本發(fā)明大體涉及用于控制發(fā)動機排氣系統(tǒng)中的排氣流的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

用于渦輪增壓式發(fā)動機的發(fā)動機排氣系統(tǒng)通常包括沿排氣流動方向被布置在排氣后處理裝置(例如，催化劑)上游的渦輪增壓器。這樣的布置雖然在一些狀況下適合于快速的渦輪增壓器響應(yīng)，但是在冷啟動狀況下由于通過渦輪增壓器的渦輪機的排氣熱損失而能夠?qū)е略黾拥呐欧?。另外，由后處理裝置產(chǎn)生的排氣背壓導(dǎo)致增加的渦輪機出口壓力，從而降低渦輪增壓器的效率。

解決由于通過渦輪機的熱損失導(dǎo)致的折衷的排放的問題的其他嘗試包括被緊密耦接至發(fā)動機的后處理裝置。bennet等人在美國專利號8,276,366中示出了一種示例方案。在其中，多個后處理裝置被耦接在具有多個流動路徑的殼體中，以允許排氣流過后處理裝置中的一個或多個和雙渦輪增壓器的渦輪機。取決于工況，排氣可以在流過后處理裝置中的一個或多個之前流過渦輪機，或排氣可以在流過渦輪機之前流過后處理裝置中的一個。

然而，發(fā)明人在此已經(jīng)認識到這類系統(tǒng)的潛在問題。作為一個示例，在bennet的殼體中的每一個可能的流動路徑中，排氣總是在流過渦輪機之后流過至少一個后處理裝置。因此，bennet的系統(tǒng)仍然遭受由通過下游后處理裝置的隨后排氣流引起的增加的渦輪機出口壓力。作為進一步的示例，當(dāng)將排氣從發(fā)動機直接送至渦輪機并且然后通過一個或多個后處理裝置的流動路徑被選擇時，它導(dǎo)致后處理裝置中的一個(氧化催化劑)被一起繞過。因此，至少在一些示例中，仍然會包含排放。此外，在bennet中，排氣總是在流過微粒過濾器之前流過渦輪機，并且因此微粒物質(zhì)會沖擊渦輪機葉片，最終導(dǎo)致渦輪機退化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個示例中，上述問題可以通過一種用于發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的方法來解決，所述方法包括：在第一狀況下，使第一部分排氣流至渦輪機，從所述渦輪機流至至少一個后處理裝置，然后從所述至少一個后處理裝置流至大氣，并且使第二部分排氣流至所述至少一個后處理裝置，從而繞過所述渦輪機，然后從所述后處理裝置流至大氣。該方法進一步包括，在第二狀況下，使第三部分排氣流至所述至少一個后處理裝置，從所述至少一個后處理裝置流至所述渦輪機，并且然后從所述渦輪機流至大氣，并且使第四部分排氣流至所述至少一個后處理裝置，并且然后從所述至少一個后處理裝置流至大氣，從而繞過所述渦輪機。

在一個示例中，所述第一狀況可以包括發(fā)動機輸出在第一閾值輸出之上，例如，在發(fā)動機峰值功率和/或負荷狀況下。所述第二狀況可以包括發(fā)動機輸出在第二閾值輸出之下，例如，在發(fā)動機怠速狀況下。以此方式，響應(yīng)于峰值功率和/或負荷狀況，排氣系統(tǒng)可以被運轉(zhuǎn)為，通過使排氣流至渦輪機而在發(fā)動機峰值負荷狀況下提供期望的渦輪機響應(yīng)，并且通過將至少一部分排氣引導(dǎo)到至少一個后處理裝置從而繞過渦輪機而同時降低渦輪機負荷以防止渦輪機過速。此外，響應(yīng)于發(fā)動機怠速狀況，排氣系統(tǒng)可以被運轉(zhuǎn)為，通過使排氣流過至少一個后處理裝置而確保足夠的催化劑升溫以減少排放，同時引導(dǎo)至少一部分排氣從至少一個后處理裝置流至大氣，從而繞過渦輪機，減少泵送損失。

在第一和第二狀況二者下，至少一些排氣仍然流過渦輪機并且所有排氣都仍然流過至少一個后處理裝置，并且因此不需要排放與渦輪機響應(yīng)之間的權(quán)衡。另外，通過將渦輪增壓器物理地維持在發(fā)動機與至少一個后處理裝置之間，能夠避免由在渦輪增壓器之前放置后處理裝置引起的封裝挑戰(zhàn)。更進一步地，如果至少一個后處理裝置包括微粒過濾器，通過使排氣在渦輪機之前流過微粒過濾器，至少在一些狀況下可以減少對渦輪機的微粒物質(zhì)沖擊，從而增加渦輪機的壽命。

應(yīng)當(dāng)理解，提供以上發(fā)明內(nèi)容是為了以簡化的形式介紹在具體實施方式中被進一步描述的一些概念。這并不意味著確定所要求保護的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被隨附權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示出了多缸發(fā)動機的單個氣缸。

圖2示意地示出了在第一運轉(zhuǎn)模式下的被耦接至圖1的多缸發(fā)動機的排氣系統(tǒng)。

圖3示出了在第二運轉(zhuǎn)模式下的圖2的排氣系統(tǒng)。

圖4示出了在第三運轉(zhuǎn)模式下的圖2的排氣系統(tǒng)。

圖5示出了在第四運轉(zhuǎn)模式下的圖2的排氣系統(tǒng)。

圖6是圖示用于確定排氣系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)模式的方法的流程圖。

圖7是圖示用于使排氣系統(tǒng)在第一標準模式下運轉(zhuǎn)的方法的流程圖。

圖8是圖示用于使排氣系統(tǒng)在第二標準模式下運轉(zhuǎn)的方法的流程圖。

圖9是圖示用于使排氣系統(tǒng)在第一旁路模式下運轉(zhuǎn)的方法的流程圖。

圖10是圖示用于使排氣系統(tǒng)在第二旁路模式下運轉(zhuǎn)的方法的流程圖。

圖11示出了具有排氣能量回收系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)的實施例。

圖12圖示了排氣系統(tǒng)的另一實施例。

圖13是圖示用于確定圖12的排氣系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)模式的方法的流程圖。

具體實施方式

以下描述涉及用于依據(jù)發(fā)動機工況而使發(fā)動機的排氣系統(tǒng)在不同模式下運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)和方法。排氣系統(tǒng)包括多個排氣通道和三通閥，以引導(dǎo)排氣流通過渦輪增壓器的渦輪機和多個后處理裝置。排氣系統(tǒng)可以在第一標準運轉(zhuǎn)模式下進行運轉(zhuǎn)，在所述第一標準運轉(zhuǎn)模式期間排氣經(jīng)由第一流動路徑流過排氣系統(tǒng)。在第一流動路徑中，排氣在流過一個或多個下游后處理裝置之前流過渦輪增壓器的渦輪機。當(dāng)快速的渦輪增壓器響應(yīng)被期望時(諸如響應(yīng)于操作者踩加速器踏板(例如，車輛或發(fā)動機加速事件))和/或在標準的穩(wěn)態(tài)工況下(其中發(fā)動機正在峰值輸出之下運轉(zhuǎn)，后處理裝置已經(jīng)到達起燃溫度，發(fā)動機微粒物質(zhì)產(chǎn)生在閾值之下等)，排氣系統(tǒng)可以在第一標準模式下運轉(zhuǎn)。

相比之下，當(dāng)排氣經(jīng)由第二流動路徑流過排氣系統(tǒng)時，排氣系統(tǒng)可以在第二標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。在第二流動路徑中，第一部分排氣在流過一個或多個下游后處理裝置之前流過渦輪增壓器的渦輪機，而第二部分排氣繞過渦輪機，從而直接流至一個或多個后處理裝置。在發(fā)動機峰值功率和/或負荷狀況下，排氣系統(tǒng)可以在第二標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)，以降低渦輪機上的負荷。

排氣系統(tǒng)可以在第一旁路運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)，其中排氣沿著第三流動路徑流動。在第三流動路徑中，排氣直接流至至少一個后處理裝置，并且從至少一個后處理裝置流至渦輪機。當(dāng)快速的后處理裝置升溫被期望時(諸如在發(fā)動機冷啟動狀況下)，和/或當(dāng)發(fā)動機微粒物質(zhì)產(chǎn)生在閾值之上時，排氣系統(tǒng)可以在第一旁路模式下運轉(zhuǎn)，以在排氣行進至渦輪機之前經(jīng)由至少一個后處理裝置從排氣去除微粒物質(zhì)。

當(dāng)發(fā)動機為怠速時，第二旁路運轉(zhuǎn)模式可以被執(zhí)行。在第二旁路模式期間，排氣流過第四流動路徑，其中排氣流至至少一個后處理裝置，并且然后第一部分排氣從至少一個后處理裝置流至渦輪機，而第二部分排氣從至少一個后處理裝置流至大氣，由此在發(fā)動機怠速狀況下通過減少到渦輪機的排氣流來減少泵送損失。

圖1示出了被耦接至排氣系統(tǒng)(諸如在上面描述的排氣系統(tǒng))的多缸發(fā)動機的單個氣缸。圖2和圖3分別示出了在第一標準運轉(zhuǎn)模式期間和在第二標準運轉(zhuǎn)模式期間的排氣系統(tǒng)。在圖4中示出了第一旁路運轉(zhuǎn)模式，并且圖5示出了第二旁路運轉(zhuǎn)模式。圖6-10圖示了在圖2-5的運轉(zhuǎn)模式期間調(diào)節(jié)排氣的流動的方法。圖11和圖12示出了被耦接至發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的額外實施例，并且圖13圖示了用于使圖12的排氣系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的方法。圖1-13的發(fā)動機和排氣系統(tǒng)可以由控制單元(諸如圖1的控制器)控制?？刂破骺梢栽诖鎯ζ髦写鎯τ糜趫?zhí)行控制排氣系統(tǒng)的一個或多個方法(諸如在圖6-10和圖13中圖示的方法)的可執(zhí)行指令。

圖1-5、圖11和圖12示出了具有各種部件的相對定位的示例配置。至少在一個示例中，如果被示為彼此直接接觸或直接耦接，那么此類元件可以分別被稱為直接接觸或直接耦接。類似地，至少在一個示例中，被示為彼此鄰近或相鄰的元件可以分別是彼此鄰近或相鄰的。作為一示例，彼此共面接觸的部件放置可以被稱為共面接觸。作為另一示例，在至少一個示例中，被設(shè)置為彼此分開、在其之間僅有空間而沒有其他部件的元件可以被稱為如此。

參照圖1，內(nèi)燃發(fā)動機10由電子發(fā)動機控制器12控制，其中發(fā)動機10包含多個氣缸，在圖1中示出了多個氣缸中的一個氣缸。發(fā)動機10包括燃燒室30和氣缸壁32，活塞36被設(shè)置在其中并被連接至曲軸40。

燃燒室30被顯示為經(jīng)由各自的進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48連通。每個進氣門和排氣門可以通過進氣凸輪51和排氣凸輪53運轉(zhuǎn)。進氣凸輪51的位置可以由進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以由排氣凸輪傳感器57確定。

燃料噴射器66被示為設(shè)置為將燃料直接噴射到氣缸30內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員稱之為直接噴射。替代地，燃料可以被噴射至進氣道，本領(lǐng)域技術(shù)人員稱之為進氣道噴射。燃料噴射器66與來自控制器12的信號fpw的脈沖寬度成比例地輸送液體燃料。燃料通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌(未示出)的燃料系統(tǒng)(未示出)輸送至燃料噴射器66。自響應(yīng)于控制器12的驅(qū)動器68向燃料噴射器66供應(yīng)運轉(zhuǎn)電流。此外，進氣歧管44被顯示為與可選電子節(jié)氣門62連通，電子節(jié)氣門62調(diào)整節(jié)流板64的位置，以控制從進氣裝置42到進氣歧管44的空氣流量。在一個示例中，高壓、雙級燃料系統(tǒng)可以用于產(chǎn)生更高的燃料壓力。在一些示例中，節(jié)氣門62和節(jié)流板64可以被設(shè)置在進氣門52與進氣歧管44之間，使得節(jié)氣門62是進氣道節(jié)氣門。

