具有二级涡轮增压的内燃机的控制的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及具有二级涡轮增压系统的内燃机的控制操作。
【背景技术】
[0002]内燃机(ICE)经常需要在长期的时段可靠地产生相当大的水平的动力。许多这样的ICE组件使用增压装置，例如废气涡轮机驱动的涡轮增压器，以在气流进入发动机的进气歧管之前压缩该气流以便增加动力和效率。
[0003]具体地说，涡轮增压器是一种离心式气体压缩机，其迫使比在环境大气压力下以其他方式可实现的更多的空气以及由此更多的氧气进入到ICE的燃烧室中。被压入ICE中的附加质量的含氧空气改进了发动机的容积效率，允许它在给定的循环中燃烧更多燃料，从而产生更多动力。
[0004]在增加整个发动机效率和响应的努力中，一些ICE使用二级涡轮增压系统，其包括由较低排气流驱动的较小的涡轮增压器和由较高排气流驱动的较大的涡轮增压器。在这样的二级系统中的两个涡轮增压器之间的过渡典型地基于特定的发动机构造和操作要求进行控制。
【发明内容】
[0005]本公开内容的一个实施例致力于一种包括汽缸体的内燃机。汽缸体限定汽缸和安装到汽缸体的汽缸盖。往复运动活塞被布置在汽缸内并且曲轴被布置在汽缸体中并由活塞旋转。进气阀操作地连接到汽缸盖并被构造为控制空气到汽缸的供给，用于在其中燃烧。排气阀操作地连接到汽缸盖并被构造为控制燃烧后气体从汽缸的移除。发动机还包括第一机构，其被构造为提供可变排气阀正时，即，变化排气阀的打开和/或关闭正时。发动机还包括涡轮增压系统，其构造为给来源于环境的气流加压用于输送到汽缸。涡轮增压系统包括低流量的涡轮增压器和高流量的涡轮增压器。每个涡轮增压器被构造为由燃烧后气体驱动。涡轮增压系统还包括流量控制装置，其被构造为选择性地导引燃烧后气体到低流量和高流量的涡轮增压器。
[0006]发动机另外包括控制器，其被构造为当发动机在低于预定转速且高于预定负荷的第一模式下操作时经由流量控制装置引导燃烧后气体到低流量的涡轮增压器并且经由第一机构选择用于打开排气阀的第一预定正时。控制器另外被构造为当发动机在预定转速处或以上的第二模式下操作时经由流量控制装置导引燃烧后气体到高流量的涡轮增压器并且经由第一机构选择用于打开排气阀的第二预定正时。与用于打开排气阀的第二预定正时相比，用于打开排气阀的第一预定正时用来俘获更少的燃烧后气体并在汽缸中产生更少的火花敲击(spark knock)。
[0007]发动机可包括排气凸轮轴，其被构造为调节排气阀的打开和关闭。另外，第一机构可被构造为经由变化用于排气阀的打开定相和打开持续时间中的至少一个来提供可变排气阀正时。
[0008]第一机构还可包括排气凸轮轴移相器，用于通过经由排气凸轮轴移相器改变排气凸轮轴相对于曲轴的位置的位置来调节用于排气阀的打开定相。
[0009]排气凸轮轴可包括第一凸轮凸部和第二凸轮凸部.在这种情况下，第一凸轮凸部可经由第一排气阀打开持续时间提供用于打开排气阀的第一预定正时，第二凸轮凸部可经由第二排气阀打开持续时间提供用于打开排气阀的第二预定正时。
[0010]第一机构另外可包括摇臂，该摇臂具有构造为经由第一凸轮凸部促动排气阀的第一表面和构造为经由第二凸轮凸部促动排气阀的第二表面。
[0011]控制器还可被构造为当发动机在低于预定转速和低于预定负荷的第三模式下操作时经由流量控制装置导引燃烧后气体到高流量的涡轮增压器并且经由第一机构选择用于打开排气阀的第二预定正时。
[0012]发动机可另外包括第二机构，其被构造为提供可变的进气阀正时，S卩，变化进气阀的打开和/或关闭正时。在这种情况下，控制器另外被构造为当发动机在第一和第二模式的每个下操作时经由第二机构选择用于打开进气阀的第一预定正时。另外，在这种情况下，控制器被构造为当发动机在第三模式下操作时经由第二机构选择用于打开进气阀的第二预定正时。用于打开进气阀的第一预定正时用来在第一模式下俘获更少空气在汽缸中并在第二模式下产生增强的发动机功率输出，与用于打开进气阀的第二预定正时相比。进气阀正时的这样的控制还用来在第一模式下产生和以上所述的单独控制排气阀正时相比更少的敲击。
