專利名稱：帶有排氣渦輪增壓和排氣再循環(huán)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以及操作所述類型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有至少一個(gè)汽缸、處于出口側(cè)用于經(jīng)排氣排放系統(tǒng)排放排氣的至少一個(gè)排氣管路、以及處于進(jìn)口側(cè)用于經(jīng)進(jìn)氣系統(tǒng)供應(yīng)增壓空氣的至少一個(gè)進(jìn)氣管路，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配備有
至少一個(gè)排氣渦輪增壓器，其包含布置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓縮機(jī)和布置在排氣排放系統(tǒng)內(nèi)的渦輪，
繞過(guò)至少一個(gè)汽缸的旁通管路，該旁通管路在壓縮機(jī)下游從進(jìn)氣系統(tǒng)分叉，以便形成進(jìn)口側(cè)接合處，并且在渦輪(7b)下游通向排氣排放系統(tǒng)，以及
包含再循環(huán)管路的至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備，其中再循環(huán)管路在渦輪上游從排氣排放系統(tǒng)處分叉，以便形成出口側(cè)接合處并且通向旁通管路。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明的上下文中，至少一個(gè)排氣管路被認(rèn)為屬于排氣排放系統(tǒng)，并且至少一個(gè)進(jìn)氣管路被認(rèn)為屬于進(jìn)氣系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及用于操作具有液體型冷卻設(shè)備的所述類型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其中在至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備的再循環(huán)管路中提供冷卻裝置，該裝置利用冷卻劑運(yùn)行并且被連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體型冷卻設(shè)備。
在本發(fā)明的上下文中，表述“內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)”包含柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)以及還有使用混合燃燒過(guò)程操作的混合式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中，基本上尋求將燃料消耗量減至最小以及降低污染排放。在現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)施各種措施以實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)。
關(guān)于污染問(wèn)題，與降低氮氧化物排放高度相關(guān)，尤其是在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中。氮氧化物的形成不僅需要過(guò)量的空氣，而且還需要高溫度，因此降低氮氧化物排放的一個(gè)理念包括降低燃燒溫度。
在此，排氣再循環(huán)，也就是排氣從排氣排放系統(tǒng)再循環(huán)至進(jìn)氣系統(tǒng)，有利于實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，其中通過(guò)增加排氣再循·環(huán)率，能夠相當(dāng)大地降低氮氧化物排放。在此，確定排氣再循環(huán)率XEeK如下:
xEGE-mEGR/ (mEGR+mFresh air)
其中HIkk表示再循環(huán)的排氣質(zhì)量，以及mF_h&表示被供應(yīng)至至少一個(gè)汽缸的新鮮空氣，其之前已通過(guò)壓縮機(jī)被壓縮。因此，在本發(fā)明的上下文中，增壓空氣除了新鮮空氣之外還可包含再循環(huán)的排氣。
為了顯著降低氮氧化物排放，需要高的排氣再循環(huán)率，其可能是Xkk ^ 60%到70%的量級(jí)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在再循環(huán)管路中提供控制元件，也被稱為EGR閥，用于調(diào)整待被再循環(huán)的排氣量，也就是再循環(huán)率。排氣再循環(huán)(EGR)可還被用于降低未燃烴的排放。
所提供的排氣再循環(huán)設(shè)備是所謂的高壓EGR設(shè)備，其中在渦輪上游從排氣排放系統(tǒng)中抽出排氣，并且排氣被引進(jìn)至壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣系統(tǒng)，或者被引進(jìn)至旁通管路，其是或者能夠被連接至進(jìn)氣系統(tǒng)。
本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)不僅配有至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備，還具有至少一個(gè)排氣潤(rùn)輪增壓器，其包含被布置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓縮機(jī)和被布置在排氣排放系統(tǒng)中的潤(rùn)輪。
在具有排氣渦輪增壓以及同時(shí)使用高壓EGR設(shè)備的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中，存在基本沖突，該沖突為在渦輪上游所抽取的未通過(guò)渦輪引導(dǎo)的用于再循環(huán)的排氣違背了原則，因此不可用于在進(jìn)口側(cè)上產(chǎn)生充氣壓力。
在提高排氣再循環(huán)率的情況中，同時(shí)減少了引進(jìn)至渦輪的排氣流。通過(guò)渦輪的降低的排氣質(zhì)量流導(dǎo)致較低的渦輪壓力比，結(jié)果充氣壓力比也下降，其等于較小的壓縮機(jī)質(zhì)量流。除了減少的充氣壓力之外，在壓縮機(jī)操作中還將出現(xiàn)關(guān)于壓縮機(jī)的喘振極限的其他的問(wèn)題。
引導(dǎo)通過(guò)EGR設(shè)備的再循環(huán)管路的排氣量和引導(dǎo)通過(guò)渦輪的排氣量?jī)H是流體流的兩個(gè)例子，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，必須通過(guò)控制元件測(cè)量和調(diào)整流體流。
排氣渦輪增壓器的渦輪時(shí)常被設(shè)計(jì)為具有小渦輪橫截面的廢氣門(mén)渦輪，以改善處于低轉(zhuǎn)速下的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩特性。如果排氣質(zhì)量流超過(guò)臨界值，那么通過(guò)打開(kāi)控制元件，在所謂的排氣放出過(guò)程中，部分排氣流通過(guò)經(jīng)過(guò)渦輪或者輪機(jī)推動(dòng)器的旁通管路引導(dǎo)。放出排氣同樣地能夠用作流體流的例子，其必須通過(guò)控制元件調(diào)整和控制。
