專利名稱：內(nèi)燃機(jī)、新鮮空氣系統(tǒng)和相關(guān)的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種操作內(nèi)燃機(jī)的方法，特別用在具有權(quán)利要求I的前序部分特征的汽車中。此外，本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣系統(tǒng)，特別用在具有權(quán)利要求6的前序部分特征的和裝備有所述新鮮空氣系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的汽車中。
背景技術(shù)：
從DE102007014447A1的內(nèi)燃機(jī)，即ー種具有新鮮空氣系統(tǒng)的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)是已知的，其中，新鮮空氣系統(tǒng)包括增壓裝置、增壓空氣冷卻器和可變共振系統(tǒng)(variableresonance system),即具有振動(dòng)管道系統(tǒng)(vibrating tube system)的形式和/或共振容積系統(tǒng)(resonance volume system)的形式的共振系統(tǒng)。已知的內(nèi)燃機(jī)被專門地操作從而優(yōu)選地，可以在內(nèi)燃機(jī)的全部速率范圍內(nèi)，減少甚至被消除在新鮮空氣系統(tǒng)中的共振，其中特別地，附加增壓效果通過所述共振被減至最低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了展示一種用于特別使能量效率的提高成為可能的增壓內(nèi)燃機(jī)的問題的方法。根據(jù)本發(fā)明，該問題通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題內(nèi)容得到解決。優(yōu)選的實(shí)施例為從屬權(quán)利要求的主題內(nèi)容。本發(fā)明基于操作用于內(nèi)燃機(jī)的一種新鮮空氣系統(tǒng)的總體概念，其包括一個(gè)可變振動(dòng)管道增壓裝置(variable vibrating tube charging device)和/或一個(gè)可變共振增壓裝置(variable resonance charging device),其在內(nèi)燃機(jī)的低轉(zhuǎn)速范圍為壓縮模式，而在中間和高轉(zhuǎn)速范圍為膨脹模式。這種新鮮空氣系統(tǒng)既可以使用在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)也可以使用在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在壓縮模式，壓カ振動(dòng)特別地從新鮮空氣系統(tǒng)而來從而在氣體交換操作中負(fù)振動(dòng)充足，即，壓カ槽被燃燒室包圍，并且因此在各個(gè)燃燒室產(chǎn)生增壓。換言之，在膨脹模式期間新鮮空氣系統(tǒng)的協(xié)調(diào)被特定地實(shí)現(xiàn)從而在各個(gè)燃燒室增壓的期間，在入口關(guān)閉前直接產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)壓變化幅度。對(duì)于低轉(zhuǎn)速范圍，增壓壓カ因此可以通過增壓裝置的壓力等級(jí)增加，這增加了排氣流并且最終，當(dāng)排氣渦輪增壓器被使用時(shí)，増加了排氣渦輪增壓器的功率。在中間和高轉(zhuǎn)速范圍，增壓壓カ的減少導(dǎo)致了燃燒室溫度的降低，其可以用于最優(yōu)化燃燒操作并且將爆震傾向減至最低。例如，點(diǎn)火時(shí)間可以被向前變換，在同樣輸出時(shí)可以被用于燃料消耗的減少。可選擇地，同樣的燃料消耗能量可以增加。用于定義轉(zhuǎn)速范圍使用的形容詞“低”，“中間”和“高”并不被理解為絕對(duì)值信息，但是可以理解為相對(duì)值信息，所以目的僅僅是要表述在較低的轉(zhuǎn)速范圍和中間轉(zhuǎn)速的范圍相比，呈現(xiàn)較低的轉(zhuǎn)速，同時(shí)，中間的轉(zhuǎn)速范圍和更高的轉(zhuǎn)速范圍相比，呈現(xiàn)較低的轉(zhuǎn)速。根據(jù)ー個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，增壓裝置可以被另外地被激活以在中間和高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)増加增壓壓力。通過該種方法，可以再一次或多或少地補(bǔ)償通過膨脹模式實(shí)現(xiàn)的燃燒室的壓カ減小，即通過增壓裝置相應(yīng)地增加了適當(dāng)?shù)膲毫?。因?yàn)樵鰤嚎諝饫鋮s器被安置在增壓裝置的下游，壓力水平的増加不能導(dǎo)致任何顯著的溫度増加。通過膨脹模式，壓力水平和增壓空氣溫度在各自的燃燒室內(nèi)降低。壓力水平因此相當(dāng)于ー個(gè)“正?！敝担ǔＪ怯稍鰤貉b置產(chǎn)生的。通過膨脹，增壓空氣被冷卻。與通常產(chǎn)生的具有確定溫度的壓力水平相比，在膨脹模式產(chǎn)生的增壓空氣比相同壓力水平所產(chǎn)生的增壓空氣要更冷。