本描述總體涉及用于控制車輛發(fā)動機以增加催化劑效率并且減少發(fā)動機排放的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

可以使用經(jīng)由渦輪增壓器提供的增壓充氣來操作發(fā)動機，其中進氣壓縮機由排氣渦輪驅(qū)動。然而，由于渦輪用作散熱器，將渦輪放置在排氣系統(tǒng)中可以增加發(fā)動機冷起動排放。特別地，發(fā)動機冷起動期間的發(fā)動機排氣熱可以在渦輪處被吸收，從而降低在下游排氣催化劑處接收的排氣熱量。因此，這延遲了催化劑起燃。因此，可能需要點火延遲以便使排氣催化劑活化。然而，與點火延遲使用相關(guān)聯(lián)的燃料損失可以抵消或者甚至超過增壓發(fā)動機操作的燃料經(jīng)濟效益。

因此，已經(jīng)開發(fā)了各種方法以在增壓發(fā)動機的冷起動狀況期間加速達到催化劑起燃溫度。由andrews在us8,23,4865中示出的一種示例方法包括在冷起動狀況期間經(jīng)由繞過排氣渦輪的通道引導(dǎo)排氣朝向排氣尾管。被動熱操作閥用于調(diào)節(jié)通過通道的排氣流量，在低溫狀況期間(諸如在冷起動期間)閥打開。熱操作閥包括基于溫度扭曲從而調(diào)節(jié)閥的開度的雙金屬元件。通過繞過渦輪，排氣熱可以被直接傳遞到排氣催化劑。

然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)認識到此類系統(tǒng)的潛在問題。作為一個示例，由于排氣繞過渦輪，渦輪加速可能存在延遲，從而導(dǎo)致渦輪遲滯和降低的增壓性能。此外，在催化劑起燃之后，到達催化劑的無阻排氣的溫度可以高于期望的溫度。特別地，由于催化劑表面上(諸如在排氣氧化催化劑或三元催化劑的表面上)的涂層，催化劑可以在較低的排氣溫度下具有較高的轉(zhuǎn)換效率。因此，到達催化劑的排氣的高于期望的溫度可以導(dǎo)致降低的催化劑功能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文的發(fā)明人已經(jīng)確定可以至少部分地解決上述問題的方法。用于增壓發(fā)動機的一種示例方法包括：在發(fā)動機冷起動期間，使排氣首先流過三元催化劑、然后流過底部(underbody)轉(zhuǎn)換器并且然后流過渦輪；在催化劑起燃之后，使排氣首先流過渦輪、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過三元催化劑；以及在高負載操作期間，至少部分地繞過渦輪。以這種方式，排氣熱可以用于減少渦輪遲滯，同時加速催化劑起燃(light-off)。

在一個示例中，渦輪增壓發(fā)動機系統(tǒng)可以配置有分支排氣組件，其中排氣通道被分成至少三個單獨的分支，每個分支創(chuàng)建不同的流動路徑。分支可以經(jīng)由閥彼此互連，使得可以經(jīng)由對閥的位置的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)沿流動路徑中的每一個的排氣流的順序。不同的排氣部件可以耦接到分支排氣組件的不同分支。例如，渦輪增壓器的排氣渦輪可以耦接到第一分支、底部轉(zhuǎn)換器可以耦接到第二分支并且排氣氧化催化劑(三元催化劑)可以耦接到排氣組件的第三分支。在冷起動狀況期間，可以調(diào)節(jié)閥以使排氣流過催化劑、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過渦輪。在催化劑起燃之后，可以調(diào)節(jié)閥以使排氣首先流過渦輪、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過催化劑。在高發(fā)動機負載狀況期間，諸如在利用增壓操作時，可以調(diào)節(jié)閥使得排氣可以同時被引導(dǎo)通過兩個單獨的流動路徑到尾管。例如，排氣的第一部分可以首先流過渦輪、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后在經(jīng)由尾管離開之前流過起燃催化劑。排氣的第二(剩余)部分可以在經(jīng)由尾管離開之前繞過渦輪和底部轉(zhuǎn)換器直接流過起燃(活化)催化劑?；诎l(fā)動機負載，相對于被引導(dǎo)通過渦輪的排氣部分來調(diào)節(jié)被引導(dǎo)通過催化劑的部分。

以這種方式，通過將排氣引導(dǎo)通過分支排氣組件的不同流動路徑，可能在冷起動狀況期間加速達到催化劑起燃溫度同時向發(fā)動機提供增壓。具體地，排氣可以流過渦輪、排氣催化劑以及底部轉(zhuǎn)換器中的每一個，其中基于工況調(diào)節(jié)排氣流通過部件的順序。通過在冷起動狀況期間調(diào)節(jié)排氣流以在使排氣流過剩余排氣部件之前將熱排氣引導(dǎo)通過排氣催化劑，排氣熱可以被有效地傳遞到催化劑，從而加快催化劑活化。通過在催化劑活化之后調(diào)節(jié)排氣流以在使排氣流過剩余排氣部件之前將熱排氣引導(dǎo)通過排氣渦輪，減少渦輪遲滯。此外，在催化劑處接收的排氣的溫度降低，從而提高催化劑轉(zhuǎn)換效率。通過經(jīng)由排氣組件中的多個流動路徑引導(dǎo)排氣，可能部分地繞過渦輪，從而在高發(fā)動機負載狀況期間降低增壓誤差的可能性。使用閥來調(diào)整排氣流通過容納在分支排氣組件的不同分支中的排氣部件的順序的技術(shù)效果是：可以基于發(fā)動機工況根據(jù)需要首先將排氣熱導(dǎo)向具體部件，而不考慮在排氣組件中排氣部件相對于彼此的順序。總的來說，通過改變排氣流通過排氣部件的順序，可以在增壓發(fā)動機系統(tǒng)中改善發(fā)動機效率、排放質(zhì)量和燃料效率。

應(yīng)當理解，提供上述發(fā)明內(nèi)容以便以簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的所選概念。這并不意味著確定所要求保護的主題的關(guān)鍵或必要特征，所述主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一地限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上面或本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示出包括分支排氣組件的發(fā)動機系統(tǒng)的示例實施例。

圖2a示出以第一模式操作的圖1的分支排氣組件的示例實施例。

圖2b示出以第二模式操作的圖1的分支排氣組件的示例實施例。

圖2c示出以第三模式操作的圖1的分支排氣組件的示例實施例.

圖3示出圖示說明可以被實施用于調(diào)節(jié)通過分支排氣組件的排氣流的示例方法的流程圖。

圖4示出圖示說明分支排氣組件的不同操作模式的表格。

圖5示出分支排氣組件的示例操作。

具體實施方式

下面描述涉及用于增加催化劑效率并且減少發(fā)動機排放同時向發(fā)動機系統(tǒng)提供增壓的系統(tǒng)和方法。圖1示出包括分支排氣組件的示例發(fā)動機系統(tǒng)。不同的排氣歧管部件(諸如渦輪、底部轉(zhuǎn)換器以及三元催化劑)可以被容納在組件的不同分支中。參考圖2a、圖2b以及圖2c，其詳細描述了分支排氣組件的不同操作模式。發(fā)動機控制器可以經(jīng)配置執(zhí)行控制例程(諸如圖3的示例例程)，以基于發(fā)動機工況和相應(yīng)部件的溫度要求引導(dǎo)排氣通過分支排氣組件的不同分支。分支排氣組件的不同操作模式在圖4中以表列出。參考圖5，其示出圖1的分支排氣組件的示例操作。

