CN109139273A - 可变压缩比发动机及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种用于操作发动机系统的方法，该方法可以包括：通过经由汽缸盖的汽缸放气门从汽缸选择性地释放燃烧充气来改变汽缸的压缩比，该汽缸放气门耦接到具有涡轮发电机的放气歧管；以及基于发动机工况来改变通过绕开涡轮发电机的涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流。以此方式，可以通过基于发动机工况从汽缸选择性地泄放燃烧充气来改变压缩比以促进更好的发动机性能。另外，可以围绕涡轮发电机引导从汽缸泄放的燃烧充气，以便在某些工况下(诸如在起动期间)提高燃烧效率，从而进一步改善发动机性能。

Description

可变压缩比发动机及其操作方法
技术领域
本说明书总体涉及用于可变压缩比发动机的方法和系统。
背景技术
先前的内燃发动机已经采用高压缩比来提高燃烧效率。然而，在起动具有高压缩比的发动机时可能出现困难。例如，用于起动具有高静压缩比的发动机的扭矩要求可能超过由起动器马达产生的可用扭矩。导致机油粘度增加的低环境温度可能进一步加剧发动机起动问题。因此，可以改变发动机压缩比以改善起动操作以及发动机转速和负荷的波动。例如，在起动期间以及在高发动机负荷期间，发动机的压缩比可以减少。相反，在低发动机负荷期间，发动机压缩比可以增加。以此方式，可以调整发动机的压缩比以改善整体发动机性能和效率。
调整发动机中的压缩比的方法可以包括改变燃烧室和/或活塞的几何形状以及修改其他发动机附件。Ma在美国专利申请5,101,776中示出了一种示例性方法。其中，可变压缩比发动机包括经由具有提升气门的流动通道连接到副燃烧室的燃烧室。为了实现低发动机压缩比，可以打开提升气门以允许充气从燃烧室流到副燃烧室中。可替代地，可以通过关闭提升气门以将副燃烧室与主燃烧室隔离开来实现发动机中的高压缩比。
然而，本发明人已经认识到关于Ma的系统以及用于改变压缩比的其他发动机系统的潜在问题。例如，在发动机操作期间，可能无法充分回收从主燃烧室泄放到副燃烧室中的充气中包含的能量。已经尝试从汽缸泄放的充气中提取能量。然而，先前的热回收系统可能干扰发动机起动操作。此外，先前的热回收系统不能够独立地调节从燃烧充气回收的热量以及从汽缸泄放的燃烧充气的流速。因此，先前的可变压缩比系统可能具有诸如发动机起动问题的缺点。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种用于操作发动机的方法来解决。该方法可以包括：通过经由汽缸盖的汽缸放气门(bleed valve)从汽缸选择性地释放燃烧充气来改变汽缸的压缩比，该汽缸放气门耦接到具有涡轮发电机的放气歧管；以及基于发动机工况来改变通过绕开涡轮发电机的涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流。以此方式，可以通过在期望的时段期间从汽缸泄放燃烧充气来改变发动机的压缩比，以便在各种状况下实现燃烧操作的改善。可以从放气歧管将燃烧充气引导至涡轮发电机周围，或者引导至涡轮发电机。可以选择充气路径以提高发动机效率。在一个示例中，可以基于以下状况来选择燃烧充气的流动路径：诸如发动机起动状况、排气再循环(EGR)流速、能量存储装置(例如，电池)中的能量水平等。例如，可以在起动操作期间围绕涡轮发电机引导燃烧充气，以促进有效的发动机起动(例如，减小发动机起动扭矩要求)。因此，可以调整从汽缸泄放的燃烧充气的路径以实现提高的起动效率。
应理解的是，提供以上发明内容来以简化形式介绍在详细说明书中将进一步被描述的概念的选择。这不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围通过随附权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上文提及的或在本公开的任意部分中提及的任意缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了示例性发动机系统的示意图。
图2示出了包括安装到汽缸体的汽缸盖的发动机系统的示意图。
图3示出了附接到汽缸盖的歧管系统的透视剖视图，该歧管系统用于将燃烧充气从一个或多个汽缸转向到涡轮发电机。
图4示出了附接到汽缸盖的歧管系统的前剖视图，该歧管系统用于将燃烧充气从一个或多个燃烧室转向到涡轮发电机。
图5示出了附接到汽缸盖的歧管系统的截面图。
图6示出了用于调整发动机中的压缩比以产生期望的发动机扭矩的方法。
图7示出了基于控制阀位置、节气门位置和火花正时的改变的压缩比和发动机扭矩调整的图形描绘。
图8和图9示出了用于调整发动机中的压缩比的方法以及改变通过涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流的方法。
图10示出了基于发动机温度、控制阀位置和旁通阀位置的改变的压缩比和燃烧充气流调整的图形描绘。
图3-5大致按比例显示，但如果需要的话，可使用其他相关尺寸。
具体实施方式
以下描述涉及用于控制可变压缩比发动机的系统和方法。具体地，在一个示例中，一种用于发动机控制的方法可以包括在选定的工况期间通过放气门将燃烧充气释放到放气歧管中。放气歧管中的燃烧充气可以被引导通过涡轮发电机或通过围绕涡轮发电机引导燃烧充气的旁通导管。在一个实例中，可以基于发动机工况(诸如发动机起动状况、排气再循环(EGR)流量和/或从涡轮发电机接收能量的能量存储装置的充电状态)选择来自放气歧管的燃烧充气流的路径。具体地，在一个示例中，可以在起动期间围绕涡轮发电机引导燃烧充气以减少起动发动机所需的扭矩量。在起动之后，可以将燃烧充气引导到涡轮发电机以使得能够从充气中提取能量。因此，可以调节到涡轮发电机的燃烧充气流以避免对起动操作产生不期望的影响。以此方式，仅在选定的时间段期间才能从燃烧充气中有效地提取能量以防止涡轮发电机干扰起动，由此提高总体发动机效率和性能。
图1示出了具有控制阀的发动机系统，可以调整该控制阀以便通过将来自燃烧室的燃烧充气泄放到与涡轮发电机耦接的歧管系统来改变发动机中的压缩比。如图2所示，汽缸可以被安装到与汽缸盖耦接的汽缸体。如图3-5所示，耦接到汽缸盖的歧管系统可以包括被配置有内部通道的歧管，该内部通道将从燃烧室泄放的燃烧充气传送到涡轮发电机。在图6中示出了用于调整发动机中的压缩比的示例性方法，该发动机具有耦接到燃烧室的控制阀和连接到涡轮发电机的歧管。如图7所示，可以调整控制阀正时、节气门位置和/或火花正时以产生压缩比和发动机扭矩的示例性图形输出。图8和图9示出了用于调整发动机中的压缩比并改变来自放气门的燃烧充气流以改善燃烧操作的方法。图10示出了图8-9所示的控制策略的示例性图形描绘。
参考图1，发动机100被示出为具有进气系统41。进气系统41包括进气通道42。具有节流板64的节气门62可以定位在进气通道42中。在该特定示例中，可以由控制器12通过向与节气门62一起包括的电动机或致动器提供的信号来改变节流板64的位置，这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，可以操作节气门62以便改变向燃烧室30以及其他发动机汽缸提供的进气。在一些示例中，燃烧室可以被称为汽缸。可以通过节气门位置信号TP向控制器12提供节流板64的位置。进气通路42可以包括质量空气流传感器120，并且进气通道44可以包括歧管空气压力传感器122，以用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
可以通过燃料喷射器66向燃烧室30供应燃料，该燃料喷射器66被供应有来自燃料系统115的燃料。在选定的操作模式下，点火系统88可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA通过火花塞92向燃烧室30中的空气燃料混合物提供点火火花。虽然示出了火花点火部件，但在一些实施例中，燃烧室30或发动机100的一个或多个其他燃烧室可以在具有或不具有点火火花的情况下以压缩点火模式进行操作。在点火后，燃烧室30中的空气燃料混合物可以燃烧以产生提供活塞移动所需的能量的燃烧充气。
活塞36设置在燃烧室30中并耦接到曲轴40。另外，进气门52耦接到燃烧室30并且被配置成允许和阻止从进气通道44进入燃烧室的进气空气流。类似地，排气门54耦接到燃烧室并且被配置成允许和阻止从燃烧室30到排气通道48的排气流。通过进气门致动器51致动进气门52，并且通过排气门致动器53致动排气门54。已经设想了凸轮致动器或电子气门致动器。传感器55向控制器12提供进气门正时信号，并且传感器57向控制器12提供排气门正时信号。在一个示例中，进气门致动器51和/或排气门致动器53可以被配置成调整(例如，提前/延迟)相应气门的气门正时。
