專利名稱：具有增壓空氣冷卻器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動機(jī)正越來越普遍地被配有增壓，其中增壓是用于增加動カ的主要方法，其中發(fā)動機(jī)燃燒過程中所需的增壓空氣被壓縮，結(jié)果，更多的增壓空氣質(zhì)量能夠在每工作循環(huán)被供應(yīng)至每個氣缸。以這種方式，能夠增加燃料質(zhì)量并因此增加平均有效壓力。優(yōu)選地是在進(jìn)氣管道中提供增壓空氣冷卻器，通過增壓空氣冷卻器，增壓空氣冷卻器的增壓空氣在進(jìn)入至少ー個氣缸之前被冷卻。冷卻器降低了溫度，并且因此增加增壓空氣的密度，以便冷卻器還有助于改善至少ー個氣缸充氣，也就是說到更大的空氣質(zhì)量。結(jié)果，通過冷卻產(chǎn)生壓縮。如果內(nèi)燃發(fā)動機(jī)配備了排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，通過EGR方式再循環(huán)至入口側(cè)的排氣與新鮮的進(jìn)氣空氣混合，按此方法產(chǎn)生的新鮮空氣和再循環(huán)排氣的混合物形成增壓空氣，如果適合則將其供應(yīng)至增壓空氣冷卻器用于冷卻。再循環(huán)排氣可基本被引入增壓空氣冷卻器上游或下游的進(jìn)氣系統(tǒng)的至少ー個進(jìn)氣管道。持續(xù)地通過增壓空氣冷卻的方式，也就是說處于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)所有操作條件下，從增壓空氣中抽出最大可能的熱量不是目的。實際上，例如在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的預(yù)熱階段或在顆粒過濾器再生過程中，其中，在排氣系統(tǒng)的出口側(cè)提供顆粒過濾器，尋求增壓空氣冷卻的需求依賴型控制，這允許內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的不同操作模式，并且考慮到將無冷卻增壓空氣供應(yīng)至內(nèi)燃發(fā)動機(jī)將是有利的。在此假設(shè)增壓空氣的溫度提高，并因此氣缸新鮮充氣的溫度提高，同樣地提高了排氣的溫度。為了能夠繞開增壓空氣冷卻器，也就是說能夠引導(dǎo)增壓空氣越過增壓空氣冷卻器，提供旁通管道，該旁通管道從增壓空氣冷卻器上游的至少ー個進(jìn)氣管道處分叉，然后再通向增壓空氣冷卻器下游的至少ー個進(jìn)氣管道內(nèi)。需要用于控制通過增壓空氣冷卻器和旁通管道弓I導(dǎo)的增壓空氣流的裝置。根據(jù)上述系統(tǒng)，能夠在旁通管道內(nèi)布置優(yōu)選地持續(xù)可調(diào)整的關(guān)閉元件，通過該關(guān)閉元件，旁通管道被打開或關(guān)閉至較大或較小程度，由此，通過旁通管道引起的到增壓空氣流的流阻被改變和設(shè)置。當(dāng)旁通管道被閉合吋，也就是關(guān)閉，所有增壓空氣流經(jīng)增壓空氣冷卻器。相反，如果旁通管道打開至較大或較小程度，增壓空氣流被分開，同時只有部分增壓空氣流通過增壓空氣冷卻器，而殘留的增壓空氣流被引導(dǎo)通過經(jīng)過旁通管道越過增壓空氣冷卻器。在此，兩個部分流的大小取決于在旁通管道中提供的關(guān)閉元件的位置。
控制增壓空氣冷卻的上述構(gòu)思能夠使得旁通管道在關(guān)閉元件打開時被打開，并且通過將關(guān)閉元件移至閉合位置而被關(guān)閉。相反，通往增壓冷卻器的進(jìn)氣管道總是打開的，也就是說持續(xù)打開，并且就其流體橫截面而言也是不能被改變的。因此，增壓空氣冷卻器無法完全停用，從而使得總是有部分增壓空氣流流經(jīng)增壓空氣冷卻器。該事實具有兩個不利影響。第一，部分增壓空氣流一直被冷卻，即使應(yīng)該只有無冷卻增壓空氣被供應(yīng)至內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。第二，即使在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)停機(jī)后，由于至少ー個停轉(zhuǎn)活塞的吸氣作用，增壓空氣經(jīng)過進(jìn)氣管道或進(jìn)氣系統(tǒng)被供應(yīng)到至少ー個氣缸。后一種情況引起內(nèi)燃發(fā)動機(jī)由于停轉(zhuǎn)的過程的震動或抖動，這將持續(xù)若干工作循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
在此，發(fā)明者已認(rèn)識到上述問題，并提供了至少部分地解決上述問題的方法。在一個實施例中，提供用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，其中內(nèi)燃發(fā)動機(jī)具有至少ー個氣缸、將增壓空氣供應(yīng)到至少ー個氣缸的至少ー個進(jìn)氣管道、以及用于控制由增壓空氣冷卻器和圍繞增壓空氣冷卻器的旁通管道引導(dǎo)的增壓空氣流的裝置，該方法包括使用所述裝置控制增壓空氣流，其中該裝置包括兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件和持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，其中在至少ー個進(jìn)氣管道內(nèi)平行于旁通管道布置的兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件在打開位置和閉合位置之間轉(zhuǎn)換，并且通過關(guān)閉元件，旁通管道被打開或關(guān)閉至較大或較小程度，其中關(guān)閉元件在打開位置和閉合位置之間是持續(xù)可調(diào)整的。按這種方式，依據(jù)所需的進(jìn)氣空氣冷卻，進(jìn)氣空氣可完全經(jīng)過增壓空氣冷卻器、部分地經(jīng)過增壓空氣冷卻器或不流經(jīng)增壓空氣冷卻器而被傳送至發(fā)動機(jī)。進(jìn)ー步地，通過閉合兩個關(guān)閉元件，可防止進(jìn)氣空氣到達(dá)發(fā)動機(jī)，這樣當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)停機(jī)時，可防止內(nèi)燃發(fā)動機(jī)震動或抖動。當(dāng)単獨或結(jié)合附圖，通過下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述優(yōu)勢和其他優(yōu)勢、以及特征將是明顯的。應(yīng)理解，提供上述概要說明是為了以簡化的形式介紹選擇的概念，其將在詳細(xì)說明中進(jìn)ー步說明。這并不意味著要確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，所述主題的范圍僅由權(quán)利要求限定。另外，所要求保護(hù)的主題不受限于解決上述或在本公開的任何部分中所指的任何缺點的實施方式。


圖I不例性不出內(nèi)燃發(fā)動機(jī)第一實施例的進(jìn)氣系統(tǒng)的一部分,其中該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包含用于在第一開關(guān)狀態(tài)中控制增壓空氣流的裝置。圖2以放大的比例示意性示出圖I中指示的細(xì)節(jié)Y，其中裝置處于第二開關(guān)狀態(tài)。圖3以放大的比例示意性示出圖I中指示的細(xì)節(jié)Y，其中裝置處于第三開關(guān)狀態(tài)。圖4以放大的比例示意性示出圖I中指示的細(xì)節(jié)Y，其中裝置處于第四開關(guān)狀態(tài)。圖5以放大的比例示意性示出圖I中指示的細(xì)節(jié)Y，其中裝置處于第五開關(guān)狀態(tài)。圖6示例性示出包括圖I進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于控制增壓空氣流的裝置的方法的流程圖。
