CN107339161A - 用于控制分离式排气发动机系统中的涡轮发电机的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制分离式排气发动机系统中的涡轮发电机的系统和方法，提供了用于控制输送到耦连至分离式排气发动机系统的涡轮发电机的涡轮的排气能量的方法和系统，以便限制涡轮超速状况和/或减少发电机振动或减少部件过热状况。在一个示例中，方法包括响应于大于阈值转速的涡轮转速，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门。

Description

用于控制分离式排气发动机系统中的涡轮发电机的系统和 方法
技术领域
本说明书总体涉及用于控制包括分离式排气歧管的车辆发动机以调节涡轮发电机的方法和系统。
背景技术
发动机系统可以配置有分离式排气歧管，其中来自一些汽缸的排气经由第一排气歧管引导到排气通道，并且来自不同汽缸的汽缸排气经由不同的排气通道引导到公共尾管。
分离式排气发动机系统的一个示例在EP 1127218 B1中通过Olofsson示出。其中具有排气驱动的涡轮的多汽缸系统用于为压缩机提供动力。分离式排气系统将来自每个汽缸的第一排气门通过第一排气分支连接到涡轮，而来自每个汽缸的第二排气门绕过涡轮并且直接连接到通向位于涡轮下游的排气催化剂的第二排气分支。气门正时的调节可以用于响应于发动机转速的变化控制经由进气门进入发动机的空气的流量，并且控制经由第一排气门到涡轮和经由第二排气门到排气催化剂的排气能量的流动。
在具有分离式排气歧管的其它发动机系统中，可以在发动机循环中较早地打开汽缸的第一排气门，以将来自排气阶段的初始部分的排气质量流输送到涡轮，而第二排气门可以在发动机循环中稍后打开，以将来自排气阶段的较后部分的排气质量流输送到排气催化剂，同时绕过涡轮。以这种方式，在排气阶段的较后部分期间将排气引导离开涡轮，可以减少与高涡轮背压相关联的泵送损失。
然而，本发明人已经认识到此类分离式排气系统的潜在问题。一个缺点就是由于发动机排气歧管中显著的能量损失而导致降低发动机效率。作为示例，输送到涡轮的排气能量中的大部分能量可能由于排气歧管在排气门和涡轮之间的延伸网络而损失掉，并且可能导致发动机效率降低。
在分离式排气系统中认识到的另一个缺点可以降低控制涡轮转速、发电机噪音、振动和粗糙性(NVH)，或部件(诸如，汽缸盖、排气门、排气歧管、涡轮、催化剂等)超温的能力。因此，在发动机操作期间，涡轮转速可以增加到高于阈值水平，当不被抑制时，这可能导致系统的次优性能。
发明内容
因此，在一个示例中，这些问题中的一些可以通过用于发动机的方法至少部分地解决，该方法包括：将来自第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门的排气输送到排气涡轮的第一涡形，而将来自第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门的排气输送到排气涡轮的第二涡形；以及将来自第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门的排气输送到排气催化剂，同时绕过涡轮。该方法可以进一步包括，响应于涡轮转速大于阈值转速，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门。以这种方式，通过汽缸分组，可以减小单个汽缸和涡轮之间的排气歧管容积，从而高效地将排气能量输送到涡轮并且最小化能量损失。通过选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门，可以减少到涡轮的排气质量流量的量，并且可以控制涡轮转速以调节发电机输出和/或避免涡轮或发电机发生故障和/或减少发电机NVH和/或提高发动机效率。
作为一个示例，发动机可以包括被组织成第一汽缸组和第二汽缸组的多个汽缸。响应于涡轮转速大于阈值涡轮转速，可以选择性地停用一个或多个汽缸。例如，第一汽缸组的一个汽缸和第二汽缸组的一个汽缸的第一排气门可以选择性地停用达指定的持续时间。第一排气门的选择性停用限制到涡轮的排气流动，降低涡轮转速并降低发电机输出，并且将发电机NVH降到阈值水平。第一汽缸组和第二汽缸组的一个汽缸可以基于其在发动机缸体上的位置和/或其点火顺序来选择，使得在降低涡轮转速时减弱NVH问题。在其他示例中，当涡轮转速超过阈值涡轮转速时，可以选择第一汽缸组和/或第二汽缸组的较大数量的汽缸，并且其相应的第一排气门可以选择性地停用，直到涡轮转速在期望范围内。
这里描述的方法可以赋予几个优点。例如，该方法提供将排气能量从发动机汽缸输送到涡轮的改进的能力。因此，该方法减少了发动机排气歧管中的能量损失。此外，该方法允许在大范围的发动机工况下控制涡轮转速。通过将涡轮转速(并且因此将发电机转速)控制并限制在期望的转速(或转速范围)内，发电机输出和发电机NVH的升高以及部件温度的上升可以被限制在期望的阈值水平，从而提高发动机的效率。此外，使排气系统具有在汽缸和涡轮之间的较小的排气歧管网络限制了排气系统中的能量损失，并且确保改善的发电机输出，从而改善整体发动机/发电机的效率和性能。
应当理解，提供上述总结，以用简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由与具体实施方式随附的权利要求唯一地定义。此外，所要求保护的主题不限于解决在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
图1A示出具有分离式排气歧管和驱动发电机的双涡形涡轮的自然吸气发动机系统的示意图。
图1B示出具有连接到双涡形涡轮(驱动发电机)和排气催化剂的分离式排气歧管的自然吸气发动机系统的示意图。
图2示出图1A的发动机系统的燃烧室的示意图。
图3示出高级流程图，其说明用于减少提供给涡轮发电机的双涡形涡轮的能量，以便控制涡轮发电机转速和/或涡轮发电机功率或电流输出和/或涡轮发电机NVH和/或部件温度的示例例程。
图4示出说明了结合图3使用的用于确定期望的涡轮发电机转速的示例性例程的高级流程图。
图5示出说明了结合图3使用的用于执行选择性阀停用以便减少提供给涡轮发电机的双涡形涡轮的能量的的示例性例程的高级流程图。
图6示出根据本公开的在标称发动机操作期间的示例性进气门正时和排气门正时以及持续时间。
图7示出描绘基于涡轮转速、发电机功率或电流输出和/或发电机NVH的多个汽缸组的汽缸中的选择性阀停用的示例性图。
图8示出描绘基于发动机负荷和/或部件温度的多个汽缸组的汽缸中的选择性阀停用的示例性图。
具体实施方式
以下描述涉及用于减少输送到分离式排气发动机系统(例如，图1A至图2的发动机系统)中的驱动涡轮发电机的双涡形涡轮的排气能量的系统和方法。该方法通过减少排气门和涡轮之间的死体积来提高发动机效率，进而降低涡轮超速状况和涡轮发电机NVH的发生率。具体地说，分离式排气发动机系统可以包括：第一排气门(这里也称为放气阀)，其用于经由第一排气歧管将来自第一组发动机汽缸的排气的放气部分输送到位于第一排气通道中的双涡形涡轮发电机，并且经由与第一歧管不同的第二排气歧管将来自第二组发动机汽缸的另一部分排气输送到双涡形涡轮发电机；以及第二排气门(这里也称为扫气阀或清扫阀)，其用于经由第三排气歧管将来自第一组发动机汽缸和第二组发动机汽缸的排气的扫气部分输送到排气催化剂。响应于涡轮转速大于阈值转速，发电机(功率/电流)输出大于阈值输出和/或发电机NVH大于阈值NVH，发动机系统包括的发动机控制器可以经配置执行控制例程，诸如图3的例程，以选择性地停用一个或多个汽缸组的发动机汽缸中的放气阀，来减少输送到双涡形涡轮的排气能量的量。图4示出用于确定期望发电机转速的示例性例程，该发电机转速用于确定涡轮转速阈值，高于该涡轮转速阈值时可以选择性地停用一个或多个汽缸组中的放气阀。可以根据图5的示例性例程来确定被停用的放气阀的数量。图6示出包括在标称发动机操作(即，没有停用放气阀)期间放气阀的气门正时的气门正时的示例。图7示出基于涡轮转速、发电机(功率或电流)输出和/或发电机NVH的放气阀的示例性调节。在另一示例中，如图8所示，可以基于发动机负荷状况和部件温度来进行多个汽缸组中的汽缸的放气阀的调节。
通过利用本文所述的系统和方法，可以实现经由放气阀选择性停用而减少输送到分离式排气发动机系统中的涡轮驱动发电机的双涡形涡轮的排气能量的技术效果。
图1A示出可以包括在汽车的推进系统中的自然吸气的多缸内燃发动机10的示意图。发动机10可以包括多个燃烧室(即，汽缸)20。在所示的示例中，发动机10包括布置成直列式配置的四个汽缸，汽缸1至汽缸4。然而，在可替代示例中，发动机10可以包括以替换配置(诸如V-6、I-6、V-6、V-12、对置4缸、Boxer型等)布置的一个或多个汽缸，诸如2、3、4、5、6、8、10或者更多个汽缸。
发动机10的每个汽缸20可以经配置经由进气通道28从进气歧管27接收进气。进气通道28可以包括空气滤清器60下游的进气节气门62。控制系统15可以经由通信地耦合到控制器12的节气门致动器(未示出)调节节气门62的位置。通过调节节气门62，新鲜空气量可以从大气引入发动机10，并且经由进气通道28输送到处于或低于大气(或空气)压力下的发动机汽缸。进气歧管27可以经由进气口(未示出)耦连到燃烧室。每个进气口可以将空气和/或燃料供应到与其耦连的汽缸以用于燃烧。每个汽缸进气口可以经由一个或多个进气门与汽缸选择性连通。在所示的示例中，每个汽缸20被示出具有两个进气门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地连通的进气歧管27形成。在其他实施例中，用于单个汽缸的进气通道可以在汽缸附近分成之间有壁的两个相邻的路径，通道的每个分离路径与单个进气门连通。在另一示例中，两个进气门中的每个可以被控制为在特定的发动机转速下打开，并因此可以通过公共进气口与进气歧管连通。
每个燃烧室可以经由与其耦连的两个排气口排出燃烧气体。在所示示例中，每个汽缸20经由第一排气门E1耦连到第一排气口31，并且经由第二排气门E2耦连到第二排气口33。第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的每个排气口可以通向分别用于输送排气的第一初始部分(这里也称为放气部分)和排气的第二后面部分(这里也称为作为扫气部分)的不同排气歧管。例如，来自第一汽缸组的汽缸20的第一排气口31中的每个排气口可以组合到第一排气歧管59a，并且来自第二汽缸组的汽缸20的第一排气口31中的每个排气口可以组合到第二排气歧管59b。类似地，来自汽缸20中的每个的第二排气口33中的每个排气口可以组合到第三排气歧管57。以这种方式，第一汽缸组和第二汽缸组的每个燃烧室20可以分别经由第一排气门E1将燃烧气体的放气部分排放到第一排气歧管59a和第二排气歧管59b，并且经由第二排气门E2将燃烧气体的扫气部分排放到第三排气歧管57。在这里将包括三个排气歧管的此排气系统称为“分离式排气系统”，其中两个歧管用于引导排气的放气部分，并且第三个歧管用于引导排气的扫气部分。
发动机10可以包括位于第一排气通道55a(耦连到第一排气歧管59a)和第二排气通道55b(耦连到第二排气歧管59b)中的涡轮驱动发电机190。涡轮驱动发电机190可以包括耦连在公共轴上的排气双涡形涡轮92和发电机94。进一步地，废气门127a和127b可以被包括在耦连在排气双涡形涡轮的入口和出口之间的旁路166中，以控制输送到双涡形涡轮的排气量。在一些示例中，废气门可以沿排气通道55a和55b两者被包括，并且在其他示例中可以不包括废气门。在没有废气门的此类系统中，输送到涡轮的排气量可以主要通过停用放气阀来控制。
如上所述，排气歧管可以被设计以分别输送排气的放气部分和扫气部分。排气歧管59a可以经由第一排气通道55a将来自第一汽缸组的排气的第一部分放气脉冲输送到涡轮发电机190的涡轮92，并且排气歧管59b可将来自第二汽缸组的排气的第二部分放气脉冲输送到涡轮92，而排气歧管57可以将排气的扫气部分经由第三排气通道162输送到涡轮92的下游和排放控制装置72的上游。例如，排气门E1将排气的第一放气部分从第一汽缸组通过排气歧管59a和第一排气通道55a输送到双涡形涡轮，并且将排气的第二放气部分从第二汽缸组输送通过排气歧管59b和第二排气通道55b，而排气门E2经由第二排气通道162将排气的扫气部分输送通过排气歧管57到排放控制装置72。因此，来自第一汽缸组和第二汽缸组的汽缸的第一排气门可以比第二排气门在更早的正时打开，并且可以在比第二排气门更早的正时关闭。
离开涡轮92的排气也可以通过排放控制装置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，可以使用各自具有多个砖的多个排放控制装置。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)和选择性催化还原催化剂(SCR)。在通过排放控制装置72之后，排气可以被引导到尾管58。