歧管系统150可以被设置成改变发动机100中的压缩比。歧管系统150也可以更一般地被称为发动机系统。歧管系统150可以包括控制阀152(例如，汽缸放气门)、歧管154(例如，放气歧管)、止回阀156、充气传感器158、点火器160和/或涡轮发电机162。当控制阀152被调整到打开气门位置时，燃烧室30中的燃烧充气可以转向到歧管154中以便改变汽缸中的压缩比。可以基于发动机工况(诸如发动机转速和负荷)调整控制阀152的打开和关闭的正时和持续时间。当计量的燃烧充气通过一段歧管154流经止回阀156时，气体传感器158在充气进入涡轮发电机162之前检测充气中的任何未燃烧的燃料。如果在燃烧充气中检测到未燃烧的燃料，则可以由控制器12接通点火器160以便在充气流入涡轮发电机162之前燃烧未燃烧的燃料。当燃烧充气中的所有未燃烧的燃料经过位于涡轮发电机上游的止回阀156被迫向下游进入涡轮发电机162并且防止任何逆流或气流朝向燃烧室向上游返回时，可以关闭点火器160，以便使所有主点火和/或次点火的燃烧能量聚焦在位于涡轮发电机162内的涡轮机叶轮上。在进入涡轮发电机162后，燃烧充气驱动涡轮机叶轮以产生电能，该电能被引导到电力需求中心和/或在需要时使用的能量存储装置165(例如，电池存储器)，如箭头164所示。电池电量可用于操作车辆或运行与车辆中的发动机耦接的机械增压器压缩机。在另一个示例中，例如，电池电量可以用于给电动马达供电。
歧管系统150还包括绕开涡轮发电机162和点火器160的涡轮发电机旁通导管167。旁通阀169位于涡轮发电机旁通导管167中。旁通阀169被配置为调节通过涡轮发电机旁通导管167的充气空气流。
在图示的示例中，来自涡轮发电机旁通导管167的燃烧充气和/或涡轮发电机162中的剩余排气通过排气通道166流向EGR系统。
如图3-5中详细描述的，控制器12可以用于通过分别向每个气门发送信号168和170来调整控制阀152和止回阀156的气门位置。控制器12也可以用于控制点火器160。例如，控制器12可以在从气体传感器158接收到指示歧管154中的燃烧充气中的未燃烧的燃料的信号172之后发送信号174以接通点火器。可以基于发动机工况通过控制器12来控制涡轮发电机162的性能。例如，当输送到涡轮发电机的燃烧充气量基于发动机转速和负荷的改变而改变时，涡轮发电机162可以接收来自控制器12的信号176。另外，旁通阀169可以接收来自控制器12的信号177，以基于诸如发动机起动状况、EGR流量、涡轮发电机温度等状况来调整气门的打开程度。应当理解的是，调整所述气门可以包括通过气门致动器(例如，电子致动器)移动所述气门中的气门板以调整燃烧充气旁通流的流速。
压力传感器124可以在排气门54的下游以及排放控制装置70的上游耦接到排气通道48。压力传感器124优选被定位成接近排气门54以测量排气歧管压力(EMP)。在一个实施例中，压力传感器可以是压力换能器。发动机控制器可以基于压力传感器的加权输出来推断汽缸扭矩不平衡。
排放控制装置70被示出为沿排气通路48布置在压力传感器124的下游。排放控制装置70可以是三元催化剂(TWC)，其被配置为还原NOx并且氧化CO和未燃烧的碳氢化合物。在一些实施例中，装置70可以是NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
另外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以通过EGR通道140将期望的排气部分从排气通道48引导到进气通道44。可以由控制器12通过EGR气门142来改变向进气通道42提供的EGR量。另外，EGR传感器144可以被布置在EGR通道内，并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。在一些状况下，EGR系统可用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。
控制器12在图1中被示出为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此特定示例中被示为只读存储器芯片106)、随机存取存储器108、不失效存储器110和数据总线。除先前讨论的那些信号之外，控制器12还可以从耦接到发动机100的传感器接收各种信号，其包括以下的测量值：来自质量空气流量传感器120的吸入质量空气流量(MAF)；来自压力传感器124的排气歧管压力(EMP)；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)；来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自耦接到曲轴40的曲轴扭矩传感器的汽缸扭矩；来自节气门位置传感器134的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的绝对歧管压力(MAP)信号。节气门位置传感器134耦接到由操作者132致动的踏板130。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP来产生。控制器12还可以采用图1的各种致动器来基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。在起动期间，曲轴40还可以接收来自起动器马达184的旋转输入。例如，起动器马达184可以从能量存储装置165接收电能。控制器12还被示出为接收来自点火开关182的信号180(例如，接通和/或断开信号)。应当理解的是，点火开关182可以触发发动机100中的起动操作。在一个示例中，起动操作可以包括：利用起动器马达184来起动转动发动机100，将燃料喷射到燃烧室30中，和/或使用点火系统80或通过压缩来点燃燃烧室中的空气燃料混合物。起动转动发动机100可以包括给起动器马达184供电以启动曲轴40的旋转。可以理解的是，旋转曲轴40将触发活塞36在燃烧室30中的移动。因此，在这种示例中，发动机可能以实现一个或多个前述动作的起动模式进行操作。在起动后模式中，发动机可以进行操作以实施四冲程燃烧循环，从而从活塞向曲轴施加旋转输入。
存储介质只读存储器106可以用表示可由处理器102执行的非瞬态指令的计算机可读数据来编程，以用于执行以下描述的方法以及可预期但未具体列出的其他变体。
如以上所描述的，图1仅示出多汽缸发动机中的一个汽缸，并且每个汽缸可类似地包括其自身的进气门/排气门组、燃料喷射器、火花塞等。
转到图2，其示出了用于向车辆201提供动力的发动机200(诸如图1所示的发动机100)的示意图。在所描绘的示例中，发动机200包括汽缸盖202，该汽缸盖202耦接到汽缸体204以形成汽缸206。发动机200被配置为实现汽缸206中的燃烧操作。进气门208被提供在发动机200中，以便使进气以选定的时间间隔流入汽缸206。相应地，排气门210被提供在发动机200中，以使排气以选定的时间间隔从汽缸206流出到下游排气系统中。尽管发动机200被描述为仅具有单个汽缸，但是在其他示例中，发动机200可以包括多于一个汽缸。
箭头212表示从上游进气系统部件(诸如，进气导管、进气歧管、节气门、压缩机等)到进气门208的进气流。另一方面，箭头214表示从排气门210到下游部件(诸如，排气导管、排气歧管、排放控制装置、涡轮机等)的排气流。
燃料输送系统216也被提供在发动机200中。燃料输送系统216被配置为以期望的时间间隔提供用于在汽缸206中的燃烧的燃料。在所示的示例中，燃料输送系统216包括直接燃料喷射器218和上游部件220。上游部件220(诸如，燃料泵、气门、导管等)被配置为向燃料喷射器218提供燃料。然而，被配置为将燃料输送到汽缸上游的导管中的进气道喷射器可以附加地或替代地包括在燃料输送系统216中。发动机200被配置成在发动机中实现四冲程燃烧循环。这些燃烧冲程包括进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。点火装置(未示出)也可以被提供在发动机200中。点火装置可以被配置为以选定的时间间隔向汽缸206提供火花。然而，在其他示例中，可以从发动机中省略点火装置，并且发动机可以被配置成执行压缩点火，或者可以是二冲程发动机。
歧管系统222(诸如图1所示的歧管系统150)可以被设置成接收来自一个或多个汽缸的燃烧充气，由此允许改变发动机200中的压缩比。歧管系统222可以包括控制阀224、歧管226(例如，放气歧管)、止回阀228、充气传感器230、点火器232和涡轮发电机234。当控制阀224被调整到打开气门位置时，汽缸206中的燃烧充气可以转向到歧管226中以便调整发动机的压缩比。可以基于发动机工况(诸如发动机转速和负荷)调整控制阀224的打开和关闭的正时和持续时间。当止回阀228被调整到打开气门位置时，燃烧充气流过邻近气体传感器230的一段歧管226，该气体传感器230在充气进入位于气体传感器下游的涡轮发电机234之前检测充气中的任何未燃烧的燃料。如果在燃烧充气中检测到未燃烧的燃料，则可以开启点火器232以便在充气流入涡轮发电机234之前燃烧未燃烧的燃料。当燃烧充气中的所有未燃烧的燃料已经被迫通过涡轮发电机234时，可以关闭点火器232，止回阀228在该二次燃烧事件期间保持关闭以确保没有回到涡轮发电机上游的不希望的逆流。在进入涡轮发电机234后，燃烧充气转动涡轮机叶轮(未示出)以产生分配给电力需求中心的电能，如箭头236所示。涡轮发电机234中的剩余排气通过排气通道238转向到EGR系统。在图示的示例中，电能被从涡轮发电机234输送到能量存储装置237。附加地或可替代地，可以将电能直接输送到使用电能的(多个)期望发动机系统。在一个示例中，能量存储装置237可以向电动马达280提供电能，该电动马达280可以向位于行驶表面284上的车轮282提供旋转输入。因此，在这种示例中，车辆可以是混合动力车辆。已经设想了许多混合动力车辆配置，诸如轻度混合动力配置、并联混合动力配置、串联混合动力配置等。
