[发明专利]内燃发动机系统

说明书

本发明涉及一种内燃发动机系统(1)，包括：内燃发动机(2)，该内燃发动机设有至少一个气缸(3)；进气系统(4)，该进气系统被布置成将空气供给到所述至少一个气缸(3)；排气系统(5)，该排气系统被布置成从所述至少一个气缸(3)送出排气；涡轮增压器装置(6)，该涡轮增压器装置包括涡轮增压器涡轮机(7)，该涡轮增压器涡轮机被操作地连接到涡轮增压器压缩机(8)，其中该进气系统(4)布置成经由涡轮增压器压缩机(8)供给进气，并且其中该排气系统(5)布置成经由涡轮增压器涡轮机(7)供给排气以驱动涡轮增压器压缩机(8)，并且其中该内燃发动机系统(1)还包括涡轮式机械(9)，该涡轮式机械在涡轮增压器涡轮机(7)的下游布置在排气系统(5)中。在发动机系统(1)中，该涡轮式机械是正排量式机械(9)，该正排量式机械被构造成通过捕获固定量的气体并将所捕获的量的气体从该正排量式机械的入口(9a)驱使到出口(9b)而将气体从入口(9a)转移到出口(9b)，其中该内燃发动机系统(1)还包括被布置成驱动正排量式机械(9)的可变驱动单元(10)，并且其中该内燃发动机系统(1)被构造成控制所述驱动单元(10)，以控制通过该正排量式机械(10)的排气流量。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的内燃发动机系统。本发明还涉及设有这种系统的车辆和用于控制这种系统的方法。

特别地，本发明旨在应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备，但也可以应用于其它车辆、船只等。

背景技术

通常希望提高内燃发动机系统的效率并减少燃料燃烧。许多发动机系统设有涡轮增压装置，其中，由排气驱动的涡轮机驱动压缩机，该压缩机压缩被供给到发动机的进气。在此类系统中，涡轮增压器的涡轮机尺寸是多种要求之间的折衷，例如不同转速下的扭矩、高海拔操作、燃料消耗、排气温度等。一种典型的解决方案是选择相对小的涡轮机以实现驾驶性能和快速响应、以及在需要时使用废气门(部分地)旁通该涡轮机并控制增压(涡轮增压压力)。从气体交换的角度来看，使用更开放的涡轮机(更少的限制、更低的背压)操作是有利的，但随后将无法满足预期的性能(扭矩、响应等)。因此，当试图提高设有涡轮增压装置的内燃发动机系统的效率时，需要考虑许多参数和部件。

在上述类型的发动机系统中提高效率的另一个概念是涡轮复合发动机，其中，由排气驱动的动力涡轮机布置在排气流中，并且，从排气中回收能量，并经由机械或电气方式将该能量传递回发动机系统(或传递回配备有发动机系统的车辆)。US2012/0119509公开了涡轮复合发动机的一个示例，其中，由排气驱动的涡轮复合涡轮机布置在涡轮增压涡轮机的下游，并且其中，电磁功率分配装置被布置成在机械输出和电力输出之间分配所回收的能量。US2012/0119509的涡轮复合发动机的主要优点似乎是：与已知的机械式功率分配装置相比，提高了该电磁功率分配装置的效率和可靠性。

尽管多年来已经提出了提高内燃发动机系统的效率并降低燃料消耗的大量可能性，但仍然需要改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种内燃发动机系统和用于操作这种系统的方法，该方法提高了效率并降低了燃料消耗。根据本发明的第一方面，该目的通过根据权利要求1所述的系统来实现。根据本发明的第二方面，该目的通过根据另一独立权利要求所述的方法来实现。根据本发明的又一方面，该目的通过用于控制该方法的计算机相关产品/介质或控制单元来实现。

本发明涉及一种内燃发动机系统，其包括：内燃发动机，该内燃发动机设有至少一个气缸；进气系统，该进气系统被布置成将空气供给到所述至少一个气缸；排气系统，该排气系统被布置成从所述至少一个气缸送出排气；涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置包括涡轮增压器涡轮机，该涡轮增压器涡轮机被操作地连接到涡轮增压器压缩机；其中，该进气系统被布置成经由涡轮增压器压缩机供给进气，并且其中，该排气系统被布置成经由涡轮增压器涡轮机供给排气以驱动该涡轮增压器压缩机，其中，该内燃发动机系统还包括涡轮式机械(turbomachine)，该涡轮式机械在涡轮增压器涡轮机的下游布置在排气系统中。