CN107795371B - 改进冷起动催化剂起燃的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及改进冷起动催化剂起燃的方法和系统。提供了用于在发动机冷起动状况期间通过抑制涡轮增压器轴的旋转加速催化剂起燃的方法和系统。在一个示例中，方法包括在发动机冷起动状况期间抑制涡轮增压器轴的旋转，直至催化剂以期望的效率操作。可以经由无源轴锁定机构或有源轴锁定机构抑制轴的旋转。

Description

改进冷起动催化剂起燃的方法和系统

技术领域

本发明总体涉及用于控制车辆发动机的涡轮增压器以在发动机冷起动状况期间加速催化剂起燃的方法和系统。

背景技术

在发动机排放测试期间，可能需要排气催化剂以在从冷却到环境状况的发动机起动之后的在预定时间内达到期望的转换效率。例如，在一些发动机排放测试中，可能需要排气催化剂以在发动机起动之后的20秒内以大于80％的效率操作。取决于组合物(composition)催化剂，排气催化剂操作温度可以在范围从约800华氏度至1600华氏度的温度状况下以此类效率开始操作。因此，为了在发动机起动之后的短时间段内提高排气催化剂的效率，可以采用各种操作策略来加热催化剂并且加速排气催化剂的起燃。

在发动机起动之后，尝试解决与加速催化剂的起燃相关的问题可以包括调整发动机的点火正时或空燃比(AFR)以增加排气温度。然而，本发明人已经认识到，虽然调整点火正时和AFR尝试通过增加排气温度来加速催化剂起燃，但是这些策略不足以解决排气对排气部件的热损失。

本发明人已经认识到，排气的一个热损失源是由于随着其行进到排气催化剂排气的旋转速率增加。由于涡轮机的自由旋转运动，排气的旋转速率在包括涡轮增压器的发动机中的涡轮机的下游处增加。涡轮机的这种自由旋转运动导致排气的旋转速率在排气流过涡轮机到排气催化剂时增加。随着排气朝向排气催化剂轴向下游行进，排气的增加的旋转增加了排气从排气歧管到排气催化剂的行进时间或驻留时间。因此，排气和排气管道的壁之间的接触量增加，并且在排气到达排气催化剂之前可以发生从排气到排气管道的热损失量的增加。

发明内容

在一个示例中，以上描述的问题可以通过一种方法解决，该方法包括响应于发动机冷起动状况，经由轴锁定机构来抑制涡轮增压器的轴的运动(movement)。轴锁定机构可以是无源(passive)轴锁定机构或有源(active)轴锁定机构。使用轴锁定机构而不是仅仅单独地依靠废气门位置来控制涡轮增压器的旋转可以是有利的。例如，轴锁定机构在控制涡轮增压器轴的旋转速度上可以更准确，和/或可以具有比废气门调整更大的对流动旋转的影响。如果可用，可以提供轴锁定来替代废气门调整，或除了废气门调整之外，可以提供轴锁定。

通过抑制涡轮增压器的旋转，可以实现降低螺旋地通过涡轮增压器的涡轮机下游的排气通道的排气旋转速率的技术效果，并且可以随着排气行进到排气催化剂减少排气的热损失。在排气行进到排气催化剂时，来自排气的热损失的减少可以加速催化剂起燃并且可以导致减少的排放。

如上所述，轴锁定机构可以是无源轴锁定机构或有源轴锁定机构。无源轴锁定机构可以包括当在固态状态时使涡轮增压器停止或抵抗涡轮增压器旋转的相变材料。随着相变材料的温度增加，相变材料的黏度可以降低。一旦相变材料的黏度降低到阈值黏度以下，则可以使涡轮增压器轴能够旋转。在一些示例中，如由包含在相变材料中的物质所定义，相变材料的熔点温度可以对应于催化剂可以以期望的效率操作的温度。无源轴锁定机构可以有利于涡轮增压器轴耐受高温状况而不劣化。

有源轴锁定机构可以包括可以被致动以装配到轴锁定机构的凹部以使涡轮增压器的轴的旋转停止的销。有源轴锁定机构可以有利于响应于某些状况快速地使涡轮增压器轴的旋转停止或使涡轮增压器轴能够旋转，并且改变不再阻止旋转的状况(诸如温度)。例如，可以使轴旋转停止，直至精确地当期望使轴能够转动时。在一个示例中，有源轴锁定机构可以使轴在发动机冷起动状况期间停止，直至达到减少排气旋转的第一温度，从而导致加速催化剂起燃，但是在其它起动状况或发动机重新起动状况期间停止，直至达到不同的第二(例如，更低或更高)温度。

应当理解，以上的发明内容被提供以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。不意味着确定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随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出根据本公开的实施例的示例发动机的示意图。

图2示出根据第一实施例的轴锁定机构的第一视图。

图3示出根据第一实施例的轴锁定机构的第二视图。

图4示出根据第一实施例的轴锁定机构的剖视图。

图5示出根据第二实施例的在第一状态下的轴锁定机构的视图。

图6示出根据第二实施例的在第二状态下的轴锁定机构的视图。

图7示出用于操作涡轮增压器系统的示例方法的流程图。

图8示出用于执行涡轮增压器系统的减轻动作的示例方法的流程图。

图9示出废气门位置、轴锁定机构、涡轮机转速、催化剂温度(T_CAT)以及发动机转速之间的示例关系的图示。

图2至图6近似按比例示出。

具体实施方式

以下描述涉及在发动机系统(诸如图1的发动机系统)中的发动机冷起动状况期间改进催化剂起燃的系统和方法。响应于发动机工况诸如冷起动状况，轴锁定机构(诸如图2至图6所描述的)可以在锁定和解锁状态下操作。在一些示例中，轴锁定机构可以定位在锁定状态，以在冷起动状况期间加速催化剂起燃。轴锁定机构的锁定状态可以通过抑制涡轮增压器的涡轮机的旋转来加速催化剂起燃。涡轮机的旋转可以在涡轮机下游的排气流中产生旋转，并且排气流的这种旋转可以导致排气的热损失。在其它示例中，轴锁定机构可以被定位在解锁状态，使得能够不受抑制地旋转涡轮机。在一些示例中，该解锁状态可以有利于满足发动机增压需求。发动机系统的控制器可以可执行以在轴锁定机构操作的状况下和在轴锁定机构可以劣化的状况下执行控制涡轮增压器的操作的程序，诸如图7至图8的程序。发动机系统控制器执行的程序可以基于发动机部件的各种关系，如图9所描述。

图1至图6示出具有各种部件的相对定位的示例配置。如果示出为彼此直接接触或直接耦接，则至少在一个示例中，此类元件可以分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此接近或相邻的元件可以分别彼此接近或相邻。作为示例，彼此共面接触放置的部件被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，这些彼此分离定位且在其间仅具有空间而没有其它部件的元件可以被如上称呼。作为又一个示例，显示为在彼此的上方/下方、彼此的相对侧、或彼此的左侧/右侧的元件相对于彼此可以被如上称呼。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于图的竖直轴线，并且用于描述图中的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，示出为在其它元件上方的元件竖直定位在其它元件上方。作为另一个示例，图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如为环形的、直的、平面的、弯曲的、圆形的、倒角的、成角度的等)。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，示出为在另一个元件内或示出为在另一元件的外部的元件可以被如上称呼。

参考图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，多个汽缸中的一个汽缸在图1中示出。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36定位在其中并且连接到曲轴40。燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每一个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53来操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。

燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到汽缸30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。可替代地，可以将燃料喷射到进气道，这是本领域技术人员已知的进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)被输送到燃料喷射器66。

