發動機排氣溫度控制的製作方法

2023-12-09 05:00:11

本發明涉及發動機排氣溫度控制。

背景技術：

發動機通常可以接近化學計量條件操作以改善處理發動機輸出排放的催化劑的效率。如果發動機以化學計量空燃比操作在較高發動機轉速和負荷下，排氣溫度可以上升到用於排氣系統組件的期望的溫度以上。例如，排氣溫度可以增加到期望的催化劑溫度或排氣渦輪機溫度以上。因此，以限制排氣溫度到小於閾值溫度的方式操作發動機是期望的。降低發動機排氣溫度的一種方法是利用富空氣-燃料混合物來操作發動機。富空氣-燃料混合物降低燃燒溫度並抽取來自發動機的熱能，從而冷卻發動機和排氣。儘管如此，利用富空氣-燃料混合物操作發動機可能劣化車輛排放，因為當被供應通過利用接近化學計量空燃比而操作的發動機汽缸產生的排氣時，三元催化劑提供最高排氣轉換效率。因此，以提供低排放同時以較高發動機轉速和負荷操作在閾值排氣溫度以下的方式操作發動機是期望的。

技術實現要素：

發明人在此已經意識到上述缺點並且已研發一種發動機操作方法，其包括：在耦合到米勒循環發動機的曲軸的渦輪機上遊的位置處利用在米勒循環發動機的排氣系統中噴射燃料來操作米勒循環發動機；以及使排氣從米勒循環發動機通過渦輪機。

通過在渦輪機上遊噴射燃料以提供富排氣混合物，渦輪機葉片溫度可以降低，使得米勒循環發動機可以在高發動機轉速和負荷狀況期間以稀(lean)最大扭矩而不是富最大扭矩來操作。因此，發動機在較高發動機轉速和負荷下可以使用較少的燃料，同時排氣系統組件溫度被約束。進一步，在一些示例中，富排氣混合物可以被點燃以使得渦輪機向車輛動力傳動系統輸送扭矩。又進一步，富排氣混合物在催化劑上遊的位置處可以與空氣結合以向催化劑提供化學計量排氣混合物，從而提供高催化劑效率。以這種方式，發動機排氣溫度可以被維持低於閾值溫度以減少排氣系統組件劣化的可能性而不降低催化劑效率。

本描述可以提供幾個優點。例如，該方法可以減少排氣系統組件劣化的可能性。進一步，該方法可以減少在較高發動機轉速和負荷下的車輛排氣排放。此外，該方法可以增加在較高駕駛員需求狀況期間車輛動力。

當僅從以下的詳細描述或結合附圖考慮時，本描述的以上優點和其它優點以及特徵將是顯而易見的。

應該理解，上述發明內容被提供以用簡化的形式引入在詳細描述中進一步描述的概念的選擇。其不意味著識別所要求的主題的關鍵或重要的特徵，所述主題的範圍由隨附的權利要求唯一限定。此外，所要求的主題不限於解決以上所述的或在本公開的任何部分中的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1至圖4示出發動機的示意圖；

圖5至圖8示出用於在高需求狀況期間操作車輛動力傳動系統的示例方法；以及

圖9示出示例操作序列。

具體實施方式

本描述涉及控制排氣系統組件的溫度到小於可識別排氣系統組件劣化開始的閾值的溫度。圖1示出示例米勒(Miller)循環發動機，其中排氣系統組件溫度可以被限制到小於閾值溫度。圖2示出另一示例米勒循環發動機，其中排氣系統組件溫度可以通過噴射燃料到排氣系統來限制。圖3仍示出另一示例米勒循環發動機，其中排氣系統組件溫度可以通過噴射燃料到排氣系統來限制。圖4示出包括米勒循環發動機和渦輪機的複合式發動機。圖5至圖8示出用於控制米勒循環發動機的排氣溫度的方法。圖9示出示例發動機操作序列。

參考圖1，包括多個汽缸30的內燃發動機10通過電子發動機控制器12來控制。發動機10可以是米勒循環發動機，其中壓縮的空氣被提供到發動機進氣歧管44並且其中進氣門在下止點進氣衝程之後關閉，使得在發動機的壓縮衝程期間一部分汽缸內容被驅逐到進氣歧管44。發動機10包括汽缸30，所述汽缸30包括在其中的並被連接到曲軸40的活塞(未示出)。曲軸40選擇性地將扭矩供應到車輪(未示出)。汽缸30被示出經由相應的進氣門和排氣門(未示出)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凸輪(未示出)操作。

燃料噴射器68示出被安置以直接噴射燃料到燃燒室30，這為本領域技術人員所熟知的直接噴射。燃料噴射器68與來自控制器12的脈衝寬度成比例地輸送燃料。燃料通過燃料系統被輸送到燃料噴射器68，所述燃料系統包括燃料箱(未示出)、燃料泵(未示出)和燃料軌166。