因此在沒有排氣溫度，燃燒或爆震傾向的消極影響下，將點(diǎn)火時(shí)間在時(shí)間上提前就成為可能。特別優(yōu)選地，增壓裝置是排氣渦輪增壓器，其渦輪機(jī)包括旁通閥，也可以被稱為廢氣門閥，用于控制繞過渦輪機(jī)或渦輪機(jī)葉輪的旁通流(其也可以被稱為廢氣門流)。在中間和高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，旁通閥可以然后被激活以減少旁通流。結(jié)果，引導(dǎo)通過渦輪機(jī)的主流增カロ，者増加了排氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)側(cè)的壓力。因此，在這種情況下旁通閥的激活也用于補(bǔ)償可能通過新鮮空氣系統(tǒng)的膨脹模式產(chǎn)生的壓カ減小。另外地或可選擇地，如果增壓裝置被配置為排氣渦輪增壓器，渦輪機(jī)可以被裝備有用于控制渦輪機(jī)的渦輪機(jī)葉輪的流入橫截面的可變渦輪機(jī)幾何形狀。在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可變渦輪機(jī)幾何形狀因此可以被激活來減少流入橫截面，這增加了排氣的流速并且導(dǎo)致渦輪的加速并且因此得到了渦輪機(jī)功率的増加。這也可以被用于在膨脹模式時(shí)達(dá)到的壓カ減小的補(bǔ)償。這樣的實(shí)施例是特別優(yōu)選的，其中新鮮空氣系統(tǒng)被構(gòu)造為具有分布室的振動(dòng)管道系統(tǒng)，通過所述振動(dòng)管道系統(tǒng)各個(gè)振動(dòng)管道從該分布室通向燃燒室并且對(duì)于該分布室具有共用的進(jìn)氣管道。在這種情況下通過改變振動(dòng)管道的長度和/或進(jìn)氣管道的長度實(shí)現(xiàn)了具體壓カ振動(dòng)的產(chǎn)生。此處，振動(dòng)管道可以具有兩個(gè)、三個(gè)或者更多不同的長度，它們被指派給發(fā)動(dòng)機(jī)的界定狀態(tài)。振動(dòng)管道長度也可以被實(shí)施為連續(xù)可調(diào)節(jié)的，以使得振動(dòng)管道適合于內(nèi)燃機(jī)的不同操作狀態(tài)。對(duì)于各個(gè)操作狀態(tài)設(shè)置的振動(dòng)管道的長度優(yōu)選取決于增壓空氣溫度。壓カ波在振動(dòng)管道中以聲速移動(dòng)。因?yàn)槁曀偃Q于溫度，所以在不同的溫度下在振動(dòng)管道中的壓カ波速是不同的。因此，為了調(diào)節(jié)振動(dòng)管道長度，為了達(dá)到最佳的振動(dòng)管道長度設(shè)置，除發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速外，可以優(yōu)選地使用增壓空氣溫度。在這種情況下，通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制(其也控制振動(dòng)管道長度調(diào)節(jié))，可以優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)和/或增壓空氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。此處，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制可以利用例如描繪振動(dòng)管道長度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和增壓空氣溫度的特征族來設(shè)定。同樣，這些關(guān)系也可以以計(jì)算模式描繪，這使得計(jì)算各個(gè)振動(dòng)管道長度成為可能，這在實(shí)時(shí)情況下，要求該長度為通用的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和通用的增壓空氣溫度的函數(shù)。
根據(jù)另外一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，增壓裝置可以被構(gòu)造為排氣渦輪增壓器并且內(nèi)燃機(jī)可以包括可變閥驅(qū)動(dòng)。在較低轉(zhuǎn)速區(qū)域，其可以提供用于使得內(nèi)燃機(jī)加速以激活閥驅(qū)動(dòng)來在氣體交換操作期間產(chǎn)生凈化階段，其特征在于在凈化階段至少ー個(gè)進(jìn)氣閥和至少ー個(gè)排氣閥在各自的燃燒室部分同時(shí)打開。因?yàn)檫@種情況，增壓空氣可以流動(dòng)通過燃燒室，并且因?yàn)檫@種情況，増加了允許進(jìn)入排氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)的排氣流。由于這種情況，排氣渦輪增壓器可以更快速運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種情況下，排氣渦輪增壓器的加速和最終燃燒室的加速被改善。另ー個(gè)浄化燃燒室的優(yōu)點(diǎn)是燃燒室是完全被清空的并且在燃燒室中幾乎沒有存留下來的氣體。因此，對(duì)于接下來的燃燒來說更有效的燃燒過程成為可能并且減少或防止額外的污染物的形成。