排气系统的制作方法

本说明书总体涉及用于控制发动机排气系统中的排气流的方法和系统。

背景技术：

用于涡轮增压发动机的发动机排气系统通常包括布置在来自排气后处理装置(例如，催化剂)的排气流动方向上游的涡轮增压器。这种布置虽然在一些条件下适用于快速涡轮增压器响应，但由于穿过涡轮增压器的涡轮机的排气热损耗，这种布置在冷起动条件下可能导致增加的排放。进一步地，由后处理装置所产生的排气背压导致增加的涡轮机出口压力，降低了涡轮增压器的效率。

解决由于穿过涡轮机的热损耗所带来的危害排放的问题的其他尝试包括紧密耦连到发动机的后处理装置。一种示例方法由Bennet等人在美国专利第8,276,366号中示出。在其中，多个后处理装置被耦连在具有多个流动路径的壳体中以允许排气流过一个或多个后处理装置和双级涡轮增压器的涡轮机。基于工况，排气可以在流过一个或多个后处理装置之前流过涡轮机，或者排气可以在流过涡轮机之前流过一个后处理装置。

但是，发明人在此已经意识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，在Bennet的壳体中的每个可能流动路径中，排气总是在流过涡轮机之后流过至少一个后处理装置。因此，Bennet的系统仍然遭受由流过下游后处理装置的后续排气流造成的增加的涡轮机出口压力。作为又一示例，当流动路径被选择为将排气从发动机直接传送到涡轮机并且然后通过一个或多个后处理装置时，其导致一个后处理装置(氧化催化剂)完全被绕过。因此，至少在一些示例中，可能仍然包括排放物。更进一步地，在Bennet的专利中，排气总是在流过微粒过滤器之前流过涡轮机，并且因此微粒物质可能撞击涡轮机叶片，最终导致涡轮机劣化。

技术实现要素：

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于发动机的排气系统的方法来解决。该方法包括：在第一条件期间，使排气流过涡轮机，从涡轮机流到至少一个后处理装置，并且然后从至少一个后处理装置流到大气，以及在第二条件期间，使排气流过至少一个后处理装置，从至少一个后处理装置流到涡轮机，并 且然后从涡轮机流到大气。以此方式，通过排气系统的流动路径可以被选择为优先考虑涡轮机响应(例如，在第一条件期间)或优先考虑快速后处理装置点火(例如，在第二条件期间)。

作为一个示例，第一条件可以是发动机加速事件，其中大扭矩增加被要求(例如，在车辆起步期间)，并且因此排气可以被直接传送到涡轮机以快速提供所要求的扭矩。第二条件可以是发动机冷起动条件，其中一个或多个后处理装置低于点火温度，并且因此排气可以在行进通过涡轮机之前被传送通过至少一个后处理装置。在第一和第二条件两者中，排气仍然流过涡轮机和至少一个后处理装置二者，并且因此不需要在排放物与涡轮机响应之间进行权衡。进一步地，通过在物理上保持涡轮增压器处于发动机与至少一个后处理装置之间，可以避免由在涡轮增压器之前放置后处理装置所造成的封装挑战。更进一步地，如果至少一个后处理装置包括微粒过滤器，通过使排气在流过涡轮机之前流过微粒过滤器，至少在一些条件期间，可以减少微粒物质对涡轮机的碰撞，由此增加涡轮机的寿命。

应当理解，提供上述发明内容是为了以简化的形式介绍将在详细说明书中进一步描述的一些概念选择。这不意味着确认所要求保护的主题的关键或重要特征，本发明的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上面或本公开的任一部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出多汽缸发动机的单个汽缸。