以这种方式，离开汽缸的燃烧气体可以经由通过分离式排气歧管形成的三个不同的排气通道分离成两部分。例如，在一个燃烧循环中，第一汽缸组和第二汽缸组两者的汽缸20的第一排气门E1可以分别经由第一排气通道55a和第二排气通道55b将排气的第一部分(即，放气部分)输送到涡轮92，并且两个汽缸组的相同汽缸(20)的第二排气门E2可以经由第二通道162将放气部分之后的排气的较后部分引导到排放控制装置72。经由第二排气门E2离开的排气的较后部分可以主要是排气的扫气部分。
在图1A中，燃料喷射器被示出为直接耦连到燃烧室，用于例如与经由电子驱动器从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射在燃烧室内。每个汽缸20被示出为在每个汽缸的每个进气门处与两个喷射器74和76耦连。以这种方式，燃料喷射器提供所谓的燃料的直接喷射到燃烧室中。例如，每个相应的燃料喷射器可以安装在相应燃烧室的侧面或相应燃烧室的顶部。在一些示例中，一个或多个燃料喷射器可以用提供所谓的燃料的进气道喷射到相应燃烧室上游的进气口的构造布置在进气歧管27中。尽管图1A中未示出，但是燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵、燃料管路和燃料轨道的燃料系统输送到燃料喷射器。
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向耦连到燃烧室20的火花塞(未示出)提供点火火花。
发动机10可以由包括控制器12的控制系统15以及来自车辆操作者的经由输入装置的输入(例如稍后在图2中讨论的加速器踏板输入)至少部分地控制。控制系统15被示出为接收来自多个传感器16(在此描述了其各种示例)的信息，并且向多个致动器81发送控制信号。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内的歧管空气压力(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/或耦连在进气通道中的节气门下游的用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器。下面参照图2详细说明附加的系统传感器和致动器。作为另一示例，致动器81可以包括燃料喷射器和节气门62。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且响应于经处理的输入数据，基于与一个或多个例程相对应的被编程在控制器内的指令或代码来触发致动器。本文参照图3至图5描述示例控制例程。
经由第一涡形输送来自第一汽缸组的汽缸的排气流和经由第二涡形输送来自第二汽缸组的汽缸的排气流，减少了对排气歧管的延伸网络的需要，进而限制排气系统中的能量损失并改善发动机性能。
参考图1B，其示出可以被包括在汽车的推进系统中的自然吸气式多缸内燃发动机10的3-D视图。因此，先前在图1A中介绍的部件用相同的参考标号表示，并且不再介绍。发动机10可以包括多个燃烧室。在所示的示例中，发动机10包括以直列式配置布置的四个汽缸的放气阀31和扫气阀33。
第一汽缸和第二汽缸中的放气阀可以连接到通向连接到双涡形涡轮92的第一排气通道55a的第一排气歧管59a，其中双涡形涡轮92耦连到发电机94。在这里，第一汽缸和第二汽缸可以是相同组的汽缸，例如图1A的汽缸1和汽缸2。进一步地，第三汽缸和第四汽缸中的放气阀可以连接到第二排气歧管59b，第二排气歧管59b通向连接到双涡形涡轮的第二排气通道。在这里，第三汽缸和第四汽缸可以是相同汽缸组的汽缸，例如图1A的汽缸3和汽缸4。涡轮凸缘56可以在第一排气歧管59a和第二排气歧管59b的连接处与涡轮92耦连。如通过平面M-M'的涡轮凸缘的横截面图所示，第一排气通道和第二排气通道可以经由单独的入口连接到双涡形涡轮。以这种方式，使排气经由第一排气通道从汽缸1和2中的放气阀流动到涡轮，以及使排气经由第二排气通道从汽缸3和4中的放气阀排放到涡轮，减少了每个单个汽缸和涡轮之间的排气歧管体积，使能量损失最小并且允许将排气能量高效地输送到涡轮，从而提高发动机效率。
所有汽缸中的扫气阀33可以连接到公共排气通道57，进而绕过双涡形涡轮并通向双涡形涡轮下游的排放控制装置72。在通过排放控制装置72之后，排气可以被引导到尾管58。
参考图2，图200示出内燃发动机10的单缸的局部视图。因此，先前在图1A中介绍的部件用相同的参考标号表示，并且不再介绍。发动机10可以由包括控制器12的控制系统和来自车辆操作者214经由输入设备216的输入至少部分地控制。在该示例中，输入设备216包括加速器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218。
发动机10被描绘为具有燃烧室(汽缸)20、冷却剂套筒213和汽缸壁232，活塞236定位在汽缸壁内并连接到曲轴240。燃烧室20被示出为经由相应的进气门252和排气门256与进气通道146和排气通道148连通。如在图1A中先前所述，发动机10的每个汽缸可以沿两个管道排出燃烧产物。在所示的视图200中，排气通道148表示从汽缸通向涡轮的第一排气口(例如图1A的排气口33)，而通向排气催化剂的第二排气管道在该视图中是不可见的。
如先前在图1A中详细阐述的那样，发动机10的每个汽缸可以包括两个(或更多个)进气门和两个(或更多个)排气门。在所描述的视图200中，进气门252和排气门256位于燃烧室20的上部区域。进气门252和排气门256可由控制器12使用包括一个或多个凸轮的相应凸轮致动系统来控制。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，可变阀正时(VVT)系统和/或可变阀升程(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由进气凸轮251控制，并且每个排气门256由排气凸轮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。
在可替代实施例中，进气门和/或排气门可以由电动气门致动来控制。例如，汽缸20可以可替换地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，进气门和排气门可以由公共的气门致动器或致动系统或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包括单独的且不同的凸轮凸角，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)。类似地，排气凸轮253可以包括单独的且不同的凸轮凸角，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)。在另一示例中，进气凸轮251可包括公共凸角，或类似的凸角，其为两个进气门中的每个提供基本相似的气门廓线。
另外，用于不同排气门的不同凸轮廓线可以用于将在低汽缸压力下排出的排气与在排气压力下排出的排气分开。例如，第一排气凸轮廓线可以在刚好在燃烧室20的动力冲程的BDC(下止点)之前将第一排气门从关闭位置打开，并且在上止点(TDC)之前一段时间处将第一排气门关闭，以选择性地排出来自燃烧室的放气气体。进一步地，第二排气凸轮廓线可以定位成在排气冲程的中点附近将第二排气门从关闭打开，并在TDC之前将其关闭以选择性地排出排气的扫气部分。
继续图2，排气传感器226被示出为耦连到排气通道148。传感器226可以定位在一个或多个排放控制装置(例如图1A的装置72)上游的排气通道中。例如，传感器226可以从用于提供排气空燃比的指示的各种合适的传感器中选择，诸如线性氧传感器或通用或宽域排气氧(UEGO)传感器、双态氧传感器或EGO(如图所描述的)、加热的排气氧(HEGO)传感器、NOX、HC或CO传感器。下游排放控制装置可以包括三元催化剂(TWC)、NOX捕集器、各种其它排放控制装置或其组合中的一种或多种。
排气温度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。可替换地，排气温度可以基于发动机工况(诸如转速、负荷、空气-燃料比(AFR)、火花延迟等)来推断。
汽缸20可以具有压缩比，压缩比是当活塞236处于下止点与上止点时的容积比率。通常，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，可以增加压缩比。例如当使用较高辛烷值的燃料或具有较高汽化焓的燃料时，可以发生这种情况。如果使用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，压缩比也可能增加。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞91。在选择操作模式下，点火系统288可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA，经由火花塞91向燃烧室20提供点火火花。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞91，诸如在发动机10可以通过自动点火或通过喷射燃料而引发燃烧的情况下，如同某些柴油发动机的情况。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸20被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为直接耦连到燃烧室20，用于与经由电子驱动器268从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射在其中。以这种方式，燃料喷射器66提供所谓的燃料的直接喷射(以下也称为“DI”)到燃烧室20。然而图2将喷射器66示为侧喷射器，其也可以位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞91的位置。当用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，此位置可以改善混合和燃烧。可替换地，喷射器可以位于顶部并且靠近进气门以改善混合。在替代实施例中，喷射器66可以是将燃料提供到汽缸20上游的进气口的进气道喷射器。
燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统8输送到燃料喷射器66。可替换地，燃料可以由单级燃料泵以较低的压力输送，在这种情况下，与使用高压燃料系统相比，在压缩冲程期间，直接燃料喷射的正时可能更受限制。进一步地，虽然未示出，但是燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。燃料系统8中的燃料箱可以容纳具有不同燃料品质(诸如不同的燃料组分)的燃料。这些差异可以包括不同的醇含量、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。在一些实施例中，燃料系统8可以耦连到包括用于储存加注燃料和日常燃料蒸气的滤罐的燃料蒸气回收系统。当满足抽取条件时，在发动机操作期间，燃料蒸气可以从滤罐抽取到发动机汽缸。例如，抽取蒸气可以在大气压或低于大气压下经由第一进气通道自然地吸气到汽缸。
控制器12在图2中示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在该特定示例中示为只读存储器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、不失效存储器110和数据总线。存储介质只读存储器106可以用表示可由微处理器102执行的指令的计算机可读数据进行编程，用于执行下面描述的方法和例程以及预期但未具体列出的其它变体。除先前讨论的那些信号之外，控制器12还可以从耦合到发动机10的传感器接收各种信号，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；来自耦连到冷却剂套筒213的温度传感器212的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦合到曲轴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转速传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。
基于来自上述传感器中的一个或多个的输入，控制器12可以调节一个或多个致动器，诸如燃料喷射器66、节气门62、火花塞91、进气门/排气门和凸轮等。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且响应于经处理的输入数据，基于与一个或多个例程相对应的被编程在控制器内的指令或代码来触发制动器。作为示例，响应于涡轮转速高于阈值，控制器可以停用耦连到第一汽缸组和第二汽缸组中的至少一个汽缸的排气门的气门机构，以减少从汽缸到涡轮的排气流。稍后将参照图3至图5描述示例性控制例程。
