[发明专利]控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车

说明书

本发明涉及一种用于控制内燃机(3)的电气化废气涡轮增压器(2)的方法(1)，该方法包括：措施a)，根据该措施监测对内燃机(3)提出的负载要求(16)，以及措施b)，如果在措施a)中监测的负载要求(16)超过预设的阈值(17)，则激活电气化废气涡轮增压器(2)的增压模式(18)。

技术领域

本发明涉及一种用于控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法以及一种包括具有电气化废气涡轮增压器的内燃机的机动车，所述内燃机设计用于执行这种根据本发明的方法。

背景技术

废气涡轮增压器已经使用了很长时间以提高内燃机的性能。典型地，这种废气涡轮增压器包括：布置在内燃机的废气管路中的废气涡轮机；以及布置在内燃机的新鲜空气管路中的压缩机。在此，未被内燃机使用的废气能量借助于废气涡轮增压器的废气涡轮机被转换并且被用于驱动压缩机。在此，压缩机用于压缩流过内燃机的新鲜空气管路的增压空气，使得增压空气的增压压力被提高。这意味着，在燃烧室容积给定的情况下，内燃机具有用于燃烧的更多空气用于燃烧燃料。这产生期望的性能提升。在常规的废气涡轮增压器中，为了将从废气中借助于废气涡轮机生成的功率或能量传递至压缩机而在废气涡轮机和压缩机之间设有机械驱动连接装置。

然而，这种废气涡轮增压器的效率和性能通常强烈取决于驱动废气涡轮机的废气的体积流。因此，特别是在废气的小体积流的情况下，如尤其在内燃机转速低的情况下占主导的这种小的体积流的情况，会造成借助于压缩机仅实现不足的增压压力。这表现为性能损失，该性能损失对于本领域技术人员也以术语“涡轮孔(Turbo-Loch)”已知。

为了避免或最小化随这种涡轮孔产生的性能损失，在废气涡轮增压器中使用机械增压压力调节装置已有很长时间。可以借助于这种增压压力调节装置来优化废气涡轮机功率的特性曲线，使得废气涡轮增压器的效率在更大的输送给废气涡轮机的废气体积的范围内改善，其中所述增压压力调节装置能够以可变的涡轮机几何构造或废气阀门的形式实现。

为了避免涡轮孔，电气化废气涡轮增压器已经使用了一段时间，因为所述增压压力调节装置尤其在内燃机的转速特别低的情况下达到其极限。代替上述的废气涡轮机和压缩机之间的机械驱动连接装置，这种电气化废气涡轮增压器通常包括电动马达，借助所述电动马达能够将需要用于产生所需增压压力的功率或能量输送给压缩机；和发电机，借助所述发电机能够将由废气涡轮机利用废气产生的功率或能量转换为电功率或能量。因此可以以灵活的方式使用由发电机产生的电功率或能量来驱动电动马达。常规的电气化废气涡轮增压器通常设有电能量存储器，可以将由发电机产生的、但不需要用于驱动电动马达的能量暂存在所述电能量存储器中，使得该能量在以后的时间点用于驱动用来驱动压缩机的电动马达。

在这种背景下，US 6,637,205 B1公开了一种电支持的废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器的废气涡轮机具有可变的涡轮机几何构造。另外，电支持的废气涡轮增压器具有：经由轴机械地与废气涡轮机耦接的压缩机；和用于功率支持的电动马达，其与将废气涡轮机和压缩机连接的轴耦接。这意味着可以借助于电动马达额外地将功率或能量输送给压缩机。在此，证实为不利的是：废气涡轮机和压缩机永久地彼此机械连接，这在废气涡轮增压器或具有废气涡轮增压器的内燃机的每个工作点处不都是有益的。

从US 8,813,494B2中已知：如果废气能量大于借助于压缩机要产生的增压压力所需要的废气能量，则在流体平行于涡轮增压器的废气涡轮机的旁通管道中使用附加涡轮机，其中借助于所述附加涡轮机能够运行发电机。在此，不可以以不利的方式电支持压缩机。

此外，US 7,958,727B2公开了一种废气涡轮机，所述废气涡轮机与发电机驱动连接。在此，能够借助于发电机产生电功率或能量，所述电功率或能量能够用于驱动机动车的电驱动的压缩机或电牵引马达，或为电能量存储器充电。在此，不利地没有提出如果内燃机在短期内需要特别大的负载，则如何控制电气化废气涡轮增压器的解决方案。