為了使具有根據(jù)上述描述的增壓裝置、增壓空氣冷卻器和可變共振或振動(dòng)管道系統(tǒng)的新鮮空氣系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)成為可能，所述新鮮空氣系統(tǒng)裝備有適合的控制器，以按照內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)來操作新鮮空氣系統(tǒng)。為了在低轉(zhuǎn)速下在燃燒室增加增壓壓力和在中間和高轉(zhuǎn)速下在燃燒室減小增壓壓力，這個(gè)控制器可以因此激活新鮮空氣系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)壓縮模式和膨脹模式?？蛇x擇地，為了能夠額外地激活用于增加在中間和高轉(zhuǎn)速下的增壓壓力的增壓裝置，這個(gè)控制器也可以被設(shè)計(jì)為用于操作或激活增壓裝置。同樣，為了激活用于減少在中間和高轉(zhuǎn)速下的旁通流的旁通閥，可以設(shè)計(jì)用于對(duì)前述旁通閥和廢氣門閥進(jìn)行致動(dòng)的控制器。另外和可選擇地，為了激活用于減少在中間和高轉(zhuǎn)速下的渦輪機(jī)葉輪的流入橫截面的可變渦輪機(jī)幾何形狀，涉及用于對(duì)前述可變渦輪機(jī)幾何形狀進(jìn)行致動(dòng)的控制器。就新鮮空氣系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為振動(dòng)管道系統(tǒng)而言，控制器可以被配置為用于操作或激活調(diào)整裝置，由于所述調(diào)整裝置的幫助，抽吸管道的長度和/或進(jìn)氣管道的長度可以被改變。就新鮮空氣系統(tǒng)作為共振系統(tǒng)的實(shí)施例而言，提供了多個(gè)部分區(qū)域和/或管線，其可以被實(shí)施為其能夠被打開/關(guān)閉。通過目標(biāo)的打開或關(guān)閉，限定了必需被新鮮空氣系統(tǒng)中的壓カ波覆蓋的流動(dòng)路線。因此，可以影響壓カ波到達(dá)所限定的位置的時(shí)機(jī)。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施例，新鮮空氣系統(tǒng)的增壓空氣冷卻器包括用于控制增壓空氣 溫度的自動(dòng)操作溫度控制器。因此，增壓空氣冷卻器的冷卻輸出自動(dòng)適應(yīng)增壓空氣的溫度，從而在中間和高轉(zhuǎn)速下在增壓裝置上產(chǎn)生的壓カ增加最初都伴隨溫度的増加，然而這可以通過增壓空氣冷卻器的自動(dòng)適應(yīng)更大或更小程度地抵消。增壓空氣冷卻器可以通過氣流的幫助進(jìn)行冷卻，例如，可以通過風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。可選擇地，增壓空氣冷卻器可以通過液體冷卻劑進(jìn)行冷卻，其中，提供用于產(chǎn)生冷卻劑流的冷卻泵。為了調(diào)節(jié)增壓空氣冷卻器的冷卻輸出，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速或泵的轉(zhuǎn)速可以例如根據(jù)增壓空氣冷卻器的入口和/或出口的增壓空氣溫度來改變。特別就柴油機(jī)而言，增壓空氣的冷卻是優(yōu)選的，以達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的増加或發(fā)熱的減小。這種增壓空氣的冷卻也可以通過膨脹模式達(dá)到。根據(jù)本發(fā)明的裝備有上述所述類型的新鮮空氣系統(tǒng)和在氣缸中包括多個(gè)燃燒室的內(nèi)燃機(jī)，其中氣缸中安置有沖程可調(diào)的活塞。此外，燃燒室中提供用于控制氣體交換操作的氣體交換閥，并且提供用于致動(dòng)或激活氣體交換閥的閥驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施例，增壓裝置可以再一次被配置為排氣渦輪增壓器并且閥驅(qū)動(dòng)器可以被配置為可變閥驅(qū)動(dòng)器。用于控制閥驅(qū)動(dòng)器的控制器可以被設(shè)計(jì)為，在用于產(chǎn)生上述所述類型的凈化階段的氣體交換操作期間，所述控制器在低轉(zhuǎn)速時(shí)激活閥驅(qū)動(dòng)器以使得內(nèi)燃機(jī)加速或所得排氣渦輪增壓器加速。本發(fā)明的另外的重要特征和優(yōu)點(diǎn)可以從從屬權(quán)利要求、附圖和與附圖相關(guān)的說明中得到?？梢岳斫馍鲜鎏岬降奶卣骱拖率鰧⒁M(jìn)ー步詳細(xì)描述的特征不僅僅可以使用在各自的結(jié)合中，在不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，也可以以各自應(yīng)用在其他組合中或單獨(dú)應(yīng)用。


本發(fā)明的優(yōu)選示例實(shí)施例在附圖中例示并在下面的描述中更詳細(xì)解釋。唯一的圖I顯示了具有新鮮空氣系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的高度簡(jiǎn)化的類線路圖的示意表/Jn ο
