專利名稱：具有發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1的前序部分所述類型的、具有發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車以及權(quán)利要求8的前序部分所述類型的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
JP 06200770 A公開了一種具有進(jìn)氣系的發(fā)動(dòng)機(jī)，在該進(jìn)氣系中設(shè)置進(jìn)氣接管。在進(jìn)氣接管的上游設(shè)置壓縮機(jī)，經(jīng)由一軸能由發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)。JP 06081669 A公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)通過一輸出軸和另一軸驅(qū)動(dòng)一空氣馬達(dá)(Luftmotor)。JP 06288250 Al公開了一種具有進(jìn)氣系的發(fā)動(dòng)機(jī)，在該發(fā)動(dòng)機(jī)中設(shè)置一包括渦輪的空氣馬達(dá)。該渦輪可以將流入進(jìn)氣系中的空氣所含的能量轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)能，該轉(zhuǎn)動(dòng)能可以由一發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能。JP 63289219 A公開了一種具有排氣渦輪增壓器的柴油機(jī)，該排氣渦輪增壓器包括一可由柴油機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪。通過該渦輪可驅(qū)動(dòng)排氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)將用于柴油機(jī)的空氣進(jìn)行壓縮。一氣動(dòng)馬達(dá)與柴油機(jī)的輸出軸相連接，該氣動(dòng)馬達(dá)也可以被供給經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的空氣的一部分。W02009/014488A2公開了一種具有排氣渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)，該排氣渦輪增壓器包括可以由發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪。渦輪可以驅(qū)動(dòng)排氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)將用于柴油機(jī)的空氣進(jìn)行壓縮。在此壓縮機(jī)也可以由發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)。此外壓縮機(jī)還通過帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一可以由該壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)相連接。這些已知的發(fā)動(dòng)機(jī)還具有降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行能耗的潛力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車以及運(yùn)行這種發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的特別高效的運(yùn)行。所述目的通過根據(jù)本發(fā)明的、具有發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車以及根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行方法來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的第一方面涉及一種具有發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)氣系的機(jī)動(dòng)車，通過進(jìn)氣系給發(fā)動(dòng)機(jī)輸入空氣，在進(jìn)氣系中設(shè)有用于壓縮空氣的壓縮機(jī)。按照本發(fā)明提出，(沿空氣穿過進(jìn)氣系的流動(dòng)方向)在所述壓縮機(jī)的下游在進(jìn)氣系中設(shè)有渦輪，該渦輪能由經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的空氣來驅(qū)動(dòng)。通過該渦輪提供一所謂的冷空氣渦輪(Kaltluftturbine)，該冷空氣渦輪能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間回收在經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的空氣中所含的能量，并將該能量用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)另外的裝置和/或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化成電能或者用于其它用途。