图2示意性示出在第一操作模式中耦连到图1的多汽缸发动机的排气系统。

图3示出在第二操作模式中的图2的排气系统。

图4是示出用于确定排气系统的操作模式的方法的流程图。

图5是示出用于在标准模式中操作排气系统的方法的流程图。

图6是示出用于在旁路模式中操作排气系统的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述涉及用于将排气传送通过耦连到发动机的排气系统的系统和方法。该排气系统可以包括两个流动路径。在标准操作模式期间，排气系统可以被操作以使得排气经由第一流动路径流过系统。在第一流动路径中，排气在流 过一个或多个下游后处理装置之前流过涡轮增压器的涡轮机。在旁路操作模式期间，排气系统可以被操作以使得排气经由第二流动路径流过系统。在第二流动路径中，排气在流过涡轮机之前流过一个或多个后处理装置中的每一个。当期望快速涡轮增压器响应时(比如响应于驾驶员踩加速器踏板(例如，车辆或发动机加速事件))和/或在标准的稳态操作条件期间(其中发动机在峰值输出以下操作，后处理装置已经达到点火温度，发动机微粒物质产量低于阈值等)，排气系统可以在标准操作模式中被操作。与此相反，当期望快速后处理装置预热时(比如在发动机冷起动条件期间)、当发动机正在峰值输出处操作时和/或当发动机微粒物质产量高于阈值时，排气系统可以在旁路操作模式下被操作。以此方式，可以减轻与将后处理装置放置在涡轮增压器涡轮机下游相关联的缺陷，即在发动机预热期间通过涡轮机的热损耗和增加的排气背压，同时仍然保留紧密耦连到发动机的涡轮增压器的益处(例如，在瞬态期间的快速涡轮增压器响应、封装效率等)。

图1示出耦连到排气系统(比如上述排气系统)的多汽缸发动机的单个汽缸。图2示出在标准操作模式期间的排气系统。图3示出在旁路操作模式期间的排气系统。图1-3的发动机和排气系统可以由控制单元(比如图1的控制器)来控制。该控制器可以在存储器中存储可执行指令以实施一个或多个方法(比如在图4-6中所示的方法)以控制排气系统。

参照图1，内燃发动机10包括多个汽缸，其中一个汽缸在图1中示出，该内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36被定位在汽缸壁32中并且连接到曲轴40。

燃烧室30被示出经由各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮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来确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57来确定。

燃料喷射器66被示出定位成直接喷射燃料到汽缸30中，这是本领域技术人员公知的直接喷射。可替代地，燃料可以被喷射到进气道，这是本领域技术人员公知的进气道喷射。燃料喷射器66传送与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例的液体燃料。由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)将燃料传送到燃料喷射器66。燃料喷射器66被供应来自驱动器68的工作电流，该驱动器对控制器12作出响应。此外，进气歧管44被示出与可选的电子节气门62连通，该电子节气门62调整节流板64的位置，以便控制 从空气进气42到进气歧管44的空气流动。在一个示例中，高压力的双级燃料系统可以用于产生较高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被定位在进气门52与进气歧管44之间以使得节气门62是进气道节气门。

无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92提供点火火花到燃烧室30。但是，在利用压缩点火的示例中，点火系统88可以被舍弃。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出耦连到排气系统70上游的排气歧管48，该排气系统70将参照图2-3被更详细地描述。可替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在操作期间，发动机10内的每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、膨胀冲程以及排气冲程。一般地，在进气冲程期间，排气门54关闭且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30，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在其冲程结束时(例如当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本领域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接近汽缸盖(例如当燃烧室处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在下文被称为点火的过程中，喷射的燃料由已知点火装置(比如火花塞92)来点火，从而引起燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回BDC。曲轴40将活塞运动转变为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空燃混合气释放到排气歧管48并且活塞返回TDC。应注意，以上仅被示出为示例，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，比如提供正或负气门重叠、进气阀延时关闭或各种其他示例。进一步地，例如，发动机可以是配置为用柴油燃料来操作的压缩点火发动机，并且因此在操作期间经由火花塞92的点火可以被舍弃。

当制动踏板150经由脚152应用时，可以提供经由传动集成起动机/发电机(DISG)的车辆车轮制动器或再生制动。制动踏板传感器154供应表示制动踏板位置的信号到控制器12。脚152由应用车辆制动器的制动增压器140来辅助。

图1中的控制器12被示出为常规微型计算机，该微型计算机包括：微处理器单元102、输入和输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、不失效存储器110以及常规数据总线。控制器12被显示为接收来自与发动机10耦连的传感器的各种信号，除了以前所述的那些信号外，所述信号还包括：来 自与冷却套筒114耦连的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；与加速器踏板130耦连的用于感测由脚132所施加的力的位置传感器134；来自与进气歧管44耦连的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；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。大气压也可以被感测(未示出传感器)，以便由控制器12来处理。发动机位置传感器118可以针对曲轴的每次回转产生预定数目的等间隔脉冲，由此可以确定发动机转速(RPM)。控制器12也可以接收来自位于排气系统70的传感器的信号和/或可以触发排气系统70的一个或多个致动器。