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1，內(nèi)燃機(jī)I (特別是汽車)包括具有多個(gè)氣缸3的發(fā)動(dòng)機(jī)組2，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)組2包圍ー個(gè)內(nèi)燃機(jī)4并且在每個(gè)內(nèi)燃機(jī)4中設(shè)置有沖程可調(diào)地布置的未示出的活塞。內(nèi)燃機(jī)I另外包括用于提供新鮮空氣至發(fā)動(dòng)機(jī)組2的內(nèi)燃機(jī)4的新鮮空氣系統(tǒng)6，以及用于從發(fā)動(dòng)機(jī)組2的內(nèi)燃機(jī)4中排出燃燒排氣的排氣系統(tǒng)6。內(nèi)燃機(jī)I另外包括用于控制在燃燒室4中的氣體交換操作的多個(gè)氣體交換閥，即，進(jìn)氣閥7和排氣閥8。在圖I的簡(jiǎn)化表示中，對(duì)于每個(gè)燃燒室4都精確地圖示出了ー個(gè)進(jìn)氣閥7和ー個(gè)排氣閥8。然而，很清楚對(duì)于每個(gè)燃燒室4來說，也可以提供多個(gè)進(jìn)氣閥7和/或多個(gè)排氣閥8。為了對(duì)進(jìn)氣閥7和排氣閥8進(jìn)行致動(dòng)，即，為了對(duì)氣體交換閥7、8進(jìn)行致動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)I包括閥驅(qū)動(dòng)器9，例如在圖I中，包括分配給進(jìn)氣閥7的進(jìn)氣閥通道10和分配給排氣閥8的排氣閥通道11。進(jìn)氣閥通道10用于對(duì)進(jìn)氣閥7進(jìn)行致動(dòng)，而排氣閥通道11用于對(duì)排氣閥8進(jìn)行致動(dòng)。在這種情況下，閥7、8的致動(dòng)包括激活閥7,8的打開和關(guān)閉。實(shí)際上，閥驅(qū)動(dòng)器9被可變地設(shè)計(jì)，從而特別地，進(jìn)氣閥通道10可以被指定給進(jìn)氣相位調(diào)整器12和/或排氣閥通道11可以被指定給排氣相位調(diào)整器13。在進(jìn)氣相位調(diào)整器12的幫助下，進(jìn)氣閥7的關(guān)閉時(shí)間和打開時(shí)間可以改變。利用排氣相位調(diào)整器13，排氣閥8的關(guān)閉時(shí)間和打開時(shí)間可以改變?？勺冮y驅(qū)動(dòng)器9或者僅包括進(jìn)氣相位調(diào)整器12或者僅包括排氣相位調(diào)整器13或者既包括進(jìn)氣相位調(diào)整器12也包括排氣相位調(diào)整器13?？刂破?4用于致動(dòng)或激活可變閥驅(qū)動(dòng)器9，而為了這個(gè)目的通過相應(yīng)的控制線15連接到響應(yīng)的相位調(diào)整器12，13。新鮮空氣系統(tǒng)5包括增壓裝置16，增壓空氣冷卻器17和可變振動(dòng)管道系統(tǒng)18。在這種情況下增壓裝置16被構(gòu)造為排氣渦輪增壓器，其在下文中將被同樣指定為16。在通常狀態(tài)下，渦輪增壓器16包括具有渦輪機(jī)葉輪20的渦輪機(jī)19，其中，渦輪機(jī)19被安置在排氣系統(tǒng)6的排氣管線21中。渦輪增壓器16還包括壓縮機(jī)22，其被安置在新鮮空氣系統(tǒng)5的新鮮空氣管道23中，并且包括壓縮機(jī)輪24，其通過驅(qū)動(dòng)軸25以轉(zhuǎn)動(dòng)固定方式連接到渦輪機(jī)葉輪20。增壓空氣冷卻器17被安置在壓縮機(jī)22的新鮮空氣管線23的下游，并且用于冷卻增壓空氣。在本實(shí)施例中，增壓空氣冷卻器17被在箭頭示出的氣流26的幫助下冷卻，該氣流可以通過例如風(fēng)扇27產(chǎn)生或增強(qiáng)。氣流26的基本氣流可以例如由裝備有內(nèi)燃機(jī)I的汽車的逆風(fēng)產(chǎn)生。增壓空氣冷卻器17可以被選定為控制器28，在控制器28的幫助下，增壓空氣冷卻器17的輸出可以被自動(dòng)控制或調(diào)節(jié)。例如，控制器28為了這個(gè)目的而在入口側(cè)被連接到第一溫度傳感器29，該傳感器測(cè)量增壓空氣冷卻器17上游的增壓空氣溫度。另外或可選擇地，控制器28可以被連接到第二溫度傳感器30，其測(cè)量增壓空氣冷卻器17下游的增壓空氣溫度。相應(yīng)的信號(hào)線31分別將各個(gè)溫度傳感器29，30連接至控制器28。另外，控制器28通過控制線32連接風(fēng)扇27，所以根據(jù)增壓空氣溫度，控制器28可以操作或激活位于增壓空氣冷卻器17上游和/或下游的風(fēng)扇27，以使增壓空氣冷卻器17的冷卻輸出能夠通過改變氣流26適應(yīng)增壓空氣的冷卻要求。另外地或可選擇地，對(duì)于振動(dòng)管道系統(tǒng)18，可以提供將新鮮空氣系統(tǒng)5分成兩個(gè)或多個(gè)部分區(qū)域的共振系統(tǒng)(未示出)，在多個(gè)部分區(qū)域之間例如通過打開/關(guān)閉隔板，可以產(chǎn)生共振。此外，為了形成共振系統(tǒng)，另外特別地，需要可切換的管線。振動(dòng)管道系統(tǒng)18包括分布室33、多個(gè)振動(dòng)管道34 (每個(gè)振動(dòng)管道都分配到燃燒室4)，以及共用進(jìn)氣管道35。振動(dòng)管道34來自于分布室33并到達(dá)各個(gè)燃燒室4。進(jìn)氣管道35連接進(jìn)入分布室33并且將分布室33連接新鮮空氣管道23?？勺冋駝?dòng)管道系統(tǒng)18裝備有用于改變抽吸管道34的長度的調(diào)節(jié)裝置36。