[发明专利]用于具有增压空气冷却的机械增压内燃发动机的系统和操作方法

说明书

相关申请

本申请要求2012年6月13日提交的德国专利申请号102012209893.3的优先权，为了全部目的，其整个内容据此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及用于具有增压空气冷却的机械增压内燃发动机的系统和操作方法。

背景技术

内燃发动机可以具有至少一个汽缸盖和一个汽缸体，它们彼此连接以形成独立的汽缸或燃烧室。汽缸盖常常具有控制充气交换的阀，其中每个汽缸具有一个或更多个用于通过排气排出系统排出排气的出气口或排气管路和一个或更多个用于通过进气系统供应增压空气的进气口或进气管路。在内燃发动机的进气侧，增压空气冷却器可布置在进气系统中。增压空气冷却器可以降低增压空气的温度，并且因而增加增压空气的密度。以此方式，冷却器有助于增加燃烧室的增压。机械增压内燃发动机通常配备有增压空气冷却器。增压空气冷却装置还可以被提供在自然进气式发动机中。

通过增压空气冷却器的增压空气的冷却部分地用来增加内燃发动机的功率。用于燃烧过程的空气可由于冷却被压缩，因此每个工作循环可以向每个汽缸供应更多质量的空气。以此方式，燃料质量可增加，并且因而平均压力可增加。

而且，由于增压空气冷却造成的汽缸新鲜充气的温度降低可降低内燃发动机的热负荷以及排气中氮氧化物（NO_x）的较低浓度，因此减少氮氧化物排放。

在应用机械增压点火式发动机的实施方式中，在开始应用点火之前，自动点火可能在燃料-空气混合物中发生，其被称为爆震。这些爆震事件可能与高压梯度和强烈的噪声产生有关，并且可能导致部件退化。爆震可以通过降低增压空气温度被消除，使得可省掉用于防止爆震的常规措施如在及早的方向上改变点火时间是可能的并且是适合的。因此，可以减少或消除与改变点火时间相关的缺点，特别是引起的效率削弱。

先前已经使用充气浓缩（λ<1）实现通过降低汽缸新鲜进气的温度限制内燃发动机的热负荷和/或防止各发动机部件的热过载。这通常被执行，使得燃烧室内的温度以及排气温度均可被降低。此时，注入比实际上可与提供量的空气燃烧的更多燃料。因此，过量的燃料被加热并蒸发，使得汽缸新鲜充气的温度由于内部冷却而下降。然而，这个方法导致增加的燃料消耗和污染物排放。

发明内容

发明人发现使用制冷剂蒸发器冷却器在不降低燃料效率的情况下实现冷却增压空气以防止发动机爆震的技术效果。另外，空气充气可以在压缩之前被冷却，其显著减小内部的空气充气压力，以便增加发动机功率。

因此，在实施方式中可以包括机械增压发动机，其具有联接至一个或更多个汽缸的汽缸盖。每个汽缸可以具有至少一个出气口，其通过排气排出系统联接至用于排出排气的排气管路。每个汽缸可以具有一个或更多个进气口，其通过进气系统联接至用于供应增压空气的进气管路，其中在进气系统中可以包括至少一个用于压缩增压空气的压缩机和用于冷却增压空气的增压空气冷却器。增压空气冷却器可以是制冷剂蒸发器，制冷剂和增压空气可以流过制冷剂蒸发器。因此，增压空气可在进入至少一个压缩机前通过制冷剂的至少部分蒸发被冷却。

应当理解，提供以上概述以便以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或本质特征，要求保护的主题的范围通过所附权利要求被唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分指出的任何缺点的实施。

附图说明

图1是发动机系统的示例实施方式。

图2示意地描述了进气和增压空气冷却回路。

图3示意地描述了结合空调系统的进气和增压空气冷却回路的示例实施方式。

图4示意地描述了结合空调系统的进气和增压空气冷却回路的其它示例实施方式。

图5示出了增压空气冷却器的示例控制程序。

图6示出了用于公开的实施方式的示例操作方法。

具体实施方式

内燃发动机一般对增压空气冷却器的操作极限上的变化是敏感的。引导通过增压空气冷却器的气流的温度上和/或质量上的小变化可在发动机的功率输出和扭矩输出上引起相对大的波动。这些作用在机械增压发动机的情况下尤其显著，其中增压空气在冷却前已经在压缩机中被压缩。在这些实施方式中，增压空气冷却器被布置在进气系统内的压缩机的下游。