如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配備了二次空氣噴射設(shè)備或者液體型冷卻設(shè)備，其中汽缸蓋或者汽缸體被提供了冷卻劑-引導(dǎo)冷卻劑通道，則出現(xiàn)必須被調(diào)整(也就是被控制)的流體流的進(jìn)一步例子。
因?yàn)樵谒泄r下，從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中抽取最大可能的熱量不是液體型冷卻設(shè)備的目標(biāo)和目的，所以根據(jù)要求尋求通過(guò)控制元件實(shí)施冷卻劑流控制，因此控制液體型冷卻設(shè)備，該控制還允許這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式，即其中更有利的是:從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中抽取較少熱或者盡可能少的熱，并且如果適當(dāng)則將熱引入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
以上陳述清楚地表明在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，必須通過(guò)控制元件調(diào)整和控制多個(gè)流體流。由于該原因，需要以有利的方式布置流體-引導(dǎo)管路，并且保持盡可能小的控制元件數(shù)量。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述背景技術(shù)，本發(fā)明的目標(biāo)是提供根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其最優(yōu)化與流體流引導(dǎo)和控制有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明的進(jìn)一步子目標(biāo)是說(shuō)明用于操作所述類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。
通過(guò)如下的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)所述第一子目標(biāo)，其具有至少一個(gè)汽缸、處于出口側(cè)用于經(jīng)排氣排放系統(tǒng)排放排氣的至少一個(gè)排氣管路、以及處于進(jìn)口側(cè)用于經(jīng)進(jìn)氣系統(tǒng)供應(yīng)增壓空氣的至少一個(gè)進(jìn)氣管路，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配備有
至少一個(gè)排氣渦輪增壓器，其包含布置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓縮機(jī)和布置在排氣排放系統(tǒng)內(nèi)的渦輪，
繞過(guò)至少一個(gè)汽缸的旁通管路，該旁通管路在壓縮機(jī)下游從進(jìn)氣系統(tǒng)分叉，以便形成進(jìn)口側(cè)接合處，并且在渦輪下游通向排氣排放系統(tǒng)，以及
包含再循環(huán)管路的至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備，其中再循環(huán)管路在渦輪上游從排氣排放系統(tǒng)處分叉，以便形成出口側(cè)接合處并且通向旁通管路，
并且其中
在出口側(cè)布置有第一控制元件，其用于調(diào)整被引導(dǎo)通過(guò)再循環(huán)管路的排氣量，并且
在進(jìn)口側(cè)布置有至少一個(gè)第二控制元件，其在第一位置中時(shí)，將旁通管路與至少一個(gè)汽缸隔開(kāi)，并且將至少一個(gè)進(jìn)氣管路連接至至少一個(gè)汽缸，并且在第二位置中時(shí)，將至少一個(gè)進(jìn)氣管路與至少一個(gè)汽缸隔開(kāi)，并且將旁通管路連接至至少一個(gè)汽缸。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少兩個(gè)或者兩個(gè)控制元件，其中在出口側(cè)布置第一控制元件，在進(jìn)口側(cè)布置第二控制元件。第一控制元件用于調(diào)整通過(guò)再循環(huán)管路引導(dǎo)的排氣量，并且因此同時(shí)用于調(diào)整通過(guò)渦輪引導(dǎo)的排氣量。
因?yàn)閮?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配有所述類型的旁通管路，并且排氣再循環(huán)設(shè)備的再循環(huán)管路通向所述旁通管路，再循環(huán)管路還能夠與旁通管路相互作用被用于或被用作渦輪的放出管路。
第二控制元件到第一位置的移動(dòng)，分離了旁通管路和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸。通過(guò)驅(qū)動(dòng)，也就是調(diào)整第一控制元件，然后判定是否所有的排氣均通過(guò)渦輪引導(dǎo)或者部分排氣通過(guò)再循環(huán)管路和旁通管路放出，并且被引導(dǎo)至渦輪下游的排氣排放系統(tǒng)。
在所述第一位置，第二控制元件同時(shí)將至少一個(gè)進(jìn)氣管路連接至至少一個(gè)汽缸，以便將通過(guò)壓縮機(jī)引導(dǎo)的所有新鮮空氣而無(wú)排氣作為增壓空氣經(jīng)進(jìn)氣管路供應(yīng)給至少一個(gè)汽缸。
此外，可調(diào)整布置在進(jìn)口側(cè)的第二控制元件，以便至少一個(gè)進(jìn)氣管路和旁通管路彼此連接，以及連接至至少一個(gè)汽缸。在所述位置，可能的是:或者排氣能夠經(jīng)引導(dǎo)返回至至少一個(gè)汽缸，以便增壓空氣不僅包含新鮮空氣還包含排氣，或者新鮮空氣能夠經(jīng)旁通管路被噴射至排氣排放系統(tǒng)。在后一情況中，旁通管路用于所謂的二次空氣噴射。
最終，第二控制元件可被移至第二位置，其中至少一個(gè)進(jìn)氣管路與至少一個(gè)汽缸分離，并且旁通管路被連接至至少一個(gè)汽缸。在所述位置，只有排氣而無(wú)新鮮空氣被引進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸。此外，第二位置在進(jìn)氣管路關(guān)閉的情況下，能夠使所有的排氣通過(guò)渦輪引導(dǎo)，結(jié)果，部分排氣能夠經(jīng)旁通管路被再循環(huán)至至少一個(gè)汽缸內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的流體引導(dǎo)管路，尤其是引導(dǎo)新鮮空氣或者增壓空氣的管路以及引導(dǎo)排氣的管路，以這樣的方式被有利地布置和彼此連接，即在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，僅需要兩個(gè)控制元件用于有關(guān)流體流的控制。
利用本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，本發(fā)明基于的第一個(gè)問(wèn)題因此被解決，也就是提供這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，即其就流體流的引導(dǎo)和控制達(dá)到最優(yōu)。