這涉及到振動(dòng)管道系統(tǒng)18的主要長度。主要長度例如可以通過套筒37或隔板改變，套筒37或隔板在分布室33中配合到振動(dòng)管道34，并且可以按照雙箭頭38相對(duì)于振動(dòng)管道34調(diào)節(jié)。另外地或可選擇地，提供調(diào)節(jié)裝置39，利用所述調(diào)節(jié)裝置39可以改變進(jìn)氣管道35的長度。例如，為了改變次要長度，套筒40在分布室33中配合到進(jìn)氣管道35，利用所述調(diào)節(jié)裝置39的幫助，套筒40可以根據(jù)雙箭頭41方向相對(duì)于進(jìn)氣管道35調(diào)節(jié)?？刂破?2通過相應(yīng)的控制線43連接到調(diào)節(jié)裝置36、39，從而控制器42可以致動(dòng)或操作或激活調(diào)節(jié)裝置36、39。用于改變此處示出的振動(dòng)管道系統(tǒng)18的兩個(gè)調(diào)節(jié)裝置36、39必須僅以示例方式理解。很清楚的是，振動(dòng)管道系統(tǒng)18的改變也可以例如在隔板和類似物的幫助下以其他方式實(shí)現(xiàn)。在圖I中，另外示出了具有框架的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元44，其包括用于操作振動(dòng)管道 系統(tǒng)18的控制單元42和用于操作閥驅(qū)動(dòng)器9的控制器14，控制單元42和控制器14按照雙箭頭45相互連接。原則上，用于控制增壓空氣冷卻器17的控制器28也可以整體結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元44。在這種情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元44中各個(gè)控制単元14、28和42的整體結(jié)合可以通過硬件或軟件的方式實(shí)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元44感知內(nèi)燃機(jī)I的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。通過相應(yīng)的通信連接，至少控制器42類似地感知內(nèi)燃機(jī)I的轉(zhuǎn)速。排氣渦輪增壓器16的渦輪機(jī)19實(shí)際上可以被裝備有旁路46，其繞過渦輪機(jī)19或渦輪機(jī)19的渦輪機(jī)葉輪20，并且旁路46可以由旁通閥47控制。實(shí)際上，旁通閥47被控制器42或控制單元44激活。對(duì)于旁路46另外地或可選擇地，排氣渦輪增壓器16的渦輪機(jī)19可以被裝備有可變渦輪機(jī)幾何形狀48，在可變渦輪機(jī)幾何形狀48的幫助下，渦輪機(jī)葉輪20入口的流入橫截面49可以被控制。實(shí)際上，可變渦輪機(jī)幾何形狀48被控制器42或控制單元44激活。此處引入的內(nèi)燃機(jī)I和相應(yīng)的新鮮空氣系統(tǒng)5可以根據(jù)下述描述的方法進(jìn)行操作。為了這個(gè)目的，為了能夠?qū)崿F(xiàn)所述的操作方法，控制器42以及特別是控制器14可以被程式化或者被以適合的方式安裝?？刂破?2可以以至少兩種不同模式操作振動(dòng)管道系統(tǒng)18，S卩，一方面以壓縮模式，另ー方面以膨脹模式。在壓縮模式，壓カ振動(dòng)特別地在振動(dòng)管道系統(tǒng)18中產(chǎn)生為使得在氣體交換操作期間，正的振動(dòng)幅度(即，壓カ峰)或關(guān)于中間壓カ來說的過壓波緊接在入ロ關(guān)閉前進(jìn)入到各自的燃燒室并通過入口的關(guān)閉包圍在其中。結(jié)果，在各個(gè)燃燒室4中建立了増加的增壓壓力。相比之下，如果振動(dòng)管道系統(tǒng)18以膨脹模式操作，在振動(dòng)管道系統(tǒng)18中的壓カ振動(dòng)特別地產(chǎn)生為使得在氣體交換操作期間，負(fù)的振動(dòng)強(qiáng)度(S卩，壓カ谷)或關(guān)于中間壓カ來說的低壓波緊接在入口關(guān)閉前進(jìn)入到各自的燃燒室并通過入口的關(guān)閉包圍在其中。如此，在各個(gè)燃燒室4中出現(xiàn)增壓壓カ的降低。通過連接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元44，控制器42知道了內(nèi)燃機(jī)I的當(dāng)前轉(zhuǎn)速?？刂破?2可以因此根據(jù)內(nèi)燃機(jī)I的當(dāng)前轉(zhuǎn)速控制振動(dòng)管道系統(tǒng)18。因此，可以設(shè)置為在壓縮模式中在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)操作振動(dòng)管道系統(tǒng)18。在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，增壓壓力因此可以被増加，輸出增長并且內(nèi)燃機(jī)I的能量平衡増加。在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，相比之下，控制器42可以以膨脹模式操作振動(dòng)管道系統(tǒng)18。