CN110799738A

CN110799738A - 用于运行内燃机的方法、装置、内燃机

Info

Publication number: CN110799738A
Application number: CN201880032858.2A
Authority: CN
Inventors: G.施密特; R.施佩岑
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2020-02-14
Also published as: EP3625446A1; US20200080471A1; DE102017110855B4; WO2018210817A1; DE102017110855A1

Abstract

本发明涉及一种方法用于运行内燃机的方法，所述内燃机带有马达，所述马达具有曲轴，其中，供应给所述马达的增压空气流借助于压缩机通过第二旋转运动来压缩并且动力涡轮机为了产生第一旋转运动被加载从所述马达中导出的废气流。根据本发明设置有如下的步骤：在第一运行模式中使所述内燃机在四冲程运行中运行；在第二运行模式中使所述内燃机在二冲程运行中运行。根据本发明进一步设置成：曲轴能由所述动力涡轮机通过所述第一旋转运动驱动；所述压缩机能由所述曲轴通过所述第二旋转运动驱动；其中，用于所述压缩机的第二旋转动能够调设地不同于所述动力涡轮机的第一旋转运动。

Description

用于运行内燃机的方法、装置、内燃机

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，所述内燃机具有马达，所述马达具有曲轴，其中，供应给马达的增压空气流借助于压缩机通过第二旋转运动被压缩，并且动力涡轮机为了产生第一旋转运动被加载以从马达中导出的废气流。本发明也涉及一种根据所述方法来运行的内燃机以及一种用于运行内燃机的装置。

背景技术

用于改善地给内燃机增压的有利的解决方案在现有技术中已知。即DE102010043027A1描述了一种带有压缩器的内燃机，该压缩器能由与内燃马达（Brennkraftmotor）分开的驱动器来驱动。

此外，在DE102011079036A1中描述了一种内燃机，具有：带有废气侧和增压流体侧的内燃马达和增压系统，增压系统包括用于给内燃马达增压的废气涡轮增压器以及压缩器，废气涡轮增压器在增压流体侧上带有压缩机组件并且在废气侧上带有涡轮机组件，压缩器的初级侧联接在增压流体侧上，并且压缩器的次级侧联接在废气侧上。在此，设置有设计为马达/发电机的电机，其耦联到内燃马达处，其中，电机能够作为发电机由内燃马达驱动或能够作为马达驱动内燃马达，并且其中，压缩器能经由机械的驱动耦联器直接由电机驱动。

用于独立于增压来运行内燃机、尤其用于将马达从四冲程运行切换到二冲程运行的方法同样普遍地已知。

US7,421,981便描述了一种切换机构，其能够在马达的二冲程运行与四冲程运行之间可选择地切换，其中，切换机构能够在与用于四冲程运行的第一凸轮突起部进行接合和与用于二冲程运行的第二凸轮突起部进行接合之间切换。

这种原则上有利的方法的突出之处在于能够视运行中的边界条件和要求而定在二冲程运行与四冲程运行之间选择性地进行切换。

值得期望的是，尤其在技术和经济的方面更进一步改善用于运行被增压的内燃机的方法。

发明内容

在此开始本发明，本发明的任务是以改善的方式说明一种方法，其涉及上面提及的问题中的至少一个、尤其涉及在被增压的（aufgeladenen）内燃机的二冲程运行与四冲程运行之间进行切换的可行方案。

涉及所述方法的任务通过本发明利用权利要求1的方法来解决。

本发明从一种用于运行内燃机的方法出发，所述内燃机带有马达，所述马达具有曲轴，其中，供应给马达的增压空气流借助于压缩机经由第二旋转运动来压缩并且用于产生第一旋转运动的动力涡轮机被加载以从马达中导出的废气流。