控制器12接收来自图1(和以下所述的图2-3)的各种传感器的信号并使用图1和图2-3的各种致动器，以便基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调节发动机操作。在一个示例中，控制器12可以接收来自温度传感器112、位置传感器134、霍尔效应传感器118、MAP传感器122、MAF传感器120和/或其他传感器的信号，并且基于来自传感器的信号确定是在标准操作模式中还是在旁路操作模式中操作排气系统70并且因此基于确定的操作模式来触发一个或多个致动器。例如，如以下更详细所述，控制器12可以基于确定的操作模式将图2-3的多个三通阀移动到各自的设定位置。进一步地，如以下所述，控制器可以致动涡轮增压器的废气门，以提供期望的增压压力。

图2示意性示出在标准模式200中的图1的排气系统70。如上面关于图1所解释，发动机10包括多个汽缸，在此描述为直列式布置的四个汽缸，但是其他配置是可能的。发动机10经由进气歧管44接收进气空气并且经由排气歧管48排放排气。排气系统70包括涡轮增压器202和排气涡轮机204，该涡轮增压器202包括布置在进气通道42中的压缩机206，该排气涡轮机204沿着排气通道(具体地，如以下更详细地描述，在第一通道216与第三通道220之间的连接点处)布置。压缩机206可以经由轴208至少部分地由排气涡轮机204供应动力。增压空气冷却器(CAC)232可以被定位在压缩机206下游的进气通道42中，用于在传送到发动机汽缸之前冷却增压充气(boosted aircharge)。节气门62沿着发动机的进气通道被提供以用于改变提供给发动机汽缸的进气空气的流动速率和/或压力。例如，节气门62可以如图2所示被设置在压缩机206下游，或者替代地可以被提供在压缩机206上游。一些或全部排气可以经由由废气门234控制的涡轮机旁路通道绕开涡轮机204。

排气系统70包括一个或多个排气后处理装置。如图所示，排气系统70包 括第一后处理装置210、第二后处理装置212和第三后处理装置214。所述后处理装置可以包括三元催化剂(TWC)、碳氢化合物捕集器、微粒过滤器、消音器、氧化催化剂、稀NOx捕集器(LNT)、选择性催化还原(SCR)系统或其他合适后处理装置中的一个或多个。在一个具体示例中，发动机10可以是汽油发动机并且第一后处理装置210可以是TWC，第二后处理装置212可以是车底转换器以及第三后处理装置214可以是消音器。在另一具体示例中，发动机10可以是柴油发动机并且第一后处理装置210可以是柴油氧化催化剂，第二后处理装置212可以是柴油微粒过滤器以及第三后处理装置214可以是SCR/LNT。以上所提供的示例是非限制性的，并且其他配置是可能的。

排气系统70进一步包括多个排气通道和三通阀以引导排气流过涡轮机204和多个后处理装置。排气歧管48流体耦连到第一通道216。第一通道216具有耦连到排气歧管48的入口和耦连到涡轮机204的入口的出口。因此，至少在一些条件下，第一通道216被配置为直接引导来自排气歧管48的排气到涡轮机204。

第一通道216包括在第一通道216与第二通道218之间的连接点处的第一三通阀222。第二通道218具有经由第一三通阀222流体耦连到第一通道216的入口和流体耦连到涡轮机204的入口的出口。后处理装置210、212和214均被设置为沿着第二通道218。第二通道218进一步包括耦连第二通道218到大气的第二三通阀224。因此，第二通道218被配置为经由第一三通阀222引导从第一通道216所接收的排气通过每个后处理装置并且去到大气或涡轮机204的入口。

涡轮机204的出口被流体耦连到第三通道220。第三通道220具有流体耦连到涡轮机204的出口的入口和流体耦连到第二通道218的出口。第三通道220的出口被耦连到第一后处理装置210上游和第一三通阀222下游的第二通道218。第三三通阀226将第三通道220耦连到大气。因此，第三通道220被配置为将排气从涡轮机204的出口引导到大气或第二通道218。另外，如下所述，在一些条件下来自第三通道220的至少一部分排气可以经由排气再循环(EGR)系统被送回发动机的进气。

进一步地，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以将来自第三通道220的期望部分排气传送到进气歧管44。图2示出一种LP-EGR系统，其中LP-EGR被传送通过LP-EGR通道228从涡轮机204下游到压缩机206上游。LP-EGR通道228的入口被耦连到涡轮机204的出口下游和第三三通阀226上游的第三通道220。