由此實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)而是整車的非常高效的運(yùn)行，從而降低能量需求、進(jìn)而降低機(jī)動(dòng)車運(yùn)行的燃料消耗。這樣，尤其是還使CO2 排放保持很低。之所以能夠如此，是因?yàn)槟軌蚧蛘弑厝焕脡嚎s空氣的能量并且不利用額外的燃料來例如驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車和/或?yàn)橹辽僖粋€(gè)另外的負(fù)載、例如發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量。
壓縮機(jī)例如是排氣渦輪增壓器的組成部分，該排氣渦輪增壓器還包括渦輪，該渦輪可以由發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣來驅(qū)動(dòng)，通過該渦輪可驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)行壓縮。由此能利用排氣所含能量，來通過渦輪驅(qū)動(dòng)用于壓縮空氣的壓縮機(jī)。由此可以回收另外的、否則便在不被利用的情況下作為熱量排放到環(huán)境中的能量。利用壓縮機(jī)尤其能夠在特別有效地利用排氣所含能量的情況下將空氣壓縮到高于為使發(fā)動(dòng)機(jī)在燃料消耗方面優(yōu)化運(yùn)行所需的壓力水平的壓力水平。換句話說，排氣提供足夠高的能量，從而通過渦輪和壓縮機(jī)將空氣壓縮到這樣高的壓力水平。由此能特別是從排氣回收很多能量。利用布置在壓縮機(jī)下游的渦輪將被壓縮到非常高的壓力水平——也稱作增壓壓力——的空氣松馳/卸壓、進(jìn)而降低到相對(duì)較低的壓力水平，該壓力水平對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)特別是在燃料消耗方面的優(yōu)化運(yùn)行是有利的并且是希望的。然后可以利用借助渦輪進(jìn)行的松馳和降壓所獲得的能量，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)以非常高效并且節(jié)省燃料的方式運(yùn)行。按照本發(fā)明的一種有利實(shí)施方式，所述渦輪與發(fā)電機(jī)相聯(lián)接，從而可以將利用渦輪回收的能量轉(zhuǎn)化成電能。因此不規(guī)定而且不需要，由發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒額外的燃料以例如通過發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸將其轉(zhuǎn)化成電能。而是可以利用為使發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)動(dòng)車運(yùn)行而本來就要提供并且燃燒的燃料，通過排氣所含能量來提供電能。按照本發(fā)明的一種有利實(shí)施方式，發(fā)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。該電機(jī)可以例如提供機(jī)動(dòng)車的一種或者多種舒適性功能。這樣，電機(jī)可以例如用于驅(qū)動(dòng)空調(diào)的制冷劑壓縮機(jī)或者類似設(shè)備。如果該機(jī)動(dòng)車?yán)缡且环N除發(fā)動(dòng)機(jī)外還能由至少一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力車輛，則可以將借助渦輪獲得或轉(zhuǎn)化的能量用于驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車。作為替代或補(bǔ)充方案，發(fā)電機(jī)還可以用于給機(jī)動(dòng)車的蓄電裝置、尤其是蓄電池充電。如果機(jī)動(dòng)車處在例如由于不必給額外的負(fù)載提供能量而不需要所回收的能量的運(yùn)行狀態(tài)中，則可以將電能有利地存儲(chǔ)起來、尤其是臨時(shí)儲(chǔ)存起來，然后可以當(dāng)需要該電能并且出現(xiàn)機(jī)動(dòng)車的相應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)請(qǐng)求并且消耗所述電能。在該運(yùn)行狀態(tài)下例如需要給特別是大量的電負(fù)載供應(yīng)電能，這時(shí)能夠有利地利用被回收并且臨時(shí)儲(chǔ)存的能量給所述負(fù)載供電。由此還能將發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗保持得更低。同樣可以毫無問題地利用如下的渦輪其將壓縮空氣所含能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能或者其它能量形式并對(duì)其加以利用和/或必要時(shí)儲(chǔ)存在相應(yīng)的蓄能裝置中。按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述渦輪布置在用于冷卻壓縮空氣的冷卻裝置、尤其是增壓空氣冷卻器的下游。