此外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162连通。轴161将涡轮增压器涡轮机164机械地耦接到涡轮增压器压缩机162。排气旋转式涡轮机164经由轴161耦接到压缩机162。然而，在一些示例中，废气门172可以允许排气通过将排气重新引导通过涡轮机旁通管道174而绕过涡轮机164。当涡轮机和涡轮增压器的压缩机经由轴161耦接时，涡轮机164的旋转可以导致压缩机162旋转。当压缩机162旋转时，压缩机162可以从进气口42抽吸空气以供应进气增压室46。然而，在一些示例中，压缩机旁通阀165可以重新引导进气通过压缩机旁通管道168。在一些示例中，涡轮机旁通管道174和压缩机旁通管道168可以用于控制涡轮机轴161与轴锁定机构166组合的旋转速度。然而，在其它实施例中，可以不提供压缩机旁通管道168和涡轮机旁通管道174。

涡轮增压器压缩机162、轴161、涡轮机164和轴锁定机构166可以是涡轮增压器系统的一部分。涡轮增压器系统可以是安装到发动机的排气部件的独立组件，并且涡轮增压器系统可以被包含在涡轮增压器壳体内。不同类型的涡轮增压器系统可以是可能的。例如，单旋涡轮增压器系统或双旋涡轮增压器系统可以是可能的。

轴161的旋转可以由第一轴承176和第二轴承178支撑。旋转地支撑轴161的轴承176和178可以是高速轴承。在一个示例中，例如，轴承176可以围绕轴161，并且可以定位在涡轮增压器压缩机162和轴锁定机构166之间。轴承178可以围绕轴161，并且可以定位在涡轮增压器涡轮机164和轴锁定机构166之间。尽管轴承176和178被示出定位在轴的任一端，但是其它定位可以是可能的，并且附加的轴承可以是可能的，以便为轴161的旋转提供进一步的支撑。

几种不同类型的轴承配置可以是可能的，以旋转地支撑轴161。例如，轴承176和178可以是具有油压膜(oil hydraulic film)的半浮式轴颈(journal)轴承、具有油压膜的全浮式轴颈轴承、具有油涂层的按压在轴261上的滚珠轴承、具有密封油脂的按压在轴261上的滚珠轴承、滚针轴承或空气轴承。在使用油涂层或密封油脂的示例轴承中，油涂层或密封油脂为轴承提供润滑，以防止轴承以及涡轮增压器轴161的劣化。

轴161包括轴锁定机构166。在一些示例中，轴锁定机构166可以与控制器12连通。轴锁定机构166可以响应于发动机工况来抑制轴161的旋转。例如，响应于发动机工况，控制器12可以致动轴锁定机构166的致动器，以便抑制轴161的旋转或使得轴161能够旋转。在其它示例中，轴锁定机构166可以响应于诊断测试结果来抑制轴161的旋转或使得轴161能够旋转。在其它实施例中，轴锁定机构166可以不与控制器12连通。

可选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从进气口42到压缩机162和进气歧管44的空气流。在一个示例中，可以使用高压双级燃料系统来生成更高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以定位在进气门52和进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门(port throttle)。

无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示为耦接到催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可使用各自具有多个砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以为三元型催化剂。在整个公开内容中可以理解，参考催化剂是指排气催化剂，诸如被包括在转化器70中。转化器70可以耦接在涡轮增压器涡轮机164的下游，并且从排气歧管48行进的排气可以在到达转化器70之前通过涡轮机164。在除了涡轮增压器之外，废气门172和涡轮机旁通管道174还被包括在发动机系统中的示例中，转化器70可以耦接在涡轮增压器涡轮机164和涡轮机旁通管道174两者的下游。此外，在除了涡轮增压器涡轮机164之外还包括废气门172和涡轮机旁通管道174的示例中，从排气歧管48行进的排气可以在行进通过转化器70之前首先通过涡轮机旁通管道174和/或涡轮机164。

控制器12在图1中被示出为常规微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、不失效存储器110和常规数据总线。控制器12可以是控制系统14的一部分。控制系统14可以进一步包括传感器16和致动器18(其各种示例在本文中被描述)。除了先前讨论的那些信号之外，控制系统14的控制器12还被示出为接收来自耦接到发动机10的传感器18的各种信号，包括：来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；耦接到加速器踏板130以用于感测由脚部132施加的力的位置传感器134；压力传感器可以耦接到油泵以确定油泵(未示出)的压力；耦接到制动器踏板150以用于感测由脚部152施加的力的位置传感器154；来自耦接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；涡轮机入口气体压力和/或排气压力的测量值可以从耦接在涡轮机164附近的压力传感器进行测量；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值；可以从耦接在排气歧管中的压力传感器推测出涡轮机入口气体压力的测量值。还可以感测大气压力(传感器未示出)以由控制器12进行处理。发动机位置传感器118可以在曲轴的每一转产生预定数量的等间隔脉冲，根据该等间隔脉冲可以确定发动机转速(RPM)。轴位置传感器可以感测轴161的旋转速度。此外，在一些实施例中，控制器12可以接收来自轴锁定机构166的传感器的信号。例如，控制器12可以从轴锁定机构166的位置传感器接收信号。这些位置传感器可以感测轴锁定机构166的致动器或轴锁定机构166的销的位置。在一些示例中，轴锁定机构166还可以具有定位在其中的温度传感器。在其它示例中，轴锁定机构166的温度可以基于ECT、耦接到催化转化器70的温度传感器的输出、或定位在排气通道48中的温度传感器的输出中的一个或多个。位置传感器还可以耦接到压缩机旁通阀170和废气门172中的一个或两个，以向控制器12提供它们的位置的信号。

控制系统14的控制器12接收来自图1的各种传感器16的信号并且采用图1的各种致动器18以基于接收到的信号和存储在控制器12的存储器上的指令来调整发动机操作。例如，调整轴锁定机构可以包括调整轴锁定机构的销的致动器。在另一个示例中，调整废气门172的位置可以包括调整废气门172的致动器。

在一些示例中，发动机可以耦接到混合动力车辆中的电动机/电池系统。此外，在一些示例中，可以采用其它发动机配置，例如柴油发动机。

在操作期间，发动机10内的每一个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近汽缸的底部并且处于其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域的技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程结束时并且最靠近汽缸盖处(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下文中被称为点火的过程中，喷射的燃料由已知的点火装置诸如火花塞92点火，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。注意，以上内容仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负的气门重叠、延迟的进气门关闭或各种其它示例。

为了讨论的目的，集中地描述图2至图4。图2至图4示出根据第一实施例的轴锁定机构的各种视图。在第一附图中引入的类似部件可以在随后附图中类似地被编号，而不是被重新引入。

图2示出根据第一实施例的轴锁定机构200的第一视图。轴锁定机构200可以对应于图1中所描述的轴锁定机构166。轴锁定机构200可以是涡轮增压器系统的无源轴锁定机构，并且可以包括围绕涡轮增压器系统的轴261的至少一部分的外部壳体202。在一些示例中，轴261可以对应于图1中所描述的轴161。尽管未示出，轴261可以在轴的第一端208处旋转地耦接到压缩机，并且在轴的第二端210处旋转地耦接到涡轮机。轴261可以经由关于图1所描述的轴承176和178被旋转地支撑。此外，尽管轴锁定机构200被示出为定位在轴261的第一端208和第二端210之间的大约一半处，但是轴锁定机构的其它定位可以是可能的。例如，轴锁定机构200可以被定位成接触涡轮增压器的涡轮增压器轮的后盘(back disk)，其中后盘是涡轮机164或与涡轮机164的一侧相对的压缩机162或包括叶片的压缩机162的基本上平坦的平面侧面。在另一个示例中，轴锁定机构200可以被定位成接触旋转轮叶片结构。轴锁定机构的不同布置可以有利于不同涡轮增压器系统的包装约束。

