用于運(yùn)行具有至少一個(gè)進(jìn)氣閥的內(nèi)燃機(jī)、尤其是汽油發(fā)動機(jī)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行具有至少一個(gè)進(jìn)氣閥的內(nèi)燃機(jī)、尤其是汽油發(fā)動機(jī)(奧托循環(huán)發(fā)動機(jī))的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種通過該方法運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)以及具有這一類內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代商用車中通常使用柴油發(fā)動機(jī)作為內(nèi)燃機(jī)。由于結(jié)構(gòu)原因，在這一類的柴油發(fā)動機(jī)中可以實(shí)現(xiàn)較高的壓縮比，這可以帶來相對較高的熱力學(xué)效率，同時(shí)也可以使得使用這一類柴油發(fā)動機(jī)的商用車具有較高的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然，不管是用于將燃油噴射至柴油發(fā)動機(jī)燃燒室中的柴油發(fā)動機(jī)噴射系統(tǒng)，還是該柴油發(fā)動機(jī)的其他部件都相對較為昂貴。在商用車中使用柴油發(fā)動機(jī)的另一缺點(diǎn)在于，柴油發(fā)動機(jī)排出的有害排放物尤其在內(nèi)燃機(jī)的全負(fù)荷工作狀況下不容忽視，需要較高的花費(fèi)進(jìn)行廢氣再處理。與此相對，外部點(diǎn)火的汽油發(fā)動機(jī)會以所謂的稀薄混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)方式進(jìn)行工作。與柴油發(fā)動機(jī)相比，構(gòu)成為汽油發(fā)動機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在燃燒時(shí)產(chǎn)生的廢氣幾乎不產(chǎn)生炭黑。與此相對，汽油發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性由于大量的熱力學(xué)框架條件而受到限制。此外，由于汽油發(fā)動機(jī)燃油存在所謂的爆震趨勢，其幾何學(xué)壓縮比不允許超過預(yù)先規(guī)定的明顯低于柴油發(fā)動機(jī)的極限值。與之對應(yīng)，汽油發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)效率低于柴油發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)效率。
[0003]為了改善汽油發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)效率，汽油發(fā)動機(jī)可以以所謂的米勒運(yùn)行模式作為“米勒發(fā)動機(jī)”進(jìn)行工作。在這一類的米勒運(yùn)行模式下，常規(guī)的汽油發(fā)動機(jī)以比汽油發(fā)動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工作狀況下更高的壓縮比進(jìn)行工作。為了降低由此形成的米勒發(fā)動機(jī)的爆震趨勢，內(nèi)燃機(jī)氣缸的進(jìn)氣閥關(guān)閉得非常早或者非常晚，尤其是明顯在屬于內(nèi)燃機(jī)活塞下死點(diǎn)的540°的曲軸轉(zhuǎn)角之前或者之后進(jìn)行關(guān)閉。這意味著，通過進(jìn)氣閥將新鮮的燃燒空氣吸入燃燒室的過程要么提前中斷，要么將部分已經(jīng)吸入燃燒室的空氣重新送至置于進(jìn)氣閥之前的進(jìn)氣管道中。在兩種情況下，各自的氣缸僅實(shí)施不完全充氣，由此，可以避免或者至少降低燃燒室中意外出現(xiàn)的爆震。
[0004]從現(xiàn)有技術(shù)例如DE 199 50 677 Al中已知，常規(guī)的汽油發(fā)動機(jī)能夠以米勒發(fā)動機(jī)的形式結(jié)合廢氣再循環(huán)裝置進(jìn)行工作。此外根據(jù)該改進(jìn)形式，內(nèi)燃機(jī)既可以以部分負(fù)荷方式，也可以以完全負(fù)荷方式進(jìn)行工作，從而使得在完全負(fù)荷工作狀況下通過對進(jìn)氣閥和排氣閥的控制時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)重新回到已經(jīng)升高的壓縮比。同時(shí)，根據(jù)該改進(jìn)形式，也可以借助置于內(nèi)燃機(jī)之后的廢氣渦輪增壓器進(jìn)行增壓。然而，以該方式進(jìn)行工作的汽油發(fā)動機(jī)僅在有限條件下適合全負(fù)荷工作，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的活塞以及輸送廢氣的部件在排氣閥區(qū)域遭受較高的熱負(fù)荷。為了降低這一類不期望出現(xiàn)的高的熱負(fù)荷，在全負(fù)荷工作狀況下通常對燃油-空氣混合氣進(jìn)行潤滑，然而這會增大燃油消耗量，同時(shí)也會提高內(nèi)燃機(jī)的有害物排放。
[0005]DE 10 2006 032 719 Al公開了一種具有更佳經(jīng)濟(jì)性的汽油發(fā)動機(jī)運(yùn)行方法。根據(jù)該方法，汽油發(fā)動機(jī)的至少一個(gè)進(jìn)氣閥非常早或者非常晚地進(jìn)行關(guān)閉。這種非常早或者非常晚關(guān)閉至少一個(gè)進(jìn)氣閥的方法可以在改進(jìn)熱力學(xué)效率的條件下降低溫度水平。借助廢氣渦輪增壓器來壓縮燃燒空氣流，從而由于進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)間而減少的氣缸充氣可以至少近似地得到補(bǔ)償，從而可以提供足夠高的功率水平。另一個(gè)降低溫度的措施是，至少在全負(fù)荷情況下排出廢氣的部分氣流作為廢氣再循環(huán)氣流輸送至燃燒空氣流。該方法的缺點(diǎn)在于，在所謂的內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工作狀況下，即在內(nèi)燃機(jī)由較低負(fù)荷向較高負(fù)荷或者全負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)變過程中，內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷能力或者效率相對不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法，對于該內(nèi)燃機(jī)而言可以排除或者至少降低上述缺點(diǎn)。上述發(fā)明的另一任務(wù)是，說明一種用于實(shí)施這一類改進(jìn)型方法的對應(yīng)內(nèi)燃機(jī)。
