用于具有汽缸停用和可變氣門正時的渦輪增壓發(fā)動機的方法
【專利說明】用于具有汽缸停用和可變氣門正時的渦輪増壓發(fā)動機的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年4月4日提交的德國專利申請102014206510.0的優(yōu)先權(quán)，為了所有目的，其整個內(nèi)容被并入本文以供參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請涉及使具有至少兩個汽缸且具有部分可變氣門驅(qū)動裝置的機械增壓發(fā)動機運轉(zhuǎn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]減少內(nèi)燃發(fā)動機的燃料消耗是增加總效率的一種方法。燃料消耗以及因此的效率特別是在奧托循環(huán)發(fā)動機或應(yīng)用點火的內(nèi)燃發(fā)動機的情況下造成問題。一種用于優(yōu)化燃燒過程的選擇方案包括使用部分可變氣門驅(qū)動裝置，或許結(jié)合直接燃料噴射。
[0005]氣門的升程以及控制正時都不可變的氣門驅(qū)動裝置是已知的。然而，這些參數(shù)對燃燒過程并且因此對燃料消耗有影響，并且可以通過使用可變氣門驅(qū)動裝置或多或少地改變。例如，如果進氣門的關(guān)閉時間和進氣門升程可以被改變，那么調(diào)整允許無節(jié)流并且因此無損失的負(fù)荷控制。于是，在進氣過程期間流入燃燒室的混合氣質(zhì)量或增壓空氣質(zhì)量不是通過節(jié)氣門擋板而是通過進氣門升程和進氣門的打開持續(xù)時間來控制。然而，可變氣門驅(qū)動裝置是昂貴的。對用于使奧托循環(huán)發(fā)動機減少節(jié)流的解決方案的又一方法通過汽缸停用(即各汽缸在某些負(fù)荷范圍內(nèi)的停用)來提供。
[0006]同樣在柴油發(fā)動機的情況下，一種用于減少燃料消耗的構(gòu)思是汽缸停用，即各汽缸在某些負(fù)荷范圍內(nèi)的停用。然而，因為在恒定發(fā)動機動力的情況下多缸內(nèi)燃發(fā)動機的至少一個汽缸的停用增加了仍處于運轉(zhuǎn)的其他汽缸上的負(fù)荷，使得所述汽缸在更高負(fù)荷的區(qū)域中運轉(zhuǎn)，在該區(qū)域中比燃料消耗是較低的。柴油發(fā)動機的部分負(fù)荷運轉(zhuǎn)中集體的負(fù)荷朝向更高負(fù)荷偏移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到這些方法的問題，并且在此描述了用于渦輪增壓發(fā)動機的系統(tǒng)和方法，其包括:使用第一運轉(zhuǎn)汽缸為發(fā)動機提供動力，使用第二可切換汽缸補充動力，第二可切換汽缸基于負(fù)荷來切換，第二可切換汽缸響應(yīng)于負(fù)荷在第一閾值之下而被停用并且響應(yīng)于負(fù)荷超過第一閾值而被激活，以及在部分停用期間關(guān)閉壓縮機下游的切斷閥。
[0008]在一個示例性實施例中，旁通管路以及第二切斷元件被包括在第二排氣管路中，第二切斷元件在部分停用期間打開。以此方式，實現(xiàn)了如下技術(shù)效果:第二排氣渦輪增壓器的壓縮機在部分停用期間與進氣系統(tǒng)的其余部分分開(即被停用)，這防止了第一排氣渦輪增壓器的第一壓縮機在部分停用期間將輸送動作給予(imparting)到第二壓縮機。此夕卜，旁通管路進一步充當(dāng)短路管路，旁通管路被包括以消除當(dāng)總進氣管路關(guān)閉時第二壓縮機對著關(guān)閉的第一切斷元件給予輸送動作的風(fēng)險。此外，由于所供應(yīng)的空氣質(zhì)量或混合氣質(zhì)量更大，在部分停用期間保持運轉(zhuǎn)的汽缸表現(xiàn)出提高的混合氣形成。獲得了關(guān)于效率的額外優(yōu)點，因為由于不存在燃燒，停用的汽缸不產(chǎn)生由于從燃燒氣體到燃燒室壁的熱量轉(zhuǎn)移引起的任何壁熱損失。
