用于控制具有涡轮增压器的发动机的系统的制作方法

专利名称：:用于控制具有涡轮增压器的发动机的系统的制作方法【专利摘要】用于控制具有涡轮增压器的发动机的系统包括：排气通道，废气经配置从所述发动机(202)流动通过所述排气通道；以及涡轮增压器(210，16)，所述涡轮增压器具有设置在所述排气通道中的涡轮机(212，218)。所述发动机系统进一步包括废气处理系统(240)，所述废气处理系统设置在所述排气通道中，位于所述涡轮机(212，218)的上游，所述废气处理系统包括至少一个废气处理装置(242，244)和带有旁通阀(248)的旁路(246)，所述旁通阀配置用于响应于瞬间发动机运行状态进行调整，以减少通过所述废气处理装置(242，244)的废气流。【专利说明】用于控制具有涡轮増压器的发动机的系统【
技术领域：
】[0001]在本说明书中所公开的主题的实施例涉及用于一种带有废气处理装置的发动机的系统和方法。【
背景技术：
】[0002]在操作过程中，内燃机产生在废气流中从发动机排放的各种燃烧副产物。因此，可以利用各种方法以便减少常规排放。在一些实例中，通过采用废气再循环(EGR)、在具有米勒循环的发动机中进行燃烧和/或在发动机的排气通道中包括具有如NOx捕集器(trap)的装置的废气处理系统，可以减少氮氧化物(NOx)排放。[0003]在其他实例中，本发明人在本说明书中已经认识到:所述废气处理系统可以包括如柴油氧化催化剂(DOC)和微粒氧化催化剂(POC)的装置来减少微粒物排放。然而，当包括DOC和POC的废气处理系统设置在涡轮增压器的下游时，可能增大比燃料消耗率，从而导致减小的燃料效率。另一方面，当包括DOC和POC的废气处理系统设置在涡轮增压器的上游时，因为在废气流到达涡轮增压器之前由废气处理系统吸收了一部分废气热能，所以在发动机负载过程中发动机的瞬间响应时间可能增加。【
发明内容】[0004]根据本发明的一个方面，提供一种用于发动机的系统，其包括:排气通道，废气经配置从所述发动机流动通过所述排气通道；涡轮增压器，其带有设置在所述排气通道中的涡轮机；以及废气处理系统，其设置在所述排气通道中，位于所述涡轮机的上游，所述废气处理系统包括至少一个废气处理装置和带有旁通阀的旁路，所述旁通阀配置用于响应瞬间发动机运行状态而经调整以减少通过所述废气处理系统的废气流。通过在所述废气处理装置的周围包括有阀的旁路，在瞬间状态过程中通过打开所述阀可以减少通过所述废气处理装置的废气流。因此，所述废气流可以绕过所述废气处理装置，从而造成由所述废气处理装置所吸收的热能减少，并且造成可供用于所述涡轮增压器的热能增加。以这种方式，所述涡轮增压器可以产生更大量的升压，这可以造成瞬间响应时间的减少。另外，因为所述废气处理装置设置在所述涡轮增压器的上游，所以可以维持比燃料消耗率。[0005]应了解:提供以上简述以便以简化形式来介绍在【具体实施方式】中进一步描述的精选的概念。这并不意味着确定所提出权利要求的主题的关键或必要特征，所提出权利要求的主题的范围唯一由【具体实施方式】之后的权利要求书来限定。此外，所提出权利要求的主题并不限于解决以上或本发明的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。【附图说明】[0006]参考附图阅读以下非限定性实施例的描述将会更好地理解本发明，在附图中:[0007]图1示出根据本发明的实施例具有带有有阀的旁路的废气处理系统的轨道车辆的示例性实施例。[0008]图2示出具有带有有阀的旁路的废气处理系统的发动机系统的示例性实施例。[0009]图3示出图示了关于废气处理系统的位置的比燃料消耗率的图表。[0010]图4示出图示了一种用于具有带有有阀的旁路的废气处理系统的发动机系统的方法的流程图。[0011]图5不出图不了各种发动机系统的不例性扭矩曲线的图表。[0012]图6示出图示了一种用于具有带有有阀的旁路的废气处理系统的发动机系统的方法的流程图。【具体实施方式】[0013]以下说明涉及用于控制来自发动机的排放的方法和系统的各种实施例。在一个示例性实施例中，一种用于发动机的系统包括:排气通道，废气从所述发动机流动通过所述排气通道；涡轮增压器，其带有设置在所述排气通道中的涡轮机；和废气处理系统，其在所述排气通道中设置在所述涡轮增压器的上游，所述废气处理系统包括柴油氧化催化剂和微粒氧化催化剂以及带有旁通阀的旁路。所述系统进一步包括控制器，其配置用于识别或检测瞬间发动机运行状态，并且响应所述瞬间发动机运行状态而调整所述旁通阀，以减少通过所述废气处理系统的废气流。在一个实例中，在瞬间状态过程中通过打开所述阀，可以减少通过所述废气处理装置的废气流。