以这种方式，图1至图2的系统能够实现一种用于发动机的方法，该方法包括：将排气从第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门输送到排气涡轮的第一涡形，同时将排气从第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门输送到排气涡轮的第二涡形；以及将排气从第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门输送到排气催化剂，同时绕过涡轮。进一步地，响应于涡轮转速大于阈值转速，该方法包括选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门。进一步地，该方法可以包括经由涡轮驱动发电机。
转到图3，其提供用于调节被输送到包含在分离式排气系统中的涡轮发电机(例如，图1A处的涡轮发电机190)的双涡形涡轮的放气排气的方法300。例如，为了解决涡轮超速、发电机输出、发电机NVH以及部件(诸如汽缸盖、排气门、排气歧管、涡轮、催化剂等)超温中的一个或多个，可以减少输送到涡轮的放气气体量。用于执行方法300和本文包括的其余方法的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1至图2所述的传感器)接收的信号来执行。根据下述方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。
在302处，方法300包括估计和/或测量发动机工况。工况可以包括但不限于驾驶员扭矩要求、电力负荷、MAP、MAF、涡轮转速、发电机转速、发电机输出(功率或电流)、发电机NVH、发动机转速、发动机负荷、加速器位置、节气门位置、车辆速度、发动机温度、排气质量流、排气温度、各种部件(诸如汽缸盖、排气门、排气歧管、涡轮、催化剂等)的温度以及诸如温度的环境条件。发电机输出(功率或电流)和发电机NVH可以基于驱动发电机的涡轮的转速来推断，发电机输出和NVH随着涡轮转速的增加而增加。可替换地，可以从发电机状态(诸如发电机输出电压、发电机输出电流以及发电机输出功率中的一个或多个)推断发电机NVH。进一步地，可以基于发动机负荷转速、排气温度、环境温度、车辆速度等推断部件温度。另外或替代地，可以使用耦连到发动机的温度传感器来直接测量部件温度。
在304处，方法300可以包括基于估计的工况来确定为获得期望发电机输出并且将发电机NVH降低到低于阈值水平的期望发电机转速。可替换地，控制器可以确定维持发电机NVH低于阈值水平的目标涡轮转速。将参照图4进一步阐述确定期望的涡轮或发电机转速的细节。接下来，在306处，该方法可以包括确定当前发动机转速负荷条件下的基于期望发电机转速的阈值涡轮转速。因此，阈值涡轮转速可以是这样的涡轮转速，超过该涡轮转速时涡轮的效率可以降低。可替换地，阈值涡轮转速可以是这样的涡轮转速，超过该涡轮转速，涡轮性能和发电机NVH可以在当前排气温度和环境温度下降低。
在确定期望阈值转速时，在308处，方法300可以包括确定实际涡轮转速是否大于阈值涡轮转速。实际涡轮转速可以通过耦连到涡轮轴的传感器来测量，或者可以基于涡轮条件来推断。如果308处的答案为是，则方法可以进行到312。在312处，该方法可以包括选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门的个别气门机构，以降低涡轮转速。例如，在涡轮转速高于阈值转速的第一工况期间，个别气门机构可以根据第一汽缸模式而停用。作为另一示例，在涡轮转速高于阈值转速的第二工况期间，其中第二工况与第一工况不同并且相互排斥，个别气门机构可以根据第二汽缸模式而被停用。在又一示例中，在涡轮转速高于阈值转速的第三工况期间，其中第三工况与第一工况和第二工况不同且相互排斥，个别气门机构可以根据第三汽缸模式而停用。第一汽缸模式、第二汽缸模式和第三汽缸模式中的每个可以基于涡轮转速、发动机转速、发动机负荷、发动机温度和变速器档位选择中的一个或多个。例如，如参照图5所述，在第一汽缸模式、第二汽缸模式和第三汽缸模式中，可以基于相对于阈值转速的涡轮转速来选择汽缸的数量和标识，该汽缸的第一排气门被选择性地停用。作为非限制性示例，第一涡轮超速状态、第二涡轮超速状态和第三涡轮超速状态可以与不同水平的发电机输出和发电机NVH(因为涡轮驱动发电机)相关联，并且因此第一涡轮超速状态、第二涡轮超速状态和第三汽缸模式可以改变。作为另一示例，第一涡轮超速状态、第二涡轮超速状态和第三涡轮超速状态可以与不同水平的发动机加热相关联，并且因此第一汽缸模式、第二汽缸模式和第三汽缸模式可以变化。第一汽缸组和/或第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门可以经由液压致动的挺柱，经由气门传动装置中的去耦销，经由空动(lost motion)机构或经由凸轮廓线变换(CPS)机构(其中不带升程的凸轮廓线可用于被停用的气门)选择性地停用。在一个示例中，第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门的停用可以由基于凸轮的VDE致动器来控制。在另一示例中，单个汽缸气门致动器可以选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门。因此，第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的停用的第一排气门可以针对汽缸的循环保持在关闭位置(或针对该循环保持固定位置)。停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门以降低涡轮转速的细节将参照图5进一步详细说明。
返回到308，如果确定实际涡轮转速小于阈值涡轮转速，则该方法可以进行到310以确定发电机(功率或电流)输出是否大于阈值输出。因此，阈值输出可以基于期望的涡轮转速来确定，并且可以反映最大输出，超过最大输出发动机性能可能会受到影响。如果在310处答案为是，则该方法可进行312以执行第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门的选择性停用以降低涡轮转速。通过降低涡轮转速，发电机的功率或电流输出可以减小并保持在阈值水平。例如，如参考图5详细描述的，个别气门机构可以根据第二汽缸模式而停用，其中第一排气门被选择性停用的汽缸的数量和标识基于高于阈值转速的涡轮转速和较高的发电机(功率或电流)输出来选择。在一个示例中，可以响应于高于阈值转速的涡轮转速和较高的发电机输出来选择第二汽缸模式。进一步地，第二汽缸模式可以将涡轮转速降低到低于由响应于涡轮转速的上升选择的第一汽缸模式引起的涡轮转速下降的值。
如果310处的答案为否(例如，发电机输出小于阈值输出)，则该方法可以进行到314。在314处，该方法可以包括确定实际发电机NVH和阈值发电机NVH之间的差是否大于阈值差。实际发电机NVH可以基于诸如涡轮转速的发动机工况来推断，或者经由振动传感器估计。例如，当涡轮转速高于阈值时，可以发生发电机NVH升高。如果314处的答案为是，则该方法可以进行到312以执行第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门的选择性停用，以降低涡轮转速。通过降低涡轮转速，可以减小涡轮发电机的振动。例如，如参照图5详细描述的，个别气门机构可以根据第三汽缸模式而停用，其中第一排气门被选择性停用的汽缸的数量和标识基于高于阈值转速的涡轮转速(和较高的发电机振动)而选择。在一个示例中，可以响应于高于阈值转速的涡轮转速和发电机振动的上升来选择第三汽缸模式。进一步地，第三汽缸模式可以将涡轮转速降低到低于由响应于涡轮转速的升高和较低的发电机振动而选择的第一汽缸模式引起的涡轮转速下降的值。作为一个示例，在第一汽缸模式、第二汽缸模式和第三汽缸模式中第一排气门被停用的汽缸的数量可以相同，然而汽缸的标识可以不同。在其他示例中，停用汽缸的数量可以不同。将参照图5进一步详细说明选择性停用第一排气门以降低涡轮转速并因此减少发电机振动的细节。
如果314处的答案为否(即，如果实际发电振动和阈值振动之间的差小于阈值差)，则该方法可以进行到316以确定实际部件温度是否大于阈值部件温度。因此，阈值部件温度可以基于期望的发动机负荷条件和发动机转速来确定，并且可以反映出最大部件温度，超过最大部件温度可能影响发动机性能。如果316处的答案为是，则该方法可以进行到312以执行第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门的停用，以降低部件温度。例如，如参照图5详细描述的，个别气门机构可以根据第四汽缸模式而停用，其中第一排气门被停用的汽缸的数量和标识基于部件温度。
如果316处的答案为否(即，如果实际部件温度小于阈值部件温度)，则该方法可以进行到318。在318处，该方法可以包括在没有放气气门停用的情况下操作发动机。也就是说，如果确定涡轮转速低于阈值转速，发电机输出低于阈值输出，发电机振动低于阈值振动，并且部件温度低于阈值部件温度，则用于减少进入到涡轮的排气能量的气门停用可以不被执行，并且发动机可以在所有发动机汽缸的所有第一气门工作的情况下操作。换言之，发动机可以以标称模式操作，其中，标称发动机操作可以包括，对于每个汽缸，在发动机循环期间最初打开第一排气门，以经由放气气门将排气能量的初始部分输送到涡轮，然后随后在相同的发动机循环期间，打开汽缸的第二排气门，以将排气能量的较后部分输送到排气催化剂。参照图6将进一步详细说明标称发动机操作的细节。
以这种方式，与涡轮超速状况(包括发电机输出和发电机NVH)以及部件超温状况相关的问题可以通过控制器选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门以减少输送到双涡形涡轮的放气能量的量来解决。
应当理解，在替代示例中，响应于涡轮转速大于阈值转速或发电机输出大于阈值输出或发电机振动和阈值发电机振动之间的差大于阈值差，除选择性地停用个别第一排气门机构之外，可以调节将排气从发动机汽缸输送到涡轮的第一排气通道和第二排气通道中的废气阀(例如，图1A的阀127a和127b)的开度，以限制到涡轮的排气质量流从而降低涡轮转速。
参考图4，其示出用于确定涡轮发电机(例如，图1A处的涡轮发电机190)的期望发电机转速的示例性方法400，其中涡轮发电机位于具有分离式排气歧管的发动机系统(例如，图1A处的发动机系统10)的第一排气歧管和第二排气歧管(例如，图1A处的第一排气歧管59a和第二排气歧管59b)中。期望的发电机转速可以是这样的发电机转速，涡轮发电机处于该发电机转速时可以以期望的发电机输出和减小的发电机NVH(例如，NVH低于阈值水平)在当前发动机工况下操作。图4的方法可以结合图3的方法使用。例如，可以在方法300的步骤304处执行方法400。图4的方法可以作为可执行指令存储在图1A至图2中所示的控制器12的非暂时性存储器中。
在402处，例程可以包括确定包括发动机负荷、发动机转速、涡轮转速、排气温度和到涡轮的排气质量流的发动机工况。在确定发动机工况后，该方法包括在404处，基于当前发动机转速/负荷条件，并且进一步基于进入双涡形涡轮的排气质量流来确定期望的发电机转速(或转速范围)。期望的发电机转速或转速范围可以对应于将发电机输出维持在期望的输出水平并且将发电机NVH维持在低于车辆操作者可能讨厌的阈值水平的范围。该阈值水平可以基于诸如车辆速度的工况来变化。在一个示例中，可以根据存储作为发动机负荷和发动机转速的函数的期望发电机转速的查找表来确定期望的发电机转速。进一步地，期望的发电机转速可以基于涡轮效率。在一个示例中，随着发动机转速的增加，发电机输出和发电机振动可以增加。在另一示例中，随着到涡轮的质量排气流的增加，发电机输出和发电机振动可以增加。
在确定期望的发电机转速之后，控制器可以进一步调节涡轮转速，以将发电机维持在期望的发电机转速(或转速范围)。
以这种方式，通过基于发动机负荷条件/发动机转速以及到涡轮的排气流设定期望的发电机转速，可以调节涡轮发电机的振动以提高效率和性能。
参考图5，方法500示出用于选择性地停用第一汽缸组和/或第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门，以减少输送到涡轮发电机的涡轮的排气能量从而减少涡轮超速状况的示例性方法。该方法还使得发电机输出能够维持在阈值水平，发电机振动减小并且解决汽缸过热。
图5的方法可以结合图3的方法使用。例如，可以在方法300的步骤312处执行方法500。图5的方法可以作为可执行指令存储在图1A至图2中所示的控制器12的非暂时性存储器中。
在502处，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转速、发电机转速、发电机(功率或电流)输出、发电机振动、发动机转速、加速器位置、节气门位置、车辆速度、发动机温度、部件温度、排气质量流和发动机负荷。接下来，在504处，该方法可以包括确定(估计或推断)涡轮转速、发电机输出、实际发电机NVH和部件温度。此外，发电机输出的阈值、发电机NVH的阈值和部件温度的阈值可以从控制器的存储器中检索，或者基于发动机工况来确定。因此，阈值发电机输出、阈值发电机NVH和阈值部件温度可以基于发动机转速、发动机负荷和进入涡轮的排气流率。进一步地，发电机输出阈值和NVH阈值可以基于车辆速度和涡轮转速。
