[發明專利]用于運行內燃機的方法和裝置

在審

• 申請號: 201210291710.5
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102953844A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: M.布蘭德;P.貝茨勒
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: F02D13/02
• 分類號: F02D13/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曹若;楊國治

技術領域

本發明涉及內燃機尤其可以在掃氣運行中運行的內燃機。

背景技術

為了在部分負載運行中改進發動機效率，連續地降低內燃機的排量。由此引起的功率損失通過以下方式得到補償，即設置了增壓裝置，所述增壓裝置在提高了的增壓壓力下向內燃機提供新鮮空氣。尤其對于作為增壓裝置的廢氣渦輪增壓器來說，在進行快速的負載形成時產生赤字，而快速的負載形成為保證機動車的良好的牽引特性而對于較快的加速來說是必要的。這些缺點可以通過掃氣運行來得到補償，在掃氣運行時通過進氣閥的打開階段以及排氣閥的打開階段的閥交疊來將新鮮空氣從氣缸中掃過。從中通過所輸送的質量流量的提高來獲得更高的發動機力矩和廢氣渦輪增壓器的更好的工作點。

發明內容

按照本發明，設置了一種按權利要求1所述的用于在掃氣運行中運行內燃機的方法以及按并列的權利要求所述的一種裝置、一種發動機系統以及一種內燃機。

本發明的其它有利的設計方案在從屬權利要求中得到說明。

按照第一方面，設置了一種用于運行具有至少一個氣缸的內燃機的方法，其中所述氣缸具有第一及第二排氣閥，其中所述內燃機能夠在掃氣運行中運行，方法是所述排氣閥的關閉時刻在四沖程運行的排氣沖程之后處于進氣閥的打開時刻之后，其中所述第二排氣閥在掃氣運行中在時間上遲延于所述第一排氣閥打開。

通過所述掃氣運行，可以改進增壓裝置的不穩定的和穩定的特性，方法是提高所述內燃機的氣缸中的充氣水平也就是通過所述氣缸來輸送的新鮮空氣質量流量并且由此使瞬態的負載形成加速或者說提高發動機力矩的穩定的終值。掃氣的程度由通過所述氣缸來輸送的新鮮空氣質量來確定，所述掃氣的程度在廢氣側還受到布置在那里的催化器的限制。一方面催化器中的轉換僅僅在有限的入范圍內進行并且另一方面最大的催化器放熱受到了限制。

為了盡管如此還是要借助于掃氣運行來實現快速的負載形成，必須由廢氣渦輪增壓器的渦輪機轉換盡可能多的在廢氣中存在的剩余熱量。為此必須在所述廢氣渦輪增壓器的渦輪機之前的廢氣中進行再反應，從而在那里可以提高廢氣的溫度以及渦輪機效率。

用于在到達廢氣渦輪增壓器的渦輪機之前出現再反應的必要的前提是化學計算不足比的（含燃料多的）廢氣與新鮮空氣的混合。混合越均勻，在所述渦輪機之前或者在其當中能夠釋放的能量就越大。分析已經表明，按排氣彎管設計可以在所述氣缸的排氣閥直至所述增壓裝置的渦輪機之間的排氣系中進行混合，主要緊靠著在所述渦輪機的前面、當中及后面進行混合。但是，由此提高的廢氣焓只有其可以在所述廢氣渦輪增壓器的前面或者當中轉換才能用于增壓。

上述方法能夠在所述渦輪機的上游改進混合過程，從而提早進行再反應。通過氣缸的排氣閥的錯開的運行，首先將部分排氣道之一的通過所述掃氣運行輸送到部分排氣道中的新鮮空氣朝所述渦輪機的方向輸送并且隨后在通過首先打開的排氣閥并且通過所述部分排氣道將燃燒廢氣的一部分輸送到共同的排氣道中之后打開另一個排氣閥，用于將另一條部分排氣道的新鮮空氣柱輸送到所述共同的排氣道中。由此改進新鮮空氣和廢氣的在共同的排氣道中的均勻化并且可以在到達所述增壓裝置的渦輪機之前提早在內燃機的排氣系中進行再反應。這能夠實現較高的渦輪機效率，因為所述渦輪機中的能夠轉換的廢氣焓較大。

通過上述方法，一般在掃氣運行時通過廢氣再反應來提高廢氣焓的利用，方法是改進含燃料多的廢氣也就是具有未燃燒的燃料份額的燃燒廢氣與新鮮空氣的混合并且在更加靠近發動機的地方實現所述混合。由此對于掃氣運行來說獲得較大的自由度并且能夠實現內燃機的較小的尺寸設計。由此可以降低消耗并且減少CO₂排放。

尤其可以確定，對于在一個缸體底座的內部引起180°曲軸轉角的點火間隔的氣缸數來說由于相應必要的彎管設計，在到達所述增壓裝置的渦輪機之前混合程度變小。因為上述用于運行內燃機的方法為改進排氣系中的均勻化而不取決于內燃機的氣缸的數目，所以所提出的方法對于具有前面所描述的氣缸數的內燃機來說特別有效。

上述方法設置了傳統的掃氣運行的兩個階段，對于這兩個階段來說在第一階段中排氣閥打開并且含燃料多的廢氣通過部分排氣道流到所述共同的排氣道中，所述共同的排氣道在早先的周期中由于掃氣運行而充滿新鮮空氣。在接下來的第二階段中進氣閥打開并且新鮮空氣流到氣缸中并且流到用含燃料多的廢氣填充的部分排氣道中。