因此，所述废气流可以绕过所述废气处理装置，从而造成由所述废气处理装置所吸收的热能减少，并且造成可供用于所述涡轮增压器的热能增加。以这种方式，所述涡轮增压器可以产生更大量的升压，这可以造成瞬间响应时间的降低。此外，通过在瞬间状态过程中打开所述阀，可以在瞬间状态过程中实质上减少所述废气处理装置中的微粒物负载。[0014]本说明书中所描述的方法可以用于各种发动机类型和各种发动机驱动的系统。这些系统中的一些可以是固定的，而其他系统可以是在半移动式平台或移动式平台上。可以在工作周期之间对半移动式平台进行重新设置，如安装在平板拖车上。移动式平台包括自行推进的车辆。此类车辆可以包括采矿设备、船舶、道路运输车辆、非公路车辆(OHV)和轨道车辆。出于说明的清晰度，提供机车作为支撑结合有本发明的实施例的系统的示例性移动式平台。[0015]在进一步讨论废气处理系统旁路方法之前，公开连接至平台上的车辆系统的实例，其中所述废气处理系统可以配置用于如轨道车辆的车辆中的发动机。例如，图1示出车辆系统100(例如，机车系统)的示例性实施例的方框图，在本说明书中，将所述车辆系统描绘为轨道车辆106，其配置用于经由连接至平台上的多个轮子112在轨道102上运行。如所描绘的，轨道车辆106包括带有如内燃机的发动机104的发动机系统110。在其他非限制性实施例中，发动机104可以是如在电厂应用中的固定发动机，或船舶或OHV推进系统中的发动机。[0016]发动机104从进气通道114接收用于燃烧的进气。进气通道114从过滤来自轨道车辆106的外部的空气的空气过滤器(未示出)接收环境空气。将从发动机104中的燃烧所得的废气供应至排气通道116。废气流动通过排气通道116，并且离开轨道车辆106的排气管。在一个实例中，发动机104是通过压缩点火来燃烧空气和柴油的柴油机。在其他非限制性实施例中，发动机104可以通过压缩点火(和/或火花点火)来燃烧包括以下各项的燃料:汽油、煤油、生物柴油或具有类似密度的其他石油馏出物。发动机104可以是V-6、V-8、V-10、V-12、V-16、1-4、1_6、1_8、对置式4或另一种发动机类型。[0017]发动机系统110包括安排在进气通道114与排气通道116之间的涡轮增压器120。涡轮增压器120增大吸进至进气通道114中的环境空气的空气充入，以便在燃烧过程中提供更大的充入密度以增大功率输出和/或发动机工作效率。涡轮增压器120可以包括至少部分地由涡轮机(图1中未示出)驱动的压缩机(图1中未示出)。虽然在这种情况下包括单个涡轮增压器，但是所述系统可以包括多个涡轮机级和/或压缩机级，如图2中所描绘的包括二级涡轮增压器的发动机系统200。此外，在一些实施例中，可以提供允许废气绕过涡轮增压器120的废气门(未示出)。可以将废气门打开以便例如使废气流转向远离涡轮机。以这种方式，在稳定状态条件过程中可以调节压缩机的转动速度，并且因此可以调节由涡轮增压器120向发动机104提供的升压。[0018]发动机系统110进一步包括在排气通道中设置在涡轮增压器120的涡轮机上游的废气处理系统130。如下文将会进行更详细地描述，废气处理系统130可以包括一个或多个部件。在一个示例性实施例中，废气处理装置132可以包括柴油氧化催化剂(DOC)和微粒氧化催化剂(P0C)，其中DOC在废气处理系统中设置在POC的上游。在其他实施例中，废气处理装置132可以另外或替代地包括柴油微粒过滤器、选择性催化还原(SCR)催化剂、三元催化剂、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。此外，在一些实施例中，一个或多个另外的废气处理装置可以设置在涡轮增压器的下游。[0019]如图1中所描绘，废气处理系统130进一步包括带有旁通阀136的旁路134。旁通阀136可以受控制来调整在废气处理装置132周围的废气的流量。旁通阀136可以是可受控制来有选择地部分或完全阻塞通道的任何元件。作为实例，旁通阀可以是门阀、蝶形阀、球形阀、可调整阀辧(adjustableflap)或类似物。在一个实例中，旁通阀136配置用于响应瞬间发动机运行状态而经调整以减少通过废气处理系统的废气流。例如，在一个实施例中，所述系统包括控制单元，所述控制单元配置用于响应瞬间发动机运行状态而调整旁通阀136(例如，通过产生所述阀对其有响应的控制信号)，以减少通过废气处理系统的废气流。在另一个实施例中，旁通阀136配置用于在瞬间运行状态过程中自行致动到至少部分打开的位置，以用于减少通过废气处理系统的废气流。(为此，在这样的实施例中，所述阀可以包括对与瞬间运行状态相关联的温度有响应的温度相关性致动机构，如双金属构件。)。