提供给进气通道42的LP-EGR的量可以由控制器12经由LP-EGR阀230来改变。同样地，可能存在HP-EGR系统(未示出)，其中HP-EGR被传送通过HP-EGR通道从涡轮机204上游到压缩机206下游。例如，HP-EGR通道可以从第一通道216分支出来并且耦连到压缩机206下游的进气通道42。例如，LP-EGR系统可以包括LP-EGR冷却器(未示出)以将来自EGR气体的热量排斥到发动机冷却液。

在一些条件下，EGR系统可以用于调节燃烧室30内的空气和燃料混合物的温度。因此，可能期望测量或估计EGR质量流量。EGR传感器可以被布置在EGR通道或进气通道内并且可以提供质量流量、压力、温度、O2的浓度以及排气的浓度中的一个或多个的指示。在一些实施例中，一个或多个传感器可以被定位在HP-EGR通道228或进气通道42内以提供流动速率、压力、温度以及O2的浓度或另一种类中的一个或多个的指示，从而确定相对于空气流动速率的LP-EGR流动速率和浓度。转向通过LP-EGR通道228的排气可以在位于LP-EGR通道228和进气通道42的连接点处的混合点处用新鲜进气空气来稀释。具体地，通过调整LP-EGR阀230，EGR流动的稀释可以被调节。

如图2所示，排气系统70正在标准模式200中操作，其中第一三通阀222、第二三通阀224和第三三通阀226中的每一个处于各自的第一位置。在第一位置中，第一三通阀222阻挡第二通道218到第一通道216的流体耦连，并且因此排气从排气歧管经由第一通道216直接行进到涡轮机的入口。在第一位置中，第二三通阀224将第二通道218流体耦连到大气。在第一位置中，第三三通阀226阻挡第三通道220到大气的流体耦连。因此，在标准操作模式中，排气沿着第一流动路径行进，该第一流动路径包括从进气歧管经由第一通道直接流到涡轮机；从涡轮机经由第三通道流到第二通道；以及从第二通道通过多个后处理装置并且经由第二通道到大气。在一个示例中，当第一、第二和第三三通阀中的每一个处于各自的第一位置时，第一三通阀被配置为仅引导排气到涡轮机，第二三通阀被配置为仅引导排气到大气，并且第三三通阀被配置为仅引导排气到至少一个后处理装置(经由第三通道和第二通道)。

图3示意性示出在旁路操作模式中操作的排气系统70，其中第一三通阀222、第二三通阀224和第三三通阀226中的每一个处于各自的第二位置中。在第二位置中，第一三通阀222将第二通道218流体耦连到第一通道216，并且因此排气从排气歧管行进到多个后处理装置而无需首先流过涡轮机。在第二位置中，第二三通阀224将第二通道218流体耦连到涡轮机的入口。在第二位置中， 第三三通阀226将第三通道220流体耦连到大气。因此，在旁路操作模式中，排气沿着第二流动路径行进，该第二流动路径包括从进气歧管经由第一通道流到第二通道；通过后处理装置并且经由第二通道流到大气；以及从涡轮机经由第三通道流到大气。

在一个示例中，当第一、第二和第三三通阀中的每一个处于各自的第二位置时，第一三通阀被配置为仅引导排气到第二通道，第二三通阀被配置为仅引导排气到涡轮机，并且第三三通阀被配置为仅引导排气到大气。

因此，排气系统70可以在标准操作模式中或在旁路操作模式中进行操作以便传送排气在通过至少一个后处理装置之前通过涡轮机，或者传送排气在通过涡轮机之前通过至少一个后处理装置。操作模式可以基于操作条件来选择以便提供快速涡轮增压器响应、加快催化剂预热或其他参数。图4是示出用于选择排气系统操作模式的方法400的流程图。方法400可以被实施以便在期望的操作模式中操作排气系统(诸如图1-3的排气系统70)。用于实施方法400和本文中所包括的其他方法的指令可以基于存储在控制器的存储器上的指令并且连同从发动机系统的传感器(诸如参照图1-3在上面所述的传感器)所接收的信号由控制器(例如，控制器12)来执行。根据以下所描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器如三通阀、废气门、节气门等来调整发动机操作。