接下来，在506处，该方法可以包括基于涡轮转速选择一个或多个排气门以停用以及停用的持续时间。在一个示例中，选择一个或多个排气门以停用包括确定涡轮转速是否大于阈值涡轮转速。如果是，则例程可以进行到508。在508处，该方法可以包括基于涡轮转速和阈值涡轮转速之间的差来确定第一汽缸组和第二汽缸组的汽缸的数量和标识，该汽缸的第一排气门被选择性地停用。此外，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的所选择的一个或多个汽缸中的第一排气门的持续时间可以基于涡轮转速和阈值涡轮转速之间的差。
例如，如果该差高于第一阈值，则可以选择较小数量的汽缸用于停用和/或所选汽缸的第一排气门可以停用较短的持续时间。相比之下，如果该差高于第二阈值，第二阈值大于第一阈值，则可以选择较大数量的汽缸用于停用和/或所选汽缸的第一排气门可以停用较长的持续时间。可以调节选择用于停用的汽缸的数量和标识，以提供基于涡轮转速的第一汽缸模式。
例如，直列式发动机可以具有分成汽缸组的四个汽缸，每个汽缸组具有两个汽缸，每个汽缸具有第一排气门和第二排气门。这里，当涡轮转速和阈值涡轮转速之间的差高于第一阈值时，可以选择第一汽缸组的单个汽缸或第二汽缸组的单个汽缸，并且所选汽缸的第一排气门可以停用(而第二排气门继续操作)。可替换地，第一汽缸组的单个汽缸和第二汽缸组的单个汽缸可以都被选择，并且可以停用所选汽缸的第一排气门(而第二排气门继续操作)。第一汽缸组的单个汽缸和第二汽缸组的单个汽缸可以基于其沿发动机缸体的位置和/或其点火顺序来选择。例如，如果4个汽缸具有从发动机缸体的一端到另一端的数字1-4，其中汽缸1-2组合在一起作为第一汽缸组，并且汽缸3-4组合在一起作为第二汽缸组，汽缸以1-3-4-2的顺序点火，则汽缸1和汽缸4可以一起选择用于第一排气门停用，或者汽缸2和3可以一起选择用于第一排气门停用。
参考相同的发动机配置，当涡轮转速和阈值涡轮转速之间的差高于第二阈值时，可以选择第一汽缸组的两个汽缸和第二汽缸组的两个汽缸，并且可以停用所有所选汽缸的第一排气门。在该示例中，在所有汽缸的第一排气门停用时，汽缸继续操作并且进气门和第二排气门在发动机循环中继续打开和关闭。在一个示例中，第一阈值和第二阈值可以与不同水平的发电机(功率或电流)输出和发电机NVH相关联。例如，相比第二阈值，第一阈值可以与较低的发电机(功率或电流)输出和较低的发电机NVH相关联。
返回到506，如果涡轮转速不大于阈值涡轮转速，则该方法可以进行到510。在510处，该方法可以包括确定发电机输出是否大于阈值输出。如果是，则该方法可以进行到512。在512处，该方法可以包括基于涡轮转速选择用于停用的一个或多个排气门以及停用的持续时间。在一个示例中，选择用于停用的一个或多个排气门包括基于发电机输出和阈值输出之间的差来确定第一和第二汽缸组的汽缸的数量和标识，该汽缸的第一排气门被选择性停用。此外，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的所选择的一个或多个汽缸中的第一排气门的持续时间可以基于发电机输出和阈值输出之间的差。例如，如果该差高于第一阈值水平，则可以选择较小数量的汽缸用于停用和/或所选汽缸的第一排气门可以停用较短的持续时间。相比之下，如果该差高于第二阈值水平，第二阈值水平大于第一阈值水平，则可以选择更大数量的汽缸用于停用和/或所选汽缸的第一排气门可以停用较长的持续时间。可以调节选择用于停用的汽缸的数量和标识，以提供基于高于阈值转速的涡轮转速(和较高的发电机输出)的第二汽缸模式。
第二汽缸模式可以不同于停用的第一汽缸模式。例如，第一汽缸模式和第二汽缸模式可以具有不同的停用汽缸总数。在另一示例中，第一汽缸模式和第二汽缸模式可以具有相同的停用汽缸总数，但是停用汽缸的标识可以不同。
返回到510，如果发电机输出不大于阈值输出，则该方法可以进行到514。在514处，该方法可以包括确定实际发电机NVH和阈值NVH之间的差是否大于阈值差。如果514处的答案为是，则该方法可以进行到516。在516处，该方法可以包括基于发电机NVH选择用于停用的一个或多个排气门，以及停用的持续时间。在一个示例中，选择用于停用的一个或多个排气门，该方法可以包括基于实际发电机NVH和阈值NVH之间的差来确定第一汽缸组和第二汽缸组的汽缸的数量和标识，该汽缸的第一排气门被选择性地停用。此外，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的所选择的一个或多个汽缸中的第一排气门的持续时间可以基于在此被定义为发电机振动和阈值振动之间的差的相对振动。例如，如果该差高于第一阈值水平，则可以选择较小数量的汽缸以停用和/或所选汽缸的第一排气门可以停用较短的持续时间。相比之下，如果差值高于第二阈值水平，第一阈值水平大于第二阈值水平，则可以选择较大数量的汽缸以停用和/或所选汽缸的第一排气门可以停用较长的持续时间。可以调节为停用所选择的汽缸的数量和标识，以提供基于高于阈值转速的涡轮转速(和较高的发电机振动)的第三汽缸模式。
第三汽缸模式可以不同于响应于高于阈值转速的涡轮转速(较低的发电机振动)的停用的第一汽缸模式。例如，第一汽缸模式、第二汽缸模式和第三汽缸模式可以具有不同的停用汽缸总数。在另一示例中，第一汽缸模式、第二汽缸模式和第三汽缸模式可以具有相同的停用汽缸总数，但是停用汽缸的标识可以不同。
返回到514，如果514处的答案为否，即如果实际发电机振动与阈值振动之间没有差异，则该方法可以进行到518。在518处，该方法可以包括确定部件温度是否大于阈值部件温度。如果518处的答案为是，即如果在实际部件温度和阈值部件温度之间存在差异，则该方法可以进行到520。在520处，该方法可以包括基于组件温度选择用于停用的一个或多个排气门以及停用的持续时间。在一个示例中，选择用于停用的一个或多个排气门可以包括基于部件温度和阈值部件温度之间的差来确定第一汽缸组和第二汽缸组的汽缸的数量和标识，该汽缸的第一排气门被选择性地停用。此外，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的所选择的一个或多个汽缸中的第一排气门的持续时间可以基于大于阈值发动机负荷的发动机负荷。
可以基于部件温度和阈值部件温度之间的差来选择第一排气门被选择性地停用的多个汽缸和停用的持续时间。例如，如果该差高于第一阈值温度，则可以选择较少数量的汽缸用于停用和/或所选汽缸的第一排气门可以停用较短的持续时间。相比之下，如果该差高于第二阈值温度，第二阈值温度大于第一阈值温度，则可以选择较大数量的汽缸用于停用和/或所选汽缸的第一排气门可以停用较长的持续时间。
可以调节选择用于停用的汽缸的数量和标识，以提供基于部件温度的第四汽缸模式。第四汽缸模式可以不同于响应于涡轮转速而停用的第一汽缸模式，响应于发电机输出而停用的第二汽缸模式，以及响应于发电机振动而停用的第三汽缸模式。例如，第一汽缸模式、第二汽缸模式、第三汽缸模式和第四汽缸模式可以具有不同的停用汽缸总数。在另一示例中，第一汽缸模式、第二汽缸模式、第三汽缸模式和第四汽缸模式可以具有相同的停用汽缸总数，但是停用汽缸的标识可以不同。
一旦基于大于阈值涡轮转速的涡轮转速、大于阈值输出的发电机输出、大于阈值振动的发电机振动和/或大于阈值部件温度的部件温度，确定第一汽缸组和第二汽缸组中第一排气门被选择性地停用的汽缸的数量和标识以及停用的持续时间，则该方法可以进行到524。在524处，该例程可以包括停用选择用于停用的第一汽缸组和第二汽缸组的汽缸的第一排气门。例如，第一汽缸组和/或第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门可以经由液压致动挺柱，经由气门传动装置中的去耦销，经由空动机构，或者经由凸轮廓线变换(CPS)机构(其中不带升程的凸轮廓线可用于停用的气门)选择性地停用。在一个示例中，第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门的停用可以由基于凸轮的VDE致动器来控制。在另一示例中，单个汽缸气门致动器可以选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门。因此，第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的停用的第一排气门可以针对汽缸的循环保持在关闭位置(或针对该循环保持固定位置)。
返回到518，如果518处的答案为否，即如果实际部件温度和阈值部件温度之间没有差异，则该方法可以进行到522。在522处，该方法可以包括在没有放气气门停用的情况下操作发动机。也就是说，如果确定涡轮转速低于阈值转速，发电机输出低于阈值输出，发电机振动低于阈值振动，并且部件温度低于阈值部件温度，则用于减少到涡轮的排气能量的气门停用可以不被执行，并且发动机可以在所有发动机汽缸的所有第一气门工作的情况下操作。换言之，发动机可以以标称模式操作，其中标称发动机操作可以包括，对于每个汽缸，在发动机循环期间最初打开第一排气门，以经由放气气门将排气能量的初始部分输送到涡轮，并且然后在相同的发动机循环期间随后打开汽缸的第二排气门，以将排气能量的较后部分输送到排气催化剂。参照图6将进一步详细说明标称发动机操作的细节。
以这种方式，通过停用第一汽缸组和第二汽缸组中选择用于停用的汽缸的第一排气门，可以减少输送到涡轮的排气能量，以限制涡轮超速状况，维持期望的发电机输出，减少发电机振动，并且减少汽缸过热。
在另外的示例中，第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸中的第一排气门的停用可以用于加快分离式排气发动机系统中的排气催化剂的加热。例如，当排气催化剂的温度低于阈值温度(例如，催化剂起燃温度或在催化剂预热期间)时，第一汽缸组和第二汽缸组中的所有汽缸的第一排气门可以被停用，以将所有的排气能量经由第二排气门引导到排气催化剂。通过向排气催化剂供应所有的排气能量，可以加快排气催化剂的加热。
现在转向图6，其示出用于发动机系统的相对于活塞位置的进气门正时和排气门正时的示例，所述发动机系统包括将排气从第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门输送到排气涡轮的第一涡形，同时将排气从第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门输送到排气涡轮的第二涡形，并且将排气从第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门输送到排气催化剂，同时绕过涡轮。第一汽缸组和第二汽缸组的汽缸的第一排气门在这里也称为放气气门，并且第一汽缸组和第二汽缸组的汽缸的第二排气门也称为扫气气门。
图6中所示的气门正时可以是在标称发动机工况期间可利用的气门正时，其可以包括涡轮转速小于阈值转速、发电机输出小于阈值输出、发电机NVH小于阈值NVH以及部件温度小于阈值部件温度。
图600示出沿着曲柄转角度数的x轴的曲轴位置。曲线602参考活塞距离上止点(TDC)的方位，并且进一步参考活塞在发动机循环的四个冲程(进气、压缩、做功和排气)内的方位来示出活塞位置(沿y轴)。
在发动机操作期间，每个汽缸通常经历四冲程循环，包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，排气门关闭并且进气门打开。空气经由进气通道引入汽缸中，并且汽缸活塞移动到汽缸的底部，以便增加汽缸内的容积。活塞靠近汽缸底部并且在活塞冲程结束时(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)。这里，进气冲程BDC被表示为在上止点之前的180度(180BTDC)。在压缩冲程期间，进气门和排气门关闭。活塞朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室内的空气。活塞处于活塞冲程的末端并且最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。这里，压缩冲程上止点被表示为0度上止点(0TDC)。在本文中称为喷射的过程中，燃料被引进到燃烧室中。在本文中称为点火的过程中，喷射的燃料由已知的点火装置(诸如火花塞)点燃，导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞推回到BDC。这里，膨胀冲程(也称为做功冲程)BDC被表示为在上止点之后的180度(180ATDC)。曲轴将该活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。在排气冲程期间，排气门打开以将剩余燃烧的空气燃料混合物释放到排气通道，并且活塞返回到TDC。
曲线604示出耦连到发动机汽缸的进气通道的第一进气门(I1)的气门正时、气门升程和气门打开的持续时间，而曲线606示出耦连到发动机汽缸的进气通道的第二进气门(I2)的气门正时、气门升程以及气门打开的持续时间。曲线608示出耦连到发动机汽缸的第一排气通道或第二排气通道的第一排气门(放气气门)的气门正时、气门升程和气门打开的持续时间，而曲线610示出耦连到发动机汽缸的第三排气通道的第二排气门(扫气气门)的气门正时、气门升程和气门打开的持续时间。