在一个实例中，可以打开旁通阀136，以使得在瞬间发动机运行状态过程中，实质上减少通过废气处理装置的废气流。在另一个实例中，可以打开旁通阀，以使得实质上减少通过废气处理装置的废气流，以便在极端环境条件下(例如，在车辆正行进通过隧道的隧穿(tunneling)操作过程中)冷却所述废气处理装置。[0020]发动机系统110进一步包括废气再循环(EGR)系统140，其将来自废气处理装置132上游的排气通道116的废气输送到在涡轮增压器120下游的进气通道。因此，EGR入口设置在废气处理装置132的上游。EGR系统140包括EGR通道142和EGR阀144，所述EGR阀可操作地设置在EGR通道142中，以用于控制从发动机104的排气通道116再循环至发动机104的进气通道114的废气的量。在实施例中，EGR阀144配置用于在瞬间发动机运行状态过程中被关闭。例如，在一个实施例中，控制单元配置用于在瞬间运行状态过程中产生用于将EGR阀144控制到关闭位置的控制信号。在另一个实施例中，EGR阀144配置用于在瞬间运行状态过程中自行致动至关闭位置，如具有对与瞬间运行状态相关联的温度有响应的温度相关性致动机构(如双金属构件)的阀。[0021]通过将废气引入至发动机104，减少了可供用于燃烧的氧气的量，从而降低燃烧火焰温度并且减少氮氧化物(例如，NOx)的形成。EGR阀144可以是由控制器148控制的开/关阀，或所述阀可以控制例如可变量的EGR。应了解:EGR阀144可以是可受控制来有选择地部分或完全阻塞通道的任何元件。作为实例，EGR阀可以是门阀、蝶形阀、球形阀、可调整阀瓣或类似物。在一些实施例中，如图1中所示出，EGR系统140进一步包括EGR冷却器146来在废气进入进气通道114之前降低所述废气的温度。如图1的非限制性示例性实施例中所示出，EGR系统140是高压EGR系统。在其他实施例中，发动机系统110可以另外或替代地包括低压EGR系统，从而将EGR从涡轮机的下游输送到压缩机的上游。[0022]轨道车辆106进一步包括控制器148来控制与车辆系统100有关的各种部件。在一个实例中，控制器148包括计算机控制系统。控制器148进一步包括计算机可读存储介质(未示出)，其包括用于使得能够进行车载监测和对轨道车辆操作的控制的代码。在监督对车辆系统100的控制和管理时，控制器148可以配置用于从如本说明书中进一步详细阐述的各种发动机传感器150接收信号，以便确定运行参数和运行状态，并且相应地调整各种发动机致动器152以控制轨道车辆106的操作。例如，控制器148可以从各种发动机传感器150接收信号，包括但不限于发动机速度、发动机负载、升压压力、废气压力、环境压力、废气温度、档位设置(notchsetting)等。相应地，控制器148可以通过向如牵引电动机、交流发电机、汽缸阀、节流阀等的各种部件发送命令来控制车辆系统100。[0023]在一个实例中，控制器148可以从联接至指示功率水平的分档位的(notched)节流阀160上的档位传感器(notchsensor)来接收通信。例如，分档位的节流阀160包括多个档位，并且分档位的节流阀160的每个档位可以与离散的功率水平或功率设置对应，从而指示固定的功率和发动机速度。控制器148可以配置用于识别发动机由于例如分档位的节流阀从一个档位到另一个档位的切换而在功率设置上的变化。尽管在图1的示例性实施例中描绘八个档位设置，但是在其他实施例中，节流阀档位可以具有多于八个档位或少于八个档位，以及用于空闲和动态制动模式的档位。在其他实施例中，节流阀可以是连续/模拟节流阀。在一些实施例中，档位设置可以由轨道车辆106的操作员来选择。在其他实施例中，控制器148可以基于发动机和/或轨道车辆运行状态和/或一次或多次常规排放的环境水平确定行程计划(例如，行程计划可以使用如通用电气公司(GeneralElectricCompany)的TripOptimizer?的行程优化软件来产生)，包括档位设置。在另一个实例中，响应由分档位的节流阀从一个档位到另一个档位的切换(例如，从N4到N5的切换)所启动的瞬间发动机运行状态，控制器148可以调整旁通阀136。在另一个实例中，控制器148可以配置用于响应发动机在功率设置上的变化而有选择地至少部分关闭EGR阀144。[0024]在一个示例性实施例中，发动机系统包括控制模块，其配置用于接收与瞬间发动机运行状态有关的第一信号并且用于响应所述第一信号而产生控制信号。例如，所述控制模块可以是具有如所指示的功能性的硬件和/或软件。硬件和/或软件是指执行或引起执行一个或多个指定功能的一个或多个电子部件和/或存储在非临时性介质上的机器可读指令集。