點火系統81響應於由控制器12提供的信號的脈衝寬度將電能供應到火花塞88。每個火花塞88可以獨立於剩餘的火花塞而被操作。

進氣歧管44被示出與可選的電子節氣門62連通，所述電子節氣門62調整節流板64的位置以控制來自進氣增壓室46的氣流。壓縮機162汲取來自進氣42的空氣以供應增壓室46。排氣使經由軸161被耦合到壓縮機162的渦輪機164旋轉。在一些示例中，可以提供增壓空氣冷卻器並且壓縮機162可以經由馬達或曲軸40而非渦輪機164來驅動。渦輪機164可以包括可變葉片，使得當葉片在打開位置時排氣可以通過渦輪機164而供應很少使渦輪機164轉動的能量。當葉片在閉合位置時，排氣可以通過渦輪機164並且在渦輪機164上賦予增加的力。

當燃料經由火花塞88點火時，在汽缸30中開始燃燒。在一些示例中，通用或寬域排氣氧(UEGO)傳感器126可以被耦合到排放裝置70(例如，三元催化劑)上遊的排氣歧管48。在其它示例中，UEGO傳感器可以位於一個或多個排氣後處理裝置的下遊。另外，在一些示例中，UEGO傳感器可以被具有NOx和氧氣感測元件二者的NOx傳感器替代。此外，氧傳感器125被安置在排放裝置70的下遊。

排氣再循環(EGR)可以經由EGR閥158被提供到發動機。EGR閥158可以選擇性地打開和關閉以當進氣歧管壓力小於排氣歧管壓力時允許排氣從排氣歧管48流到進氣歧管44。

壓縮的空氣可以經由渦輪後(post-turbine)增壓氣流控制閥167和通道169在渦輪機164的下遊且排放裝置70的上遊的位置處從壓縮機162被供應到排氣通道165。排氣通道165將排氣從排氣歧管48運送到大氣。

控制器12在圖1中示出為常規微計算機，其包括：微處理器單元102、輸入/輸出埠104、只讀存儲器106、隨機存取存儲器108、不失效存儲器110以及常規數據總線。控制器12被示出接收除先前所討論的那些信號之外的來自耦合到發動機10的傳感器的各種信號，包括：來自溫度傳感器112的發動機冷卻液溫度(ECT)；耦合到加速踏板130用於感測由駕駛員132調整的加速器位置的位置傳感器134；來自耦合到進氣歧管44的壓力傳感器120的發動機歧管壓力(MAP)的測量；來自壓力傳感器122的增壓壓力；來自氧傳感器126的排氣氧濃度；以及來自傳感器58的節流板位置的測量。大氣壓力也可以被感測(未示出傳感器)以用於通過控制器12處理。

在操作期間，發動機10內的每個汽缸通常經歷4衝程循環：該循環包括進氣衝程、壓縮衝程、膨脹衝程和排氣衝程。在汽缸30的進氣衝程期間，通常，排氣門關閉且進氣門打開。空氣經由進氣歧管44被引入到汽缸30，並且活塞移動至汽缸的底部以便增加汽缸30內的體積。活塞靠近汽缸底部且在其衝程結束處(例如，當汽缸30處於其最大體積時)的位置通常被本領域技術人員稱為下止點(BDC)。在壓縮衝程期間，進氣門和排氣門關閉。汽缸30中的活塞朝汽缸蓋移動以便壓縮汽缸30內的空氣。活塞在其衝程結束且最接近汽缸蓋處(例如，當汽缸30處於其最小體積時)的點通常被本領域技術人員稱為上止點(TDC)。在以下稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室。在一些示例中，在單個汽缸循環期間，燃料可以被多次噴射到汽缸。在以下稱為點火的過程中，噴射的燃料通過火花塞88點燃，引起燃燒。在膨脹衝程期間，膨脹氣體推動活塞回到BDC。曲軸40將活塞移動轉換為旋轉軸的旋轉扭矩。最後，在排氣衝程期間，排氣門打開以釋放燃燒的空氣-燃料混合物到排氣歧管48並且活塞返回到TDC。注意的是，以上僅作為示例描述，並且進氣門和排氣門打開和/或關閉正時可以改變，諸如以提供氣門正重疊或氣門負重疊、晚進氣門關閉或各種其它示例。另外，在一些示例中，可以使用二衝程循環而不是四衝程循環。

經過發動機10的氣流在進氣42處開始並前進到壓縮機162。空氣離開壓縮機162，在前進到進氣歧管44之前進入增壓室46。空氣然後在參與燃燒之後作為排氣離開之前流經汽缸30。排氣在前進到渦輪機164之前進入排氣歧管48。排氣離開渦輪機164並且在釋放到大氣之前進入排放裝置70。因此，基於經過發動機10的流動方向，進氣42位於排放裝置70的上遊。

如果圖1的系統操作在較高轉速和負荷下，其中排氣系統組件(例如，渦輪機164的葉片)的溫度大於組件劣化的閾值溫度，發動機從利用化學計量空燃比操作發動機轉換為利用富化學計量的空氣和燃料混合物操作發動機以降低排氣系統組件的溫度。組件劣化閾值溫度表示如果排氣系統組件在組件劣化閾值溫度以上達預定時間量，排氣組件劣化可能發生所在的溫度。富發動機空燃比增加離開發動機的熱傳遞並降低燃燒溫度。渦輪後增壓氣流控制閥響應於排氣系統組件(例如，渦輪機164的葉片)的溫度大於組件劣化閾值溫度而打開。在一個示例中，經過渦輪後增壓氣流控制閥167的氣流基於發動機燃料流量、發動機空氣品質流量和噴射到排氣通道165的燃料量被命令到開環(open loop)位置。開環閥位置然後響應於氧傳感器125被調整以提供進入排放控制裝置70的化學計量排氣。