外部壳体202可以围绕轴261的一部分，并且外部壳体202围绕的轴261的部分可以包括多个凹部(recess)或狭槽204。外部壳体202可以被固定到发动机的一部分，使得轴261可以相对于外部壳体202旋转。换句话说，外部壳体202可以被固定到发动机的一部分，使得轴261可以在外部壳体202内旋转。在一些示例中，外部壳体202可以被固定到涡轮增压器系统的壳体的内部，其中外部壳体202由涡轮增压器壳体包围。例如，涡轮增压器壳体可以围绕轴261、轴锁定机构200、涡轮机164以及压缩机162，并且涡轮增压器壳体可以被安装到发动机。

凹部204可以集成到轴261，并且凹部204可以相对于轴261的基表面凹陷。封闭腔可以形成在轴261和凹部204与外部壳体202之间。话句话说，在轴261和与轴一体形成的凹部204与外部壳体202之间可以存在腔。该腔可以填充有相变材料。在一些示例中，该相变材料可以是蜡，诸如蜡颗粒。相变材料可以围绕轴261并且可以位于轴261的外部表面和外部壳体202的内部表面之间的轴261的凹部204内。

在一些示例中，轴锁定机构200可以直接接触轴261。在轴锁定机构200直接接触轴261的示例中，轴锁定机构200可以被称为直接耦接的轴锁定机构。换句话说，在轴锁定机构200接触轴261以将轴261和轴锁定机构200耦接而没有其它部件定位在其之间的示例中，轴锁定机构可以被称为直接耦接的轴锁定机构。

在其它示例中，轴锁定机构200可以不直接接触轴161，并且替代地，可以间接地耦接到轴161。在轴锁定机构200间接地耦接到轴261的示例中，轴锁定机构200可以耦接到旋转地支撑轴261的轴承。例如，轴锁定机构200可以经由环形结构206耦接到关于图1所描述的轴承176和178并且直接接触所述轴承176和178。在一些示例中，轴锁定机构200可以直接耦接到轴承176和178的旋转部分(即，如果轴承是筒式(cartridge type)轴承，则是轴承的内圈(inner race))。

环形结构206可以旋转地支撑外部壳体202，使得轴261可以在外部壳体202内旋转。在一些示例中，环形结构206可以是轴承。环形结构206可以定位在外部壳体202和轴261之间，并且包括凹部204的轴锁定机构200的部分可以定位在环形结构206之间。环形结构206可以直接或间接地将外部壳体202耦接到轴261。更具体地，环形结构206可以将外部壳体202旋转地耦接到轴261，并且轴261可以相对于壳体202旋转。此外，环形结构206可以在外部壳体202和轴261之间形成密封。由环形结构206形成的密封可以包含在相变材料熔化时由外部壳体202封闭的在腔中的相变材料。

在一些示例中，相变材料可以抑制轴261旋转。例如，相变材料可以在凹部204内处于固相，并且抵靠(against)外部壳体202的内表面，将轴261耦接到外部壳体202并且防止轴261的旋转。相变材料可以响应于相变材料可以低于阈值温度的状况而固化。因此，即使排气流过轴261所附接的涡轮机，轴261的旋转也可以被抑制，并且在一些示例中，如果相变材料低于阈值温度，则可以停止旋转。抑制轴261的运动可以通过减少或防止涡轮机下游排气的螺旋有利于在发动机冷起动期间减少涡轮增压器涡轮机下游的排气热损失。在发动机冷起动期间减少涡轮增压器涡轮机下游的排气的热损失可以加速催化剂起燃，导致车辆排放减少。

响应于相变(phase-transitioning)材料的温度增加，相变材料可以降低黏度。在排气从排气歧管行进到催化剂时，排气可以经由传递到轴261的热来增加相变材料的温度。此外，环境温度也可以增加相改变材料的温度。随着由外部壳体202封闭的腔内的相变材料温度的增加，腔内的相变材料可以开始从固相转变为液相(即熔化)。随着相变材料的温度增加，相变材料可以变得黏性较小。相变材料的温度的这种增加可以响应于加热轴261的发动机的排气。然后来自轴261的热可以传递到相变材料，从而增加相变材料的温度。随着相变材料的黏度降低，轴261的旋转阻力降低，并且轴261可以响应于降低到阈值黏度以下的黏度而开始旋转。

在一个示例中，响应于相变材料大于阈值温度，相变材料的黏度可以降低到阈值黏度以下，并且响应于相变材料小于阈值黏度，可以使得轴261能够旋转。例如，阈值温度可以是相变材料的熔点。在一些示例中，填充包括凹部204的轴锁定机构的腔的相变材料可以具有与催化剂起燃温度大致相同的熔点温度。然而，在其它示例中，相变材料的温度可以对应于催化剂可以以期望的效率操作的温度。

与催化剂起燃的温度大致相同或与催化剂可以以期望的效率操作的温度大致相同的相变材料的阈值温度可以具有若干优点。例如，如果相变材料的阈值温度与催化剂起燃的温度大致相同，则相变材料可以抑制轴261的旋转，直至催化剂起燃发生，其中抑制轴261的旋转包括使轴261停止转动。抑制轴261的旋转直至催化剂起燃发生可以减少从排气到排气部件的热损失，从而加速催化剂加热到起燃温度。类似地，如果相变材料的阈值温度与催化剂以期望的效率操作的温度大致相同，则相变材料可以抑制轴261的旋转直至催化剂达到催化剂以期望的效率操作的温度，其中抑制轴261的旋转包括使轴261的旋转停止。抑制轴261的旋转直至催化剂达到催化剂以期望的效率操作的温度可以加速催化剂的加热以至期望的效率。

图3示出根据第一实施例的轴锁定机构200的第二视图。根据第一实施例的轴锁定机构200的第二视图被示出为没有外部壳体，以便更好地观察轴锁定机构200的一些特征件。例如，环形结构206和凹部204可以在图3提供的第二视图中更容易观察到。

如先前所描述，环形结构206可以旋转地支撑轴锁定机构的外部壳体。环形结构206可以相对于轴261的基表面升高(raised)，并且环形结构206可以围绕轴261。环形结构206可以在轴锁定机构200的第一端和第二端处，其中包括凹部204的轴锁定机构200的一部分定位在轴锁定机构的第一端和第二端之间。

定位在轴锁定机构的第一端和第二端之间的凹部204可以相对于轴261的基表面凹陷。在一些示例中，凹部204的横截面可以是矩形。然而，其它横截面形状也可以是可能的。例如，凹部204的横截面可以是圆形或三角形。凹部204可以形成相变材料可以填充的腔。在一些示例中，凹部204可以在轴261周围是等间隔的，并且凹部204的尺寸和形状可以是均匀的。然而，凹部204的其它布置可以是可能的。例如，凹部204在轴261周围的间隔可以变化，或者凹部的尺寸可以不均匀。

图4示出根据第一实施例的轴锁定机构200的第三视图，其中第三视图是剖视图。该剖视图可以使得能够更好地观察外部壳体与轴的基表面和凹部之间的腔。可以填充有如上所讨论的相变材料的腔406由外部壳体202封闭。特别地，腔406被封闭在外部壳体202的内表面402与基表面404和轴锁定机构200的凹部204之间。

为了讨论的目的，将集中地描述图5和图6。图6中类似于图5中所描述的部件的部件可以被类似地标记，并且在图6的描述中不被重新引入。

图5示出根据第二实施例的在第一状态中的轴锁定机构500。所示的第一状态是轴锁定机构500的解锁状态。轴锁定机构500可以是有源地(actively)控制的轴锁定机构，并且可以经由控制系统14进行控制。控制系统14可以包括传感器16、控制器12以及致动器518，并且控制系统14可以对应于图1中所描述的控制系统。例如，传感器16和控制器12可以对应于如图1所描述的传感器和控制器。致动器518是轴锁定机构500的销508的致动器，并且可以是关于图1所描述的致动器18中的一个。

