[發明專利]用于內燃發動機的增壓裝置以及用于所述增壓裝置的操作方法

有效

• 申請號: 201580065426.8
• 申請日: 2015-10-26
• 公開（公告）號: CN107002555B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: J.埃爾哈德;N.阿爾-哈桑;張宏
• 申請（專利權）人: 大陸汽車有限公司
• 主分類號: F02B37/04
• 分類號: F02B37/04;F02B37/14;F02B37/16;F02B39/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;安文森

本發明涉及用于內燃發動機（1）的一種增壓裝置和一種用于所述增壓裝置的操作方法，所述增壓裝置具有排氣渦輪增壓器（4）和再生增壓器（12），再生增壓器（12）具有壓縮機?渦輪機（13）和聯接到壓縮機?渦輪機（13）的機電式馬達?發電機（14）。所述壓縮機?渦輪機（13）能夠借助于管線連接和閥裝置（15a?15f）在其低壓側（ND）上在排氣渦輪增壓器（4）的新鮮空氣壓縮機（6）的下游連接到增壓空氣供給管線（8），并且在其高壓側（HD）上連接到所述增壓空氣供給管線（8）和排氣道（3）兩者，所述再生增壓器（12）能夠借助于所述閥裝置（15a?f）和馬達?發電機（14）至少在增強操作模式和再生操作模式之間切換。再生增壓器（12）既能夠在增強操作模式中作為壓縮機被馬達?發電機（14）驅動來操作以便提高增壓空氣供給管線（8）中的壓力，或能夠作為渦輪機被增壓空氣質量流（26）和/或排氣質量流（24）的至少一部分驅動來操作以便借助所述馬達?發電機（14）進行能量回收。

技術領域

本發明涉及用于具有排氣渦輪增壓器的內燃發動機的一種增壓裝置，并且涉及一種用于所述增壓裝置的操作方法。

背景技術

排氣渦輪增壓器越來越多地用于提高內燃發動機中的功率，尤其是機動車輛中的內燃發動機。在關于這一點的法律法規日益嚴格的背景下，本著如下目的來越來越普遍地使用排氣渦輪增壓器：在維持相同的功率水平或者甚至實現提高的功率水平的同時降低內燃發動機的結構尺寸和重量，并同時降低消耗，進而減少CO₂排放。工作原理在于利用排氣流中包含的能量來提高內燃發動機進氣道中的壓力，并由此實現將空氣氧（Luft-Sauerstoff）充入燃燒室的改進，并以便因此能夠在每個燃燒過程中轉化更多的燃料（例如汽油或柴油），也就是說提高內燃發動機的功率。

出于此目的，排氣渦輪增壓器具有渦輪機和壓縮機，渦輪機布置在內燃發動機的排氣道中，并且渦輪機具有被排氣流驅動的渦輪機轉子，壓縮機布置在進氣道中，并且壓縮機具有壓縮機轉子，壓縮機轉子形成壓力。渦輪機轉子和壓縮機轉子以旋轉相聯的方式緊固到轉子軸的相對端部，并因此形成渦輪增壓器轉子，渦輪增壓器轉子借助于其轉子軸可旋轉地安裝，轉子軸在布置于渦輪機和壓縮機之間的軸承單元中。因此，借助于排氣質量流來驅動渦輪機轉子且進而經由轉子軸驅動壓縮機轉子，并且因此利用排氣能量來在進氣道中形成壓力。

渦輪機和壓縮機都是渦輪機械，并且根據物理定律渦輪機和壓縮機各自以取決于結構尺寸和設計的方式具有最佳操作范圍，最佳操作范圍的特征在于各自轉子的旋旋轉速度度、壓力比以及質量通過量（Massedurchsatz）。

與此相比，機動車輛中的內燃發動機的操作的特征在于負載和操作范圍的動態變化。

現在為了使排氣渦輪增壓器的操作范圍能夠適于內燃發動機的變化操作范圍，并因此在盡可能沒有顯著減速（渦輪遲滯）的情況下確保期望的響應行為，則排氣渦輪增壓器被裝備有另外的功能，例如排氣側或渦輪機側上的所謂的可變渦輪幾何（VTG）或廢氣門裝置（WG）以及空氣供給側或壓縮機側上的超量空氣再循環（Schubumluft）或排出（Abblas）裝置。這些裝置用作使遲緩行為最小化并因此使渦輪增壓器的減速的響應行為最小化，并且避免有害的操作狀態。

還已知：使用并聯或順序布置的多個渦輪增壓器的組合或者使用以機械方式操作的或由電馬達操作的另外的壓縮機（所謂的增壓鼓風機或增壓器）以便覆蓋內燃發動機的各種操作條件，以便有效提高處于所有旋旋轉速度度范圍中的功率且尤其是在加速過程期間的功率，并且尤其是避免不期望的渦輪遲滯，渦輪遲滯由渦輪增壓器的低旋旋轉速度度范圍中的過于低的增壓壓力結合渦輪增壓器轉子的慣性而導致。

所述類型的增壓裝置已被例如公開在DE 100 23 022 A1中，所述類型的增壓裝置具有常規的排氣渦輪增壓器以及關于渦輪增壓器以串聯或并聯的方式布置在新鮮空氣質量流中的輔助壓縮機，所述輔助壓縮機具有獨立于排氣流的驅動，例如電馬達驅動。