由于借助壓縮機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮而使空氣升溫。冷卻裝置可以使被壓縮、進(jìn)而升溫的空氣再冷卻，從而使其具有特別高的增壓度(壓縮度)。這便實(shí)現(xiàn)了，借助渦輪從經(jīng)壓縮和再冷卻的空氣回收并且利用特別多的能量，從而給至少一個(gè)負(fù)載供給能量和/或?qū)⒃撃芰哭D(zhuǎn)化成其它能量形式和/或?qū)⑵鋬?chǔ)存起來。由此機(jī)動(dòng)車以特別高效而且節(jié)省燃料的方式運(yùn)行，這樣還使得(X)2排放保持很低。按照本發(fā)明的一種特別有利的實(shí)施方式，同樣可以將所述渦輪布置在用于冷卻空氣的冷卻裝置的上游。這是所述渦輪相對(duì)于冷卻裝置以及壓縮機(jī)在技術(shù)上特別合理的布置方式，通過這種布置方式能使渦輪被壓縮空氣特別高效地驅(qū)動(dòng)。由此能特別有利地利用和回收壓縮空氣所含能量，從而給至少一個(gè)負(fù)載供給該能量和/或?qū)⒃撃芰哭D(zhuǎn)化成其它能量形式、尤其是電能。這進(jìn)一步有助于使機(jī)動(dòng)車以特別高效并且節(jié)省燃料的方式運(yùn)行。在另一種實(shí)施方式中，機(jī)動(dòng)車包括用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)所述渦輪的空氣的量的閥裝置。這樣便可以根據(jù)需要來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)渦輪的空氣量并使之與發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工作點(diǎn)/工況相匹配，從而能根據(jù)需要調(diào)節(jié)借助渦輪回收的能量的量。借助該閥裝置能夠至少部分地開放或阻斷例如一旁通裝置的流路。這樣便能在必要時(shí)使全部被壓縮的空氣驅(qū)動(dòng)布置在進(jìn)氣系中的渦輪。同樣也可以在必要時(shí)調(diào)節(jié)閥裝置， 使得只有一部分量的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)渦輪，另一部分量的壓縮空氣不驅(qū)動(dòng)渦輪，而是在不由該渦輪的作用而膨脹的情況下經(jīng)旁通裝置繞過該渦輪流向發(fā)動(dòng)機(jī)，并且流入發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)燃燒室中。同樣可以調(diào)節(jié)閥裝置，以使渦輪完全不被施加壓縮空氣，至少是不被壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，其中全部壓縮空氣都在不驅(qū)動(dòng)渦輪的情況下經(jīng)旁通裝置繞過渦輪并且被輸入發(fā)動(dòng)機(jī)。 這種情況例如在特定工作點(diǎn)可能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的高效運(yùn)行有利。所述閥裝置例如是能夠?qū)α鬟^渦輪的空氣質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的、可切換的調(diào)節(jié)閥，或者是轉(zhuǎn)換閥或類似的閥。在另一實(shí)施方式中，渦輪包括能夠?qū)α鬟^渦輪的空氣質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，尤其是可變渦輪幾何(特征)和/或可調(diào)的滑閥。由此能在很寬的范圍(Spektrum)內(nèi)改變渦輪的功率并且使之適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的多個(gè)不同的、其中穿過進(jìn)氣系的空氣質(zhì)量流量不同的工作點(diǎn)。由此能使渦輪在該范圍內(nèi)以非常高的效率非常高效地運(yùn)行，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)而使整車非常高效地運(yùn)行。有利地設(shè)有用于控制或調(diào)節(jié)渦輪的控制裝置，該控制裝置也用于控制或調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和/或該發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)的噴射和燃燒過程。換句話說，可以將為調(diào)節(jié)或控制發(fā)動(dòng)機(jī)而采用的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置用于相應(yīng)地控制或調(diào)節(jié)以及特別高效地運(yùn)行所述渦輪。由此使機(jī)動(dòng)車的零件數(shù)量、成本以及重量保持很低。減輕重量尤其是使得燃料消耗降低并且使CO2排放降低。較少的零件數(shù)量解決或避免了尤其在空間緊張的區(qū)域中、例如其中設(shè)置有機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)室中的封裝問題。但也可以毫無問題地使用附加的控制裝置來控制或調(diào)節(jié)渦輪，這種方案例如在維修情況下可以起到節(jié)約成本的作用。