在图2中还示出了包括在歧管系统222中的涡轮发电机旁通导管250(诸如图1所示的涡轮发电机旁通导管167)。涡轮发电机旁通导管250被配置成绕开涡轮发电机234和点火器232。具体地，涡轮发电机旁通导管250包括在点火器232上游通向歧管226的入口252，并且包括在涡轮发电机234下游通向歧管226的出口254。旁通阀256(诸如图1所示的旁通阀169)位于涡轮发电机旁通导管250中。旁通阀256被配置成调整通过涡轮发电机旁通导管250的旁通流。具体地，可以使用本文关于图8、图9和图10描述的策略来控制旁通阀256。
图2另外示出了涡轮增压器，其包括旋转地耦接到涡轮机260的压缩机258。压缩机258被示出为位于节气门262的上游。涡轮增压器还包括在废气门导管266中的废气门264。在图示的示例中，废气门导管266绕开涡轮机260。附加地或可替代地，旁通阀可以位于绕开压缩机258的导管中。此外，在其他示例中，可以省略涡轮机并且压缩机258可以接收来自曲轴和/或电动马达的旋转输入，以提供所谓的机械增压。
废气门264可以接收来自控制器(诸如图1所示的控制器12)的信号以改变由涡轮增压器向汽缸206提供的增压量。因此，可以基于来自控制器的命令信号打开和关闭废气门264。附加地或可替代地，涡轮增压器可以包括配置成增加提供给汽缸的增压量的可变几何形状涡轮机和/或压缩机。
图2还示出了EGR通道268(诸如图1所示的EGR通道140)。EGR通道268包括与其耦接的EGR气门270(诸如图1所示的EGR气门142)。当燃烧充气通过控制阀224被从汽缸206泄放时，EGR通道268接收来自涡轮发电机234和/或来自涡轮发电机旁通导管250的出流。以此方式，燃烧充气可以被引导到进气系统。
参考图3，歧管系统302被示出为附接到发动机300(诸如图1所示的发动机100)的汽缸盖304，以便将燃烧充气从多个汽缸转向到涡轮发电机332(例如，电动涡轮发电机)。在图3中提供了坐标轴X、Y和Z以供参考。在一个示例中，Z轴可以平行于重力轴。此外，X轴可以是横轴或水平轴，并且Y轴可以是纵轴。但是，已经考虑到其他坐标轴取向。歧管系统302可以包括歧管308、控制阀316、止回阀/过滤器326、充气传感器328、点火器330和/或涡轮发电机332。止回阀/过滤器326可以是可用的微粒过滤器和气门组合系统，其控制充气从歧管308流入涡轮发电机332，同时过滤流过歧管的充气。歧管系统302可以安装到相邻的发动机部件(诸如凸轮承载体、凸轮盖)或固定到汽缸盖304的外面306上。在该示例中，歧管系统302可以被安装到歧管安装凸台315。汽缸盖304的内面346可以附接到包含多个汽缸的汽缸组(未示出)。来自燃烧室320以及隐藏于视图中的燃烧室的燃烧充气可以通过歧管308转向到涡轮发电机332。涡轮发电机332可以包括顶部334、中部336和下部338。顶部334可以包括附接到圆锥形壳体的突出帽335。中部336可以包括多个圆环，这些圆环过渡到包括圆柱形管的下部338。如箭头340所示，下部338可以连接到汲取电力的发动机部件。另外，涡轮发电机332可以耦接到排气通道342，该排气通道342通向沿箭头344所示的方向定位的排气再循环(EGR)系统。
在发动机操作期间，可以通过安装到汽缸盖侧部上的燃料喷射器322将燃料喷射到每个燃烧室320中。所喷射的燃料可以与输送到汽缸的空气混合以产生由火花塞324点燃的空气燃料混合物。点燃的空气燃料混合物燃烧以产生燃烧充气，该燃烧充气产生用于操作发动机的能量。取决于发动机工况，每个燃烧室320中的燃烧充气可以被泄放到流动管线318中以调整发动机压缩比。如箭头325所示，燃烧充气进入流动管线318。可以选择性地调整控制阀316以控制输送到歧管308的燃烧充气的量。在一些实施例中，控制阀316可以被描述为汽缸放气门。在这种情况下，汽缸放气门不同于汽缸盖组件的排气门。
多个放气管线310可以通过连接器312耦接到歧管308，以便在控制阀316被调整到打开气门位置时允许燃烧充气从燃烧室320流入歧管中。每个放气管线310可以被适当地设定尺寸并具有内部流动通道314，该内部流动通道314将燃烧充气从燃烧室320输送到歧管308。作为一个示例，在低发动机负荷期间，控制阀316可以保持关闭；并且在适度高的发动机负荷期间，控制阀316可以被调整到第一位置，其中第一数量的燃烧充气被从燃烧室320泄放到歧管308中，并且汽缸中的空气燃料混合物的压缩产生第一压缩比。在另一个示例中，在高发动机负荷期间，控制阀316可以被调整到第二位置，其中第二数量的燃烧充气被从燃烧室320泄放到歧管308中，并且汽缸中的空气燃料混合物的压缩产生比第一压缩比低的第二压缩比。可替代地，可以调整控制阀的气门打开持续时间以改变发动机压缩比。以此方式，可以通过改变控制阀的位置和/或控制阀的气门打开持续时间来调整发动机压缩比。止回阀/过滤器326可以打开以允许向下游(到涡轮发电机)的正向流动，同时阻止或拒绝充气进入燃烧室的任何向上游的逆流。这是因为歧管308中的燃烧充气向下游流向涡轮发电机332。在止回阀/过滤器326的下游位置处安装到歧管的气体传感器328可以检测燃烧充气中未燃烧的燃料。如果在歧管308中检测到任何未燃烧的燃料，则发动机控制器(诸如图1所示的控制器12)可以接通点火器330以燃烧所述燃烧充气中的未燃烧的燃料，之后充气流入涡轮发电机332中。进入涡轮发电机332的充气驱动涡轮机叶轮以产生电力，该电力被传输到发动机的电力需求中心。作为一个示例，由涡轮发电机332产生的电力可以被供应给电动操作的发动机部件或车辆电气系统。在另一个示例中，由涡轮发电机产生的电力可以作为可用电力存储在耦接到涡轮发电机的电池中。一旦燃烧充气被转换成电力，涡轮发电机332中的任何剩余排气都转向到排气通道342，在这里所述排气转向到EGR系统，如箭头344所示。
图3还示出了涡轮发电机旁通导管350(例如，图2所示的涡轮发电机旁通导管250)和旁通阀352(例如，图2所示的旁通阀256)。应当理解的是，旁通阀352可以被操作以调整通过涡轮发电机旁通导管350的燃烧充气流的量。旁通导管350和旁通阀352可以被包括在歧管系统302中。
图4示出了附接到汽缸盖304的歧管系统302的前视图，所述歧管系统302用于使来自燃烧室320以及隐藏于视图中的剩余燃烧室的燃烧气体转向到涡轮发电机332。在图4中提供了坐标轴X和Z以供参考。歧管系统302可以经由歧管安装凸台315安装到汽缸盖304，该歧管安装凸台315固定到汽缸盖的外面306。作为一个示例，可以使用夹具或任何其他合适的机械组装装置将歧管安装凸台315固定到汽缸盖。
如图4所示，歧管安装凸台315可以包括竖直柱402，该竖直柱402连接到具有弯曲环形部分405的安装垫404。例如，安装垫404可以是耦接到歧管308的外部的水平延伸臂。歧管308可以在第一端部406处流体耦接到放气管线310，该第一端部406可以位于流动管线的弯曲接头408上方。放气管线310的第二端部410可以包括密封杯412，该密封杯412可以被适当地设定尺寸以接收控制阀316的O形环密封件414。当控制阀316被调整到打开气门位置时，来自燃烧室320的燃烧充气可以流入歧管308中。作为一个示例，可以调整气门开度以允许可变流量的燃烧充气从燃烧室320流入歧管系统302，由此允许发动机压缩比基于发动机工况(诸如发动机转速和负荷)而变化。此外，控制阀316可以被调整到关闭气门位置以停止燃烧充气从燃烧室320流入歧管308中。通过调整燃烧充气从燃烧室320进入歧管系统302的流动，可以基于发动机负荷-转速和其他发动机参数来调整发动机压缩比。
止回阀/过滤器326可以耦接到歧管308，以控制燃烧充气返回或(向上游)进入燃烧室的逆流。止回阀/过滤器326允许燃烧气流向下游进入涡轮发电机332。在这种情况下，歧管308流体耦接到涡轮发电机332，由此允许燃烧充气从燃烧室流入涡轮发电机332。进入涡轮发电机332的燃烧充气驱动安装在涡轮发电机的内部区域416内的叶轮418以产生电力，该电力被传输到发动机的电力需求中心。作为一个示例，释放的燃烧充气被转换成可用的电力，该可用的电力可以作为可用电力存储在耦接到涡轮发电机的电池中。在进一步的示例中，发动机可以耦接在可使用马达扭矩来推进的混合动力车辆中，该马达扭矩源于由从电池汲取的电力驱动的电动马达。例如，当发动机达到指定扭矩或阈值速度时，控制阀316可以被调整到关闭气门位置。当控制阀316被调整到关闭气门位置时，没有燃烧充气流入歧管308或涡轮发电机332中。