根据本发明，所述方法进一步具有如下的步骤：在第一运行模式中以四冲程运行来运行内燃机，在第二运行模式中以二冲程运行来运行内燃机。

根据本发明，在所述方法中进一步设置成，曲轴能由动力涡轮机通过第一旋转运动驱动，压缩机能由曲轴通过第二旋转运动驱动，其中，用于压缩机的第二旋转运动能够调设地不同于动力涡轮机的第一旋转运动。

这尤其意味着：动力涡轮机和压缩机可以说“机械地脱耦”、也就是说特别是“不直接机械地彼此连接”。由此，动力涡轮机和压缩机能机械地且传递力矩地独立于彼此联接到马达的曲轴处。

本发明从如下的考虑出发：在内燃机运行时在二冲程运行与四冲程运行之间进行切换的可行方案与显著的优点相关联。这些优点尤其涉及为了到达马达的理想的运行状态的更大的灵活性、尤其在消耗、功率和有害物质排放方面。在马达的结构空间和重量相同的情况下，在二冲程马达中实际（reale）功率比在四冲程马达中高直至约70%。与此相对地，存在二冲程马达的由结构类型决定的缺点、尤其较高的燃料消耗和较高的有害物质排放。通过在二冲程运行与四冲程运行之间进行切换的可行方案尤其能够将两种运行类型的优点相结合。

此外，本发明现在已认识到，在二冲程运行中使用适合的扫气方法的情况下，被增压的内燃机的马达也有利地适用于实现两种运行类型、即四冲程运行和二冲程运行。此外，本发明已认识到，对于两种运行类型、即二冲程和四冲程运行需要不同的扫气压力或扫气压差（Spülgefälle）。在此，扫气压差表示在压缩之后被压缩的新鲜或增压空气与在进入到动力涡轮机之前从马达中导出的废气之间的压力差。

在二冲程运行的情况下，有利的扫气压差通常较高，因为使新鲜气体进气到气缸中的过程和使废气从气缸中排出的过程（与四冲程运行相反）不分别在单独的冲程中发生，而是一起在一个冲程期间发生。对于这种也被称为扫气的过程，必须给进入气缸中的新鲜气体尤其加载以足够高的压力，以便将处于气缸中的废气以有效的方式挤出。这（此处仅示例地举出）尤其适用于特别有利的头部反流扫气。在可能的后置的废气涡轮增压器（ATL）中，废气反压力进一步提高，并且新鲜气体的压缩必须为了保证气缸的有效扫气而进一步提高。

因为现代的马达通常带有废气涡轮增压器地运行，所以其尤其基于在ATL涡轮机与ATL压缩机之间的刚性的或机械式直接地耦联的连接而会在马达的特性曲线族中有时仅实现尤其约0.6Bar的相对小的压力差或扫气压差。该值尤其对于二冲程运行而言处于不理想的范围中。因此，在二冲程运行与四冲程运行之间的切换以引起技术和经济的优点的方式迄今仅受限制地实现。

本发明从这种事物相互关系出发首先已认识到，按照功率能可变地调设的压缩机能以有利的方式实现对于确定的扫气压差所需要的增压压力的调设，因为增压压力能够独立于废气反压力来调设。

因此，根据本发明设置成，曲轴能由动力涡轮机通过第一旋转运动驱动，压缩机能由曲轴通过第二旋转运动驱动，其中，用于压缩机的第二旋转运动能够调设地不同于动力涡轮机的第一旋转运动。

本发明的构思为了解决所述任务也通向根据权利要求11的用于运行内燃机的装置和根据权利要求12的内燃机。

相应地，所述装置设置成用于运行带有马达和增压器组件的内燃机，其中，供应给马达的增压空气流能够借助于至少一个压缩机来压缩并且至少一个涡轮机能够被加载以从马达中导出的废气流，所述装置尤其构造成用于执行根据本发明的构思的用于运行内燃机的方法，其中，