具體實施例方式根據(jù)本公開，提供兩種用于控制增壓空氣流的關(guān)閉元件。與之前的方法相比，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)被提供有附加的關(guān)閉元件，該關(guān)閉元件在兩級中是可轉(zhuǎn)換的并且被布置在至少ー個進(jìn)氣管道內(nèi)。通過打開和關(guān)閉進(jìn)氣管道，所述關(guān)閉元件用于啟用和停用增壓空氣冷卻器。為了旁通管道或由增壓空氣流的旁通管道提供的流體橫截面保持不受所述關(guān)閉元件的開關(guān)狀態(tài)影響，關(guān)閉元件被布置在與旁通管道平行延伸的進(jìn)氣管道部分中。當(dāng)無冷卻增壓空氣被供應(yīng)至內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，例如，冷啟動后，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)應(yīng)該盡可能快地預(yù)熱以減少摩擦損失和排放時，兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件能夠被移至閉合位置。如果提供用于排氣后處理的顆粒過濾器是待被再生的，通過旁繞冷卻提高增壓空氣溫度從而提高排氣溫度同樣是有利的方法。在提及的兩種情況中，旁通管道然后被用于將未冷卻增壓空氣供應(yīng)到至少ー個氣缸。除了兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件之外，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)或用于控制增壓空氣流 的裝置具有在打開位置和閉合位置之間是持續(xù)可調(diào)整的關(guān)閉元件，并通過該關(guān)閉元件，旁通管道的流體橫截面以持續(xù)變化的方式被改變和設(shè)置。雖然兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件或者關(guān)閉或者打開通往增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣管道，但是經(jīng)過旁通管道引導(dǎo)的增壓空氣流可根據(jù)需要，使用持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件改變和控制。當(dāng)可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件處于打開位置時，增壓空氣流能夠被分開形成流經(jīng)增壓空氣冷卻器的部分空氣流和被引導(dǎo)經(jīng)過旁通管道越過增壓空氣冷卻器的部分空氣流。在此，兩個部分流的大小取決于持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件的位置。因為通過兩個閉合關(guān)閉元件，能夠防止增壓空氣供應(yīng)至根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的至少ー個氣缸，所以在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中，通過將兩個關(guān)閉元件移至閉合位置，能夠防止由于緩慢的停轉(zhuǎn)過程引起的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的震動或抖動。本方法的示例是有利的，其中兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件和/或持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件是被電氣地、液壓地、氣動地、機(jī)械地或磁性地控制，并且在一些示例中通過發(fā)動機(jī)控制器控制。本方法的示例是有利的，其中節(jié)流閥被用作兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件。節(jié)流閥為用于控制進(jìn)氣管道流體橫截面的經(jīng)驗證和測試的元件。根據(jù)個案情況，如果節(jié)流閥被用作兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件，甚至能夠使用市場上已可購得的節(jié)流閥，以便布置在進(jìn)氣管道中的所述關(guān)閉元件的生產(chǎn)成本或采購成本相對較低，也就是說能夠保持低的生產(chǎn)成本或采購成本。通常無法通過節(jié)流閥完全關(guān)閉進(jìn)氣管道，也就是說當(dāng)節(jié)流閥處于閉合位置吋，穿過節(jié)流閥可能存在或多或少量的漏流，這樣的事實不是有害的并且結(jié)合該關(guān)閉元件的功能在本發(fā)明中能夠被忽略。不管如何，當(dāng)兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件處于閉合位置時，其完全關(guān)閉進(jìn)氣管道的方法的變體是有利的。圍繞旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動的閥瓣被用作持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件的方法的示例是有利的。閥瓣與相應(yīng)閥座一起允許旁通管道幾乎完全關(guān)閉，其中當(dāng)閥瓣處于閉合位置時，所述閥座以幾乎氣密形式接收閥瓣。此外，處于打開位置的轉(zhuǎn)動閥瓣可被用于盡可能地縮小或關(guān)閉進(jìn)氣管道的橫截面，從而阻礙增壓空氣流流入增壓空氣冷卻器，也就是說對所述增壓空氣流形成阻力。在與處于關(guān)閉位置的兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件相互作用中，進(jìn)氣管道幾乎完全關(guān)閉是可能的。將裝置布置于增壓空氣冷卻器的入口側(cè)的方法的示例是有利的。借助于進(jìn)氣系統(tǒng)的所述配置，增壓空氣向內(nèi)流入冷卻器，從而經(jīng)過相應(yīng)的關(guān)閉元件的控制，能夠防止將增壓空氣持續(xù)地供應(yīng)至冷卻器。對于討論的變體，在圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的閥瓣被用作持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的情況下，在閥瓣的自由轉(zhuǎn)動端的下游布置旋轉(zhuǎn)軸的示例是有利的。借助于所述旋轉(zhuǎn)軸的布置，當(dāng)閥瓣打開時，增壓空氣流沖擊閥瓣內(nèi)側(cè)，也就是在面
朝旁通管道的閥瓣的那ー側(cè)。部分增壓空氣流保留在閥瓣內(nèi)，并且轉(zhuǎn)入旁通管道，而在進(jìn)氣管道打開的情況中，殘留的增壓空氣流流入冷卻器中。當(dāng)閥瓣從閉合位置移向打開位置時，閥瓣的自由端沿圓弧圍繞旋轉(zhuǎn)軸移動，特別是按在進(jìn)氣管道內(nèi)的流動方向移動。然而，裝置被布置在增壓空氣冷卻器的出ロ側(cè)的方法的例子同樣是有利的。與上面描述的變體相反，在本例中，所述裝置被布置在增壓空氣冷卻器的入口側(cè)，增壓空氣流入冷卻器，從而不能防止增壓空氣被持續(xù)地供應(yīng)至冷卻器。對于所討論的變體，在圍繞旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動的閥瓣被用作持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的情況下，在閥瓣的自由轉(zhuǎn)動端的上游布置旋轉(zhuǎn)軸的示例是有利的。借助于所述旋轉(zhuǎn)軸的布置，當(dāng)閥瓣打開時，增壓空氣流沖擊閥瓣的外側(cè)，也就是說在背對旁通管道的閥瓣的那ー側(cè)。進(jìn)氣管道的流體橫截面被縮小，同時旁通管道為增壓空氣打開。當(dāng)閥瓣從閉合位置移向打開位置時，閥瓣的自由端沿圓弧圍繞旋轉(zhuǎn)軸移動，特別是在進(jìn)氣管道內(nèi)的流動方向的相反方向。在冷卻的過程中，如果氣態(tài)增壓空氣流組件的露點溫度低于目標(biāo)，仍處于氣態(tài)形式的之前包含于增壓空氣中的液體，尤其是水，可冷凝。根據(jù)增壓空氣冷卻器的布置，并且因為下列事實，即由于動力學(xué)原因，沉淀的冷凝物通過增壓空氣流未被持續(xù)地供應(yīng)到至少一個氣缸，在增壓空氣冷卻器內(nèi)可聚集冷凝物，然后冷凝物突然地從增壓空氣冷卻器被不可預(yù)計地和大量地引至進(jìn)氣系統(tǒng)，例如當(dāng)圍繞曲線行駛時、當(dāng)向山上行駛時的橫向加速的情況下，或者在沖擊的情況下。后者還被稱為水擊作用，其不僅可能導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動機(jī)操作的嚴(yán)重中斷，而且還可能導(dǎo)致冷卻器下游部件不可逆損壞。如果提供排氣再循環(huán)布置，隨著再循環(huán)率提高，所述問題極大增加，因為隨著再循環(huán)排氣量的増加，增壓空氣內(nèi)的個別排氣組分的比例，尤其是包含在排氣中的水，必然增カロ。因此，其中布置了增壓空氣冷卻器以便從進(jìn)入增壓空氣冷卻器的入口到離開增壓空氣冷卻器的出口以角a傾斜的示例是有利的。在此，增壓空氣冷卻器以ー角度設(shè)置，以便在入口和出口之間形成向下的斜面并且已經(jīng)在冷卻器中的冷凝物以重力驅(qū)動的方式來協(xié)助冷凝物的輸送，從而抵制任何聚集。關(guān)于角度a，所述角度涉及延伸經(jīng)過入口和出口的虛擬直線。角度a是有利的，其滿足下列標(biāo)準(zhǔn)a彡5°，優(yōu)選45°彡a ^ 5°，或者a彡10°，優(yōu)選90°彡a彡10°。在此,進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的大地標(biāo)高(geodetic height)在流動方向持續(xù)減少的示例是有利的，其中流動方向是從進(jìn)入增壓空氣冷卻器的入口前進(jìn)到至少ー個氣缸的至少ー個入ロ開ロ的方向。