根据载荷开关涡轮增压内燃机的排气阀阀门的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于降低尤其汽车的具有涡轮增压机的内燃机的燃料消耗的方法和设备。
【背景技术】
[0002]在具有涡轮增压机的内燃机中，在内燃机以尽可能低的燃料消耗运行和汽车以很好的行驶特性(例如在操作油门踏板时能快速反应)运行之间存在目标冲突。尽可能小的燃料消耗可以在排气阀(亦称“废气旁通阀”)很宽地打开时实现，而最好的行驶特性在排气阀关闭时实现。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于具有涡轮增压机的内燃机的方法和设备，其中在燃料消耗降低和有害物质排放降低时实现很优良的行驶特性。
[0004]所述技术问题首先通过一种用于根据载荷打开和关闭具有涡轮增压机的内燃机的排气阀阀门(亦称“废气旁通阀阀门”)的方法来解决，其中，由在内燃机的进气侧上的至少一个检测器检测至少一个空气压力值、空气质量流量值和/或进气管的阀的打开位置并且向控制装置传送，由控制装置由被传送的值求出内燃机的当前载荷，由控制装置基于已求出的当前载荷生成用于排气阀阀门的执行器的调节信号并且向执行器传送，其中，调节信号设计为完全地打开、部分地打开、最小地打开或关闭排气阀阀门，并且将其保持在各个位置。
[0005]控制装置基于已算出的内燃机的当前载荷(或者表征它的由检测器检测的内燃机的不同运行状态)生成用于排气阀阀门的执行器的调节信号，然后排气阀阀门对应已算出的当前载荷由执行器完全打开、部分打开、最小地打开或关闭，并且保持在各个位置中。所述方法尤其适用于在内燃机部分负载范围中优化排气阀阀门的开度，即通过在内燃机动力性和燃料消耗之间力求折衷。
[0006]在此例如第一检测器检测流向涡轮增压机的压缩机的空气质量流量，并且代表被检测的空气质量流量的信号由第一检测器向控制装置传送。控制质量流量的改变出人意料地被证实为合适的参数，用于实现排气阀阀门理想的定位。
[0007]由另一个检测器例如检测流向压缩机的空气质量流中的空气压力，并且代表被检测的空气质量流空气压力的信号由第二检测器传送至控制装置。被检测的空气质量流压力同样可以直接地或作为附加的参数适用于实现排气阀阀门理想的定位。
[0008]由第三检测器例如可以在压缩机的出口处检测压力，并且代表被检测的压缩机空气压力的信号由第三检测器传递至控制装置。被检测的压缩机空气压力可以同样直接地或作为附加的参数适用于继续优化排气阀阀门的定位。
[0009]由第四检测器例如可以检测阀的位置，该阀调节被压缩的空气流入气缸的燃烧空间之前的进气阀，并且将代表被检测的阀位置的信号传递至控制装置。被检测的阀位置可以同样直接地或作为附加的参数适用于继续优化排气阀阀门的定位。
[0010]由至少一个检测器接收的信号可以借助控制装置计算内燃机的当前载荷。为了计算控制装置使用计算算法或多个计算算法。借助该计算生成用于排气阀阀门的调节信号并且向用于排气阀阀门的执行器或伺服驱动器传送。
[0011]借助伺服驱动器将排气阀阀门在通过控制装置激活伺服驱动器之前的当前位置移动至一位置，在该位置中其完全打开，完全关闭或部分地打开或最小地打开。在被调节的位置中，排气阀阀门这样长地被保持，直至另外的由控制装置传送的调节信号再一次激活用于排气阀阀门的伺服驱动器。因此可以实现排气阀阀门的位置无延迟地与内燃机的当前运行状态相适配，并且持续地保持由控制装置预设的或由驾驶员确定的在燃料消耗和尽可能敏捷的行驶方式之间理想的折衷。
[0012]应该理解的是，优选使用软件算法的控制装置在一个方面中可以构成控制并且在另一方面构成调节或受控系统的部分。因此在前一种情况中借助用作调节器的控制装置的软件算法将排气阀阀门的实际位置与理论位置相对比，并且基于由此得出的开度的差值构成调节信号。由至少一个检测器检测的参数在这种情况中作为调节值向调节回路中的调节器输入。