響應(yīng)于控制器12，無分電器點火系統(tǒng)88經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點火火花。然而，在壓縮點火被使用的示例中，點火系統(tǒng)88可以被省略。通用排氣氧(uego)傳感器126被顯示為在排氣系統(tǒng)70的上游被耦接至排氣歧管48，這將會關(guān)于圖2-5、圖11和圖12更詳細地進行描述。替代地，雙態(tài)排氣氧傳感器可以替代uego傳感器126。

在運轉(zhuǎn)期間，發(fā)動機10內(nèi)的每個氣缸通常經(jīng)歷四個沖程循環(huán)：循環(huán)包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。一般來說，在進氣沖程期間，排氣門54關(guān)閉，而進氣門52打開。空氣經(jīng)由進氣歧管44引入燃燒室30，并且活塞36移動至氣缸的底部，以便增加燃燒室30內(nèi)的容積。活塞36靠近氣缸的底部并在其沖程結(jié)束的位置(例如，當(dāng)燃燒室30處于其最大容積時)通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為下止點(bdc)。在壓縮沖程期間，進氣門52和排氣門54關(guān)閉。活塞36朝向氣缸蓋移動，以壓縮燃燒室30內(nèi)空氣?；钊?6在其沖程結(jié)束并最靠近氣缸蓋的點(例如，當(dāng)燃燒室30處于其最小容積時)通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為上止點(tdc)。在下文中被稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室。在下文中被稱為點火的過程中，被噴射的燃料通過已知的點火裝置如火花塞92點燃，從而導(dǎo)致燃燒。在膨脹沖程期間，膨脹的氣體將活塞36推回至bdc。曲軸40將活塞運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門54打開，以便將已燃燒的空氣-燃料混合物釋放至排氣歧管48，并且活塞返回至tdc。注意，上述內(nèi)容僅作為示例示出，并且進氣和排氣門打開和/或關(guān)閉正時可以改變，諸如以提供正或負氣門重疊、遲進氣門關(guān)閉或各種其他示例。另外，發(fā)動機可以是例如被配置為利用柴油燃料運轉(zhuǎn)的壓縮點火式發(fā)動機，并且因此在運轉(zhuǎn)期間經(jīng)由火花塞92的點火可以被省略。

當(dāng)經(jīng)由足部152施加制動器踏板150時，可以提供經(jīng)由傳動系集成式啟動器/發(fā)電機(disg)的車輛的車輪制動或再生制動。制動器踏板傳感器154向控制器12供應(yīng)表示制動器踏板位置的信號。足部152由制動助力器140幫助以施加車輛制動器。

控制器12在圖1中被示為常規(guī)微型計算機，其包括：微處理器單元(cpu)102、輸入/輸出端口(i/o)104、只讀存儲器(rom)106、隨機存取存儲器(ram)108、?；畲嫒∑?kam)110和常規(guī)數(shù)據(jù)總線?？刂破?2被示出接收來自耦接至發(fā)動機10的傳感器的各種信號，除了之前所討論的那些信號外，還包括：來自耦接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ect)；耦接至加速器踏板130用于感測由足部132施加的力的位置傳感器134；來自耦接至進氣歧管44的壓力傳感器122的發(fā)動機歧管壓力(map)的測量；來自感測曲軸40位置的霍爾效應(yīng)傳感器118的發(fā)動機位置傳感器；來自傳感器120的進入發(fā)動機的空氣質(zhì)量的測量；以及來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量。大氣壓力也可以被感測(傳感器未示出)，以由控制器12處理。發(fā)動機位置傳感器118在曲軸的每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間距脈沖，據(jù)此能夠確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)?？刂破?2也可以從位于排氣系統(tǒng)70中的傳感器接收信號，和/或可以觸發(fā)排氣系統(tǒng)70的一個或多個致動器。

控制器12從圖1(以及在下面描述的圖2-5、圖11和12)的各種傳感器接收信號，并且采用圖1和圖2-5、圖11-12的各種致動器來基于接收的信號和被存儲在控制器的存儲器上的指令調(diào)整發(fā)動機運轉(zhuǎn)。在一個示例中，控制器12可以從溫度傳感器112、位置傳感器134、霍爾效應(yīng)傳感器118、map傳感器122、maf傳感器120、和/或其他傳感器接收信號，并且基于來自傳感器的信號，確定是使排氣系統(tǒng)70在標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)還是在旁路運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)，并且因此基于經(jīng)確定的運轉(zhuǎn)模式觸發(fā)一個或多個致動器。例如，控制器12可以基于經(jīng)確定的運轉(zhuǎn)模式將圖2-5和圖11-12的多個三通閥移動到相應(yīng)的設(shè)定位置，這將在下面更詳細地進行描述。另外，控制器12可以致動在下面描述的渦輪增壓器的廢氣門，以提供期望的升壓壓力。

圖2示意地圖示了在第一標準模式200下的圖1的排氣系統(tǒng)70。如關(guān)于圖1解釋的，發(fā)動機10包括多個氣缸，在本文中被描繪為直列式布置的四個氣缸，但是其他配置是可能的。發(fā)動機10經(jīng)由進氣歧管44接收進氣，并且經(jīng)由排氣歧管48排出排氣。排氣系統(tǒng)70包括渦輪增壓器202，所述渦輪增壓器202包括壓縮機206和排氣渦輪機204，所述壓縮機206被布置在進氣通道42中，所述排氣渦輪機204沿著排氣通道被布置(具體地，在第一通道216與第三通道220之間的交界處，在下面更詳細地進行描述)。壓縮機206可以由排氣渦輪機204經(jīng)由軸208至少部分地提供動力。增壓空氣冷卻器(cac)232可以在壓縮機206的下游被設(shè)置在進氣通道42中，用于在輸送至發(fā)動機氣缸之前冷卻升壓的空氣充氣。節(jié)氣門62沿著發(fā)動機的進氣通道被提供用于改變向發(fā)動機氣缸提供的進氣的流率和/或壓力。例如，節(jié)氣門62可以如在圖2中示出的那樣被設(shè)置在壓縮機206的下游，或替代地可以被提供在壓縮機206的上游。

一些或全部排氣可以經(jīng)由由廢氣門閥234控制的渦輪機旁路通道繞過渦輪機204。廢氣門閥234的進口可以在第一三通閥222(在下面描述)的下游且在渦輪機204的上游被流體地耦接至第一通道216。第一通道216可以直接從排氣歧管接收排氣，并且可以通過第一三通閥沿著第一通道將排氣引導(dǎo)到渦輪機和/或到廢氣門閥234。廢氣門閥234的出口可以在渦輪機的下游且在egr通道228的下游被流體地耦接至第三通道220。廢氣門閥234的進口也可以在第二三通閥224的下游被流體地耦接至第二通道218。然而，在一些示例中，廢氣門閥234可以被省略，并且所有渦輪機轉(zhuǎn)速控制可以如在下面描述的那樣由第一三通閥222來提供。

排氣系統(tǒng)70包括一個或多個排氣后處理裝置。如所圖示的，排氣系統(tǒng)70包括第一后處理裝置210、第二后處理裝置212和第三后處理裝置214。后處理裝置可以包括三元催化劑(twc)、碳氫化合物捕集器、微粒過濾器、消聲器、氧化催化劑、稀nox捕集器(lnt)、選擇性催化還原(scr)系統(tǒng)、或其他合適的后處理裝置中的一個或多個。在一個具體示例中，發(fā)動機10可以是汽油發(fā)動機，并且第一后處理裝置210可以是twc，第二后處理裝置212可以是車底(underbody)轉(zhuǎn)化器，并且第三后處理裝置214可以是消聲器。在另一具體示例中，發(fā)動機10可以是柴油發(fā)動機，并且第一后處理裝置210可以是柴油氧化催化劑，第二后處理裝置212可以是柴油微粒過濾器，并且第三后處理裝置214可以是scr/lnt。上面提供的示例是非限制性的，并且其他配置是可能的。

排氣系統(tǒng)70進一步包括多個排氣通道和三通閥，以引導(dǎo)排氣流通過渦輪機204和多個后處理裝置。排氣歧管48被流體地耦接至第一通道216。第一通道216具有被耦接至排氣歧管48的進口和被耦接至渦輪機204的進口的出口。因此，第一通道216被配置為至少在一些狀況下將排氣從排氣歧管48直接引導(dǎo)到渦輪機204。

第一通道216包括在第一通道216與第二通道218之間的交界處的第一三通閥222。第二通道218具有經(jīng)由第一三通閥222被流體地耦接至第一通道216的進口和被流體地耦接至渦輪機204的進口的出口。后處理裝置210、212和214均沿著第二通道218被設(shè)置。第二通道218進一步包括將第二通道218耦接至大氣的第二三通閥224。因此，第二通道218被配置為引導(dǎo)經(jīng)由第一三通閥222從第一通道216接收的排氣通過后處理裝置中的每一個，并且到達大氣或到達渦輪機204的進口。

渦輪機204的出口被流體地耦接至第三通道220。第三通道220具有被流體地耦接至渦輪機204的出口的進口和被流體地耦接至第二通道218的出口。第三通道220的出口在第一后處理裝置210的上游且在第一三通閥222的下游被耦接至第二通道218。第三三通閥226將第三通道220耦接至大氣。因此，第三通道220被配置為將排氣從渦輪機204的出口引導(dǎo)到大氣或到第二通道218。此外，如在下面解釋的，在一些狀況下，來自第三通道220的至少一部分排氣可以經(jīng)由排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)被送回到發(fā)動機的進氣裝置。

另外，在公開的實施例中，排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)可以將期望部分的排氣從第三通道220傳送至進氣歧管44。圖2示出了具有egr通道228的egr系統(tǒng)，所述egr通道228在渦輪機204的出口的下游且在第三三通閥226的上游被耦接至第三通道220。egr通道228可以分叉為低壓egr(lp-egr)通道252和高壓egr(hp-egr)通道250。

在發(fā)動機峰值功率狀況下，渦輪增壓器下游的排氣背壓(由于來自排放部件的貢獻)可以是高的(例如，大于1.5bar)，但是仍然低于進氣歧管壓力(例如，其可以為大約2bar)。在一個示例中，文氏管裝置251可以沿著進氣通道42被安裝在壓縮機206的下游且在cac232的上游，以使得egr能夠從渦輪機的下游流動。從壓縮機出口到cac進口的進氣充當(dāng)用于文氏管裝置251的動力流。hp-egr通道250被耦接至文氏管裝置251的吸入流進口。在另一示例中，第三三通閥226可以充當(dāng)節(jié)氣門，從而增加背壓以使得egr能夠流動。

lp-egr通道252使egr在壓縮機206的上游流至進氣通道42，而hp-egr通道250使hp-egr在壓縮機206的下游流至進氣通道42。egr閥230可以存在于egr通道228進入lp-egr通道252和hp-egr通道250的分叉處。egr閥230可以通過合適的致動器(諸如氣動、液壓、或電動控制的致動器)致動。egr閥的位置可以由控制器經(jīng)由致動器來調(diào)節(jié)，以依據(jù)工況實現(xiàn)期望的egr流通過lp-egr通道或hp-egr通道，這將會在下面參照圖2-5進行描述。

egr閥230可以是三通閥。在第一位置中，egr閥230可以將egr流從egr通道228引導(dǎo)到hp-egr通道250，并且在第二位置中可以將egr流從egr通道228引導(dǎo)到lp-egr通道252。在一些示例中，可以僅存在lp-egr系統(tǒng)，而在其他示例中，可以僅存在hp-egr系統(tǒng)。例如，egr系統(tǒng)可以包括沿著lp-egr通道的lp-egr冷卻器(未示出)和沿著hp-egr通道的hp-egr冷卻器(未示出)，以將熱從egr氣體排放到發(fā)動機冷卻液。在一些示例中，沿著hp-egr通道或lp-egr通道可以不存在egr冷卻器。