從而確保增壓空氣流不需要克服整條路徑的任何梯度，其中整條路徑為從進(jìn)入增壓空氣冷卻器的入口前進(jìn)到至少ー個氣缸的路徑，也就是說在流動方向存在連續(xù)的斜面。所述示例確保無冷凝物聚集在冷卻器中以及在進(jìn)氣系統(tǒng)的增壓空氣冷卻器下游。在進(jìn)氣系統(tǒng)的地標(biāo)最高點處布置增壓空氣冷卻器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的示例是有利的。在具有用于排出排氣的至少ー個出口側(cè)排氣管道的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的情況中，提供用于為內(nèi)燃發(fā)動機(jī)增壓的至少ー個排氣渦輪增壓器的方法的變體是有利的，其中該排氣渦輪 增壓器包含在至少ー個排氣管道內(nèi)布置的渦輪機(jī)和在至少ー個進(jìn)氣管道內(nèi)布置的壓縮機(jī)，并且提供了包含再循環(huán)管道的排氣再循環(huán)布置或裝置，所述布置或裝置包含再循環(huán)管道，該再循環(huán)管道從渦輪機(jī)下游的至少ー個排氣管道分叉，然后通向壓縮機(jī)上游的至少ー個進(jìn)氣管道。在排氣渦輪增壓器中，在同一軸上布置壓縮機(jī)和渦輪機(jī)。熱的排氣流被供應(yīng)至渦輪機(jī)、借助于能量的釋放在渦輪機(jī)內(nèi)膨脹、以及使軸旋轉(zhuǎn)。由排氣流供應(yīng)至軸的能量被用于驅(qū)動同樣也布置在該軸上的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)傳送并壓縮供應(yīng)至其中的增壓空氣，結(jié)果獲得至少ー個氣缸的增壓。與機(jī)械充填器或增壓器比較，排氣渦輪增壓器的優(yōu)勢是在充填器和內(nèi)燃發(fā)動機(jī)之間無需機(jī)械連接來傳輸功率。雖然機(jī)械充填器直接從內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中抽出需要驅(qū)動機(jī)械充填器的能量，因此減少了可用功率，從而不利地影響效率，而排氣渦輪增壓器是運用熱排氣的排氣能量。通過增壓，負(fù)荷集能夠轉(zhuǎn)向較高負(fù)荷，同時維持其它的車輛邊界條件相同，結(jié)果，能夠降低燃油消耗。因此，在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)研發(fā)的不斷努力中，增壓有助于將燃料消耗降至最低。借助于針對性的增壓配置，還能夠獲得排氣排放優(yōu)勢。然而，為了遵守今后污染物排放的限制值，需要進(jìn)ー步措施，例如，來自出口側(cè)的燃燒氣體再循環(huán)至入ロ側(cè)。通過排氣再循環(huán)(EGR)，能夠相當(dāng)大地降低氮氧化物的排放。在此，排氣再循環(huán)率xEGE被確定為xECH-mECn/ (%GE~*~%resh air)，其中mECH表不再ィ盾環(huán)的排I質(zhì)里，以及Klfjresh air表不供應(yīng)的新鮮空氣。為了獲得氮氧化物排放的顯著降低，需要高的排氣再循環(huán)率，其可以是約為Xrai 60%至70%的大小。當(dāng)使用排氣渦輪增壓操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，同時使用排氣再循環(huán)布置或裝置時，如果通過高壓EGR的方式從渦輪機(jī)上游的排氣管道抽出再循環(huán)排氣，將出現(xiàn)沖突，并且不可再用于驅(qū)動渦輪機(jī)。在提高排氣再循環(huán)率的情況中，同時減少了引入渦輪機(jī)的排氣流。減少的排氣質(zhì)量流通過渦輪機(jī)導(dǎo)致較低的渦輪壓比，結(jié)果充氣壓比也下降，這等同于更小的壓縮機(jī)質(zhì)量流。除了降低了充氣壓力外，從壓縮機(jī)喘振極限考慮，壓縮機(jī)操作中還會出現(xiàn)其他的問題。還將出現(xiàn)污染物排放方面的缺點。也是出于該原因，通過低壓EGR，已經(jīng)流經(jīng)渦輪機(jī)的排氣被再循環(huán)到入口側(cè)的變體是有利的。低壓EGR布置或裝置包含再循環(huán)管道，該再循環(huán)管道從渦輪機(jī)下游的排氣管道分叉，然后通向壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣管道。通過低壓EGR布置或裝置，再循環(huán)至入口側(cè)的排氣與壓縮機(jī)上游的新鮮空氣混合。新鮮空氣和按此方法產(chǎn)生的再循環(huán)排氣的混合物形成被供應(yīng)至壓縮機(jī)并且被壓縮的增壓空氣，其中在增壓空氣冷卻器中，在壓縮機(jī)的下游，被壓縮的增壓空氣被冷卻。在此，如果使用在渦輪機(jī)下游，特別是在顆粒過濾器中已經(jīng)過排氣后處理的排氣，在低壓EGR過程中排氣被引導(dǎo)穿過壓縮機(jī)的事實不是有害的。因此，壓縮機(jī)內(nèi)不存在沉積的風(fēng)險，這種沉淀可改變壓縮機(jī)的幾何性質(zhì)，尤其是流體橫截面，從而損害壓縮機(jī)效率。低壓EGR布置或裝置可以配備単獨的冷卻器。增壓空氣冷卻器為液體冷卻式的示例是有利的。根據(jù)熱交換器的原理，基本上能夠以空氣冷卻布置或裝置或液體冷卻布置或裝置的形式設(shè)計冷卻布置或裝置。在空氣冷卻裝置的情況中，被引導(dǎo)為穿過增壓空氣冷卻器的增壓空氣由空氣流冷卻，其中所述空氣流由相對風(fēng)產(chǎn)生和/或通過鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生。相反，如果恰當(dāng)?shù)厥褂矛F(xiàn)有回路，液體冷卻裝置或布置必須要形成冷卻回路，例如液體冷卻式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)冷卻回路。在此，冷卻劑通過布置在冷卻回路中的泵供應(yīng)，以便所述冷卻劑循環(huán)并且流經(jīng)增壓空氣冷卻器。從增壓空氣分散至冷卻器中的冷卻劑的熱被引導(dǎo)出去，并且在另ー個熱交換器中再次從冷卻劑中抽出。 由于相對于空氣，液體具有顯著更高的熱容量，由液體冷卻分散的熱量顯著大于使用空氣冷卻是可能的。因為此原因，尤其是在帶有排氣再循環(huán)的增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的情況中，增壓空氣冷卻器被液體冷卻是有利的，因為待分散的熱量可能相當(dāng)大。提供包含管道的附加排氣再循環(huán)布置或裝置的示例是有利的，其中所述管道從渦輪機(jī)上游的至少ー個排氣管道分叉，然后通向壓縮機(jī)下游的至少ー個進(jìn)氣管道。為了產(chǎn)生用于減少氮氧化物排放所需的高再循環(huán)率，提供高壓EGR布置或裝置可能是必要的或者是有利的?？梢钥紤]到從排氣管道進(jìn)入進(jìn)氣管道的排氣再循環(huán)需要在出ロ側(cè)和入口側(cè)之間的壓カ差，也就是說壓カ梯度。此外，為了獲得所需的高排氣再循環(huán)率，需要高壓カ梯度。在此，管道通向增壓空氣冷卻器下游的至少ー個進(jìn)氣管道的例子是有利的。通常，經(jīng)過高壓EGR裝置或布置再循環(huán)的排氣是不后處理的。實際上，所述排氣構(gòu)成了內(nèi)燃發(fā)動機(jī)未經(jīng)處理的排放，因此，為了防止污染冷卻器，優(yōu)選地，不應(yīng)將排氣引導(dǎo)穿過增壓空氣冷卻器。然而，在高壓EGR布置的管道中提供附加的冷卻器的示例是有利的。所述附加的冷卻器降低了熱排氣流的溫度，從而提高排氣的密度。按此方法，氣缸新鮮充氣的溫度進(jìn)ー步被降低，結(jié)果，借助于新鮮混合物，附加的冷卻器還有助于改善燃燒室充氣。通過處于閉合位置的持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件來阻塞旁通管道以及通過處于打開位置的持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件來阻塞至少ー個進(jìn)氣管道的示例是有利的。所述變體使得增壓空氣流既可被引導(dǎo)為整體通過增壓空氣冷卻器，同時還被引導(dǎo)為經(jīng)過旁通管道整體越過增壓空氣冷卻器，并且在進(jìn)氣管道內(nèi)，兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件的開關(guān)狀態(tài)的獨立是可能的。然而，通過持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，在閉合位置，阻塞旁通管道以及在打開位置，至少ー個進(jìn)氣管道至少被縮窄，這樣的示例是有利的。能夠觀察穿過節(jié)流閥時的或多或少量的漏流。除了其較大或較小程度上打開或關(guān)閉旁通管道的實際功能之外，在本發(fā)明中，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件還被用于阻止增壓空氣流入增壓空氣冷卻器，也就是說適當(dāng)?shù)刈枞鲈鰤嚎諝饬?。