- 曲轴能由动力涡轮机通过第一旋转运动驱动，

- 压缩机能由曲轴通过第二旋转运动驱动，其中，

- 用于压缩机的第二旋转动能够调设地不同于动力涡轮机的第一旋转运动。

内燃机具有马达和增压器组件，其中，增压器组件具有：

- 动力涡轮机，用于将马达的废气流的能量转变成旋转运动；

- 压缩机，用于压缩用于马达的增压空气流；

其中，内燃机构造成用于执行根据本发明的构思的方法和/或具有用于运行内燃机的装置。

本发明的有利的改进方案能由从属权利要求得知并且详细地说明有利的可行方案，用以在任务提出的范围内以及在进一步的优点方面实现上面阐释的构思。

根据一种改进方案的构思，压缩机尤其不直接机械地与动力涡轮机耦联，而是仅间接地、即不仅压缩机而且动力涡轮机均能够借助于联接器组件联接到马达的曲轴处，还实现从废气流中回收能量的有利的可行方案。

“间接的联接”尤其意味着，动力涡轮机和压缩机通过曲轴（而不是直接且刚性地、例如经由涡轮增压器轴）联接；由此，动力涡轮机和压缩机可以说“机械地脱耦”（也就是说尤其“不直接机械地相互连接”）。由此，“间接”在这种意义下意味着，动力涡轮机和压缩机能机械地且传递力矩地联接到马达的曲轴处。

通过动力涡轮机从废气流中回收的能量由此不直接、或不仅仅用于压缩增压空气，而是根据本发明的构思首先通过动力涡轮机与马达的曲轴的联接以转动运动的形式并且由此以动能的形式引回到马达中。

这种被引回的动能与由马达产生的动能和由运动的马达构件的惯性而得到的、被蓄存的动能一起由曲轴通过相反的输出力矩消耗，其由马达的初级运动、例如车辆的牵引运动和另外的引导传动地（triebführend）连接的机组产生。根据本发明的构思，尤其能够借助于压缩机联接器联接到曲轴处的压缩机也属于这样的机组。以这种方式，能够使通过动力涡轮机回收能量的时间点和将能量提供用于压缩机的时间点有利地脱耦，这尤其与传统的废气涡轮增压器（ATL）相反。

代替在通常的机械直接地（例如经由刚性的涡轮增压器轴）耦联的动力涡轮机和压缩机中传统上至少部分地直接利用废气能量以用于压缩增压空气，尤其通过经由动力涡轮机、更确切地说由动力涡轮机的第一旋转运动馈送给马达的曲轴来有利地利用废气能量以用于回收机械能或动能。根据本发明的构思，动力涡轮机的该第一旋转运动能够（由于通过仅间接的驱动所限定的、动力涡轮机和压缩机的脱耦）通过曲轴和/或压缩机而减少或正好不减少；由此用于压缩机的第二旋转运动一般能够调设地不同于动力涡轮机的第一旋转运动。

因此，压缩机便能由动力涡轮机通过用于压缩机的第二旋转运动在如下的意义下间接地驱动：即用于压缩机的第二旋转运动能够不同于动力涡轮机的第一旋转运动地调设。用于压缩机的第二旋转运动尤其能够独立于动力涡轮机的第一旋转运动来调设或根据马达的运行调设。该第二旋转运动必要时由曲轴通过其耦联到压缩机和/或动力涡轮机处来提供。据此，用于压缩机的第二旋转运动能独立于动力涡轮机的第一旋转运动来调设、例如根据马达的当前的运行利用适合的传动比或自由地。当对于二冲程运行要实现相对高的扫气压差时，这尤其有利。

该构思优选地为以改善的方式起作用的内燃机提供了基础，因为从二冲程运行到四冲程运行的切换可行性和根据本发明的增压器组件以协同的方式共同作用，并且为在没有在传统的涡轮增压器中会出现的显著的功率损失的情况下高效的、尤其资源高效的运行提供了基础。