涡轮发电机332可以包括具有内部狭槽的突出部分422，所述内部狭槽可以被适当地设定尺寸以接收安装杆，从而将涡轮机叶轮418固定到涡轮发电机的内部区域416，如参考图5进一步公开的。图4还示出了提供围绕涡轮发电机332的旁路路线的涡轮发电机旁通导管350，其在本文中更详细地讨论。
以此方式，歧管系统302可以包括被配置有内部通道的歧管308，当控制阀316被调整到打开气门位置时，所述内部通道使来自燃烧室320的燃烧充气转向到涡轮发电机中。通过调整燃烧充气从燃烧室320进入歧管系统302的流动，可以改变发动机压缩比，同时从每个燃烧室320泄放的燃烧充气的一部分中产生电能。图4还示出了流动管线318、燃料喷射器322、汽缸盖304的内面346以及涡轮发电机332的顶部334。
图5示出了附接到汽缸盖304的外面306的歧管系统302的截面图。在图5中提供了坐标轴X、Y和Z以供参考。如图5所示，歧管系统302的一部分包括歧管308、止回阀/过滤器326、气体传感器328、点火器330以及耦接到通向EGR系统的排气通道342的涡轮发电机332。
歧管308可以通过安装垫404安装到汽缸盖304，该安装垫404连接到歧管安装凸台315的竖直柱402，如图3-4所示。当安装到歧管安装凸台时，歧管308可以与安装垫404的环形部分405共面接触。歧管308可以通过安装垫404来固定地保持在适当位置，由此允许歧管系统302的下游端(包括涡轮发电机332)由歧管安装凸台支撑。歧管308可以是被适当地设定尺寸以具有内径502的环形管，该内径502允许从汽缸到涡轮发电机332的燃烧充气的宽流动范围。作为一个示例，歧管308的内径502可以被选择为在从19mm到21mm的范围内。在另一个示例中，歧管308可以具有壁厚504，该壁厚504对于从燃烧室320到止回阀/过滤器326的歧管308的第一位置具有1.8mm到2.5mm的第一范围，并且对于从止回阀/过滤器326到涡轮发电机332的歧管308的第二部分具有2.8mm至3.2mm的第二范围。歧管308可以由诸如ASTM A268UNS S40900的耐用材料或承受从一个或多个燃烧室排泄放的燃烧充气的高温的其他合适材料构成。
可以通过被调整到打开气门位置的控制阀(诸如图3-4所示的控制阀316)使每个发动机汽缸中的燃烧充气的一部分转向到歧管系统302中。作为一个示例，控制阀可以在最小角度与最大角度之间进行调整，其中在调整至最小角度时，没有充气流或少量充气从燃烧室流入歧管中；并且在调整至最大角度时，大量充气流入歧管中。耦接到歧管308的止回阀/过滤器326可以被设置成控制从歧管308到涡轮发电机332的燃烧充气的流动。止回阀/过滤器326可以包括被配置有内部通道506的环形主体505，该内部通道506具有密封板508。作为一个示例，止回阀/过滤器326可以被配置为气门和过滤器的组合。内部通道506可以被设定尺寸以具有充分地将燃烧充气流从歧管308传送到涡轮发电机332中的内径。可以通过控制器(诸如图1所示的控制器12)将密封板508调整到打开板位置，以允许燃烧充气在发动机操作期间从歧管308流入涡轮发电机332中。作为一个示例，密封板508可以被调整到部分或全部打开的板位置，由此允许从歧管308进入涡轮发电机332的燃烧充气的宽流动范围。在其他示例中，密封板508可以被控制器调整到关闭板位置，以停止燃烧充气从歧管308流入涡轮发电机332中。在又一个示例中，止回阀/过滤器326可以是被动操作气门，该被动操作气门在歧管308中的气门上游处的压力高于阈值时打开，并且在歧管中的压力低于阈值时关闭。
位于止回阀/过滤器326下游的气体传感器328可以被配置成在燃烧充气进入涡轮发电机332之前检测燃烧充气中的任何未燃烧的燃料。作为一个示例，气体传感器328可以包括具有开口512的环形段510，该开口512被设定尺寸以接收具有感测尖端516的感测元件514。在一个示例中，感测元件514可以定位在开口512中，使得感测元件的一部分从环形段510向外延伸，并且感测尖端516延伸到歧管308的内部区域中。例如，气体传感器328可以通过测量或估计充气的碳氢化合物含量来感测燃烧充气中的未燃烧的燃料。可以将燃烧充气的测量或估计的碳氢化合物含量与阈值碳氢化合物水平进行比较，以确定充气中的未燃烧的燃料的量。如果燃烧充气中的测量或估计的碳氢化合物含量超过阈值碳氢化合物水平，则充气被认为包含未燃烧的燃料。可替代地，如果燃烧充气中的测量或估计的碳氢化合物含量低于阈值碳氢化合物水平，则充气可以被认为不含未燃烧的燃料。在替代性示例中，气体传感器328可以基于燃料特性而不是碳氢化合物含量来感测燃烧充气中的未燃烧的燃料的量。
如果在燃烧充气中检测到未燃烧的燃料，则可以由控制器打开点火器330，以便在充气进入涡轮发电机332之前燃烧在止回阀/过滤器326下游流动的任何未燃烧的燃料。点火器330可以包括具有开口520的环形段518，该开口520被设定尺寸以接收点火杆522。作为一个示例，点火杆522可以包括延伸到歧管308的内部区域中的点火尖端524。在打开时，点火尖端524可以与燃烧充气接触以提供用于点燃充气中的燃料的初始火花。以此方式，燃烧充气中的未燃烧的燃料可以在进入涡轮发电机332之前被燃烧。通过使燃烧充气中的任何未燃烧的燃料燃烧，可以提高涡轮发电机332的效率，同时减少向下游流到EGR系统的未燃烧的燃料的量。
涡轮发电机332可以包括安装在形成于顶部334中的内部开口530内的涡轮机叶轮418。涡轮机叶轮418可以通过框架532安装到涡轮发电机332，该框架532具有轴534、中间段536和底部段538。框架532的轴534可以固定在形成于涡轮发电机332的顶部334中的孔口中。内部开口530的下部可以被板540封闭。作为一个示例，板540可以是包围内部开口530的下部的圆形板。歧管308的一部分可以连接到板540的第一部分以形成第一接触界面542，并且排气通道342的一部分可以连接到板540的第二部分以形成第二接触界面544。在板540的中心部分中形成的狭槽546可以被适当地设定尺寸以接收框架532的中间段536的一部分，该部分延伸到内部开口530中。当安装到顶部334时，涡轮机叶轮418可以在涡轮机叶轮418的底端与板540的内表面550之间形成间隙548。作为一个示例，间隙548可以被适当地设定尺寸以允许涡轮机叶轮418围绕涡轮发电机332的轴线552旋转。进入涡轮发电机332的燃烧充气驱动涡轮机叶轮418以产生电力，所述电力被传送到发动机的电力需求中心或储存在电池中，如方向箭头340所示。电池电量可用于操作车辆或运行与车辆上的发动机耦接的机械增压器压缩机。底部段528的外表面554可以定位在板540下方，从而在底部段538与板540之间形成间隙556。一旦燃烧充气被转换成电力，则涡轮发电机332中的任何剩余排气被转向到排气通道342，在排气通道342中排气被输送到EGR系统，如箭头344所示。
以此方式，可以提供歧管308以便在控制阀被调整到打开气门位置时使来自汽缸的燃烧充气转向到涡轮发电机332中。通过调整来自汽缸的燃烧充气的流动，可以基于发动机工况来改变发动机中的压缩比，同时产生电能以操作发动机部件和车辆系统。
图5还描绘了涡轮发电机旁通导管350和旁通阀352。旁通导管350包括通入放气歧管308中的入口560，所述入口560位于止回阀/过滤器326、点火器330和涡轮发电机332的上游。涡轮发电机旁通导管350还包括通入排气通道342中的出口562，所述排气通道342通向EGR系统。出口562位于涡轮发电机332的下游。另外，旁通阀352包括气门板564。气门板564是可调整的，以允许和禁止(至更小或更大的程度)通过涡轮发电机旁通导管350的燃烧充气流。以此方式，可以选择性地围绕涡轮发电机332引导燃烧充气。可以响应于从控制器(诸如图1所示的控制器12)发送的命令信号来调整旁通阀352。具体地，在一个示例中，发送到旁通阀352的命令信号可以触发致动器，该致动器移动气门板564以增加或减少通过旁通导管350的充气的流速。
参考图6，方法600描绘了用于控制发动机中的压缩比的示例性方法，该发动机具有耦接到汽缸的控制阀(例如，图3-4所示的控制阀316)以及连接到涡轮发电机(例如，图3-5所示的涡轮发电机332)的歧管(例如，图3-5所示的歧管308)。该方法可以使得能够将发动机压缩比调整到使发动机爆震的发生最小化的阈值水平，同时促进改善的发动机性能。
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1-5描述的传感器)接收的信号，可以由控制器执行用于实施方法600以及本文包括的其他方法的指令。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整发动机操作。图6的方法可以与图1-5的系统结合使用。
在602处，方法600可以包括基于发动机工况来确定期望的发动机扭矩。作为一个示例，发动机工况可以包括但不限于发动机转速、发动机负荷、加速器位置、车辆速度、发动机温度、爆震倾向和燃烧充气质量流量。