為了引?dǎo)整體增壓空氣流經(jīng)過增壓空氣冷卻器，并且冷卻所述增壓空氣流，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件是關(guān)閉的，而兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件是打開的，這樣的方法示例是有利的。按此方式，在進(jìn)入至少ー個氣缸之前，增壓空氣全部被冷卻。在此，冷卻器増大了增壓空氣密度。由于該壓縮，更大的空氣質(zhì)量被供應(yīng)到至少ー個氣缸。這樣是有利的，尤其是在需要通過低壓EGR產(chǎn)生的高功率或高再循環(huán)率的情況中。為了引導(dǎo)增壓空氣流部分穿過增壓空氣冷卻器和部分經(jīng)過旁通管道越過增壓空氣冷卻器，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件被至少部分打開，而兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件被打開，這樣的方法的示例也是有利的。在冷卻器上游分開增壓空氣流，其中在冷卻器下游，在增壓空氣部分流的混合過程中，根據(jù)分流比，設(shè)置氣缸新鮮充氣的溫度。為了引導(dǎo)增壓空氣流經(jīng)過旁通管道基本越過冷卻器，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件被完全打開，而兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件被閉合，這樣的方法的示例是有利的?！ぴ诖?，增壓空氣冷卻器停用，以便可忽略部分的增壓空氣流——如果有——流經(jīng)增壓空氣冷卻器。關(guān)閉元件的該開關(guān)狀態(tài)是有利的，尤其是對于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)兩種操作模式而言。第一，在預(yù)熱階段，幾乎僅有無冷卻增壓空氣能夠被供應(yīng)至內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，以便在冷啟動后產(chǎn)生快速加熱。對于摩擦損耗和污染排放物尤其是有利的。第二，在排氣系統(tǒng)的出口側(cè)提供的顆粒過濾器再生過程中，未冷卻的增壓空氣能夠被供應(yīng)至內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，結(jié)果排氣溫度能夠上升，以便顆粒過濾器更快速地達(dá)到其再生溫度。在無催化劑幫助下，顆粒過濾器的再生所需的溫度近似為550°C。與此相關(guān)聯(lián)，為了引導(dǎo)增壓空氣流經(jīng)過旁通管道基本越過冷卻器并且在該過程中節(jié)流所述增壓空氣流，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件僅被部分打開，而兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件被閉合，這樣的方法的示例是有利的。此外，如果未冷卻增壓空氣流被額外地節(jié)流，并且按此方法，在現(xiàn)有操作點處，向至少ー個氣缸供應(yīng)異常少量的增壓空氣，也就是說比設(shè)定點數(shù)值規(guī)定的要少，氣缸內(nèi)充滿了燃料/空氣混合物，結(jié)果，排氣溫度上升。排氣系統(tǒng)出ロ側(cè)提供的顆粒過濾器更快地達(dá)到再生溫度。為了防止將增壓空氣供應(yīng)到至少ー個氣缸，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件被閉合，并且兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件被閉合，這樣的方法的示例是有利的。在本情況中，通過將兩個關(guān)閉元件都移至閉合位置，停用進(jìn)氣系統(tǒng)，以便僅有可忽略部分的增壓空氣流——如果有——流入至少ー個氣缸。按這樣的方式，在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中，防止增壓空氣被供應(yīng)到至少ー個氣缸，從而防止由于驅(qū)動單元的緩慢停轉(zhuǎn)過程弓丨起的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)震動或抖動。根據(jù)所討論的方法的變體，兩種關(guān)閉元件的開關(guān)狀態(tài)還可用于實現(xiàn)發(fā)動機(jī)制動。至少ー個排氣渦輪增壓器的渦輪配備了不同渦輪幾何形狀，這使得能夠通過調(diào)整渦輪幾何形狀或調(diào)整有效的渦輪橫截面更精確地適應(yīng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的各個操作點，這樣的示例是有利的。在此，在渦輪機(jī)的入口區(qū)域布置用于影響流方向的可調(diào)整的導(dǎo)向葉片。相對于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片，導(dǎo)向葉片不會隨渦輪機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)。如果渦輪機(jī)具有固定的、不可變的幾何形狀，在入口區(qū)域布置導(dǎo)向葉片，以便不僅是穩(wěn)定的而且完全不可移動，也就是說，被嚴(yán)格固定。相反，在可變的幾何形狀的情況，導(dǎo)向葉片一正如所述一被適當(dāng)?shù)夭贾?，以便是穩(wěn)定的，但不是完全不可移動，而是可圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)，以便能夠影響接近轉(zhuǎn)子葉片的流。然而，至少ー個排氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)形成有固定的渦輪幾何形狀的示例也是有利的。與可變的幾何形狀相關(guān)，這相當(dāng)大程度上簡化了內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作和/或通過發(fā)動機(jī)控制的充填器的操作。此外，相對于排氣渦輪增壓器，渦輪機(jī)較為簡單的設(shè)計產(chǎn)生了成本優(yōu)勢。提供至少兩個排氣渦輪增壓器的方法的變體是有利的。如果使用單個排氣渦輪增壓器，如果確定旋轉(zhuǎn)速度為最低目標(biāo)則觀察到扭矩降。這種效果是不希望的。如果考慮到充氣壓力比是取決于渦輪壓カ比的，所述扭矩降可被理解。發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的降低導(dǎo)致較小的排氣質(zhì)量流，從而導(dǎo)致較低的渦輪壓力比。這將導(dǎo) 致趨向于較低的旋轉(zhuǎn)速度，同樣地，充氣壓力比減小，其等同于扭矩降。通過使用多個排氣渦輪增壓器，例如通過按串聯(lián)連接的多個排氣渦輪增壓器可改善扭矩特性。通過串聯(lián)連接兩個排氣渦輪增壓器，其中ー個排氣渦輪增壓器用作高壓級，ー個排氣渦輪增壓器用作低壓級，有利地，能夠擴(kuò)展壓縮機(jī)特性圖，具體地，按較小壓縮機(jī)流方向以及較大壓縮機(jī)流方向擴(kuò)展。特別地，借助于用作高壓級的排氣渦輪增壓器，喘振極限能夠按較小壓縮機(jī)流方向被轉(zhuǎn)變，結(jié)果即使是使用小的壓縮機(jī)流，也能夠獲得高充氣壓力比，其相當(dāng)大地改善了較低部分負(fù)載范圍內(nèi)的扭矩特性。這通過下列方式獲得通過為小的排氣質(zhì)量流設(shè)計高壓渦輪機(jī)，以及隨排氣質(zhì)量流増加，通過越過高壓渦輪機(jī)引導(dǎo)增加的排氣量的方式提供旁通管道獲得。為了該目的，該旁通管道從高壓渦輪機(jī)上游的排氣管道分叉，然后再次通向渦輪機(jī)下游的排氣管道，其中為了控制被引導(dǎo)越過高壓渦輪機(jī)的排氣流，在旁通管道中布置關(guān)閉元件。此外，通過多個渦輪增壓器，可進(jìn)ー步改善增壓的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的扭矩特性，所述渦輪增壓器并行連接，并且具有相應(yīng)的小渦輪橫截面，其中該渦輪增壓器連續(xù)被致動或啟用。圖I示意性示出內(nèi)燃發(fā)動機(jī)第一實施例的進(jìn)氣系統(tǒng)I的部分，其中該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包含用于在第一開關(guān)狀態(tài)中控制增壓空氣流的裝置5。在本公開的上下文中，表述“內(nèi)燃發(fā)動機(jī)”涵蓋了柴油機(jī)、火花點火式發(fā)動機(jī)以及還有混合型內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。附圖示出內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(下面參考圖6中進(jìn)行了更為詳細(xì)的描述)的進(jìn)氣系統(tǒng)I的部分，其中進(jìn)氣系統(tǒng)包含用于將增壓空氣供應(yīng)到至少ー個氣缸的進(jìn)氣管道2。