[发明专利]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

说明书

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。

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。