所述控制模块可以是独立单元，或如控制器148的车辆控制器或车辆上的其他控制单元系统的一部分。控制信号配置用于对旁路控制元件(例如，阀或阀瓣)进行控制，以调整经过和绕过设置在发动机系统涡轮增压器的涡轮机上游的废气处理系统的废气的量。[0025]在一个实例中，控制模块配置用于在所述第一信号指示瞬间发动机运行状态不存在时产生控制信号，如配置用于将旁路控制元件控制到关闭位置。所述控制模块进一步配置用于在第一信号指示瞬间发动机运行状态存在时产生控制信号，如配置用于将旁路控制元件控制到至少部分打开的位置。[0026]在另一个实例中，废气处理系统配置用于在排气通道中设置在涡轮机的上游。所述废气处理系统包括至少一个废气处理装置和旁路，所述旁路用于使在所述至少一个废气处理装置上游的末端与在所述至少一个废气处理装置下游的末端流体联接。所述废气处理系统进一步包括旁路控制元件，其中所述旁路控制元件可操作地与所述旁路联接，以使得所述旁路控制元件的位置支配到所述旁路为流体的通过所打开的程度。[0027]因此，在一个实施例中，车辆系统包括:发动机，其带有排气通道，废气从所述发动机流动通过所述排气通道；分档位的节流阀，其包括多个档位，所述档位中的每一个与所述发动机的功率设置对应；和涡轮增压器，其带有设置在所述排气通道中的涡轮机。所述车辆系统进一步包括:废气处理系统，其在所述排气通道中设置在所述涡轮增压器的上游，所述废气处理系统包括柴油氧化催化剂和微粒氧化催化剂以及带有旁通阀的旁路；和控制器，其配置用于识别所述发动机由于所述分档位的节流阀从一个档位到另一个档位的切换而在功率设置上的变化，并且响应所述功率设置上的变化而打开所述旁通阀以减少通过所述废气处理系统的流量。[0028]在瞬间发动机状态过程中，如在所述分档位的节流阀从一个档位切换至另一个档位(例如，从一种功率设置到另一种功率设置)时，可以将所述废气处理系统的旁通阀打开，这样使得来自所述发动机的废气流绕过所述废气处理装置。以这种方式，可以改进瞬间发动机响应，因为来自热废气的能量的减少部分未消散至所述废气处理装置。相反，所述能量可以由所述涡轮增压器利用来增大升压的量，从而增加传送至所述发动机的汽缸的充入空气的压力，以使得可以减少所述发动机加速所花的时间。[0029]在图2中示出的示意图中描绘了发动机系统200的另一个示例性实施例。类似于以上参照图1所描述的发动机系统110，发动机系统200包括如内燃机的发动机202。在其他非限制性实施例中，发动机202可以是如在电厂应用中的固定发动机，或船舶或非公路车辆推进系统中的发动机。[0030]发动机202从进气通道203接收用于燃烧的进气。进气通道203从过滤来自发动机系统200的外部的空气的空气过滤器(未示出)接收环境空气。将从发动机202中的燃烧所得的废气供应至排气通道205。在一个实例中，发动机202是通过压缩点火来燃烧空气和柴油的柴油机。在其他非限制性实施例中，发动机202可以通过压缩点火(和/或火花点火)来燃烧包括以下各项的燃料:汽油、煤油、生物柴油或具有类似密度的其他石油馏出物。此外，在另一个非限制性实施例中，发动机可以利用如米勒循环的燃烧过程，以便在降低对比燃料消耗率的影响的同时，减少如NOx的常规排放。[0031]发动机202可以包括用于燃烧的任何适合数量的汽缸。例如，发动机202可以是V-6、V-8、V-10、V-12、V-16、1-4、1-6、1-8、对置式4或另一种发动机类型。在一些实施例中，发动机202的汽缸中的一个或多个可以是专用于产生用于EGR的废气的供体汽缸(donorcylinder)。如图2中所描绘，发动机202可以包括多个非供体汽缸(non-donorcylinder)204和多个供体汽缸206。[0032]发动机系统200进一步包括二级涡轮增压器，其带有串联地安排的第一涡轮增压器210和第二涡轮增压器216，涡轮增压器210和216各自安排在进气通道203与排气通道205之间。所述二级涡轮增压器增大吸进至进气通道203中的环境空气的空气充入，以便在燃烧过程中提供更大的充入密度以增大功率输出和/或发动机工作效率。第一涡轮增压器210包括驱动第一压缩机214的第一涡轮机212，第一涡轮机212和第一压缩机214经由轴213机械地联接。第二涡轮增压器216包括驱动第二压缩机220的第二涡轮机218，第二涡轮机218和第二压缩机220经由轴217机械地联接。在一些实施例中，涡轮增压器210和216各自可以具有允许废气绕过涡轮增压器120的废气门(未示出)。可以将所述废气门中的一个或两个打开以便例如使废气流转向远离涡轮机。以这种方式，在稳定状态条件过程中可以调节所述压缩机中的一个或两个的转动速度，并且因此可以调节由涡轮增压器210和216中的一个或两个向发动机202提供的升压。