正如已被描述的，在增壓式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，通常觀察到扭矩朝向低排氣量下降，這是因?yàn)闇u輪壓力比且因此充氣壓力比隨排氣質(zhì)量流速降低。這可通過(guò)具有相對(duì)小的渦輪橫截面的廢氣門(mén)渦輪達(dá)到一定程度的糾正。
此外，可依靠并聯(lián)或串聯(lián)連接的多個(gè)渦輪增壓器或渦輪來(lái)進(jìn)一步改善增壓式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩特性?？稍谶M(jìn)氣系統(tǒng)中串聯(lián)或并聯(lián)布置關(guān)聯(lián)的壓縮機(jī)。
由于該原因，這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例也是有利的，尤其是其中提供了至少兩個(gè)排氣渦輪增壓器。
結(jié)合從屬權(quán)利要求將討論內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例。
如下的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例是有利的，其中在出口側(cè)接合處布置第一控制元件。當(dāng)控制元件阻塞再循環(huán)管路或者是通向渦輪的管路，特別在排氣不應(yīng)被引入各個(gè)管路時(shí)，所述控制元件的布置阻止排氣被傳遞至再循環(huán)管路，或按渦輪的方向傳遞。如果在再循環(huán)管路或在旁通管路中布置控制元件，盡管阻塞但是會(huì)發(fā)生傳遞至管路的現(xiàn)象。
如下的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例是有利的，其中在進(jìn)口側(cè)接合處布置第二控制元件，能夠在第一位置和第二位置之間調(diào)整第二控制元件。所述實(shí)施例的特性是，在進(jìn)口側(cè)，不是提供多個(gè)控制元件，而是僅有一個(gè)控制元件。在本情況中，在進(jìn)口側(cè)接合處布置所述控制元件。關(guān)于在接合處布置而不是在遠(yuǎn)離接合處的管路中布置的優(yōu)勢(shì)，參考結(jié)合上述實(shí)施例所做的陳述。
在此，如下的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例是有利的，其中所述第二控制元件能夠被調(diào)整至至少一個(gè)第三位置，其中至少一個(gè)進(jìn)氣管路和旁通管路彼此連接以及連接至至少一個(gè)汽缸。
正如已被說(shuō)明的，在第二控制元件的所述位置中，排氣能夠與供應(yīng)至至少一個(gè)汽缸的新鮮空氣混合；然而，尤其是新鮮空氣還能夠在二次空氣噴射過(guò)程中，經(jīng)旁通管路被噴射至排氣排放系統(tǒng)。
如下的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例是有利的，其中在至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備的再循環(huán)管路中提供冷卻裝置，以便冷卻排氣。
在再循環(huán)管路中提供的冷卻裝置有利于降低熱排氣流的溫度，從而增加排氣密度。在某種程度上，冷卻的結(jié)果是產(chǎn)生壓縮。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)降低氮氧化物排放所需的高再循環(huán)率。
基本上能夠根據(jù)換熱器的原理，以空氣冷卻設(shè)備或者液體型冷卻設(shè)備的形式設(shè)計(jì)冷卻設(shè)備。在空氣冷卻設(shè)備的情況中，通過(guò)空氣流冷卻通過(guò)冷卻器引導(dǎo)的氣流，其中由相對(duì)風(fēng)導(dǎo)致和/或由鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生空氣流。相反，如果適當(dāng)?shù)厥褂靡延械幕芈?，例如液冷式?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻設(shè)備，液體型冷卻設(shè)備需要冷卻回路構(gòu)造。在此，冷卻劑是由布置在冷卻回路中的泵供給，以便所述冷卻劑通過(guò)冷卻器循環(huán)和流動(dòng)。從增壓空氣散至冷卻器中的冷卻劑的熱被引導(dǎo)出去，并且再次從另一個(gè)換熱器或者一些其他位置的冷卻劑中被抽出。
由于液體相對(duì)于空氣的熱容量顯著較高，通過(guò)液體型冷卻的方式能夠顯著地散去比使用空氣冷卻時(shí)要多的熱量。由于該原因，尤其是在具有排氣再循環(huán)的增壓式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，使用液體型冷卻設(shè)備是有利的，因?yàn)榭梢陨⑷ハ鄬?duì)大的熱量。
這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例也是有利的，即其中排氣再循環(huán)設(shè)備的冷卻裝置為利用冷卻劑運(yùn)行的冷卻裝置。
這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例是有利的，即其中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配有液體型冷卻設(shè)備，因?yàn)榫哂信艢庠傺h(huán)的增壓式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)尤為地?zé)嵝愿哓?fù)荷并且對(duì)冷卻設(shè)備提出更高的要求。
在液冷式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，其中排氣再循環(huán)設(shè)備的冷卻裝置為利用冷卻劑運(yùn)行的冷卻裝置，這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例是有利的，即其中所述冷卻裝置被連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體型冷卻設(shè)備。
使用通過(guò)冷卻劑運(yùn)行的冷卻裝置，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例能夠-例如在暖機(jī)階段或者冷啟動(dòng)之后-將熱排氣流中的熱引入冷卻劑，并且以這種方式促進(jìn)，也就是加速，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的升溫過(guò)程。
為了降低摩擦損失，從而降低內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗量，尋求發(fā)動(dòng)機(jī)油的快速加熱。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)階段的發(fā)動(dòng)機(jī)油的快速加熱確保相應(yīng)地快速減少油的粘度，從而降低摩擦和摩擦損失，尤其是被供應(yīng)油的軸承，例如曲軸的軸承。