在進(jìn)氣管道2內(nèi)提供增壓空氣冷卻器3，通過此增壓空氣冷卻器3，增壓空氣在進(jìn)入至少ー個氣缸之前被冷卻。冷卻器3降低了溫度，并且因此增加増壓空氣的密度，結(jié)果，通過冷卻產(chǎn)生壓縮。為了能夠旁繞冷卻器3，旁通管道4從增壓空氣冷卻器3上游的進(jìn)氣管道2處分叉，也就是說在冷卻器3的入口側(cè)8a，其中旁通管道4再次通向增壓空氣冷卻器3下游的進(jìn)氣管道2，也就是說冷卻器3的出ロ側(cè)8b。為了控制被引導(dǎo)經(jīng)過增壓空氣冷卻器3和經(jīng)過旁通管道4的增壓空氣流，提供裝置5，其包含被稱為關(guān)閉元件6的第一旁通閥以及被稱為關(guān)閉元件7的第二旁通閥，該第一旁通閥以兩級的形式在打開位置和閉合位置之間可轉(zhuǎn)換，并且該第一旁通閥在進(jìn)氣管道2內(nèi)平行于旁通管道4布置，該第二旁通閥在打開位置和閉合位置之間持續(xù)可調(diào)整，并且該第二旁通閥將旁通管道4打開或關(guān)閉至較大或較小程度。在圖I所示的實施例中，節(jié)流閥6a被用作兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件6，而圍繞旋轉(zhuǎn)軸7b轉(zhuǎn)動的閥瓣7a被用作持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件7，其中在所示的開關(guān)狀態(tài)中，節(jié)流閥6a以及還有可轉(zhuǎn)動閥瓣7a兩者均處于打開位置。處于打開位置吋，閥瓣7a縮窄進(jìn)氣管道2，結(jié)果，盡管節(jié)流閥6a是打開的，但是阻止了增壓空氣流入增壓空氣冷卻器3，也就是說適當(dāng)?shù)刈枞诉M(jìn)氣管道2。然而，存在穿過節(jié)流閥6a的小漏流。所說明的開關(guān)狀態(tài)適于協(xié)助提供于排氣系統(tǒng)的外側(cè)的顆粒過濾器再生，以及適于在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)冷啟動后的預(yù)熱階段。在本發(fā)明中，裝置5被布置在增壓空氣冷卻器3的入ロ側(cè)8a，其中在進(jìn)入旁通管道4的入口處，在閥瓣7a的自由轉(zhuǎn)動端7c下游布置閥瓣7a的旋轉(zhuǎn)軸線7b。借助于該旋轉(zhuǎn)軸線7b的布置，當(dāng)閥瓣7a打開時，增壓空氣流沖擊閥瓣7a的內(nèi)側(cè)7d，其面對旁通管道4。當(dāng)閥瓣7a從閉合位置移向打開位置吋，閥瓣7a的自由端7c在進(jìn)氣管道2內(nèi)的流動方向沿圓弧圍繞旋轉(zhuǎn)軸線7b移動。
圖2以放大的比例示意性示出圖I中Y指示的細(xì)節(jié)，其中裝置5處于第二開關(guān)狀態(tài)。其僅為了解釋與圖I示出的開關(guān)狀態(tài)的相關(guān)的不同點，因此還可參考圖I。相同組件使用相同的標(biāo)識號。在圖2示出的開關(guān)狀態(tài)中，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件7，也就是閥瓣7a，以及還有兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件6，也就是節(jié)流閥6a，均處于閉合位置。由于關(guān)閉元件6、7均已經(jīng)移至閉合位置，進(jìn)氣系統(tǒng)I停用，以便至少ー個氣缸不再被供應(yīng)增壓空氣。因此，防止內(nèi)燃發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中的震動或抖動。圖3以放大的比例示意性示出圖I中Y指示的細(xì)節(jié)，其中裝置5處于第三開關(guān)狀態(tài)。其僅為了解釋與圖I示出的開關(guān)狀態(tài)有關(guān)的不同點，因此還可參考圖I。相同組件使用相同的標(biāo)識號。在圖3示出的開關(guān)狀態(tài)中，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件7，也就是閥瓣7a，處于閉合位置，而兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件6，也就是節(jié)流閥6a，處于打開位置。按此方式，整體增壓空氣流被引導(dǎo)經(jīng)過增壓空氣冷卻器3，并且被冷卻。圖4以放大的比例示意性示出圖I中Y指示的細(xì)節(jié)，裝置5處于第四開關(guān)狀態(tài)。其僅為了解釋與圖I示出的開關(guān)狀態(tài)有關(guān)的不同點，因此還可參考圖I。相同組件使用相同的標(biāo)識號。在圖4示出的開關(guān)狀態(tài)中，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件7，也就是閥瓣7a，僅部分打開，而兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件6，也就是節(jié)流閥6a，處于打開位置。在本情況中，增壓空氣流被引導(dǎo)部分經(jīng)過增壓空氣冷卻器3，部分經(jīng)過旁通管道4越過增壓空氣冷卻器3。因此，增壓空氣流在入口側(cè)被分開，其中在冷卻器出口側(cè)，在部分增壓空氣流混合的過程中，根據(jù)分流比設(shè)置氣缸新鮮充氣的溫度。圖5以放大的比例示意性示出圖I中Y指示的細(xì)節(jié)，其中裝置5處于第五開關(guān)狀態(tài)。其僅為了解釋與圖I示出的開關(guān)狀態(tài)有關(guān)的不同點，因此還可參考圖I。相同組件使用相同的標(biāo)識號。
在圖5示出的開關(guān)狀態(tài)中，持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件7，也就是閥瓣7a，僅部分打開，而兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件6，也就是節(jié)流閥6a，處于閉合位置。在本情況中，由于節(jié)流閥6a閉合，所以增壓空氣流未被分開。因為閥瓣7a僅部分打開，進(jìn)入旁通管道4的增壓空氣流被節(jié)流。就在排氣系統(tǒng)外側(cè)提供的顆粒過濾器再生而言，圖5示出的開關(guān)狀態(tài)有助于更快地實現(xiàn)再生溫度。就內(nèi)燃發(fā)動機(jī)預(yù)熱階段而言——參考圖I已被陳述，打開的閥瓣7a與閉合的節(jié)流閥6a —起也是有利的。現(xiàn)參考圖6，其示出多缸式發(fā)動機(jī)10的一個氣缸的示意圖，其可被包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中。通過包括控制器12的控制系統(tǒng)，以及通過經(jīng)過輸入裝置130來自車輛操作器132的輸入，可至少部分控制發(fā)動機(jī)10。在該示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機(jī)10的燃燒室(即氣缸)30可包括
其中安置有活塞36的燃燒室壁32。在一些實施例中，氣缸30內(nèi)的活塞36的表面可具有碗形物?；钊?6可耦合至曲軸40，以便活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。通過中間傳動系統(tǒng)，曲軸40可耦合到至少ー個車輛的主動輪。進(jìn)ー步地，通過調(diào)速輪，起動機(jī)可耦合至曲軸40，從而能夠開始發(fā)動機(jī)10的操作。燃燒室30經(jīng)過進(jìn)氣通道42可接收來自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣空氣，并且經(jīng)過排氣通道48可排放燃燒氣體。通過各個進(jìn)氣閥52和排氣閥54，進(jìn)氣歧管44和排氣通道48與燃燒室30可選擇性連通。在一些實施例中，燃燒室30可包括兩個或更多進(jìn)氣閥和/或兩個或更多排氣閥。在該示例中，通過各個凸輪驅(qū)動或致動系統(tǒng)51和53，可通過凸輪驅(qū)動控制進(jìn)氣閥52和排氣閥54。凸輪驅(qū)動系統(tǒng)51和53每個可包括一個或更多凸輪，并且可運用通過控制器12操作的一個或更多凸輪廓線變換系統(tǒng)(CPS )、可變凸輪軸正時(VCT )、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門揚程(VVL)系統(tǒng)改變閥門操作。分別通過位置傳感器55和57判定進(jìn)氣閥52和排氣閥54的位置。在可選的實施例中，進(jìn)氣閥52和/或排氣閥54可通過電動氣門驅(qū)動控制。例如，氣缸30可選地包括由電動氣門驅(qū)動控制的進(jìn)氣閥和由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪驅(qū)動控制的排氣閥。