此外，在根据构思的这种方法（Ansatz）中有利的是，由动力涡轮机获取的动能不必如在存在的方法中那样为了蓄存和后期的利用而有损失地转变成另一种能量形式、尤其电能，而是直接地、也就是说以运动的形式供应给曲轴。相同地适用于在后期的返回转变中、尤其在电蓄能器中从电能到动能的转变损失，其在根据构思的这种方法中不出现。

由此，在将动能通过动力涡轮机引回到曲轴中时，根据本构思马达得到了卸载（entlastet），这引起燃料的有利的节省。

类似地，根据本构思为了驱动压缩机的目的能够将曲轴尤其在自发的功率需求的情况下耦联到压缩机处。通过曲轴的和动力传动系的必要时全部的传递力矩地连接的构件的惯性矩（包括运动的车辆的惯性在内），压缩机能够相对跃变式地被带到额定转速（Nenndrehzahl），以便满足自发的功率需求，这尤其与传统的、通过废气的流入（Anströmung）才可加速的废气涡轮增压器相比。

尤其设置成，所述方法进一步具有如下的步骤：从第一运行模式的四冲程运行切换到第二运行模式的二冲程运行中。该改进方案尤其具体包含：在运行期间从四冲程运行切换到二冲程运行中，以便尤其根据本发明的构思以有利的方式在短期内到达马达的更高的功率。这尤其有利地实现，因为根据本发明的构思通过使动力涡轮机和压缩机机械地脱耦尽管是二冲程运行仍能够产生足够高的扫气压差。

在一种特别优选的改进方案的范围内设置成，所述方法进一步具有如下的步骤：从第二运行模式的二冲程运行切换到第一运行模式的四冲程运行中。这能够具体地意味着，内燃机的马达在其已经在之前一个步骤中从四冲程运行切换到二冲程运行中之后又返回切换到四冲程运行中。这尤其在当在马达的当前的运行状态中不需要二冲程运行的更高的功率（其在短暂的要求时如例如在加速期间被有利地利用）时是有利的。在这种尤其稳定的运行状态中，内燃机因此能够根据本发明的构思被切换到四冲程运行中而有利于较低的燃料消耗以及较低的有害物质排放。

尤其设置成，动力涡轮机能通过涡轮机联接器联接到马达的曲轴处。这尤其具体包含：在动力涡轮机与马达的曲轴之间的传动连接能够闭合和断开。由此以有利的方式实现，视需要而定来建立、中断，或甚至逐渐地或部分地调设由动力涡轮机产生的转动运动到马达的曲轴上的传递。以这种方式例如能够确保，转动得较慢的、由动力涡轮机驱动的轴与曲轴分离，以便避免到马达上的制动的作用。

在一种特别优选的改进方案的范围内设置成，涡轮机联接器构造为液力联接器、尤其构造为充量控制的液力联接器。这尤其具体包含：动力涡轮机的涡轮机输出轴经由液力联接器与马达的曲轴连接、尤其此外经由传动机构来连接。根据液力联接器的原理，转矩尤其不是直接地、而是通过驱动包围两个联接器搭配件（Kupplungspartner）的流体来传递。由此，以有利的方式实现，通过连续地平衡流体的流动速度尤其将一个联接器搭配件的转速跃变实际上平稳地传递到另一个联接器搭配件上。一般地，转动振动通过液力传动机构来衰减，这由此积极地有助于平稳运转。此外，这种改进方案尤其包含：用于联接两个联接器搭配件的流体能够以控制或调节的方式填充到液力联接器的包围两个联接器搭配件的联接器空间中或从联接器空间中放出。由此能够以有利的方式在运行中连续地匹配液力联接器的传递功率、和尤其所传递的转速。

在一种特别优选的改进方案的范围内设置成，压缩机能经由压缩机联接器联接到马达的曲轴处。这尤其具体包含：在马达的曲轴与压缩机之间的传动连接能够视需要而定闭合和断开。由此，以有利的方式实现，视需要而定地建立、中断或甚至逐渐地或部分地调设由马达的曲轴产生的转动运动到压缩机上的传递。由此，能够以有利的方式视当前的（momentaren）要求和当前支配的运行条件而定尤其连续地或准连续地以一种调节回路来调设压缩机的功率和由此增压空气的压缩的程度。这与在涡轮机与压缩机之间的传统的刚性的传动连接（其中这种调设不能毫无问题地实现）相比尤其是有利的。

尤其设置成，压缩机联接器构造为液力联接器、尤其构造为充量控制的液力联接器。这尤其具体包含：压缩机的驱动轴经由液力联接器与马达的曲轴连接。根据液力联接器的原理，转矩尤其不直接地、而是通过驱动包围两个联接器搭配件的流体来传递。由此，以有利的方式实现，通过连续地平衡流体的流动速度尤其将一个联接器搭配件的转速跃变实际上平稳地传递到另一个联接器搭配件上。一般地，转动振动通过液力传动机构来衰减，这由此积极地有助于平稳运转。这尤其具体意味着：用于联接两个联接器搭配件的流体能够以控制或调节的方式填充到液力联接器的包围两个联接器搭配件的联接器空间中或从联接器空间中放出。由此，能够以有利的方式在运行中连续地匹配液力联接器的传递功率并且尤其能够在运行中控制或调节压缩机的转速。此外，这种改进方案尤其包含，用于联接两个联接器搭配件的流体能够以控制或调节的方式填充到液力联接器的包围两个联接器搭配件的联接器空间中或从联接器空间中放出。由此，能够以有利的方式在运行中连续地匹配液力联接器的传递功率并且尤其能够在运行中控制或调节压缩机的转速。

尤其设置成，动力涡轮机还能经由布置在涡轮机联接器与曲轴之间的动力涡轮机传动机构与曲轴联接。这具体意味着：动力涡轮机的转速能够在馈入到马达中之前改变、尤其降低。为此，通常较快地（höher）转动的动力涡轮机的转速能够通过传动机构尤其以i=25–30的传动比来降低。以这种方式，有利地以机械的方式通过直接传递到马达的曲轴上实现回收的废气能量的利用。

在一种特别优选的改进方案的范围内设置成，压缩机还能经由布置在压缩机联接器与曲轴之间的压缩机传动机构与曲轴联接。这尤其具体包含：马达的曲轴的转速借助于压缩机传动机构改变、尤其升高，以便利用经匹配的、尤其对于压缩增压空气足够高的转速来驱动压缩机。由此，以有利的方式能实现，将马达的旋转运动借助于相应的传动直接地用于增压空气压缩。

在一种优选的改进方案的范围内，本发明已认识到，与利用纵向扫气的二冲程运行相比，对于作为在二冲程运行中的扫气方法使用而言，尤其头部反流扫气被证明为有利的；特别有利地，头部反流扫气仅需要内燃机的小的结构上的匹配。据此，尤其设置成，在内燃机在二冲程运行中运行时，气缸通过头部反流扫气来扫气。这尤其具体意味着，由气缸和活塞形成的燃烧室通过开口或阀来扫气、也就是说流动（geflutet）和排空，开口或阀布置在燃烧室的一侧处、尤其布置在气缸的上方的内侧或头部侧处。这种改进方案尤其引起如下优点：驱动机构和尤其各个气缸的构造与四冲程马达的构造相同或类似，并且由此用于实现两个运行模式的匹配仅需要对内燃机进行小的结构上的改变。以这种方式实现，基本上尤其通过匹配阀控制、例如通过凸轮轴的液压调节在二冲程运行与四冲程运行之间进行切换。

此外，在头部反流扫气时，有利地，活塞或可能的活塞环和/或活塞密封件不由于进气缝口的溢流（Überlaufen）而机械地受载，所述进气缝口为了实现其他扫气方法、如例如在纵向扫气或直流扫气中尤其布置在下部的气缸区域中。由此，有利地降低活塞或可能的活塞环和/或活塞密封件发生损伤的风险或提高的磨损。

根据本发明的构思，用于调设较高的扫气压差（其相比于纵向扫气在头部反流扫气中尤其需要）的可行方案通过动力涡轮机和压缩机能够经由马达的曲轴联接以有利的方式实现。

关于内燃机，在一种改进方案中设置成，联接器组件机电地构造，转动运动尤其能够被转变成发电机电流或发电机电流能够被转变成转动运动。这尤其具体包含，不仅在涡轮机侧而且在压缩机侧，由发电机、调节器和马达构成的组件实现从动能、尤其旋转能量转变成电能、然后调节以及接着由电能返回转变成动能。通过这种改进方案，通过由动能转变成电能并且反过来由电能转变成动能尤其能够有利地不仅在涡轮机侧而且在压缩机侧进行转速转变。此外，也可行的是，被转变成电能的动能通过适合的蓄能器、尤其蓄电池蓄存并且在之后的时间点又返回转变成动能。

在内燃机的一种优选的改进方案中设置成，废气涡轮机驱动发电机。由该发电机产生的电流驱动电马达，其通过适合的传动机械地与马达的曲轴连接。由此，由废气涡轮机产生的能量被传递到马达上。通过电马达的控制/调节，在马达的整个特性曲线族中来自马达的最大可用的能量能够被传递。

在内燃机的一种优选的改进方案中设置成，马达的曲轴机械地驱动发电机。由该发电机产生的电流驱动电马达，其通过适合的传动机械地与压缩机连接。由此，由马达产生的能量（独立于可用的废气焓）被传递到压缩机上。通过电马达的控制/调节能够在马达的整个特性曲线族中调设用于压缩机的理想的转速。

现在，随后借助附图描述本发明的实施方式。附图不必然地要按比例示出实施方式，相反地，用于进行阐释的附图以示意性的和/或略微变形的形式实施。关于对由附图可直接看出的教导的补充，参考相关的现有技术。在此，要注意的是，能够对涉及一种实施方式的方式和细节进行各种变型和改变，而不偏离本发明的总的构思。在说明书、附图以及权利要求中公开的、本发明的特征不仅单个地而且任意组合地对于本发明的改进方案而言能够是重要的。此外，所有由至少两个在说明书、附图和/或权利要求中公开的特征构成的组合落入本发明的范围内。本发明的总的构思不局限于在下面所示出和描述的优选的实施方式的准确的形式或细节，或者不局限于与在权利要求中所要求保护的主题相比可能受限的主题。在说明的尺寸范围（Bemsessungsbereich）中，处于所提及的极限之内的值也应作为极限值公开并且可任意使用和要求保护。为了简单起见，随后对于相同的或类似的部件或带有相同的或类似的功能的部件使用相同的附图标记。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节由随后对优选的实施方式的描述以及借助附图来得出；其中：

图1A–B示出二冲程燃烧过程的顺序的示意性的图示，

图2A-D示出四冲程燃烧过程的顺序的示意性的图示，

图3示出根据本发明的构思的增压器组件的一种改进方案的示意性的图示，

图4示出根据本发明的构思的一种备选的实现方案的示意性的图示，

图5示出在根据本发明的构思的二冲程运行中的气缸的扫气（Spülung）的示意性的图示，

图6示出马达特性曲线族。

具体实施方式

图1A和图1B示出二冲程燃烧过程的顺序的示意性的图示。在图1A中示出气缸420，其中布置有沿气缸420的气缸轴线的方向可平移运动的活塞424。活塞424在图示中处于下止点UT附近。根据头部反流扫气（Kopfumkehrspülung）的原理，气体、尤其二冲程增压空气流L2T流动到基本上由气缸420的气缸壁422以及活塞424形成的燃烧室432中。增压空气L2T为此通过至少一个进气阀426E输送到燃烧室432中。