[0033]如图2中所描绘，中间冷却器222在进气通道203中设置在第一压缩机214的上游并且在第二压缩机220的下游，所述中间冷却器在由第二压缩机220压缩的进气进入第一压缩机214之前冷却所述进气。发动机系统200进一步包括设置在第一压缩机214下游的后冷却器224，其在由第一压缩机214压缩的进气进入发动机202的汽缸之前冷却所述进气。[0034]发动机系统200进一步包括在排气通道中设置在二级涡轮增压器的涡轮机的上游的废气处理系统240。在图2中所描绘的示例性实施例中，废气处理系统240可以包括柴油氧化催化剂和微粒氧化催化剂，其中DOC在废气处理系统中设置在POC的上游。通过将DOC和POC设置在二级涡轮增压器的上游(例如，在涡轮增压器之前的位置中)，与涡轮增压器之后的位置相比，可以在降低废气处理装置对比燃料消耗率的影响的同时减少微粒物(例如，烟灰)排放。在其他实施例中，废气处理装置132可以另外或替代地包括柴油微粒过滤器、选择性催化还原催化剂、三元催化剂、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。[0035]如图2中所描绘，废气处理系统240进一步包括带有旁通阀248的旁路246。旁通阀248可以受控制来调整在废气处理装置242和244周围的废气的流量。旁通阀248可以是由控制器控制的开/关阀，或所述阀可以控制例如可变量的旁通流量。应了解:旁通阀248可以是可受控制来有选择地部分或完全阻塞通道的任何元件。作为实例，旁通阀可以是门阀、蝶形阀、球形阀、可调整阀瓣或类似物。如以下将会进行更详细描述，在一个实例中，可以打开旁通阀248，以使得在瞬间发动机运行状态过程中，实质上减少通过废气处理装置的废气流。在另一个实例中，在隧穿操作过程中或在所述废气处理装置的温度超过阈值时，可以打开旁通阀，以使得实质上减少通过废气处理装置的废气流，以便冷却所述废气处理装置。[0036]发动机系统200进一步包括废气再循环(EGR)系统230，其将来自废气处理装置242和244上游的排气通道205的废气输送到在第一涡轮增压器210下游的进气通道203。EGR系统230包括EGR通道232和EGR阀234，所述EGR阀可操作地设置在EGR通道232中，以用于控制从发动机202的排气通道205再循环至发动机202的进气通道203的废气的量。在如图2中所描绘的非限制性实施例的一些实施例中，可以将废气输送到EGR混合器238，在这里，所述废气在进入发动机202之前与经过冷却和压缩的进气进行混合。如以上所描述，通过将废气引入至发动机202，减少了可供用于燃烧的氧气的量，从而降低燃烧火焰温度并且减少氮氧化物(例如，NOx)的形成。EGR阀234可以是由控制器控制的开/关阀，或所述阀可以控制例如可变量的EGR。应了解:EGR阀234可以是可受控制来有选择地部分或完全阻塞通道的任何元件。作为实例，EGR阀可以是门阀、蝶形阀、球形阀、可调整阀瓣或类似物。在一些实施例中，如图2中所示出，EGR系统230进一步包括EGR冷却器146以在废气进入EGR混合器238之前降低所述废气的温度。如图2的非限制性示例性实施例中所示出，EGR系统230是高压EGR系统。在其他实施例中，发动机系统200可以另外或替代地包括低压EGR系统，从而将EGR从涡轮机的下游输送到压缩机的上游。[0037]发动机系统进一步包括沿着排气通道205设置在第二涡轮增压器216下游的消声器250。例如通过吸收或通过经调谐以引起声波的相消干扰的共振室，消声器250可以降低排气噪声。[0038]因此，在一个实施例中，用于发动机的系统包括:排气通道，废气从所述发动机流动通过所述排气通道；和涡轮增压器，其带有设置在所述排气通道中的涡轮机。所述系统进一步包括:废气处理系统，其在所述排气通道中设置在所述涡轮增压器的上游，所述废气处理系统包括至少一个废气处理装置和带有旁通阀的旁路，所述旁通阀配置用于响应瞬间发动机运行状态而经调整以减少通过所述废气处理系统的废气流。[0039]以这种方式，可以改进发动机的瞬间响应，因为可以在所述发动机上的负载正在改变的瞬间状态过程中将废气处理系统的旁通阀打开。此外，因为所述废气处理系统设置在二阶段涡轮增压器的上游，所以可以在减少微粒物的同时提高比燃料消耗率。[0040]图3示出示例性柱状图300，其图示了废气处理系统在发动机系统中的位置对工作周期过程中的平均比燃料消耗率(SFC)的影响。如本说明书中所使用，比燃料消耗率是燃料消耗量除以功率的比。图表300的柱302是基线比燃料消耗率。在这个实例中，基线比燃料消耗率可以是例如在没有废气处理系统的发动机系统中的工作周期内的平均比燃料消耗率。