虽然在此说明的示例描绘了一起控制所有泄放气门，但在一些示例中，在多汽缸发动机中，每个汽缸中的每个泄放气门可以被独立控制。即，每个汽缸中的每个泄放气门的启用或停用可以被独立控制。当每个泄放气门被独立控制时，可以停用的泄放气门的数量(例如，响应于涡轮速度大于阈值速度和/或响应于实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于阈值差值而执行泄放气门停用)可以基于发动机工况而改变，以便控制经由泄放气门流到涡轮的排气量。例如，在四缸发动机中，其中每个汽缸包括用于将排气传送至涡轮的一个泄放排气门，在第一发动机工况期间，三个泄放气门可以被停用，同时一个泄放气门可以保持启用；在第二条件期间，两个泄放气门可以被停用，同时两个泄放气门保持启用；在第三条件期间，一个泄放气门可以被停用，同时三个泄放气门可以保持启用。被停用的泄放气门的数量可以基于以下各项中的一项或多项：涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于阈值差值、以及发动机转速/负荷条件。
以此方式，通过在涡轮速度大于阈值速度和/或在发电机输出大于期望的发电机输出时的条件期间选择性地停用泄放气门，可以减小被传送至涡轮的排气泄放能量的量，同时可以增大被传送至排气歧管的扫气能量的量，而不利用废气门机构。因此，可以减少与安装昂贵且庞大的废气门系统相关联的制造成本和封装限制。进一步，通过利用气门停用并且不利用废气门来减少到涡轮的能量，可以减小涡轮上游的排气通道体积，这使得可以实现对泄放能量的改善的利用。
在一个示例中，一种用于发动机的方法可以包括：将来自汽缸的第一排气门的排气经由第一排气歧管传送至排气涡轮，该涡轮驱动发电机；将来自该汽缸的第二排气门的排气经由第二排气歧管传送至排气催化剂而绕过涡轮；并且响应于涡轮速度大于阈值涡轮速度而选择性地停用第一排气门。该方法可以进一步包括：响应于发电机输出大于阈值输出而选择性地停用该第一排气门，并且响应于实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于阈值差值而选择性地停用该第一排气门，其中该阈值涡轮速度基于期望的发电机速度，并且该期望的发电机速度基于发动机转速、发动机负荷、经由该第一排气门进入涡轮的排气质量流量、以及电池荷电状态。进一步，第一排气门的第一排气门打开正时相对于第二排气门的第二排气门打开正时提前，并且第一排气门的第一排气门关闭正时相对于第二排气门的第二排气门关闭正时提前。进一步，该方法可以包括确定在该选择性停用过程中要停用的第一排气门的数量，其中要停用的第一排气门的数量基于以下各项中的一项或多项：涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于阈值差值、发动机转速以及发动机负荷。再进一步，该方法可以包括在该选择性停用过程中停用所有发动机汽缸上的第一排气门。
在一些示例中，响应于涡轮速度大于阈值速度和/或实际发电机输出大于期望的输出，该泄放气门可以被停用，并且该扫气气门的正时和持续时间可以被调节以便限制涡轮速度和发电机输出。例如，除了停用该泄放气门之外，还可以将扫气气门的正时提前和/或可以将扫气气门的持续时间增大，以便减小到涡轮的排气流量。
注意，在此包含的示例性控制和估计例程可以用于不同的发动机和/或交通工具系统配置。在此公开的控制方法和例程可以作为可执行指令被存储在非瞬态存储器中并且通过经由控制器结合各种传感器、致动器等等而被执行，因为结合所述系统执行了附图中说明的示例性方法。在此描述的具体例程可以通过任何数量的处理策略中的一种或多种来实施，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等等。这样，所说明的不同动作、操作和/或功能可以按所说明的顺序执行、并行地执行、或者在一些情况下被省略。同样，处理次序不是实现在此描述的示例性实施例的特征和优点所必须要求的，而是被提供来方便展示和说明。所展示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以取决于所使用的具体策略而被反复执行。进一步，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被编程到与在此展示的各个结构部件耦合的发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码。
将了解的是，在此公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被认为具有限制意义，因为众多的变体是可能的。例如，以上技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括不同的系统和配置以及在此公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求具体地指出了被认为是新颖的且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这样的权利要求应理解为包括一个或多个这样的元件的并入，既不要求也不排除两个或更多这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合可以通过对本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而要求保护。这样的权利要求，无论在范围上比原权利要求更宽、更窄、相同或不同，也都被视为是包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，包括：