本發(fā)明的第二方面涉及一種機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方法，在所述方法中，通過進(jìn)氣系給發(fā)動(dòng)機(jī)輸入空氣，利用布置在進(jìn)氣系中的壓縮機(jī)將空氣壓縮。根據(jù)本發(fā)明提出，利用空氣來驅(qū)動(dòng)在壓縮機(jī)下游布置在進(jìn)氣系中的渦輪。本發(fā)明第一方面的有利實(shí)施方式可被視為本發(fā)明第二方面的有利實(shí)施方式，反之亦然。本發(fā)明方法能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)在CO2排放非常低的情況下以特別高效并且節(jié)省燃料的方式運(yùn)行，這是因?yàn)槠淠軌蚧厥蘸屠媒?jīng)壓縮機(jī)壓縮的空氣所含的能量。該能量可以被儲(chǔ)存起來和/或被用于供應(yīng)給至少一個(gè)負(fù)載。有利地至少根據(jù)環(huán)境溫度和/或壓力和/或機(jī)動(dòng)車的行駛狀態(tài)或者說運(yùn)行狀態(tài)， 利用至少一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置來調(diào)整、控制或調(diào)節(jié)穿過渦輪的空氣質(zhì)量流量。由此能根據(jù)需要使空氣質(zhì)量流量適應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工作點(diǎn)，并且能夠使渦輪以特別高效并且效率最優(yōu)的方式運(yùn)行。如本發(fā)明第一方面所述，例如可以將排氣渦輪增壓器的布置在機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系中的渦輪用于將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣所含能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，并且以此驅(qū)動(dòng)渦輪，然后通過渦輪驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。排氣含有特別多的能量，該能量可被用于借助壓縮機(jī)將空氣壓縮到相應(yīng)的壓力水平，該壓力水平高于為使發(fā)動(dòng)機(jī)在燃料消耗方面優(yōu)化運(yùn)行所需的壓力水平。由此能特別有效地利用排氣并且回收相應(yīng)大量的能量，這些能量否則以熱量形式在未被利用的情況下被排放到環(huán)境中。此外這還在本來需要并且希望的壓力水平與相對(duì)提高的壓力水平之間引起特別高的壓力差，從而通過使壓縮空氣膨脹到希望的較低壓力水平來回收特別多的包含在壓縮空氣中的能量。利用所述特別大量的回收能量可以給至少一個(gè)電負(fù)載、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)裝置和/或機(jī)動(dòng)車的蓄能裝置、尤其是蓄電池供給能量或充電。不規(guī)定并且不需要消耗額外的燃料來進(jìn)行供給能量或者充電，使得盡管可能存在附加的負(fù)載、特別是電負(fù)載，仍能使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗保持很低。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明給出。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，前面在描述中提到的特征和特征組合以及隨后在對(duì)附圖的描述中提到的和/或僅在附圖中示出的特征和特征組合不僅可以按照相應(yīng)給出的組合應(yīng)用， 而且可以按照不同的組合應(yīng)用或單獨(dú)地應(yīng)用。


附圖如下圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)的原理圖，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系將空氣輸入該發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，借助排氣渦輪增壓器的設(shè)置在進(jìn)氣系中的壓縮機(jī)將空氣壓縮，其中在進(jìn)氣系中在壓縮機(jī)下游設(shè)置冷空氣渦輪，該冷空氣渦輪可以由經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的空氣驅(qū)動(dòng)，通過該冷空氣渦輪可驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)；圖2是按照?qǐng)D1的原理圖，其中可以利用發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一電機(jī)并且可以給蓄電池充電；圖3是兩條曲線的圖，這兩個(gè)曲線示出按照上述圖的排氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)功率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式圖1示出具有三個(gè)氣缸12的機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)10。