結(jié)果，在燃燒室4的發(fā)生壓カ的減小，其還伴隨著燃燒室4中的空氣的冷卻，為了能夠在這種情況下類似地提升內(nèi)燃機(jī)I的效率，其可以優(yōu)選地利用點(diǎn)火時(shí)間等的定位。在中間轉(zhuǎn)速范圍，控制器42實(shí)際上與在高速范圍中相同地操作振動(dòng)管道系統(tǒng)18。可選地，除了在中間和高轉(zhuǎn)速范圍的膨脹模式外，可以提供控制器42或控制單元44激活增壓裝置16從而在幾乎不變的增壓空氣溫度下増加增壓壓力。由此，在燃燒室4中的壓カ降低可以被或多或少地被補(bǔ)償。因此，在振動(dòng)管道系統(tǒng)18的膨脹模式中，通過振動(dòng)管道系統(tǒng)18在增壓裝置16方向上轉(zhuǎn)移壓縮功。此處優(yōu)選的是，可以或多或少在增壓空氣冷卻器17中補(bǔ)償與増加的增壓伴隨的增壓空氣的加熱，從而通過振動(dòng)管道系統(tǒng)18的膨脹波，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒室4中的溫度降低。為了增加由增壓裝置16產(chǎn)生的增壓壓力，旁通閥47可以通過控制器42或者通過控制單元44激活,從而減少了直接通過旁路46的旁通流。在中間和高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，旁通閥47被或多或少地打開，從而并不是全部的排氣流流動(dòng)通過渦輪機(jī)19。因此，可以特別在中 間和高轉(zhuǎn)速時(shí)減小旁通流。這導(dǎo)致了引導(dǎo)通過渦輪機(jī)19的主流被増大，這增加了渦輪機(jī)功率并且因此增加了壓縮機(jī)功率，這最終導(dǎo)致了增壓空氣期望壓カ的増加。另外地或可選擇地，控制器42或控制單元44可以激活可變渦輪機(jī)幾何形狀48用以減小流入橫截面49，結(jié)果，在渦輪機(jī)葉輪20的入ロ的排氣流流速増加，加速了渦輪機(jī)葉輪20、驅(qū)動(dòng)軸25和壓縮機(jī)輪24的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了增壓壓力的増加。由于在中間和高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)相對(duì)大的排氣體積流，除滿載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，放大了的流入橫截面49通常足以能夠?qū)崿F(xiàn)期望的增壓，從而能夠非常輕易地適當(dāng)增加增壓壓力以抵消由膨脹模式產(chǎn)生的壓カ減小。除此之外，控制器42可以設(shè)計(jì)為與控制器14相互作用或控制單元44可以被設(shè)計(jì)為使得在振動(dòng)管道系統(tǒng)18的壓縮模式期間在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，為了使得內(nèi)燃機(jī)I加速或使得渦輪增壓器16加速，閥驅(qū)動(dòng)器9被激活來在各個(gè)燃燒室4中產(chǎn)生凈化階段。在這樣的浄化階段，進(jìn)氣閥7和排氣閥8以增壓空氣可以直接流動(dòng)通過燃燒室4進(jìn)入排氣系統(tǒng)6的方式在各自的燃燒室4至少部分同時(shí)打開，結(jié)果排氣率増加。増大的排氣率増加了可以傳送到渦輪機(jī)19的驅(qū)動(dòng)力，這導(dǎo)致了渦輪機(jī)19的加速并且因此導(dǎo)致了壓縮機(jī)22的加速。排氣渦輪增壓器16的加速然后導(dǎo)致了増加的增壓壓力，其可以利用在內(nèi)燃機(jī)I上來用于對(duì)曲軸進(jìn)行加速，即，用于增加內(nèi)燃機(jī)I的轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1.ー種操作內(nèi)燃機(jī)⑴的方法，特別是汽車，所述內(nèi)燃機(jī)⑴包括新鮮空氣系統(tǒng)(5)，所述新鮮空氣系統(tǒng)(5)具有增壓裝置(16)、增壓空氣冷卻器(17)和可變共振系統(tǒng)和/或可變振動(dòng)管道系統(tǒng)(18)，其特征在于 -在壓縮模式時(shí)，所述新鮮空氣系統(tǒng)(5)工作在所述內(nèi)燃機(jī)(I)的低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，其中，在所述共振系統(tǒng)和/或振動(dòng)管道系統(tǒng)(18)產(chǎn)生壓カ振動(dòng)，使得在所述內(nèi)燃機(jī)(I)的燃燒室(4)中的氣體交換操作期間，正的振動(dòng)強(qiáng)度被包圍在燃燒室(4)中并且增加了其中的增壓壓力， -在膨脹模式時(shí)，所述新鮮空氣系統(tǒng)(5)工作在所述內(nèi)燃機(jī)(I)的高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，其中，在所述共振系統(tǒng)和/或振動(dòng)管道系統(tǒng)(18)產(chǎn)生壓カ振動(dòng)，使得在氣體交換操作期間，負(fù)的振動(dòng)強(qiáng)度被包圍在燃燒室(4)中并且降低了其中的增壓壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，所述增壓裝置(16)還可以被額外地激活來