轴锁定机构500可以与图2至图4中所描述的轴锁定机构200共享类似的特征件。例如，轴锁定机构500可以包括对应于轴锁定机构200的环形结构206的环形结构506。此外，轴锁定机构500可以包括对应于轴锁定机构的凹部204的多个凹部504。此外，轴锁定机构500可以包括对应于关于轴锁定机构200所描述的轴261的轴561。可以共享在轴锁定机构500和轴锁定机构200之间强调的类似特征件的描述(例如，环形特征件506、凹部504和轴561)。例如，在图2至图4中对环形特征件206、凹部204以及轴261的描述可以分别适用于图5至图6中所描述的轴锁定机构500的环形特征件506、凹部504以及轴561。此外，关于图5和图6所描述的轴561也可以由图1和图2至图4中所描述的轴承176和178支撑。然而，应注意的是，由于轴锁定机构500不包括外部壳体，所以关于在图2至图4中的外部壳体所描述的环形特征件、轴承(即，轴承176和178)、凹部以及轴的描述不适用于图5至图6中的这些特征件。此外，应注意的是，对于轴锁定机构500，轴承可以被密封在轴承腔内，以便将轴承的油、密封的油脂或空气混合物与轴锁定机构500的销508和致动器518分离。在一些示例中，密封轴承的润滑剂(例如，油、密封的油脂或空气)可以有利于防止销508和致动器518的劣化。

如上所述，轴锁定机构500可以经由控制系统14有源地被控制。在一个示例中，控制系统14可以接收来自传感器16的信号，然后控制器可以响应于从传感器16接收的信号来致动致动器518。传感器16可以是关于图1所描述的任何传感器。例如，传感器可以是检测发动机工况的传感器。在一些示例中，传感器16检测状况，诸如发动机转速、催化剂温度、涡轮增压器轴的旋转速度、轴锁定机构的温度、排气压力或涡轮机入口压力，或者轴锁定机构500的销508的位置。

在一些示例中，传感器16中的一个或多个可以是定位在轴锁定机构500的轴561、销508以及致动器518中的一个或多个上的位置传感器。轴561的位置可以基于轴的旋转速度，而销508和致动器518的位置可以对应于销508和致动器518是否在将锁定或解锁轴锁定机构的位置。定位在销508、轴561以及致动器518中的一个或多个上的位置传感器可以检测轴锁定机构500的这些部件的位置，并且可以向控制器12产生指示这些位置的输出。在一些示例中，可以使用一个位置传感器来检测销508、轴561以及致动器518中的一个以上的位置。例如，定位在致动器518上的位置传感器可以检测销508的位置和轴561的旋转速度。可以使用一个位置传感器来检测一个以上的部件的位置的其它示例也可以是可能的。基于轴561、销508和致动器518中的一个或多个的位置，可以确定轴锁定机构500的状态。

致动器518可以是轴锁定机构500的销508的致动器。在一些示例中，致动器518可以是螺线管致动器。然而，在其它示例中，致动器518可以是马达和齿轮致动器或辊子(roller)和销致动器。致动器518可以控制销508的位置，其中销508的第一位置可以解锁轴锁定机构500，并且销508的第二位置可以锁定轴锁定机构。

销508是可以装配在凹部504中的一个内的结构。在一些示例中，销508可以是矩形的形状。然而，其它形状也是可能的。销508可以装配在凹部504中的一个内，使得销508的至少一部分可以被凹部504围绕。销508可以经由致动器518定位在凹部504中的一个内。

在一些示例中，轴锁定机构500的凹部504可以布置成在每一个凹部504之间具有小于阈值距离，以更容易地将销508和凹部504中的一个对准。例如，每一个凹部504之间的阈值距离可以是要求小于轴561的最大45度的旋转度的距离，以便将凹部504中的一个与销508对准。当致动器518可以在无需轴561的任何额外旋转的情况下将销508定位在凹部504内时，销508和凹部504可以被对准。因此，使凹部504间隔小于阈值距离而分离可以有利于更快地将销508定位在凹部504中的一个内，因为将销508和凹部504中的一个对准需要轴561较小的旋转。

在一些示例中，响应于轴锁定机构500要在锁定状态的请求，致动器518可以使销508的位置朝向轴561前进而不考虑销508和凹部504的对准。换句话说，无论销508是否与凹部504中的一个对准或者销508是否与位于凹部504之间的轴基表面对准，响应于轴锁定机构500要在锁定状态的请求，致动器518使销508的位置朝向轴561前进。如果当致动器518使销508的位置朝向轴561前进时，销508不与凹部504中的一个对准，则销508可以接触两个凹部504之间的轴561的基表面。如果销508的位置前进，并且销508取得与轴561的基表面接触，而不是定位在凹部504中的一个内，则可以调整销508的位置以使得轴561能够旋转直至销508与凹部504中的一个对准。然后，当销508与凹部504中的一个对准时，致动器518可以调整销508的位置，使得销508可以被定位成销的至少一部分完全被凹部504包围。然而，在其它示例中，致动器518可以不使销508的位置相对于轴561前进，直至销508与凹部504对准。可以基于轴561、销508以及致动器518中的一个或多个的位置传感器输出来确定销508与凹部504的对准。

控制销508的位置可以包括经由致动器518拉回(retracting)销508以使销508与凹部504中的一个分离。在该分离位置中，凹部504中没有一个凹部可以包围销508的任何部分。在销508在分离位置中的示例中，轴561可以不受轴锁定机构500抑制地旋转。因此，当轴锁定机构在解锁状态时，销508的位置可以包括销508与凹部504分离的位置。如图5所示，当轴锁定机构在解锁状态中时，轴锁定机构500被示出为相对于凹部504分离或在拉回位置中。控制销508的位置还可以包括将销508定位成与凹部504中的一个接合，这将在后面进行更详细地讨论。

图6示出根据第二实施例的在第二状态中的轴锁定机构500。第二状态可以是轴锁定机构的锁定状态。

轴锁定机构500可以经由控制销508的位置而转变成锁定状态。控制销508的位置使得轴锁定机构500在锁定状态中可以包括使销508的位置前进，使得销508可以与凹部504中的一个接合。可以通过经由致动器518定位销508以将销508插入凹部504中的一个中来使销508与凹部504中的一个接合。当销508至少部分地被凹部504中的一个包围时，销508可以与凹部504中的一个接合。销508与凹部504中的一个的接合可以停止(即，抑制)轴561的旋转。轴561在通过销508与凹部504中的一个的接合而停止时可以不转动。因此，锁定轴锁定机构500的销508的第二状态可以包括使销508的位置朝向轴561前进，以将销508与凹部504中的一个接合。

在当催化剂可以低于阈值温度时的状况期间，定位销508使得轴561不旋转可以是有利的。例如，响应于催化剂温度低于阈值温度，可以防止(即，停止)轴561的旋转，因为防止轴561的旋转可以减少涡轮增压器的涡轮机下游排气的热损失并且加速催化剂的加热，从而导致排放减少。

现在参考图7，示出用于操作涡轮增压器系统的方法700的示例流程图。用于执行方法700和本文所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且结合从发动机系统的传感器(诸如以上参考图1至图6所描述的传感器)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致动器(包括涡轮增压器系统的致动器)来调整发动机操作。此外，为了讨论的目的，先前在图1至图6中引入的数字标识符被类似地编号，并且在方法700和本文包括的其余方法的描述中不再重新引入。