因此，柱302示出没有废气处理系统设置在涡轮增压器上游并且没有废气处理系统设置在所述涡轮增压器下游的发动机系统的比燃料消耗率。[0041]柱304示出带有在涡轮增压器之前的废气处理系统的发动机系统的比燃料消耗率。如所描绘的，与没有废气处理系统的发动机系统相比，有废气处理系统设置在涡轮增压器上游的发动机系统的比燃料消耗率更高。比燃料消耗率的增大可能是由于例如由废气处理系统所造成的在排气通道中的压降。因为所述压降可以引发对所述发动机的背压(backpressure)，所以比燃料消耗率可能增大。[0042]柱306示出带有在涡轮增压器之后的废气处理系统的发动机系统的比燃料消耗率。如所示出的，与没有废气处理系统或带有设置在涡轮增压器上游的废气处理系统的发动机系统相比，带有设置在涡轮增压器下游的废气处理系统的发动机系统的比燃料消耗率更高。由所述在涡轮增压器之后的废气处理系统所造成的压降可能与由在涡轮增压器之前的废气处理系统所造成的压降相同。然而，因为在涡轮增压器下游的压降跨所述涡轮增压器的涡轮机而成比例地增大，所以所述在涡轮增压器之后的废气处理系统可以造成对发动机更大的背压和更大的比燃料消耗率。[0043]因此，通过在发动机系统中将废气处理系统设置在涡轮增压器的上游，可以减小比燃料消耗率。[0044]实施例涉及一种方法，例如用于控制发动机系统的方法，所述发动机系统如以上参照图1所描述的发动机系统110或以上参照图2所描述的发动机系统200。所述方法包括接收发动机的改变功率设置的信息。(例如，可以响应改变所述发动机的功率设置并且识别所改变功率设置而接收所述信息。)所述方法进一步包括:响应所述改变功率设置而调整废气处理系统的旁路的旁通阀。所述废气处理系统在所述发动机的排气通道中设置在涡轮增压器涡轮机的上游。[0045]现参照图4，示出的是流程图，其图示了一种用于带有具有旁路的在涡轮增压器之前的废气处理系统的发动机系统的方法400，所述发动机系统如以上参照图1所描述的发动机系统110或以上参照图2所描述的发动机系统200。明确地说，方法400确定所述发动机的功率设置是否已经改变从而造成瞬间发动机状态，并且相应地调整旁通阀。[0046]在方法400的402处，功率设置发生改变，从而启动瞬间发动机运行状态。如以上所描述，在分档位的节流阀的档位从与第一功率设置对应的第一档位切换至与第二不同功率设置对应的第二档位(例如，从档位7到档位8)时，功率设置可以发生改变。作为实例，与第一功率设置相比，第二功率设置可以与更高功率水平对应。在一些实例中，可以由其中设置有所述发动机系统的车辆的操作员来改变功率设置。在其他实例中，功率设置可以基于行程计划来改变，如以上所描述。[0047]在方法400的404处，识别改变功率设置。控制器可以基于例如来自设置在分档位的节流阀上的档位传感器的通信来识别档位设置。[0048]在方法400的406处，打开在废气处理装置周围的旁路上的旁通阀。通过打开所述旁通阀，可以实质上减少通过所述废气处理系统的废气流。以这种方式，减少了由所述废气处理系统所吸收的能量的量，从而增大可用于涡轮增压器进行升压的能量的量。在涡轮增压器具有废气门的一些实施例中，响应瞬间运行状态可以关闭所述废气门。以这种方式，可以进一步增加由所述涡轮增压器所产生的升压的量，因为实质上所有废气正经过所述涡轮增压器而不是在所述涡轮增压器周围。[0049]一旦打开旁通阀，方法400继续到408，在这里确定EGR阀是否是打开的。如果确定所述EGR阀是关闭的，并且废气没有在进入EGR系统，那么所述方法结束。另一方面，如果确定所述EGR阀是打开的，并且废气的一部分正在再循环至发动机，那么方法400继续到410，在这里将所述EGR阀关闭。以这种方式，增加了可用于涡轮增压器进行升压的能量的量，因为实质上所有离开发动机的废气正经过所述涡轮增压器。[0050]应注意的是:可以在瞬间状态结束时，关闭在废气处理装置周围的旁路上的旁通阀。例如，可以在发动机输出稳定到稳定状态值时，关闭在所述废气处理装置周围的旁路上的旁通阀。[0051]因此，在瞬间发动机状态过程中，如在分档位的节流阀从一种功率设置切换至另一种功率设置时，可以打开废气处理系统的旁通阀，这样使得来自所述发动机的废气流绕过所述废气处理装置。此外，可以在所述瞬间发动机运行状态过程中关闭EGR阀。以这种方式，可以改进瞬间发动机响应，因为来自热废气的能量的减少部分未消散至所述废气处理装置并且废气的一部分未再循环至所述发动机。相反，实质上所有废气流动通过涡轮增压器，并且所述能量可以由所述涡轮增压器利用来增加升压的量，从而增加传送至所述发动机的汽缸的充入空气的压力，以使得可以减少所述发动机加速所花的时间。