通過(guò)快速加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)本身的方式基本上將有助于快速加熱發(fā)動(dòng)機(jī)油，以降低摩擦損失，進(jìn)而依靠在暖機(jī)階段通過(guò)冷卻劑從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中抽取盡可能少的熱，或者使用熱排氣將熱額外地引進(jìn)至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)而促進(jìn)，也就是迫使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的快速加熱。
利用冷卻劑運(yùn)行的冷卻裝置與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體型冷卻設(shè)備的連接能夠使兩個(gè)冷卻設(shè)備共同使用某些組件，例如用于傳遞冷卻劑的泵。因此減少了組件數(shù)量，這對(duì)于驅(qū)動(dòng)單元的重量是有利的，并且有助于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的高密集封裝。
這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例是有利的，即其中在至少一個(gè)排氣渦輪增壓器的渦輪下游在排氣排放系統(tǒng)中提供至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)。為了降低污染物排放，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)受排氣后處理是有利的。為了該目的，如果需要可使用顆粒過(guò)濾器、存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)換器、氧化催還轉(zhuǎn)換器、三元催化轉(zhuǎn)換器或者SCR催化轉(zhuǎn)換器、以及其組合。
這樣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例是有利的，即其中第一控制元件和/或第二控制元件形成閥瓣，其圍繞軸可旋轉(zhuǎn)。
控制元件還可具有閥門(mén)的形式，尤其是具有三個(gè)端口和三個(gè)切換位置的3-3方向控制閥。這樣的實(shí)施例是有利的，即其中能夠電力地、水力地、氣動(dòng)地、機(jī)械地或者磁力地控制控制元件，優(yōu)選通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的方式?？刂圃軌蚴请p級(jí)或多級(jí)切換或可以是連續(xù)可調(diào)整的。
特別地，本發(fā)明基于的第二個(gè)子目標(biāo)是說(shuō)明用于操作上述類型的液冷式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其中
在至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備的再循環(huán)管路中提供冷卻裝置，該冷卻裝置利用冷卻劑運(yùn)行并且被連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體型冷卻設(shè)備，
在出口側(cè)接合處布置第一控制元件，其用于調(diào)整被引導(dǎo)通過(guò)再循環(huán)管路的排氣量，以及
在進(jìn)口側(cè)接合處布置第二控制元件，其能夠被移至至少三個(gè)位置，其中在第三位置中，至少一個(gè)進(jìn)氣管路和旁通管路彼此連接，并且被連接至至少一個(gè)汽缸，
通過(guò)這樣的方法實(shí)現(xiàn)第二個(gè)子目標(biāo)，其中
控制元件根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行而被調(diào)整，以便根據(jù)要求，引導(dǎo)排氣和增壓空氣通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣排放系統(tǒng)。
結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的陳述同樣適用于根據(jù)本發(fā)明的方法。尤其參考是關(guān)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、控制元件及其位置的致動(dòng)或者調(diào)整的描述過(guò)程中討論的方法特征。
如權(quán)利要求10到12所述的三種下列方法變體是關(guān)于第二控制元件的設(shè)置或調(diào)整以及所述第二控制元件的三個(gè)主要位置。所述三種變體或位置中的每個(gè)可與權(quán)利要求13至15所述第一控制元件的設(shè)置相結(jié)合。
這樣的方法變體基本是有利的，其中第二控制元件移至第一位置，以便通過(guò)壓縮機(jī)引導(dǎo)的所有新鮮空氣而無(wú)排氣作為增壓空氣經(jīng)進(jìn)氣管路供應(yīng)給至少一個(gè)汽缸。
在第二控制元件的所述位置，無(wú)排氣被再循環(huán)至至少一個(gè)汽缸。通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整第一控制元件，則能夠?qū)崿F(xiàn)或有利地促進(jìn)不同的運(yùn)行方式。
例如，可阻塞再循環(huán)管路，以便引導(dǎo)所有排氣通過(guò)渦輪，并且可獲得和使用所有排氣，以在進(jìn)口側(cè)產(chǎn)生盡可能高的充氣壓力。這在高負(fù)荷或全負(fù)荷，也就是實(shí)現(xiàn)高扭矩時(shí)尤為有利。
還可以調(diào)整第一控制元件，以便部分排氣是通過(guò)再循環(huán)管路被引導(dǎo)的，而余下的排氣是通過(guò)渦輪引導(dǎo)的。
因?yàn)榈诙刂圃谔幱诘谝晃恢脮r(shí)阻止排氣的再循環(huán)，在這種情況下，至少部分打開(kāi)的再循環(huán)管路和旁通管路一并用作放出管路，其中排氣是通過(guò)放出管路引導(dǎo)通過(guò)渦輪。排氣放出導(dǎo)致進(jìn)口側(cè)上的充氣壓力降低，從而導(dǎo)致被引入汽缸的空氣質(zhì)量減少，結(jié)果導(dǎo)致功率減少。通過(guò)降低功率或平均壓力，所述措施，其能夠在所謂的降級(jí)(de-rating)的背景下被實(shí)施，降低內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷。在所述運(yùn)行狀態(tài)中，額外的情況是在冷卻裝置中冷卻放出排氣，結(jié)果，能夠降低在排氣排放系統(tǒng)中提供的排氣后處理系統(tǒng)的熱負(fù)荷。
通過(guò)利用冷卻劑運(yùn)行的冷卻裝置，在冷啟動(dòng)之后或在暖機(jī)階段中可還使用放出排氣，從而將熱引入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的液體型冷卻設(shè)備內(nèi)，從而引入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)本身。這有利地促進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱過(guò)程，結(jié)果，顯著地降低摩擦損失以及排放，尤其是未燃烴的排放。