在一些狀況下，egr系統(tǒng)可以被用來調(diào)節(jié)燃燒室30內(nèi)的空氣與燃料混合氣的溫度。因此，會希望測量或估計egr質(zhì)量流量。egr傳感器可以被布置在egr通道或進氣通道內(nèi)，并且可以提供egr質(zhì)量流量、壓力、溫度和o2的濃度中的一個或多個的指示。在一些實施例中，一個或多個傳感器可以被設(shè)置在lp-egr通道252、hp-egr通道250、或進氣通道42內(nèi)，以提供流率、壓力、溫度、以及o2的濃度、或相對于氣流速率確定egr流率和濃度的另一種類中的一個或多個的指示。通過lp-egr通道252轉(zhuǎn)向的排氣可以在位于lp-egr通道252和進氣通道42的交界處的混合點處利用新鮮進氣稀釋。

如在圖2中示出的，排氣系統(tǒng)70正在第一標準模式200下運轉(zhuǎn)，其中第一三通閥222、第二三通閥224和第三三通閥226中的每一個在相應(yīng)的第一位置中。當(dāng)存在增加的扭矩需求時(例如，當(dāng)車輛加速被期望時)，排氣系統(tǒng)可以在第一標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。在第一位置中，第一三通閥222阻止第二通道218到第一通道216的流體耦接，并且因此排氣經(jīng)由第一通道216從排氣歧管直接行進至渦輪機的進口。在第一位置中，第二三通閥224將第二通道218流體地耦接至大氣。在第一位置中，第三三通閥226阻止第三通道220到大氣的流體耦接。因此，在第一標準運轉(zhuǎn)模式下，排氣沿著第一流動路徑行進，所述第一流動路徑包括排氣經(jīng)由第一通道從排氣歧管直接流至渦輪機，經(jīng)由第三通道從渦輪機流至第二通道，并且從第二通道流過多個后處理裝置，并且經(jīng)由第二通道流至大氣。

在一示例中，當(dāng)?shù)谝?、第二和第三三通閥中的每一個在相應(yīng)的第一位置中時，第一三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到渦輪機，第二三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到大氣，并且第三三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到至少一個后處理裝置(經(jīng)由第三通道和第二通道)。

在第一標準模式期間，來自渦輪機下游且第三三通閥226上游的排氣被引導(dǎo)通過egr通道228。在第一位置中的egr閥230朝向hp-egr通道250引導(dǎo)排氣的流動，從而在壓縮機206的下游將排氣輸送至進氣裝置42。在一個示例中，由于在第三通道220中在第三三通閥226的上游且在渦輪機204的下游和在第二通道218中通過多個后處理裝置產(chǎn)生的背壓，通過hp-egr通道250輸送的排氣可以是高壓排氣。來自第二和第三通道的高壓力可以被引導(dǎo)通過egr通道228、通過在第一位置中的egr閥230到達hp-egr通道250。在一個示例中，如果文氏管裝置如在上面描述的那樣在壓縮機206與cac232之間存在于進氣通道42中，hp-egr可以被引導(dǎo)到文氏管裝置的吸入流進口，其中產(chǎn)生更低的靜壓力。

當(dāng)壓縮機仍然正在聚集轉(zhuǎn)動動量來壓縮通過進氣裝置到達發(fā)動機的空氣供應(yīng)以滿足增加的扭矩需求時，在壓縮機的下游被引導(dǎo)到進氣通道的hp-egr可以減少短暫遲滯時間。在壓縮機的下游被引入的hp-egr可以在該階段期間為正在被輸送給發(fā)動機的進氣提供所需的壓力。

圖3示意地示出了在第二標準運轉(zhuǎn)模式300下運轉(zhuǎn)的排氣系統(tǒng)70。在發(fā)動機峰值負荷狀況下，排氣系統(tǒng)可以在第二標準運轉(zhuǎn)模式300下運轉(zhuǎn)，其中在第三位置中的第一閥可以充當(dāng)廢氣門閥，引導(dǎo)一部分排氣遠離渦輪機、朝向至少一個后處理裝置，以降低渦輪機上的負荷。在第二標準模式期間，第二三通閥224和第三三通閥226均在相應(yīng)的第一位置中，并且第一三通閥222在第三位置中。在第三位置中的第一三通閥222可以通過第一通道216從排氣歧管接收排氣流，并且可以引導(dǎo)第一部分排氣流至渦輪機并引導(dǎo)第二部分排氣流動遠離渦輪機、流向至少一個后處理裝置。被第一三通閥引導(dǎo)到渦輪機的該部分排氣流過渦輪機，通過第三通道220流向在第一位置中的第三三通閥226。在第一位置中的第三三通閥226引導(dǎo)排氣流過第三通道以會合(join)第二通道218，并且在第一三通閥222的下游流至至少一個后處理裝置。通過第二通道218流過后處理裝置的排氣通過在第一位置中第二閥被引導(dǎo)到大氣。在第二標準模式期間，egr繼續(xù)通過hp-egr通道250被引導(dǎo)到進氣裝置42，類似于第一運轉(zhuǎn)模式。

在一示例中，當(dāng)?shù)谝蝗ㄩy在第三位置中并且第二和第三三通閥中的每一個在相應(yīng)的第一位置中時，第一三通閥被配置為將第一部分排氣引導(dǎo)到渦輪機，并且引導(dǎo)第二部分排氣遠離渦輪機到達至少一個后處理裝置，第二三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到大氣，并且第三三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到至少一個后處理裝置(經(jīng)由第三通道和第二通道)。

在一個示例中，第一三通閥可以基于升壓壓力控制。如果升壓壓力大于閾值壓力，第一三通閥的位置可以被調(diào)整到第三位置以使一部分排氣繞過渦輪機，其中該部分排氣通過第一三通閥行進至至少一個后處理裝置，然后從后處理裝置行進至大氣，以降低渦輪機上的負荷。相比之下，當(dāng)升壓壓力在閾值壓力之下時，來自排氣歧管的所有排氣可以經(jīng)過第一三通閥到達(并且通過)渦輪機(例如，在第一標準模式期間)。

第一三通閥可以進一步基于egr需求控制。例如，如果在峰值功率和/或負荷狀況下(其中第一三通閥通常被控制到第三位置以充當(dāng)廢氣門)，egr需求相對高(例如，高于當(dāng)?shù)谝蝗ㄩy在第三位置時由被送至渦輪機的該部分排氣所能夠提供的)，第一三通閥222可以被調(diào)整到第一位置以經(jīng)由第一通道朝向渦輪機引導(dǎo)所有排氣。通過這樣做，所有排氣都可以可用來滿足egr需求。然而，為了降低渦輪機上的負荷并且為了滿足egr需求，廢氣門閥234可以被打開，因此允許排氣繞過渦輪機204以防止渦輪機在峰值負荷期間過速。排氣可以從第一通道216流至(并且流過)廢氣門閥234、在渦輪機204的下游到達第三通道220，以為通過egr通道228的再循環(huán)提供足夠的排氣，從而滿足egr需求。

圖4示意地示出了在第一旁路運轉(zhuǎn)模式400下運轉(zhuǎn)的排氣系統(tǒng)70，其中第一三通閥222、第二三通閥224和第三三通閥226均在相應(yīng)的第二位置中。在冷啟動狀況下，排氣系統(tǒng)可以在第一旁路模式下運轉(zhuǎn)，其中后處理裝置還未到達起燃溫度和/或當(dāng)排氣中的微粒物質(zhì)可以多于閾值時。在第二位置中，第一三通閥222將第二通道218流體地耦接至第一通道216，并且因此排氣從排氣歧管行進至多個后處理裝置而不首先經(jīng)過渦輪機。在第二位置中，第二三通閥224將第二通道218流體地耦接至渦輪機的進口。在第二位置中，第三三通閥226將第三通道220流體地耦接至大氣。因此，在第一旁路運轉(zhuǎn)模式下，排氣沿著這樣的流動路徑行進，所述流動路徑包括經(jīng)由第一通道從排氣歧管到第二通道；經(jīng)由第二通道通過后處理裝置并且到達渦輪機；以及經(jīng)由第三通道從渦輪機到大氣。

在一個示例中，當(dāng)?shù)谝?、第二和第三三通閥中的每一個在相應(yīng)的第二位置中時，第一三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到第二通道，第二三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到渦輪機，并且第三三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到大氣。

在第一旁路模式期間到進氣裝置的egr流通過egr閥從渦輪機的下游且在第二位置中的第三閥的上游被引導(dǎo)到lp-egr通道，從而使排氣在壓縮機的上游流至進氣裝置。

圖5示意地示出了在第二旁路運轉(zhuǎn)模式500下運轉(zhuǎn)的排氣系統(tǒng)70，其中第一三通閥222和第三三通閥226在相應(yīng)的第二位置中，而第二三通閥224在第三位置中。在發(fā)動機怠速狀況下，排氣系統(tǒng)可以在第二旁路模式下運轉(zhuǎn)，以通過將一部分排氣流從至少一個后處理裝置轉(zhuǎn)向到大氣從而減少到渦輪機的排氣流來減少泵送損失。在第二位置中，第一三通閥222將第二通道218流體地耦接至第一通道216，并且因此排氣從排氣歧管行進至多個后處理裝置而不首先經(jīng)過渦輪機。在第三位置中，第二三通閥224將第二通道218流體地耦接至渦輪機的進口并且至大氣，從而引導(dǎo)一部分排氣遠離渦輪機到達大氣，而其余的排氣通過在第三位置中的第二閥流至渦輪機。排氣流過渦輪機、到達第三通道220、到達將第三通道220流體地耦接至大氣的在第二位置中的第三三通閥226，從而使排氣從渦輪機流至大氣。

因此，在第二旁路運轉(zhuǎn)模式下，排氣沿著這樣的流動路徑行進，所述流動路徑包括使排氣經(jīng)由第一通道從排氣歧管流至第二通道；經(jīng)由第二通道通過后處理裝置，并且從后處理裝置部分地到大氣并且部分地到渦輪機。在行進通過渦輪機之后，排氣經(jīng)由第三通道行進至大氣。

在一個示例中，當(dāng)?shù)谝缓偷谌ㄩy中的每一個在相應(yīng)的第二位置中并且第二三通閥在第三位置中時，第一三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到第二通道，第二三通閥被配置為將一部分排氣引導(dǎo)到渦輪機并且將一部分排氣引導(dǎo)到大氣，并且第三三通閥被配置為僅將排氣引導(dǎo)到大氣。

在第二旁路模式期間到進氣裝置的egr流通過egr閥從渦輪機的下游且在第二位置中的第三閥的上游被引導(dǎo)到lp-egr通道，從而使排氣在壓縮機的上游流至進氣裝置。

因此，排氣系統(tǒng)70可以在第一或第二標準運轉(zhuǎn)模式下進行運轉(zhuǎn)，所述第一或第二標準運轉(zhuǎn)模式均包括使排氣在至少一個后處理裝置之前流過渦輪機，或排氣系統(tǒng)可以在第一或第二旁路運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)，以便在渦輪機之前輸送排氣通過至少一個后處理裝置。運轉(zhuǎn)模式可以基于工況選擇，以便提供快速的渦輪增壓器響應(yīng)，加快催化劑升溫或其他參數(shù)。