圖1示意性地示出包括發(fā)動機10的示例發(fā)動機系統(tǒng)100的各方面。在所描述的實施例中，發(fā)動機10是耦接到渦輪增壓器13的增壓發(fā)動機，渦輪增壓器13包括由渦輪116驅(qū)動的壓縮機114。具體地，新鮮空氣沿進氣通道42經(jīng)由空氣過濾器112引入發(fā)動機10，并且流入壓縮機114。壓縮機可以是任意合適的進氣壓縮機，諸如馬達驅(qū)動或驅(qū)動軸驅(qū)動的機械增壓器壓縮機。在發(fā)動機系統(tǒng)10中，壓縮機是經(jīng)由軸19機械地耦接到渦輪116的渦輪增壓器壓縮機，渦輪116通過膨脹發(fā)動機排氣而被驅(qū)動。

如圖1所示，壓縮機114通過增壓空氣冷卻器(cac)18耦接到節(jié)流閥20。節(jié)流閥20耦接到發(fā)動機進氣歧管22。壓縮的充氣從壓縮機流過增壓空氣冷卻器18和節(jié)流閥到達進氣歧管。在圖1所示的實施例中，進氣歧管內(nèi)的充氣的壓力由歧管空氣壓力(map)傳感器124感測。

一個或多個傳感器可以耦接到壓縮機114的入口。例如，溫度傳感器55可以耦接到入口，用于估計壓縮機入口溫度，并且壓力傳感器56可以耦接到入口，用于估計壓縮機入口壓力。作為另一示例，濕度傳感器57可以耦接到入口，用于估計進入壓縮機的充氣的濕度。其他傳感器還可以包括例如空燃比傳感器等。在其他示例中，壓縮機入口狀況(諸如濕度、溫度、壓力等)中的一個或多個可以基于發(fā)動機工況來推斷。此外，當啟用排氣再循環(huán)(egr)時，傳感器可以估計充氣混合物的溫度、壓力、濕度以及空燃比，充氣混合物包括新鮮空氣、再循環(huán)的壓縮空氣以及在壓縮機入口處接收的排氣殘余物。

進氣歧管22通過一系列進氣門(未示出)耦接到一系列燃燒室30。燃燒室還經(jīng)由一系列排氣門(未示出)耦接到排氣歧管36。在一個實施例中，排氣門和進氣門中的每一個可以是電子致動或控制的。在另一實施例中，排氣門和進氣門中的每一個可以是凸輪致動或控制的。無論是電子致動還是凸輪致動，排氣門和進氣門打開和關(guān)閉的正時可以根據(jù)期望的燃燒和排放控制性能的需要進行調(diào)節(jié)。

可以經(jīng)由噴射器66向燃燒室30供應(yīng)一種或多種燃料，諸如汽油、醇燃料混合物、柴油、生物柴油、壓縮天然氣等。燃料可以經(jīng)由直接噴射、進氣道噴射、節(jié)氣門閥體噴射或其任何組合被供應(yīng)到燃燒室。在燃燒室中，燃燒可以通過火花點火和/或壓縮點火來啟動。

如圖1所示，排氣歧管36可以通向分支排氣組件12，其中排氣通道103被分成三個單獨的分支，每個分支創(chuàng)建不同的流動路徑。分支可以經(jīng)由兩個四通閥117和115彼此流體連接，使得可以經(jīng)由對每個閥的位置的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)沿每個流動路徑的排氣流的順序。單獨的排氣部件可以耦接到分支排氣組件的每個分支。例如，渦輪增壓器13的排氣渦輪116可以耦接到第一分支104、底部轉(zhuǎn)換器118可以耦接到第二分支102并且三元催化劑(twc)120可以耦接到排氣組件150的第三分支106。

在冷起動狀況(第一狀況)期間，閥117和115可以被調(diào)節(jié)以使排氣首先流過容納三元催化劑120的第三分支106、然后流過容納底部轉(zhuǎn)換器118的第二分支102并且然后流過容納渦輪116的第一分支104。在使排氣流過剩余的排氣部件之前，通過使熱排氣首先通過催化劑，可以將熱有效地傳遞到催化劑，以加速實現(xiàn)催化劑起燃。通過使排氣流過渦輪116，即使在冷起動狀況期間，也可以向發(fā)動機提供增壓。在催化劑活化(第二狀況)之后，閥117和115可以被調(diào)節(jié)以使排氣首先流過容納渦輪116的第一分支104、然后流過容納底部轉(zhuǎn)換器118的第二分支102并且然后流過容納三元催化劑120的第三分支106。通過調(diào)節(jié)排氣流以在使排氣流過剩余排氣部件之前引導(dǎo)熱排氣通過渦輪116，可以減少渦輪遲滯。此外，可以降低在催化劑120處接收的排氣的溫度，從而提高催化劑轉(zhuǎn)換化效率。在高發(fā)動機負載狀況(第三狀況)期間，閥117和115可以被調(diào)節(jié)，使得排氣可以經(jīng)由排氣組件150的多個分支被同時引導(dǎo)朝向尾管105，而不需要附加的廢氣門閥和通道。排氣的第一部分可以首先流過容納渦輪116的第一分支104、然后流過容納底部轉(zhuǎn)換器118的第二分支102并且然后流過容納三元催化劑120的第三分支106，并且排氣的第二剩余部分可以僅流過三元催化劑120(容納在第三分支106上)，而繞過渦輪116和底部轉(zhuǎn)換器118。第一部分與第二部分的比率可以基于駕駛員需求和增壓誤差來調(diào)節(jié)。以這種方式，通過減小渦輪上游的排氣壓力，可以減小渦輪速度，進而可以有助于減少壓縮機喘振。離開分支排氣組件150的處理過的排氣的全部或一部分可以經(jīng)由排氣通道103向下游流動，并且可以在穿過消聲器172之后經(jīng)由尾管105釋放到大氣中。分支排氣組件150的操作和結(jié)構(gòu)的詳細描述將參考圖2a、圖2b、圖2c、圖3、圖4以及圖5進行討論。

在另一示例實施例中，一個排氣后處理裝置可以經(jīng)配置以在排氣流稀時從排氣流捕集nox并且在排氣流濃時減少捕集的nox。在其他示例中，排氣后處理催化劑可以經(jīng)配置以歧化nox或者在還原劑的幫助下選擇性地還原nox。在其他示例中，排氣后處理催化劑可以經(jīng)配置以氧化排流中的殘余烴和/或一氧化碳。具有任何這種功能的不同排氣后處理催化劑可以單獨或一起布置在涂層中或排氣后處理級中的其它地方。在一些實施例中，排氣后處理級可以包括經(jīng)配置以捕集并且氧化排氣流中的煙塵顆粒的可再生煙塵過濾器。

排氣再循環(huán)(egr)通道180可以在分支排氣組件150下游的方位處耦接到排氣通道103，用于將低壓egr(lp-egr)從排氣通道103中的渦輪116的下游傳遞到壓縮機114上游的進氣歧管22。根據(jù)諸如發(fā)動機溫度的工況，排氣殘余物的一部分可以經(jīng)由排氣再循環(huán)(egr)閥52和egr通道180被轉(zhuǎn)移到壓縮機114的入口。egr閥52可以被打開以允許受控量的排氣進入壓縮機入口，用于期望的燃燒和排放控制性能。egr閥52可以被配置為連續(xù)可變閥。然而，在替代示例中，egr閥52可以被配置為開/關(guān)閥。

一個或多個傳感器可以耦接到egr通道180，用于提供關(guān)于egr的組分和狀況的細節(jié)。例如，可以提供溫度傳感器用于確定egr的溫度、可以提供壓力傳感器用于確定egr的壓力、可以提供濕度傳感器用于確定egr的濕度或水含量以及可以提供空燃比傳感器用于估計egr的空燃比。替代地，egr狀況可以由一個或多個溫度、壓力、濕度以及耦接到壓縮機入口的空燃比傳感器55-57來推斷。在一個示例中，空燃比傳感器57是氧傳感器。