増加增壓壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述增壓裝置(16)被配置為排氣渦輪增壓器，所述排氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)(19)包括用于控制繞過所述渦輪機(jī)(19)的旁通流的旁通閥(47)，其中，在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，所述旁通閥(47)被激活用于減少旁通流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述增壓裝置(16)被配置為排氣渦輪增壓器，所述排氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)(19)包括可變渦輪機(jī)幾何形狀(48)以控制所述渦輪機(jī)(19)的流入橫截面(49)，其中，在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可變渦輪機(jī)幾何形狀(48)被激活來減小所述流入橫截面(49)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述新鮮空氣系統(tǒng)(5)包括具有分布室(33)的振動(dòng)管道系統(tǒng)，每個(gè)振動(dòng)管道(34)從所述分布室(33)分支到所述燃燒室(4)，并且共用的進(jìn)氣管道(35)連接到所述分布室(33)，其中，目標(biāo)壓カ振動(dòng)的產(chǎn)生是通過改變所述振動(dòng)管道(34)的長度和/或所述進(jìn)氣管道(35)的長度來實(shí)現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于， -所述增壓裝置(16)被配置為排氣渦輪增壓器， -所述內(nèi)燃機(jī)⑴包括可變閥驅(qū)動(dòng)器(9)， -在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，為了在氣體交換操作期間使得排氣渦輪增壓器和/或內(nèi)燃機(jī)(I)加速，所述閥驅(qū)動(dòng)器(9)被激活以產(chǎn)生凈化階段，在凈化階段期間，在各個(gè)燃燒室(4)中，至少ー個(gè)進(jìn)氣閥(7)和至少ー個(gè)排氣閥(8)至少部分地同時(shí)打開。
7.用于內(nèi)燃機(jī)(I)的新鮮空氣系統(tǒng)，特別用于汽車， -具有增壓裝置(16)， -具有增壓空氣冷卻器(17)， -對(duì)于可變共振系統(tǒng)和/或可變振動(dòng)管道系統(tǒng)(18)， 其特征在干， 控制器(42)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)(I)的轉(zhuǎn)速來按照以下方式操作振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)，在這種方式下在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，控制器(42)激活振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)以實(shí)現(xiàn)壓縮模式，在所述壓縮模式中，在振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)中產(chǎn)生壓カ振動(dòng)，使得在所述內(nèi)燃機(jī)(I)的燃燒室(4)中的氣體交換操作期間，正的振動(dòng)強(qiáng)度被包圍在燃燒室(4)中并且增加了其中的增壓壓力；在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，所述控制器(42)激活振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)以實(shí)現(xiàn)膨脹模式，在所述膨脹模式期間，在振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)中產(chǎn)生壓カ振動(dòng)，使得在氣體交換操作期間，負(fù)的振動(dòng)強(qiáng)度被包圍在燃燒室(4)中并且降低了其中的增壓壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新鮮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(42)被另外配置為用于以控制器(42)在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)另外激活增壓裝置(16)來増加增壓壓力的方式來操作增壓裝置(16)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的新鮮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述增壓裝置(16)被配置為排氣渦輪增壓器，所述排氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)(19)包括用于控制繞過渦輪機(jī)(19)的旁通流的旁通閥(47)，其中，控制器(42)