[0007]上述任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題加以解決。優(yōu)選的實(shí)施形式是從屬權(quán)利要求的主題。
[0008]本發(fā)明基于的一般思想是，在內(nèi)燃機(jī)由部分負(fù)荷工作狀況向全負(fù)荷工作狀況過渡的過程中，即在所謂的瞬態(tài)工作狀況下，進(jìn)氣閥關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)對預(yù)先規(guī)定的時(shí)間段來說，即臨時(shí)地，沿著朝著一內(nèi)燃機(jī)活塞位于下死點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)的方向推移。這意味著，在部分負(fù)荷向全負(fù)荷工作狀況過渡的過程中，活塞在進(jìn)氣閥關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)與在原本的部分負(fù)荷或者全負(fù)荷工作狀況中相比更加靠近下死點(diǎn)位置。通過該方式，在由部分負(fù)荷向全負(fù)荷工作狀況過渡的過程中可以短時(shí)間將增大的空氣量帶入燃燒室中。借助這一類短時(shí)間提高經(jīng)過內(nèi)燃機(jī)燃燒室的空氣質(zhì)量流量，還可以短暫提高廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)功率，這使得整個(gè)內(nèi)燃機(jī)的功率短暫上升。因此，借助根據(jù)本發(fā)明的方法，相對于常規(guī)的上文所述的方法，可以快速且有效地在由部分負(fù)荷向全負(fù)荷工作狀況過渡的過程中按期望提高功率。但同時(shí)，在瞬態(tài)工作狀況下的內(nèi)燃機(jī)燃油消耗同部分負(fù)荷和全負(fù)荷工作狀況下一樣保持在相對較低的水平。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方法，在單純的部分負(fù)荷或者全負(fù)荷工作狀況下，內(nèi)燃機(jī)在常規(guī)的米勒運(yùn)行模式(在該運(yùn)行模式下，內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)進(jìn)氣閥在非常早的第一時(shí)間點(diǎn)關(guān)閉)或者在所謂的阿特金森運(yùn)行模式(在該運(yùn)行模式下，內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)進(jìn)氣閥在非常晚的第二時(shí)間點(diǎn)關(guān)閉)下進(jìn)行運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明的方法基于內(nèi)燃機(jī)在部分負(fù)荷和全負(fù)荷下的常規(guī)的米勒或者阿特金森運(yùn)行模式以及在由部分負(fù)荷向全負(fù)荷過渡的瞬態(tài)工作狀況下的改進(jìn)方法。
[0010]在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，在內(nèi)燃機(jī)的單純的全負(fù)荷和/或部分負(fù)荷工作狀況下，如果內(nèi)燃機(jī)的活塞相對于內(nèi)燃機(jī)活塞的、配屬于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣沖程的下死點(diǎn)具有或者基本上為-70° ( “米勒運(yùn)行模式”)或者基本上為+70° ( “阿特金森運(yùn)行模式”)的相對曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)，則該至少一個(gè)進(jìn)氣閥被關(guān)閉。根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及已經(jīng)存在的但非必需的不同的配氣機(jī)構(gòu)(所述配氣機(jī)構(gòu)具有可描述的不同類型的以及可轉(zhuǎn)換的凸輪形狀)，上述70° KW的數(shù)值可存在+-30° KW的變化。
[0011]在瞬態(tài)工作狀況下，即由部分負(fù)荷工作狀況向全負(fù)荷工作狀況過渡的過程中，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣閥根據(jù)本發(fā)明在相對曲軸轉(zhuǎn)角基本上大約為-67°或者+67°時(shí)，即在下死點(diǎn)區(qū)域中在預(yù)先規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)關(guān)閉。通過該方式可以特別快速提高內(nèi)燃機(jī)在瞬態(tài)工作狀況下的功率，同時(shí)保持較低的燃油消耗并實(shí)現(xiàn)較低的有害物質(zhì)排放。
[0012]在另一種實(shí)施形式中，預(yù)先規(guī)定的時(shí)間段至少為0.2ms。通過該方式，可以確保置于內(nèi)燃機(jī)之后的廢氣渦輪增壓器增大足夠的功率。
[0013]在另一種實(shí)施形式中，在預(yù)先規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)降低內(nèi)燃機(jī)中廢氣的廢氣再循環(huán)率。對此，內(nèi)燃機(jī)的低壓和/或高壓廢氣再循環(huán)裝置具有一相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥為了降低廢氣再循環(huán)率在短時(shí)間內(nèi)部分或者甚至完全關(guān)閉，從而使得廢氣再循環(huán)氣流相對于內(nèi)燃機(jī)的部分負(fù)荷和全負(fù)荷工作狀況在瞬態(tài)工作狀況下暫時(shí)降低。
[0014]在一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，置于內(nèi)燃機(jī)之后的廢氣渦輪增壓器的廢氣閥門裝置的廢氣閥門開口至少在由部分負(fù)荷向全負(fù)荷工作狀況過渡的預(yù)先規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)關(guān)閉。通過關(guān)閉廢氣閥門開口，廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)功率在瞬態(tài)工作狀況下可以到達(dá)最大，由此可以特別快速且有效地實(shí)現(xiàn)在瞬態(tài)工作狀況下需要的功率上升。除了關(guān)閉廢氣閥門開口，也可以選擇或者額外對廢氣渦輪增壓器中廢氣渦輪增壓器渦輪的可能已經(jīng)存在的可變的渦輪機(jī)形狀進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
[0015]為了進(jìn)一步改善實(shí)施根據(jù)本發(fā)明方法的內(nèi)燃機(jī)的效率，在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，在預(yù)先規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火時(shí)間點(diǎn)延遲一預(yù)先規(guī)定的延遲時(shí)間段或者延遲一活塞的預(yù)先規(guī)定的相對曲軸轉(zhuǎn)角，即變晚。在一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，隨著廢氣再循環(huán)率的上升而減小的該預(yù)先規(guī)定的相對曲軸轉(zhuǎn)角相對于內(nèi)燃機(jī)活塞的、配屬于內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火沖程的上死點(diǎn)基本上為+5°至+23°。
[0016]此外，本發(fā)明還涉及一種具有增壓裝置的內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)用來實(shí)施具有上述特征中的一種或者多種的方法，該內(nèi)燃機(jī)具有控制裝置，該控制裝置設(shè)計(jì)得使控制裝置在部分負(fù)荷工作狀況下在非常早的第一時(shí)間點(diǎn)或者在非常晚的第二時(shí)間點(diǎn)將內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)進(jìn)氣閥關(guān)閉，對此，在由部分負(fù)荷工作狀況向全負(fù)荷工作狀況過渡的過程中，即所謂的瞬態(tài)工作狀況下，將該至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥在較早的第三時(shí)間點(diǎn)或者較晚的第四時(shí)間點(diǎn)在預(yù)先規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)關(guān)閉，對此第二時(shí)間點(diǎn)在第一時(shí)間點(diǎn)后，且第四時(shí)間點(diǎn)在第二時(shí)間點(diǎn)前。
[0017]本發(fā)明涉及一種具有上述根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)以及排氣管的機(jī)動車，在該排氣管中布置有廢氣渦輪增壓器。
[0018]本發(fā)明的其他重要特征和優(yōu)點(diǎn)見從屬權(quán)利要求、附圖和相關(guān)的根據(jù)附圖的【附圖說明】。
[0019]可以理解的是，上述以及下述特征不僅可以以各自所述的組合，而且也可以以其他組合或者單獨(dú)加以使用，只要在上述發(fā)明的范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0020]本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施示例在附圖中進(jìn)行顯示，并在下文的說明中進(jìn)行更詳細(xì)的解釋，對此，相同的標(biāo)號表示相同、類似或者功能相同的部件。
[0021]其中，分別示出了:
[0022]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的一種實(shí)施例。
[0023]圖2示出了描述根據(jù)本發(fā)明的方法中重要的活塞曲軸轉(zhuǎn)角位置的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在圖1中大致示意示出了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明方法的內(nèi)燃機(jī)，并且以I表示。內(nèi)燃機(jī)I包含增壓裝置2。在根據(jù)圖1的實(shí)施示例中，增壓裝置2以廢氣渦輪增壓器2的形式具有渦輪機(jī)3和壓縮機(jī)4。當(dāng)然，可以理解的是，增壓裝置也可以包含多個(gè)廢氣渦輪增壓器或者包含一個(gè)或者多個(gè)廢氣渦輪增壓器以及一機(jī)械增壓器。對此廢氣渦輪增壓器可以具有一種可變的渦輪機(jī)形狀。內(nèi)燃機(jī)I包含氣缸體5，在該氣缸體中示例性地設(shè)置有四個(gè)氣缸6。當(dāng)然，在實(shí)施形式的變體中，也可以規(guī)定其他數(shù)量的氣缸6。內(nèi)燃機(jī)I為汽油發(fā)動機(jī)。通過具有進(jìn)氣歧管7的進(jìn)氣管8輸送新鮮空氣至氣缸6中。在進(jìn)氣管8中也可以布置有冷卻器9。借助冷卻器9可以冷卻待輸送至氣缸6中的吸入空氣，從而可以以有利的方式降低氣缸6中的工作溫度。但在一種簡化