發(fā)動機系統(tǒng)100還可以包括控制系統(tǒng)14?？刂葡到y(tǒng)14被示為從多個傳感器16(本文描述了其各種示例)接收信息，并且將控制信號發(fā)送到多個致動器18(本文描述了其各種示例)。作為一個示例，傳感器16可以包括位于分支排氣組件150上游的排氣傳感器126、map傳感器124、排氣溫度傳感器、排氣壓力傳感器、壓縮機入口溫度傳感器55、壓縮機入口壓力傳感器56、壓縮機入口濕度傳感器57以及egr傳感器。諸如附加壓力傳感器、溫度傳感器、空燃比傳感器以及組分傳感器的其它傳感器可以耦接到發(fā)動機系統(tǒng)100中的各個方位。致動器81可以包括例如節(jié)氣門20、egr閥52、四通閥117和115以及燃料噴射器66?？刂葡到y(tǒng)14可以包括控制器12?？刂破?2可以接收來自各種傳感器的輸入數(shù)據(jù)、處理輸入數(shù)據(jù)并且基于對應(yīng)于一個或多個例程編程在例程中的指令或代碼，響應(yīng)于處理的輸入數(shù)據(jù)觸發(fā)各種致動器。例如，基于諸如發(fā)動機溫度和發(fā)動機負載的發(fā)動機工況，控制器12可以調(diào)整四通閥117和115的開度，以引導(dǎo)排氣通過分支排氣組件150的不同流動路徑。參考圖3描述示例控制例程。作為另一示例，也基于發(fā)動機工況，可以調(diào)節(jié)egr閥52的開度，以將期望量的egr從排氣通道103抽吸到發(fā)動機進氣歧管。

圖2a進一步詳述了圖1中所介紹的分支排氣組件，并且示出以第一操作模式操作分支排氣組件的示例實施例200。在一個示例中，組件200是圖1的組件150的實施例，并且因此可以與已針對分支排氣組件150描述的那些組件共享共同的特征和/或配置。

分支排氣組件200被布置在發(fā)動機排氣歧管下游和尾管上游的主排氣通道203上。在接合點205處，主排氣通道203可以被分成三個單獨的分支，每個分支創(chuàng)建不同的流動路徑。第一四通閥217可以在三個分支中的每一個的第一端(排氣歧管近側(cè))具體是在接合點205處耦接到主排氣通道203。閥217可以被致動到三個不同位置中的一個，以便基于發(fā)動機工況調(diào)節(jié)通過三個分支的排氣流的方向。第二四通閥215可以在三個分支中的每一個的第二端(尾管近側(cè))處(在接合點207處)耦接到主排氣通道203。閥215可以被定位在兩個不同的配置中，以便基于發(fā)動機工況調(diào)節(jié)通過三個分支的排氣流的方向。閥217和閥215流體連接三個分支，并且可以以協(xié)調(diào)的方式被致動，以便于期望的排氣流通過分支排氣組件200。

第一入口管223可以在接合點205處起始于主排氣通道203。第一入口管223可以通向第一分支204。渦輪216可以被容納在第一分支204上。在一個示例中，渦輪216可以是可變幾何渦輪。在渦輪216的下游，第一出口管224可以起始于第一分支204并且終止于排氣組件200的接合點207。主排氣通道203的一部分可以構(gòu)成第二分支202。第二流動路徑可以起始于接合點205，并且可以在接合點207處結(jié)束(與主排氣通道203合并)。底部轉(zhuǎn)換器218可以被容納在第二分支202上。在替代實施例中，對于柴油發(fā)動機，柴油微粒過濾器(dpf)或選擇性催化還原(scr)裝置可以被容納在第二分支202上。第二入口管225可以在接合點205處起始于主排氣通道203。第二入口管225可以通向第三分支206。三元催化劑(twc)220可以被容納在第三分支206上。在催化劑220的下游，第二出口管226可以起始于分支206，并且終止于排氣組件的接合點207。在替代實施例中，對于柴油發(fā)動機，柴油氧化催化劑可以被容納在第三分支206上。三個流動路徑204、202以及206可以彼此大致平行。

基于發(fā)動機工況和每個排氣部件(渦輪、底部轉(zhuǎn)換器和催化劑)處的溫度要求，可以調(diào)節(jié)排氣流通過每個部件的順序，而不需要繞過任何部件。基于閥217和215的位置，可以引導(dǎo)排氣從主排氣通道203通過排氣組件200的每個分支(以不同的順序)。排氣組件200可以以三種操作模式操作。

因此，第一操作模式表示實現(xiàn)排氣流控制的四通閥217和215的第一設(shè)置。在第一操作模式中，第一四通閥217可以處于第一位置，并且第二四通閥215也可以處于第一位置。當處于第一操作模式時，由于第一閥217的位置，經(jīng)由主排氣通道203向下游流動的總體積的排氣可以在接合點205處進入第二入口管225。排氣可以從第二入口管225繼續(xù)沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的twc的第一端到尾管近側(cè)的twc的第二端)流過容納在排氣組件200的第三分支206上的三元催化劑(twc)220。在離開twc220之后，排氣繼續(xù)經(jīng)由第三分支206向下游流動到第二出口管226。由于第二閥215的位置，在到達接合點207時，排氣可以沿第二方向(從尾管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第二端到發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第一端)被引導(dǎo)通過容納在第二分支202上的底部轉(zhuǎn)換器218。在本文中，第二方向與第一方向相反。在離開底部轉(zhuǎn)換器218之后，排氣繼續(xù)經(jīng)由第二分支202流向接合點205。在接合點205處，排氣然后可以進入第一入口管223。排氣可以從第一入口管223繼續(xù)沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的渦輪的第一端到尾管近側(cè)的渦輪的第二端)流過容納在排氣組件200的第一分支204上的渦輪216。在離開渦輪216之后，排氣可以繼續(xù)經(jīng)由第一分支204向下游流動到第一出口管224。在(經(jīng)由第一出口管224)到達接合點207時，排氣可以離開分支排氣組件200，并且可以繼續(xù)經(jīng)由主排氣通道203朝向尾管向下游流動。以這種方式，排氣可以沿第一方向流過容納在第一分支上的渦輪、沿第二方向流過容納在第二分支上的底部轉(zhuǎn)換器并且沿第一方向流過容納在第三分支上的三元催化劑，其中第二方向和第一方向相反。

分支排氣組件可以在冷起動狀況期間以第一操作模式(如上所述)操作。在使排氣流過剩余排氣部件(渦輪216和底部轉(zhuǎn)換器218)之前，通過調(diào)節(jié)排氣流量以首先引導(dǎo)熱排氣通過twc220，排氣熱可以被有效地傳遞到催化劑，從而加快催化劑活化。因此，熱排氣可以有效地用于提高twc溫度、減少對點火延遲的需要，從而增加發(fā)動機的燃料效率。通過更快地達到twc220起燃溫度，可以提高排放質(zhì)量。另外，在冷起動狀況期間，通過引導(dǎo)排氣通過渦輪216，可以減少渦輪加速的任何延遲，從而減少渦輪遲滯并且提高增壓性能。

圖2b示出第二操作模式中的排氣旁通組件200的示例實施例的示意圖210。圖2a中先前介紹的部件采用相同的編號并且不再介紹。

第二操作模式表示實現(xiàn)排氣流控制的四通閥217和215的第二設(shè)置。在第二操作模式中，第一四通閥217可以處于第二位置并且第二四通閥215也可以處于第二位置。當處于第二操作模式時，由于第一閥217的位置，經(jīng)由主排氣通道203向下游流動的總體積的排氣可以在接合點205處進入第一入口管223。排氣可以從第一入口管223沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的渦輪的第一端到尾管近側(cè)的渦輪的第二端)繼續(xù)流過容納在排氣組件200的第一分支204上的渦輪216。在離開渦輪216之后，排氣繼續(xù)經(jīng)由第一分支204向下游流動到第一出口管224。由于第二閥215的位置，在到達接合點207時，排氣可以沿第二方向(從尾管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第二端到發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第一端)被引導(dǎo)通過容納在第二分支202上的底部轉(zhuǎn)換器218。在離開底部轉(zhuǎn)換器218之后，排氣繼續(xù)經(jīng)由第二分支202流向接合點205。在接合點205處，排氣然后可以進入第二入口管225。排氣可以從第二入口管225沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的twc的第一端到尾管近側(cè)的twc的第二端)流過容納在排氣組件200的第三分支206上的三元催化劑(twc)220。在離開twc220之后，排氣可以繼續(xù)經(jīng)由第三分支206向下游流動到第二出口管226。在(經(jīng)由第二出口管226)到達接合點207時，排氣可以離開分支排氣組件200，并且可以繼續(xù)經(jīng)由主排氣通道203朝向尾管向下游流動。