[0009]當(dāng)單獨或結(jié)合附圖考慮以下【具體實施方式】時，本發(fā)明的上述優(yōu)點和其他優(yōu)點以及特征將是顯而易見的。應(yīng)當(dāng)理解，提供以上
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實施方式】中被進一步描述。這并不意味著識別所要求保護的主題的關(guān)鍵或必要特征，要求保護的主題的范圍由緊隨【具體實施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0010]當(dāng)單獨或參照附圖考慮時，通過閱讀實施例的示例(在本文中也被稱為【具體實施方式】)，將會更充分地理解本文中所描述的優(yōu)點，其中:
[0011]圖1示出了根據(jù)本公開的發(fā)動機的示例實施例；
[0012]圖2示意地描繪了示例性系統(tǒng)以示出可能的氣流路徑；
[0013]圖3示意地示出了機械增壓自動點火內(nèi)燃發(fā)動機的第一實施例的特性圖；以及
[0014]圖4是在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)模式之間進行切換的示例流程圖。
【具體實施方式】
[0015]本公開涉及用于使具有至少兩個汽缸且具有至少一個至少部分可變氣門驅(qū)動裝置的機械增壓自動點火內(nèi)燃發(fā)動機運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)和方法。為此，圖1示出了根據(jù)本公開的發(fā)動機的示例實施例。圖2進一步示出了示例性四缸發(fā)動機，以描繪該系統(tǒng)內(nèi)的可能的氣流路徑。圖3示意地示出了機械增壓自動點火內(nèi)燃發(fā)動機的第一實施例的特性圖，而圖4被包括以示出在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)模式之間進行切換的示例性流程圖。
[0016]本公開還涉及使具有至少兩個汽缸且具有至少一個至少部分可變氣門驅(qū)動裝置的機械增壓自動點火內(nèi)燃發(fā)動機運轉(zhuǎn)的方法，其中每個汽缸具有至少一個出氣口，該至少一個出氣口與用于經(jīng)由排氣排出系統(tǒng)排出排氣的排氣管路毗連。如在本文中所描述的，每個汽缸具有至少一個進氣口，該至少一個進氣口與用于經(jīng)由進氣系統(tǒng)供應(yīng)增壓空氣的進氣管路毗連。根據(jù)本公開，發(fā)動機包括至少兩個汽缸，所述至少兩個汽缸以它們形成至少兩組的方式來配置，其中每一組進一步包括至少一個汽缸。第一組的至少一個汽缸是即使在內(nèi)燃發(fā)動機部分停用的情況下也保持運轉(zhuǎn)的汽缸，而第二組的至少一個汽缸被形成為能夠以取決于負(fù)荷的方式進行切換的汽缸。
[0017]關(guān)于發(fā)動機排氣裝置，每個汽缸組的汽缸的排氣管路單獨/分開合并以形成總排氣管路，使得形成排氣歧管，并且進一步提供至少兩個排氣渦輪增壓器，第一排氣渦輪增壓器的渦輪被布置在第一汽缸組的第一總排氣管路中，而第二排氣渦輪增壓器的渦輪被布置在第二汽缸組的第二總排氣管路中，并且所述至少兩個排氣渦輪增壓器的兩個關(guān)聯(lián)的壓縮機被并聯(lián)布置在進氣系統(tǒng)中。
[0018]上述類型的內(nèi)燃發(fā)動機被用作機動車輛驅(qū)動單元。在本公開的背景下，表述“內(nèi)燃發(fā)動機”包括柴油發(fā)動機、利用混合燃燒過程的混合動力內(nèi)燃發(fā)動機、以及不僅包括內(nèi)燃發(fā)動機而且包括電機的內(nèi)燃發(fā)動機，該電機可以在驅(qū)動上連接到內(nèi)燃發(fā)動機并從內(nèi)燃發(fā)動機接收動力，或者作為可切換的輔助驅(qū)動裝置額外地輸出動力。
