[发明专利]具有并联增压和可激活涡轮内燃发动机的操作方法及执行所述类型方法的内燃发动机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求，2016年2月4日提交的德国专利申请No.102016201729.2的优先权。上述申请的全部内容通过引用全部并入本文用于所有目的。

技术领域

本公开涉及用于操作增压内燃发动机的方法。

背景技术

内燃发动机可包括汽缸体和至少一个缸盖，它们在组装端侧相互连接以形成汽缸。为了控制充气交换，内燃发动机可利用控制元件-通常是提升阀的形式-以及致动这些控制元件的致动装置。每个提升阀移动，以便实现，也即是执行，在打开位置和关闭位置之间的阀门升程，且通过这样做，在打开期间，打开了与阀相关联的开口。用于阀的移动的阀致动机构(包括阀自身)被称为阀驱动装置。汽缸盖通常用作容纳阀驱动装置。

在充气交换期间，燃烧气体经由汽缸的出气口排放，并且利用增压空气的充气经由进气口进行。阀驱动装置在正确的时间打开和关闭进气口和出气口，通常寻求最大可能的流横截面的快速打开，以便在流入和流出气体流中保持低节流损失，并且以便保证汽缸最可能的充气以及排气的有效排放。汽缸通常也提供有两个或更多个进气口和出气口。

通向进气口的进气管线以及邻接出气口的排气管线可至少部分地集成在汽缸盖中。汽缸的排气管线通常合并以形成一个共用的总排气管线，或者合并成组以形成两个或更多个总排气管线。排气管线合并以形成总排气管线在一般来说且在本公开的背景下被称作排气歧管，其中总排气管线的位于设置在总排气管线中的涡轮的上游的那部分，根据本公开被认为是属于排气歧管。

在歧管下游，出于内燃发动机增压的目的，排气可以被供应到至少两个排气涡轮增压器的涡轮，且如果存在的话，被供应到用于排气后处理的一个或更多系统。

排气涡轮增压器相对于机械增压器的优势在于不存在用于传递功率的机械连接，或者增压器和内燃发动机之间不需要机械连接。然而机械增压器完全从内燃发动机抽取用于驱动其自身所需要的能量，且由此降低了输出功率并由此不利地影响了效率，而排气涡轮增压器利用了热排气的排气能量。

排气涡轮增压器包括设置在同一轴上的压缩机和涡轮。热排气流被供给到涡轮并在所述涡轮中利用能量的释放而膨胀，结果是轴被置于旋转中。由排气流供应到涡轮且最终被供应到轴的能量被用于驱动同样是设置在该轴上的压缩机。压缩机递送并压缩供应到其的增压空气，结果获得了至少两个汽缸的增压。可提供增压空气冷却装置，籍此压缩的增压空气在进入到汽缸之前被冷却。

增压主要用以增加内燃发动机的功率。这里，压缩用于燃烧过程的空气，其结果是更大的空气质量在每个工作循环中能够被供应到每个汽缸。以此方式，可以增加燃料质量且因此增加平均压力。增压是用于增加内燃发动机功率的适宜手段同时维持不变的工作容积，或者是用于降低工作容积同时维持相同功率的合适手段。在任意情况下，增压导致容积功率输出增加以及更为有利的功率重量比。如果工作容积降低，由此可能将负荷集体转换为更高负荷，在更高负荷下，单位燃料消耗率较低。借由增压结合适当传动配置，也可能实现所谓的自动降速，其同样可能实现较低的单位燃料消耗率。增压因而在使得燃料消耗最小化(即，改善内燃发动机的效率)的内燃发动机研发中一直提供了帮助。

基本上寻求将排气涡轮增压器的涡轮设置为尽可能靠近汽缸的出气口，从而由此首先能够最优地使用热排气的排气焓，热排气的排气焓主要是由排气压力和排气温度确定，并且其次保证涡轮的快速响应行为且由此保证了涡轮增压器的快速响应行为。在这种连接中，因此还从根本上寻求热惯性和汽缸出气口与涡轮之间的管线系统体积的最小化，这可以通过降低排气管线的质量和长度而实现。

排气涡轮增压器的构造通常造成困难，其中基本上寻求在所有的旋转速度范围中获得显著的性能增加。然而，根据之前的系统，当某个发动机速度下冲(undershoot)时，观察到相对较为显著的扭矩降。如果考虑到充气压力比取决于涡轮压力比，所述扭矩降是可以理解的。例如，如果发动机速度降低，这导致较小的排气质量流量，且由此导致较低的涡轮压力比。结果是，充气压力比和充气压力同样在较低的发动机速度方向上降低，这等于扭矩降。

在之前的系统中，使用各种措施寻求改善增压内燃发动机的扭矩特性。

例如，一个这种措施是小的涡轮横截面设计，同时提供排气放气(blow-off)设施。这种涡轮也被称为废气门涡轮。如果排气流率超过临界值，排气流的一部分在所谓的排气放气进程期间经由旁路管线被引导经过涡轮。这种方案所具有的缺点在于，增压行为在较高发动机速度下或者相对较大量排气的情况下常常是不足的。