[发明专利]用于涡轮旁路的方法和系统

说明书

本公开提供了“用于涡轮旁路的方法和系统”。提供了用于涡轮增压器的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括响应于催化器温度低于阈值温度而旁通流向所述涡轮增压器的排气。所述旁通包括打开旁通阀并调整一个或多个涡轮喷嘴叶片的位置。

技术领域

本说明书总体上涉及用于响应于一个或多个催化器的温度而使排气旁通绕过涡轮的方法和系统。

背景技术

发动机可以使用涡轮增压器来提高发动机扭矩和/或动力输出密度。涡轮增压器可以包括涡轮，所述涡轮与发动机的排气流串行设置并经由驱动轴联接到与发动机的进气通道串行设置的压缩机。然后，由排气驱动的涡轮可以经由驱动轴向压缩机供应能量以增加进气压力。通过这种方式，由排气驱动的涡轮向压缩机供应能量以对压力和进入发动机的空气流增压。因此，增加涡轮的转速可以增加增压压力。期望的增压量可能随发动机的操作而变化。例如，期望的增压在踩加速器踏板期间可能比在松加速器踏板期间更大。

控制增压压力的一种解决方案是在涡轮增压器中使用可变几何涡轮。可变几何涡轮通过改变通过涡轮的排气流来控制增压压力。例如，排气可以从排气歧管流过涡轮喷嘴并流向涡轮叶片。可以改变涡轮喷嘴的几何形状以控制排气接触涡轮叶片的角度和/或改变涡轮叶片上游的入口通道或喉部的横截面积。增加入口通道的横截面积可以允许更多的气体流过通道。此外，流过涡轮叶片的气体的入射角可以影响涡轮的效率，例如，从流中捕获的热力学能量转换成机械能的量。因此，可以通过改变涡轮喷嘴的几何形状来改变涡轮转速和增压压力。

可变几何涡轮的设计已被修改产生各种期望的结果。例如，Van Der Wege的美国专利申请9,835,082公开了用于操作多涡管涡轮增压器的系统和方法。多涡管涡轮增压器可以包括用于调整通向涡轮的涡管的气流的叶片。基于期望的涡轮转速来调整叶片以优化排气流。本领域中的其他示例可以包括废气门或与叶片组合的其他形式的旁路，以使排气绕过单涡管涡轮旁通。

发明内容

然而，发明人已经识别出上文描述的方法的一些问题。例如，涡轮壳体和叶片可能在各种条件期间吸附大量热量，这可能延长催化器预热或导致催化器温度下降到低于期望温度。在期望催化器加热的条件期间的废气门的操作可能是不充分的，因为催化器加热被延长并且在该时间期间排放增加。

在具有一个或多个涡管的涡轮系统中旁通排气还存在其他问题。由于不正确的节气门定位，其旁通模式可能会引入EGR不足。此外，用于旁通模式的先前方法可能无法使足够量的排气旁通绕过涡轮来阻止对涡轮及其壳体的热损失。因此，需要一种旁通模式，所述旁通模式被配置为在对涡轮壳体的最小热损失的情况下快速加热排气催化器，同时维持期望的发动机燃烧稳定性。

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于涡轮的系统来解决，所述系统包括：旁路和旁通阀；第一催化器，所述第一催化器布置在所述旁路中；第二催化器，所述第二催化器布置在排气通道中相对于排气流的方向处于所述旁路与所述排气通道之间的交叉点的下游；以及多个叶片，所述多个叶片被配置为调整通过所述涡轮的一个或多个入口的气流。所述系统还包括控制器，所述控制器包括存储在其非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令使所述控制器响应于第一催化器温度低于阈值第一催化器温度和第二催化器温度低于阈值第二催化器温度中的一项或多项而调整所述旁通阀和所述多个叶片的位置。通过这样做，可以使用第一催化器的放热反应来加热第二催化器。

在一个示例中，涡轮增压器是分隔式入口涡轮增压器或双涡管涡轮增压器。在催化器加热模式期间，响应于第二催化器温度，可以将来自单独的气缸组的排气流引导到旁路。在一个示例中，第一催化器布置在旁路中并且被配置为氧化排气流中的燃料。在这样做时，第一催化器可以由于燃料的氧化而产生热量(例如，放热)，其中由第一催化器产生的热量用于加热布置在排气通道中处于旁路和涡轮下游的第二催化器。通过这样做，可以维持催化器温度，这可以减少排放。