[0013]在另一方面，借助控制装置的软件算法检测空气压力沿压缩机的改变和/或压缩机的涡轮机的转速的改变并且基于此形成调节信号。
[0014]当排气阀阀门的实际位置被检测器检测并且向控制装置传导时，可以可调节地设置理想的理论位置。控制装置可以将相应的实际值与在压缩机上的当前压力比率和/或压缩机/涡轮机的转速相对比，并且由所述对比计算出排气阀阀门的理想阀门位置并且将调节信号向排气阀执行器发送，用于将排气阀阀门的开度从实际开度向理论开度改变。由此得出的优点在于，例如在由汽车驾驶员选择的内燃机的运动模式中在部分负载范围中，排气阀阀门借助控制装置例如完全关闭，因此所有来自燃烧室的废气质量流通过涡轮机传导，由此涡轮机在负载切换时表现出很高的功率和较短的响应时间。相应地可以在所选的内燃机的省油模式中，排气阀阀门例如在内燃机的部分负载范围中仅部分地、例如一半或也可完全打开，因此来自燃烧室的部分废气质量流通过排气阀绕过涡轮机旁通传导，由此涡轮机具有较小的功率，但是内燃机的响应时间在部分负载范围中不会过分延迟。
[0015]在内燃机的中间模式或正常模式中在部分负载范围中，排气阀阀门可以采用任意的开度，所述开度位于完全或较宽打开的位置和完全关闭或最小打开的位置之间。
[0016]当燃烧室中进气压力值大于零但是小于预设的极限值，排气阀阀门由伺服驱动器(尤其独立于节流阀的开度)移动至最小打开位置并且保持在那。在最小打开的位置中，排气阀阀门的开度优选正好这样大，使得由开度引起的泵送损失在压缩机中最小。在最小打开的位置中，排气阀阀门例如打开至10 %、20 %、30 %或其他的通过计算和试验确定的值。
[0017]在进气压力的值在内燃机部分负载范围中大于预设的极限值并且小于环境压力，排气阀阀门通过伺服驱动器移动至部分打开的位置并且保持在那。在部分打开的位置中，排气阀阀门的开度这样大，使得涡轮机的转速基本上保持恒定。在部分打开的位置中，排气阀阀门例如打开至40%、50%、60%或其他的通过计算和/或试验确定的值。
[0018]由此产生的优点是在排气阀阀门于最小打开位置时的运动式行驶和在相应更大地打开位置时省油的行驶之间无级地调节带宽。
[0019]预设的极限值是这样的极限值，其例如与内燃机的负载和/或流入燃烧室中的新鲜空气的空气质量流量相关。该极限值在工厂中为发动机为各种运行状态被确定并且例如在控制装置中作为极限值曲线保存在存储器中。
[0020]在进入燃烧室中的进气压力的值大于环境压力时，则排气阀阀门可以完全地关闭。
[0021]也就是说，排气阀阀门的优化的开度通过开度的控制装置、和/或在压缩机之前和之后的压力的比率的控制装置、和/或涡轮机和/或压缩机的转速的控制装置调节。
[0022]本发明的另一方面涉及一种用于控制、设置和/或调节排气阀阀门的开度的装置，该装置包括:
[0023]-具有涡轮增压机的内燃机，
[0024]-排气阀，其设置在内燃机的排气管道和涡轮增压机的涡轮机的排气管之间，其具有用于调节排气阀阀门的开度的排气阀阀门执行器，
[0025]-检测器，其检测排气阀阀门的开度和
[0026]-用于调节排气阀阀门的取决于载荷的开度的控制装置。
[0027]借助操作元件，例如是压力或转速调节器，可以在内燃机的部分负载范围中(也就是在节流阀部分打开时)选择排气阀阀门打开和关闭模式，借助其可以理想地打开或关闭排气阀阀门。例如可以提供三种用于选择的模式，这使得驾驶员可以在内燃机部分负载范围中、在运动性的行驶方式、燃料消耗优化的行驶方式和第三行驶方式之间选择，该第三行驶方式实现了在运动性和消耗优化之间的折衷。
[0028]通过所述模式，排气阀阀门的开度可以对应所选的行驶方式被选择。因此例如在运动模式中排气阀阀门保持完全关闭，用于允