接下来，在604处，该方法可以包括基于发动机工况和期望的扭矩来设置控制阀正时、点火正时、节气门位置和增压压力。例如，可以基于发动机负荷-转速和/或发动机扭矩来设置控制阀正时、火花正时、节气门位置和增压压力。在一个示例中，在高发动机负荷和高发动机转速期间，可以将耦接到每个汽缸的控制阀(例如，图4所示的耦接燃烧室320的控制阀316)调整到关闭气门位置。这可以允许发动机以更高的压缩比进行操作，同时产生足够的扭矩以满足高发动机负荷。在其他示例中，在低发动机负荷-转速到中等发动机负荷-转速期间，可以将控制阀调整到打开气门位置。在这种情况下，一个或多个汽缸中的燃烧充气的一部分可以被泄放到歧管中以改变压缩比。歧管中的充气可以进一步流入涡轮发电机(例如，图3-5所示的涡轮发电机332)中。在又一个示例中，可以部分地打开控制阀，该气门的开度被调整以提供充分的裕度来减少爆震的发生。例如，随着汽缸爆震倾向增加，可以增加控制阀的开度。响应于爆震的指示，可以进一步调整(例如，增加)控制阀开度以便提供快速的爆震减轻。
类似地，可以(基于发动机负荷和转速)调整火花正时、节气门位置和增压压力以改变压缩比。例如，在较高的发动机转速和负荷下，火花正时可以从最大制动扭矩(MBT)稍微延迟，同时进气节气门被保持为更开放，以便稍微减少压缩比并提供一些爆震减轻。在其他示例中，在高发动机转速和负荷下，耦接在进气压缩机两端的压缩再循环气门可以保持部分打开，以便为喘振提供一些裕度。响应于减油门(tip-out)，在可能发生喘振时，压缩机再循环气门可以快速转变到完全打开位置以减小增压压力并使发动机远离喘振。
在确定控制阀、火花正时、节气门位置和增压压力的设置之后，方法600可以行进到606。在606处，方法600可以包括确定是否存在发动机爆震。当发动机汽缸中的空气燃料混合物的温度和压力超过阈值水平并导致混合物自燃时，可能发生发动机爆震。这可能产生冲击波，所述冲击波可能导致汽缸温度和压力的快速增加，从而可能会损坏发动机部件。例如，可以通过安装到发动机以测量发动机振动的爆震传感器来确定发动机爆震的存在。
如果检测到发动机爆震，则方法可以行进到608。在608处，方法600可以包括调整控制阀正时或火花正时，或者调整控制阀正时和火花正时两者以控制压缩比并减轻爆震。通过调整控制阀或火花正时，可以减少压缩比以降低汽缸温度和压力。
这样一来，可以通过延迟火花正时来减轻爆震。然而，火花延迟的使用会导致燃料损失。也可以通过借助于增加控制阀的开度来减小爆震汽缸的压缩比以减轻爆震。虽然这导致扭矩和发动机性能的下降，但通过耦接在控制阀下游的涡轮发电机的操作，可以恢复通过打开控制阀而耗散的发动机功的至少一部分。响应于爆震的指示，控制器可以将与火花延迟的使用相关联的燃料损失以及与控制阀的打开相关联的发动机性能损失(考虑到通过电动涡轮机恢复的发动机性能)进行比较并且相应地选择爆震减轻动作。例如，当与火花延迟的使用相关联的燃料损失较低时，火花正时可从MBT延迟以减轻爆震。相比之下，当与控制阀的打开相关联的发动机性能损失较低时，控制阀可以在将火花正时保持在MBT的同时(从其当前位置)移动到更开放的位置。
在一个示例中，在选择控制阀调整以用于减轻爆震的情况下，响应于爆震，控制阀可以从部分打开位置移动到更开放(例如，完全打开)的气门位置以允许汽缸中的燃烧充气迅速流入歧管中。在增加控制阀的开度的同时，可以将火花正时保持在MBT处或其附近。可以基于发动机工况以及汽缸温度和压力的期望减少(其提供所需的爆震减轻)来调整控制阀打开的持续时间以及气门打开的程度。因此，发动机压缩比可以减小到阈值，从而导致汽缸温度和压力的减少，以便使发动机爆震的不良影响最小化。歧管中的燃烧充气可以向下游流到涡轮发电机，在这里充气驱动涡轮机叶轮以产生电力，该电力被分配到发动机或车辆中的电力需求中心。例如，控制阀可以更大程度地打开或保持打开持续更长时间，直到从爆震传感器接收的爆震指示消退(并且在此之后持续一段时间)。然后，控制阀可以返回到较不开放的位置，并且汽缸压缩比可以返回到提供更高发动机效率的更高值。
也可以同时执行增压压力的调整。例如，响应于爆震指示，当打开控制阀以降低汽缸温度和压力时，可以通过增加节气门开度、减少压缩机再循环气门的开度和/或减少排气废气门气门的开度来补偿增压压力的下降。
在替代性实施例中，可以通过延迟火花点火来调整火花正时以减小压缩比。压缩比的减少可以导致汽缸温度和压力的降低，从而使发动机爆震对发动机性能的影响最小化。在调整控制阀正时和/或火花正时之后，方法600可以行进到610。
返回606，如果未检测到发动机爆震，则方法可以行进到610。在610处，方法600可以包括确定是否存在快速扭矩瞬变。快速扭矩瞬变可以包括扭矩的突然增加或扭矩的突然减少。例如，当响应于加速器踏板的减油门或操作员应用制动踏板而使车辆停止时，可能发生快速扭矩瞬变。可替代地，当车辆在停止之后加速(例如，在车辆起动期间或响应于加速踏板的加油门)时，可以发生快速扭矩瞬变。如果存在快速扭矩瞬变，则方法600行进到612。否则，如果不存在快速扭矩瞬变，则该方法行进到614以恢复额定发动机操作。例如，当不存在扭矩瞬变时，火花正时可以返回MBT(如果它先前被延迟)，并且进一步地，控制阀可以基于发动机的爆震倾向而返回额定位置。例如，控制阀可以返回部分打开位置。
在612处，方法600可以包括响应于扭矩瞬变的存在而在阈值持续时间内协调控制阀正时、节气门位置和增压压力的改变。发动机控制器可以在一定持续时间内对控制阀正时、节气门位置和增压压力进行调整，这允许实际的发动机扭矩与期望的发动机扭矩相匹配。例如，响应于对负扭矩的瞬时需求，诸如在驾驶员应用制动踏板或使加速器踏板减油门时，控制器可以减小控制阀的打开(例如，关闭控制阀)并且将节气门调整到更闭合的位置以减小发动机扭矩，从而允许车辆停止。在替代性示例中，当驾驶员应用加速器踏板以起动车辆时，控制器可以保持控制阀暂时关闭并且将节气门调整到打开位置以增加发动机扭矩，由此允许车辆加速。一旦车辆达到阈值速度，控制器就可以将控制阀调整到更开放的气门位置以允许来自发动机汽缸的燃烧充气流到与涡轮发电机耦接的歧管，由此调节发动机压缩比，同时将实际发动机扭矩保持在接近期望发动机扭矩的值。
接下来在614处，发动机恢复额定操作，其中发动机继续燃烧空气和燃料以产生推进车辆所需的扭矩。在发动机操作期间，发动机的每个汽缸中的控制阀可以被周期性地调整以打开并且然后关闭。当控制阀被调整到打开气门位置时，来自汽缸的燃烧充气可以流入歧管中。歧管上的止回阀(例如，图3-5所示的止回阀/过滤器326)阻止燃烧充气的逆流回到燃烧室中。止回阀允许燃烧充气流向下游进入涡轮发电机332。耦接到歧管308的气体传感器(例如，图3-5所示的气体传感器328)可以被设置成检测燃烧充气中的任何未燃烧的燃料，所述未燃烧的燃料可以在进入涡轮发电机之前通过点火器(例如，图3-5所示的点火器330)来进行燃烧。在进入涡轮发电机后，燃烧充气驱动涡轮机叶轮(例如，图4-5所示的涡轮机叶轮418)以产生电力，该电力被分配到发动机或车辆中的电力需求中心。在产生电力后生成的任何剩余排气转向到EGR系统，在EGR系统中排气可以被再循环到进气歧管。
以此方式，可以通过调整控制阀正时、节气门位置和火花正时来改变发动机中的压缩比。可以将控制阀调整到打开气门位置以减轻发动机爆震，并且减轻在高压缩比期间可能发生的高汽缸温度和压力的影响。在调整到打开气门位置时，燃烧充气可以从发动机汽缸转向到歧管，由此允许压缩比的减小以及汽缸温度和压力的减少。歧管中的充气可以转向到涡轮发电机以产生电力。以此方式，发动机系统提供了一种改变发动机压缩比以促进更好的发动机性能且同时产生用于操作发动机部件的电力的方法。应当理解的是，在步骤608和/或612期间，围绕涡轮发电机引导燃烧充气的旁通导管中的旁通阀可以是关闭的。
现在参考图7，其示出了描绘调整控制阀正时、节气门位置和火花正时以改变发动机中的压缩比和扭矩的示例性图示。根据图6的方法，可以通过执行图1-5的系统中的指令来提供图7的序列。时间T0-T3处的竖直标记表示序列期间的感兴趣时间。在以下讨论的所有曲线图中，水平轴线表示时间，并且时间从每个曲线图的左侧向每个曲线图的右侧增加。
从图7顶部起的第一曲线图描绘了压缩比与时间的关系。竖直轴线表示发动机中的压缩比并且压缩比在竖直轴线的方向上增加。迹线702表示压缩比。
从图7顶部起的第二曲线图描绘了控制阀位置与时间的关系。竖直轴线表示控制阀位置。控制阀被调整到水平轴线处的关闭气门位置，并且被调整到竖直轴线方向上的打开气门位置。控制阀的气门开度在竖直轴线的方向上增加。迹线704表示控制阀位置。在替代性实施例中，控制阀可以被称为汽缸放气门。
从图7顶部起的第三曲线图描绘了节气门位置与时间的关系。竖直轴线表示节气门位置。节气门被调整到水平轴线处的关闭气门位置，并且被调整到竖直轴线方向上的打开气门位置。节气门的气门开度在竖直轴线的方向上增加。迹线706表示节气门位置。
从图7顶部起的第四曲线图描绘了发动机扭矩与时间的关系。竖直轴线表示发动机扭矩，并且发动机扭矩在竖直轴线的方向上增加。轨迹708表示期望的发动机扭矩，并且轨迹710表示实际的发动机扭矩。
从图7的顶部起的第五曲线图描绘了火花正时与时间的关系。竖直轴线表示火花正时并且火花正时在竖直轴线的方向上增加。迹线716表示实际的火花正时，并且迹线718表示针对MBT的火花正时。