以這種方式，圖1的系統提供降低排氣組件溫度的同時提供較高的催化劑效率。催化劑效率通過向催化劑提供化學計量排氣而被維持或增加。結果，發動機排氣組件可以免於較高溫度，同時維持或改善發動機排放。

現在參考圖2，示出第二示例發動機。圖2的發動機類似於圖1的發動機操作。另外，圖2的發動機包括許多圖1描述的相同組件。與圖1的元件相同的圖2的元件用相同的附圖標記標註。因此，為了簡潔起見，僅描述與圖1不共有的組件和操作。

圖2的系統包括用於將燃料噴射到排氣通道165中的燃料噴射器223。響應於排氣系統組件(例如，渦輪機164的葉片)的溫度大於組件劣化閾值溫度，燃料可以經由噴射器223而被噴射。組件劣化閾值溫度表示如果排氣系統組件在組件劣化閾值溫度以上達預定的時間量，排氣組件劣化可能發生所處的溫度。通過經由噴射器223噴射燃料，可以使排氣更富(richened)並被冷卻以便在經由通道165被排放之後將熱從排氣系統組件轉移到大氣。當噴射器223被激活時，發動機10可以操作在稀(lean)最大扭矩下(例如，(LBT)，富(rich of)化學計量的並在發動機轉速、負荷，以及爆震限制的火花正時下產生最大發動機扭矩的最稀的發動機空燃比)。在一個示例中，通過燃料噴射器223噴射的燃料量基於發動機轉速和負荷。在較高發動機轉速和負荷下，排氣質量流率增加，所以通過噴射器223噴射的燃料量增加。經由噴射器223噴射的燃料量根據經驗被確定並且被存儲在經由發動機轉速和負荷編索引的表格或函數中。在LBT下操作發動機並在渦輪機164上遊的排氣通道165中噴射燃料在渦輪機164上遊提供富化學計量排氣的排氣。

此外，氣流通過的渦輪後增壓氣流控制閥167被調整以在排放裝置70上遊且渦輪機164下遊的排氣通道165中提供化學計量排氣混合物。在一個實例中，氣流通過的渦輪後增壓氣流控制閥167基於噴射到發動機10的燃料、噴射到排氣通道165的燃料以及經過發動機10的氣流而被調整到開環位置。響應於後排放控制設備氧傳感器125，閥167的開環位置被進一步調整。例如，如果氧傳感器125指示富排氣，渦輪後增壓氣流控制閥167開口量增加以在氧傳感器125處提供化學計量排氣。

以此方式，圖2的系統提供降低排氣組件溫度的同時提供較高的催化劑效率。相比在富最大扭矩(例如，(RBT)，富化學計量的並在發動機轉速、負荷，以及爆震限制的火花正時下產生最大發動機轉矩的最富的發動機空燃比)下操作發動機，在LBT下操作發動機減少燃料消耗，並且將燃料噴射到排氣通道更接近在較高溫度下操作的組件提供冷卻。通過向催化劑提供化學計量排氣，催化劑效率被維持或增加。結果，發動機排氣組件可免於較高溫度，同時維持或改善發動機排放。

現在參加圖3，示出第三示例發動機。圖3的發動機類似於圖1的發動機操作。此外，圖3的發動機包括許多圖1和圖2所描述的相同組件。與圖1和圖2的元件相同的圖3的元件用相同的附圖標記標註。因此，為了簡潔起見，僅將描述圖1和圖2不共有的組件和操作。

圖3的系統包括渦輪前(pre-turbine)增壓氣流控制閥371。閥371選擇性地允許空氣從增壓室46流到排氣通道165。壓縮機162可以以比排氣通道165中的排氣壓力更高的壓力加壓空氣。在一個示例中，閥371的開環開口量基於發動機氣流(例如，流經發動機的空氣量)、發動機燃料流(例如，流經發動機的燃料量)，以及經由燃料噴射器223噴射的燃料量。此外，閥371的位置響應於氧傳感器126的輸出被調整以在渦輪機164的入口處提供期望的空燃比。如果排氣組件溫度大於組件劣化閾值溫度，氧傳感器126處期望的空燃比是富化學計量。響應於排氣系統組件(例如，渦輪機164的葉片)的溫度大於組件劣化閾值溫度，燃料可以經由噴射器223被噴射。當噴射器223被激活時，發動機10可以操作在稀最大扭矩(例如，(LBT)，富化學計量的並在發動機轉速、負荷以及爆震限制的火花正時下產生最大發動機扭矩的最稀的發動機空燃比)下。

此外，氣流通過的渦輪後增壓氣流控制閥167被調整以在排放裝置70上遊且渦輪機164下遊的排氣通道165中提供化學計量排氣混合物。在一個示例中，氣流通過的渦輪後增壓氣流控制閥167基於噴射到發動機10的燃料、噴射到排氣通道165的燃料，以及經過發動機10的氣流而被調整到開環位置。閥167的開環位置響應於後排放控制設備氧傳感器125而被進一步調整。

