增压内燃机制造技术

本发明专利技术涉及一种内燃机(100)。内燃机(100)包括气门控制装置(102)，气门控制装置用于在米勒关闭时间或阿特金森关闭时间关闭所述内燃机(100)的进气门(104)。内燃机(100)的电气化废气涡轮增压器(106)包括能够选择性地作为电动机或发电机运行的电机(112)。控制单元(114)在所述内燃机(100)的第一负荷范围中使电气化废气涡轮增压器(106)的电机(112)作为电动机运行，且在第二负荷范围中使电气化废气涡轮增压器(106)的电机(112)作为发电机运行，其中与所述第一负荷范围相比，第二负荷范围对应于内燃机(100)的更大负荷。

Turbocharged internal combustion engine

The invention relates to an internal combustion engine (100). The internal combustion engine (100) includes a valve control device (102) for closing the inlet valve (104) of the internal combustion engine (100) at Miller closing time or Atkinson closing time. The electric exhaust gas turbocharger (106) of the internal combustion engine (100) includes a motor (112) capable of selectively operating as a motor or generator. The control unit (114) operates the motor (112) of the electrified exhaust gas turbocharger (106) as a motor in the first load range of the internal combustion engine (100) and the motor (112) of the electrified exhaust gas turbocharger (106) as a generator in the second load range, where the second load range corresponds to a larger load of the internal combustion engine (100) compared with the first load range.