方法700可以在701处开始。在一些示例中，方法700可以响应于自方法700上次退出以来超过阈值时间段而被启动。在702处，确定发动机工况。发动机工况可以包括但不限于发动机的温度、大气温度和压力、发动机转速、发动机负荷、自发动机起动以来的时间、自发动机起动以来的燃烧事件数、进气歧管压力、期望的发动机扭矩、发动机负荷、增压压力、涡轮增压器轴旋转速度以及节气门位置。其它发动机工况还可以包括测量或推测的涡轮机入口气体压力或排气压力。在涡轮机入口气体压力和排气压力中的一个或多个被测量的示例中，可以经由位于涡轮增压器涡轮机附近的压力传感器来测量压力。在涡轮机入口气体压力和排气压力中的一个或多个被推测的示例中，例如，可以基于排气的温度或基于耦接到排气歧管的压力传感器来推测压力。用于推测涡轮机入口压力和排气压力的其它方式可以是可能的，并且可以考虑到各种温度测量中的一个或多个，诸如整个发动机中的ECT或温度传感器输出、空气流动速率以及整个发动机中所采取的各种压力测量。在确定发动机工况之后，方法700进行到704。

在704处，方法700确定轴锁定机构的期望的状态。轴锁定机构的期望的状态可以包括解锁状态和锁定状态中的一个。轴锁定机构的期望的状态可以是响应于锁定状态状况的锁定状态。这些锁定状态状况可以包括发动机冷起动状况、超过期望的发动机增压阈值的发动机增压状况以及发动机关闭状态中的一个或多个。轴锁定机构的期望的状态可以是响应于解锁状态状况的解锁状态。这些解锁状态状况可以包括完成发动机预热和存在超控(overriding)状况中的一个或多个。

在一个示例中，在响应于发动机冷起动状况，轴锁定机构的期望的状态被确定为的锁定状态的示例中，发动机冷起动状况可以包括发动机温度小于阈值温度。例如，可以基于冷却剂温度估计发动机温度。发动机冷起动状况可以另外包括或可替代地包括这样的状况，其中自发动机起动以来并且在下一个发动机关闭状况之前燃烧事件的数量少于燃烧事件的阈值数量，其中在发动机起动和下一个发动机关闭状况之间不存在发动机关闭状况。此外，发动机冷起动状况可以另外包括或可替代地包括这样的状况，其中自发动机起动以来并且在下一个发动机关闭状况之前的时间段小于阈值时间段，其中在发动机起动和下一个发动机关闭状况之间不存在发动机关闭状况。在一些示例中，发动机冷起动状况可以另外地或可替代地包括其中发动机在自上次发动机燃烧事件以来超过阈值时间段的时间段之后起动。

冷起动状况还可以包括其中催化剂温度低于阈值温度的状况。例如，阈值温度可以是催化剂的起燃温度。在其它示例中，阈值温度可以是催化剂以期望的效率操作的温度。锁定轴锁定机构以抑制轴的运动可以有利于在发动机冷起动期间减少涡轮增压器涡轮机下游的热损失，从而加速催化剂的加热。

在响应于发动机增压状况超过期望的增压水平，轴锁定机构的期望的状态被确定为锁定状态的示例中，锁定轴可以将发动机中的增压水平快速降低到期望的增压水平。这可以有利于防止问题(诸如爆震)。在一些示例中，如果发动机增压状况超过期望的增压状况，则可以结合控制废气门在打开状态而锁定轴。当轴锁定机构在锁定状态时打开废气门可以减小当轴锁定机构在锁定状态时施加到轴锁定机构的销的压力的量。减小施加到轴锁定机构的销的压力的量可以防止轴锁定机构的劣化。

在响应于发动机关闭状况，轴锁定机构的期望的状态被确定为锁定状态的示例中，在确定发动机关闭状况之后，轴锁定机构的销可以立即移动到接合位置。然而，在其它示例中，响应于涡轮增压器轴的旋转速度在发动机关闭状况之后降低到阈值速度以下或响应于在发动机关闭状况之后超过阈值时间段的时间段，销可以在接合位置中，使得轴锁定机构处于锁定状态。在一些示例中，涡轮增压器轴的阈值速度可以是当涡轮增压器轴的旋转停止时的速度。在其它示例中，涡轮增压器轴的阈值速度可以是确定轴锁定机构的销可以被致动同时降低对销损坏的风险的速度。

在一些示例中，即使响应于以上锁定状态状况中的一个或多个，轴锁定机构期望的状态是锁定状态，该期望的锁定状态也可以响应于超控状况中的一个或多个而被撤销。换句话说，即使存在锁定状态状况，轴锁定机构的期望状态也可以是响应于超控状况的解锁状态。这些超控状况可以包括超过阈值的涡轮机入口气体压力、超过阈值压力的排气压力、加速器踏板给油(tip-in)事件、超过阈值的发动机增压需求、需要高速度的交通状况的检测、使发动机性能劣化的环境状况、以及超过阈值负荷的发动机负荷中的一个或多个。响应于这些超控状况，将期望的轴锁定机构状态从锁定状态超控到解锁状态可以有利于避免发动机性能的劣化。

在呈现的超控状况是涡轮机入口气体压力或排气压力大于阈值的示例中，阈值压力可以是对轴锁定机构的损坏可能发生的预定压力。在一个示例中，阈值压力可以是确定销和致动器中的一个或多个可能发生劣化的预定压力。轴上的旋转力和因此施加在锁定机构上的负荷直接与涡轮机入口气体压力成正比。因此，当确定期望的锁定位置状态时，确保存在关于被参考的该压力的阈值是有益的。以这种方式，当涡轮机入口压力超过对锁定机构损坏和轴损坏提供保护的某个阈值时，系统可以请求解锁轴。

作为另一个示例，即使存在锁定状况，响应于存在加速器踏板给油超控状况，期望的状态可以从锁定状态超控到解锁状态。作为更具体的示例，如果存在发动机冷起动状况并且轴锁定机构处于锁定状态，则响应于在发动机起动期间的加速器给油事件，轴锁定可以被超控到解锁位置。

在另一个示例中，即使在锁定状态状况下，如果发动机增压需求超过阈值增压需求，则期望的状态可以被超控到解锁状态。在另一个示例中，响应于要求车辆以高速(诸如高速公路速度)行进的交通状况，轴锁定机构期望的状态可以从锁定状态被超控到解锁状态。在一些示例中，可以通过C2C或C2X通信来检测这些交通状况。在其它示例中，可以经由GPS导航数据和无线访问的交通信息来确定交通状况。可以使发动机性能劣化的环境状况可以包括低空气密度状况(例如，由于高海拔)。可以响应于GPS导航数据确定这些环境状况。最后，在锁定状态状况期间，响应于发动机负荷超过阈值发动机负荷，轴锁定机构期望的状态可以从锁定状态被超控到解锁状态。

响应于在锁定状态期间存在以上超控状况中的一个或多个，轴锁定机构期望的状态可以从锁定状态被超控到解锁状态。超控轴锁定机构的期望的状态可以导致轴锁定机构从锁定状态转变到解锁状态，即使在发动机冷起动状况期间。换句话说，即使在轴运动将正常地被抑制的锁定状态状况期间，响应于一个或多个超控状况，期望的状态也可以被超控，并且可以使得轴运动能够进行。例如，在一个或多个锁定状态状况期间，轴锁定机构可以在锁定状态中并且抑制轴的运动，然后响应于一个或多个超控状况并且在锁定状态状况期间，轴锁定机构状态可以被转变成解锁状态，并且可以使得轴的运动能够进行。在一些示例中，在催化剂温度满足阈值温度、发动机温度达到温度阈值、以及自发动机起动发生以来的燃烧事件的阈值数量中的一个或多个之前，响应于超控状况，将轴锁定机构从锁定状态转变到解锁状态可以导致涡轮增压器涡轮机的旋转。

对于响应于发动机预热的完成而将轴锁定机构的期望的状态确定为解锁状态的示例，响应于催化剂温度大于阈值温度，可以确定发动机预热完成，阈值温度可以是催化剂的起燃温度。在其它示例中，阈值温度可以是催化剂以期望的效率操作的温度。