以這種方式，圖3的系統提供降低排氣組件溫度的同時提供較高的催化劑效率。相比在富的最大扭矩(例如，(RBT)，富化學計量的並在發動機轉速、負荷，以及爆震限制的火花正時處產生最大發動機扭矩的最富的發動機空燃比)下操作發動機，在LBT下操作發動機減少燃料消耗，並且將燃料噴射到排氣通道更接近在較高溫度處操作的組件提供冷卻。通過向催化劑提供化學計量排氣，催化劑效率被維持或增加。結果，發動機排氣組件可免於較高溫度，同時維持或改善發動機排放。

現在參考圖4，示出第四示例發動機。圖4的發動機類似於圖1至圖3的發動機而操作。此外，圖4的發動機包括許多圖1至圖3所描述的相同組件。與圖1至圖3的元件相同的圖4的元件用相同的附圖標記標註。因此，為了簡潔起見，僅將描述圖1至圖3不共有的組件和操作。

圖4的系統包括排氣通道165中的可選的額外火花塞66、擋板閥402、傳動系分離離合器411、變速器41、齒輪組45、電動馬達49、渦輪離合器461、輪47，和轉移機構43。火花塞66可以被激活以點火經由燃料噴射器223和渦輪前增壓氣流控制閥371被提供到膨脹室401的燃料和空氣混合物。點燃的空氣和燃料在渦輪機164中膨脹以向輪47提供扭矩。渦輪機164可以通過關閉渦輪離合器461並經由轉移機構43(例如，第二齒輪組)將來自軸161的扭矩供應到齒輪組45來選擇性地將扭矩施加到輪47。在膨脹室401中的燃燒開始之前，馬達49可以使渦輪機164加速到期望的速度，並且燃燒氣體驅動渦輪機164。齒輪組45結合渦輪機扭矩和發動機扭矩以在輪47處提供扭矩。變速器41可以是包括多個齒輪比的固定比變速器，以允許發動機10以不同於輪47的轉速轉動。發動機10、分離離合器411、變速器41、齒輪組45、輪47、渦輪離合器461、電動馬達49、轉移機構43，和渦輪機164可以構成動力傳動系統或傳動系統。

渦輪機164可以以精選的模式操作，所述精選的模式包括但不限於巡航控制和最大功率模式。在巡航控制模式中，渦輪機164可以被操作，而發動機10停止轉動。渦輪機164可以在巡航模式中以選定的車輛速度被激活，其中渦輪機164以大於閾值效率操作。在最大功率模式期間，渦輪機164可以被激活以增大發動機功率從而增加傳動系統輸出。此外，渦輪機164可以響應於排氣組件超過組件劣化閾值溫度而被激活。具體地，渦輪機164可以被激活使得發動機扭矩輸出可以減少，同時提供駕駛員需求扭矩。激活渦輪機164可以降低抽取自發動機10的排氣的溫度，因為發動機負荷可以被減少。

擋板閥402減少過量的排氣背壓和回流到增壓室46的可能性。膨脹室401允許排氣膨脹，使得空氣在較低增壓壓力下可以從增壓室46進入膨脹室401。在不包括排氣通道165中的火花塞的系統中，空氣和燃料排氣混合物可以經由延遲發動機火花正時被點火。另外，在一些示例中，不參與汽缸30中的燃燒的新鮮空氣可以在進氣門和排氣門重疊期間(例如，直吹)通過汽缸30，使得閥371可以省略。

在渦輪機164通過在膨脹室401中點火空氣和燃料混合物而被激活的模式期間，富排氣被提供到渦輪機164。渦輪前增壓氣流控制閥371打開以基於渦輪機速度(speed)和駕駛員需求扭矩向渦輪機164提供期望的氣流。經由噴射器223噴射的燃料也可以基於渦輪機速度和駕駛員需求扭矩。

如果渦輪機164響應於排氣組件的溫度被激活，閥371可以基於發動機氣流(例如，流經發動機的空氣量)、發動機燃料流(例如，流經發動機的燃料量)，以及經由燃料噴射器223噴射的燃料量而被調整到開環開口量。另外，閥371的位置響應於氧傳感器126的輸出而被調整以在渦輪機164的入口處提供期望的空燃比。如果排氣組件溫度大於組件劣化閾值溫度，在氧傳感器126處期望的空燃比是富化學計量。而且，響應於排氣系統組件(例如，渦輪機164的葉片)的溫度大於組件劣化閾值溫度，燃料可以經由噴射器223被噴射。當噴射器223被激活時，發動機10可以在稀最大轉矩(例如，(LBT)，富化學計量的並在發動機轉速、負荷，以及爆震限制的火花正時處產生最大發動機扭矩的最稀發動機空燃比)下操作。

此外，氣流通過的渦輪後增壓氣流控制閥167被調整以在排放裝置70上遊且渦輪機164下遊的排氣通道165中提供化學計量排氣混合物。在一個示例中，氣流通過的渦輪後增壓氣流控制閥167基於噴射到發動機10的燃料、噴射到排氣通道165的燃料，以及通過發動機10的氣流而被調整到開環位置。響應於後排放控制設備氧傳感器125，閥167的開環位置被進一步調整。