依靠調(diào)整第一控制元件，能夠進(jìn)一步加速所述加熱過(guò)程，以便無(wú)任何排氣是通過(guò)渦輪引導(dǎo)的，反而所有的排氣均通過(guò)再循環(huán)管路引導(dǎo)。被引入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量因此而增加或者達(dá)到最大化，其中由于排氣渦輪增壓器停用，結(jié)果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)作為自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
這樣的方法變體也是有利的，其中第二控制元件被移至第三位置，其中至少一個(gè)進(jìn)氣管路和旁通管路彼此連接，并且連接至至少一個(gè)汽缸。
在第二控制元件的所述位置，通過(guò)相應(yīng)的第一控制元件的調(diào)整，排氣能夠經(jīng)引導(dǎo)返回至至少一個(gè)汽缸，以便增壓空氣不僅包含新鮮空氣，也包含再循環(huán)的排氣。這對(duì)于降低氮氧化物排放是有利的，尤其是當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)已被加熱或被變熱的時(shí)候。
在此，可按照這樣的方式調(diào)整第一控制元件，即通過(guò)再循環(huán)管路引導(dǎo)部分排氣或所有排氣。后者對(duì)于降低排氣背壓，從而改善部分載荷效率尤為有利。
如果所有排氣均通過(guò)渦輪引導(dǎo)，在二次空氣噴射過(guò)程中，新鮮空氣能夠經(jīng)旁通管路被噴射至排氣排放系統(tǒng)。在進(jìn)口側(cè)，所有排氣用于產(chǎn)生充氣壓力，其還用于傳遞二次空氣，并因此有效地共同確定了噴射至排氣排放系統(tǒng)的二次空氣量。通過(guò)二次空氣噴射的方式，能夠冷卻設(shè)置在排氣排放系統(tǒng)中的排氣后處理系統(tǒng)。此外，通過(guò)降低被供應(yīng)至汽缸的空氣量，二次空氣噴射構(gòu)成在降級(jí)背景內(nèi)的可能的措施，用于降低內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷。
這樣的方法變體也是有利的，即其中第二控制元件被移至第二位置，以便只有再循環(huán)排氣而無(wú)引導(dǎo)通過(guò)壓縮機(jī)的新鮮空氣作為增壓空氣經(jīng)進(jìn)氣管路被供應(yīng)給至少一個(gè)汽缸。
不管第一控制元件的位置，阻止了新鮮空氣引入汽缸，這在例如帶檔滑行/超速(overrun)的過(guò)程中是有利的。相反，排氣再循環(huán)的方式，以及再循環(huán)的排氣量均取決于第一控制元件的位置。
可以這樣的方式調(diào)整第一控制元件，以便通過(guò)再循環(huán)管路引導(dǎo)部分排氣或者所有排氣。然后，通過(guò)再循環(huán)管路弓I導(dǎo)的部分排氣經(jīng)進(jìn)氣管路被供應(yīng)給至少一個(gè)汽缸，并且部分排氣是經(jīng)旁通管路、繞過(guò)渦輪、被供給進(jìn)入排氣排放系統(tǒng)。
這提供了例如在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的帶檔滑行操作中的優(yōu)勢(shì)，其中優(yōu)選中斷燃料供應(yīng)。熱的再循環(huán)排氣確保在帶檔滑行操作過(guò)程中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)冷卻、或者冷卻至較小程度。如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在帶檔滑行操作后再次被切換回燃燒操作，這對(duì)污染物排放，尤其是對(duì)未燃烴和一氧化碳的排放具有有利的影響。
第二控制元件在第二位置時(shí)用于在排氣排放系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)之間提供增加的壓力梯度，從而在帶檔滑行操作過(guò)程中提供高的排氣再循環(huán)率。在進(jìn)氣管路被阻塞的情況下，以發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的方式，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)旁通管路吸入排氣，這增加了泵送損失，也就是充氣交換損失。
這樣的變體同樣是有利的，即其中以這樣的方式調(diào)整第一控制元件，即所有排氣通過(guò)渦輪被弓丨導(dǎo)。然后，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)旁通管路從排氣排放系統(tǒng)中吸入排氣。所述方法變體的一個(gè)優(yōu)勢(shì)具體是渦輪的所有排氣被提供用于在進(jìn)口側(cè)產(chǎn)生高的充氣壓力。以這種方式，一旦第二控制元件從第二位置移至另一個(gè)位置時(shí)，確保了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的快速反應(yīng)。
類似地，用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)帶檔滑行操作的陳述還可應(yīng)用至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)模式。
由于上述原因，關(guān)于第一控制元件的三種下列方法變體是有利的。
第一，如下方法變體是有利的，其中
調(diào)整第一控制元件，以便無(wú)排氣被引導(dǎo)通過(guò)再循環(huán)管路，而是引導(dǎo)所有排氣通過(guò)渦輪。
如下方法變體同樣是有利的，其中
調(diào)整第一控制元件，以便引導(dǎo)部分排氣通過(guò)再循環(huán)管路，而余下的排氣被引導(dǎo)通過(guò)渦輪。
如下方法變體仍是有利的，其中
調(diào)整第一控制元件，以便無(wú)排氣被引導(dǎo)通過(guò)渦輪，而是引導(dǎo)所有排氣通過(guò)再循環(huán)管路。


基于根據(jù)圖1至圖10所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖中:
圖1示意性地示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一實(shí)施例，
圖2示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，兩個(gè)控制元件處于第一切換狀態(tài)下，
圖3示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，兩個(gè)控制元件處于第二切換狀態(tài)下，
圖4示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，兩個(gè)控制元件處于第三切換狀態(tài)下，
圖5示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，兩個(gè)控制元件處于第四切換狀態(tài)下，
圖6示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，兩個(gè)控制元件處于第五切換狀態(tài)下，
圖7示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，兩個(gè)控制元件處于第六切換狀態(tài)下，