[0019]在內(nèi)燃發(fā)動機的開發(fā)中，可以通過最小化燃料消耗來獲得效率的增加。以此方式，努力的重點放在獲得增加的總效率上。燃料消耗并且因此的效率特別是在奧托循環(huán)發(fā)動機的情況下(即在應(yīng)用點火的內(nèi)燃發(fā)動機的情況下)造成問題。對用于使奧托循環(huán)發(fā)動機減少節(jié)流的解決方案的一種方式是，例如利用直接噴射的奧托循環(huán)發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程。用于優(yōu)化奧托循環(huán)發(fā)動機的燃燒過程的另一選擇方案包括使用至少部分可變氣門驅(qū)動裝置。相比于氣門的升程以及控制正時都不可變的常規(guī)氣門驅(qū)動裝置，對燃燒過程并且因此對燃料消耗有影響的這些參數(shù)可以通過使用可變氣門驅(qū)動裝置或多或少地改變。如果進氣門的關(guān)閉時間和進氣門升程可以被改變，那么單憑這就使無節(jié)流并且因此無損失的負(fù)荷控制成為可能。于是，在進氣過程期間流入燃燒室的混合氣質(zhì)量或增壓空氣質(zhì)量不是通過節(jié)氣門擋板而是通過進氣門升程和進氣門的打開持續(xù)時間來控制。然而，可變氣門驅(qū)動裝置是昂貴的。對用于使奧托循環(huán)發(fā)動機減少節(jié)流的解決方案的又一方法通過汽缸停用(即各汽缸在某些負(fù)荷范圍內(nèi)的停用)來提供。
[0020]即使柴油發(fā)動機(即自動點火內(nèi)燃發(fā)動機)由于它們所基于的質(zhì)量調(diào)節(jié)而表現(xiàn)出比通過針對汽缸的充氣進行節(jié)流或數(shù)量調(diào)節(jié)來調(diào)整負(fù)荷的奧托循環(huán)發(fā)動機更大的效率(即更低的燃料消耗)，即使在柴油發(fā)動機的情況下也存在針對燃料消耗和效率的提升潛能和提升需求。
[0021]在柴油發(fā)動機的情況下，一種用于減少燃料消耗的構(gòu)思同樣是汽缸停用，即各汽缸在某些負(fù)荷范圍內(nèi)的停用。柴油發(fā)動機處于部分運轉(zhuǎn)的效率可以被增加，即通過部分停用來增加，因為在恒定發(fā)動機動力的情況下多缸內(nèi)燃發(fā)動機的至少一個汽缸的停用增加了仍處于運轉(zhuǎn)的其他汽缸上的負(fù)荷，使得所述汽缸在更高負(fù)荷的區(qū)域中運轉(zhuǎn)，在該區(qū)域中比燃料消耗是較低的。柴油發(fā)動機的部分負(fù)荷運轉(zhuǎn)中集體的負(fù)荷朝向更高負(fù)荷偏移。
[0022]此外，由于供應(yīng)了更大的空氣質(zhì)量或混合氣質(zhì)量，在部分停用期間保持運轉(zhuǎn)的汽缸表現(xiàn)出提高的混合氣形成。獲得了關(guān)于效率的進一步優(yōu)點，因為由于不存在燃燒，停用的汽缸不產(chǎn)生由于從燃燒氣體到燃燒室壁的熱量轉(zhuǎn)移而引起的任何壁熱損失。
[0023]在柴油發(fā)動機的情況下，部分停用還意在防止燃料空氣混合氣作為質(zhì)量調(diào)節(jié)的一部分在降低負(fù)荷的情況下由于所使用的燃料量的減少而變得太稀。根據(jù)本公開的內(nèi)燃發(fā)動機也是適合于部分停用的內(nèi)燃發(fā)動機，即具有至少一個可停用汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機。
[0024]在現(xiàn)有技術(shù)描述的具有部分停用的多缸內(nèi)燃發(fā)動機和用于使所述內(nèi)燃發(fā)動機運轉(zhuǎn)的相關(guān)方法具有相當(dāng)多的提升潛能，這將會在下面簡短地解釋。
[0025]如果為了部分停用的目的而停止(即中斷)對可停用汽缸的燃料供應(yīng)，那么在停用的汽缸的相關(guān)氣門驅(qū)動裝置未被停用或不能被停用的情況下，停用的汽缸繼續(xù)參與充氣交換。停用的汽缸由此產(chǎn)生的充氣交換損失減少并抵消了通過部分停用針對燃料消耗和效率實現(xiàn)的提高，使得部分停用的益處至少部分地失去，即部分停用實際上帶來總體上不顯著的提高。與上述內(nèi)容的背景對照，本公開的目的是詳述這樣的一種方法，通過該方法，自動點火內(nèi)燃發(fā)動機在部分停用期間的運轉(zhuǎn)性能效率得以增加。
[0026]現(xiàn)在參照圖1，示出了內(nèi)燃發(fā)動機10的