所示出的燃料噴射器66直接耦合至燃燒室30，用于在其中直接噴射燃料，其與信號FPW (燃料脈沖寬度)的脈沖寬度成比例，其中通過電子驅(qū)動器68從控制器12接收所述信號FPW (燃料脈沖寬度)。以這種方式，燃料噴射器66提供已知為至燃燒室30的直接噴射。例如，燃料噴射器可被安裝在燃燒室側(cè)邊或在燃燒室頂部。通過包括燃料箱、燃料泵、以及燃料導(dǎo)軌的燃料系統(tǒng)(未示出)，可將燃料傳送至燃料噴射器66。在所選的操作模式下，通過火花塞92，點火系統(tǒng)88能夠為燃燒室30提供點火火花，以響應(yīng)來自控制器12的火花提前信號SA。雖然示出火花點火部件，在一些實施例中，燃燒室30或發(fā)動機(jī)10的一個或更多其他燃燒室可以壓縮點火模式操作，需要或不需要點火火花。在一些實施例中，點火系統(tǒng)可包括雙火花系統(tǒng)，對于姆個氣缸其包括兩個火花塞(未示出)。進(jìn)氣通道42可包括分別具有節(jié)流板64和65的節(jié)氣門62和63。在該特定示例中，通過被提供至電動機(jī)或致動器的信號，控制器12可改變節(jié)流板64和65的位置，其中致動器包括節(jié)氣門62和63、通常被稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)的配置。以這種方式，可操作節(jié)氣門62和63，從而在其他發(fā)動機(jī)氣缸間改變被提供至燃燒室30的進(jìn)氣空氣。通過節(jié)氣門位置信號TP，節(jié)流板64和65的位置可被提供至控制器12。進(jìn)氣通道42可包括空氣流量傳感器120和歧管空氣壓カ傳感器122，其用于為控制器12提供各個信號MAF和MAP。進(jìn)一步地，進(jìn)氣歧管44可包括進(jìn)氣運動控制閥(charge motion control valve) 45,其用于控制在燃燒室30內(nèi)出現(xiàn)的進(jìn)氣運動強(qiáng)度。進(jìn)ー步地，在公開的實施例中，通過高壓EGR (HP-EGR)通道140和/或低壓EGR(LP-EGR)通道150，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可從排氣通道48將所需部分排氣傳送至進(jìn)氣通道42。通過HP-EGR閥門142或LP-EGR閥門152，由控制器12可改變被提供至進(jìn)氣通道42的EGR量。在一些實施例中，節(jié)氣門可被包括在排氣系統(tǒng)中，從而輔助驅(qū)動EGR。進(jìn)ー步地，EGR傳感器144可被布置在EGR通道內(nèi)，并且可提供壓カ、溫度以及排氣濃度中的ー個或更多個的指示?？商鎿Q地，基于來自MAF傳感器(上游)、MAP (進(jìn)氣歧管)、MAT (歧管進(jìn)氣溫度)以及曲軸轉(zhuǎn)速傳感器的信號，可通過計算值控制EGR。進(jìn)ー步地，基于排氣02傳感器 和/或進(jìn)氣氧氣傳感器(進(jìn)氣歧管)，可控制EGR。在ー些條件下，EGR系統(tǒng)可被用于調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)空氣和燃料混合物的溫度。圖6示出高壓EGR系統(tǒng)和低壓EGR系統(tǒng)，在高壓EGR系統(tǒng)中，EGR從渦輪增壓器的渦輪機(jī)上游被傳送至渦輪增壓器的壓縮機(jī)的下游，在低壓EGR系統(tǒng)中，EGR從渦輪增壓器的渦輪機(jī)下游被傳送至渦輪增壓器的壓縮機(jī)的上游。進(jìn)ー步地，如圖6所示，HP-EGR系統(tǒng)可包括HP-EGR冷卻器146，LP-EGR系統(tǒng)可包括LP-EGR冷卻器158，從而例如排除來自EGR氣體到發(fā)動機(jī)冷卻劑的熱。在可替換的實施例中，發(fā)動機(jī)10可以僅包括HP-EGR系統(tǒng)或僅包括LP-EGR系統(tǒng)。類似地，發(fā)動機(jī)10可還包括例如渦輪增壓器或增壓器的壓縮裝置，其中增壓器至少包括沿進(jìn)氣歧管44布置的壓縮機(jī)162。對于渦輪增壓器，壓縮機(jī)162可至少部分地由沿排氣通道48布置的渦輪機(jī)164 (例如，通過軸)驅(qū)動。對于增壓器，壓縮機(jī)162可至少部分地由發(fā)動機(jī)和/或電機(jī)驅(qū)動，并且不包括渦輪機(jī)。因此，通過控制器12可改變通過渦輪增壓器或增壓器被提供至一個或更多發(fā)動機(jī)氣缸的壓縮量。可提供廢氣閥(未顯示)，以便當(dāng)被閉合時，排氣穿過渦輪機(jī)，從而產(chǎn)生升壓進(jìn)氣空氣。增壓空氣冷卻器(CAC)60沿節(jié)氣門62上游的進(jìn)氣通道布置，以用于冷卻穿過渦輪增壓器的渦輪機(jī)164和壓縮機(jī)162后的發(fā)動機(jī)空氣。圖1-5的增壓空氣冷卻器3是CAC60的一個非限制性示例。類似地，CAC 60還可包括通過止回閥和節(jié)流閥調(diào)節(jié)的旁通管(未示出)。所示出的排氣傳感器126耦合至排放控制系統(tǒng)70上游和渦輪機(jī)164下游的排氣通道48。傳感器126可以是任何用于提供排氣空氣/燃料比指示的合適傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)挿秶艢庋鮽鞲衅?、兩級氧傳感器或排氣氧傳感器(EG0)、HEG0(加熱的EGO)、NOx、HC或者CO傳感器。所示出的排放控制裝置71沿著排氣傳感器126下游的排氣通道48布置。排放控制裝置71可以是選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，三元催化器(TWC)、N0x捕集器、不同其他排放控制裝置或者其組合。例如，裝置71可以是TWC，裝置72 (在圖6中未示出)可以是顆粒過濾器(PE)。進(jìn)ー步地，在一些實施例中，在發(fā)動機(jī)10的操作過程中，通過在特定的空氣/燃料比內(nèi)操作至少ー個發(fā)動機(jī)的氣缸，可定期重設(shè)排放控制裝置71。圖6中顯示的控制器12是微型計算機(jī)，其包括微處理器単元(CPU)102、輸入/輸出(I/O)端ロ 104、在該特定示例中被示為只讀存儲器(ROM)芯片106的可執(zhí)行程序和標(biāo)定值的電子存儲介質(zhì)，隨機(jī)存取存儲器(RAM) 108、不失效記憶體(KAM) 110以及數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可從耦合至發(fā)動機(jī)10的傳感器接受各種信號，除了上述提到的那些信號之外，還包括來自空氣流量傳感器120的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量計(MAF)的測量值；來自耦合至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來自耦合至曲軸40的霍爾效應(yīng)(或其他類型)傳感器118的表面點火感測信號(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP)；以及來自傳感器122的歧管絕對壓カ信號(MAP)。根據(jù)信號PIP，通過控制器12可產(chǎn)生發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號RPM。在進(jìn)氣歧管內(nèi)，來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可被用于提供真空或壓カ的指示。應(yīng)注意，可使用上述傳感器的不同組合，例如不包括MAP傳感器的MAF傳感器，反之亦然。在化學(xué)計算操作中，MAP傳感器能夠給出發(fā)動機(jī)扭矩指示。進(jìn)ー步地，該傳感器連同被檢測的發(fā)動機(jī)速度能夠提供被引導(dǎo)至氣缸的充氣(包括空氣)估算。在ー個示例中，在曲軸的每次旋轉(zhuǎn)，還被用作發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器118可產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的 等距脈沖(equally spaced pulses)。借助于表示通過處理器102可執(zhí)行的指令的計算機(jī)可讀數(shù)據(jù)，存儲介質(zhì)只讀存儲器106能夠被編程，以執(zhí)行下面要描述的方法，以及可預(yù)想到的但未具體例舉的其他變體。如上所述，圖6僅示出多缸式發(fā)動機(jī)的一個氣缸，并且每個氣缸可類似地包括其自身的進(jìn)氣/排氣閥、燃料噴射器、火花塞等等?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖7，其呈現(xiàn)出用于控制增壓空氣冷卻器旁通管的方法200。方法200可通過例如控制器12的控制器實施，以調(diào)節(jié)增壓空氣冷卻器(例如增壓空氣冷卻器3)上游的閥門(例如關(guān)閉元件6和7)。方法200包含在202處判定發(fā)動機(jī)操作參數(shù)。發(fā)動機(jī)操作參數(shù)可包括發(fā)動機(jī)溫度、發(fā)動機(jī)負(fù)載、EGR量等等。在204處，方法200包括判定發(fā)動機(jī)是借助于冷啟動條件操作還是借助于排放控制裝置的再生事件操作，其中排放控制裝置被布置在發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)內(nèi)。當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度低于預(yù)熱發(fā)動機(jī)溫度，可指示冷啟動條件?；趶目刂破靼l(fā)送的發(fā)動機(jī)正經(jīng)歷再生事件的信號，可指示再生事件，其依次可基于自先前再生事件后的持續(xù)時間、排氣背壓量以及其他參數(shù)。如果發(fā)動機(jī)處于冷啟動或借助于再生事件操作，方法200前進(jìn)至206，從而閉合第一增壓空氣冷卻器旁通閥，并且打開第二增壓空氣冷卻器旁通閥，以便圍繞冷卻器旁通所有進(jìn)氣空氣。第一旁通閥可以是圖1-5中的關(guān)閉元件6，并且可以是包括兩種限制水平的節(jié)流型閥。第二旁通閥可以是圖1-5中的關(guān)閉元件7，并且可以是包括多種限制水平(例如，三種或者更多限制水平)的止回型閥。第二旁通閥可以位于第一旁通閥上游，并且可用于限制繞過增壓空氣冷卻器的旁通道的開ロ。通過閉合第一閥門和打開第二閥門，進(jìn)氣空氣完全繞過增壓空氣冷卻器，從而避免被冷卻，能夠使較熱的進(jìn)氣空氣加熱發(fā)動機(jī)和/或下游的排放控制裝置。如果發(fā)動機(jī)不是借助于冷啟動或再生事件操作，方法200前進(jìn)至208，從而判斷發(fā)動機(jī)是否在高負(fù)載和/或相對高的EGR流量下操作。在高負(fù)載條件或者當(dāng)進(jìn)氣中呈現(xiàn)高水平EGR的過程中，進(jìn)氣空氣可達(dá)到高溫度，并且需要經(jīng)過增壓空氣冷卻器的最大冷卻。因此，如果發(fā)動機(jī)在高負(fù)載或者高EGR操作，方法200前進(jìn)至210，打開第一旁通閥并且閉合第ニ旁通閥，從而通過增壓空氣冷卻器引導(dǎo)所有進(jìn)氣空氣，并且阻止進(jìn)氣空氣通過旁通通道前進(jìn)，以便提供最大的冷卻。如果發(fā)動機(jī)不是在高負(fù)載或高EGR下操作，方法200前進(jìn)至212，從而打開第一旁通閥，并且基于所需的進(jìn)氣空氣溫度調(diào)整第二旁通閥的限制水平。所需的進(jìn)氣空氣溫度可以基于升壓量(boost pressure)、發(fā)動機(jī)溫度、下游催化劑溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載等等。所需的進(jìn)氣空氣溫度可與測量的進(jìn)氣空氣溫度比較(其通過安置于進(jìn)氣通道內(nèi)的溫度傳感器判定或者基于發(fā)動機(jī)溫度估算)，并且如果溫度不同，可調(diào)整第二閥門的限制水平。按此方式，依據(jù)第二旁通閥所設(shè)置的限制水平，部分或者全部進(jìn)氣空氣可繞過增壓空氣冷卻器。需要的溫度越冷，可設(shè)定的第二閥門的限制(例如閉合)越多。在206、210或者212處將第一和第二旁通閥設(shè)置在各個所需的位置后，方法200前進(jìn)至214，從而判斷是否已檢測到點火開關(guān)斷開事件(key off event)。如果沒有檢測到點火開關(guān)斷開事件(例如，發(fā)動機(jī)仍處于標(biāo)準(zhǔn)操作中)，在216，第一和第二閥門維持于在206,210或者212判定的位置，然后方法200返回，繼續(xù)監(jiān)測操作條件，并且基于操作條件設(shè)置第一和第二旁通閥位置。如果檢測到點火開關(guān)斷開事件，方法200前進(jìn)至218閉合第一旁通閥和第二旁通閥，從而防止進(jìn)氣空氣到達(dá)氣缸。在點火開關(guān)斷開事件后發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中，通過ー個或更多處于停轉(zhuǎn)模式的氣缸，進(jìn)氣空氣被拉進(jìn)發(fā)動機(jī)，而這將引起發(fā)動機(jī)震動或抖動。通過閉合第一和第二閥門阻止進(jìn)氣空氣到達(dá)氣缸，可以防止這種震動或抖動。然后方法200退出?！ひ虼?，在此描述的方法和系統(tǒng)提供用于包括多個氣缸的發(fā)動機(jī)的方法，其包含在發(fā)動機(jī)操作過程中，基于所需的進(jìn)氣空氣溫度，調(diào)整增壓空氣冷卻器的第一旁通閥和第二旁通閥；以及響應(yīng)于點火開關(guān)斷開事件，閉合第一和第二旁通閥，從而防止進(jìn)氣空氣到達(dá)氣缸。本方法還包括其中基于所需的進(jìn)氣空氣溫度，調(diào)整增壓空氣冷卻器的第一旁通閥和第ニ旁通閥還包含在高發(fā)動機(jī)負(fù)載過程中，打開第一旁通閥并且閉合第二旁通閥。本方法包括其中基于所需的進(jìn)氣空氣溫度，調(diào)整增壓空氣冷卻器的第一旁通閥和第二旁通閥還包含在排放控制裝置的再生事件過程中，閉合第一旁通閥并且打開第二旁通閥，其中排放控制裝置安置于發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)。在此描述的方法和系統(tǒng)提供發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其包發(fā)動機(jī)、發(fā)動機(jī)上游的增壓空氣冷卻器、可調(diào)節(jié)成兩種限制水平的第一增壓空氣冷卻器旁通閥、以及可調(diào)節(jié)成三種或更多限制水平的第二增壓空氣冷卻器旁通閥。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)還包含控制器，其包括下面的指令當(dāng)指示完全旁通增壓空氣冷卻器吋，閉合第一增壓空氣冷卻器旁通閥，以及當(dāng)未指示完全旁通時，打開第一增壓空氣冷卻器旁通閥，并且基于所需的進(jìn)氣空氣溫度，調(diào)整第二增壓空氣冷卻器旁通閥?？芍甘就耆酝?，以響應(yīng)發(fā)動機(jī)冷啟動和/或響應(yīng)下游排放控制裝置的再生事件。應(yīng)明白在此描述的配置和方法實質(zhì)上為示例，并且因為可以有許多變化，所以這些具體的實施例不應(yīng)視作具有限制意義。例如，上述技術(shù)能夠被應(yīng)用于V-6、I-4、I-6、V-12，對置4型和其他發(fā)動機(jī)類型。本發(fā)明的主題包括在此公開的不同系統(tǒng)和配置的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合、以及其他特征、功能和/或特性。權(quán)利要求特別指出被視為是新穎和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可能使用“ー個”元件或“第一”元件或其等同物。此類表述應(yīng)理解成包括ー個或多于ー個此類元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個或更多此類元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過本發(fā)明權(quán)利要求修改或經(jīng)過在此或相關(guān)申請中呈現(xiàn)的新權(quán)利要求的形式要求保護(hù)。此類權(quán)利要求，無論比原始權(quán)利要求范圍更寬、更窄、等同或不同，仍被視作包括于本發(fā)明的主題內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)具有至少一個氣缸、將增壓空氣供應(yīng)至所述至少一個氣缸的至少一個進(jìn)氣管道以及用于控制由增壓空氣冷卻器和圍繞所述增壓空氣冷卻器的旁通管道引導(dǎo)的增壓空氣流的裝置，所述方法包含 使用所述裝置控制所述增壓空氣流，所述裝置包括兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件和持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，其中在所述至少一個進(jìn)氣管道內(nèi)平行于所述旁通管道布置的所述兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件在打開位置和閉合位置之間轉(zhuǎn)換，并且所述旁通管道被所述關(guān)閉元件打開或關(guān)閉至較大或較小程度，其中所述關(guān)閉元件在打開位置和閉合位置之間是持續(xù)可調(diào)整的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中節(jié)流閥用作所述兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件，并且其中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線可轉(zhuǎn)動的閥瓣被用作所述持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述裝置布置于所述增壓空氣冷卻器的入口側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線可轉(zhuǎn)動的閥瓣被用作持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，其中所述旋轉(zhuǎn)軸線布置于所述閥瓣的可自由轉(zhuǎn)動端的下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述裝置布置于所述增壓空氣冷卻器的出口側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線可轉(zhuǎn)動的閥瓣被用作持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，其中所述旋轉(zhuǎn)軸線布置于所述閥瓣的可自由轉(zhuǎn)動端的上游。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括在所述出口側(cè)的至少一個排氣管道，用于排放所述排氣，其中 提供至少一個排氣渦輪增壓器用于增壓所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其中所述排氣渦輪增壓器包含在所述至少一個排氣管道內(nèi)布置的渦輪機(jī)和在所述至少一個進(jìn)氣管道內(nèi)布置的壓縮機(jī)，以及 提供包含再循環(huán)管道的排氣再循環(huán)裝置或布置，其中所述再循環(huán)管道從所述渦輪機(jī)下游的所述至少一個排氣管道分叉，并且通向所述壓縮機(jī)上游的所述至少一個進(jìn)氣管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中提供附加的排氣再循環(huán)裝置或布置，其包含從所述渦輪機(jī)上游的至少一個排氣管道分叉并且通向所述壓縮機(jī)下游的至少一個進(jìn)氣管道的管道。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過處于閉合位置的所述持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，所述旁通管道被阻塞，以及通過處于所述打開位置的所述持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，所述至少一個進(jìn)氣管道至少縮窄。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包含閉合所述持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，并且打開所述兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件，以引導(dǎo)所述增壓空氣流整體經(jīng)過所述增壓空氣冷卻器，并且冷卻所述增壓空氣流。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包含至少部分打開所述持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件和打開所述兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件，以引導(dǎo)所述增壓空氣流使其部分穿過所述增壓空氣冷卻器，和部分經(jīng)過所述旁通管道越過所述增壓空氣冷卻器。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包含完全打開所述持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，并且閉合所述兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件，以引導(dǎo)所述增壓空氣流經(jīng)過所述旁通管道基本越過所述冷卻器。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包含僅部分地打開所述持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，并且閉合所述兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件，以引導(dǎo)所述增壓空氣流經(jīng)過所述旁通管道基本越過所述冷卻器，并且節(jié)流所述增壓空氣流。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，還包含閉合所述持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，并且閉合所述兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件，以防止增壓空氣供應(yīng)至所述至少一個氣缸。
15.一種用于包括多個氣缸的發(fā)動機(jī)的方法，其包含 在發(fā)動機(jī)操作過程中，基于進(jìn)氣空氣溫度，調(diào)整增壓空氣冷卻器的第一旁通閥和第二旁通閥；以及 響應(yīng)于點火開關(guān)斷開事件，閉合所述第一和第二旁通閥，從而防止進(jìn)氣空氣到達(dá)所述氣缸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述方法，其中調(diào)整所述第一和第二旁通閥，從而維持所需的進(jìn)氣空氣溫度，并且其中，基于所需的進(jìn)氣空氣溫度，調(diào)整所述增壓空氣冷卻器的所述第一旁通閥和所述第二旁通閥還包含在發(fā)動機(jī)高負(fù)載過程中，打開所述第一旁通閥并且閉合所述第二旁通閥。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中調(diào)整所述第一和第二旁通閥，從而維持所需的進(jìn)氣空氣溫度，并且其中，基于所需要的進(jìn)氣空氣溫度，調(diào)整所述增壓空氣冷卻器的所述第一旁通閥和所述第二旁通閥還包含在排放控制裝置的再生事件過程中，閉合所述第一旁通閥并且打開所述第二旁通閥，其中所述排氣控制裝置安置于所述發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)。
18.—種發(fā)動機(jī)系統(tǒng),其包含 發(fā)動機(jī)； 所述發(fā)動機(jī)上游的增壓空氣冷卻器； 僅可調(diào)節(jié)成兩種限制水平的第一增壓空氣冷卻器旁通閥；以及 可調(diào)節(jié)成三種或更多限制水平的第二增壓空氣冷卻器旁通閥。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，還包含控制器，所述控制器包括下面指令當(dāng)指示完全旁通所述增壓空氣冷卻器時，閉合所述第一增壓空氣冷卻器旁通閥，以及當(dāng)未指示完全旁通時，基于所需的進(jìn)氣空氣溫度，打開所述第一增壓空氣冷卻器旁通閥和調(diào)整所述第二增壓空氣冷卻器旁通閥。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中響應(yīng)發(fā)動機(jī)冷啟動和/或響應(yīng)下游排放控制裝置的再生事件，指示完全旁通。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有增壓空氣冷卻器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作方法。一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的示例方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)具有至少一個氣缸、將增壓空氣供應(yīng)至所述至少一個氣缸的至少一個進(jìn)氣管道以及用于控制由增壓空氣冷卻器和圍繞所述增壓空氣冷卻器的旁通管道引導(dǎo)的增壓空氣流的裝置，所述方法包含使用所述裝置控制增壓空氣流，該裝置包括兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件和持續(xù)可調(diào)整關(guān)閉元件，其中在至少一個進(jìn)氣管道內(nèi)平行于旁通管道布置的兩級可轉(zhuǎn)換關(guān)閉元件在打開位置和閉合位置之間轉(zhuǎn)換，并且通過在打開位置和閉合位置之間持續(xù)可調(diào)整的所述關(guān)閉元件，所述旁通管道被打開或關(guān)閉至較大或較小程度。按此方式，可防止發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中的抖動。
文檔編號F02B29/04GK102852623SQ20121022363
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者C·W·維吉爾德, A·庫斯克, D·羅杰 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司