圖8示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，兩個(gè)控制元件處于第七切換狀態(tài)下，
圖9示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，兩個(gè)控制元件處于第八切換狀態(tài)下，以及
圖10示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例兩個(gè)控制元件處于第九切換狀態(tài)下。
具體實(shí)施方式
圖1不意性地不出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的第一實(shí)施例以及代表性的一個(gè)汽缸2。未不出流體流。
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I在出口側(cè)具有排氣管路3，其用于經(jīng)排氣排放系統(tǒng)3a排放排氣，以及在進(jìn)口側(cè)具有進(jìn)氣管路4，其用于通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)4a供應(yīng)增壓空氣。
為了增壓，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I配有排氣渦輪增壓器7，其壓縮機(jī)7a布置在進(jìn)氣系統(tǒng)4a的進(jìn)氣管路4中，其渦輪7b布置在排氣排放系統(tǒng)3a的排氣管路3中。
此外，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I被提供了繞過(guò)汽缸2的旁通管路6，該旁通管路在壓縮機(jī)7a下游處從進(jìn)氣系統(tǒng)4a分叉，以便形成進(jìn)口側(cè)接合處4b，并且在渦輪7b下游通向排氣排放系統(tǒng)3a o
此外，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I配有排氣再循環(huán)設(shè)備5，其包含再循環(huán)管路5a，其在渦輪7b上游從排氣排放系統(tǒng)3a分叉，以便形成出口側(cè)接合處3b并且其通向旁通管路6。因此，圖1所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的排氣再循環(huán)設(shè)備5為高壓力EGR設(shè)備5。
在再循環(huán)管路5a中提供用于冷卻排氣的冷卻裝置5b。在本情況中，冷卻裝置5b為這樣的冷卻裝置5b，即其利用冷卻劑運(yùn)行，并且與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻設(shè)備8 (也就是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的液體型冷卻設(shè)備8)形成結(jié)合冷卻回路。在此，通過(guò)被布置在冷卻回路中的泵8a傳遞冷卻劑，以便所述冷卻劑在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I中循環(huán)，并且同樣地流經(jīng)冷卻裝置5b。如果需要，在另一個(gè)換熱器或散熱器中，再次從冷卻劑中抽取散至冷卻劑的熱。
使用冷卻裝置5b，在暖機(jī)階段或冷啟動(dòng)后，所述冷卻回路的設(shè)計(jì)也能夠使熱從熱排氣流中引入冷卻劑，從而引入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I。
在出口側(cè)接合處3b，布置第一控制元件3c，其用于調(diào)整通過(guò)再循環(huán)管路5a引導(dǎo)的排氣量，因此還用于調(diào)整通過(guò)渦輪7b引導(dǎo)的排氣量。
在進(jìn)口側(cè)接合處4b，布置第二控制元件4c，其在第一位置中，將旁通管路6與汽缸2分離，并且將進(jìn)氣管路4連接至汽缸2 (參看圖2至圖4)。在控制元件4c的第二位置中，將進(jìn)氣管路4與汽缸2分離，并且將旁通管路6連接至汽缸2 (同樣參看圖8至10)。在第二控制元件4c的第三位置中，進(jìn)氣管路4和旁通管路6彼此連接，并且連接至汽缸2 (同樣參看圖5至圖7)。
在排氣渦輪增壓器7的渦輪7b下游的排氣排放系統(tǒng)3a中提供排氣后處理系統(tǒng)9。
圖2至圖10示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有在不同切換狀態(tài)，也就是位置中的兩個(gè)控制元件3c、4c。示出流體流，其中用虛線示出新鮮空氣流，用實(shí)線示出排氣流。相同的組件已使用相同的參考標(biāo)記，由于該原因，另外參考圖1。
圖2示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有第一切換狀態(tài)下的兩個(gè)控制元件3c、4c。
第二控制元件4c位于第一位置，其中旁通管路6與汽缸2分離，進(jìn)氣管路4被連接至汽缸2。通過(guò)壓縮機(jī)7a引導(dǎo)的所有新鮮空氣并且無(wú)排氣作為增壓空氣經(jīng)進(jìn)氣管路4被供應(yīng)給汽缸2。
以這樣的方式設(shè)置第一控制元件3c，即引導(dǎo)所有排氣通過(guò)渦輪7b，從而有助于進(jìn)口側(cè)上的充氣壓力增加。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)高負(fù)荷或者高扭矩。
圖3示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有處于第二切換狀態(tài)下的兩個(gè)控制元件3c、4c。其僅試圖解釋與圖2所示切換狀態(tài)的差異，由于該原因，另外參考圖2。相同組件已使用相同的參考標(biāo)記。
在圖3所示的切換狀態(tài)中，與圖2所示的切換狀態(tài)相反，以這樣的方式設(shè)置第一控制元件3c，即引導(dǎo)部分排氣通過(guò)再循環(huán)管路5a，而余下的排氣部分引導(dǎo)通過(guò)渦輪7b。
位于第一位置的第二控制元件4c阻止了排氣再循環(huán)，以便在本情況中，再循環(huán)管路5a與旁通管路6共同形成越過(guò)渦輪7b的放出(blow-off)管路。放出排氣降低了進(jìn)口側(cè)上的充氣壓力，從而降低引入汽缸2中的空氣質(zhì)量。同樣地，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的熱負(fù)荷減少。
在冷啟動(dòng)后，放出排氣可用于經(jīng)冷卻裝置5b將熱引入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1，這樣加速了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的暖機(jī)過(guò)程。
還可調(diào)整第一控制元件，如圖4所示，以便排氣不是被弓I導(dǎo)通過(guò)渦輪7b，而是引導(dǎo)所有的排氣通過(guò)再循環(huán)管路5a。圖4示意性地示出在所述第三切換狀態(tài)中的兩個(gè)控制元件3c、4c。在所述切換狀態(tài)中，由于完全繞過(guò)渦輪7b，導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I作為自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