在402处，方法400包括确定操作参数。所确定的操作参数可以包括但不限于发动机转速、所要求的扭矩、发动机温度、增压压力、发动机输出、排气成分浓度以及其他参数。在404处，基于所确定的操作参数，方法400确定是否检测到车辆或发动机加速事件。可以基于发动机或车辆转速的增加、加速踏板位置的变化或其他参数来检测车辆或发动机加速事件。在加速事件期间，发动机扭矩的增加被要求，并且因此尽量多的排气能量可以被引导到涡轮机以提供期望的增压压力，从而满足扭矩要求。因此，如果检测到加速事件，则方法400进行到406以在标准模式中操作排气系统以便使排气直接流到涡轮机。下面将参照图5更详细地描述在标准模式中的操作。然后方法400返回。

如果没有检测到加速事件，则方法400进行到408处以确定发动机是否在冷起动条件下进行操作。冷起动条件可以包括发动机温度低于阈值温度、催化剂温度低于阈值温度、在起动时发动机温度等于环境温度、从发动机起动以来已经消逝了小于阈值数量的时间以及其他合适的参数。在发动机冷起动条件中，发动机温度可以低于标准操作温度(例如，100°F)并且因此在排气中的一个或多个后处理装置(比如TWC)可以低于起燃温度。为了加快后处理装置预热， 排气可以在被传送通过涡轮机之前被传送通过一个或多个后处理装置，并且因此如果发动机在冷起动条件下进行操作，则方法400进行到410处以在旁路模式中操作排气系统，这将在下面参照图6更详细地解释。

如果发动机没有在冷起动条件下进行操作，例如如果发动机温度高于阈值温度，则方法400进行到412处以确定发动机是否在峰值功率和/或负荷条件下进行操作。峰值功率和/或负荷条件可以包括最大发动机负荷和/或功率输出，并且可以基于质量空气流量、排气温度、进气节气门位置或其他合适的参数来检测。当发动机在峰值功率和/或负荷条件下进行操作时，排气温度可以达到可导致涡轮机损坏的相对高温度，并且因此可能期望使排气首先流过后处理装置，以便降低到达涡轮机的排气的温度和/或压力。例如，这种操作可以改进发动机效率。因此，如果确定发动机正在峰值功率和/或负荷条件下操作，则方法400进行到410处以在旁路模式下操作。

如果发动机没有在峰值功率和/或负荷下进行操作，则方法400进行到414处以确定发动机输出(engine out)微粒物质浓度是否大于阈值浓度。发动机输出微粒物质浓度可以基于操作条件来估计，或者可以由位于排气中的微粒物质传感器来测量。如果微粒物质浓度大于阈值，则当微粒物质撞击涡轮机叶片时涡轮机可能经历劣化，并且因此可能期望首先传送排气通过微粒过滤器。例如，阈值微粒物质浓度可以基于涡轮机承受微粒物质的耐受度。

因此，如果发动机输出微粒物质浓度大于阈值浓度，则方法400进行到410处以在旁路模式下进行操作。如将在下面所描述，如果发动机输出微粒物质浓度不大于阈值，则方法400进行到416处以在标准模式中操作排气系统。然后方法400返回。

因此，方法400包括在标准操作模式中操作排气系统，其中排气在大多数发动机操作条件期间在行进通过一个或多个后处理装置之前首先行进通过涡轮机。但是，排气系统可以在旁路操作模式中进行操作，其中响应于某些操作条件，排气在行进通过涡轮机之前首先行进通过至少一个后处理装置。这些条件可以包括在冷起动条件、峰值功率和/或负荷条件期间以及当发动机输出微粒物质浓度大于阈值时。在另一示例中，当后处理装置之一(比如微粒过滤器)的再生被指示时，发动机可以在旁路模式中进行操作。进一步地，在加速事件期间，特别是当增压压力相对低时或当排气温度低时，标准操作模式可以被划分优先次序，以便确保所请求的扭矩被快速送达。该划分优先次序可以包括响应于加速事件在标准模式中操作，即使当发动机在冷起动条件下进行操作、微粒 物质浓度高于阈值时等等。但是，如果排气温度相对高时，排气系统可以在旁路模式中进行操作(即使在加速事件期间)，以阻止高温排气使涡轮机劣化。

图5是示出用于在标准操作模式中操作排气系统(比如图1-3的排气系统70)的方法500的流程图。方法500可以例如响应于检测的加速事件作为方法400的一部分来执行。在502处，方法500包括将第一、第二和第三三通阀中的每一个置于各自的第一位置。如上面参照图2所解释，当所有的第一、第二和第三三通阀被置于第一位置时，排气沿着第一流动路径行进通过排气系统。如在504处所指示，第一流动路径包括使排气从排气歧管流到涡轮机。如在506处所指示，第一流动路径进一步包括使排气从涡轮机流到(和通过)至少一个排气后处理装置。如在508处所指示，第一流动路径进一步包括使排气从至少一个后处理装置流到大气。