圖6是圖示用于選擇排氣系統(tǒng)運轉(zhuǎn)模式的方法600的流程圖。方法600可以被執(zhí)行以便使排氣系統(tǒng)(諸如圖1-5的排氣系統(tǒng)70)在期望的運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。用于執(zhí)行方法600和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器(例如，控制器12)基于存儲在控制器的存儲器上的指令并且配合從發(fā)動機系統(tǒng)的傳感器(諸如在上面參照圖1-5描述的傳感器)接收的信號來執(zhí)行?？刂破骺梢圆捎冒l(fā)動機系統(tǒng)的發(fā)動機致動器(諸如三通閥、廢氣門、節(jié)氣門等)來根據(jù)在下面描述的方法調(diào)整發(fā)動機運轉(zhuǎn)。

在602處，方法600包括確定運轉(zhuǎn)參數(shù)。經(jīng)確定的運轉(zhuǎn)參數(shù)可以包括但不限于發(fā)動機轉(zhuǎn)速、請求的扭矩、發(fā)動機溫度、升壓壓力、發(fā)動機輸出、排氣成分濃度、和其他參數(shù)。在604處，基于經(jīng)確定的運轉(zhuǎn)參數(shù)，方法600確定車輛或發(fā)動機加速事件是否被檢測到。車輛或發(fā)動機加速事件可以基于發(fā)動機或車輛速度的增加、加速器踏板位置的變化、或其他參數(shù)來檢測。在加速事件期間，發(fā)動機扭矩的增加被請求，并且因此盡可能多的排氣能量可以被引導(dǎo)到渦輪機以提供期望的升壓壓力為來滿足扭矩請求。相應(yīng)地，如果加速事件被檢測到，方法600進入到616，以使排氣系統(tǒng)在第一標準模式下運轉(zhuǎn)以便使排氣直接流至渦輪機并且然后流至至少一個后處理裝置。在第一標準模式下的運轉(zhuǎn)將會在下面關(guān)于圖7更詳細地進行描述。方法600然后返回。

如果加速事件未被檢測到，方法600進入到606，以確定發(fā)動機是否正在峰值功率和/或負荷狀況下運轉(zhuǎn)。峰值功率和/或負荷狀況可以包括最大發(fā)動機負荷和/或功率輸出(例如，在最大額定發(fā)動機功率輸出的閾值范圍內(nèi)(諸如在最大額定發(fā)動機功率輸出的90％內(nèi))的運轉(zhuǎn))，并且可以基于質(zhì)量空氣流量、排氣溫度、進氣節(jié)氣門位置、或其他合適的參數(shù)檢測。當(dāng)發(fā)動機正在峰值功率和/或負荷狀況下運轉(zhuǎn)時，排氣溫度可以到達可以導(dǎo)致渦輪機損壞的相對高的溫度，并且因此會希望使一部分排氣流動遠離渦輪機、通過后處理裝置，以便降低到達渦輪機的排氣的溫度和/或壓力。這樣的運轉(zhuǎn)例如可以提高發(fā)動機效率。因此，如果確定發(fā)動機正在峰值功率和/或負荷狀況下運轉(zhuǎn)，方法600進入到618，以在第二標準模式下運轉(zhuǎn)。第二標準模式將會參照圖8進一步討論。方法600然后返回。

如果峰值負荷狀況未被檢測到，該方法進入到608，以評估冷啟動狀況是否存在。冷啟動狀況可以包括發(fā)動機溫度在閾值溫度之下、催化劑溫度在閾值溫度之下、在啟動時發(fā)動機溫度等于環(huán)境溫度、小于自發(fā)動機啟動以后已經(jīng)逝去的閾值時間量、或其他合適的參數(shù)。在發(fā)動機冷啟動狀況下，發(fā)動機溫度會在標準運轉(zhuǎn)溫度(例如，100°f)之下，并且因此排氣裝置中的一個或多個后處理裝置(諸如twc)會在起燃溫度之下。為了加快后處理裝置升溫，排氣可以在被輸送通過渦輪機之前被輸送通過一個或多個后處理裝置，并且因此如果發(fā)動機正在冷啟動狀況下運轉(zhuǎn)，方法600進入到620，以使排氣系統(tǒng)在第一旁路模式下運轉(zhuǎn)，這將會在下面關(guān)于圖9更詳細地進行解釋。

如果發(fā)動機未正在冷啟動狀況下運轉(zhuǎn)，例如如果發(fā)動機溫度在閾值溫度之上，方法600進入到610，以確定發(fā)動機中出來的微粒物質(zhì)濃度是否大于閾值濃度。發(fā)動機中出來的微粒物質(zhì)濃度可以基于工況估計，或它可以通過位于排氣裝置中的微粒物質(zhì)傳感器測量。如果微粒物質(zhì)濃度大于閾值，當(dāng)微粒物質(zhì)沖擊渦輪機葉片時，渦輪機則會經(jīng)歷退化，并且因此會希望首先輸送排氣通過微粒過濾器。例如，閾值微粒物質(zhì)濃度可以基于渦輪機抵抗微粒物質(zhì)的容限。

相應(yīng)地，如果發(fā)動機中出來的微粒物質(zhì)濃度大于閾值，方法600進入到620，以在第一旁路模式下運轉(zhuǎn)，這將會參照圖9進行討論。方法600然后返回。

如果發(fā)動機中出來的微粒物質(zhì)濃度不大于閾值，方法600進入到612，以檢測發(fā)動機怠速狀況是否存在，諸如通過檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速在閾值之下(例如，小于500rpm)，檢測節(jié)氣門位置小于閾值，和/或通過檢測車輛在發(fā)動機運行的情況下在靜止位置中。如果發(fā)動機怠速狀況被檢測到，方法600進入到622，以使排氣系統(tǒng)在第二旁路模式下運轉(zhuǎn)。在第二旁路模式期間，通過渦輪機的排氣流可以通過將一部分排氣引導(dǎo)到大氣而被減少從而減少泵送損失，這將會參照圖10進行討論。如果發(fā)動機怠速狀況不滿足，該方法進入到614并且使排氣系統(tǒng)在第一運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。方法600然后返回。

因此，方法600包括使排氣系統(tǒng)在第一標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)，其中在大多數(shù)發(fā)動機工況(包括加速期間的扭矩需求)下，排氣在行進通過一個或多個后處理裝置之前首先行進通過渦輪機，然而，排氣系統(tǒng)可以在第二標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)，其中在發(fā)動機峰值功率和/或負荷狀況下，一部分排氣被引導(dǎo)遠離渦輪機、朝向至少一個后處理裝置，以降低渦輪機上的負荷。即使發(fā)動機不在峰值功率或負荷下，當(dāng)發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中的升壓壓力超過請求的升壓壓力時，排氣系統(tǒng)也可以在第二標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。排氣系統(tǒng)可以在第一旁路模式下運轉(zhuǎn)，其中響應(yīng)于某些工況，排氣在行進通過渦輪機之前首先行進通過至少一個后處理裝置。這些可以包括在冷啟動狀況下和當(dāng)發(fā)動機中出來的微粒物質(zhì)濃度大于閾值時。在另一示例中，當(dāng)后處理裝置中的一個(諸如微粒過濾器)的再生被指示時，發(fā)動機可以在第一旁路模式下運轉(zhuǎn)，以便防止會延遲或拖延再生的通過渦輪機的熱損失。

排氣系統(tǒng)可以在第二旁路模式下運轉(zhuǎn)，其中從至少一個后處理裝置到渦輪機的排氣流被部分地引導(dǎo)到大氣，例如以在發(fā)動機怠速狀況下減少泵送損失。另外，在加速事件期間，特別是當(dāng)升壓壓力相對低時或當(dāng)排氣溫度低時，第一標準運轉(zhuǎn)模式可以優(yōu)先，以便確保請求的扭矩被迅速輸送。這種優(yōu)先可以包括，即使當(dāng)發(fā)動機正在冷啟動狀況下運轉(zhuǎn)、微粒物質(zhì)濃度在閾值之上等，也響應(yīng)于加速事件而在標準模式下運轉(zhuǎn)。然而，如果排氣溫度相對高，即使在加速事件期間，排氣系統(tǒng)也可以在第一旁路模式運轉(zhuǎn)，以防止高溫排氣使渦輪機退化。

圖7是圖示用于使排氣系統(tǒng)(諸如圖1-5的排氣系統(tǒng)70)在第一標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)的方法700的流程圖。例如響應(yīng)于檢測到的加速事件，方法700可以作為方法600的一部分被執(zhí)行。在702處，方法700包括將第一、第二和第三三通閥中的每一個置于相應(yīng)的第一位置中。如在上面關(guān)于圖2解釋的，當(dāng)?shù)谝蝗ㄩy222、第二三通閥224和第三三通閥226都被置于第一位置中時，排氣沿著第一流動路徑行進通過排氣系統(tǒng)。第一流動路徑包括使排氣從排氣歧管流至渦輪機，如在704處指示的。第一流動路徑進一步包括使排氣從渦輪機流至(并且流過)至少一個排氣后處理裝置，如在705處指示的。第一流動路徑進一步包括使排氣從至少一個后處理裝置流至大氣，如在706處指示的。

當(dāng)被指示時，方法700還包括，在708處，經(jīng)由hp-egr通道(例如，在圖2中圖示的hp-egr通道250)將至少一部分排氣傳送回到發(fā)動機的進氣裝置。通過hp-egr通道的排氣流可以通過控制通過egr閥230的流動來調(diào)節(jié)。當(dāng)壓縮機仍然正在旋轉(zhuǎn)至所需的rpm以滿足對增加的扭矩的需求時，hp-egr可以被輸送給進氣裝置以減少渦輪機遲滯。在第一位置中的第三閥可以產(chǎn)生背壓，這可以使得高壓力能夠被給予通過hp-egr通道在壓縮機的下游流至進氣裝置的egr。經(jīng)由hp-egr通道傳送至進氣裝置的排氣量可以基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷、燃燒穩(wěn)定性、和/或其他狀況，以便維持期望的進氣氧氣濃度、燃燒溫度、發(fā)動機中出來的nox濃度等。

在710處，方法700包括確定到第二標準運轉(zhuǎn)模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。這可以包括發(fā)動機到達峰值功率和/或負荷狀況(例如，持續(xù)加速達給定的時間段)、排氣溫度增加至閾值之上等。如果到第二標準模式的轉(zhuǎn)變被指示，方法700進入到715，以將第一閥設(shè)置在第三位置中，維持第二和第三閥中的每一個設(shè)置在相應(yīng)的第一位置中，并且使排氣經(jīng)由在下面參照圖8描述的流動路徑流動。如果到第二標準模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法700進入到712，以評估到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。

如果到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變被指示，例如，如果在第一標準模式下運轉(zhuǎn)的狀況已經(jīng)過去(例如，一旦發(fā)動機不再加速)之后或當(dāng)pm負荷超過閾值時發(fā)動機仍然正在冷啟動狀況下運轉(zhuǎn)，方法700進入到將第一、第二和第三三通閥中的每一個設(shè)置在相應(yīng)的第二位置中并且使排氣經(jīng)由在圖9中圖示的流動路徑流動。