将来自汽缸的第一排气门的排气经由第一排气歧管传送至排气涡轮，所述涡轮驱动发电机；
将来自所述汽缸的第二排气门的排气经由第二排气歧管传送至排气催化剂而绕开所述涡轮；并且
响应于涡轮速度大于阈值涡轮速度而选择性停用所述第一排气门。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一排气门被停用至关闭位置，并且所述方法进一步包括响应于发电机输出大于阈值输出而选择性地停用所述第一排气门。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于阈值差值而选择性地停用所述第一排气门。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述阈值涡轮速度基于期望的发电机速度。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述期望的发电机速度基于发动机转速、发动机负荷、经由所述第一排气门进入所述涡轮的排气质量流量以及电池荷电状态。
6.如权利要求1所述的方法，其中相对于所述第二排气门的第二排气门打开正时而提前所述第一排气门的第一排气门打开正时。
7.如权利要求6所述的方法，其中相对于所述第二排气门的第二排气门关闭正时而提前所述第一排气门的第一排气门关闭正时。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：确定在所述选择性停用期间被停用的第一排气门的数量。
9.如权利要求8所述的方法，其中被停用的第一排气门的所述数量基于以下各项中的一项或多项：涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于阈值差值、发动机转速以及发动机负荷。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述选择性停用期间停用所有发动机汽缸上的所述第一排气门。
11.一种用于发动机的方法，该发动机包括直接耦接至涡轮发电机的第一排气通道以及直接耦接到排气催化剂的第二排气通道，所述涡轮的出口经由第三排气通道耦接至所述催化剂，该方法包括：
使排气经由第一排气门流到所述涡轮，所述第一排气门将发动机汽缸经由第一排气歧管耦接至所述第一排气通道；
使排气经由第二排气门流到所述催化剂，所述第二排气门将所述发动机汽缸经由第二排气歧管耦接至所述第二排气通道；并且
响应于所述涡轮的速度大于阈值速度，选择性停用一定数量的汽缸上的所述第一排气门。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：响应于所述排气催化剂的温度小于阈值温度，将所有所述汽缸上的所述第一排气门选择性停用至关闭位置以便加速所述排气催化剂的变暖。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述汽缸的数量基于以下各项中的一项或多项：涡轮速度的变化速率、实际发电机输出与期望的发电机输出之间的差值大于阈值差值、发动机转速以及发动机负荷。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括响应于发电机输出大于阈值输出而选择性停用所述数量的汽缸上的泄放气门。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括响应于实际发电机速度与期望的发电机速度之间的差值大于阈值发电机速度而选择性停用所述数量的汽缸上的所述泄放气门。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述期望的发电机速度基于发动机转速、发动机负荷、经由所述第一排气门进入所述涡轮的排气质量流量以及电池荷电状态。
17.如权利要求13所述的方法，进一步包括：响应于所述涡轮速度小于所述阈值速度并且所述发电机输出小于所述阈值输出，相对于所述第二排气门的正时提前所述第一排气门的正时。
18.一种系统，包括：
发动机汽缸；
第一排气门，其用于将来自所述汽缸的排气的初始部分经由第一排气通道传送至涡轮发电机；
第二排气门，其用于将来自所述汽缸的排气的后面部分经由与所述第一排气通道分离的第二排气通道传送至位于所述涡轮发电机下游的排气催化剂，所述涡轮发电机的出口经由第三通道耦接至所述排气催化剂；
被配置为停用所述第一排气门的气门致动器；以及
具有计算机可读指令的控制器，所述指令用于：
响应于发电机输出大于阈值输出而停用所述第一排气门。
19.如权利要求18所述的系统，进一步包括：响应于涡轮速度大于阈值速度而停用所述第一排气门，并且其中在汽缸周期中，在排气的所述后面部分被传送至所述排气催化剂之前，排气的所述初始部分被传送至所述涡轮发电机。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述期望的发电机输出基于期望的发电机速度，该期望的发电机速度基于发动机转速、发动机负荷、经由所述第一排气门进入所述涡轮的排气质量流量以及电池荷电状态。
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