[0052]图5示出示例性图表500，其图示了各种发动机系统在瞬间发动机运行状态下随时间推移的转矩。曲线502示出没有废气处理系统(例如，没有废气处理系统设置在涡轮增压器的上游并且没有废气处理系统设置在所述涡轮增压器的下游)的发动机系统的基线转矩曲线。曲线504示出带有设置在涡轮增压器上游的废气处理系统的发动机系统的转矩曲线。曲线506示出带有设置在涡轮增压器上游并且包括在瞬间运行状态过程中被打开的旁通阀的废气处理系统的发动机系统的转矩曲线。[0053]如由图表500所示出，没有废气处理系统的发动机系统和具有带有在瞬间状态过程中被打开的旁通阀的在涡轮增压器之前的废气处理系统的发动机系统的瞬间响应时间实质上相同。曲线502和506的转矩以类似的速率增大。相比之下，与没有废气处理系统的发动机系统和具有带有在瞬间状态过程中被打开的旁通阀的在涡轮增压器之前的废气处理系统的发动机系统的瞬间响应时间相比，带有在涡轮增压器之前的废气处理系统的发动机系统的瞬间响应时间更长。[0054]因此，通过在涡轮增压器之前的废气处理系统周围包括有阀的旁路，可以改进发动机的瞬间响应。此外，如以上所描述，通过将废气处理系统设置在涡轮增压器的上游，所述发动机的比燃料消耗率可以在稳定状态条件过程中减小。[0055]继续至图6，示出的是一种用于带有具有旁路的在涡轮增压器之前的废气处理系统的发动机系统的方法600，所述发动机系统如以上参照图1所描述的发动机系统110或以上参照图2所描述的发动机系统200。明确地说，方法600确定发动机的环境运行状态并且相应地调整旁通阀。[0056]在方法600的602处，确定发动机运行状态。发动机运行状态可以包括负载条件、环境条件(例如，隧穿操作、环境温度、环境压力等)等。[0057]—旦确定了运行状态，那么方法600进行至604，在这里确定环境温度是否大于阈值。所述阈值可以是与隧穿操作有关或高于一个区域的平均温度的温度，其中设置有发动机系统的车辆正在所述区域中行进。如果确定所述环境温度小于所述阈值，那么方法600移动至612并且继续当前发动机操作。作为实例，如果旁通阀是关闭的，那么使所述旁通阀保持关闭，以使得废气处理系统可以继续减少微粒物排放。[0058]另一方面，如果确定环境温度超过所述阈值，那么方法600继续至606，在这里将所述旁通阀打开。以这种方式，可以减少通过所述废气处理装置的废气的流量，例如以使得所述废气处理装置的温度不会超过阈值，高出所述阈值可能发生所述废气处理装置的退化。[0059]因此，发动机系统可以包括带有废气处理装置和有阀的旁路的在涡轮增压器之前的废气处理系统。可以在各种发动机运行状态过程中调整所述旁路。在一个实例中，可以打开所述旁路以减少通过废气处理装置的废气的流量，以便降低发动机的瞬间响应时间。在另一个实例中，可以打开所述旁路以减少通过废气处理装置的废气的流量，以便冷却所述废气处理装置。此外，通过将废气处理装置设置在涡轮增压器的上游，可以在减少微粒排放的同时减小比燃料消耗率。[0060]应了解，如在本说明书中所使用，以单数形式列举并且通过字词“一”或“一个”引出的元件或步骤并不排除多个所述元件或步骤，除非明确指出此类排除情况。此外，对本发明“一项实施例”的参考并不旨在解释为排除存在同样包含所列举特征的额外实施例。另夕卜，除非与明确指出情况相反，否则“包括(comprising)”,包含(including)”或“具有”拥有具体性质的某个元件或多个元件的实施例可以包括不具有所述性质的额外的此类元件。术语“包含(including)”和“其中(inwhich)”用作对应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明语言等效物。另外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且并不旨在对它们的对象强加数字要求或特设置置顺序。[0061]本说明书使用实例来揭示本发明，包括最佳模式，并且还使得所属领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及实施所涵盖的任何方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书限定，并且可以包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例具有的结构要素与所述权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与所述权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例旨在是在所述权利要求书的范围内。【权利要求】1.一种用于发动机的系统，其包括:排气通道，废气经配置从所述发动机流动通过所述排气通道；涡轮增压器，其带有设置在所述排气通道中的涡轮机；其特征是:废气处理系统，其设置在所述排气通道中，位于所述涡轮机的上游，所述废气处理系统包括至少一个废气处理装置和带有旁通阀的旁路，所述旁通阀配置用于响应于瞬间发动机运行状态进行调整，以减少通过所述废气处理系统的废气流。2.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个废气处理装置包括柴油氧化催化剂和微粒氧化催化剂。3.如权利要求1所述的系统，其进一步包括联接在所述排气通道与所述发动机的进气通道之间的废气再循环系统，所述废气再循环系统包括废气再循环通道和废气再循环阀，并且其中所述废气再循环系统的入口设置在所述废气处理系统的上游。4.如权利要求3所述的系统，其中所述废气再循环系统配置用于在所述瞬间发动机运行状态过程中关闭所述废气再循环阀。5.如权利要求1所述的系统，其进一步包括控制单元，所述控制单元用于调整所述旁通阀以减少通过所述废气处理系统的废气流，其中所述控制单元配置用于将所述旁通阀控制到打开位置。6.如权利要求1所述的系统，其进一步包括分档位的节流阀，所述分档位的节流阀具有多个档位，每个档位与所述发动机的不同功率设置对应，其中所述瞬间发动机运行状态通过所述分档位的节流阀从一个档位切换到另一个档位来启动。7.如权利要求1所述的系统，其中所述发动机是柴油机，并且所述发动机设置在轨道车辆、船舶或非公路车辆中。8.如权利要求1所述的系统，其进一步包括用于调整所述旁通阀的控制单元，其中所述控制单元配置用于响应于环境温度超过阈值而打开所述旁通阀。9.一种用于发动机的系统，其特征是:控制模块，其配置用于接收与瞬间发动机运行状态有关的第一信号并且响应于所述第一信号产生控制信号；并且其中所述控制信号配置用于控制旁路控制元件，以调整经过和绕过设置在发动机系统涡轮增压器的涡轮机上游的废气处理系统的废气量。10.如权利要求9所述的系统，其中:所述控制模块配置用于在所述第一信号指示所述瞬间发动机运行状态不存在时产生所述控制信号，以将所述旁路控制元件控制到关闭位置；并且所述控制模块配置用于在所述第一信号指示所述瞬间发动机运行状态存在时产生所述控制信号，以将所述旁路控制元件控制到至少部分打开的位置。11.如权利要求9所述的系统，其进一步包括:所述废气处理系统，其中所述废气处理系统配置用于设置排气通道中，位于所述涡轮机的上游，并且其中所述废气处理系统包括:至少一个废气处理装置；旁路，其用于使在所述至少一个废气处理装置上游的末端与在所述至少一个废气处理装置下游的末端流体连通；以及旁路控制元件，其中所述旁路控制元件可操作地与所述旁路联接，以使得所述旁路控制元件的位置支配所述旁路为流体通过而打开的程度。12.—种车辆系统，其包括:发动机，其带有排气通道，废气从所述发动机流动通过所述排气通道；节流阀，其用于控制所述发动机的功率设置；涡轮增压器，其带有设置在所述排气通道中的涡轮机；其特征是:废气处理系统，其设置在所述排气通道中，位于所述涡轮机的上游，所述废气处理系统包括柴油氧化催化剂和微粒氧化催化剂以及带有旁通阀的旁路；以及控制器，其配置用于识别由于所述节流阀的切换而引起的所述发动机所述功率设置的改变，并且响应于所述功率设置的所述改变，至少部分地打开所述旁通阀以减少通过所述废气处理系统的流量。13.如权利要求12所述的车辆系统，其进一步包括带有废气再循环通道和废气再循环阀的废气再循环系统，所述废气再循环通道联接在所述排气通道与所述发动机的进气通道之间，所述废气再循环阀可操作地设置在所述废气再循环通道中，其中所述控制器进一步配置用于响应于所述发动机的所述功率设置的所述改变而有选择地至少部分关闭所述废气再循环阀。14.如权利要求12所述的车辆系统，其中所述节流阀是分档位的节流阀，包括多个档位，每个档位与所述发动机的不同功率设置相对应，并且其中所述控制器配置用于识别由于所述分档位的节流阀从一个档位到另一个档位的切换而引起的所述发动机的所述功率设置的所述改变。15.如权利要求12所述的车辆系统，其中所述控制器进一步配置用于识别环境温度，并且用于响应超过阈值的所述环境温度而至少部分地打开所述旁通阀。16.一种轨道车辆，其包括:平台；多个轮子，其连接至所述平台上，用于所述轨道车辆沿着轨道线路移动；其特征是:如权利要求12所述的车辆系统，其连接至所述平台上。【文档编号】F01N3-10GK204283633SQ201290000572【发明者】M.戈克哈勒[申请人]通用电气公司