作为另一个示例，响应于自发动机起动以来的燃烧事件的数量大于燃烧事件的阈值数量，可以另外或可替代地确定完成发动机的预热，其中燃烧事件的该数量可以是自发动机起动以来并且在下一个发动机关闭状况之前。

作为另一个示例，响应于自发动机起动以来的时间段大于阈值时间段，可以另外或可替代地确定完成发动机的预热，其中自发动机起动以来的时间段在下一个发动机关闭状况之前，其中在发动机起动和下一个发动机关闭状况之间没有发动机关闭状况。

响应于足够的油流量可用于涡轮增压器的轴承的确定，可以另外或可替代地确定完成发动机的预热。例如，响应于涡轮增压器轴承油的黏度小于阈值黏度，足够的油流量可以被确定为可用于涡轮增压器的轴承。以这种方式，在润滑油可用于保护硬件之前，防止轴承和轴硬件遭受由于轴的过早旋转而导致的劣化。涡轮增压器轴承油的黏度可以基于小于阈值压力的油泵压力。小于阈值压力的油泵压力指示油黏度已经降低。在一些示例中，油泵压力可以基于来自油泵的压力传感器的输出。在其它示例中，可以基于发动机的温度来推测涡轮增压器轴承油黏度，其中可以基于ECT或其它温度传感器输出来确定发动机温度。

在704处，可以确定轴锁定机构的当前状态。在一些示例中，轴锁定机构的当前状态可以基于轴锁定机构的位置传感器输出。例如，如果发动机正在操作并且涡轮增压器轴的旋转速度被确定为零，则可以确定轴锁定机构处于锁定状态。另一方面，如果发动机正在操作并且涡轮增压器轴的旋转速度被确定为大于零，则可以确定轴锁定机构处于解锁状态。在其它示例中，轴锁定机构的当前状态可以基于轴锁定机构的上次确认的状态。

在706处，可以将轴锁定机构的当前状态与轴锁定机构的期望的状态进行比较。如果轴锁定机构的当前状态与轴锁定机构的期望的状态相同，则方法可以进行到710以保持轴锁定机构的当前状态。

例如，如果轴锁定机构的期望的状态是锁定状态，并且轴锁定机构的当前状态是锁定状态，则在710处轴锁定机构可以保持在锁定状态。在其它示例中，如果轴锁定机构的期望的状态是解锁状态，并且轴锁定机构的当前状态是解锁状态，则在710处轴锁定机构可以保持在解锁状态。类似地，如果轴锁定机构的期望的状态是锁定状态，并且轴锁定机构的当前状态是锁定状态，则在710处轴锁定机构可以保持在锁定状态。在步骤710之后，该方法可以在718处退出。

如果轴锁定机构的当前状态与轴锁定机构的期望的状态不同，则方法可以进行到712以改变轴锁定机构的状态。换句话说，如果轴锁定机构的当前状态与轴锁定机构的期望的状态不同，则轴锁定机构的状态可以从当前位置改变到期望的位置。

例如，如果轴锁定机构的当前状态是锁定状态，并且轴锁定机构的期望的状态是解锁状态，则轴锁定机构可以从锁定状态改变到解锁状态。在另一个示例中，如果轴锁定机构的当前状态是解锁状态，并且轴锁定机构的期望的状态是锁定状态，则轴锁定机构可以从解锁状态改变到锁定状态。

可以通过如图5至图6中所描述的定位轴锁定机构的销来使轴锁定机构的状态在锁定状态和解锁状态之间转变。

在712处改变轴锁定机构的状态之后，方法可以包括在714处确认轴锁定机构的状态是否成功地改变。在一些示例中，响应于如图5至图6所描述的轴锁定机构的位置传感器的输出，轴锁定机构的状态的改变可以被确认是成功的。

如果在712处的轴锁定机构的状态改变被确认成功，则方法可以在718处退出。

如果根据712的轴锁定机构的状态的改变不成功，则方法可以包括在720处提供轴锁定机构劣化的指示。在一些示例中，可以通过照亮指示器灯提供轴锁定机构劣化的指示。此外，响应于确定轴锁定机构的状态的不成功的改变，可以在720处执行减轻动作。这些减轻动作将在图8中更详细地描述。在720之后，方法可以在718处退出。

现在参考图8，示出用于执行涡轮增压器系统的减轻动作的方法800的示例流程图。响应于确定轴锁定机构的状态的改变是不成功的，方法800可以作为来自方法700的720的一部分来执行。

响应于在712处的状态的不成功改变的确定，方法800可以在801处开始。在802处，方法800包括确定轴锁定机构是否被卡(stuck)在锁定状态。例如，响应于轴锁定机构从锁定状态到解锁状态的不成功的转变，轴锁定机构可以被确定为被卡在锁定状态中。

如果轴锁定机构被确定为被卡在锁定状态中，则在804处可以打开废气门。在一些示例中，可以完全打开废气门。当轴锁定机构被卡在锁定状态时打开废气门可以通过使排气转向以绕过涡轮增压器的涡轮机来减少轴锁定机构的销接收的压力的量。当轴锁定机构被卡在锁定状态时，减小销接收的压力的量可以防止销进一步劣化。废气门在804处可以保持在打开的位置，并且然后方法800可以在812处结束。

在812处，方法可以进行到方法700的718并且退出。在一些示例中，在804之后，废气门可以保持在打开的位置，直至在714处轴锁定机构的状态成功地改变。

如果轴锁定机构未被卡在锁定状态中，则可以在802处确定轴锁定机构可能被卡在解锁状态。响应于在802处确定轴锁定机构未被卡在锁定状态(即，确定轴锁定机构被卡在解锁状态)，在806处可以打开废气门。

由于轴锁定机构的状态的不成功的改变已经导致在806处轴锁定机构不能转变到锁定位置，所以在806处轴锁定机构的期望的状态是处于锁定位置。由于轴锁定机构的期望的状态是抑制涡轮增压器轴的旋转的锁定状态，并且在806处轴锁定机构被卡在解锁状态，方法800可以包括打开废气门。在一些示例中，废气门可以完全打开或大致完全打开。当轴锁定机构被卡在打开位置时，将废气门打开到完全打开或大致完全打开的位置可以使排气转向以绕过涡轮增压器的涡轮机，从而降低涡轮增压器轴的旋转速度。在一些示例中，诸如在发动机预热期间，抑制涡轮增压器轴的旋转可以加速催化剂的预热并且减少排放。

在808处，确定催化剂的温度是否大于阈值温度。在一些示例中，阈值温度可以是催化剂的起燃温度。在其它示例中，阈值温度可以是催化剂以期望的效率操作的温度。如果催化剂的温度小于阈值温度，则方法可以返回到806，并且继续将废气门维持在完全打开或大致完全打开的状态。

如果催化剂的温度大于阈值，则在810处，可以基于期望的发动机增压和当前的发动机增压的比较来定位废气门。在一些示例中，可以基于来自定位在涡轮增压器压缩机入口处的压力传感器的压力传感器输出和涡轮增压器轴速度中的一个或多个来确定期望的发动机增压和当前的发动机增压状况。如果期望的发动机增压大于当前的发动机增压，则废气门可以被定位成较小的打开位置，以便增加旋转涡轮增压器的涡轮机的排气的量，从而增加发动机增压。在其它示例中，如果期望的发动机增压小于当前的发动机增压，并且废气门未定位成完全打开，则废气门可以被定位成更大打开的位置，以便减少旋转涡轮增压器的涡轮机的排气的量。将废气门定位成更大打开的位置可以减少旋转涡轮增压器的涡轮机的排气的量，从而降低发动机增压。