[0013]第二机构可被构造为经由变化用于进气阀的打开定相和打开持续时间的至少一个来提供可变进气阀正时。
[0014]发动机可包括进气凸轮轴，其被构造为调节进气阀的打开和关闭。另外，第二机构可包括具有进气凸轮轴移相器的进气凸轮轴，以便通过经由进气凸轮轴移相器改变进气凸轮轴相对于曲轴的位置的位置来调节用于进气阀的打开定相。
[0015]第二机构可以是具有第一凸轮凸部和第二凸轮凸部的进气凸轮轴。在这种情况下，第一凸轮凸部被构造为经由第一进气阀打开持续时间来提供用于打开进气阀的第一预定正时，第二凸轮凸部被构造为经由第二进气阀打开持续时间来提供用于打开进气阀的第二预定正时。
[0016]本公开内容的另一实施例致力于一种通过使用如上所述的控制器来控制内燃机的操作的方法。
[0017]—种控制内燃机的操作的方法，所述内燃机具有:
[0018]限定汽缸的汽缸体；
[0019]安装到汽缸体的汽缸盖；
[0020]布置在所述汽缸内的往复运动的活塞；
[0021]布置在所述汽缸体中并由所述活塞旋转的曲轴；
[0022]进气阀，该进气阀操作地连接到汽缸盖并被构造为控制空气到汽缸的输送，用于在其中燃烧；
[0023]排气阀，该排气阀操作地连接到汽缸盖并被构造为控制燃烧后气体从汽缸的移除；
[0024]第一机构，该第一机构被构造为提供用于排气阀的可变正时；以及
[0025]涡轮增压系统，该涡轮增压系统被构造为给从环境接收到的空气加压，用于输送到汽缸，所述涡轮增压系统包括低流量的涡轮增压器和高流量的涡轮增压器以及流量控制装置，每个涡轮增压器被构造为由燃烧后气体驱动，且流量控制装置被构造为选择性地导引所述燃烧后气体到低流量和高流量的涡轮增压器；
[0026]所述方法包括:
[0027]当发动机在低于预定转速且高于预定负荷的第一模式下操作时通过被构造为调节发动机的操作的控制器经由所述流量控制装置的控制来导引所述燃烧后气体到低流量的涡轮增压器并且经由第一机构的控制选择用于打开排气阀的第一预定正时；以及
[0028]当所述发动机在预定转速处或以上的第二模式下操作时通过所述控制器经由所述流量控制装置的控制导引所述燃烧后气体到高流量的涡轮增压器，并且经由所述控制器经由第一机构的控制选择用于打开排气阀的第二预定正时；
[0029]其中用于打开排气阀的第一预定正时与用于打开排气阀的第二预定正时相比俘获更少的燃烧后气体在汽缸中。
[0030]且其中所述第一机构包括构造为调节排气阀的打开和关闭的排气凸轮轴并且被构造为经由变化用于排气阀的打开定相和打开持续时间的至少一个提供可变正时。
[0031]且其中所述第一机构还包括排气凸轮轴移相器，所述方法进一步包括通过经由所述排气凸轮轴移相器改变所述排气凸轮轴相对于曲轴的位置的位置而经由第一机构的控制来调节用于排气阀的打开定相。
[0032]且其中所述排气凸轮轴包括第一凸轮凸部和第二凸轮凸部，其中第一凸轮凸部构造为经由第一排气阀打开持续时间提供用于打开排气阀的第一预定正时，第二凸轮凸部构造为经由第二排气阀打开持续时间提供用于打开排气阀的第二预定正时，所述方法进一步包括调节第一机构以选择性地提供所述第一和第二排气阀打开持续时间。
[0033]且其中第一机构另外包括具有第一表面和第二表面的摇臂，其中所述第一表面构造为经由第一凸轮凸部促动所述排气阀，第二表面构造为经由第二凸轮凸部促动所述排气阀。
[0034]该方法进一步包括当所述发动机在低于预定转速且低于预定负荷的第三模式下操作时通过控制器经由所述流量控制装置的控制导引所述燃烧后气体到高流量的涡轮增压器并且经由第一机构的控制选择用于打开排气阀的第二预定正时。
[0035]其中发动机另外包括构造为提供用于进气阀的可变正时的第二机构，