一旦twc220完全活化(在達到起燃溫度之后)，分支排氣組件可以以第二操作模式(如上所述)操作。在此期間，發(fā)動機負載可以是低/中等的，并且發(fā)動機溫度可以較高。通過調(diào)節(jié)排氣流以首先引導(dǎo)熱排氣通過渦輪，可以在低中等負載區(qū)域中提高增壓性能。一旦排氣穿過渦輪，排氣的溫度可能下降。由于催化劑表面上的涂層，twc220可以在較低的排氣溫度下具有較高的轉(zhuǎn)換效率。因此，到達twc220(在穿過渦輪216后)的低溫排氣可以導(dǎo)致twc220的最佳性能。

圖2c示出第三操作模式中的排氣旁通組件200的示例實施例的示意圖230。第三操作模式表示實現(xiàn)排氣流控制的四通閥217和215的第三設(shè)置。在第三操作模式中，第一四通閥217可以被轉(zhuǎn)移到第三位置，而第二四通閥215可以被維持在第二位置。當處于第三操作模式時，由于第一閥217的位置，經(jīng)由主排氣通道203向下游流動的排氣可以同時進入第一入口管223和第二入口管225兩者中。排氣的第一部分可以在接合點205處進入第一入口管223。排氣可以從第一入口管223沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的渦輪的第一端到尾管近側(cè)的渦輪的第二端)繼續(xù)流過容納在排氣組件200的第一分支204上的渦輪216。在離開渦輪216之后，排氣繼續(xù)經(jīng)由第一分支204向下游流動到第一出口管224。由于第二閥215的位置，在到達接合點207時，排氣可以沿第二方向(從尾管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第二端到發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第一端)被引導(dǎo)通過容納在第二分支202上的底部轉(zhuǎn)換器218。在離開底部轉(zhuǎn)換器218之后，排氣繼續(xù)經(jīng)由第二分支202流向接合點205。在接合點205處，排氣然后可以進入第二入口管225。排氣可以從第二入口管225沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的twc的第一端到尾管近側(cè)的twc的第二端)繼續(xù)流過容納在排氣組件200的第三分支206上的三元催化劑(twc)220。在離開twc220之后，排氣可以繼續(xù)經(jīng)由第三分支206向下游流動到第二出口管226。在(經(jīng)由第二出口管226)到達接合點207時，排氣可以離開分支排氣組件200，并且可以繼續(xù)經(jīng)由主排氣通道203朝向尾管向下游流動。

排氣的第二(剩余)部分可以在接合點205處進入第二入口管225。排氣可以從第二入口管225繼續(xù)流過容納在排氣組件200的第三分支206上的twc220。在離開twc220之后，排氣繼續(xù)經(jīng)由第三分支206向下游流動到第二出口管226。在到達接合點207時，排氣的第二部分可以離開分支排氣組件200，并且可以繼續(xù)經(jīng)由主排氣通道203朝向尾管向下游流動，而不穿過底部轉(zhuǎn)換器和渦輪。

分支排氣組件可以在高發(fā)動機負載的狀況期間以第三操作模式(如上所述)操作。在這種情況下，通過使排氣經(jīng)由排氣組件的兩個分支同時流動，排氣的一部分(第二部分)可以繞過渦輪被釋放到大氣中，同時利用排氣的剩余部分(第一部分)繼續(xù)向發(fā)動機提供期望的增壓。排氣的第一部分與第二部分的比率可以基于駕駛員需求和/或增壓誤差。在一個示例中，由于駕駛員需求的增加，第一部分可以增加，而第二部分可以相應(yīng)地減少。在另一示例中，由于駕駛員需求的減少，第一部分可以增加并且第二部分可以相應(yīng)地增加。在又一示例中，在大增壓誤差期間，第二部分可以增加使得較大體積的排氣可以繞過渦輪，從而減少增壓誤差。增壓誤差基于期望增壓和實際增壓之間的差來確定。因此，在高負載狀況期間，可以維持增壓的性能而不需要附加的廢氣門閥和通道。以這種方式，基于發(fā)動機工況和每個部件的溫度要求，排氣可以被引導(dǎo)通過分支排氣系統(tǒng)200中的所有三個部件。

以這種方式，圖1和圖2a-圖2c的系統(tǒng)用于發(fā)動機系統(tǒng)，該發(fā)動機系統(tǒng)包括發(fā)動機進氣歧管；排氣組件，其具有第一分支、第二分支、第三分支、第一閥以及第二閥；渦輪增壓器，其具有耦接到排氣組件的第一分支的渦輪，渦輪連接到壓縮機；底部轉(zhuǎn)換器，其耦接到排氣組件的第二分支；以及控制器，其具有存儲在非暫時性存儲器上的計算機可讀指令，用于：調(diào)節(jié)第一閥和第二閥中的每一個，以使排氣經(jīng)由第一分支、第二分支以及第三分支中的每一個流過渦輪、底部轉(zhuǎn)換器以及三元催化劑中的每一個，其中排氣流動的順序基于發(fā)動機溫度和發(fā)動機負載。

圖1和圖2a-圖2c示出具有各種部件的相對定位的示例性配置。至少在一個示例中，如果示出彼此直接接觸或直接耦接，則這種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，被示出彼此連續(xù)或鄰近的元件可以分別為彼此連續(xù)或鄰近。作為一個示例，彼此共面接觸的部件可以被稱為共面接觸。作為另一示例，在至少一個示例中，彼此分離且在其間僅有空間而無其他部件的元件可以被如上稱呼。

圖3圖示說明示例性方法300，該示例性方法300可以被實施用于經(jīng)由分支排氣組件(諸如圖1和圖2的組件)的不同流動路徑調(diào)節(jié)排氣流動。用于實施方法300和本文所包括的其他方法的指令可以由控制器基于存儲在控制器的存儲器上的指令并結(jié)合從發(fā)動機系統(tǒng)的傳感器(諸如上述參考圖1所述的傳感器)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)動機致動器以根據(jù)下面所述的方法來調(diào)節(jié)發(fā)動機操作。

在302處，例程包括估計和/或測量當前的發(fā)動機工況。評估的狀況可以包括例如發(fā)動機溫度、發(fā)動機負載、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管真空、節(jié)氣門位置、排氣壓力、排氣空燃比等。

在304處，例程包括確定車輛發(fā)動機是否在冷起動狀況下操作。當發(fā)動機在延長的發(fā)動機停機段之后起動時，并且當發(fā)動機溫度低于閾值時，可以確認發(fā)動機冷起動狀況。閾值可以基于容納在排氣組件(諸如圖2a中的排氣組件200)的分支上的三元催化劑的起燃溫度。在達到起燃溫度之前，催化劑可能不能有效地起作用，從而在此期間增加排放。冷起動狀況也可以從低于閾值環(huán)境溫度來推斷。

在冷起動狀況期間，為了加速達到催化劑起燃溫度，可以首先引導(dǎo)熱排氣通過催化劑，而不使其流經(jīng)可以用作散熱器(降低到達催化劑的排氣的溫度)的渦輪。因此，如果確認發(fā)動機冷起動狀況，則例程移動到306以便以第一操作模式操作排氣組件。如參考圖2a所述。以第一模式中操作包括將位于排氣組件上游的排氣通道中的第一四通閥或閥_1(諸如圖2a中的閥217)轉(zhuǎn)移到第一位置，并且還將位于排氣組件下游的排氣通道中的第二四通閥或閥_2(諸如圖2a中的閥215)轉(zhuǎn)移到第一位置。