通過進(jìn)氣系14給發(fā)動(dòng)機(jī)10輸入空氣，由發(fā)動(dòng)機(jī)10按照方向箭頭16吸入空氣，所述空氣首選利用設(shè)置在進(jìn)氣系14中的空氣濾清器18凈化。空氣按照方向箭頭20穿流過進(jìn)氣系14并流入氣缸12，在氣缸中通過燃料直噴對(duì)空氣施加燃料。由此形成空氣燃料混合物，該空氣燃料混合物在氣缸12中被點(diǎn)燃(火花點(diǎn)火或者自燃/壓燃)并且燃燒。但是也可以容易地在發(fā)動(dòng)機(jī)10中實(shí)施所謂的進(jìn)氣道噴射。在這種進(jìn)氣道噴射中不是將燃料直接噴入氣缸12中。而是將燃料噴入到沿空氣流動(dòng)方向在氣缸12上游布置在進(jìn)氣系14中的進(jìn)氣道或者進(jìn)氣模塊中，從而在進(jìn)氣道中便形成空氣燃料混合物，接著使這些至少部分預(yù)混合的空氣燃料混合物流入氣缸12中并進(jìn)行燃燒。由燃燒而產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)10排氣，所述排氣通過發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣系22從發(fā)動(dòng)機(jī)排出。排氣按照方向箭頭M穿流過排氣系22，并且在利用圖1中未示出的排氣凈化裝置進(jìn)行凈化之后被排放到環(huán)境中。在排氣系22中設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣渦輪增壓器觀的渦輪沈，該渦輪被排氣穿流過并且能由排氣驅(qū)動(dòng)。渦輪沈通過軸30與排氣渦輪增壓器觀的布置在進(jìn)氣系14中的壓縮機(jī)32相連接。因此，渦輪沈可以通過軸30驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)32，該壓縮機(jī)對(duì)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)10的空氣進(jìn)行壓縮，從而能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的希望的轉(zhuǎn)矩和功率。為了使渦輪沈、進(jìn)而使排氣渦輪增壓器觀能夠高效地以效率最優(yōu)的方式運(yùn)行并且能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)10的不同工作點(diǎn)相適配，渦輪沈具有可變渦輪幾何(VTG)。但是也可以將渦輪沈設(shè)計(jì)成不具有可設(shè)定的可變渦輪幾何的固定幾何渦輪。如圖1所示，在進(jìn)氣系14中沿按照方向箭頭20的空氣流動(dòng)方向在壓縮機(jī)32下游設(shè)置冷空氣渦輪，該冷空氣渦輪可以由經(jīng)壓縮機(jī)32壓縮的空氣驅(qū)動(dòng)。由此，可以利用冷空氣渦輪34回收壓縮空氣中所含的能量。冷空氣渦輪34通過一軸36與發(fā)電機(jī)38相連接，該發(fā)電機(jī)可以借助冷空氣渦輪34 驅(qū)動(dòng)，利用該發(fā)電機(jī)可以將壓縮空氣中所含的能量轉(zhuǎn)化成電能。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)10以特別高效而且節(jié)省燃料的方式運(yùn)行，可將大量的發(fā)動(dòng)機(jī)10排氣所含能量用于驅(qū)動(dòng)渦輪沈、進(jìn)而驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)32，從而將空氣壓縮到一高于為使發(fā)動(dòng)機(jī)10 能在燃料消耗方面優(yōu)化運(yùn)行所需的相對(duì)較低壓力水平的壓力水平。借助渦輪34使利用壓縮機(jī)32壓縮到該升高壓力水平的空氣再次松馳到所述相對(duì)較低的、特別是在燃料消耗方面優(yōu)化的壓力水平，其中利用由該膨脹產(chǎn)生的、所獲得的能量來驅(qū)動(dòng)冷空氣渦輪34、進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)38。由此一方面實(shí)現(xiàn)了，給發(fā)動(dòng)機(jī)10提供相應(yīng)的空氣壓力水平，也稱作增壓壓力， 以使發(fā)動(dòng)機(jī)10以高效并節(jié)省燃料的方式運(yùn)行。另一方面可以利用特別多的排氣所含能量，并且可以通過渦輪沈、壓縮機(jī)32、冷空氣渦輪34和發(fā)電機(jī)38將其轉(zhuǎn)化成電能，這些能量否則不被利用并且以熱量形式排放到環(huán)境中。由此實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10特別節(jié)省燃料地運(yùn)行?？梢詫㈦娔?、進(jìn)而是排氣所含能量用于例如給電負(fù)載供電。不要求并且不需要為了給這些負(fù)載供給能量而利用發(fā)動(dòng)機(jī)10燃燒額外的燃料并且相應(yīng)地轉(zhuǎn)化成電能。為了實(shí)現(xiàn)特別高的空氣壓縮度，在壓縮機(jī)32下游并且在冷空氣渦輪34下游在進(jìn)氣系14中設(shè)置增壓空氣冷卻器40，該增壓空氣冷卻器對(duì)被壓縮、因而升溫的空氣進(jìn)行冷卻。