[发明专利]运行内燃机的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分和权利要求4的前序部分的用 于运行内燃机的一种方法和装置。

背景技术

由DE 103 03 705 B4可知一种属类的方法和一种属类的装置。

在已知的方法和已知的装置中，使用一种增压装置，它配备了一个所 谓的废气泄放阀以便能够控制所述增压装置的动力。

特别地，如果该内燃机是一台火花点火式发动机，则使用带有多个单 一流的涡轮机和废气泄放阀的增压装置或排气涡轮增压器，因为这些在之 前就一直似乎适合于火花点火式发动机的更高排气温度和更大的空气通 过量范围。

然而，具有一个废气泄放阀涡轮增压器的火花点火式发动机在燃料消 耗和驱动动力学方面仍具有相当大的改进空间。

发明内容

因此，本发明的一个目的是产生用于运行分别对应于权利要求1的前序 部分和权利要求4的前序部分的所属类型的内燃机的一种方法和一种装置， 该方法和装置特别在扭矩生成和燃料消耗方面允许效率的改进。

所述目的是通过权利要求1和权利要求4的这些特征实现的。

根据本发明，在根据权利要求1的方法中并且在根据权利要求4的装置 中，使用了具有可调节涡轮几何形状以及具有多流涡轮机壳体的一种排气涡 轮增压器，这导致排气能量的脉冲利用的极大改进，并且因此在较低的发动 机器负荷和速度范围内导致充气压力的增加。这里具体考虑并置流涡轮机壳 体以及双重流涡轮机壳体。

在一个并置流(twin-flow)壳体的情况下，两个螺旋管道彼此轴向相邻 放置并且由一个分隔物彼此分开。由于这种设计，不能将溢流截面设计成所 希望的那么小，这样在一定程度上可发生这两种流的混合。这在中等旋转速 度范围和高旋转速度范围内具有一种积极作用，因为存在可供使用的充足的 充气压力，这里的脉冲作用已不再是所希望的。

双重流(double-flow)涡轮机壳体的特征在于螺旋管道形式的两个涡轮 段，这些涡轮段在径向上被分离地引导在涡轮机外缘的周围，并且有可能将 这些溢流截面设计成尽可能地小，并因此而减小这些排气流的相互影响。这 样做的结果是：在中等的和较高的发动机速度和负荷范围内，为了降低排气 压力水平和充气压力水平，多种附加的措施是有利的。

为了通过双重流安排来补偿由于涡轮机周边上的受限的供流截面(每个 涡轮段180°)而减少的经过该涡轮机的最大通过量，有利的是为该双重流涡 轮提供脉冲/冲压切换安排。通过所述切换安排，有可能以中等和高的发动机 速度(例如高于3000rpm)连接这两个涡轮段。如果开放提供用于此目的的 切换阀，可以将排气分配给两个涡轮段并且额外地减少脉动。这两种效果均 使涡轮负荷降低，并因此而使充气压力受到所希望的限制。

同时也有可能将该脉冲/冲压切换阀作为一个附加的废气泄放阀运行，该 废气泄放阀提供的优点是可以进一步增加涡轮机通过量的范围。

因此，根据本发明，有可能结合这些气体交换阀的阀门重叠的调节来使 用带有多流涡轮机壳体的一个涡轮增压器的已优化的流动分离的全部潜力。 这是因为，根据本发明有可能在较低的发动机速度范围内实现更长的阀门重 叠，并且有可能因此而显著地增加所述特征图范围内的除气比例。

由于以下原因，所述措施对发动机性能数据具有非常积极的影响：

-由于残余气体比例的减少而降低的爆燃灵敏度；

-排气涡轮增压器的涡轮机上游的平均排气温度的降低，以及因此的增 加燃烧空气比的可能性；以及

-用于排气涡轮增压器的压缩机以及涡轮的所要求的通过量范围的减 小，以及因此以改进的效率水平运行排气涡轮增压器的可能性。

这些从属权利要求包含根据本发明的方法以及装置的有利改进。

在本发明背景下进行的多个试验已表明，根据本发明的这些措施在1500 转/分(rpm)的旋转速度n_M下能够导致稳定状态全负荷扭矩的40％的增加， 这些措施提供了具有可变涡轮几何形状和一个双重流涡轮的排气涡轮增压 器、优选地提供的脉冲/冲压切换安排以及所提供的增加的阀门重叠。同时， 在与基于单一流废气泄放阀的增压器有关的标称马力点上，可将除气压力梯 度提高约400毫巴(mbar)。