圖5示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有第四切換狀態(tài)下的兩個(gè)控制元件3c、4c。其試圖解釋與上述切換狀態(tài)有關(guān)的差異，由于該原因，另外參考圖2至4。相同組件已使用相同的參考標(biāo)記。
第二控制元件4c位于第三位置，其中進(jìn)氣管路4和旁通管路6彼此連接，并且連接至汽缸2。在所述第二控制元件4c的位置，通過(guò)第一控制元件3c的相應(yīng)調(diào)整，排氣能夠經(jīng)引導(dǎo)返回至汽缸2，以便不僅新鮮空氣，而且再循環(huán)排氣被引入汽缸2。
在圖5中，設(shè)置第一控制元件3c，以便通過(guò)弓I導(dǎo)部分排氣再循環(huán)管路5a，以及引導(dǎo)余下的排氣通過(guò)渦輪7b。這對(duì)于降低氮氧化物排放是有利的。
圖6示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有第五切換狀態(tài)下的兩個(gè)控制元件3c、4c。其試圖解釋與圖5所示的切換狀態(tài)的差異，由于該原因，另外參考圖5。相同組件已使用相同的參考標(biāo)記。
在圖6中，以這樣的方式設(shè)置第一控制元件3c，S卩引導(dǎo)所有排氣通過(guò)渦輪7b，以及在進(jìn)口側(cè)，所有排氣用于產(chǎn)生充足的高充氣壓力。能夠通過(guò)旁通管路6將二次空氣噴射至排氣排放系統(tǒng)3a。
圖7示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有第六切換狀態(tài)下的兩個(gè)控制元件3c、4c。其試圖解釋與圖5所示的切換狀態(tài)的差異，由于該原因，另外參考圖5。相同組件已使用相同的參考標(biāo)記。
以這樣的方式設(shè)置第一控制元件3c，即引導(dǎo)所有排氣通過(guò)再循環(huán)管路5a。按照這種方式，排氣背壓被降低，并且達(dá)到改善部分負(fù)荷范圍效益的目的。
圖8示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有第七切換狀態(tài)下的兩個(gè)控制元件3c、4c。其試圖解釋與上述切換狀態(tài)的差異，由于該原因，另外參考圖2至圖7。相同組件已使用相同的參考標(biāo)記。
第二控制元件4c位于第二位置，其中進(jìn)氣管路4與汽缸2分離，并且旁通管路6被連接至汽缸2，以便經(jīng)進(jìn)氣管路4，只有再循環(huán)排氣而無(wú)被弓I導(dǎo)通過(guò)壓縮機(jī)7a的新鮮空氣作為增壓空氣被或者能夠被供應(yīng)至汽缸2。不管第一控制元件3c的位置，阻止了新鮮空氣引入汽缸2，這在帶檔滑行(overrun)操作過(guò)程中是有利的。
在本情況中，設(shè)置第一控制元件3c，以便通過(guò)再循環(huán)管路5a引導(dǎo)部分排氣，其中該部分排氣經(jīng)進(jìn)氣管路4被供應(yīng)給汽缸2，或者經(jīng)旁通管路6、繞過(guò)渦輪7b、進(jìn)入排氣排放系統(tǒng)3a。位于第二位置的第二控制元件4c用于在排氣排放系統(tǒng)3a和進(jìn)氣系統(tǒng)4a之間提供增加的壓力梯度，從而提供高的排氣再循環(huán)率。
圖9示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有第八切換狀態(tài)下的兩個(gè)控制元件3c、4c。只解釋與圖8所示的切換狀態(tài)的差異，由于該原因，另外參考圖8。相同組件已使用相同的參考標(biāo)記。
以這樣的方式設(shè)置第一控制元件3c，即引導(dǎo)所有排氣通過(guò)再循環(huán)管路5a。
圖10示意性地示出圖1所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的實(shí)施例，其具有第九切換狀態(tài)下的兩個(gè)控制元件3c、4c。只解釋與圖8所示的切換狀態(tài)的差異，由于該原因，另外參考圖8。相同組件已使用相同的參考標(biāo)記。
以這樣的方式設(shè)置第一控制元件3c，即引導(dǎo)所有排氣通過(guò)渦輪7b。然后汽缸2經(jīng)旁通管路6從排氣排放系統(tǒng)3a吸入排氣，其中排氣先前已從渦輪7中流過(guò)。
參考標(biāo)記
I內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)
2 汽缸
3排氣管路
3a排氣排放系統(tǒng)
3b出口側(cè)接合處
3c第一控制元件，EGR閥
4進(jìn)氣管路
4a進(jìn)氣系統(tǒng)
4b進(jìn)口側(cè)接合處
4c第二控制元件
5排氣再循環(huán)設(shè)備
5a再循環(huán)管路
5b冷卻裝置，換熱器
6旁通管路
7排氣渦輪增壓器
7a壓縮機(jī)
7b 渦輪
8液體型冷卻設(shè)備，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻設(shè)備
8a 泵
9排氣后處理系統(tǒng)
EGR排氣再循環(huán)
mEGE再循環(huán)排氣的質(zhì)量
mfresh air 供應(yīng)的新鮮空氣或燃燒空氣的質(zhì)量
xEGE 排氣再循環(huán)率
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其具有至少一個(gè)汽缸(2)、處于出口側(cè)用于經(jīng)排氣排放系統(tǒng)(3a)排放排氣的至少一個(gè)排氣管路(3)、以及處于進(jìn)口側(cè)用于經(jīng)進(jìn)氣系統(tǒng)(4a)供應(yīng)增壓空氣的至少一個(gè)進(jìn)氣管路(4 )，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配備有 至少一個(gè)排氣渦輪增壓器(7)，其包含布置在所述進(jìn)氣系統(tǒng)(4a)中的壓縮機(jī)(7a)和布置在所述排氣排放系統(tǒng)(3a)內(nèi)的渦輪(7b)， 繞過(guò)所述至少一個(gè)汽缸(2)的旁通管路(6)，該旁通管路在所述壓縮機(jī)(7a)下游從所述進(jìn)氣系統(tǒng)(4a)分叉，以便形成進(jìn)口側(cè)接合處(4b)，并且在所述渦輪(7b)下游通向所述排氣排放系統(tǒng)(3a)，以及 包含再循環(huán)管路(5a)的至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備(5)，其中所述再循環(huán)管路(5a)在所述渦輪(7b)上游從所述排氣排放系統(tǒng)(3a)處分叉，以便形成出口側(cè)接合處(3b)并且通向所述旁通管路(6)， 其中 在所述出口側(cè)布置有第一控制元件(3c)，其用于調(diào)整被引導(dǎo)通過(guò)所述再循環(huán)管路(5a)的排氣量,并且 在所述進(jìn)口側(cè)布置有至少一個(gè)第二控制元件(4c)，其在第一位置時(shí)，將所述旁通管路(6)與所述至少一個(gè)汽缸(2)隔開(kāi)，并且將所述至少一個(gè)進(jìn)氣管路(4)連接至所述至少一個(gè)汽缸(2)，并且在第二位置時(shí)，將所述至少一個(gè)進(jìn)氣管路(4)與所述至少一個(gè)汽缸(2)隔開(kāi)，并且將所述旁通管路(6)連接至所述至少一個(gè)汽缸(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中在所述出口側(cè)接合處(3b)布置所述第一控制元件(3c)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中在所述進(jìn)口側(cè)接合處(4b)布置第二控制元件(4c)，能夠在所述第一位置和所述第二位置之間調(diào)整該第二控制元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述第二控制元件(4c)能夠被調(diào)整至至少一個(gè)第三位置，在該至少一個(gè)第三位置中所述至少一個(gè)進(jìn)氣管路(4)和所述旁通管路(6)彼此連接并且連接至所述至少一個(gè)汽缸(2)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中在所述至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備(5)的所 述再循環(huán)管路(5a)中提供冷卻裝置(5b)，以便冷卻所述排氣。