在進(jìn)氣系14中還布置有旁通通道44和旁通裝置42的調(diào)節(jié)閥46。利用旁通裝置 42可以調(diào)節(jié)穿流過并且驅(qū)動(dòng)冷空氣渦輪34的空氣的質(zhì)量流量。這樣便能夠使所有經(jīng)壓縮機(jī)32壓縮的空氣都來驅(qū)動(dòng)冷空氣渦輪34。也可以不對(duì)冷空氣渦輪34進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并且使所有經(jīng)壓縮機(jī)32壓縮的空氣都通過旁通通道44在不驅(qū)動(dòng)冷空氣渦輪34的情況下完全繞過該冷空氣渦輪。也可以使經(jīng)壓縮機(jī)32壓縮的空氣的部分空氣質(zhì)量流量驅(qū)動(dòng)冷空氣渦輪34，而使另一部分空氣質(zhì)量流量經(jīng)由旁通通道44在不驅(qū)動(dòng)冷空氣渦輪34的情況下繞過該冷空氣渦輪。圖2示出根據(jù)圖1的、具有冷空氣渦輪34的發(fā)動(dòng)機(jī)10，其中為了簡明起見沒有示出具有渦輪26的排氣系22部分和具有排氣渦輪增壓器觀的壓縮機(jī)32的進(jìn)氣系14部分。 在圖2中示出機(jī)動(dòng)車的變速器48，該變送器與發(fā)動(dòng)機(jī)10的曲軸50相聯(lián)接并且能通過該曲軸驅(qū)動(dòng)。在此，該乘用車設(shè)計(jì)成混合動(dòng)力車輛并且包括電機(jī)52，該電機(jī)同樣與曲軸50相連接并且能借助該電機(jī)來驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車。電機(jī)52也可以作為用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)器發(fā)電機(jī)組件(Statergenerator)，從而不需要額外的起動(dòng)器裝置來起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10。這便使零件數(shù)量和重量都保持很小，這一點(diǎn)又有利于使發(fā)動(dòng)機(jī)10高效、節(jié)省燃料地運(yùn)行。為了運(yùn)行電機(jī)52以例如起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10或者驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車，電機(jī)52需要電能。例如可以通過相應(yīng)的導(dǎo)線M和56從蓄能裝置58為該電機(jī)提供電能，該蓄能裝置例如設(shè)計(jì)成蓄電池。蓄能裝置58又通過導(dǎo)線M和另一導(dǎo)線58與發(fā)電機(jī)38相聯(lián)接。由此能利用轉(zhuǎn)化成電能的壓縮空氣能量給蓄電池58饋電和充電。此外還可以利用如此獲得的電能，以通過導(dǎo)線58和56直接給電機(jī)52饋電并且驅(qū)動(dòng)該電機(jī)。機(jī)動(dòng)車還包括控制單元60，該控制單元通過相應(yīng)的導(dǎo)線62、64、66、68和70與電機(jī) 52、蓄能裝置58、調(diào)節(jié)閥46和發(fā)電機(jī)38相連接以傳輸信號(hào)并且對(duì)它們進(jìn)行控制或者調(diào)節(jié)。圖3示出一圖表72，其中橫坐標(biāo)74表示發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nm。t?？v坐標(biāo)76 表示圖1和2所示的排氣渦輪增壓器觀的壓縮機(jī)32的功率PVCTd。在圖表72中示出壓縮機(jī)32的功率PVCTd的第一曲線78。如果壓縮機(jī)32以對(duì)應(yīng)于曲線78的功率Pverf運(yùn)行，則利用壓縮機(jī)32將空氣壓縮到如下的壓力水平為發(fā)動(dòng)機(jī)10提供一增壓壓力以使發(fā)動(dòng)機(jī)10能夠特別是在其燃料消耗方面優(yōu)化地并且非常高效地運(yùn)行。 換句話說，所提供的增壓壓力負(fù)責(zé)提供相應(yīng)的空氣量，該空氣量對(duì)氣缸12中的燃燒非常有利并且在實(shí)現(xiàn)希望的功率和轉(zhuǎn)矩的同時(shí)降低燃料消耗。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣所含能量足以使壓縮機(jī)32以高得多的壓縮機(jī)功率 PVCTd運(yùn)行。相應(yīng)地，在圖表72中示出這種較高的壓縮機(jī)功率PVCTd的第二曲線80，該第二曲線相當(dāng)于從曲線78起例如使壓縮機(jī)功率PVCTd提高10%、進(jìn)而使相應(yīng)的增壓壓力提高10%。 由此，將空氣壓縮到與特別是在燃料消耗方面優(yōu)化的壓力水平相比高出10%的壓力水平。由于存在通過圖表72中示出的曲線78和80的差別表示出的這些壓力水平的差別，引起由所提高的增壓壓力與所提高的冷空氣渦輪34的空氣流量的乘積形成的能勢(shì)/勢(shì)能(Energi印otential)82。其然后可以使壓縮空氣從曲線80所示的升高的增壓壓力松馳到曲線78所示的、在燃料消耗方面優(yōu)化的增壓壓力。