曲线612示出经由第一排气通道或第二排气通道从第一排气门到涡轮的排气质量流。作为示例，曲线612的峰值可以与第一排气门升程曲线608的峰值一致，而在替代示例中，质量流率曲线612的峰值可以滞后于第一排气门升程曲线608。进一步地，曲线614示出经由第三排气通道从第二排气门到排气催化剂的排气质量流。扫气质量流率曲线614的峰值可以根据发动机工况，滞后于第二排气门升程曲线610的峰值或与其一致。
作为示例，第一进气门(I1)和第二进气门(I2)可以在公共气门正时处打开，在360度BTDC时或刚好在360度BTDC之前开始，并且在180度BTDC时或刚好在180度BTDC之后结束。此外，第一进气门和第二进气门两者可以以相同的升程量打开并且打开相同的持续时间。在其他示例中，进气门打开和/或关闭正时可以交错，而两个进气门的持续时间和升程可以相同。
现在转向第一排气门的气门正时。与第二排气门相比，第一排气门可以在发动机循环期间较早地打开。换言之，第一排气门打开正时可以相对于第二排气门打开正时提前。具体地，第一排气门可以在180度ATDC之前打开，而第二排气门可以在180度ATDC时或刚好在180度ATDC前打开。以这种方式，第一排气门可以在排气冲程的开始之前打开(正当活塞朝向做功冲程末端附近的BDC行进时)，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(例如，在排气冲程的开始时或刚好在排气冲程的开始之前)打开，并且可以保持打开，直到排气冲程结束或直到随后的进气冲程已经开始。此外，第一排气门可以以第一较低量的气门升程打开，而第二排气门可以以第二较高量的气门升程打开。虽然所示示例示出发动机汽缸的第一排气门和第二排气门的不同的气门升程、气门正时和气门打开持续时间，但是应当理解，在替代实施例中，第一排气门和第二排气门可以具有相同量的气门升程和/或相同的气门打开持续时间，同时以交错的气门正时打开。
通过在打开第二排气门之前打开第一排气门，排气能量的大部分可以被引导到涡轮。进一步地，通过打开第二排气门，可以将过量的排气能量引导到排气催化剂以降低涡轮入口和排气口之间的背压，并且减少泵送损失。
在一个示例中，第一排气门和第二排气门可以耦连到排气门致动器，可以调节该气门致动器以在第一气门正时打开第一排气门，而在第二气门正时打开第二排气门。也可以调节该气门致动器以使第一排气门能够以第一量的气门升程打开第一持续时间，同时以第二不同量的气门升程打开第二排气门第二持续时间。在另一示例中，可以调节第一排气门的凸轮廓线以打开和关闭第一排气门，以控制从发动机汽缸到涡轮的排气能量的流动。另一方面，可以调节第二排气门的凸轮廓线以打开和关闭第二排气门，从而控制从发动机汽缸到排气催化剂的排气流。
以这种方式，针对第一排气门和第二排气门使用不同的气门升程、气门正时和气门打开的持续时间，实现了从发动机汽缸到涡轮和排气催化剂的排气流动的改善控制，进而提高发动机效率并减少发动机排放。
参考图7，示出示例性操作，其中发动机的第一汽缸组和第二汽缸组的汽缸的第一排气门被选择性地停用，以控制到涡轮发电机(例如图1A中的涡轮发电机190)的涡轮的排气质量流，所述涡轮发电机被包括在分离式排气发动机系统(诸如图1A处的发动机系统10)的排气系统中。图7的序列可以通过根据图3、图4和图5的方法执行图1A至图2的系统中的指令来提供。在时间t0至t7处的竖直标记表示序列期间的感兴趣的时间。在下面讨论的所有图中，X轴表示时间并且时间从每个图的左侧到每个图的右侧增加。
从图7顶部的第一个曲线图示出涡轮转速与时间的关系。Y轴表示涡轮发电机的涡轮转速，并且涡轮转速沿Y轴箭头的方向增加。迹线702表示实际的涡轮转速，并且水平线704表示阈值涡轮转速。
从图7顶部的第二个曲线图示出发电机(功率或电流)输出与时间的关系。Y轴表示发电机输出，并且发电机输出沿Y轴箭头的方向增加。迹线706表示实际的发电机输出，并且迹线708表示阈值发电机输出。
从图7顶部的第三个曲线图示出发电机NVH(本文中也称为发电机振动)与时间的关系。Y轴表示发电机NVH，并且发电机NVH沿Y轴箭头的方向增加。迹线710表示实际的发电机NVH，并且迹线712表示阈值发电机NVH。
从图7顶部的第四个曲线图示出从第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门进入第一排气通道或第二排气通道的排气质量流与时间的关系。第一排气通道从第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门接收排气，并且将排气提供给排气涡轮的第一涡形。第二排气通道从第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门接收排气，并且将排气提供给排气涡轮的第二涡形。在通过涡轮后排气流向排气催化剂。Y轴表示通过第一通道的排气质量流，并且排气质量流沿Y轴方向增加。迹线714表示从第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门进入第一通道(或第二通道)的排气质量流。
从图7顶部的第五个曲线图示出从第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门进入第三通道的排气质量流与时间的关系。第三排气通道向排气催化剂提供排气，同时绕过涡轮。Y轴表示排气质量流，并且排气质量流沿Y轴方向增加。迹线718表示从第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门进入第三通道的排气质量流。
从图7顶部的第六个曲线图示出通过排气催化剂的总排气质量流与时间的关系。因此，这表示从第一排气通道、第二排气通道和第三排气通道中的每个接收的排气流。Y轴表示通过排气催化剂的总排气质量流，并且总排气质量流沿Y轴的方向增加。迹线720表示通过排气催化剂的总排气质量流。
从图7顶部的第七个曲线图示出第一汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门的停用状态(0，1，和2)。值“0”表示当第一汽缸组和第二汽缸组中的所有汽缸的第一排气门工作时的状态。值“1”表示第一汽缸组和第二汽缸组中的单个汽缸的第一排气门被停用的状态，而值“2”表示第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门被停用的状态。Y轴表示第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门的停用状态。迹线722表示当第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门被停用时的状态。从图7顶部的第八个曲线图示出用于第一排气通道和第二排气通道中的废气门阀门的废气门阀门打开状态(0和1)与时间的关系。值“0”表示当第一排气通道和第二排气通道的废气门阀门关闭时的状态，而值“1”表示当废气门阀门打开时的状态。Y轴表示第一排气通道和第二排气通道的废气门阀门打开状态。迹线724表示第一排气通道和第二排气通道的废气门阀门的打开状态。
在t1之前，发动机可以在发动机转速负荷增加的情况下操作，从而导致通过第一通道、第二通道和第三通道的排气质量流的增加。此外，发动机可以在废气门阀门关闭的情况下操作，从而导致涡轮转速增加。在t0和t1之间，涡轮转速(702)可以增加，但是可以保持低于阈值转速(704)。由于涡轮转速的增加，因此发电机输出(706)也可以相应地增加，然而，发电机输出(706)可以保持低于阈值708。另外，发电机振动(710)可以保持低于阈值振动(712)。因此，发动机可以在第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸中的第一排气门工作的情况下操作。
在紧接t1之前，涡轮转速(702)可以超过阈值转速(704)。在涡轮超速的第一个状况期间，发电机输出和发电机振动较小。发动机控制器可以响应于在t1涡轮转速高于阈值转速而停用第一汽缸组和第二汽缸组的个别第一排气门机构的第一汽缸模式(722)。在所示示例中，控制器可以选择第一汽缸组的第一汽缸和第二汽缸组的第一汽缸，并且可以停用所选汽缸的第一排气门。第一汽缸组的第一汽缸和第二汽缸组的第一汽缸的第一排气门可以停用，而该汽缸继续操作并且进气门和第二排气门在发动机循环中继续打开和关闭。此外，第一汽缸组和第二汽缸组的第二汽缸可以在第一排气门和第二排气门工作的情况下继续操作。作为选择性停用的结果，通过从第一(或第二)汽缸组的第一汽缸的第一排气门接收排气的第一(或第二)通道的排气质量流可以减少(714)。同时，通过从相应汽缸的第二气门接收排气的第三通道的排气流可以增加(718)，使得总排气流被维持(720)。因此，在t1和t2之间，涡轮转速可以由于所选择的汽缸中的第一排气门的停用，并且导致进入涡轮的排气质量流减少而降低。此外，由于涡轮驱动发电机，因此通过降低涡轮转速，可以将发电机输出维持在期望的水平，并且也可以减小发电机振动。
在时间t2处，响应于涡轮转速(702)下降到阈值转速(704)，可以使第一汽缸组中的第一汽缸和第二汽缸组中的第一汽缸的第一排气门重新启动(722)。
在t2和t3之间，由于第一汽缸组和第二汽缸组中的汽缸的第一排气门重新启动，从第一汽缸组和第二汽缸组中的所有汽缸的第一排气门到涡轮的排气流可以增加，从而导致到第一通道的排气质量流增加，并且到第三通道的排气质量流相应地减少，而到下游催化剂的总质量流保持不变。
在t3处，涡轮转速再次超过阈值转速。在t3处的涡轮转速的上升大于t1处的涡轮转速的上升。进一步地，发电机输出也可以由于涡轮转速的增加而升高并且可以超过阈值输出。此外，发电机振动可以超过阈值振动。在涡轮超速的该第二个条件下，发电机输出和发电机振动较高。因此，发动机控制器可以响应于涡轮转速高于阈值转速并且发电机输出高于阈值水平，而停用第一汽缸组和第二汽缸组的个别第一排气门机构的第二汽缸模式。可替换地，发动机控制器可以响应于涡轮转速高于阈值转速并且发电机振动高于阈值振动，而停用第一汽缸组和第二汽缸组的个别第一排气门机构的第三汽缸模式。作为示例，第一汽缸组的第二汽缸和第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门可以被停用(722)。具体地，在t3和t4之间，第一汽缸组的第二汽缸和第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门可以保持停用，以减少到双涡形涡轮的排气流。作为第一汽缸组的第二汽缸和第二汽缸组的第二汽缸停用的结果，涡轮转速、发电机输出和发电机振动可以在t3和t4之间减小。此外，通过第一通道或第二通道的排气质量流可以减少，而通过第三通道(经由相应汽缸的第二排气门)的排气流成比例地增加，以维持总排气流。在这里，在t1处停用的第一汽缸模式和t3处停用的第二汽缸模式或第三汽缸模式响应于不同的涡轮超速状况，然而，在所有情况下，具有相同数量但不同标识的汽缸，其第一排气门被选择性地停用。在替代示例中，第二汽缸模式和第三汽缸模式可以包括由于涡轮转速和阈值转速之间的较大差异而停用较大数量的汽缸的第一排气门。
在t4处，涡轮转速可以下降，但仍可以保持在阈值转速以上，同时发电机输出和发电机振动高于阈值水平。为了加快涡轮转速控制、发电机输出控制和发电机振动控制，可以打开耦连在涡轮两端的废气门阀(724)，以将排气流引导到排气催化剂，进而绕过涡轮。因此，到涡轮的排气流可以减少，且与只有第一排气门停用的降低率相比，以更快的速率将涡轮转速、发电机输出和发电机振动降低到相应的阈值以下。在t5处，涡轮转速可以降低到阈值转速以下，并且发电机输出和发电机振动可以降低到阈值水平以下。因此，在t5处，第一汽缸组的第二汽缸和第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门可以被重新启动，并且废气门阀可以关闭。
在t5和t6之间，由于第一汽缸组的第二汽缸和第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门的重新启功，经由第一汽缸组和第二汽缸组中的所有汽缸的第一排气门到涡轮的排气流可以增加，而通过第二阀的排气流相应地减小。
在t6处，涡轮转速可以再次增加到阈值转速以上，导致发电机输出也超过阈值输出并且发电机振动超过阈值振动。为了降低涡轮转速、发电机输出和发电机振动，第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门可以在t6处停用(722)，导致通过第一通道或第二通道的排气质量流的大的减少并且导致通过第三通道的排气流的更大的增大。由于放气气门在t6处停用，因此涡轮转速、发电机输出和发电机振动可以在t6和t7之间减小。这里，由于与在t1和t3处的涡轮转速上升相比涡轮转速的更大上升，第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门可以保持停用达较长的持续时间，以减少到涡轮的排气的流量，从而减少涡轮转速、发电机输出和发电机振动。