当被指示时，方法500也包括在510处经由LP-EGR通道将至少一部分排气传送回到发动机的进气。经由LP-EGR通道传送到进气的排气量可以基于发动机转速和负荷、燃烧稳定性和/或其他条件，以便保持期望的进气氧浓度、燃烧温度、发动机输出NOx浓度等。

在512处，方法500包括确定是否指示了到旁路操作模式的转变。这可以包括加速事件在发动机温度低于阈值时结束、来自发动机的微粒物质超过阈值、命令再生后处理装置、排气温度超过阈值或其他合适的参数。如果没有指示到旁路模式的转变，则方法500进行到514处以保持三通阀处于第一位置并且继续使排气沿着第一流动路径流动。然后方法500返回。

如果在512处确定指示了到旁路模式的转变，则方法500进行到516处以根据图6的方法600(其将在下面更详细地解释)将第一、第二和第三三通阀移动到各自的第二位置并且使排气沿着第二流动路径流动。在从标准模式到旁路模式的转变期间，随着排气系统转换从使来自排气歧管的排气直接流到涡轮机而不是首先开始使排气流过(多个)后处理装置，可能发生由于排气到达涡轮机的延迟所导致的增压压力的瞬态下降。随着排气最初流过后处理装置，可以存在短时间间隔，在其中排气没有旋转涡轮机。进一步地，与在标准模式中操作时相比，到达涡轮机的排气可以更凉或处于不同的压力。总之，这可以在转变期间引起增压压力的下降。

因此，方法500包括可以被采取以减轻增压压力的这种下降的一个或多个动作。这可以包括在518处调节进气空气节气门以在转变期间保持期望的进气空气流量。附加地或替代地，方法500包括在转变期间调节LP-EGR阀以保持 期望的进气空气和EGR流量。例如，LP-EGR阀在转变期间可以被更大程度地打开以使更多的EGR流动，从而补偿涡轮机下游的瞬态下降排气压力。进气节气门和/或LP-EGR阀被调节的程度可以基于初始涡轮机转速和/或排气温度。例如，当涡轮机正以高转速旋转时和/或当排气处于标准的预热排气温度时，涡轮机可以具有足够的旋转能量，以便即使在排气撞击涡轮机的暂时迟滞期间也能保持其转速。但是，如果涡轮机转速低或如果排气温度低，则到达涡轮机的排气能量的最终延迟可能产生增压压力的可感知下降，该可感知下降可以由节气门和/或LP-EGR阀调节来补偿。进一步地，在一些示例中，方法500可以包括调节涡轮机废气门以在转变之前加速涡轮机。例如，废气门可以被移动到更关闭的位置以在转变之前暂时增加涡轮机转速。然后方法500返回。

图6是示出用于在旁路操作模式中操作排气系统(比如图1-3的排气系统70)的方法600的流程图。方法600可以例如响应于冷起动条件作为方法400或500的一部分被执行。在602处，方法600包括将第一、第二和第三三通阀中的每一个置于各自的第二位置。如上面参照图3所述，当所有的第一、第二和第三三通阀被置于第二位置时，排气沿着第二流动路径行进通过排气系统。如在604处所示，第二流动路径包括使排气从排气歧管流到(和通过)至少一个后处理装置。如在606处所示，第二流动路径进一步包括使排气从至少一个排气后处理装置流到涡轮机。如在608处所示，第二流动路径进一步包括使排气从涡轮机流到大气。

当被指示时，方法600也包括在610处将至少一部分排气经由LP-EGR通道传送回发动机的进气。经由LP-EGR通道传送到进气的排气量可以基于发动机转速和负荷、燃烧稳定性和/或其他条件，以便保持期望的进气氧浓度、燃烧温度、发动机输出NOx浓度等等。

在612处，方法600包括确定是否指示了向标准操作模式的转变。这可以包括加速事件发生、发动机温度达到阈值温度、发动机负荷下降到低于峰值负荷或其他合适的参数。如果没有指示向标准模式的转变，则方法600进行到614处以保持三通阀处于第二位置并且继续使排气沿着第二流动路径流动。然后方法600返回。