在T0与T1之间的时间，发动机可能以低于压缩比的阈值水平(703)的稳定压缩比(702)进行操作。例如，压缩比(702)可以被设置在低于阈值水平(703)的第一水平。实际的发动机扭矩(710)可以处于稳定水平并且可以等于期望的发动机扭矩(708)。控制阀位置(704)可以被保持在第一打开气门位置，该第一打开气门位置将实际的发动机扭矩(710)保持在等于期望的发动机扭矩(708)的稳定水平。例如，控制阀位置(704)可以在0度角与60度角之间进行调整。当设置在0度角时，控制阀被调整到关闭气门位置；并且当设置在60度角时，控制阀被调整到更开放的气门位置。在其他示例中，控制阀位置(704)可以在最小角与最大角之间进行调整，其中最小角不允许充气从汽缸流入歧管(例如，图3所示的歧管308)中或者允许充气从汽缸进入歧管的最小流速，并且最大角允许充气从汽缸进入歧管的最大流速。
此外，节气门位置(706)可以保持在允许空气稳定地流入进气歧管中的打开位置，其中空气向下游流到燃烧室，在这里空气与燃料混合以形成空气燃料混合物，该空气燃料混合物进行燃烧以产生发动机扭矩(710)。火花正时(716)可以设置在针对MBT的火花正时(718)。
当控制阀被调整到打开气门位置时，燃烧室中的燃烧充气可以从燃烧室转向到歧管(例如，图3所示的歧管308)中，同时将压缩比(702)保持在低于阈值水平(703)的稳定水平。当耦接到歧管的止回阀(例如，图3-5所示的止回阀/过滤器326)被调整到打开气门位置时，歧管中的燃烧充气可以向下游流到涡轮发电机(例如，图3-5所示的涡轮发电机332)。在进入涡轮发电机后，燃烧充气转动涡轮发电机的涡轮机叶轮(例如，图4-5所示的涡轮机叶轮418)以产生电力，该电力可以被分配到发动机或车辆中的电力需求中心。
在T1处，压缩比(702)可以增加到高于阈值水平(703)以增加发动机中的实际发动机扭矩(710)。作为一个示例，压缩比(702)可以从第一水平增加到高于阈值水平(703)的第二水平。在一个示例中，当燃烧充气(从燃烧室流入歧管中)的流速减少并且节气门位置(706)被调整到更开放的气门位置时，可能发生压缩比(702)的增加，由此允许更大的空气流通过进气歧管进入燃烧室。控制阀位置(704)可以从打开位置被调整到完全关闭位置，以停止燃烧充气从燃烧室流入歧管中。
在T1与T2之间，压缩比(702)可以保持在高于阈值水平(703)的第二水平。控制阀(704)可以保持在关闭气门位置，并且节气门位置(706)可以保持在比T1之前的初始节气门位置更高的水平。因此，实际的发动机扭矩(710)最初可以迅速增加，然后达到比在T0与T1之间观察到的初始扭矩更高的稳定水平。实际的发动机扭矩(710)可能略微偏离期望的发动机扭矩(708)曲线。第一扭矩增加712可以归因于控制阀的关闭，并且第二扭矩增加714可以归因于节气门位置的调整。第一扭矩增加712可以大于第二扭矩增加714。关闭控制阀以停止燃烧充气从燃烧室流入歧管中可能具有对增加的压缩比(702)的直接影响，这可能导致实际的发动机扭矩(710)的快速增加。相比之下，可以在较长持续时间内发生调整节气门位置(706)以允许较大的空气流通过进气歧管进入燃烧室，这是由于在空气到达燃烧室之前，空气通过进气歧管的行进时间增加。流入燃烧室中的增加质量的空气可以与燃料混合以形成空气燃料，该空气燃料进行燃烧以产生大量的发动机扭矩(710)。然而，与基于关闭控制阀的实际发动机扭矩增加相比，由于调整节气门位置而引起的实际发动机扭矩增加可能是较低的。在将实际发动机扭矩(710)保持在接近期望发动机扭矩(708)的稳定水平的同时，火花正时(716)可以逐渐延迟到低于MBT水平(718)的水平。
在T2处，当控制阀从完全关闭气门位置被调整到打开气门位置时，压缩比(702)可以减少到低于阈值水平(703)的水平。作为一个示例，当控制阀被调整到第二打开气门位置时(第二打开气门位置所具有的气门开度小于在T1前观察到的第一气门开度)，压缩比(702)可以从第二水平减少到第一水平。在其他示例中，可以响应于爆震的指示而进行压缩比的改变，所述爆震的指示包括检测的爆震和预期的爆震中的一个，所述改变包括响应于爆震的指示而通过增加放气门的开度来减小压缩比。在另外的示例中，可以基于爆震的指示来调整放气门的开度和放气门的打开持续时间中的一个或多个，所述放气门保持更开放或者在更长的持续时间内打开，直到爆震的指示低于阈值。火花正时(716)可以被调整以匹配火花MBT水平(718)。因此，实际的发动机扭矩(710)可以保持在接近期望的发动机扭矩(708)的值。
在T2之后，通过将控制阀位置(704)保持在第二气门打开位置并且逐渐将节气门位置(706)调整到较不开放的位置以减少(通过进气歧管)进入燃烧室的空气流，可以将压缩比(702)保持在第一水平。例如，与在T1与T2之间观察到的空气流速相比，进入燃烧室的空气流速可能较低。另外，火花正时(716)可以保持在火花MBT水平(718)。因此，压缩比(702)保持在第二稳定水平，并且实际的发动机扭矩(710)可以匹配期望的发动机扭矩(708)。
以此方式，可以通过调整控制阀正时、节气门位置和火花正时来改变发动机中的压缩比，以保持实际的发动机扭矩接近期望的发动机扭矩。当歧管上的控制阀和止回阀被调整到打开气门位置时，从燃烧室泄放的燃烧充气可以流入涡轮发电机中，在此处充气转动涡轮机叶轮以产生电力。以此方式，可以改变发动机中的压缩比以允许更好的发动机性能，同时产生可以被分配到发动机中的电力需求中心的电力。
图8和图9分别示出了用于操作发动机系统的方法800和900。具体地，方法800和900描绘了用于控制具有控制阀(例如，图3-4所示的控制阀316)和旁通阀(例如图3-5所示的旁通阀352)的发动机中的压缩比的示例性方法。所述方法可以使得能够调整发动机压缩比以促进更好的发动机性能，并且使得能够选择性地围绕涡轮发电机引导从汽缸泄放的燃烧充气以改善发动机起动。
具体地转到图8，方法800包括在802处基于发动机工况来确定期望的发动机扭矩。作为一个示例，发动机工况可以包括但不限于发动机转速、发动机负荷、加速器位置、车辆速度、发动机温度、EGR流速、压缩机增压、爆震倾向、起动请求和燃烧充气质量流量。
在804处，该方法包括通过经由汽缸的汽缸放气门从汽缸选择性地释放燃烧充气来改变汽缸的压缩比。具体地，在一个示例中，改变汽缸的压缩比可以包括通过增加汽缸放气门的开度以释放来自汽缸的燃烧充气来减小燃烧室的压缩比。当汽缸上游的压缩机产生的增压超过阈值时，汽缸放气门可以被更大程度地打开。以此方式，例如，当增压超过阈值时，可以减少燃烧比以避免爆震。因此，可以改善发动机操作。改变汽缸的压缩比还可以包括减少汽缸放气门的开度以增加汽缸的压缩比。可以结合压缩比的增加来调整各种发动机系统。例如，在压缩比增加的同时，进气门和排气门重叠程度和/或EGR流可以增加。以此方式，可以提高燃烧效率。附加地或可替代地，可以结合压缩比的增加来提前点火正时。因此，可以进一步提高燃烧效率。
在806处，该方法包括基于发动机工况来改变通过绕开涡轮发电机的涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流。改变通过涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流可以包括步骤808-822。
在808处，该方法包括确定发动机中正在发生第一工况还是第二工况。第一工况可以包括发动机正在执行起动的状况，并且第二工况可以包括发动机起动之后的状况。在另一个示例中，第一工况可以包括EGR流速大于阈值的状况，并且第二工况可以包括EGR流速小于阈值的状况。在又一个示例中，第一工况可以包括能量存储装置中储存的能量数量高于阈值的状况，并且第二工况可以包括能量存储装置中储存的能量数量小于阈值的状况。在一个示例中，在热的热循环发动机的冷起动以及随后的重新起动期间，旁通阀可以是有效的(例如，是打开的)。在另一个示例中，在涡轮发电机正在产生的电力大于当时可以使用和/或存储的电力的情况下，旁通阀也可以是有效的。例如，从涡轮发电机接收电能的能量存储装置可能达到最大存储容量，并且旁通阀可以响应于能量存储装置达到最大存储容量而打开以防止由涡轮发电机产生过多能量。在另一个示例中，从涡轮发电机接收能量的发动机系统的能量要求可能减少，并且因此旁通阀可以打开以减少由涡轮发电机产生并发送到发动机系统的能量。在又一个示例中，对涡轮发电机的能量需求可以减少到基本为零，并且旁通阀可以对应地完全打开以暂停涡轮发电机的操作。在另一个示例中，可以基于EGR系统能力来调整流过旁通导管的燃烧充气的量。在又一个示例中，涡轮发电机中检测到的故障可能促使旁通阀打开，和/或可以在车辆中设置标志以便向车辆操作员警告系统故障。设置标志可以触发指示器(例如，视觉和/或音频指示器)的激活。
如果正在发生第一工况，则该方法行进到810。在810处，该方法包括将燃烧充气从汽缸放气门引导至涡轮发电机旁通导管。将燃烧充气从汽缸放气门引导至涡轮发电机旁通导管可以包括在812处打开位于涡轮发电机旁通导管中的旁通阀。