由此能將由膨脹產(chǎn)生的能量(能勢(shì) 82)用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)38，該發(fā)電機(jī)將該能量轉(zhuǎn)化成電能并且相應(yīng)地給蓄能裝置58充電和/ 或驅(qū)動(dòng)電機(jī)52。以這種方式可從經(jīng)壓縮機(jī)32壓縮的空氣回收能量，其中，所回收的功率P回 &與曲線78和80所示的壓縮機(jī)功率Pverf間的差別、冷空氣渦輪34的效率、發(fā)電機(jī)38的效率以及考慮該回收對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可能影響的效率。換句話說，可能由于效率不理想引起的損失而無法完全利用能勢(shì)82并且無法利用發(fā)電機(jī)38將其完全轉(zhuǎn)化成電能。但是，由于增壓壓力提高或者由于曲線78和80所示的壓縮機(jī)功率PVCTd提高而能利用能勢(shì)82的大部分來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)38，從而提供電能。由此能使發(fā)動(dòng)機(jī)10非常高效并且節(jié)省燃料地運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種具有發(fā)動(dòng)機(jī)(10)和進(jìn)氣系(14)的機(jī)動(dòng)車，通過所述進(jìn)氣系為所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10) 輸入空氣，在所述進(jìn)氣系中設(shè)有用于壓縮空氣的壓縮機(jī)(32)，其特征在于，在所述壓縮機(jī) (32)的下游在所述進(jìn)氣系(14)中設(shè)有渦輪(34)，該渦輪(34)能由經(jīng)所述壓縮機(jī)(32)壓縮的空氣來驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述渦輪(34)與發(fā)電機(jī)(38)相聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(38)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)(52)和 /或用于給蓄電裝置(58)——尤其是蓄電池(58)——充電。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述渦輪(34)布置在用于對(duì)空氣進(jìn)行冷卻的冷卻裝置GO)上游。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述機(jī)動(dòng)車包括用于對(duì)驅(qū)動(dòng)所述渦輪(34)的空氣的量進(jìn)行調(diào)節(jié)的閥裝置06)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述渦輪(34)具有調(diào)節(jié)裝置，尤其是可變渦輪幾何特征和/或能被調(diào)節(jié)的滑閥，借助所述調(diào)節(jié)裝置能調(diào)節(jié)流過所述渦輪(34)的空氣質(zhì)量流量。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述機(jī)動(dòng)車包括用于控制或調(diào)節(jié)所述渦輪(34)的控制裝置，該控制裝置也用于控制或調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10)。
8.一種機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的運(yùn)行方法，其中，通過進(jìn)氣系(14)給所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10) 輸入空氣，利用布置在所述進(jìn)氣系(14)中的壓縮機(jī)(32)將所述空氣壓縮，其特征在于，利用所述空氣來驅(qū)動(dòng)在所述壓縮機(jī)(3 下游布置在所述進(jìn)氣系(14)中的渦輪(34)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有發(fā)動(dòng)機(jī)(10)和進(jìn)氣系(14)的機(jī)動(dòng)車，通過所述進(jìn)氣系為所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10)輸入空氣，在所述進(jìn)氣系中設(shè)有用于壓縮空氣的壓縮機(jī)(32)，其特征在于，在所述壓縮機(jī)(32)的下游在所述進(jìn)氣系(14)中設(shè)有渦輪(34)，該渦輪(34)能由經(jīng)所述壓縮機(jī)(32)壓縮的空氣來驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明還涉及這種發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的運(yùn)行方法。
文檔編號(hào)F02B37/00GK102400773SQ20111030535
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月21日
發(fā)明者M·費(fèi)斯勒, T·羅伊斯 申請(qǐng)人:奧迪股份公司