以此方式，圖5的系統提供降低排氣組件溫度的同時向車輪提供較高催化劑效率和渦輪機扭矩。此外，響應於排氣系統組件溫度，渦輪機扭矩輸出可以被增加，而發動機扭矩被減少，使得駕駛員需求扭矩被維持同時發動機扭矩被減少。減少發動機扭矩可以降低發動機排氣溫度。

因此，圖1至圖4的系統提供發動機系統，其包括：渦輪機；具有壓縮機和排氣通道的米勒循環發動機，所述米勒循環發動機包括在渦輪機下遊的位置處從進氣通道到排氣通道的第一通道，其中渦輪機沿排氣通道被定位；以及控制器，其包括經由控制經過第一通道的氣流向催化劑提供化學計量氣體混合物的非暫時性可執行指令。發動機系統還包括在渦輪機上遊的位置處從進氣通道到排氣通道的第二通道。發動機系統包括其中催化劑在渦輪機下遊的位置處沿排氣通道被安置。發動機系統還包括額外的控制器指令，用於在渦輪機上遊提供富排氣混合物並在催化劑上遊提供化學計量排氣混合物。發動機系統包括其中渦輪機上遊的富排氣混合物通過將燃料噴射到排氣通道而被提供。

現在參考圖5至圖8，示出用於在高需求狀況期間操作車輛動力傳動系統的方法。圖5至圖8的方法可以作為存儲在非暫時性存儲器中的可執行指令被包括在圖1至圖4的系統中。另外，圖5至圖8的方法的部分可以是在物理世界中由控制器12採取的轉變車輛操作狀況的動作。

在502處，方法500確定車輛操作狀況。車輛操作狀況可以包括但不限於車輛速度、駕駛員需求扭矩、排氣系統溫度、發動機轉速、發動機負荷、發動機燃料量以及發動機空氣量。車輛操作狀況可以經由接收來自車輛傳感器和致動器的數據的控制器來確定。在確定操作狀況之後方法500前進到504。

在504處，方法500判斷排氣渦輪機組件溫度或其它排氣組件溫度(例如，催化劑溫度)是否大於(G.T.)組件閾值劣化溫度。比較排氣系統組件溫度和閾值溫度。如果排氣組件溫度大於閾值溫度，答案為是，則方法500前進到506。否則，答案為否，則方法500前進到505。

在505處，方法500在基礎(base)空燃比處操作發動機。基礎空燃比可以響應於發動機轉速和駕駛員需求扭矩被選定。方法500也停止用於排氣系統組件冷卻目的的燃料噴射到排氣系統。然而，可以開始燃料噴射到排氣系統以用於在巡航、最大扭矩和其它渦輪機操作模式期間來操作渦輪機。方法500在505之後退出。

在506處，方法500判斷排氣渦輪機傳動系統扭矩是否可用。如果如圖4所描述的渦輪機傳動系統扭矩可以被提供到車輪，排氣渦輪機傳動系統扭矩是可用的。如果排氣渦輪機傳動系統扭矩是可用的，答案為是，則方法500前進到530。否則，答案為否，則方法500前進到508。

在508處，方法500判斷排氣渦輪前燃燒是否可用。如果如圖3描述的燃燒可以在排氣渦輪機上遊的排氣系統中被提供，排氣渦輪前燃燒是可用的。如果排氣渦輪前燃燒是可用的，答案為是，則方法500前進到552。否則，答案為否，則方法500前進到510。

在510處，方法500判斷排氣渦輪前燃料噴射是否可用。如果如圖2所描述的燃料可以被噴射到渦輪機上遊的排氣系統，排氣渦輪前燃料噴射是可用的。如果排氣渦輪前燃料噴射是可用的，答案為是，則方法500前進到572。否則，答案為否，則方法500前進到512。

在512處，方法500利用比化學計量富的空燃比操作米勒循環發動機。如果發動機扭矩需求高，發動機可以以RBT操作以提供燃料從而冷卻排氣系統組件。例如，發動機可以利用12.5∶1的空燃比操作。在發動機利用富空氣-燃料混合物開始操作之後，方法500前進到514。

在514處，方法500打開渦輪後增壓氣流控制閥。渦輪後增壓氣流控制閥基於在發動機循環期間噴射到發動機的燃料量和在汽缸循環期間通過發動機的氣流被命令到位置。在調整渦輪後增壓氣流之後，方法500前進到516。

在516處，方法500響應於催化劑後或下遊的氧傳感器的輸出而進一步調整渦輪後氣流控制閥位置。例如，如果氧傳感器指示稀的，渦輪後氣流控制閥開口量減少。如果氧傳感器指示富的，渦輪後氣流控制閥開口量增加以驅動氧傳感器從而指示化學計量狀況。以這種方式，化學計量排氣可以被提供到催化劑以改善催化劑效率，同時減少排氣系統組件的熱衰退的可能性。在執行渦輪後增壓氣流閥的閉環控制之後，方法500前進到退出。

在530處，如果燃燒渦輪生成器(combustion turbine generator)沒有被激活，方法500激活燃燒渦輪生成器。燃燒渦輪生成器可以通過經由電動馬達使渦輪機加速高至操作速度而被激活。此外，空氣和燃料在渦輪機上遊被供應並被點火。空氣和燃料可以經由火花塞或經由延遲發動機火花正時並加熱排氣內容來點燃。燃燒的空氣-燃料混合物膨脹並且排氣驅動渦輪機。在激活渦輪機之後，方法500前進到532。