在t7处，涡轮转速可以降低到阈值转速以下，发电机输出可以降低到阈值输出以下，并且发电机振动可以低于阈值振动。因此，可以重新启动第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸中的第一排气门。换言之，发动机可以恢复标称操作，其中所有气门都是工作的，并且排气从汽缸组的每个汽缸的第一排气门和第二排气门中的每个输送。具体地，标称操作可以包括利用相对于第一汽缸和第二汽缸中的每个的第二排气门的第二排气门打开正时提前的第一排气门打开正时，操作汽缸组的第一汽缸和第二汽缸中的每个的第一排气门。标称操作可以进一步包括，利用相对于第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的第二排气门的第二排气门关闭正时提前的第一排气门关闭正时，操作第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的第一排气门。以这种方式，通过在排气循环期间稍后打开第二排气门，汽缸压力可以从涡轮入口上游的较高背压降低到涡轮下游的较低压力。因此，可以减少泵送损失。
以这种方式，当涡轮转速和阈值转速之间的差较小时或当涡轮转速超过阈值转速达较短持续时间时，可以通过使第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门停用来实现改善的发动机操作。当涡轮转速和阈值转速之间的差较大时或当涡轮转速超过阈值转速达较长持续时间时，通过停用第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的第一排气门，可以改善涡轮转速控制同时还可以将发电机输出维持在期望的水平并且减少与由涡轮驱动的发电机的振动相关联的NVH问题。
例如，直列式发动机可以具有分成汽缸组的四个汽缸，每个汽缸组具有两个汽缸，每个汽缸具有单个第一排气门。这里，当涡轮转速和阈值涡轮转速之间的差高于第一阈值时，第一汽缸组的单个汽缸和第二汽缸组的单个汽缸可以都被选择，并且所选择的汽缸的第一排气门可以停用。第一汽缸组的单个汽缸和第二汽缸组的单个汽缸可以基于其沿发动机缸体的位置和/或其点火顺序来选择。
在另一示例中，其中发动机配置类似，当发电机振动和阈值振动之间的差高于阈值差时，可以选择第一汽缸组的两个汽缸和第二汽缸组的两个汽缸，并且所有所选择的汽缸的第一排气门可以被停用。在该示例中，所有汽缸的第一个排气门可以被停用，同时汽缸继续操作并且其中进气门和第二排气门在发动机循环中继续打开和关闭。
基于涡轮转速大于阈值涡轮转速、发电机输出大于阈值输出、发电机振动大于阈值振动，通过停用第一汽缸组和第二汽缸组的所选汽缸的第一排气门，涡轮超速和发电机振动的升高可以减小，同时维持期望的发电机输出，并且提高发动机性能。
现在参考图8，其示出描绘第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门的示例性操作，以调节到涡轮发电机(例如，图1A中的涡轮发电机190)的涡轮的排气能量的流动的图，其中涡轮发电机包括在分离式排气发动机系统(诸如图1A中的发动机系统10)的排气系统中。图8的序列可以根据图3至图5的方法通过执行图1A至图2的系统中的指令来提供。时间t0-t8处的竖直标记表示序列期间的关注时间。在下面讨论的所有图中，X轴表示时间并且时间从每个图的左侧到每个图的右侧增加。
从图8顶部的第一个曲线图示出发动机负荷与时间的关系。Y轴表示发动机负荷并且发动机负荷沿Y轴方向增加。迹线802表示实际的发动机负荷，并且水平线804表示第一阈值发动机负荷，而水平线806表示第二阈值发动机负荷。
从图8顶部的第二个曲线图示出第一汽缸组的第一汽缸和第二汽缸的第一排气门的停用状态(0和1)与时间的关系。值“0”表示当第一汽缸组的第一汽缸和第二汽缸的第一排气门未被停用时的状态。值“1”表示当第一汽缸组的单个汽缸的第一排气门停用时的状态。Y轴表示当第一汽缸组的单个汽缸的第一排气门被停用时的停用状态。迹线808表示当第一汽缸组的单个汽缸的第一排气门被停用时的状态。
从图8顶部的第三个曲线图示出第二汽缸组的第一汽缸和第二汽缸的第一排气门的停用状态(0和1)与时间的关系。值“0”表示当第二汽缸组的第一汽缸和第二汽缸的第一排气门未被停用时的状态。值“1”表示当第二汽缸组的单个汽缸的第一排气门被停用时的状态。Y轴表示当第二汽缸组的单个汽缸的第一排气门被停用时的停用状态。迹线810表示当第二汽缸组的单个汽缸的第一排气门被停用时的状态。
从图8顶部的第四个曲线图示出部件温度与时间的关系。Y轴表示部件温度，并且部件温度沿Y轴方向上升。迹线812表示部件温度。
在t0和t1之间的时间，发动机可以在发动机负荷(802)低于第一阈值发动机负荷(804)的情况下操作。部件温度(812)由于发动机负荷增加而增加，同时保持低于阈值部件温度(814)。因此，不需要为降低部件温度而停用(第一汽缸组或第二汽缸组的)任何汽缸的第一排气门。因此，发动机可以在没有放气气门停用的情况下操作。
在时间t1处，虽然发动机在低于第一阈值发动机负荷(804)下操作，但部件温度(812)可以达到阈值部件温度(814)。因此，为了减少汽缸过热，第一汽缸组中的第一汽缸的第一排气门可以在t1(808)处停用，而第一汽缸组中的第二汽缸的第一排气门可以保持工作状态。由于第一汽缸组中的第一汽缸的第一排气门的停用，部件温度开始降低，但是仍然高于阈值部件温度(814)。响应于部件温度升高和发动机负荷同时上升高于第二阈值发动机负荷806(这表示汽缸加热的进一步的倾向)，第二汽缸组的第一汽缸的第一排气门也在t2处停用。具体地，第一汽缸组和第二汽缸组的第一汽缸的第一排气门可以保持停用，而第一汽缸组和第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门保持工作。第一汽缸组的第一汽缸和第二汽缸组的第一汽缸的第一排气门可以停用，同时汽缸继续操作并且进气门和第二排气门在发动机循环中继续打开和关闭。由于多个汽缸的第一排气门的停用，因此部件温度开始下降。
在t3处，发动机负荷(802)降低到第二阈值发动机负荷(806)，而部件温度继续保持在阈值部件温度以上。响应于发动机负荷的下降，第二汽缸组的第一汽缸的第一排气门(810)在t3处重新启动，而第一汽缸组的第一汽缸的第一排气门(808)保持停用以减少部件温度。
在t3和t4之间，发动机负荷(802)下降到第一阈值发动机负荷(804)，并且部件温度下降到阈值部件温度。因此，在t4处，使第一汽缸组的第一汽缸的第一排气门(808)重新启动。
在t4和t5之间，发动机负荷可以进一步降低到低于第一阈值发动机负荷，并且部件温度可以保持低于阈值部件温度。因此，第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门可以保持工作状态。
接下来，在时间t5处，发动机负荷(802)可以再次增加到第一阈值发动机负荷(804)。作为发动机负荷增加的结果，部件温度也可以增加并超过阈值部件温度。响应于汽缸加热，在t5处，可以停用第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门(810)以减少汽缸过热。在t5和t6之间，发动机负荷(802)可以继续增加，进而超过第一阈值发动机负荷(804)但是保持低于第二阈值发动机负荷(806)直到刚好在t6之前。响应于发动机负荷的增加，部件温度也可以增加，同时保持在阈值部件温度以上。因此，为了进一步减少部件温度的上升，第一汽缸组(808)的第二汽缸的第一排气门也可以在t6处停用。
在t6和t7之间，发动机负荷可以增加。然而，通过维持第一汽缸组和第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门停用，部件温度降低并且避免了过热。
在t7处，响应于部件温度的下降，第一汽缸组的第二汽缸的第一排气门(808)被重新启功。然而，由于发动机负荷高于第一阈值发动机负荷，第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门(810)可以保持停用，以进一步减少由于发动机负荷升高引起的部件加热。
在时间t8处，由于发动机负荷已经降低到低于第一阈值发动机负荷并且部件温度已经降低到低于阈值部件温度，因此第二汽缸组的第二汽缸的第一排气门(810)可以重新启动。换言之，发动机可以在没有放气气门停用的情况下恢复标称操作。具体地，标称操作可以包括从第一汽缸和第二汽缸中的每个的第一排气门输送排气，并且利用相对于第一汽缸和第二汽缸中的每个的第二排气门的第二排气门打开正时提前的第一排气门打开正时，操作第一汽缸和第二汽缸中的每个的第一排气门。标称操作可以进一步包括，从第一排气门输送排气，并且利用相对于第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的第二排气门的第二排气门关闭正时提前的第一排气门关闭正时，操作第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的第一排气门。
以这种方式，通过选择性地停用一个或多个汽缸的耦连到将排气引导到涡轮涡形的通道的排气门，可以快速地控制涡轮转速。具体地，通过调节用于选择性排气门停用的汽缸组的汽缸的数量和标识，可以改变到涡轮下游的排气质量流以提供各种流量范围。另外，通过基于汽缸的分组来选择汽缸，可以减少由涡轮超速引起的NVH问题。例如，可以减少由涡轮驱动的发电机处受到的振动。通过将一个或多个汽缸的剩余排气门维持在工作状态，该剩余的排气门耦连到将排气引导到排气催化剂同时绕过涡轮的通道，催化剂温度控制可以与涡轮转速控制同时执行。以这种方式，可以减少涡轮超速、发电机NVH的升高和部件超温，以提高发动机的性能。
在一个示例中，发动机的方法包括：将排气从第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门输送到排气涡轮的第一涡形，同时将排气从第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门输送到排气涡轮的第二涡形；以及将排气从第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门输送到排气催化剂，同时绕过涡轮。前述示例可以附加地或可选地进一步包括，响应于大于阈值转速的涡轮转速，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个或多个汽缸的第一排气门。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，涡轮驱动发电机。前述示例中的任何一个或全部可以附加地或可选地进一步包括，基于涡轮转速选择多个第一排气门中用于停用的一个或多个，以及选择性停用的持续时间。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，多个第一排气门中选择用于停用的一个或多个、选择性停用的顺序以及选择性停用的持续时间进一步基于相对于阈值输出的发电机功率或电流输出或相对于阈值振动的发电机振动而选择。
在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，多个第一排气门中选择用于停用的一个或多个、选择性停用的顺序以及选择性停用的持续时间进一步基于相对于阈值温度的排气系统温度而选择。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门经由第一排气歧管耦连到涡轮的第一涡形，并且第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门经由第二不同的排气歧管耦连到涡轮的第二涡形，并且其中第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门经由绕过涡轮的第三排气歧管耦连到排气催化剂。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，第一汽缸组位于发动机的第一排上，并且第二汽缸组位于发动机的第二不同的排上。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，第一汽缸组和第二汽缸组基于沿发动机缸体的汽缸位置和点火顺序来选择。
此外，在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，基于涡轮转速的选择包括：当涡轮转速和阈值转速之间的差较小时或者当涡轮转速超过阈值转速达较短的持续时间时，停用第一汽缸组和第二汽缸组的一个汽缸的第一排气门；以及当涡轮转速和阈值转速之间的差较大时或者当涡轮转速超过阈值转速达较长的持续时间时，停用第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的第一排气门。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，基于排气系统温度的选择进一步包括，响应于排气系统温度小于阈值温度，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，从第一排气门输送排气包括利用相对于第一汽缸和第二汽缸中的每个的第二排气门的第二排气门打开正时提前的第一排气门打开正时，操作第一汽缸和第二汽缸中的每个的第一排气门。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，从第一排气门输送排气进一步包括利用相对于第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的第二排气门的第二排气门关闭正时提前的第一排气门关闭正时，操作第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的第一排气门。