另一方面，如果正在发生第二工况，则该方法前进到814。在814处，该方法包括将燃烧充气从汽缸放气门引导至涡轮发电机。将燃烧充气引导至涡轮发电机可以包括在816处关闭涡轮发电机旁通阀。接下来，在818处，该方法包括在涡轮发电机处将燃烧充气转换成电力。以此方式，可以从汽缸泄放的燃烧充气中提取能量以提高发动机效率。在820处，该方法包括确定发动机中是否正在发生第三工况。第三工况可以包括涡轮发电机的温度大于阈值的状况。如果没有发生第三工况(在820处为否)，则该方法返回820。应当理解的是，旁通阀可以保持关闭，并且涡轮发电机可以在返回820时继续将燃烧充气转换成电力。
然而，如果正在发生第三工况(在820处为是)，则该方法行进到822。在822处，该方法包括将燃烧充气的第一部分从汽缸放气门引导至涡轮发电机旁通导管，并且将燃烧充气的第二部分从汽缸放气门引导至涡轮发电机。以此方式，例如，当涡轮发电机正经历超温状况时，可以减少流过涡轮发电机的燃烧充气的量。方法800使得能够围绕涡轮发电机引导从汽缸泄放的燃烧充气，以便在涡轮发电机的操作可能对燃烧操作产生负面影响时改善发动机操作。例如，可以在起动期间围绕涡轮发电机引导燃烧充气以减少发动机起动的扭矩要求。当涡轮发电机过热时和/或当EGR流速低于将导致熄火的阈值时，也可以围绕涡轮发电机引导燃烧充气。因此，引导燃烧充气通过涡轮发电机旁通导管的技术效果是：提高起动效率，降低涡轮发电机过热的可能性，和/或提高燃烧效率。
转到图9，方法900包括在902处确定发动机工况。以上关于图6和图8讨论了各种示例性工况。
接下来，在904处，该方法包括确定是否已经请求发动机起动。可以通过点火开关向控制器发送接通信号来触发起动请求。例如，可以在感测到接通状况时确定请求起动。起动机马达配置和/或发动机转速也可以用于确定是否已经请求起动。
如果确定尚未请求起动(在904处为否)，则该方法返回902。另一方面，如果确定已经请求起动(在904处为是)，则该方法前进到906。在906处，该方法包括打开汽缸放气门以减少汽缸的压缩比。如前所述，汽缸放气门使得燃烧充气能够从汽缸泄放并且然后通过EGR导管被引导回到进气系统。接下来在908处，该方法包括打开涡轮发电机旁通导管中的旁通阀以便围绕涡轮发电机引导燃烧充气。以此方式，可以减小起动发动机所需的发动机扭矩，由此改善发动机起动操作。
在910处，该方法包括确定发动机中的起动操作是否已经中止。终止起动操作的指标可以包括进气流量、发动机转速、发动机温度和/或排气流超过阈值。例如，可以在发动机正在产生扭矩时确定起动已经停止。
如果确定起动操作尚未中止(在910处为否)，则该方法移动到911。在911处，该方法包括将旁通阀保持在打开位置。在911之后，该方法返回910。相反，如果确定起动操作已经中止(在910处为是)，则该方法前进到912。在912处，该方法包括关闭涡轮发电机旁通导管中的旁通阀。例如，关闭旁通阀可以包括调整气门以便实质上阻止燃烧充气流过涡轮发电机旁通导管。然而，在其他示例中，关闭旁通阀可以包括调整气门以允许燃烧充气的较小部分流过涡轮发电机旁通导管，该较小部分小于燃烧充气的流到涡轮发电机的部分。
接下来，在914处，该方法包括启动涡轮发电机的操作以使得能够从燃烧充气中提取能量。例如，可以打开位于涡轮发电机上游的点火器以便燃烧流入涡轮发电机中的气体。进而，涡轮发电机将已燃烧的气体转换成电能。
接下来，在916处，该方法确定发动机是否高于阈值温度。如果确定发动机不高于阈值温度(在916处为否)，则该方法移动到917。在917处，该方法包括将旁通阀保持在关闭位置并且保持涡轮发电机的操作。在917之后，该方法返回916。然而，如果确定发动机高于阈值温度(在916处为是)，则该方法行进到918。在918处，该方法包括关闭汽缸放气门。关闭汽缸放气门可以包括实质上阻止燃烧充气通过所述气门流到放气歧管。然而，在其他示例中，关闭汽缸放气门可以包括更大程度地阻止通过所述气门的充气流以增加汽缸的压缩比。以此方式，汽缸的压缩比被增加以促进在期望的时间间隔期间(诸如在稀燃状况下)的燃烧效率的提高。因此，可以对压缩比进行微调以便在广泛的发动机工况下提高燃烧效率。
在920处，该方法包括确定由压缩机产生并提供给汽缸的增压是否高于阈值。换言之，可以确定由发动机产生的增压是否高于可接受水平。如果增压不大于阈值(在920为否)，则该方法前进到921。在921处，该方法包括将放气门保持在关闭位置。然而，如果增压大于阈值(在920为是)，则该方法前进到922。在922处，该方法包括调整汽缸放气门。例如，可以增加汽缸放气门的开度以避免爆震。以此方式，当增压已经激增超过可能损坏发动机的水平时，可以减少发动机的压缩比。在步骤921和922之后，该方法结束。
转到图10，其示出了描绘对控制阀正时、压缩比、旁通阀正时和发动机温度的调整的示例性图。根据图8和/或图9的方法，可以通过执行图1-5的系统中的指令来提供图10的序列。时间T0-T2处的竖直标记表示序列期间的感兴趣时间。在以下讨论的所有曲线图中，水平轴线表示时间，并且时间从每个曲线图的左侧向每个曲线图的右侧增加。
从图10顶部起的第一曲线图描绘了压缩比与时间的关系。竖直轴线表示发动机中的压缩比并且压缩比在竖直轴线的方向上增加。迹线1002表示压缩比。
从图10顶部起的第二曲线图描绘了控制阀位置与时间的关系。竖直轴线表示控制阀位置。控制阀被调整到水平轴线处的关闭气门位置，并且被调整到竖直轴线方向上的打开气门位置。控制阀的气门开度在竖直轴线的方向上增加。迹线1004表示控制阀位置。应当理解的是，控制阀可以被称为汽缸放气门。
从图10顶部起的第三曲线图描绘了旁通阀位置与时间的关系。竖直轴线表示旁通阀位置。旁通阀被调整到水平轴线处的关闭气门位置，并且被调整到竖直轴线方向上的打开气门位置。旁通阀的气门开度在竖直轴线的方向上增加。迹线1006表示节气门位置。
从图10顶部起的第四曲线图描绘了发动机温度与时间的关系。竖直轴线表示发动机温度，并且发动机温度在竖直轴线的方向上增加。迹线1008表示发动机温度1008。
T0表示开始发动机起动的时间。如图所示，控制阀和旁通阀在起动期间都是打开的，以减少发动机起动的扭矩要求。因此，发动机起动效率增加。在起动之后，在时间T1，旁通阀关闭并且控制阀保持打开。在时间T2，当发动机达到阈值温度1010时，控制阀关闭。以此方式，发动机的压缩比可以在发动机预热时保持较低并且在预热之后增加，以提高燃烧效率。
在以下段落中将进一步描述本发明。在一个方面中，一种用于操作发动机中的发动机系统的方法包括：通过经由汽缸盖的汽缸放气门从汽缸选择性地释放燃烧充气来改变汽缸的压缩比，该汽缸放气门耦接到具有涡轮发电机的放气歧管；以及基于发动机工况来改变通过绕开涡轮发电机的涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流。
在另一个方面中，一种发动机中的发动机系统包括：发动机汽缸，其具有从进气歧管接收空气的进气门和将燃烧充气释放到排气歧管中的排气门；排气再循环(EGR)通道，其将排气从排气歧管再循环至进气歧管；汽缸盖，其包括耦接到放气歧管的汽缸放气门，该放气歧管包括耦接在涡轮发电机上游的点火器，该放气歧管的出口耦接到EGR通道；旁通导管，其耦接在点火器和涡轮发电机的上游和下游；旁通阀，其位于旁通导管中；以及控制器，其具有存储在非瞬态存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：基于发动机温度来调整所述旁通阀的操作。
在另一个方面中，一种用于操作发动机的方法包括：在发动机起动操作期间，打开耦接在放气歧管中的涡轮发电机的上游和下游的涡轮发电机旁通导管中的旁通阀，该放气歧管从耦接到汽缸盖的汽缸放气门接收燃烧充气，以便引导燃烧充气通过该涡轮发电机旁通导管，该汽缸放气门不同于排气门；以及在发动机起动操作之后，关闭该旁通阀以便将燃烧充气引导至涡轮发电机。
在任一所述方面或各方面的组合中，改变通过涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流可以包括：在第一状况下，将燃烧充气从汽缸放气门引导至绕开涡轮发电机的涡轮发电机旁通导管；以及在第二状况下，将燃烧充气从汽缸放气门引导到涡轮发电机。
在任一所述方面或各方面的组合中，该第一状况可以包括发动机正在执行起动的工况，并且所述第二状况可以包括起动之后的工况。
在任一所述方面或各方面的组合中，该第一状况可以包括排气再循环(EGR)通道中的EGR流速大于阈值EGR流速的工况，该EGR通道定位于涡轮发电机和涡轮发电机旁通导管的下游。
在任一所述方面或各方面的组合中，将燃烧充气从汽缸放气门引导至涡轮发电机旁通导管可以包括打开涡轮发电机旁通导管中的旁通阀，并且将燃烧充气从汽缸放气门引导至涡轮发电机包括关闭该旁通阀。
在任一所述方面或各方面的组合中，所述方法还可以包括：在第三状况下，将燃烧充气的第一部分从汽缸放气门引导至涡轮发电机旁通导管，并且将燃烧充气的第二部分从汽缸放气门引导至涡轮发电机。
在任一所述方面或各方面的组合中，该第三状况可以包括涡轮发电机温度高于阈值温度的工况。
在任一所述方面或各方面的组合中，该方法还可以包括在涡轮发电机处将燃烧充气转换成电力。