如果在612处确定指示了向旁路模式的转变，则方法600进行到616处以便根据上述图5的方法500将第一、第二和第三三通阀移动到各自的第一位置并且使排气沿着第一流动路径流动。在从旁路模式到标准模式的转变期间，第一和第二三通阀的运动的正时可以被控制，从而确保在来自第一通道的排气到 达涡轮机之前排气不会经由第二三通阀被传送到大气。因此，方法600可以包括在618处相对于第一三通阀到第一位置的运动延迟第二三通阀到第一位置的运动。例如，控制器响应于向标准模式的转变的指示可以传送信号以将第一三通阀从第二位置移动到第一位置。控制器可以以给定的时间量延迟发送信号以将第二三通阀从第二位置移动到第一位置。延迟时间可以基于第一通道的长度、通过第一通道的排气质量流量等，使得第二通道中的排气在第一通道中的排气到达涡轮机的同时或正好在此之前开始被传送到大气。然后方法600返回。

以此方式，车辆中的发动机系统的排气系统可以在旁路模式或标准模式中的一个中进行操作。在标准模式中操作期间，排气在到达排气后处理装置之前首先流过涡轮机，从而允许经由涡轮增压器对排气能量的最大提取。这在车辆起步或通常与涡轮增压器迟滞相关联的其他条件期间可能是特别有用的，因为期望快速涡轮机响应(例如，加速)来传送请求的扭矩。在旁路模式中操作期间，排气在到达涡轮机之前流过后处理装置。这可以在冷起动条件期间允许快速的催化剂预热，并且也可以阻止可能使涡轮机劣化的高温排气、微粒物质或其他排气成分到达涡轮机。另外，在旁路操作模式中可以降低排气背压。进一步地，在这两种操作模式中，排气仍然流过后处理装置并且被供给到涡轮机，从而允许在所有操作条件下的排放顺应性(emissions compliance)和增加的发动机性能，而不必调节发动机组件的封装。

在排气系统处于旁路操作模式或标准操作模式的情况下操作发动机系统的技术效果是在冷起动条件下加快催化剂预热且同时在加速事件期间仍然提供快速涡轮机响应。

一个示例涉及方法。该方法包括：在第一条件期间，使排气流过涡轮机，从涡轮机流到至少一个后处理装置，并且然后从至少一个后处理装置流到大气；以及在第二条件期间，使排气流过至少一个后处理装置，从至少一个后处理装置流到涡轮机，并且然后从涡轮机流到大气。

在第一示例中，该方法进一步包括第一条件，该第一条件包括发动机加速事件。该方法的第二示例可选地包括第一示例并且进一步包括第二条件，该第二条件包括低于阈值温度的发动机温度并且与第一条件互相排斥。该方法的第三示例可选地包括第一和第二示例中的任一者或全部并且进一步包括第二条件，该第二条件包括高于阈值输出的发动机输出。该方法的第四示例可选地包括第一、第二和第三示例中的任一者或全部并且进一步包括在第一条件期间使至少一部分排气经由排气再循环通道流到发动机的进气，该排气再循环通道在 涡轮机与至少一个后处理装置之间的位置处接收排气。该方法的第五示例可选地包括第一、第二、第三和第四示例中的任一者或全部并且进一步包括在第二条件期间使至少一部分排气经由排气再循环通道流到发动机的进气，该排气再循环通道在涡轮机与大气之间的位置处接收排气。该方法的第六示例可选地包括第一、第二、第三、第四和第五示例中的任一者或全部并且进一步包括其中使排气流过涡轮机、从涡轮机流到至少一个后处理装置并且然后从至少一个后处理装置流到大气包括将第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀置于各自的第一位置。该方法的第七示例可选地包括第一、第二、第三、第四、第五和第六示例中的任一者或全部并且进一步包括其中使排气流过至少一个后处理装置、从至少一个后处理装置流到涡轮机并且然后从涡轮机流到大气包括将第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀置于各自的第二位置。该方法的第八示例可选地包括第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七示例中的任一者或全部并且进一步包括响应于从第一条件到第二条件的转变，调节进气节气门和排气再循环气门中的一个或多个以保持期望的进气空气流量。该方法的第九示例可选地包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八示例中的任一者或全部并且进一步包括其中进气节气门和排气再循环气门中的一个或多个基于增压压力被进一步调节。该方法的第十示例可选地包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九示例中的任一者或全部并且进一步包括其中调节进气节气门和排气再循环气门中的一个或多个包括在转变期间暂时增加排气再循环气门的打开程度以保持期望的排气再循环流量。