在308處，通過將排氣組件設(shè)置為第一操作模式，經(jīng)由主排氣通道向下游流動的總體積的排氣可以進入入口(第二)管(諸如圖2a中的第二入口管225)并且繼續(xù)流過容納在排氣組件的第三分支(諸如圖2a中的第三分支206)上的三元催化劑(twc)(諸如圖2a中的三元催化劑220)。在twc處，可以利用來自排氣的熱來增加twc的溫度。通過加速達到twc起燃溫度，可以改善排放質(zhì)量。在離開twc之后，排氣可以繼續(xù)經(jīng)由第三分支向下游流動到出口(第二)管(諸如圖2a中的第二出口管226)。排氣可以從出口管上被引導(dǎo)通過容納在排氣組件的第二分支(諸如圖2a中的第二分支202)上的底部轉(zhuǎn)換器(諸如圖2a中的底部轉(zhuǎn)換器218)。在離開底部轉(zhuǎn)換器之后，排氣可以經(jīng)由入口(第一)管(諸如圖2a中的第一入口管223)繼續(xù)朝向容納在排氣組件的第一分支(諸如圖2a中的第一分支204)上的渦輪(諸如圖2a中的渦輪216)流動。通過使排氣流過渦輪，即使在冷起動狀況期間也可以向發(fā)動機提供增壓。在離開渦輪之后，排氣可以經(jīng)由第一分支繼續(xù)向下游流動到出口(第一)管(諸如圖2a中的第一出口管224)，并且從其可以離開排氣組件。

在使排氣流過剩余排氣部件(渦輪和底部轉(zhuǎn)換器)之前，通過調(diào)節(jié)排氣流量以使熱排氣首先流過twc，排氣熱可以被有效地傳遞到催化劑，從而加快催化劑活性。以這種方式，熱排氣可以有效地用于提高twc溫度，而不需要點火延遲，從而增加發(fā)動機的燃料效率。另外，通過引導(dǎo)排氣通過渦輪，可以減少渦輪加速的任何延遲，從而減少渦輪遲滯并且提高增壓性能。在離開排氣組件之后，在322處排氣可以朝向尾管流動。在穿過消聲器之后，排氣可以被釋放到大氣中。

如果(在304處)確定發(fā)動機未在冷起動狀況下操作，則可以推斷催化劑已達到起燃溫度并且有效地用于排放控制。在310處，例程包括確定車輛發(fā)動機是否在低(或中等)負載狀況下操作。

如果確認發(fā)動機低負載狀況，則例程移動到312，以便以第二操作模式操作排氣組件。如參考圖2b所述，以第二模式操作包括將第一四通閥(閥_1)轉(zhuǎn)移到第二位置并且還將第二四通閥(閥_2)轉(zhuǎn)移到第二位置。

在314處，通過將排氣組件設(shè)置為第二操作模式，經(jīng)由主排氣通道向下游流動的總體積的排氣可以進入第一入口管，并且繼續(xù)流過容納在排氣組件的第一分支上的渦輪。通過使熱排氣流過渦輪，可以向發(fā)動機提供期望的增壓。另外，當排氣流過渦輪時，排氣的溫度降低。在離開渦輪之后，排氣繼續(xù)經(jīng)由第一分支向下游流動到第一出口管。排氣可以從第一出口管被引導(dǎo)通過容納在第二分支上的底部轉(zhuǎn)換器。在離開底部轉(zhuǎn)換器之后，排氣可以經(jīng)由第二入口管繼續(xù)朝向容納在第三分支上的twc流動。與在該模式下進入渦輪的排氣的溫度相比，穿過twc的排氣的溫度較低，從而有助于twc的最佳性能。在離開twc之后，排氣可以經(jīng)由第二出口管離開分支排氣組件。

通過調(diào)節(jié)排氣流量以首先引導(dǎo)熱排氣通過渦輪，可以提高增壓性能，并且還可以降低排氣的溫度。由于催化劑表面上的涂層，低溫排氣可以有助于twc的更高的轉(zhuǎn)換效率。在離開排氣組件(以第二模式操作)之后，在322處排氣可以朝向尾管流動。在穿過消聲器之后，排氣可以被釋放到大氣中。

如果(在310處)確定發(fā)動機未在低(或中等)狀況下操作，則例程包括在316處確定車輛發(fā)動機是否在高負載狀況下操作。在高負載狀況期間，排氣流可以顯著增加，并且總體積的排氣可以不被引導(dǎo)通過渦輪，以便減少增壓誤差并且避免損壞渦輪增壓器部件。

如果確認發(fā)動機高負載狀況，則例程移動到318以便以第三操作模式操作排氣組件。如參考圖2c所述，以第三模式操作包括將第一四通閥(閥_1)轉(zhuǎn)移到第三位置，同時將第二四通閥(閥_2)維持在第二位置。否則，如果對316的回答為否，則例程返回并且不執(zhí)行306/308、312/314或318/320中的任一個。例如，在一些實施例中，這些塊的動作僅在指定狀況下被執(zhí)行。

在320處，通過將排氣組件設(shè)置為第三操作模式，經(jīng)由主排氣通道向下游流動的排氣可以同時經(jīng)由第一入口管和第二入口管兩者被引導(dǎo)。排氣的第一部分可以進入第一入口管，并且可以繼續(xù)流經(jīng)容納在排氣組件的第一分支上的渦輪。通過改變被引導(dǎo)通過渦輪的排氣部分，可以在高負載狀況下調(diào)整提供給發(fā)動機的增壓。另外，當排氣流過渦輪時，排氣的溫度降低。在離開渦輪之后，排氣可以經(jīng)由第一分支向下游流動到第一出口管。排氣可以從第一出口管被引導(dǎo)通過容納在第二分支上的底部轉(zhuǎn)換器。在離開底部轉(zhuǎn)換器之后，排氣可以經(jīng)由第二入口管繼續(xù)朝向容納在第三分支上的twc流動。穿過twc的排氣的溫度可以較低，從而有助于twc的最佳性能。在離開twc之后，排氣可以經(jīng)由第二出口管離開分支排氣組件。排氣的第二(剩余)部分可以進入第二入口管，并且可以繼續(xù)流過容納在排氣組件的第三分支上的twc。排氣可以從twc經(jīng)由第二出口管離開分支排氣組件，而不穿過底部轉(zhuǎn)換器和渦輪。與僅引導(dǎo)通過twc的排氣部分相比，被引導(dǎo)通過渦輪的排氣部分可以基于發(fā)動機工況和增壓要求來確定。

排氣的第一部分與第二部分的比率可以基于諸如駕駛員需求和增壓誤差的參數(shù)。在一個示例中，當駕駛員需求增加時，第一部分可以相對于第二部分增加。在低駕駛員需求期間，較大體積的排氣(作為第二部分)可以繞過渦輪被直接引導(dǎo)通過第三分支。在另一示例中，期望的增壓可以低于實際增壓，從而導(dǎo)致增壓誤差。在這種情況下，第二部分可以增加，使得較大體積的排氣可以繞過渦輪，從而減小增壓誤差。

在離開排氣組件(以第三模式操作)之后，在322處，排氣的第一部分和第二部分中的每一個可以朝向尾管流動。在穿過消聲器之后，總體積的排氣可以被釋放到大氣中。

通過使排氣同時流動經(jīng)過排氣組件的兩個分支，可以繞過渦輪將排氣的一部分釋放到大氣中，同時繼續(xù)利用排氣的剩余部分向發(fā)動機提供期望的增壓。因此，在高負載狀況下，可以維持增壓性能，而不需要附加的廢氣門閥和通道。