【技术实现步骤摘要】
增压内燃机
本专利技术涉及一种例如用于驱动车辆的内燃机。特别地，本专利技术描述了具有米勒(Miller)关闭时间或阿特金森(Atkinson)关闭时间的内燃机。
技术介绍
在罗沙(A.E.BeaudeRochas)和奥托(N.A.Otto)的四行程原理的基础专利技术之后的仅仅几年就使用了进气门的明显偏离下止点(Totpunkt，UT)的关闭时间，使得由于与压缩相比更长的膨胀行程，燃烧气体进一步膨胀、更好地冷却，并且由此更好地利用气体中包含的能量。特别地，长时间以来已知的是，由于根据米勒或阿特金森的进气门的较早关闭(在UT之前)或较晚关闭(例如在UT之后的超过40°)，与常规控制时间相比，能够获得具有更低的峰值压力(即，气缸压力在点火上止点之后的循环中的最大值)的高单位负荷(即，与燃料消耗率相关地输出的机械功率)。在增压系统具有良好效率的情况下，也能够降低燃料消耗(即，单位负荷的倒数)。同时，较低的过程温度会产生更少的氮氧化物。尤其能够在高功率范围中获得这些优点。在中低功率的范围中，由较低的容积效率导致的缺点占据主导，这尚不能通过有效的增压进行补偿。因此，米勒或阿特金森控制时间通常与可变气门机构组合地应用，可变气门机构允许在功率范围之间切换或改变控制时间。文献WO2001/21939A2描述了一种用于运行内燃机的气门的液压机构，该液压机构能够在部分负荷的情况下进行米勒循环或者在满负荷的情况下关闭米勒循环。文献DE102007022145A1描述了一种内燃机的可切换气门机构，该机构在凸轮轴上具有可轴向地移动的凸轮。然而，这种可切换气门机构导致复杂的控制机构，从而增加了内燃机的制造成本，增大了安装空间，并且/或者降低了内燃机的可靠性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种内燃机，该内燃机即使在没有利用可切换气门机构的情况下也能实现在UT之外关闭的进气门的优点。通过具有独立权利要求的特征的内燃机和相应的机动车辆来实现该目的。在如下描述中，将部分地参照附图更加详细地说明本专利技术的与从属权利要求的主题相关的有利实施例和应用。根据本专利技术的一个方面提供了一种内燃机。内燃机包括气门控制装置，气门控制装置用于在米勒关闭时间或阿特金森关闭时间关闭内燃机的进气门。另外，内燃机包括具有电机的电气化废气涡轮增压器，电机能够选择性地作为电动机或发电机运行。另外，内燃机包括控制单元，控制单元用于在内燃机的第一负荷范围中(例如，暂时地)使电气化废气涡轮增压器的电机作为电动机运行，并且在第二负荷范围中(例如，时常地)使电气化废气涡轮增压器的电机作为发电机运行，相比于第一负荷范围，第二负荷范围对应于内燃机的更大负荷。在第二负荷范围中可以时常地作为发电机运行。在第二负荷范围中也可以临时地作为电动机运行。在这种情况下，可以通过内燃机的(例如，内燃机的曲轴上的)机械功率和/或转矩来确定负荷。特别地，也可以将第一和第二负荷范围分别表述为第一和第二功率范围。在这种情况下，可以将“负荷”和“转矩”理解为类似的或者可互换的概念。另外，因为“功率”与转速和转矩的乘积成比例，所以“功率”的概念也可以清楚地与“转矩”相关联，例如，使用常规的或平均的转速来在本质上在电动机的运行状态之间进行区分。在不存在也可能作用于曲轴的电机的贡献的情况下，负荷可以与内燃机相关。内燃机可以是燃烧式发动机，特别是往复活塞式发动机。内燃机可以是四行程发动机，特别是奥托发动机(Ottomotor)或者狄塞尔发动机(Dieselmotor)。内燃机可以实施成不具有废气再循环装置(Abgasrückführung，AGR)。例如，由于内燃机的气门控制装置的关闭时间而避免使用AGR。另外，控制单元可以用于使电气化废气涡轮增压器的电机在第一和/或第二负荷范围中机械地解耦，并且/或者使电机在断电的状态下(即，以无电气功能的方式，既不作为发电机也不作为电动机)运行。在内燃机的第一负荷范围中，控制单元可以使电气化废气涡轮增压器的电机时常地和/或主要地作为电动机运行。替代地或者附加地，在内燃机的第二负荷范围中，控制单元可以使电气化废气涡轮增压器器的电机时常地和/或主要地作为发电机运行。控制单元可用于在第一负荷范围中不使电气化废气涡轮增压器的电机作为发电机运行。控制单元可用于仅在第一负荷范围中使电气化废气涡轮增压器的电机作为电动机运行。另外，替代地或者组合地，控制单元可用于仅在第二负荷范围中使电气化废气涡轮增压器的电机作为发电机运行。另外，控制单元可用于在第一负荷范围中以既不作为电动机也不作为发电机的方式来利用电气化废气涡轮增压器的电机。例如，为了避免涡轮机迟滞(即，在内燃机应当输出高转矩但由于没有足够的燃烧空气而不能输出高转矩的情况下)，控制单元能够在第二负荷范围中临时地使电气化废气涡轮增压器作为电动机运行。废气涡轮增压器可以包括用于产生内燃机的增压压力的压缩机和用于驱动压缩机的涡轮机。内燃机的进气门能够经由增压空气冷却器与废气涡轮增压器的压缩机流体性地连通。为此，涡轮机和/或压缩机可用于产生增压压力，增压压力用于在内燃机的第一负荷范围中补偿由于关闭时间而相对于排量(Hubraum)减小的增压容积。在这种情况下，例如，在废气涡轮增压器电机作为电动机运行时，补偿可以包括过度补偿。例如，在相同温度的情况下，第一负荷范围中废气涡轮增压器的增压压力和由于关闭时间而减小的增压容积所对应的空气质量可以等于或大于环境压力(例如，常压)和发动机的排量所对应的空气质量。例如，废气涡轮增压器的尺寸可设定为使得第一负荷范围中的增压压力补偿由关闭时间导致的容积效率的降低。可以设置涡轮机的涡轮机横截面的尺寸，并且/或者可以设置涡轮机的涡轮机几何结构的形状，使得废气涡轮增压器在第一负荷范围中通过增压压力补偿由于关闭时间而减少的增压容积。为此，废气涡轮增压器能够(例如，根据涡轮机几何结构和/或涡轮机横截面)在第一负荷范围中以通过废气流(例如，内燃机的废气流的废气压力)驱动的方式借助增压压力来补偿由于关闭时间而减小的增压容积。为此，废气涡轮增压器能够在第一负荷范围内的高负荷的情况下或者在从第一到第二负荷范围的过渡区域的情况下仅通过废气流且/或在不通过废气涡轮增压器的作为电动机运行的电机借助增压压力来补偿由于切换时间而减小的增压容积。在第一负荷范围和第二负荷范围中，涡轮机(特别是，涡轮机横截面和/或涡轮机几何结构)可以是相同的。涡轮机(特别是，涡轮机横截面和/或涡轮机几何结构)可以是不变的。为此，控制单元可用于在第二负荷范围中借助作为发电机运行的电机来转换涡轮机的超出压缩机所需的用于补偿的功率的机械功率。在第二负荷范围中作为发电机运行的电机可以转换压缩机不需要的功率的至少一部分。所需的涡轮机功率可以是在内燃机的稳定运行中需要的功率，以产生增压压力，由此能够实现在各个运行点需要的燃烧空气比率。涡轮机的超出所需的涡轮机功率的功率输出可以作为剩余功率供应到作为发电机运行的电机。废气涡轮增压器的电机能够刚性地耦接至废气涡轮增压器的涡轮机和/或压缩机。例如，为此，控制单元还可用于使废气涡轮增压器的电机在第一负荷范围中从(涡轮机和压缩机的)公共轴解耦，以减少功率电子器件(Leistungselektronik)的部件的损失。气门控制装置的关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机(100)，其包括：气门控制装置(102)，其用于在米勒关闭时间或阿特金森关闭时间关闭所述内燃机(100)的进气门(104)；电气化废气涡轮增压器(106)，其具有能够选择性地作为电动机或发电机运行的电机(112)；和控制单元(114)，其用于在所述内燃机(100)的第一负荷范围中使所述电气化废气涡轮增压器(106)的所述电机(112)作为电动机运行，且在第二负荷范围中使所述电气化废气涡轮增压器(106)的所述电机(112)作为发电机运行，与所述第一负荷范围相比，所述第二负荷范围对应于所述内燃机(100)的更大负荷。