期望的发动机增压可以基于当前的发动机工况，诸如加速器踏板位置、发动机负荷、以及发动机爆震的检测中的一个或多个。例如，响应于加速器踏板给油，可以增加期望的发动机增压，并且响应于加速器踏板释放和制动器踏板的按压中的一个或多个，可以降低期望的发动机增压。响应于发动机负荷的增加，也可以增加期望的发动机增压的量，并且响应于发动机负荷的降低，可以降低期望的发动机增压。响应于发动机爆震的检测，也可以降低期望的发动机增压。

在一些示例中，响应于期望的发动机增压和当前的发动机增压的比较来定位废气门可以包括将废气门定位成大致关闭或完全关闭的位置，直至满足期望的发动机增压需求。在810处废料门的定位之后，该方法可以继续到812。在812处，方法800可以进行到方法700的718并且退出。

现在转向图9，示出废气门位置、轴锁定机构、涡轮机转速、催化剂的温度(T_CAT)，以及发动机转速之间的示例关系的图形表示900。

该图形表示可以对应于图1和图5至图6中所示的布置。

图形表示的X轴线表示时间，其中时间在X轴线箭头方向上增加。顶部曲线图的Y轴线表示废气门位置。剩余曲线图的Y轴线表示：轴锁定装置的劣化是否存在、轴锁定装置的状态、涡轮机转速、催化剂的温度(T_CAT)，以及发动机转速。

废气门位置902在阈值912处可以完全打开或基本上打开，并且在废气门位置曲线图的X轴线处可以完全关闭或基本上关闭。

轴锁定装置劣化904可以存在于阈值914处，并且可以不存在于轴锁定劣化曲线图的X轴线处。

轴锁定装置的状态906在阈值916处可以是解锁的，并且可以不存在于轴锁定状态曲线图的X轴线处。

涡轮机转速908表示为在与涡轮机转速曲线图的Y轴线箭头相同的方向上增加，其中涡轮机转速908对应于涡轮增压器轴的旋转速度。阈值涡轮机转速918可以是用于确定是否将轴锁定机构从解锁状态转变到锁定状态的涡轮增压器轴的旋转速度。例如，如果涡轮机转速908超过阈值涡轮机转速918，则轴锁定机构可以不转变到锁定状态，以避免损坏轴锁定机构的销和/或致动器。在另一个示例中，如果涡轮机转速908小于阈值转速，并且轴锁定机构的期望的状态是锁定状态，则轴锁定机构可以转变到锁定状态。

在图形表示900中，阈值涡轮机转速918大于零。也就是说，在图形表示900中，在阈值涡轮机转速918处，涡轮增压器的轴仍在旋转。然而，在其它示例中，阈值涡轮机转速918可以为零，使得当轴锁定机构转变到锁定状态时，涡轮增压器的轴停止并且不再旋转。

在阈值涡轮机转速为零的示例中，涡轮增压器轴的旋转停止并且不再旋转，并且与涡轮增压器轴可以以高转速旋转的示例相比，轴锁定机构的销的损坏风险降低。

催化剂的温度(T_CAT)910表示为在与T_CAT曲线图的Y轴线箭头相同的方向上增加。阈值920可以表示催化剂的温度阈值。在一些示例中，温度阈值可以是催化剂的起燃温度。在其它示例中，温度阈值可以是发动机预热被认为完成的预定温度。在其它示例中，温度阈值可以是催化剂以期望的效率操作的温度。

发动机912的转速表示为在与发动机转速曲线图的Y轴箭头相同的方向上增加。

在时间T₀，发动机转速可以为零。响应于发动机关闭状况，发动机转速可以为零。在一些示例中，在T₀，自上次发动机打开状况以来发动机可以已经处于关闭状况达足够长的时间段，以允许催化剂的温度910从阈值催化剂温度920以上返回到大约环境温度。在T₀，催化剂的温度910可以小于催化剂的阈值温度920。此外，在T₀，废气门可以关闭，轴锁定装置可以起作用，并且轴锁定装置可以在锁定状态中。

在T₀和T₁之间，发动机转速可以增加到零以上。发动机转速可以响应于将发动机从发动机关闭状况转变到发动机打开状况的命令而增加。轴锁定可以在T₁维持在关闭位置，并且催化剂的温度910可以开始增加。随着发动机转速增加，由于排气流过催化剂，催化剂的温度910可以增加。

在T₁和T₂之间，发动机转速912增加直至在T₂之前不久，并且然后发动机转速912开始降低。在T₁之后不久，催化剂的温度910超过催化剂温度阈值920。响应于催化剂的温度910超过催化剂温度阈值920，轴锁定机构可以从锁定状态转变到解锁状态。涡轮机转速908在轴锁定机构从锁定状态转变到解锁状态之后开始增加。

在T₂和T₃之间，发动机转速912继续下降。此外，涡轮机转速908和催化剂的温度910开始降低。轴锁定机构在T₂和T₃之间维持在解锁状态。

在时间T₃，发动机转速912可以为零。例如，响应于发动机关闭状况的请求，发动机转速912可以为零。响应于发动机转速912减小到零，催化剂的温度920降低。此外，涡轮机转速908也降低。由于催化剂的温度910保持在催化剂温度阈值920以上，并且由于涡轮机转速908保持在阈值涡轮机转速918以上，轴锁定机构状态906在T₃保持在解锁状态。

在T₃和T₄之间，发动机转速912开始增加。发动机转速912可以响应于发动机打开状况的请求而增加。催化剂的温度910和涡轮机转速908也增加。轴锁定机构维持在解锁状态。

在T₄和T₅之间，发动机转速912开始降低。此外，涡轮机转速908和催化剂的温度910也开始降低。轴锁定机构维持在解锁状态。

在T₅，发动机转速912降低到零。发动机转速912可以响应于发动机关闭请求而降低到零。

在T₅和T₆之间，发动机转速912保持为零。此外，在T₅和T₆之间，涡轮机转速908降低到阈值涡轮机转速918以下，并且催化剂的温度910降低到阈值催化剂温度920以下。响应于催化剂的温度910降低到催化剂温度阈值920以下并且涡轮机转速908降低到涡轮机阈值转速918以下，轴锁定机构状态可以从解锁状态转变到锁定状态。然而，在一些示例中，响应于催化剂的温度910并且可以不考虑涡轮机转速908，轴锁定机构可以在锁定状态和解锁状态之间进行转变。

在T₆，发动机转速912开始增加。在一些示例中，发动机转速912可以响应于发动机打开状况的请求而增加。

在T₆和T₇之间，发动机转速912继续增加，并且催化剂的温度910也增加。此外，轴锁定机构维持在锁定状态，并且因此，涡轮机转速908保持为零。

在T₇和T₈之间，催化剂温度910增加到催化剂温度阈值920以上。响应于催化剂温度910增加到催化剂温度阈值920以上，轴锁定机构被命令从锁定状态转变到解锁状态。然而，轴锁定机构的状态改变不成功；因此，指示轴锁定劣化。废气门位置902可以从关闭位置定位到打开位置912。

当轴锁定机构被卡在关闭状态时，将废气门从关闭位置定位到打开位置可以防止额外的压力施加到轴锁定机构的销，并且销可以在与轴锁定机构的凹部接合的位置。在T₈之后，发动机转速912降低，并且催化剂的温度910也开始降低。

因此，提供一种用于控制涡轮增压器的系统和方法。所描述的用于控制涡轮增压器的第一示例性系统可以包括：旋转地耦接到涡轮机和涡轮增压器的压缩机的轴，和响应于第一组发动机工况而抑制轴的运动的轴锁定机构。在一些示例中，第一组发动机工况可以是发动机冷起动状况。当轴锁定机构在抑制轴的运动的状态时，轴锁定机构可以被称为正在锁定状态中，并且当轴锁定机构在使得轴能够运动的状态时，轴锁定机构可以被称为正在解锁状态中。

系统的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括其中响应于第二组发动机工况，轴锁定机构使得轴能够运动。系统的第三示例可选地包括第一示例和第二示例，并且进一步包括其中轴锁定机构是无源轴锁定机构。在此类示例中，无源轴锁定机构可以包括围绕轴并且在轴的凹部内的相变材料，诸如蜡。在一些示例中，相变材料可以位于外部壳体和轴之间，其中外部壳体耦接到轴并且围绕轴的至少一部分。无源轴锁定机构的相变材料可以响应于在系统的第二示例中所描述的第二组工况而从固化状态转变到液体状态，并且一旦相变材料已经从固化状态转变为液体状态，就可以使得轴能够运动。进一步，无源轴锁定机构可以经由相变材料的固化来抑制轴的运动。换句话说，当轴锁定机构的相变材料处于固化状态时，其抑制轴的运动。

在可选地包括第一示例的轴锁定机构的第四示例中，轴锁定机构可以是有源轴锁定机构。在轴锁定机构是有源轴锁定机构的此类示例中，有源轴锁定机构可以包括装配在轴的狭槽内的销。有源轴锁定机构的销可以定位在轴的狭槽内以抑制轴的运动。

在方法的第一示例中，响应于发动机冷起动状况，可以经由轴锁定机构来抑制涡轮增压器的轴的运动。方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，如果涡轮机入口压力大于阈值压力，则即使在发动机的冷起动状况期间也使得轴能够运动。响应于入口压力大于阈值压力，即使在发动机的冷起动状况期间使得轴能够运动也可以防止损坏轴锁定机构。在一些示例中，例如，响应于关于图7所讨论的超控状况中的任何一个或多个，即使在发动机的冷起动状况期间，也可以使得涡轮机能够运动。

可选地包括第一示例方法和第二示例方法的方法的第三示例进一步包括：响应于第二组发动机工况，使得轴能够运动。第二组发动机工况可以包括小于阈值黏度的涡轮增压器轴承油的黏度和大于阈值温度的催化剂温度中的一个或多个。然而，第二组发动机工况可以包括如关于图7所讨论的指示发动机预热完成的状况中的任何一个或多个。

方法的第四示例可选地包括第一示例方法至第三示例方法中的一个或多个，并且进一步包括响应于轴锁定机构的劣化来调整废气门位置。响应于轴锁定机构的劣化来调整废气门的位置可以有利于防止损坏轴锁定机构并且有利于满足发动机操作请求(例如，期望的增压)。轴锁定机构的劣化可以包括轴锁定机构被卡在锁定状态。在其它示例中，轴锁定机构的劣化可以包括轴锁定机构被卡在解锁状态。

方法的第五示例可选地包括第一示例方法至第四示例方法中的一个或多个，并且进一步包括响应于轴锁定机构被卡在锁定状态而将废气门调整到打开位置。在一些示例中，废气门可以完全打开或大致完全打开。然而，在其它示例中，废气门可以仅被打开到足以将放置在轴锁定机构上的压力减小到小于阈值压力。通过减少流过涡轮增压器的涡轮机的排气的量，打开废气门可以避免或减少对轴锁定机构的损坏，从而减少放在被卡在锁定状态的轴锁定机构上的压力的量。在一些示例中，当轴锁定机构被卡在锁定状态时，废气门可以维持在打开位置，直至轴锁定机构被确定为不再被卡在锁定状态。

方法的第六示例可选地包括第一示例方法至第五示例方法中的一个或多个，并且进一步包括响应于轴锁定机构被卡在解锁状态而将废气门调整到打开位置，直至催化剂的温度大于阈值温度。在排气到达催化剂之前，通过减少涡流并且因此减少排气系统中排气的驻留时间，即使轴锁定机构不能够防止涡轮增压器的旋转，这可以有利于加速催化剂起燃。

方法的第七示例可选地包括第一示例方法至第六示例方法中的一个或多个，并且进一步包括：如果轴锁定机构被卡在解锁状态并且催化剂大于阈值温度，则响应于期望的发动机增压和当前的发动机增压的比较来定位废气门。如果方法的第七示例包括方法的第六示例，则在第七示例方法中，废气门的定位是将废气门从打开位置(例如，完全打开或大致完全打开的位置)重新定位到响应于期望的发动机增压和当前的发动机增压的比较的位置。当轴锁定机构被卡在打开状态(open)并且催化剂大于阈值温度时，响应于期望的发动机增压和当前的发动机增压的比较来定位废气门可以有利于满足发动机操作要求。例如，催化剂的阈值温度可以是催化剂的起燃温度或者是催化剂以期望的效率操作的温度。

需注意，包括在本文的示例控制和估计程序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程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由控制系统执行，所述控制系统包括控制器与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件的组合。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，示出的各种动作、操作和/或功能可以以示出的顺序被执行、并行被执行或在一些情况中被省略。同样地，实现本文所描述的示例实施例的特征和优点不一定要求处理的顺序，而是为了便于说明和描述而提供处理的顺序。根据使用的特定策略，可以重复执行示出的动作、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被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的代码，其中通过执行在包括各种发动机硬件部件与电子控制器的组合的系统中的指令来执行所描述的动作。

应当理解，本文所公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被认为是限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置以及本文所公开的其它特征、功能和/或特性的所有新颖和非明显的组合和子组合。

随附权利要求特别指出被认为是新颖并且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可以参考“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的合并，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/或特性的其它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。此类权利要求无论在范围上比原始权利要求更宽、更窄、相同还是不同，也被视为包括在本公开的主题内。

Claims (13)

1.一种涡轮增压器系统，其包括：

轴，其旋转地耦接到涡轮机和压缩机；和

轴锁定机构，其响应于发动机冷起动状况抑制所述轴的运动，

其中所述轴锁定机构是无源轴锁定机构，并且其中所述无源轴锁定机构包括围绕所述轴并且在所述轴的凹部内的相变材料。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述无源轴锁定机构经由所述相变材料的固化抑制所述轴的运动。

3.一种用于加速催化剂起燃的方法，其包括：

响应于包括发动机的冷起动状况的第一组发动机工况，经由轴锁定机构抑制涡轮增压器的轴的运动，所述轴耦接到定位在所述发动机的排气流中的涡轮机转子；以及

如果涡轮机入口压力大于阈值压力，则使所述轴能够运动，即使在所述发动机的所述冷起动状况期间。

4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括响应于第二组发动机工况，使所述轴能够运动。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二组发动机工况包括小于阈值黏度的涡轮增压器轴承油的黏度。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二组发动机工况包括大于阈值温度的催化剂温度。

7.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括响应于所述轴锁定机构的劣化，调整废气门位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述轴锁定机构的劣化包括所述轴锁定机构被卡在锁定状态，并且其中响应于所述轴锁定机构被卡在所述锁定状态，将所述废气门调整到打开位置。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述轴锁定机构的劣化包括所述轴锁定机构被卡在解锁状态，并且其中响应于所述轴锁定机构被卡在所述解锁状态，将所述废气门调整到打开位置，直至催化剂温度大于阈值温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括当所述轴锁定机构被卡在所述解锁状态并且所述催化剂大于所述阈值温度时，响应于期望的发动机增压和当前的发动机增压的比较定位所述废气门。

11.一种涡轮增压器系统，其包括：

轴，其旋转地耦接到涡轮机转子和压缩机转子；和

轴锁定机构，其响应于第一组发动机工况抑制所述轴的运动，并且响应于第二组工况使所述轴能够运动，其中所述第一组发动机工况包括发动机冷起动状况，

其中所述轴锁定机构是无源控制的，并且其中当所述轴锁定机构的相变材料在固化状态时，其抑制所述轴的运动。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述相变材料围绕所述轴并且位于所述轴的凹部内。

13.根据权利要求12所述的系统，其中响应于所述第二组工况，所述相变材料从所述固化状态转变到液体状态。

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