以這種方式，根據(jù)每個部件(twc、底部轉(zhuǎn)換器以及渦輪)的溫度要求，可以以三種模式調(diào)節(jié)排氣流動路徑，而不繞過任何部件，從而優(yōu)化發(fā)動機性能。當發(fā)動機溫度低于閾值時，可以選擇第一模式，當發(fā)動機溫度高于閾值時，可以選擇第二模式，該閾值基于催化劑起燃溫度，并且當發(fā)動機負載高于閾值負載時，可以選擇第三模式。

圖4是示出圖1的分支排氣組件的示例性操作模式的表格400。發(fā)動機控制器可以基于發(fā)動機狀況和排氣組件的每個部件(渦輪、底部轉(zhuǎn)換器以及三元催化劑)的加熱要求來選擇操作模式中的一個?；谒x擇的操作模式，可以改變分別耦接到排氣組件上游和下游的排氣通道的兩個四通閥的位置。通過改變閥的位置，可以調(diào)節(jié)通過排氣組件的三個分支的排氣流的方向。

在一個示例中，控制器可以以第一操作模式操作排氣組件，例如在發(fā)動機溫度為低時的冷起動狀況期間。在此期間，發(fā)動機負載可以為低或中等的。由于冷起動狀況，三元催化劑(twc)可能沒有達到其起燃溫度，從而導(dǎo)致增加的排放水平。因此，在此期間，為了將熱排氣首先引導(dǎo)通過twc，第一閥(閥_1)和第二閥(閥_2)中的每一個可以轉(zhuǎn)移到其相應(yīng)的第一位置。由于給定的閥設(shè)置，總體積的熱排氣可以首先沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的twc的第一端到尾管近側(cè)的twc的第二端)流過twc，其中可以利用來自排氣的熱來增加twc溫度。在離開twc之后，排氣可以沿第二方向(從尾管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第二端到發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第一端)流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的渦輪的第一端到尾管近側(cè)的渦輪的第二端)流過渦輪。以這種方式，在冷起動狀況期間，除了向twc提供熱(用于達到起燃溫度)之外，還可以為發(fā)動機操作提供期望的增壓。

在另一個示例中，控制器可以以第二操作模式操作排氣組件，諸如在發(fā)動機溫度高時(熱發(fā)動機)的工況期間。在此期間，發(fā)動機負載可以為低或中等的。另外，可以推斷催化劑已達到起燃溫度并且最佳地起作用。在催化劑起燃之后，由于催化劑表面上的涂層，催化劑可以在較低的排氣溫度下具有較高的轉(zhuǎn)換效率。因此，在此期間，為了將低溫排氣引導(dǎo)通過twc同時提供期望的增壓，第一閥(閥_1)和第二閥(閥_2)中的每一個可以轉(zhuǎn)移到其相應(yīng)的第二位置。由于給定的閥設(shè)置，總體積的熱排氣可以首先沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的渦輪的第一端到尾管近側(cè)的渦輪的第二端)流過渦輪，其中可以利用排氣來向發(fā)動機提供增壓。另外，排氣溫度可以在渦輪處降低。在離開渦輪之后，排氣可以沿第二方向(從尾管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第二端到發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第一端)流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的twc的第一端到尾管近側(cè)的twc的第二端)流過twc。由于到達twc的排氣的低溫，可以有助于twc的最佳性能。以這種方式，在催化劑起燃之后，可以向發(fā)動機提供期望的增壓，并且可以將期望溫度的排氣引導(dǎo)通過twc。

在又一示例中，控制器可以以第三操作模式操作排氣組件，諸如在發(fā)動機負載高時的工況期間。在此期間，發(fā)動機溫度也可以高(熱發(fā)動機)。在高負載狀況期間，排氣流可以大幅增加，并且總體積的排氣可以不被引導(dǎo)通過渦輪，以便避免損壞渦輪增壓器部件。因此，在此期間，為了經(jīng)由多個流動路徑同時引導(dǎo)排氣，將第一閥(閥_1)轉(zhuǎn)移到第三位置，而將第二閥(閥_2)維持在第二位置。由于給定的閥設(shè)置，排氣的第一部分可以沿第一方向(從發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的渦輪的第一端到尾管近側(cè)的渦輪的第二端)流過渦輪，其中可以利用排氣向發(fā)動機提供增壓。在離開渦輪之后，排氣的第一部分可以沿第二方向(從尾管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第二端到發(fā)動機排氣歧管近側(cè)的底部轉(zhuǎn)換器的第一端)流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過twc。由于到達twc的排氣的低溫，可以有助于twc的最佳性能。同時，排氣的第二(剩余)部分可以僅流過催化劑，而繞過渦輪和底部轉(zhuǎn)換器。以這種方式，在高負載狀態(tài)期間，通過使排氣經(jīng)由排氣組件的兩個流動路徑同時流動，排氣的一部分可以繞過渦輪被釋放到大氣中，同時繼續(xù)利用排氣的剩余部分向發(fā)動機提供期望的增壓。

作為一個示例，從第一模式到第二模式的轉(zhuǎn)變可以響應(yīng)于催化劑的活化，從第二模式到第三模式的轉(zhuǎn)變可以響應(yīng)于所需扭矩的增加，并且從第三模式到第一模式的轉(zhuǎn)變可以響應(yīng)于發(fā)動機關(guān)閉請求。以這種方式，多個多通閥可用以于調(diào)整通過以不同模式操作的分支排氣組件中的不同流動路徑的排氣流?？梢曰诎l(fā)動機工況和部件的溫度要求來有效地調(diào)節(jié)通過組件的每個部件(以三種模式中的每個)的流動方向。通過將不同的排氣部件容納在分支排氣組件的不同分支/流動路徑中，可以改變通過每個部件的排氣流。另外，可以改變排氣流的順序，并且可以至少部分地繞過一個或多個部件，而不管它們相對于彼此的順序。

圖5示出圖示說明圖1的分支排氣組件的操作的示例操作順序500?；诎l(fā)動機工況和每個部件的溫度要求來確定通過具有不同部件的不同流動路徑的排氣流的方向。水平線(x軸線)表示時間，并且豎直標記t1-t4標識排氣旁通組件系統(tǒng)的操作中的重要時間。

從頂部開始的第一曲線(線502)示出發(fā)動機轉(zhuǎn)速隨時間的變化，并且第二曲線(線504)示出發(fā)動機負載隨時間的變化。第三曲線(線507)示出發(fā)動機溫度隨時間的變化。虛線507表示閾值溫度，低于該閾值溫度發(fā)動機溫度可以被認為是低的，諸如在冷起動狀況期間。一旦發(fā)動機溫度增加到閾值507以上，發(fā)動機可以被認為足夠熱以使三元催化劑(twc)活化。第四曲線(線508)示出耦接到分支排氣組件上游的排氣通道的第一四通閥(閥_1)的位置。第五且最后的曲線(線510)示出耦接到分支排氣組件下游的排氣通道的第二四通閥(閥_2)的位置。

在時間t1之前，發(fā)動機在車輛未被推進的停機段之后從靜止起動。發(fā)動機可以在具有低發(fā)動機溫度(低于閾值溫度507)的冷起動狀況下起動。另外，當發(fā)動機起動時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低并且發(fā)動機轉(zhuǎn)速逐漸增加到怠速水平。在此期間，發(fā)動機可在中等負載狀況下操作。由于冷起動狀況，耦接到排氣組件的第三分支的twc(諸如圖1中的twc120)可能未達到其起燃溫度。因此，在該期間，為了加速催化劑加熱，控制器可以首先引導(dǎo)熱排氣流過twc。為了首先引導(dǎo)熱排氣通過twc，第一閥(閥_1)和第二閥(閥_2)中的每一個可以轉(zhuǎn)移到其相應(yīng)的第一位置。由于給定的閥設(shè)置，總體積的熱排氣可以首先流過twc，其中可以利用來自排氣的熱來增加twc溫度。在離開twc之后，排氣可以流過耦接到排氣組件的第二分支的底部轉(zhuǎn)換器(諸如圖1中的底部轉(zhuǎn)換器118)并且然后流過渦輪(諸如圖1中的渦輪116)。在渦輪處，可以為發(fā)動機操作提供期望的增壓。

在時間t1處，當發(fā)動機溫度增加到高于閾值溫度(507)時，可以推斷twc已達到起燃溫度并且被活化。因此，由于催化劑表面上的涂層，催化劑可以在較低的排氣溫度下具有較高的轉(zhuǎn)換效率。因此，在twc活化之后，為了將低溫排氣引導(dǎo)通過twc同時提供期望的增壓，第一閥(閥_1)和第二閥(閥_2)中的每一個可以轉(zhuǎn)移到其相應(yīng)的第二位置。由于給定的閥設(shè)置，總體積的熱排氣可以首先流過渦輪，其中可以利用排氣向發(fā)動機提供期望的增壓。另外，排氣溫度可以在流過渦輪時降低。在離開渦輪之后，排氣可以流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過twc。由于到達twc的排氣的低溫，可以有助于twc的最佳性能。

在時間t2處，存在發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加和發(fā)動機負載增加到高負載狀況。由于高負載狀況，在時間t2和t3之間，排氣流可以大幅增加，并且總體積的排氣可以不被引導(dǎo)通過渦輪，以便減小增壓誤差并且避免損壞渦輪增壓器部件。相反，總體積的排氣可以被分成兩個部分，并且這兩個部分可以同時通過分支組件的兩個不同的流動路徑被引導(dǎo)。兩個部分的比率可以取決于駕駛員需求和增壓誤差。在一個示例中，當駕駛員需求增加時，(排氣的)第二部分可以減小，并且對應(yīng)的第一部分可以增加。另外，當增壓誤差增加時，第二部分可以增加，并且對應(yīng)的第一部分可以減小。增壓誤差可以被定義為實際增壓和期望增壓之間的差。因此，在此期間，為了同時經(jīng)由兩個流動路徑引導(dǎo)排氣，第一閥(閥_1)被轉(zhuǎn)移到第三位置，而第二閥(閥_2)被維持在第二位置。由于給定的閥設(shè)置，排氣的第一部分可以被引導(dǎo)通過渦輪，其中可以利用排氣來向發(fā)動機提供增壓。在離開渦輪之后，排氣的第一部分可以流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過twc。由于到達twc的排氣的低溫，可以有助于twc的最佳性能。同時，排氣的第二(剩余)部分可以繞過渦輪和底部轉(zhuǎn)換器而僅流過催化劑。

以這種方式，在高負載狀態(tài)期間，通過使排氣經(jīng)由排氣組件的兩個流動路徑同時流動，排氣的一部分可以繞過渦輪被釋放到大氣中，同時利用排氣的剩余部分繼續(xù)向發(fā)動機提供期望的增壓。

在時間t3處，可以存在發(fā)動機關(guān)閉請求，由此可以降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機負載。第一閥和第二閥(閥_1和閥_2)中的每一個的位置可以轉(zhuǎn)移到其對應(yīng)的第一位置。兩個閥中的每一個的第一位置可以是在發(fā)動機關(guān)閉期間的閥的默認設(shè)置。在時間t3和t4之間，發(fā)動機持續(xù)關(guān)閉并且不測量發(fā)動機溫度。在時間t4處，發(fā)動機重起動請求被接收，響應(yīng)于接收的發(fā)動機重起動請求，發(fā)動機從靜止起動。在本文中，與上次關(guān)閉相比，發(fā)動機在較短的持續(xù)時間后重起動。因此，發(fā)動機可以在發(fā)動機溫度高于閾值溫度507的熱起動狀況下起動。另外，當發(fā)動機起動時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機負載穩(wěn)定地增加。由于在重起動時發(fā)動機溫度較高，第一閥(閥_1)和第二閥(閥_2)中的每一個可以轉(zhuǎn)移到其相應(yīng)的第二位置。由于給定的閥設(shè)置，總體積的熱排氣可以首先流過渦輪，其中可以向發(fā)動機提供期望的增壓，并且相應(yīng)地可以降低排氣溫度。在離開渦輪之后，較低溫度的排氣可以流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過twc。在時間t4之后，排氣組件繼續(xù)以該模式操作。

以這種方式，通過調(diào)節(jié)耦接到具有第一分支、第二分支和第三分支的分支排氣系統(tǒng)的多個閥的位置，每個分支容納不同的排氣部件，可以改變排氣流通過不同的排氣部件的順序，同時使排氣流過不同的排氣部件中的每一個。

在一個示例中，一種方法包括在發(fā)動機冷起動期間，使排氣首先流過三元催化劑、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過渦輪；在催化劑起燃之后，使排氣首先流過渦輪、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過三元催化劑；以及在高負載操作期間，至少部分地繞過渦輪。在前述示例方法中，附加地或可選地，繞過包括使排氣的第一部分流過三元催化劑、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過渦輪，并且使排氣的第二剩余部分僅流過三元催化劑，同時繞過渦輪和底部轉(zhuǎn)換器中的每一個。在任何或所有前述示例中，基于駕駛員需求和增壓誤差，附加地或可選地調(diào)節(jié)第一部分與第二部分的比率。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，調(diào)節(jié)包括當駕駛員需求增加時，減少第二部分同時相應(yīng)地增加第一部分，并且當增壓誤差增加時增加第二部分同時相應(yīng)地減少第一部分，增壓誤差包括實際增壓和期望增壓之間的差。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，三元催化劑、底部轉(zhuǎn)換器以及渦輪被容納在分支排氣組件的不同分支中，不同的分支經(jīng)由第一閥和第二閥中的每一個彼此流體連接。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，使排氣首先流過三元催化劑、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過渦輪包括使排氣首先沿第一方向流過容納在第三分支上的三元催化劑、然后使排氣沿第二方向流過容納在第二分支上的底部轉(zhuǎn)換器并且然后使排氣沿第一方向流過容納在第一分支上的渦輪，第二方向與第一方向相反；其中使排氣首先流過渦輪、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過三元催化劑包括使排氣首先沿第一方向流過容納在第一分支上的渦輪、然后沿第二方向流過容納在第二分支上的底部轉(zhuǎn)換器并且然后沿第一方向流過容納在第三分支上的三元催化劑；并且其中至少部分地繞過渦輪包括使排氣的第一部分首先沿第一方向流過容納在第一分支上的渦輪、然后沿第二方向流過容納在第二分支上的底部轉(zhuǎn)換器并且然后沿第一方向流過容納在第三分支上的三元催化劑，并且同時使排氣的第二部分沿第一方向僅流過第三分支，同時繞過渦輪和底部轉(zhuǎn)換器中的每一個。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，第一閥耦接到第一分支的第一端、第二分支的第一端以及第三分支的第一端中的每一個，并且其中第二閥耦接到第一分支的第二端、第二分支的第二端以及第三分支的第二端中的每一個。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，使排氣在冷起動期間流動包括將第一閥致動到第一位置并且將第二閥致動到第一位置，其中使排氣在催化劑起燃之后流動包括將第一閥致動到第二位置并且將第二閥致動到第二位置，并且其中使排氣在高負載操作期間流動包括將第一閥致動到第三位置并且將第二閥致動到第二位置。