【技术特征摘要】
2017.06.30 DE 102017114723.31.一种内燃机(100)，其包括：气门控制装置(102)，其用于在米勒关闭时间或阿特金森关闭时间关闭所述内燃机(100)的进气门(104)；电气化废气涡轮增压器(106)，其具有能够选择性地作为电动机或发电机运行的电机(112)；和控制单元(114)，其用于在所述内燃机(100)的第一负荷范围中使所述电气化废气涡轮增压器(106)的所述电机(112)作为电动机运行，且在第二负荷范围中使所述电气化废气涡轮增压器(106)的所述电机(112)作为发电机运行，与所述第一负荷范围相比，所述第二负荷范围对应于所述内燃机(100)的更大负荷。2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述控制单元(114)用于在所述第一负荷范围中不使所述电气化废气涡轮增压器(106)的所述电机(112)作为发电机运行，并且/或者仅在所述第二负荷范围中使所述电气化废气涡轮增压器(106)的所述电机(112)作为发电机运行。3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中，所述废气涡轮增压器(106)包括压缩机(110)和用于驱动所述压缩机(110)的涡轮机(108)，所述压缩机和所述涡轮机用于产生增压压力，所述增压压力在所述内燃机的所述第一负荷范围中补偿由于所述关闭时间而相对于排量减小的增压容积。4.根据权利要求3所述的内燃机，其中，所述涡轮机(108)的涡轮机横截面的尺寸被设置并且/或者所述涡轮机(108)的涡轮机几何结构的形状被设置，使得所述废气涡轮增压器(106)在所述第一负荷范围中通过所述增压压力来补偿由于所述关闭时间而减小的所述增压容积。5.根据权利要求3或4所述的内燃机，其中，所述涡轮机(108)是不变的，特别地，所述涡轮机的横截面和/或所述涡轮机的几何结构是不变的。6.根据权利要求4或5所述的内燃机，其中，所述控制单元(114)用于在所述第二负荷范围中通过作为发电机运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：约阿希姆·韦伯，
申请(专利权)人：曼卡车和巴士股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE