用于具有汽缸停用和可变气门正时的涡轮增压发动机的方法
【专利说明】用于具有汽缸停用和可变气门正时的涡轮増压发动机的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年4月4日提交的德国专利申请102014206510.0的优先权，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。
技术领域
[0003]本申请涉及使具有至少两个汽缸且具有部分可变气门驱动装置的机械增压发动机运转的方法。
【背景技术】
[0004]减少内燃发动机的燃料消耗是增加总效率的一种方法。燃料消耗以及因此的效率特别是在奥托循环发动机或应用点火的内燃发动机的情况下造成问题。一种用于优化燃烧过程的选择方案包括使用部分可变气门驱动装置，或许结合直接燃料喷射。
[0005]气门的升程以及控制正时都不可变的气门驱动装置是已知的。然而，这些参数对燃烧过程并且因此对燃料消耗有影响，并且可以通过使用可变气门驱动装置或多或少地改变。例如，如果进气门的关闭时间和进气门升程可以被改变，那么调整允许无节流并且因此无损失的负荷控制。于是，在进气过程期间流入燃烧室的混合气质量或增压空气质量不是通过节气门挡板而是通过进气门升程和进气门的打开持续时间来控制。然而，可变气门驱动装置是昂贵的。对用于使奥托循环发动机减少节流的解决方案的又一方法通过汽缸停用(即各汽缸在某些负荷范围内的停用)来提供。
[0006]同样在柴油发动机的情况下，一种用于减少燃料消耗的构思是汽缸停用，即各汽缸在某些负荷范围内的停用。然而，因为在恒定发动机动力的情况下多缸内燃发动机的至少一个汽缸的停用增加了仍处于运转的其他汽缸上的负荷，使得所述汽缸在更高负荷的区域中运转，在该区域中比燃料消耗是较低的。柴油发动机的部分负荷运转中集体的负荷朝向更高负荷偏移。
【发明内容】
[0007]发明人在此已经认识到这些方法的问题，并且在此描述了用于涡轮增压发动机的系统和方法，其包括:使用第一运转汽缸为发动机提供动力，使用第二可切换汽缸补充动力，第二可切换汽缸基于负荷来切换，第二可切换汽缸响应于负荷在第一阈值之下而被停用并且响应于负荷超过第一阈值而被激活，以及在部分停用期间关闭压缩机下游的切断阀。
[0008]在一个示例性实施例中，旁通管路以及第二切断元件被包括在第二排气管路中，第二切断元件在部分停用期间打开。以此方式，实现了如下技术效果:第二排气涡轮增压器的压缩机在部分停用期间与进气系统的其余部分分开(即被停用)，这防止了第一排气涡轮增压器的第一压缩机在部分停用期间将输送动作给予(imparting)到第二压缩机。此夕卜，旁通管路进一步充当短路管路，旁通管路被包括以消除当总进气管路关闭时第二压缩机对着关闭的第一切断元件给予输送动作的风险。此外，由于所供应的空气质量或混合气质量更大，在部分停用期间保持运转的汽缸表现出提高的混合气形成。获得了关于效率的额外优点，因为由于不存在燃烧，停用的汽缸不产生由于从燃烧气体到燃烧室壁的热量转移引起的任何壁热损失。
[0009]当单独或结合附图考虑以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上
【发明内容】
是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0010]当单独或参照附图考虑时，通过阅读实施例的示例(在本文中也被称为【具体实施方式】)，将会更充分地理解本文中所描述的优点，其中:
[0011]图1示出了根据本公开的发动机的示例实施例；
[0012]图2示意地描绘了示例性系统以示出可能的气流路径；
[0013]图3示意地示出了机械增压自动点火内燃发动机的第一实施例的特性图；以及
[0014]图4是在发动机的运转模式之间进行切换的示例流程图。
【具体实施方式】
[0015]本公开涉及用于使具有至少两个汽缸且具有至少一个至少部分可变气门驱动装置的机械增压自动点火内燃发动机运转的系统和方法。为此，图1示出了根据本公开的发动机的示例实施例。图2进一步示出了示例性四缸发动机，以描绘该系统内的可能的气流路径。图3示意地示出了机械增压自动点火内燃发动机的第一实施例的特性图，而图4被包括以示出在发动机的运转模式之间进行切换的示例性流程图。
[0016]本公开还涉及使具有至少两个汽缸且具有至少一个至少部分可变气门驱动装置的机械增压自动点火内燃发动机运转的方法，其中每个汽缸具有至少一个出气口，该至少一个出气口与用于经由排气排出系统排出排气的排气管路毗连。如在本文中所描述的，每个汽缸具有至少一个进气口，该至少一个进气口与用于经由进气系统供应增压空气的进气管路毗连。根据本公开，发动机包括至少两个汽缸，所述至少两个汽缸以它们形成至少两组的方式来配置，其中每一组进一步包括至少一个汽缸。第一组的至少一个汽缸是即使在内燃发动机部分停用的情况下也保持运转的汽缸，而第二组的至少一个汽缸被形成为能够以取决于负荷的方式进行切换的汽缸。
[0017]关于发动机排气装置，每个汽缸组的汽缸的排气管路单独/分开合并以形成总排气管路，使得形成排气歧管，并且进一步提供至少两个排气涡轮增压器，第一排气涡轮增压器的涡轮被布置在第一汽缸组的第一总排气管路中，而第二排气涡轮增压器的涡轮被布置在第二汽缸组的第二总排气管路中，并且所述至少两个排气涡轮增压器的两个关联的压缩机被并联布置在进气系统中。
[0018]上述类型的内燃发动机被用作机动车辆驱动单元。在本公开的背景下，表述“内燃发动机”包括柴油发动机、利用混合燃烧过程的混合动力内燃发动机、以及不仅包括内燃发动机而且包括电机的内燃发动机，该电机可以在驱动上连接到内燃发动机并从内燃发动机接收动力，或者作为可切换的辅助驱动装置额外地输出动力。
[0019]在内燃发动机的开发中，可以通过最小化燃料消耗来获得效率的增加。以此方式，努力的重点放在获得增加的总效率上。燃料消耗并且因此的效率特别是在奥托循环发动机的情况下(即在应用点火的内燃发动机的情况下)造成问题。对用于使奥托循环发动机减少节流的解决方案的一种方式是，例如利用直接喷射的奥托循环发动机运转过程。用于优化奥托循环发动机的燃烧过程的另一选择方案包括使用至少部分可变气门驱动装置。相比于气门的升程以及控制正时都不可变的常规气门驱动装置，对燃烧过程并且因此对燃料消耗有影响的这些参数可以通过使用可变气门驱动装置或多或少地改变。如果进气门的关闭时间和进气门升程可以被改变，那么单凭这就使无节流并且因此无损失的负荷控制成为可能。于是，在进气过程期间流入燃烧室的混合气质量或增压空气质量不是通过节气门挡板而是通过进气门升程和进气门的打开持续时间来控制。然而，可变气门驱动装置是昂贵的。对用于使奥托循环发动机减少节流的解决方案的又一方法通过汽缸停用(即各汽缸在某些负荷范围内的停用)来提供。
[0020]即使柴油发动机(即自动点火内燃发动机)由于它们所基于的质量调节而表现出比通过针对汽缸的充气进行节流或数量调节来调整负荷的奥托循环发动机更大的效率(即更低的燃料消耗)，即使在柴油发动机的情况下也存在针对燃料消耗和效率的提升潜能和提升需求。
[0021]在柴油发动机的情况下，一种用于减少燃料消耗的构思同样是汽缸停用，即各汽缸在某些负荷范围内的停用。柴油发动机处于部分运转的效率可以被增加，即通过部分停用来增加，因为在恒定发动机动力的情况下多缸内燃发动机的至少一个汽缸的停用增加了仍处于运转的其他汽缸上的负荷，使得所述汽缸在更高负荷的区域中运转，在该区域中比燃料消耗是较低的。柴油发动机的部分负荷运转中集体的负荷朝向更高负荷偏移。
[0022]此外，由于供应了更大的空气质量或混合气质量，在部分停用期间保持运转的汽缸表现出提高的混合气形成。获得了关于效率的进一步优点，因为由于不存在燃烧，停用的汽缸不产生由于从燃烧气体到燃烧室壁的热量转移而引起的任何壁热损失。
[0023]在柴油发动机的情况下，部分停用还意在防止燃料空气混合气作为质量调节的一部分在降低负荷的情况下由于所使用的燃料量的减少而变得太稀。根据本公开的内燃发动机也是适合于部分停用的内燃发动机，即具有至少一个可停用汽缸的内燃发动机。
[0024]在现有技术描述的具有部分停用的多缸内燃发动机和用于使所述内燃发动机运转的相关方法具有相当多的提升潜能，这将会在下面简短地解释。
[0025]如果为了部分停用的目的而停止(即中断)对可停用汽缸的燃料供应，那么在停用的汽缸的相关气门驱动装置未被停用或不能被停用的情况下，停用的汽缸继续参与充气交换。停用的汽缸由此产生的充气交换损失减少并抵消了通过部分停用针对燃料消耗和效率实现的提高，使得部分停用的益处至少部分地失去，即部分停用实际上带来总体上不显著的提高。与上述内容的背景对照，本公开的目的是详述这样的一种方法，通过该方法，自动点火内燃发动机在部分停用期间的运转性能效率得以增加。
[0026]现在参照图1，示出了内燃发动机10的