被配置為用于以控制器(42)在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)激活旁通閥(47)來減小旁通流的方式控制旁通閥(47)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)中所述的新鮮空氣系統(tǒng)，其特征在干，所述增壓裝置(16)被配置為排氣渦輪增壓器，所述排氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)(19)包括可變渦輪機(jī)幾何形狀(48)以控制渦輪機(jī)(19)的流入橫截面(49)，其中，控制器(42)被配置為用于以控制器(42)在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)激活可變渦輪機(jī)幾何形狀(48)來減小流入橫截面(49)的方式控制可變渦輪機(jī)幾何形狀(48)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10任一項(xiàng)中所述的新鮮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述增壓空氣冷卻器(17)包括用于增壓空氣溫度的自動(dòng)操作溫度控制器。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11任ー項(xiàng)中所述的新鮮空氣系統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)包括ー個(gè)分布室(33)，每個(gè)振動(dòng)管道(34)從分布室(33)分支到燃燒室(4)，并且共用的進(jìn)氣管道(35)連接到分布室(33)，其中，控制器(42)被配置為用于以控制器(42)為了產(chǎn)生期望的壓カ振動(dòng)而激活以改變振動(dòng)管道(34)的長度和/或進(jìn)氣管道(35)的長度的各個(gè)調(diào)節(jié)裝置(36，39)的方式，操作至少ー個(gè)調(diào)節(jié)裝置(36，39)來改變振動(dòng)管道(34)的長度和/或進(jìn)氣管道(35)的長度。
13.一種內(nèi)燃機(jī)，特別是汽車， -具有根據(jù)權(quán)利要求6-10任ー項(xiàng)的新鮮空氣系統(tǒng)(5)， -具有多個(gè)燃燒室(4)， -具有用于控制燃燒室(4)中的氣體交換操作的氣體交換閥(7、8)， -具有用于驅(qū)動(dòng)氣體交換閥(7、8)的閥驅(qū)動(dòng)器(9)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在干， -所述增壓裝置(16)被配置為排氣渦輪增壓器， -所述閥驅(qū)動(dòng)器(9)被配置為可變閥驅(qū)動(dòng)器(9)， -所述控制器(14)被配置為用于操作閥驅(qū)動(dòng)器(9)，使得在低轉(zhuǎn)速時(shí)，為了在所述控制器(14)氣體交換操作期間使得排氣渦輪增壓器和/或內(nèi)燃機(jī)(I)加速，所述閥驅(qū)動(dòng)器(9)被激活以產(chǎn)生凈化階段，在所述凈化階段期間，在各自的燃燒室(4)中，至少ー個(gè)進(jìn)氣閥(7)和至少ー個(gè)排氣閥(8)至少部分地同時(shí)打開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種操作內(nèi)燃機(jī)(1)的方法，特別是汽車，內(nèi)燃機(jī)(1)包括具有增壓裝置(16)、增壓空氣冷卻器(17)和可變振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)的新鮮空氣系統(tǒng)(5)。可以在以下情況下實(shí)現(xiàn)改善的效率，當(dāng)振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)在內(nèi)燃機(jī)(1)的低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)在壓縮模式下操作時(shí)，在此期間，壓力共振在系統(tǒng)(18)中產(chǎn)生，使得在內(nèi)燃機(jī)(1)的燃燒室(4)的氣體交換操作期間，正的振動(dòng)強(qiáng)度被包圍在燃燒室(4)中并且增加了其中的增壓壓力，并且當(dāng)振動(dòng)管道和/或共振系統(tǒng)(18)在內(nèi)燃機(jī)(1)的高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)在膨脹模式下操作時(shí)，在此期間，壓力共振在系統(tǒng)(18)中產(chǎn)生，使得在氣體交換操作期間，在燃燒室(4)中包圍了負(fù)的振動(dòng)強(qiáng)度，并且降低了其中的增壓壓力。
文檔編號(hào)F02D13/00GK102691566SQ20121007977
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者于爾根·施特林, 勒內(nèi)·丁格爾施泰特, 彼得·維斯克, 戴維·格尼, 斯文·萊特雷爾, 法伊特·布格格斯?fàn)? 西蒙·埃爾夫萊因, 詹姆斯·泰勒, 賴納·漢德爾 申請(qǐng)人:馬勒國際有限公司