在另一示例中，发动机的方法可以包括：使排气从第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门流向排气涡轮的第一涡形；使排气从第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门流向排气涡轮的第二涡形，涡轮驱动发电机；使排气从第一汽缸组和第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门流向排气催化剂，同时绕过涡轮；以及响应于在第一工况期间涡轮转速高于阈值转速，停用第一汽缸组和第二汽缸组的个别第一排气门机构的第一汽缸模式；以及响应于在与第一状况不同且相互排斥的第二工况期间涡轮转速高于阈值转速，停用第一汽缸组和第二汽缸组的个别第一排气门机构的第二不同的汽缸模式。前述示例可以附加地或可选地包括，第一模式和第二模式中的每个基于涡轮转速、发动机转速、发动机负荷、发动机温度和变速器档位选择中的一个或多个。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，第一汽缸模式包括第一汽缸组的第一汽缸和第二汽缸组的第一汽缸，并且第二汽缸模式包括第一汽缸组的第二汽缸和第二汽缸组的第二汽缸。在任一或全部前述示例中，附加地或可选地，停用第一汽缸模式包括，当发动机负荷较高时，选择性地停用仅第一汽缸组的一个或多个汽缸的个别第一排气门机构，并且当发动机负荷较低时，选择性地停用第一汽缸组和第二汽缸组两者的一个或多个汽缸的个别第一排气门机构。任一或全部前述示例可以另外地或可选地进一步包括，当发动机转速较高时，选择性停用仅第一汽缸组的一个或多个汽缸的个别第一排气门机构，并且当发动机负荷较低时，选择性停用第一汽缸组和第二汽缸组两者的一个或多个汽缸的个别第一排气门机构。
另一示例性发动机系统包括：发动机，其包括具有排气催化剂的排气歧管；排气涡轮，其具有第一涡形和第二涡形，涡轮驱动发电机；第一汽缸组，其具有第一汽缸，第一汽缸包括第一排气门和第二排气门，第一排气门可选择性地停用；第二汽缸组，其具有第二汽缸，第二汽缸包括第一排气门和第二排气门，第一排气门可选择性地停用；第一通道，其将第一汽缸的第一排气门耦连到涡轮的第一涡形；第二通道，其将第二汽缸的第一排气门耦连到涡轮的第二涡形；第三通道，其将第一汽缸和第二汽缸中的每个的第二排气门耦连到排气催化剂，同时绕过涡轮，排气催化剂定位在涡轮的下游；以及控制器。控制器可以配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：在第一汽缸和第二汽缸的第一排气门启动的情况下以第一模式操作；在第一汽缸和第二汽缸中的一个的第一排气门停用的情况下以第二模式操作；在第一汽缸和第二汽缸中的每个的第一排气门停用的情况下以第三模式操作；以及基于排气系统温度和涡轮转速中的一个或多个在各模式之间转换。在前述示例中，附近地或可选地，转换包括响应于排气系统温度小于阈值上升、涡轮转速小于阈值增加中的一个或多个，从第一模式转换到第二模式；以及响应于排气系统温度大于阈值上升、涡轮转速大于阈值增加中的一个或多个，从第一模式转换到第三模式，并且其中在第一模式、第二模式和第三模式中的每个期间，第二排气门是工作的。
应注意，本文中包括的示例性控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统来执行。本文中描述的特定例程可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序执行，并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必须的，而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。
应该理解，本文公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性能的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别地指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以是指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性能的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论是与原始权利要求相比更宽、更窄、相等或不同的范围，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，包括：
将排气从第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门输送到排气涡轮的第一涡形，同时将排气从第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门输送到所述排气涡轮的第二涡形；以及
将排气从所述第一汽缸组和所述第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门输送到排气催化剂，同时绕过所述涡轮。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于涡轮转速大于阈值转速，选择性地停用所述第一汽缸组和所述第二汽缸组中的一个或多个汽缸的所述第一排气门。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮驱动发电机。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括选择多个排气门中的一个或多个用于停用，以及所述选择性停用的持续时间基于所述涡轮转速。
5.根据权利要求2所述的方法，其中基于相对于阈值输出的发电机功率或电流输出，进一步选择为停用而选择的所述多个排气门中的所述一个或多个、所述选择性停用的顺序以及所述选择性停用的所述持续时间。
6.根据权利要求2所述的方法，其中基于相对于阈值温度的排气系统温度，进一步选择为停用而选择的所述多个汽缸中的一个或多个、所述选择性停用的所述顺序以及所述选择性停用的所述持续时间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一汽缸组的所有汽缸的所述第一排气门经由第一排气歧管耦连到所述涡轮的所述第一涡形，并且所述第二汽缸组的所有汽缸的所述第一排气门经由第二不同的排气歧管耦连到所述涡轮的所述第二涡形，并且其中所述第一汽缸组和所述第二汽缸组的所有汽缸的所述第二排气门经由绕过所述涡轮的第三排气歧管耦连到所述排气催化剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一汽缸组位于所述发动机的第一排上，并且所述第二汽缸组位于所述发动机的第二不同的排上。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一汽缸组和所述第二汽缸组基于沿发动机缸体的汽缸位置和点火顺序选择。
10.根据权利要求2所述的方法，其中基于所述涡轮转速的所述选择包括：当所述涡轮转速和所述阈值转速之间的差较小时，或者当所述涡轮转速超过所述阈值转速达较短的持续时间时，停用所述第一汽缸组和所述第二汽缸组的一个汽缸的所述第一排气门；以及当所述涡轮转速和所述阈值转速之间的差较大时，或者当所述涡轮转速超过所述阈值转速达较长的持续时间时，停用所述第一汽缸组和所述第二汽缸组的每个汽缸的所述第一排气门。
11.根据权利要求6所述的方法，其中基于所述排气系统温度的所述选择进一步包括响应于所述排气系统温度小于所述阈值温度，选择性地停用所述第一汽缸组和所述第二汽缸组的所有汽缸的所述第一排气门。
12.根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一排气门输送排气包括用相对于所述第一汽缸组和所述第二汽缸组中的每个的所述第二排气门的第二排气门打开正时提前的第一排气门打开正时，操作所述第一汽缸组和所述第二汽缸组中的每个的所述第一排气门。
13.根据权利要求12所述的方法，其中从所述第一排气门输送排气进一步包括用相对于所述第一汽缸组和所述第二汽缸组中的每个汽缸的所述第二排气门的第二排气门关闭正时提前的第一排气门关闭正时，操作所述第一汽缸组和所述第二汽缸组中的每个汽缸的所述第一排气门。
14.一种用于发动机的方法，包括：
使排气从第一汽缸组的所有汽缸的第一排气门流向排气涡轮的第一涡形；
使排气从第二汽缸组的所有汽缸的第一排气门流向所述排气涡轮的第二涡形，所述涡轮驱动发电机；
使排气从所述第一汽缸组和所述第二汽缸组的所有汽缸的第二排气门流向排气催化剂，同时绕过所述涡轮；以及
响应于在第一工况期间涡轮转速高于阈值转速，停用所述第一汽缸组和所述第二汽缸组的各个第一排气门机构的第一汽缸模式；以及
响应于在与所述第一工况不同并相互排斥的第二工况期间涡轮转速高于所述阈值转速，停用所述第一汽缸组和所述第二汽缸组的各个第一排气门机构的第二不同汽缸模式。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一模式和所述第二模式中的每个基于涡轮转速、发动机转速、发动机负荷、发动机温度以及变速器档位选择中的一个或多个。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一汽缸模式包括所述第一汽缸组的第一汽缸和所述第二汽缸组的第一汽缸，并且所述第二汽缸模式包括所述第一汽缸组的第二汽缸和所述第二汽缸组的第二汽缸。
17.根据权利要求15所述的方法，其中停用所述第一汽缸模式包括：
当所述发动机负荷较高时，选择性地停用仅所述第一汽缸组的一个或多个汽缸的各个第一排气门机构，并且当所述发动机负荷较低时，选择性地停用所述第一汽缸组和所述第二汽缸组两者中的一个或多个汽缸的各个第一排气门机构。
18.根据权利要求15所述的方法，其中停用所述第二汽缸模式包括：
当所述发动机转速较高时，选择性地停用仅所述第一汽缸组的一个或多个汽缸的各个第一排气门机构，并且当所述发动机转速较低时，选择性地停用所述第一汽缸组和所述第二汽缸组两者中的一个或多个汽缸的各个第一排气门机构。
19.一种发动机系统，包括：
发动机，其包括具有排气催化剂的排气歧管；
排气涡轮，其具有第一涡形和第二涡形，所述涡轮驱动发电机；
第一汽缸组，其具有第一汽缸，所述第一汽缸包括第一排气门和第二排气门，所述第一排气门可选择性地停用；
第二汽缸组，其具有第二汽缸，所述第二汽缸包括第一排气门和第二排气门，所述第一排气门可选择性地停用；
第一通道，其将所述第一汽缸的所述第一排气门耦连到所述涡轮的第一涡形；
第二通道，其将所述第二汽缸的所述第一排气门耦连到所述涡轮的所述第二涡形；
第三通道，其将所述第一汽缸和所述第二汽缸中的每个的所述第二排气门耦连到排气催化剂，绕过所述涡轮，所述排气催化剂定位在所述涡轮的下游；以及
控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：
在所述第一汽缸和所述第二汽缸的所述第一排气门启动的情况下，以第一模式操作；
在所述第一汽缸和所述第二汽缸中的一个的所述第一排气门停用的情况下，以第二模式操作；
在所述第一汽缸和所述第二汽缸中的每个的所述第一排气门停用的情况下，以第三模式操作；以及
基于排气系统温度和涡轮转速中的一个或多个在模式之间转换。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述转换包括响应于排气系统温度小于阈值上升、涡轮转速小于阈值增加中的一个或多个，从所述第一模式转换到所述第二模式；以及响应于排气系统温度大于阈值上升、涡轮转速大于阈值增加中的一个或多个，从所述第一模式转换到所述第三模式，并且其中在所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式中的每个期间，所述第二排气门是工作的。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10138822B2 (en) * 2016-12-16 2018-11-27 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10190507B2 (en) * 2016-12-16 2019-01-29 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10012159B1 (en) * 2016-12-16 2018-07-03 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
