[发明专利]用于运行内燃机的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机尤其可以在扫气运行中运行的内燃机。

背景技术

为了在部分负载运行中改进发动机效率，连续地降低内燃机的排量。由此引起的功率损失通过以下方式得到补偿，即设置了增压装置，所述增压装置在提高了的增压压力下向内燃机提供新鲜空气。尤其对于作为增压装置的废气涡轮增压器来说，在进行快速的负载形成时产生赤字，而快速的负载形成为保证机动车的良好的牵引特性而对于较快的加速来说是必要的。这些缺点可以通过扫气运行来得到补偿，在扫气运行时通过进气阀的打开阶段以及排气阀的打开阶段的阀交叠来将新鲜空气从气缸中扫过。从中通过所输送的质量流量的提高来获得更高的发动机力矩和废气涡轮增压器的更好的工作点。

发明内容

按照本发明，设置了一种按权利要求1所述的用于在扫气运行中运行内燃机的方法以及按并列的权利要求所述的一种装置、一种发动机系统以及一种内燃机。

本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。

按照第一方面，设置了一种用于运行具有至少一个气缸的内燃机的方法，其中所述气缸具有第一及第二排气阀，其中所述内燃机能够在扫气运行中运行，方法是所述排气阀的关闭时刻在四冲程运行的排气冲程之后处于进气阀的打开时刻之后，其中所述第二排气阀在扫气运行中在时间上迟延于所述第一排气阀打开。

通过所述扫气运行，可以改进增压装置的不稳定的和稳定的特性，方法是提高所述内燃机的气缸中的充气水平也就是通过所述气缸来输送的新鲜空气质量流量并且由此使瞬态的负载形成加速或者说提高发动机力矩的稳定的终值。扫气的程度由通过所述气缸来输送的新鲜空气质量来确定，所述扫气的程度在废气侧还受到布置在那里的催化器的限制。一方面催化器中的转换仅仅在有限的入范围内进行并且另一方面最大的催化器放热受到了限制。

为了尽管如此还是要借助于扫气运行来实现快速的负载形成，必须由废气涡轮增压器的涡轮机转换尽可能多的在废气中存在的剩余热量。为此必须在所述废气涡轮增压器的涡轮机之前的废气中进行再反应，从而在那里可以提高废气的温度以及涡轮机效率。

用于在到达废气涡轮增压器的涡轮机之前出现再反应的必要的前提是化学计算不足比的（含燃料多的）废气与新鲜空气的混合。混合越均匀，在所述涡轮机之前或者在其当中能够释放的能量就越大。分析已经表明，按排气弯管设计可以在所述气缸的排气阀直至所述增压装置的涡轮机之间的排气系中进行混合，主要紧靠着在所述涡轮机的前面、当中及后面进行混合。但是，由此提高的废气焓只有其可以在所述废气涡轮增压器的前面或者当中转换才能用于增压。

上述方法能够在所述涡轮机的上游改进混合过程，从而提早进行再反应。通过气缸的排气阀的错开的运行，首先将部分排气道之一的通过所述扫气运行输送到部分排气道中的新鲜空气朝所述涡轮机的方向输送并且随后在通过首先打开的排气阀并且通过所述部分排气道将燃烧废气的一部分输送到共同的排气道中之后打开另一个排气阀，用于将另一条部分排气道的新鲜空气柱输送到所述共同的排气道中。由此改进新鲜空气和废气的在共同的排气道中的均匀化并且可以在到达所述增压装置的涡轮机之前提早在内燃机的排气系中进行再反应。这能够实现较高的涡轮机效率，因为所述涡轮机中的能够转换的废气焓较大。

通过上述方法，一般在扫气运行时通过废气再反应来提高废气焓的利用，方法是改进含燃料多的废气也就是具有未燃烧的燃料份额的燃烧废气与新鲜空气的混合并且在更加靠近发动机的地方实现所述混合。由此对于扫气运行来说获得较大的自由度并且能够实现内燃机的较小的尺寸设计。由此可以降低消耗并且减少CO₂排放。

尤其可以确定，对于在一个缸体底座的内部引起180°曲轴转角的点火间隔的气缸数来说由于相应必要的弯管设计，在到达所述增压装置的涡轮机之前混合程度变小。因为上述用于运行内燃机的方法为改进排气系中的均匀化而不取决于内燃机的气缸的数目，所以所提出的方法对于具有前面所描述的气缸数的内燃机来说特别有效。

上述方法设置了传统的扫气运行的两个阶段，对于这两个阶段来说在第一阶段中排气阀打开并且含燃料多的废气通过部分排气道流到所述共同的排气道中，所述共同的排气道在早先的周期中由于扫气运行而充满新鲜空气。在接下来的第二阶段中进气阀打开并且新鲜空气流到气缸中并且流到用含燃料多的废气填充的部分排气道中。