在另一個示例中，一種發(fā)動機方法包括調(diào)節(jié)耦接到分支排氣系統(tǒng)的第一分支、第二分支以及第三分支中的每一個的多個閥的位置，每個分支容納不同的排氣部件，以改變排氣流通過不同的排氣部件的順序，同時使排氣流過不同的排氣部件中的每一個。在前述示例方法中，附加地或可選地，該調(diào)節(jié)包括：以第一閥處于第一位置和第二閥處于第一位置的第一模式操作，以使排氣首先流過容納在分支排氣系統(tǒng)的第三分支上的三元催化劑、然后流過容納在分支排氣系統(tǒng)的第二分支上的底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過容納在分支排氣系統(tǒng)的第一分支上的渦輪；以第一閥處于第二位置和第二閥處于第二位置的第二模式操作，以使排氣首先流過渦輪、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過三元催化劑；以及以第一閥處于第三位置和第二閥處于第二位置的第三模式操作，以使排氣的第一部分首先流過渦輪、然后流過底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過三元催化劑，并且使排氣的第二部分繞過渦輪和底部轉(zhuǎn)換器流過三元催化劑。任何或所有前述示例還包括，附加地或可選地，基于發(fā)動機溫度和發(fā)動機負載在第一模式、第二模式以及第三模式之間選擇。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，選擇包括當發(fā)動機溫度低于閾值時選擇第一模式，當發(fā)動機溫度高于閾值時選擇第二模式，該閾值基于催化劑起燃溫度，以及當發(fā)動機負載高于閾值負載時選擇第三模式。任何或所有前述示例還包括，附加地或可選地，響應(yīng)于催化劑的活化，從第一模式轉(zhuǎn)變到第二模式；響應(yīng)于所需扭矩的增加，從第二模式轉(zhuǎn)變到第三模式；以及響應(yīng)于發(fā)動機關(guān)閉請求，從第三模式轉(zhuǎn)變到第一模式。在任何或所有前述示例中，第一模式、第二模式以及第三模式中的每一個附加地或可選地包括使排氣沿第一方向流過第一分支、使排氣沿第二方向流過第二分支以及使排氣沿第一方向流過第三分支，第一方向與第二方向相反。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，在第三模式中，第一部分與第二部分的比率基于駕駛員需求和增壓誤差。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，第一模式包括將來自排氣的熱量傳遞到三元催化劑以增加催化劑溫度。

在又一示例中，一種發(fā)動機系統(tǒng)包括：發(fā)動機進氣歧管；具有第一分支、第二分支、第三分支、第一閥以及第二閥的排氣組件；渦輪增壓器，其具有耦接到排氣組件的第一分支的渦輪，該渦輪連接到壓縮機；底部轉(zhuǎn)換器，其耦接到排氣組件的第二分支；以及控制器，其具有存儲在非暫時性存儲器上的計算機可讀指令，用于：調(diào)整第一閥和第二閥中的每一個，以使排氣經(jīng)由第一分支、第二分支以及第三分支中的每一個流經(jīng)渦輪、底部轉(zhuǎn)換器以及三元催化劑中的每一個，其中排氣流動的順序基于發(fā)動機溫度和發(fā)動機負載。在前述示例方法中，附加地或可選地，排氣流動包括：在第一狀況期間，使排氣首先流過具有三元催化劑的第三分支、然后流過具有底部轉(zhuǎn)換器的第二分支并且然后流過具有渦輪的第一分支；在第二狀況期間，使排氣首先流過具有渦輪的第一分支、然后流過具有底部轉(zhuǎn)換器的第二分支并且然后流過具有三元催化劑的第三分支；在第三狀況期間，使排氣的第一部分首先流過具有渦輪的第一分支、然后流過具有底部轉(zhuǎn)換器的第二分支并且然后流過具有三元催化劑的第三分支，并且使排氣的第二部分繞過渦輪和底部轉(zhuǎn)換器流過三元催化劑。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，第一狀況包括冷起動狀況，第二狀況包括高于閾值發(fā)動機溫度和低于閾值發(fā)動機負載，并且第三狀況包括高于閾值發(fā)動機溫度和高于閾值發(fā)動機負載，其中閾值發(fā)動機溫度基于催化劑起燃溫度。在任何或所有前述示例中，附加地或可選地，在第一狀況期間，第一閥和第二閥中的每一個被調(diào)節(jié)以使排氣沿第一方向流過第一分支和第三分支，并且沿第一方向流過第二分支；在第二狀況期間，第一閥和第二閥中的每一個被調(diào)節(jié)以使排氣沿第一方向流過第一分支和第三分支，并且沿第一方向流過第二分支；以及在第三狀況期間，第一閥和第二閥中的每一個被調(diào)節(jié)以使排氣的第一部分沿第一方向流過第一分支和第三分支、沿第一方向流過第二分支，并且使排氣的第二部分沿第一方向流過第三分支，而繞過第一分支和第二分支。

以這種方式，通過將不同的排氣部件容納在分支排氣組件的不同分支/流動路徑中，可以改變通過部件的排氣流。例如，可以改變排氣流的順序，并且可以至少部分地繞過一個或多個部件，而不管它們相對于彼此的順序。以這種方式，通過使排氣流過容納在分支排氣組件的不同分支上的不同的排氣部件，可能在冷起動狀況期間加速達到催化劑起燃溫度同時向發(fā)動機提供增壓。可以基于發(fā)動機工況和相應(yīng)部件的溫度要求來引導(dǎo)排氣，以沿不同方向流過排氣部件中的每一個。在達到催化劑起燃溫度之后，通過調(diào)節(jié)排氣流以引導(dǎo)熱排氣在流過剩余排氣部件之前首先通過渦輪，可以提供期望的發(fā)動機增壓，并且還可以降低到達催化劑的排氣的溫度，從而提高催化劑轉(zhuǎn)換效率。在高發(fā)動機負載狀況期間，通過利用多個流動路徑以經(jīng)由排氣組件引導(dǎo)排氣，可能部分地繞過渦輪，從而降低增壓誤差的可能性。使用一對閥來調(diào)整通過容納在分支排氣組件的不同分支中的排氣部件的排氣流的技術(shù)效果是：根據(jù)發(fā)動機工況和每個排氣部件的溫度需求，可以改變排氣流通過每個排氣部件的順序，而不考慮在排氣組件中排氣部件相對于彼此的位置。另外，可以使用更少的部件來改變流。例如，通過利用兩個排氣組件閥，可以減少對附加的廢氣門閥和廢氣門通道的依賴。通過調(diào)節(jié)排氣流通過每個排氣部件的順序，可以提高發(fā)動機效率、排放質(zhì)量以及燃料效率。

注意，包括在本文中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。本文公開的控制方法和程序可以存儲為非臨時性存儲器中的可執(zhí)行指令，并且可以由包括控制器與各種傳感器、致動器和其它發(fā)動機硬件的控制系統(tǒng)執(zhí)行。本文描述的具體程序可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅(qū)動的、中斷驅(qū)動的、多任務(wù)的、多線程的等。因此，所示的各種行為、操作和/或功能可以按所示的順序執(zhí)行、并行地執(zhí)行或在一些情況下省略。同樣，處理的順序不是實現(xiàn)本文面描述的示例實施例的特征和優(yōu)點所必需的，而是為了便于說明和描述提供。根據(jù)使用的特定策略，所示的行為、操作和/或功能中的一個或多個可以被重復(fù)地執(zhí)行。此外，所述的行為、操作和/或功能可以圖形化地被程序化到發(fā)動機控制系統(tǒng)的計算機可讀存儲介質(zhì)的非臨時性存儲器之內(nèi)的代碼，其中所述的行為通過執(zhí)行包括各種發(fā)動機硬件組件與電子控制器的系統(tǒng)中的指令而被執(zhí)行。

應(yīng)當認識到，本文所公開的構(gòu)造和程序在本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實施例不應(yīng)被認為具有限制意義，因為許多變體是可能的。例如，上述技術(shù)可以使用到v-6、i-4、i-6、v-12、對置4缸和其它發(fā)動機類型。本公開的主題包括本文所公開的各種系統(tǒng)和配置和其它特征、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。

隨附的權(quán)利要求具體指出被認為新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可以涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。這樣的權(quán)利要求應(yīng)當被理解為包括一個或多個這樣的元件的組合，既不要求也不排除兩個或更多個這樣的元件。所公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和子組合可以通過修改本申請的權(quán)利要求或通過在本申請或相關(guān)的申請中提出新權(quán)利要求被要求保護。這樣的權(quán)利要求，無論比原權(quán)利要求范圍更寬、更窄、等同或不同，均被認為包含在本公開的主題內(nèi)。