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(I)配備有液體型冷卻設(shè)備(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有液體型冷卻設(shè)備(8)的所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述排氣再循環(huán)設(shè)備(5)的所述冷卻裝置(5b)是利用冷卻劑運(yùn)行并且連接至所述液體型冷卻設(shè)備(8)的冷卻裝置(5b)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(I)，其中在所述至少一個(gè)排氣渦輪增壓器(7)的所述渦輪(7b)下游在所述排氣排放系統(tǒng)(3a)中提供至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)(9)。
9.一種用于操作根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的液冷式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的方法，其中 在所述至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備(5)的再循環(huán)管路(5a)中提供冷卻裝置(5b)，該冷卻裝置(5b)利用冷卻劑運(yùn)行并且被連接至所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的液體型冷卻設(shè)備(8)，在所述出口側(cè)接合處(3b)布置第一控制元件(3c)，其用于調(diào)整被引導(dǎo)通過(guò)所述再循環(huán)管路(5a)的排氣量，以及 在所述進(jìn)口側(cè)接合處(4b)布置第二控制元件(4c)，其能夠被移至至少三個(gè)位置，其中在所述第三位置中，所述至少一個(gè)進(jìn)氣管路(4 )和所述旁通管路(6 )彼此連接，并且被連接至所述至少一個(gè)汽缸(2)， 其中 所述控制元件(3c、4c)根據(jù)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的運(yùn)行而被調(diào)整，以便根據(jù)需求，引導(dǎo)排氣和增壓空氣通過(guò)所述進(jìn)氣系統(tǒng)(4a)和所述排氣排放系統(tǒng)(3a)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中 所述第二控制元件(4c)被移至所述第一位置，以便所有新鮮空氣被弓I導(dǎo)通過(guò)所述壓縮機(jī)(7a)而無(wú)排氣作為增壓空氣經(jīng)所述進(jìn)氣管路(4)供應(yīng)給所述至少一個(gè)汽缸(2)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中 所述第二控制元件(4c)被移至所述第三位置，在該第三位置中所述至少一個(gè)進(jìn)氣管路(4 )和所述旁通管路(6 )彼此連接并且連接至所述至少一個(gè)汽缸(2 )。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中 所述第二控制元件(4c)被移至所述第二位置，以便只有再循環(huán)排氣而無(wú)被引導(dǎo)通過(guò)所述壓縮機(jī)(7a)的新鮮空氣作為增壓空氣經(jīng)所述進(jìn)氣管路(4)被供給所述至少一個(gè)汽缸(2)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的一項(xiàng)所述的方法，其中 調(diào)整所述第一控制元件(3c)，以便無(wú)排氣被引導(dǎo)通過(guò)所述再循環(huán)管路(5a)，而是所有排氣被弓I導(dǎo)通過(guò)所述渦輪(7b )。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的一項(xiàng)所述的方法，其中 調(diào)整所述第一控制元件(3c)，以便部分排氣被引導(dǎo)通過(guò)所述再循環(huán)管路(5a)，而余下的排氣部分被弓I導(dǎo)通過(guò)所述渦輪(7b )。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的一項(xiàng)所述的方法，其中 調(diào)整所述第一控制元件(3c)，以便無(wú)排氣被引導(dǎo)通過(guò)所述渦輪(7b)，而是所有所述排氣被弓I導(dǎo)通過(guò)所述 再循環(huán)管路(5a)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有至少一個(gè)汽缸、至少一個(gè)排氣管路、以及至少一個(gè)進(jìn)氣管路，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配備有至少一個(gè)排氣渦輪增壓器，繞過(guò)所述至少一個(gè)汽缸的旁通管路，以及至少一個(gè)排氣再循環(huán)設(shè)備。尋求提供所述類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其流體流的引導(dǎo)和控制被最優(yōu)化。這將通過(guò)如下內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中第一控制元件用于調(diào)整被引導(dǎo)通過(guò)所述再循環(huán)管路的排氣量，并且至少一個(gè)第二控制元件，其在第一位置時(shí)，將所述旁通管路與所述至少一個(gè)汽缸隔開(kāi)，并且將所述至少一個(gè)進(jìn)氣管路連接至所述至少一個(gè)汽缸，并且在第二位置時(shí)，將所述至少一個(gè)進(jìn)氣管路與所述至少一個(gè)汽缸隔開(kāi)，并且將所述旁通管路連接至所述至少一個(gè)汽缸。
文檔編號(hào)F02M25/07GK103195558SQ201310003690
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者Y·M·S·雅克布 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司