在任一所述方面或各方面的组合中，改变通过涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流可以包括：基于从涡轮发电机接收电力的能量存储装置中的能量水平来调整涡轮发电机旁通导管中的旁通阀。
在任一所述方面或各方面的组合中，通过经由汽缸放气门从汽缸选择性地释放燃烧充气来改变汽缸的压缩比可以包括：当汽缸上游的压缩机产生的增压超过阈值时，调整汽缸放气门以增加汽缸放气门的开度。
在任一所述方面或各方面的组合中，通过经由汽缸放气门从汽缸选择性地释放燃烧充气来改变汽缸的压缩比可以包括：提前点火正时时，调整汽缸放气门以减少汽缸放气门的开度。
在任一所述方面或各方面的组合中，通过经由汽缸放气门从汽缸选择性地释放燃烧充气来改变汽缸的压缩比可以包括在进气门和放气门打开重叠的增加期间调整汽缸放气门以减少汽缸放气门的开度。
在任一所述方面或各方面的组合中，该方法还可以包括通过经由汽缸放气门从汽缸选择性地释放燃烧充气来改变汽缸的压缩比。
在任一所述方面或各方面的组合中，该方法还可以包括在涡轮发电机处将燃烧充气转换成电力。
在任一所述方面或各方面的组合中，基于发动机温度调整旁通阀的操作可以包括：在发动机起动操作期间打开旁通阀；以及在发动机起动之后关闭旁通阀。
在任一所述方面或各方面的组合中，该控制器还可以包括存储在非瞬态存储器上的用于以下操作的计算机可读指令：操作涡轮发电机和点火器以便在涡轮发电机处将燃烧充气转换成电力。
在任一所述方面或各方面的组合中，该发动机系统还可以包括具有位于进气门上游的废气门的压缩机。
在任一所述方面或各方面的组合中，该发动机系统还可以包括耦接到向车轮提供动力的电动马达的能量存储装置。
图1-5示出具有各种部件的相对定位的示例性配置。如果被显示为彼此直接接触或直接耦连，则至少在一个示例中，这些元件可以被分别称为直接接触或直接耦连。类似地，被显示为与另一元件毗连或相邻的元件至少在一个示例中可以分别彼此毗连或相邻。作为一个示例，处于彼此共面接触中的部件可以被称为处于共面接触。作为另一示例，被定位成彼此分离、其间仅有间隔而没有其他部件的元件在至少一个示例中可以被如此称谓。作为又一示例，被显示为彼此处于上方/下方、彼此处于相反侧、或彼此处于左侧/右侧的元件可以被称为相对于彼此是这样的。进一步地，如图所示，在至少一个示例中，最顶部的元件或者元件的最顶部的点可以在至少一个示例中被称为是部件的“顶部”，并且最底部的元件或者元件的最底部的点可以被称为是部件的“底部”。如本文所用，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于图中的竖直轴线而言，并且可以被用于描述图中的一个元件相对于另一元件的定位。因此，被显示为在其他元件上方的元件在一个示例中被定位在其他元件的竖直上方。作为又一示例，图中描绘的元件的形状可以被认为是具有那些形状的(例如，诸如是圆环的、直线的、平面的、弯曲的、圆形的、倒角的、有角度的等)。进一步地，被显示为彼此相交的元件可以在至少一个示例中被称为是相交元件或彼此相交。更进一步地，被显示为在另一元件中或在另一元件外的元件可以在一个示例中被如此称谓。
应注意，本文包括的示例性控制和估计例程可以被用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文公开的控制方法和例程可以被储存为在非瞬态存储器中的可执行指令，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制器的控制系统来实施。本文描述的具体例程可以表示任意数量的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程以及诸如此类。就此而言，图示说明的各种动作、操作和/或功能可以以图示说明的顺序来执行、并行地执行，或在某些情况下被省略。同样地，处理的顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优势所必须的，而是被提供以易于图示说明和描述。根据所使用的特定策略，图示说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被反复执行。而且，所描述的动作、操作和/或功能可以以图形方式表示将被编程到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，其中通过在包括与一个或多个电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中执行所述指令来实施所描述的动作。
应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构成和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题中。

Claims (15)

1.一种用于操作发动机中的发动机系统的方法，其包括：
通过经由汽缸盖的汽缸放气门从汽缸选择性地释放燃烧充气改变汽缸的压缩比，所述汽缸放气门耦接到具有涡轮发电机的放气歧管；以及
基于发动机工况改变通过绕开所述涡轮发电机的涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中改变通过所述涡轮发电机旁通导管的所述燃烧充气流包括：
在第一状况下，将燃烧充气从所述汽缸放气门引导至绕开涡轮发电机的涡轮发电机旁通导管；以及
在第二状况下，将燃烧充气从所述汽缸放气门引导到所述涡轮发电机。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一状况包括所述发动机正在执行起动的工况，并且所述第二状况包括起动之后的工况。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一状况包括排气再循环通道即EGR通道中的EGR流速大于阈值EGR流速的工况，所述EGR通道位于所述涡轮发电机和所述涡轮发电机旁通导管的下游。
5.根据权利要求2所述的方法，其中将燃烧充气从所述汽缸放气门引导至所述涡轮发电机旁通导管包括打开所述涡轮发电机旁通导管中的旁通阀，并且将燃烧充气从所述汽缸放气门引导至所述涡轮发电机包括关闭所述旁通阀。
6.根据权利要求2所述的方法，其还包括在第三工况下将燃烧充气的第一部分从所述汽缸放气门引导至所述涡轮发电机旁通导管并且将燃烧充气的第二部分从所述汽缸放气门引导至所述涡轮发电机。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第三状况包括所述涡轮发电机温度高于阈值温度的工况。
8.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述涡轮发电机处将所述燃烧充气转换成电力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中改变通过所述涡轮发电机旁通导管的燃烧充气流包括基于从所述涡轮发电机接收电力的能量存储装置中的能量水平调整所述涡轮发电机旁通导管中的旁通阀。
10.根据权利要求1所述的方法，其中通过经由所述汽缸放气门从所述汽缸选择性地释放燃烧充气改变所述汽缸的压缩比包括：当由所述汽缸上游的压缩机产生的增压超过阈值时，调整所述汽缸放气门以增加所述汽缸放气门的开度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中通过经由所述汽缸放气门从所述汽缸选择性地释放燃烧充气改变所述汽缸的压缩比包括：提前点火正时时，调整所述汽缸放气门以减少所述汽缸放气门的开度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中通过经由所述汽缸放气门从所述汽缸选择性地释放燃烧充气来改变所述汽缸的压缩比包括：在增加进气门和放气门打开重叠期间调整所述汽缸放气门以减少所述汽缸放气门的开度。
13.一种发动机中的发动机系统，其包括：
发动机汽缸，其具有从进气歧管接收空气的进气门和将燃烧充气释放到排气歧管中的排气门；
排气再循环通道即EGR通道，其将排气从所述排气歧管再循环至所述进气歧管；
汽缸盖，其包括耦接到放气歧管的汽缸放气门，所述放气歧管包括耦接在涡轮发电机上游的点火器，所述放气歧管的出口耦接到所述EGR通道；
旁通导管，其耦接在所述点火器和所述涡轮发电机的上游和下游；
旁通阀，其位于所述旁通导管中；以及
控制器，其具有存储在非瞬态存储器上的用于以下操作的计算机可读指令：
基于发动机温度调整所述旁通阀的操作。
14.根据权利要求13所述的发动机系统，其中基于发动机温度调整所述旁通阀的操作包括：
在发动机起动操作期间打开所述旁通阀；以及
在发动机起动操作之后关闭所述旁通阀。
15.根据权利要求13所述的发动机系统，其中所述控制器还包括存储在非瞬态存储器上的用于以下操作的计算机可读指令：
操作所述涡轮发电机和所述点火器以在所述涡轮发电机处将所述燃烧充气转换成电力。
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