在從第一標準模式到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變期間，當(dāng)排氣系統(tǒng)從使排氣從排氣歧管直接流至渦輪機切換并且反而開始使排氣首先流過(一個或多個)后處理裝置時，升壓壓力的短暫下降會由于到達渦輪機的排氣的延遲而發(fā)生。當(dāng)排氣最初流過后處理裝置時，會存在排氣不使渦輪機旋轉(zhuǎn)的短時間間隔。另外，到達渦輪機的排氣會更冷或處于與當(dāng)在第一標準模式下運轉(zhuǎn)時不同的壓力。共同地，這可以導(dǎo)致升壓壓力在轉(zhuǎn)變期間的下降。

相應(yīng)地，方法700包括可以被采取以減輕升壓壓力的這種下降的一個或多個措施。這可以包括，在717處，調(diào)整進氣節(jié)氣門以在轉(zhuǎn)變期間維持期望的進氣氣流。額外地或替代地，方法700包括，在718處，調(diào)整egr閥以在轉(zhuǎn)變期間維持期望的進氣和hp-egr流。例如，egr閥可以被打開更大的程度，以使更多egr在轉(zhuǎn)變期間流動，從而對渦輪機下游的短暫下降的排氣壓力進行補償。進氣節(jié)氣門和/或egr閥被調(diào)整的程度可以基于最初的渦輪機轉(zhuǎn)速和/或排氣溫度。

如果到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法700進入到714，以評估到第二旁路模式的轉(zhuǎn)變是否被指示，例如，發(fā)動機是否開始在發(fā)動機怠速狀況下運轉(zhuǎn)。如果是，在720處，方法700轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙月纺Ｊ?，以將第二閥設(shè)置到第三位置，將第一和第三閥設(shè)置在相應(yīng)的第二位置中，并且使排氣經(jīng)由在圖10中圖示的流動路徑流動。

在722處，方法700可以包括調(diào)整進氣節(jié)氣門以在從第一標準模式到第二旁路模式的轉(zhuǎn)變期間維持期望的進氣氣流。額外地或替代地，方法700包括，在724處，調(diào)整egr閥以在轉(zhuǎn)變期間維持期望的進氣和hp-egr流。例如，egr閥可以被打開更大的程度，以使更多egr在轉(zhuǎn)變期間流動，從而對渦輪機下游的短暫下降的排氣壓力進行補償。進氣節(jié)氣門和/或egr閥被調(diào)整的程度可以基于最初的渦輪機轉(zhuǎn)速和/或排氣溫度。方法700然后返回。

在714處，如果到第二旁路模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法700進入到726，在726處排氣系統(tǒng)被維持在第一標準模式下，其中第一、第二和第三三通閥在第一位置中以繼續(xù)使排氣沿著第一流動路徑流動。方法700然后返回。

圖8是圖示用于使排氣系統(tǒng)(諸如圖1-5的排氣系統(tǒng)70)在第二標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)的方法800的流程圖。例如，響應(yīng)于發(fā)動機峰值功率和/或負荷狀況，方法800可以作為方法600或700的一部分被執(zhí)行。即使發(fā)動機不在峰值功率或負荷下，當(dāng)發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中的升壓壓力超過請求的升壓壓力時，排氣系統(tǒng)也可以在第二標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。在802處，方法800包括，將第一三通閥設(shè)置在第三位置中并且將第二三通閥和第三三通閥設(shè)置在相應(yīng)的第一位置中，以使排氣沿著第二流動路徑流動。如在上面關(guān)于圖3解釋的，第二流動路徑包括，在804處，使第一部分排氣通過在第三位置中的第一閥沿著第一通道流至渦輪機，并且通過在第一位置中的第三閥從渦輪機流至至少一個后處理裝置。在806處，第二部分排氣通過在第三位置中的第一閥被引導(dǎo)到至少一個后處理裝置，從而繞過渦輪機。在808處，排氣通過在第一位置中的第二閥從至少一個后處理裝置流至大氣。

當(dāng)被指示時，方法800還包括，在809處，經(jīng)由hp-egr通道將至少一部分排氣傳送回到發(fā)動機的進氣裝置。通過hp-egr通道的排氣流可以通過控制通過在第一位置中的egr閥230的流動來調(diào)節(jié)，如在圖3中圖示的。類似于方法700，在方法800中，hp-egr可以被輸送給進氣裝置，并且在第一位置中的第三閥可以產(chǎn)生背壓，這可以使得高壓力能夠被給予流至進氣裝置的egr。經(jīng)由hp-egr通道傳送至進氣裝置的排氣量可以基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷、燃燒穩(wěn)定性、和/或其他狀況，以便維持期望的進氣氧氣濃度、燃燒溫度、發(fā)動機中出來的nox濃度等。

在810處，方法800包括確定到第一旁路運轉(zhuǎn)模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。這可以包括當(dāng)發(fā)動機仍然正在冷啟動狀況下運轉(zhuǎn)時發(fā)動機退出峰值功率/負荷狀況、排氣中的微粒物質(zhì)上升至閾值之上等。如果到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變被指示，方法800進入到815，以將第一、第二和第三三通閥設(shè)置在相應(yīng)的第二位置中，并且使排氣經(jīng)由在下面參照圖9描述流動路徑流動。

類似于從第一標準模式到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變，在從第二標準模式到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變期間，當(dāng)排氣系統(tǒng)從使所有排氣都從排氣歧管直接流至渦輪機切換為反而使排氣首先流過(一個或多個)后處理裝置時，升壓壓力的短暫下降會由于到達渦輪機的排氣的延遲而發(fā)生。當(dāng)排氣最初流過后處理裝置從而繞過渦輪機時，會存在排氣不使渦輪機旋轉(zhuǎn)的短時間間隔。另外，到達渦輪機的排氣會更冷或處于與當(dāng)在第二標準模式下運轉(zhuǎn)時不同的壓力。共同地，這可以導(dǎo)致升壓壓力在轉(zhuǎn)變期間的下降。

相應(yīng)地，方法800包括可以被采取以減輕升壓壓力的這種下降的一個或多個措施。這可以包括，在816處，調(diào)整進氣節(jié)氣門以在轉(zhuǎn)變期間維持期望的進氣氣流。額外地或替代地，方法800包括，在817處，調(diào)整egr閥以在轉(zhuǎn)變期間維持期望的進氣和hp-egr流。進氣節(jié)氣門和/或egr閥被調(diào)整的程度可以基于最初的渦輪機轉(zhuǎn)速和/或排氣溫度。

如果到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法800進入到812，以評估到第二旁路模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。如果到第二旁路模式的轉(zhuǎn)變被指示，例如，如果發(fā)動機開始在發(fā)動機怠速/低負荷狀況下運轉(zhuǎn)，方法800進入到818，以將第一和第三三通閥中的每一個設(shè)置在相應(yīng)的第二位置，將第二閥設(shè)置在第三位置中，并且使排氣經(jīng)由在圖10中例示的并在下面更詳細地描述的流動路徑流動。在820處，進氣節(jié)氣門被調(diào)整以在轉(zhuǎn)變期間維持期望的進氣氣流。額外地或替代地，方法800包括，在822處，調(diào)整egr閥以在轉(zhuǎn)變期間維持期望的進氣和egr流。進氣節(jié)氣門和/或egr閥被調(diào)整的程度可以基于最初的渦輪機轉(zhuǎn)速和/或排氣溫度。

如果到第二旁路模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法800進入到814，以評估到第一標準模式的轉(zhuǎn)變是否被指示，例如，發(fā)動機加速的扭矩需求的增加是否被檢測到。如果是，在824處，通過將第一閥設(shè)置在第一位置中并且維持第二和第三閥在相應(yīng)的第一位置中以流過在圖7中圖示的流動路徑，方法800轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粯藴誓Ｊ健?/p>

在814處，如果到第一標準模式的轉(zhuǎn)變未被指示，例如，當(dāng)發(fā)動機繼續(xù)在峰值功率/負荷下運轉(zhuǎn)，方法800進入到826，在826處排氣系統(tǒng)被維持在如在上面描述的第二標準模式下，其中第一閥在第三位置中并且第二和第三閥在第一位置中。方法800然后返回。

圖9是圖示用于使排氣系統(tǒng)(諸如圖1-5的排氣系統(tǒng)70)在第一旁路運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)的方法900的流程圖。例如響應(yīng)于冷啟動狀況，方法900可以作為方法600、700或800的一部分被執(zhí)行。在902處，方法900包括將第一、第二和第三三通閥中的每一個置于相應(yīng)的第二位置中。如在上面參照圖4解釋的，當(dāng)?shù)谝弧⒌诙偷谌ㄩy都被置于相應(yīng)的第二位置中時，排氣沿著第三流動路徑行進通過排氣系統(tǒng)，所述第三流動路徑包括使排氣從排氣歧管流至(并且流過)至少一個后處理裝置，如在904處指示的。該流動路徑進一步包括使排氣從至少一個排氣后處理裝置流至渦輪機，如在906處指示的，并且在908處，使排氣從渦輪機流至大氣。

當(dāng)被指示時，方法900還包括，在910處，經(jīng)由lp-egr通道在壓縮機的上游將至少一部分排氣傳送回到發(fā)動機的進氣裝置。經(jīng)由lp-egr通道傳送至進氣裝置的排氣量可以基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷、燃燒穩(wěn)定性、和/或其他狀況，以便維持期望的進氣氧氣濃度、燃燒溫度、發(fā)動機中出來的nox濃度等。

在912處，方法900包括確定到第二旁路運轉(zhuǎn)模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。這可以包括發(fā)動機開始在發(fā)動機怠速狀況下運轉(zhuǎn)、發(fā)動機負荷降至閾值之下、或其他合適的參數(shù)。如果在912處確定到第二旁路模式的轉(zhuǎn)變被指示，方法900進入到916，以將第二閥設(shè)置在第三位置中并且維持第一和第三三通閥在相應(yīng)的第二位置中，并且使排氣沿著在圖10中圖示并下面描述的流動路徑流動。

如果到第二旁路模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法900進入到914，以確定到第一標準模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。如果是，方法900進入到918，以將第一、第二和第三三通閥移動到相應(yīng)的第一位置，因此使排氣沿著在上面參照圖7討論的第一流動路徑流動。

在從第一旁路模式到第一標準模式的轉(zhuǎn)變期間，第一和第二三通閥的移動的正時可以被控制，以確保在排氣從第一通道到達渦輪機之前排氣不經(jīng)由第二三通閥被送至大氣。因此，方法900可以包括，在919處，相對于第一三通閥到第一位置的移動延遲第二三通閥到第一位置的移動。例如，控制器可以響應(yīng)于轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粯藴誓Ｊ降闹甘径l(fā)送將第一三通閥從第二位置移動到第一位置的信號?？刂破骺梢匝舆t發(fā)送將第二三通閥從第二位置移動到第一位置的信號給定時間量。延遲時間可以基于第一通道的長度、通過第一通道的排氣質(zhì)量流量等，使得第二通道中的排氣同時或剛好在當(dāng)?shù)谝煌ǖ乐械呐艢獾竭_渦輪機之前開始被送至大氣。方法900然后返回。

如果到第一標準模式的轉(zhuǎn)變未被指示，在915處，方法900確定到第二標準模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。例如，當(dāng)在冷啟動狀況下運轉(zhuǎn)時踩加速器踏板事件被檢測到時，從第一旁路模式到第二標準模式的轉(zhuǎn)變可以被檢測到。如果是，在920處，方法900包括將第一閥設(shè)置在第三位置中并且將第二和第三閥設(shè)置在相應(yīng)的第一位置中，因此使排氣經(jīng)由參照圖8描述的流動路徑流動。在從第一旁路模式到第二標準模式的轉(zhuǎn)變期間，方法900可以包括，在921處，相對于第一三通閥到第三位置的移動延遲第二三通閥到第一位置的移動，以確保排氣從第一通道到達渦輪機之前排氣不經(jīng)由第二三通閥被送至大氣。