另一示例涉及系统。该系统包括：具有排气歧管的发动机；经由第一通道流体耦连到排气歧管的涡轮增压器涡轮机；在涡轮机上游从第一通道分支出并且具有流体耦连到涡轮机的出口的第二通道；在第一通道与第二通道之间的连接点处的第一三通阀；定位在第二通道中的至少一个后处理装置；定位在涡轮机上游和至少一个后处理装置下游的第二通道中的第二三通阀，第二三通阀将第二通道耦连到大气；流体耦连到涡轮机的出口并且耦连到至少一个后处理装置上游的第二通道的第三通道；以及将第三通道耦连到大气的第三三通阀。

在该系统的第一示例中，该系统进一步包括电子控制器，该电子控制器具有指令，以便在第一条件期间将第一、第二和第三三通阀中的每一个置于各自的第一位置，从而使排气从排气歧管经由第一通道流到涡轮机，并且从涡轮机经由第三通道流到至少一个后处理装置，并且从至少一个后处理装置流到大气。在该系统的第二示例中，该系统可选地包括该系统的第一示例并且进一步包括 其中电子控制器具有指令，以便在第二条件期间将第一、第二和第三三通阀中的每一个置于各自的第二位置，从而使来自排气歧管的排气经由第一和第二通道流到至少一个后处理装置，从至少一个后处理装置经由第二通道流到涡轮机，并且从涡轮机流到大气。在该系统的第三示例中，该系统可选地包括该系统的第一和第二示例中的任一者或全部并且进一步包括其中当第一、第二和第三三通阀中的每一个处于各自的第一位置时，第一三通阀被配置为仅引导排气到涡轮机，第二三通阀被配置为仅引导排气到大气，并且第三三通阀被配置为仅引导排气到至少一个后处理装置。在该系统的第四系统中，该系统可选地包括该系统的第一、第二和第三示例中的任一者或全部并且进一步包括其中当第一、第二和第三三通阀中的每一个处于各自的第二位置时，第一三通阀被配置为仅引导排气到第二通道，第二三通阀被配置为仅引导排气到涡轮机，并且第三三通阀被配置为仅引导排气到大气。在该系统的第五示例中，该系统可选地包括该系统的第一、第二、第三和第四示例中的任一者或全部并且进一步包括低压排气再循环通道，该低压排气再循环通道具有耦连到第三三通阀上游的第三通道的入口和耦连到发动机的进气的出口。

又一示例涉及第二方法。第二方法包括：选择性地使排气经由第一流动路径流动，包括使排气流过涡轮机、从涡轮机流到微粒过滤器并且然后从微粒过滤器流到大气；以及响应于发动机输出微粒物质的估计浓度超过阈值，使排气经由第二流动路径流动，包括使排气流过微粒过滤器、从微粒过滤器流到涡轮机并且从涡轮机流到大气。

在第二方法的第一示例中，第二方法进一步包括响应于微粒过滤器上的估计微粒负荷，使排气经由第二流动路径流动。在第二方法的第二示例中，第二方法可选地包括第一示例并且进一步包括其中选择性地使排气经由第一流动路径流动包括响应于发动机加速事件使排气经由第一流动路径流动。

应注意，本文中包括的示例控制和估计程序可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。在此公开的多种控制方法以及程序可以作为可执行指令被存储在非易失性存储器中并且可以由包括控制器与不同的传感器、致动器以及其他发动机硬件的组合的控制系统来实施。本文描述的具体例程可以代表任意数量处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。因此，可以按所示的顺序执行、并行执行所展示的各种动作、操作和/或功能，或者在一些情况下有所省略。类似地，该处理顺序不是实现本文中所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而只是为了方便说明和描述。基于所使用的具体 策略，可以重复执行一个或多个所示的动作、操作和/或功能。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以以图形方式表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非易失性存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括与电子控制器结合的各种发动机硬件组件的系统中执行这些指令来实施。

应理解，在本文中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应被视为具有限制意义，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他的发动机类型。本公开的主题包括在本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合及子组合。

随附的权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能提及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应该理解为包括一个或多个这类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可以通过修改现有权利要求或通过在本申请或关联申请中提出新的权利要求得到主张。无论是宽于、窄于、等同于或不同于原始权利要求的范围，这些权利要求均被视为包括在本公开的主题之内。