在532處，方法500關閉將渦輪機耦合到車輛傳動系統和車輪的渦輪離合器。響應於排氣系統組件溫度大於閾值溫度以及渦輪機被激活，關閉渦輪離合器。由渦輪機產生的扭矩經由渦輪離合器被轉移到車輪。在關閉渦輪離合器之後，方法500前進到534。

在534處，方法500確定期望的渦輪機扭矩。如果駕駛員要求最大傳動系統扭矩，則期望的渦輪機扭矩是最大渦輪機扭矩。如果駕駛員要求小於最大扭矩，期望的渦輪機扭矩是允許發動機扭矩被減少降低排氣溫度到小於閾值溫度的量並且允許渦輪機以閾值效率來操作的扭矩。例如，如果發動機正輸出300牛米(N-m)轉矩(例如，需求的扭矩)並且減少發動機扭矩到275牛米將使排氣系統組件溫度降低到小於閾值溫度是確定的，而渦輪機以30牛米輸出期望的效率，則期望的渦輪機扭矩為30牛米並且發動機扭矩減少到270牛米，使得發動機和渦輪機向傳動系統提供300牛米的需求的扭矩。在確定期望的渦輪機扭矩之後，方法500前進到536。

在536處，方法500調整渦輪機上遊被供應在排氣系統的膨脹室中的空氣量。渦輪機上遊被供應的空氣量基於期望的渦輪機扭矩。在一個示例中，渦輪機上遊被供應的空氣的表格基於期望的渦輪機扭矩被編索引，並且該表格輸出經由渦輪前增壓氣流控制閥供應到渦輪機的期望的空氣量。表格中的值根據經驗確定。渦輪前增壓氣流控制閥位置被調整以向渦輪機提供期望的空氣量。在調整渦輪前增壓氣流控制閥位置之後，方法500前進到538。

在538處，方法500使渦輪機上遊的排氣通道中提供的空燃比變富。在一個示例中，基於排氣組件溫度和期望的渦輪機扭矩，燃料被噴射到排氣通道。噴射的燃料量根據經驗被確定並且以經由期望的渦輪機扭矩和排氣組件溫度被編索引的表格或函數的方式被存儲到存儲器。燃料被噴射到渦輪機上遊的排氣通道。在燃料噴射到排氣通道之後，方法500前進到540。

在540處，如果駕駛員正要求最大扭矩或如果駕駛員正要求最大扭矩的預定扭矩內的扭矩，方法500以LBT操作發動機。如果駕駛員正要求小於最大扭矩，發動機以當結合渦輪機扭矩時提供期望的駕駛員需求扭矩的扭矩操作。發動機扭矩經由調整節氣門開口量和凸輪正時來調整。在調整發動機操作之後，方法500前進到542。

在542處，方法500基於位於催化劑下遊的排氣通道中的氧傳感器的輸出來調整渦輪後增壓氣流閥。渦輪後增壓氣流閥被調整以在催化劑下遊提供化學計量排氣的指示。例如，如果氧傳感器指示富的，渦輪後增壓氣流閥開口量增加以在氧傳感器處提供化學計量指示。如果氧傳感器指示稀，渦輪後增壓氣流閥開口量減少以在氧傳感器處提供化學計量指示。在渦輪後增壓氣流控制閥被調整之後，方法500前進至退出。

以這種方式，渦輪機可以將扭矩轉移到車輪，同時排氣溫度被降低。另外，催化劑性能可以通過在較高排氣溫度期間將化學計量排氣混合物供應到催化劑來被維持或改善。

在552處，方法500基於發動機轉速和扭矩(或可替代地，基於發動機負荷)調整渦輪機上遊或渦輪機入口處被供應的空氣量。通過響應於發動機轉速和扭矩來調整渦輪機上遊被供應的空氣量，當結合燃料來冷卻排氣系統組件時，在渦輪機入口處提供適當的空氣量可以是可能的，甚至在較高發動機轉速和負荷下。在一個示例中，經由渦輪前增壓氣流控制閥在渦輪機上遊被供應的空氣量根據經驗來確定並且以基於發動機轉速和扭矩被編索引的表格的方式被存儲到存儲器。在供應到渦輪機上遊的排氣通道的空氣量被確定之後，方法500前進到554。

在554處，方法500通過將燃料噴射到排氣通道使渦輪機上遊的氣體的空燃比變富。噴射的燃料量基於552處供應的空氣量、排氣組件溫度和發動機空燃比。噴射的燃料量根據經驗被確定並被存儲到基於552處供應的空氣量、排氣組件溫度和發動機空燃比被編索引的表格或函數中。通過以基於這些參數被噴射到排氣系統的燃料量為基礎，冷卻排氣系統組件而不過分增加供應到排氣系統的燃料量可以是可能的。在到排氣系統的燃料噴射開始之後，方法500前進到556。

在556處，如果期望的發動機扭矩大於閾值扭矩，方法500將發動機從化學計量燃燒轉換到以LBT操作發動機。如果期望的發動機扭矩小於閾值扭矩，發動機可以利用化學計量燃燒或變富的燃燒來操作。在發動機以LBT、化學計量或變富的燃燒開始操作之後，方法500前進到558。