JP6601445B2 (ja) * 2017-03-13 2019-11-06 トヨタ自動車株式会社 排気タービン発電システム
US10145320B1 (en) 2017-08-31 2018-12-04 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost and EGR control
DE102018205770A1 (de) * 2018-04-17 2019-10-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage
DE102019107688A1 (de) * 2019-03-26 2020-10-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbrennungsmotor sowie Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004156528A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Toyota Motor Corp 発電機付タービンを備える車両の制御装置
DE102004027474A1 (de) * 2004-06-04 2005-12-29 Audi Ag Viertakt-Verbrennungsmotor mit Abgasturbolader und Verfahren zur Optimierung seines Betriebs
US20070295001A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Philip James Edward Newman Control strategy for turbocharged diesel engine
CN101191436A (zh) * 2006-11-29 2008-06-04 上海通运汽车科技有限公司 一种汽车发动机排气涡轮发电装置
US20080282699A1 (en) * 2004-07-23 2008-11-20 Pierre Barthelet Use of Compressor to Turbine Bypass for Electric Boosting System
WO2009040642A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust device and control device for internal combustion engine
CN101779023A (zh) * 2007-08-13 2010-07-14 丰田自动车株式会社 用于配装有涡轮增压器的内燃发动机的控制设备
CN201763403U (zh) * 2010-05-31 2011-03-16 张�荣 使用排气门异步机构和多入口涡轮的动力装置
CN102374041A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 福特环球技术公司 用于控制发动机排气的方法和系统
CN203189113U (zh) * 2012-03-21 2013-09-11 福特环球技术公司 涡轮增压系统
JP2014047729A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関システムおよびこれを備えた船舶ならびに内燃機関システムの制御方法
DE202015101924U1 (de) * 2015-03-31 2015-06-03 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Turbinen und schaltbaren Auslassöffnungen

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE512943C2 (sv) 1998-10-05 2000-06-12 Saab Automobile Förbränningsmotor
SE519321C2 (sv) * 2001-06-29 2003-02-11 Saab Automobile Sätt att driva en förbränningsmotor samt förbränningsmotor
US8359770B2 (en) 2007-02-12 2013-01-29 Pierre Senizergues Dynamically moderated shock attenuation system for apparel
US8091357B2 (en) 2008-03-31 2012-01-10 Caterpillar Inc. System for recovering engine exhaust energy
DE102010060106B4 (de) * 2010-10-21 2018-05-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
US8763385B2 (en) 2011-10-12 2014-07-01 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an engine
US9435271B2 (en) 2011-10-12 2016-09-06 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for controlling airflow through a throttle turbine generator
US8967116B2 (en) 2011-10-12 2015-03-03 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for a throttle turbine generator
JP5922402B2 (ja) 2011-12-28 2016-05-24 三菱重工業株式会社 ツインスクロールターボチャージャ
US8833058B2 (en) * 2012-04-16 2014-09-16 Ford Global Technologies, Llc Variable valvetrain turbocharged engine
EP2749757B1 (en) 2012-12-28 2019-05-15 FPT Industrial S.p.A. Method and apparatus for controlling a twin scroll turbocharger with variable geometry depending on the exhaust gas recirculation
GB2514789B (en) * 2013-06-04 2017-03-29 Jaguar Land Rover Ltd Exhaust turbocharger having different turbine geometries for separate exhaust streams
US9051871B1 (en) * 2014-02-27 2015-06-09 GM Global Technology Operations LLC Variable twin-scroll turbine for turbocharged internal combustion engine featuring cylinder deactivation
US9399969B2 (en) * 2014-07-29 2016-07-26 Ford Global Technologies, Llc Twin scroll turbocharger in a variable displacement engine
US9709065B2 (en) 2014-11-06 2017-07-18 Ford Global Technologies, Llc System and method for a turbocharger driven coolant pump
US9518506B2 (en) * 2014-11-10 2016-12-13 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for control of turbine-generator via valve deactivation in a split exhaust engine system
US9624850B2 (en) * 2014-11-10 2017-04-18 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for control of turbine-generator via exhaust valve timing and duration modulation in a split exhaust engine system
US20180216540A1 (en) * 2015-06-02 2018-08-02 Psa Automobiles S.A. Turbocharged Engine Assembly Having Two Exhaust Ducts Provided With A Control Valve
US10570822B2 (en) * 2017-06-26 2020-02-25 Garrett Transportation I Inc. Exhaust manifold system for turbocharger device with plural volute members

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004156528A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Toyota Motor Corp 発電機付タービンを備える車両の制御装置
DE102004027474A1 (de) * 2004-06-04 2005-12-29 Audi Ag Viertakt-Verbrennungsmotor mit Abgasturbolader und Verfahren zur Optimierung seines Betriebs
US20080282699A1 (en) * 2004-07-23 2008-11-20 Pierre Barthelet Use of Compressor to Turbine Bypass for Electric Boosting System
US20070295001A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Philip James Edward Newman Control strategy for turbocharged diesel engine
CN101191436A (zh) * 2006-11-29 2008-06-04 上海通运汽车科技有限公司 一种汽车发动机排气涡轮发电装置
CN101779023A (zh) * 2007-08-13 2010-07-14 丰田自动车株式会社 用于配装有涡轮增压器的内燃发动机的控制设备
WO2009040642A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust device and control device for internal combustion engine
CN201763403U (zh) * 2010-05-31 2011-03-16 张�荣 使用排气门异步机构和多入口涡轮的动力装置
CN102374041A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 福特环球技术公司 用于控制发动机排气的方法和系统
CN203189113U (zh) * 2012-03-21 2013-09-11 福特环球技术公司 涡轮增压系统
JP2014047729A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関システムおよびこれを備えた船舶ならびに内燃機関システムの制御方法
DE202015101924U1 (de) * 2015-03-31 2015-06-03 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Turbinen und schaltbaren Auslassöffnungen

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