如果到第二標準模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法900進入到922，在922處該系統(tǒng)被維持在第一旁路模式下，其中第一、第二和第三三通閥在第二位置中。方法900然后返回。

圖10是圖示用于使排氣系統(tǒng)(諸如圖1-5的排氣系統(tǒng)70)在第二旁路運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)的方法950的流程圖。例如響應(yīng)于發(fā)動機怠速狀況或響應(yīng)于發(fā)動機微粒物質(zhì)濃度超過閾值，方法950可以作為方法600、700、800或900的一部分被執(zhí)行。在952處，方法950包括將第一和第三三通閥中的每一個置于相應(yīng)的第二位置中并且將第二閥置于第三位置中。如在上面關(guān)于圖5解釋的，當(dāng)?shù)谝缓偷谌ㄩy中的每一個在相應(yīng)的第二位置中并且第二三通閥在第三位置中時，排氣沿著第四流動路徑行進。

第四流動路徑包括，在954處使排氣從排氣歧管流至(并且流過)至少一個后處理裝置。在956處，方法950包括使第一部分排氣通過在第三位置中的第二閥從至少一個后處理裝置流至渦輪機，并且通過在第二位置中的第三閥從渦輪機流至大氣。該流動路徑進一步包括，在958處，使第二部分排氣通過在第三位置中的第二閥從至少一個排氣后處理裝置流至大氣。

當(dāng)被指示時，方法950還包括，在959處，經(jīng)由lp-egr通道將至少一部分排氣傳送回到發(fā)動機的進氣裝置。經(jīng)由lp-egr通道傳送至進氣裝置的排氣量可以基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷、燃燒穩(wěn)定性、和/或其他狀況，以便維持期望的進氣氧氣濃度、燃燒溫度、發(fā)動機中出來的nox濃度等。

在960處，方法950包括確定到第一標準運轉(zhuǎn)模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。從第二旁路模式到第一標準模式的轉(zhuǎn)變可以基于發(fā)動機加速需求、或其他合適的參數(shù)檢測。如果在960處確定到第一標準模式的轉(zhuǎn)變被指示，方法950進入到966，以將第一、第二和第三三通閥移動到相應(yīng)的第一位置，并且使排氣沿著在上面參照圖7描述的第一流動路徑流動。

在從第二旁路模式到第一標準模式的轉(zhuǎn)變期間，第一和第二三通閥的移動的正時可以被控制，以確保在排氣從第一通道到達渦輪機之前排氣不經(jīng)由第二三通閥被傳送至大氣。因此，方法950可以包括，在967處，相對于第一三通閥到第一位置的移動延遲第二三通閥到第一位置的移動。例如，控制器可以響應(yīng)于轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粯藴誓Ｊ降闹甘径l(fā)送將第一三通閥從第二位置移動到第一位置的信號?？刂破骺梢匝舆t發(fā)送將第二三通閥從第二位置移動到第一位置的信號給定時間量。延遲時間可以基于第一通道的長度、通過第一通道的排氣質(zhì)量流量等，使得第二通道中的排氣同時或剛好在當(dāng)?shù)谝煌ǖ乐械呐艢獾竭_渦輪機之前開始被傳送至大氣。方法950然后返回。

如果到第一標準模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法950進入到962，以確定到第二標準模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。例如，到第二標準模式的轉(zhuǎn)變可以基于發(fā)動機到達峰值功率輸出而被指示。如果是，方法950進入到968，以將第一閥移動到第三位置并且將第二和第三三通閥移動到相應(yīng)的第一位置，因此使排氣沿著在圖8圖示的第二流動路徑流動。

在從第二旁路模式到第二標準模式的轉(zhuǎn)變期間，第一和第二三通閥的移動的正時可以被控制，以確保排氣從第一通道到達渦輪機之前排氣不經(jīng)由第二三通閥被傳送至大氣。因此，方法950可以包括，在969處，相對于第一三通閥從第二位置到第三位置的移動延遲第二三通閥到第一位置的移動。例如，控制器可以響應(yīng)于轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙藴誓Ｊ降闹甘径l(fā)送將第一三通閥從第二位置移動到第三位置的信號?？刂破骺梢匝舆t發(fā)送將第二三通閥從第二位置移動到第一位置的信號給定時間量。延遲時間可以基于第一通道的長度、通過第一通道的排氣質(zhì)量流量等，使得第二通道中的排氣同時或剛好在當(dāng)?shù)谝煌ǖ乐械呐艢獾竭_渦輪機之前開始被傳送至大氣。方法950然后返回。

如果到第二標準模式的轉(zhuǎn)變未被指示，在964處，方法950確定到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變是否被指示。如果發(fā)動機從怠速運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉堑∷龠\轉(zhuǎn)(諸如在車輛發(fā)動期間)，從第二旁路模式到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變可以被指示。如果是，在970處，方法950將第一、第二和第三閥設(shè)置在相應(yīng)的第二位置中，因此使排氣經(jīng)由參照圖9描述的第三流動路徑流動。如果到第一旁路模式的轉(zhuǎn)變未被指示，方法950進入到972，在972處該系統(tǒng)被維持在第二旁路模式下。方法950然后返回。

圖11圖示了圖2-5的排氣系統(tǒng)70的實施例980。之前關(guān)于圖2-5描述的排氣系統(tǒng)70的特征被類似地編號，并不被重新介紹。實施例980包括排氣能量回收系統(tǒng)254，所述排氣能量回收系統(tǒng)254在第一三通閥222的下游且在排氣系統(tǒng)70的渦輪機204的上游被設(shè)置在第一通道216中。從排氣歧管48流過在第一位置中的第一三通閥222的排氣將會流至(并且流過)被耦接至第一通道216的排氣能量回收系統(tǒng)254。排氣能量回收系統(tǒng)254可以從流過排氣能量回收系統(tǒng)254的熱排氣提取熱能，并且將熱能轉(zhuǎn)換為電能。轉(zhuǎn)換的電能可以被存儲在被耦接至排氣能量回收系統(tǒng)254的電池256中，而經(jīng)冷卻的排氣可以流過第一通道到達渦輪機204，并且然后流過渦輪機到達第三通道220。

在一個示例中，排氣能量回收系統(tǒng)254可以包括至少一個熱能到電能轉(zhuǎn)換元件，其中至少一側(cè)熱耦接至流過第一通道216的熱排氣而轉(zhuǎn)換元件的另一側(cè)熱耦接至冷卻流體(例如，發(fā)動機冷卻液)。轉(zhuǎn)換元件的任一側(cè)上的溫度差都可以導(dǎo)致可以被存儲在電池256中的電壓的產(chǎn)生。被存儲在電池256中的能量可以被用于執(zhí)行其他車輛運轉(zhuǎn)，例如，作為用于乘客車廂加熱、用于車窗除霜等的能量的來源。

在另一示例中，排氣能量回收系統(tǒng)可以基于蘭金循環(huán)(rankinecycle)，所述蘭金循環(huán)可以包括利用排氣熱汽化加壓的流體的熱力學(xué)循環(huán)。由汽化的流體產(chǎn)生的氣流/蒸汽壓力然后可以驅(qū)動可以被直接連結(jié)到發(fā)動機的曲軸或被聯(lián)接到產(chǎn)生電力的交流發(fā)電機的膨脹器。在一個示例中，排氣能量回收系統(tǒng)可以是熱電發(fā)電機(teg，也被稱為塞貝克(seebeck)發(fā)電機)。teg是將基于溫度差的熱直接轉(zhuǎn)換為電能的固態(tài)裝置。teg可以像熱發(fā)動機一樣工作，而且更不龐大、沒有移動零件。

從排氣能量回收系統(tǒng)254中流出的排氣比流入排氣能量回收系統(tǒng)的排氣更冷。離開能量回收系統(tǒng)的冷卻的排氣流過第一通道216到達渦輪機204，然后流過渦輪機到達第三通道220，所述第三通道220被流體地耦接至egr通道228，所述egr通道228分叉為lp-egr通道252和hp-egr通道250。取決于發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)，經(jīng)冷卻的排氣流過egr通道228并且流至lp-egr通道或hp-egr通道。因此，在lp-egr通道或hp-egr通道中可以不需要egr冷卻器來冷卻流至進氣裝置42的排氣，因此防止到egr冷卻器的熱排放，并且改善總體燃料效率。在其他示例中，一個或多個egr冷卻器可以存在于lp-egr通道252和/或hp-egr通道250中，即使在高排氣溫度狀況下，也允許相對高量的egr被引導(dǎo)到發(fā)動機。

到排氣能量回收系統(tǒng)254的排氣的流動可以通過排氣能量回收系統(tǒng)上游的第一三通閥222的位置來調(diào)節(jié)。當(dāng)在第一位置中時(例如，如在圖2中示出的在增加的扭矩需求期間的第一標準模式下)，第一三通閥222可以使排氣流過第一通道216到達(并且通過)排氣回收系統(tǒng)254。離開能量回收系統(tǒng)254的經(jīng)冷卻的排氣可以流過第一通道216到達渦輪機204，并且流過渦輪機到達至少一個后處理裝置，從至少一個后處理裝置流至大氣。

在第二位置中的第一三通閥222可以引導(dǎo)排氣繞過排氣回收系統(tǒng)254并且繞過渦輪機，并且使排氣流過第二通道218、直接到達至少一個后處理裝置(例如，如在圖4和圖5中圖示的在冷啟動狀況下的第一旁路模式下和在發(fā)動機怠速狀況下的第二旁路模式下)。

在第三位置中的第一閥可以將一部分排氣引導(dǎo)到第一通道216，該排氣流至(并且流過)排氣回收系統(tǒng)254到達渦輪機204，并且可以引導(dǎo)另一部分排氣流至至少一個后處理裝置，從而繞過渦輪機(例如，在圖3中圖示的在峰值負荷狀況下的第二標準模式下)。類似于在上面參照圖2-10描述的排氣系統(tǒng)和方法，在圖11中圖示的排氣系統(tǒng)可以在四種運轉(zhuǎn)模式(第一標準、第二標準、第一旁路、第二旁路)下運轉(zhuǎn)，并且可以依據(jù)發(fā)動機工況而在四種運轉(zhuǎn)模式之間轉(zhuǎn)變。

圖12示意地圖示了具有排氣系統(tǒng)71的發(fā)動機系統(tǒng)1000。排氣系統(tǒng)71可耦接至發(fā)動機10，其包括多個氣缸，在本文中被描繪為直列式布置的四個氣缸，但是其他配置是可能的。如之前在圖2中圖示的，發(fā)動機10經(jīng)由進氣歧管44接收進氣，并且經(jīng)由排氣歧管48排出排氣。排氣系統(tǒng)71包括渦輪增壓器1002，所述渦輪增壓器1002包括壓縮機1006和渦輪機1004，所述壓縮機1006被布置在進氣通道42中，所述渦輪機1004沿著排氣通道被布置以接收來自排氣歧管48的排氣。壓縮機1006可以由排氣渦輪機1004經(jīng)由軸1008至少部分地提供動力。一些或全部排氣可以經(jīng)由由廢氣門1030控制的渦輪機旁路通道繞過渦輪機1004。被耦接至電池1021的排氣能量回收系統(tǒng)1020可以在排氣歧管的下游且在渦輪機1004的上游被流體地耦接至排氣通道。

排氣能量回收系統(tǒng)1020可以包括至少一個熱能到電能轉(zhuǎn)換元件，所述熱能到電能轉(zhuǎn)換元件將排氣與冷卻流體(例如，發(fā)動機冷卻液)之間的溫度差轉(zhuǎn)換為可以被存儲在電池1021中的電能。具有hp-egr閥1017的hp-egr通道1016可以使離開渦輪機上游的排氣能量回收系統(tǒng)1020的經(jīng)冷卻的排氣在壓縮機的下游流至進氣通道。lp-egr通道1018可以使離開排氣能量回收系統(tǒng)1020的經(jīng)冷卻的排氣在壓縮機1006的上游從渦輪機1004的下游流至進氣通道。

排氣系統(tǒng)71包括一個或多個排氣后處理裝置，類似于參照圖2描述的后處理裝置。如在圖12中圖示的，排氣系統(tǒng)71包括第一后處理裝置1010、第二后處理裝置1012和第三后處理裝置1014。后處理裝置可以包括三元催化劑(twc)、碳氫化合物捕集器、微粒過濾器、消聲器、氧化催化劑、稀nox捕集器(lnt)、選擇性催化還原(scr)系統(tǒng)、或其他合適的后處理裝置中的一個或多個。在一個具體示例中，發(fā)動機10可以是汽油發(fā)動機，并且第一后處理裝置可以是twc，第二后處理裝置可以是車底轉(zhuǎn)化器，并且第三后處理裝置可以是消聲器。在另一具體示例中，發(fā)動機10可以是柴油發(fā)動機，并且第一后處理裝置可以是柴油氧化催化劑，第二后處理裝置可以是柴油微粒過濾器，并且第三后處理裝置可以是scr/lnt。上面提供的示例是非限制性的，并且其他配置是可能的。

排氣系統(tǒng)71進一步包括多個排氣通道和三通閥，以引導(dǎo)排氣流通過渦輪機1004并且通過多個后處理裝置。排氣歧管48被流體地耦接至第一通道1024。第一通道1024通過第一三通閥1022被流體地耦接至排氣能量回收系統(tǒng)1020，并且然后被流體地耦接至渦輪機1004。第二通道1026將渦輪機1004連接至至少一個后處理裝置，并且然后將后處理裝置連接至大氣。第三通道1028具有通過第一三通閥1022被耦接至第一通道1024的進口，并且第三通道1028具有在渦輪機的下游且在至少一個后處理裝置的上游被耦接至第二通道1026的出口。因此，當(dāng)?shù)谝蝗ㄩy1022在第一位置中時，第一通道1024被配置為至少在一些狀況下引導(dǎo)排氣從排氣歧管48直接通過排氣能量回收系統(tǒng)1020到達渦輪機1004。當(dāng)?shù)谝蝗ㄩy在第二位置中時，第三通道1028被配置為至少在某些工況下將排氣直接引導(dǎo)到至少一個后處理裝置，從而使排氣流繞過排氣能量回收系統(tǒng)1020和渦輪機1004。

在一個示例中，在發(fā)動機低負荷狀況(包括發(fā)動機怠速狀況)下，排氣系統(tǒng)可以在第一運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。在第一運轉(zhuǎn)模式下，在第一位置中的第一三通閥1022引導(dǎo)排氣通過第一通道1024到達排氣能量回收系統(tǒng)1020。排氣然后流過排氣能量回收系統(tǒng)1020到達渦輪機1004。排氣的熱能可以被提取，并且被排氣能量回收系統(tǒng)1020轉(zhuǎn)換為電能，并且被存儲在電池1021中。離開排氣能量回收系統(tǒng)1020的經(jīng)冷卻的排氣流至渦輪機1004，并且然后流過渦輪機到達第二通道1026，其中排氣流過至少一個后處理裝置到達大氣。通過lp-egr閥1019的調(diào)節(jié)，lp-egr可以通過lp-egr通道1018從第二通道1026在壓縮機1006的上游被引導(dǎo)到進氣裝置42。流過lp-egr通道1018的排氣已經(jīng)處于降低的溫度，因為當(dāng)排氣流過排氣能量回收系統(tǒng)1020時從排氣提取了熱能。在壓縮機的上游被輸送給進氣裝置的lp-egr可以減少排放，并且增加燃料效率。

當(dāng)發(fā)動機正在峰值功率和/或負荷狀況下運轉(zhuǎn)時，排氣系統(tǒng)可以在第二運轉(zhuǎn)模式下，其中排氣通過在第一位置中的第一三通閥流至(并且流過)排氣能量回收系統(tǒng)1020到達渦輪機1004。排氣然后流過渦輪機到達至少一個后處理裝置，并且然后到達大氣。在排氣能量回收系統(tǒng)的下游且在渦輪機的上游離開的經(jīng)冷卻的egr可以通過hp-egr通道在壓縮機1006的下游被引導(dǎo)到進氣裝置42，從而減少發(fā)動機泵送損失，改善燃料經(jīng)濟性并減少排放。

在另一示例中，在當(dāng)后處理裝置還未到達起燃溫度時的冷啟動狀況下，排氣系統(tǒng)可以在第三運轉(zhuǎn)模式下。在第三運轉(zhuǎn)模式下，在第二位置中的三通閥1022可以使排氣通過第三通道1028流至第二通道1026，然后從第二通道1026流至至少一個后處理裝置，并且然后從該至少一個后處理裝置流至大氣，從而繞過排氣能量回收系統(tǒng)1020和渦輪機1004。egr不會通過hp-egr通道和lp-egr通道流至進氣裝置。

圖13是圖示用于選擇排氣系統(tǒng)運轉(zhuǎn)模式的方法1100的流程圖。方法1100可以被執(zhí)行以便使排氣系統(tǒng)(諸如圖12的排氣系統(tǒng)71)在期望的運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。用于執(zhí)行方法1100和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器(例如，控制器12)基于存儲在控制器的存儲器上的指令并且配合從發(fā)動機系統(tǒng)的傳感器(諸如在上面參照圖1和12描述的傳感器)接收的信號來執(zhí)行?？刂破骺梢圆捎冒l(fā)動機系統(tǒng)的發(fā)動機致動器(諸如三通閥、廢氣門、節(jié)氣門等)來根據(jù)在下面描述的方法調(diào)整發(fā)動機運轉(zhuǎn)。

在1102處，方法1100包括確定運轉(zhuǎn)參數(shù)。經(jīng)確定的運轉(zhuǎn)參數(shù)可以包括但不限于發(fā)動機轉(zhuǎn)速、請求的扭矩、發(fā)動機溫度、升壓壓力、發(fā)動機輸出、排氣成分濃度、和其他參數(shù)。在1104處，基于經(jīng)確定的運轉(zhuǎn)參數(shù)，方法1100包括確定發(fā)動機低負荷狀況是否被檢測到。當(dāng)發(fā)動機為怠速時、發(fā)動機未正在閾值轉(zhuǎn)速或其他參數(shù)內(nèi)運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機低負荷狀況可以被檢測到。相應(yīng)地，如果發(fā)動機低負荷狀況被檢測到，方法1100進入到1112，以使排氣系統(tǒng)在第一運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)，包括使排氣通過在第一位置中的第一三通閥流至排氣能量回收系統(tǒng)，流過排氣能量回收系統(tǒng)到達渦輪機，流過渦輪機到達至少一個后處理裝置，并且流過至少一個后處理裝置到達大氣。通過lp-egr通道的經(jīng)冷卻的egr在壓縮機的上游被引導(dǎo)到進氣裝置。方法1100然后返回。

如果發(fā)動機低負荷狀況未被檢測到，方法1100進入到1106，以確定發(fā)動機是否正在峰值功率和/或負荷狀況下運轉(zhuǎn)。峰值功率和/或負荷狀況可以包括最大發(fā)動機負荷和/或功率輸出，并且可以基于質(zhì)量空氣流量、排氣溫度、進氣節(jié)氣門位置、或其他合適的參數(shù)檢測。如果確定發(fā)動機正在峰值功率和/或負荷狀況下運轉(zhuǎn)，方法1100進入到1114，以使排氣系統(tǒng)在第二運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。第二運轉(zhuǎn)模式包括第一閥在第一位置中，并且還包括使排氣流過排氣能量回收系統(tǒng)到達渦輪機，流過渦輪機到達至少一個后處理裝置，并且流過至少一個后處理裝置到達大氣。通過hp-egr通道的經(jīng)冷卻的egr在壓縮機的下游被引導(dǎo)到進氣裝置。方法1100然后返回。

如果峰值負荷狀況未被檢測到，該方法進入到1108，以評估冷啟動狀況是否存在。冷啟動狀況可以包括發(fā)動機溫度在閾值溫度之下、催化劑溫度在閾值溫度之下、在啟動時發(fā)動機溫度等于環(huán)境溫度、小于自發(fā)動機啟動以后已經(jīng)逝去的閾值時間量、或其他合適的參數(shù)。在發(fā)動機冷啟動狀況下，發(fā)動機溫度會在標準運轉(zhuǎn)溫度(例如，100°f)之下，并且因此排氣裝置中的一個或多個后處理裝置(諸如twc)會在起燃溫度之下。為了加快后處理裝置升溫，排氣可以被輸送通過一個或多個后處理裝置，從而繞過排氣能量回收系統(tǒng)和渦輪機。因此，如果發(fā)動機正在冷啟動狀況下運轉(zhuǎn)，方法1100進入到1116，以使排氣系統(tǒng)在第三運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)，包括使排氣流過至少一個后處理裝置到達大氣，從而繞過排氣能量回收系統(tǒng)和渦輪機。方法1100然后返回。

如果發(fā)動機未正在冷啟動狀況下運轉(zhuǎn)，例如如果發(fā)動機溫度在閾值溫度之上，方法1100進入到1110，并且使排氣系統(tǒng)如在上面描述那樣在第一運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)。方法1100然后返回。

以此方式，車輛中的發(fā)動機系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)可以響應(yīng)于發(fā)動機工況而在不同的模式下運轉(zhuǎn)。在第一標準模式下的運轉(zhuǎn)期間，排氣在到達排氣后處理裝置之前首先流過渦輪機，從而允許經(jīng)由渦輪增壓器的最大排氣能量提取。這在車輛發(fā)動或通常與渦輪增壓器遲滯相關(guān)聯(lián)的其他狀況下會是特別有用的，因為快速的渦輪機響應(yīng)(例如，加速自旋)被期望以輸送請求的扭矩。當(dāng)在第二標準模式下運轉(zhuǎn)時，在發(fā)動機峰值負荷狀況下，一些負荷可以通過將至少一部分排氣流從渦輪機轉(zhuǎn)向而被引導(dǎo)遠離渦輪機，從而降低負荷并且防止渦輪機的過熱。在第一旁路模式下的運轉(zhuǎn)期間，排氣在到達渦輪機之前流過后處理裝置。這可以在冷啟動狀況下允許快速的催化劑升溫，并且可以防止高溫排氣、微粒物質(zhì)、或可以使渦輪機退化的其他排氣成分到達渦輪機。此外，排氣背壓可以在第一旁路運轉(zhuǎn)模式下被降低。在第二旁路模式下的運轉(zhuǎn)期間，流過至少一個后處理裝置到達渦輪機的排氣可以通過第二閥被部分地引導(dǎo)到大氣，以在發(fā)動機怠速狀況下減少泵送損失。另外，在上述的所有運轉(zhuǎn)模式下，排氣仍然流過后處理裝置并且被供給到渦輪機，從而在所有工況下都允許排放符合和增加的發(fā)動機性能，而不必調(diào)整發(fā)動機部件的封裝。

使具有排氣系統(tǒng)的發(fā)動機系統(tǒng)在第一或第二標準運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)的技術(shù)效果是，在加速事件期間提供快速的響應(yīng)而在發(fā)動機峰值負荷狀況下降低渦輪機上的負荷。此外，使具有排氣系統(tǒng)的發(fā)動機系統(tǒng)在第一或第二旁路運轉(zhuǎn)模式下運轉(zhuǎn)的技術(shù)效果是，在冷啟動狀況下提供加快的催化劑升溫而在發(fā)動機怠速狀況下減少泵送損失。

一種用于發(fā)動機的方法包括，在第一狀況下，使第一部分排氣流至渦輪機，從所述渦輪機流至至少一個后處理裝置，然后從所述至少一個后處理裝置流至大氣，并且使第二部分排氣流至所述至少一個后處理裝置，從而繞過所述渦輪機，然后從所述后處理裝置流至大氣；以及在第二狀況下，使第三部分排氣流至所述至少一個后處理裝置，從所述至少一個后處理裝置流至所述渦輪機，并且然后從所述渦輪機流至大氣，并且使第四部分排氣流至所述至少一個后處理裝置，并且然后從所述至少一個后處理裝置流至大氣，從而繞過所述渦輪機。在所述方法的第一示例中，其中所述第一狀況包含發(fā)動機輸出在第一閾值輸出之上，并且所述第二狀況包含發(fā)動機輸出在第二閾值輸出之下。所述方法的第二示例可選地包括第一示例，并且進一步包含，使至少一部分排氣經(jīng)由共同的排氣再循環(huán)通道流至發(fā)動機的進氣裝置，所述共同的排氣再循環(huán)通道分叉為高壓排氣再循環(huán)通道和低壓排氣再循環(huán)通道，所述共同的排氣再循環(huán)通道在所述渦輪機與所述至少一個后處理裝置之間的位置處接收排氣。所述方法的第三示例可選地包括第一和第二示例中的一個或多個，并且進一步包括，在所述第一狀況下，使排氣流過所述共同的排氣再循環(huán)到達所述高壓排氣再循環(huán)通道，從所述高壓排氣再循環(huán)通道在壓縮機的下游流至所述進氣裝置，并且在所述第二狀況下，使排氣流過所述共同的排氣再循環(huán)到達所述低壓排氣再循環(huán)通道，從所述低壓排氣再循環(huán)通道在壓縮機的上游流至所述進氣裝置。所述方法的第四示例可選地包括第一至第三示例中的一個或多個，并且進一步包括，其中在所述第一狀況下使排氣流動包含，將第一三通閥置于第三位置中并且將第二三通閥和第三三通閥置于相應(yīng)的第一位置中。所述方法的第五示例可選地包括第一至第四示例中的一個或多個，并且進一步包括，在所述第二狀況下使排氣流動包含，將所述第一三通閥和所述第三三通閥置于相應(yīng)的第二位置中并且將所述第二三通閥置于第三位置中。所述方法的第六示例可選地包括第一至第五示例中的一個或多個，并且進一步包括，響應(yīng)于從所述第一狀況到所述第二狀況的轉(zhuǎn)變，調(diào)整進氣節(jié)流閥和排氣再循環(huán)閥中的一個或多個以維持期望的進氣流。所述方法的第七示例可選地包括第一至第六示例中的一個或多個，并且進一步包括，其中所述進氣節(jié)流閥和排氣再循環(huán)閥中的所述一個或多個基于升壓壓力被進一步調(diào)整。所述方法的第八示例可選地包括第一至第七示例中的一個或多個，并且進一步包含，在第三狀況下，使排氣流過所述渦輪機，從所述渦輪機流至所述至少一個后處理裝置，然后從所述至少一個后處理裝置流至大氣，并且在第四狀況下，使排氣流過所述至少一個后處理裝置，從所述至少一個后處理裝置流至所述渦輪機，然后從所述渦輪機流至大氣。所述方法的第九示例可選地包括第一至第八示例中的一個或多個，并且進一步包括，其中所述第三狀況包含發(fā)動機加速事件，并且所述第四狀況包含發(fā)動機溫度在閾值溫度之下。

一種用于發(fā)動機的系統(tǒng)包括，發(fā)動機，其具有排氣歧管；渦輪增壓器渦輪機，其經(jīng)由第一通道被流體地耦接至所述排氣歧管；第二通道，其在所述渦輪機的上游從所述第一通道分出來，并且具有被流體地耦接至所述渦輪機的出口；在所述第一通道與所述第二通道之間的交界處的第一三通閥；至少一個后處理裝置，其被設(shè)置在所述第二通道中；第二三通閥，其在所述渦輪機的上游且在所述至少一個后處理裝置的下游被設(shè)置在所述第二通道中，所述第二三通閥將所述第二通道耦接至大氣；第三通道，其被流體地耦接至所述渦輪機的出口，并且在所述至少一個后處理裝置的上游被流體地耦接至所述第二通道；第三三通閥，其將所述第三通道耦接至大氣；第四三通閥，其將共同的排氣再循環(huán)(egr)通道耦接至低壓egr(lp-egr)通道并且耦接至高壓egr(hp-egr)通道；以及控制器，其存儲可執(zhí)行為以下的指令：響應(yīng)于第一發(fā)動機工況，調(diào)整所述第一三通閥、所述第二三通閥、所述第三三通閥和所述第四三通閥中的一個或多個的位置，以將所述第一通道流體地耦接至所述渦輪機和所述至少一個后處理裝置中的每一個，將所述第二通道流體地耦接至大氣，將所述第三通道流體地耦接至所述第二通道，并且將所述共同的egr通道流體地耦接至所述hp-egr通道；以及響應(yīng)于第二發(fā)動機工況，調(diào)整所述第一三通閥、所述第二三通閥、所述第三三通閥和所述第四三通閥中的一個或多個的位置，以將所述第二通道流體地耦接至所述渦輪機和大氣中的每一個，將所述第一通道流體地耦接至所述第二通道，將所述第三通道流體地耦接至大氣，并且將所述共同的egr通道流體地耦接至所述lp-egr通道。在所述系統(tǒng)的第一示例中，其中所述控制器具有可執(zhí)行為以下的指令：為了將所述第一通道流體地耦接至所述渦輪機和所述至少一個后處理裝置中的每一個，將所述第一三通閥的所述位置調(diào)整到被配置為將第一部分排氣引導(dǎo)到所述第一通道并且將第二部分排氣引導(dǎo)到所述至少一個后處理裝置的第三位置，為了將所述第二通道流體地耦接至大氣，將所述第二三通閥的所述位置調(diào)整到被配置為僅將排氣引導(dǎo)到大氣的第一位置，為了將所述第三通道流體地耦接至所述第二通道，將所述第三三通閥的所述位置調(diào)整到被配置為僅將排氣引導(dǎo)到所述第二通道的第一位置，并且為了將所述共同的egr通道流體地耦接至所述hp-egr通道，將所述第四三通閥的所述位置調(diào)整到被配置為僅將排氣引導(dǎo)到所述hp-egr通道的第一位置。所述系統(tǒng)的第二示例可選地包括第一示例，并且進一步包括，其中所述控制器具有可執(zhí)行為以下的指令：為了將所述第二通道流體地耦接至所述渦輪機和大氣中的每一個，將所述第二三通閥的所述位置調(diào)整到被配置為將所述第三部分排氣引導(dǎo)到所述渦輪機并且將所述第四部分排氣引導(dǎo)到大氣的第三位置，為了將所述第一通道流體地耦接至所述第二通道，將所述第一三通閥的所述位置調(diào)整到被配置為僅將排氣引導(dǎo)到所述第二通道的第二位置，為了將所述第三通道流體地耦接至大氣，將所述第三三通閥的所述位置調(diào)整到被配置為僅將排氣引導(dǎo)到大氣的第二位置，并且為了將所述共同的egr通道流體地耦接至所述lp-egr通道，將所述第四三通閥的所述位置調(diào)整到被配置為僅將排氣引導(dǎo)到所述lp-egr通道的第二位置。所述系統(tǒng)的第三示例可選地包括第一和第二示例，并且進一步包括，排氣能量回收系統(tǒng)，所述排氣能量回收系統(tǒng)被耦接至電池，且在所述第一三通閥的下游且在所述渦輪機的上游被設(shè)置在所述第一通道中。所述系統(tǒng)的第四示例可選地包括第一至第三示例中的一個或多個，并且進一步包括，其中所述控制器具有可執(zhí)行為調(diào)整所述第一三通閥的所述位置以將所述第一通道流體地耦接至所述排氣能量回收系統(tǒng)的指令。所述系統(tǒng)的第五示例可選地包括第一至第四示例中的一個或多個，并且進一步包括，其中所述共同的egr通道的進口在所述第三三通閥的上游且在所述渦輪機的下游被耦接至所述第三通道。所述系統(tǒng)的第六示例可選地包括第一至第五示例中的一個或多個，并且進一步包括，其中所述控制器進一步包含可執(zhí)行為以下的指令，響應(yīng)于第三發(fā)動機工況，調(diào)整所述第一、第二、第三和第四三通閥中的一個或多個的所述位置，以僅將所述第一通道流體地耦接至所述渦輪機，僅將所述第三通道流體地耦接至所述第二通道，僅將所述第二通道流體地耦接至大氣，并且將所述共同的egr通道流體地耦接至所述hp-egr通道。所述系統(tǒng)的第七示例可選地包括第一至第六示例中的一個或多個，并且進一步包括，其中所述控制器進一步包含可執(zhí)行為以下的指令，響應(yīng)于第四發(fā)動機工況，調(diào)整所述第一、第二、第三和第四三通閥中的一個或多個的所述位置，以僅將所述第一通道流體地耦接至所述第二通道，以僅所述第二通道流體地耦接至所述渦輪機，以僅所述第三通道流體地耦接至大氣，并且僅將所述共同的egr通道流體地耦接至所述lp-egr通道。

另一示例方法包括，選擇性地使排氣通過在第一位置中的第一三通閥流至渦輪機，然后從所述渦輪機流至至少一個后處理裝置，并且然后從所述至少一個后處理裝置流至大氣，以及響應(yīng)于升壓壓力在閾值之上，調(diào)整所述第一三通閥的位置，以使一部分排氣繞過所述渦輪機，所述部分排氣通過所述第一三通閥行進至所述至少一個后處理裝置，然后從所述后處理裝置行進至大氣。所述方法的第一示例進一步包括，其中調(diào)整所述第一三通閥的所述位置進一步包含，調(diào)整所述第一三通閥的所述位置以使第二部分排氣通過所述第一三通閥流至所述渦輪機，然后從所述渦輪機流至所述至少一個后處理裝置，然后從所述至少一個后處理裝置流至大氣。

注意，本文中包括的示例控制和估計程序能夠與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。在本文中所公開的控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令存儲在非臨時性存儲器中，并且可以由包括與各種傳感器、致動器和其他發(fā)動機硬件相結(jié)合的控制器的控制系統(tǒng)執(zhí)行。在本文中所描述的具體程序可以代表任意數(shù)量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。因此，所描述的各種動作、操作和/或功能可以所示順序、并行地被執(zhí)行，或者在一些情況下被省略。同樣，實現(xiàn)在本文中所描述的示例實施例的特征和優(yōu)點不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖釋和說明而提供了所述處理順序。取決于所使用的特定策略，所示出的動作、操作和/或功能中的一個或多個可以被重復(fù)執(zhí)行。另外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖形地表示被編入發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質(zhì)的非臨時性存儲器的代碼，其中通過配合電子控制器執(zhí)行包括各種發(fā)動機硬件部件的系統(tǒng)中的指令而使所描述的動作得以實現(xiàn)。

應(yīng)認識到，在本文中所公開的配置和程序本質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于v-6、i-4、i-6、v-12、對置4缸和其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統(tǒng)和配置和其他的特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。

以下權(quán)利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和子組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個或多個這種元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個或多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過修改現(xiàn)有權(quán)利要求或通過在這個或關(guān)聯(lián)申請中提出新的權(quán)利要求而得要求保護。這些權(quán)利要求，無論與原始權(quán)利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，都被認為包括在本公開的主題內(nèi)。