在558處，方法500基於位於催化劑下遊的排氣通道中的氧傳感器的輸出來調整渦輪後增壓氣流閥。渦輪後增壓氣流閥被調整以在催化劑下遊提供化學計量排氣的指示。在調整渦輪後增壓氣流控制閥之後，方法500前進到退出。

在572處，方法500經由將燃料噴射到排氣通道使渦輪機上遊的氣體的空燃比變富。噴射的燃料量基於排氣組件溫度(例如，渦輪機翼片溫度、歧管溫度、催化劑溫度、凸緣溫度)和發動機空燃比。噴射的燃料量根據經驗被確定並被儲存到基於排氣組件溫度和發動機空燃比編索引的表格或函數。通過以基於這些參數噴射到排氣系統的燃料量為基礎，冷卻排氣系統組件而不過分增加供應到排氣系統的燃料量可以是可能的。在燃料噴射到排氣系統開始之後，方法500前進到574。

在574處，如果期望的發動機扭矩大於閾值扭矩，方法500將發動機從化學計量燃燒轉換到以LBT操作發動機。如果期望的發動機扭矩小於閾值扭矩，發動機可以利用化學計量燃燒或變富的燃燒來操作。在發動機開始以LBT、化學計量或變富的燃燒開始操作之後，方法500前進到576。

在576處，方法500基於位於催化劑下遊的排氣系統中的氧傳感器的輸出來調整渦輪後增壓氣流閥。渦輪後增壓氣流閥被調整以在催化劑下遊提供化學計量排氣的指示。在調整渦輪後增壓氣流控制閥之後，方法500前進到退出。

因此，圖5至圖8的方法提供發動機操作方法，其包括：利用在耦合到米勒循環發動機的曲軸的渦輪機上遊的位置處的米勒循環發動機的排氣系統中噴射的燃料來操作米勒循環發動機；以及使排氣從米勒循環發動機通過渦輪機。該方法包括其中渦輪機經由變速器被耦合到曲軸。該方法包括其中渦輪機經由渦輪離合器被耦合到曲軸。該方法進一步包括選擇性地打開和關閉傳動系分離離合器以將渦輪機耦合到米勒循環發動機。該方法包括其中富化學計量排氣的排氣通過渦輪機。

在一些示例中，該方法進一步包括將富化學計量排氣的排氣與來自米勒循環發動機的進氣歧管的空氣混合。該方法包括其中在催化劑上遊的米勒循環發動機的排氣系統中的位置處將富化學計量排氣的排氣與來自米勒循環發動機的進氣歧管的空氣混合。該方法還包括經由火花塞點燃渦輪機上遊噴射的燃料。

圖5至圖8的方法還提供發動機操作方法，其包括：在米勒循環發動機的排氣系統中利用渦輪機上遊噴射燃料來操作米勒循環發動機；在渦輪機上遊的米勒循環發動機的排氣系統中的位置處將渦輪機上遊噴射的燃料與來自米勒循環發動機的進氣系統的空氣混合；以及基於在渦輪機上遊的米勒循環發動機的排氣系統中的位置處渦輪機上遊噴射的燃料與來自米勒循環發動機的進氣系統的空氣的混合物(mixture)，將來自米勒循環發動機的進氣系統的一定量的空氣量引到渦輪機下遊的位置。

在一些示例中，該方法包括其中引入來自米勒循環發動機的進氣系統的一定量的空氣量向催化劑提供化學計量排氣混合物。該方法包括其中渦輪機上遊噴射的燃料在排氣系統中的膨脹室內被燃燒。該方法包括其中膨脹室在渦輪機上遊。該方法包括其中渦輪機上遊噴射的燃料經由火花塞被點火。該方法進一步包括將渦輪機耦合到車輪。該方法包括其中響應於發動機排氣溫度大於排氣組件劣化閾值溫度，燃料被噴射。

現在參加圖9，示出傳動系統操作序列。該序列可以利用圖1至圖4所示的系統和圖5至圖8的方法中的一個或多個來執行。特別關注的時間由T1和T2處的豎直標記指示。

從圖9的頂部的第一曲線是排氣組件溫度對時間的曲線。豎直軸線表示排氣組件溫度並且排氣組件溫度在豎直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間並且時間從曲線的左側增加到曲線的右側。水平線902表示排氣系統組件劣化閾值溫度。大於902的排氣系統組件溫度是不期望的。

從圖9的頂部的第二曲線是排氣燃料噴射狀態對時間的曲線。豎直軸線表示排氣燃料噴射狀態。當跡線在接近豎直軸線箭頭的較高水平處時，排氣燃料噴射被激活。當跡線在接近水平軸線的較低水平處時，排氣燃料噴射被去激活。水平軸線表示時間並且時間從曲線的左側增加到曲線的右側。

從圖9的頂部的第三曲線是渦輪前排氣空燃比對時間的曲線。豎直軸線表示渦輪前排氣空燃比並且渦輪前排氣空燃比在豎直軸線箭頭的方向上增加(例如，變得更稀)。水平軸線表示時間並且時間從曲線的左側增加到曲線的右側。水平線904表示化學計量排氣。

從圖9的頂部的第四曲線是排氣渦輪離合器狀態對時間的曲線。豎直軸線表示排氣渦輪離合器狀態。當跡線在靠近豎直軸線箭頭的較高水平處時，排氣渦輪離合器被關閉或激活。當跡線在靠近水平軸線的較低水平處時，排氣渦輪離合器打開或被去激活。水平軸線表示時間並且時間從曲線的左側增加到曲線的右側。

從圖9的頂部的第五曲線是渦輪前增壓氣流控制閥狀態對時間的曲線。豎直軸線表示渦輪前增壓氣流控制閥狀態。當跡線在靠近豎直軸線箭頭的較高水平處時，渦輪前增壓氣流控制閥被激活。當跡線在靠近水平軸線的較低水平處時，渦輪前增壓氣流控制閥被去激活。水平軸線表示時間並且時間從曲線的左側增加到曲線的右側。

從圖9的頂部的第六曲線是渦輪後增壓氣流控制閥狀態對時間的曲線。豎直軸線表示渦輪後增壓氣流控制閥狀態。當跡線在靠近豎直軸線箭頭的較高水平處時，渦輪後增壓氣流控制閥被激活。當跡線在靠近水平軸線的較低水平處時，渦輪後增壓氣流控制閥被去激活。水平軸線表示時間並且時間從曲線的左側增加到曲線的右側。

從圖9的頂部的第七曲線是催化劑後(post catalyst)空燃比對時間的曲線。豎直軸線表示催化劑後空燃比並且催化劑後空燃比在豎直軸線箭頭的方向上增加(例如，變得更稀)。水平軸線表示時間並且時間從曲線的左側增加到曲線的右側。水平線906表示化學計量排氣。

在時間T0處，排氣溫度小於閾值902，渦輪前和催化劑後空燃比是化學計量的，並且排氣燃料噴射被去激活。此外，排氣渦輪離合器打開，並且渦輪前增壓氣流控制閥和渦輪後增壓氣流控制閥關閉，使得發動機進氣不被引導到發動機排氣系統。

在時間T0和時間T1之間，響應於發動機轉速和需求扭矩(未示出)的增加，排氣組件溫度增加。發動機轉速和需求扭矩的增加可以基於駕駛員需求扭矩的增加。

在時間T1處，排氣組件溫度超過閾值902。因此，通過激活排氣渦輪機並使排氣渦輪機上遊的排氣系統中的空燃比變富來激活排氣組件冷卻。渦輪前增壓氣流控制閥打開，如由轉換到較高水平的渦輪前增壓氣流控制閥狀態所示。另外，排氣燃料噴射被激活，如由轉換到較高水平的排氣燃料噴射狀態所示。渦輪離合器也關閉，如由轉換到較高水平的渦輪離合器狀態所示，使得由排氣渦輪機產生的扭矩可以被轉移到傳動系統。如由轉換到較高水平的渦輪前增壓氣流控制閥所示，渦輪後增壓氣流控制閥打開，以向處理發動機排氣的催化劑提供化學計量氣體。

通過使渦輪機上遊的空燃比變富，渦輪機翼片可以被冷卻。另外，激活渦輪機允許渦輪機提供扭矩以滿足駕駛員需求或允許發動機扭矩被減少以滿足駕駛員需求。減少發動機扭矩可以進一步降低排氣組件溫度。變富的排氣將排氣組件溫度冷卻到略低於(just below)閾值902的水平。另外，發動機以LBT操作以減少發動機燃料消耗。

在時間T2處，駕駛員減少駕駛員需求扭矩(未示出)，引起排氣組件溫度降低到低於閾值902的閾值水平。結果，排氣組件冷卻通過去激活排氣渦輪機並使發動機返回到化學計量燃燒而被去激活。排氣渦輪機通過停止排氣燃料噴射並關閉渦輪前增壓氣流控制閥而被去激活。渦輪後增壓氣流控制閥被關閉以使得排氣空燃比不稀於(lean of)化學計量。

縱觀激活排氣組件冷卻的過程，氣體被供應到以化學計量值處理發動機排氣的催化劑。另外，渦輪機被激活以改善傳動系統扭矩產生。

如本領域普通技術人員將認識到的，圖5-8所述的方法可以表示任何數量的處理策略(諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等)中的一個或多個。正因如此，示出的各種步驟或功能可以以示出的順序執行、平行執行，或在一些情況下被省略。同樣地，處理順序不是實現本文描述的目標、特徵和優點必需要求的，而是為方便說明和描述被提供。此外，本文所述的方法可以是在物理世界中通過控制器採取的動作和控制器內的指令的組合。本文所公開的控制方法和程序的至少部分可以作為可執行指令存儲在非暫時性存儲器中並且可以由包括控制器的控制系統結合各種傳感器、致動器和其它發動機硬體來執行。雖然未明確示出，本領域普通技術人員將認識到示出的步驟、方法或功能中的一個或多個可以根據正使用的特定策略而被重複執行。

這結束該描述。本領域技術人員通過閱讀該描述將想到許多改變和修改而不偏離本描述的精神和範圍。例如，以天然氣、汽油、柴油或可替代的燃料配置操作的單汽缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12以及V16發動機可以通過使用本描述而獲益。