此外，二冲程增压空气流L2T事先通过根据本发明的构思被驱动的压缩机300被压缩到对于二冲程运行而言足够高的压力。同时，随着增压空气流L2T的流入，处于燃烧室432中的废气被挤出。这些废气以二冲程废气流A2T的形式通过至少一个排气阀426A离开燃烧室432，所述至少一个排气阀当前在上止点OT附近布置在气缸420的上侧处。

也就是说，在图1A中所示出的过程包含燃烧室432以增压空气L2T进气（Laden）以及实际上同时排出废气A2T。

在图2B中，活塞424处于上止点OT附近，也就是说燃烧室432几乎到达了其最小容积。这意味着，之前流动到燃烧室432中的增压空气L2T通过活塞424的向上运动和由此燃烧室432的变小而被压缩了。在此，进气阀426E和排气阀426A 426关闭，以便防止增压空气L2T逸出。所示出的状态实际上是压缩过程的结束。

通过点火ZUE在燃烧室432中被压缩的气体，活塞426接着在也被称为做功阶段的阶段中由膨胀的气体向下朝着下止点UT的方向运动。实际上，在由活塞424到达下止点UT时，循环通过在图1A中所示出的进气或排气过程重新开始。

图2A至2D示出四冲程燃烧过程的顺序的示意性的图示。在图2A中示出气缸420中的进气的过程。通过活塞424在下止点UT附近的位置，燃烧室432实际上具有其最大可能的容积。四冲程增压空气流L4T尤其通过事先经由此处未更详细示出的压缩机300所产生的压力加载和/或通过经由活塞424的向下运动所产生的负压而通过打开的进气阀426E流动到燃烧室432中。与在图1A中所示出的二冲程运行相反，当前排气阀426A关闭。

在图2B中，活塞424处于上止点OT附近。进气阀426E和排气阀426A关闭；在先前的在图2A中示出的步骤中流入的气体在当前示出的时间点即已经被压缩。在图2B中所示出的状态实际上是压缩的结束。点火ZUE发生。

在图2C中，活塞424又处于下止点UT处。通过点火ZUE被压缩的气体的膨胀发生在该状态之前，该膨胀又接着在图2B中所示出的压缩的结束状态而发生。在图2C中所示出的状态由此实际上是做功或做功阶段的结束，其中尤其产生马达1200的驱动运动。

在图2D中，最后发生废气的排出，其在之前发生的膨胀或点火中产生。为此，打开排气阀426A，从而在活塞424向上运动时或在燃烧室432变小时，废气以四冲程废气流A4T的形式离开燃烧室432。

图3示出根据本发明的构思的增压器组件100的一种改进方案的示意性的图示。在此，增压器组件100尤其具有动力涡轮机200以及压缩机300。从马达1200中导出的废气流A尤其完全地被导引通过动力涡轮机200，其中废气的能量被转变成动能、尤其第一旋转运动RT。此外，增压器组件100具有联接器组件150。在此，由动力涡轮机产生的旋转运动通过涡轮机输出轴202传递到涡轮机联接器250处，其优选构造为液力（hydrodynamische）联接器。

通过液力联接器，转速跃变尤其能够平稳地或减少冲击地得到匹配并且转动振动能够有利地得到衰减。转动运动从涡轮机联接器250进一步通过动力涡轮机传动机构驱动轴204传递到动力涡轮机传动机构280处，其尤其用于对动力涡轮机200产生的旋转运动进行转速匹配。转速匹配尤其为了将动力涡轮机200的通常较高的转速降低或减少到适用于耦入到马达1200的曲轴400中的转速而发生。在此，典型的传动或减速比处于25与30之间。

被减速的转动运动由动力涡轮机传动机构280传递到马达1200的曲轴400上。以这种方式，从废气流A中获取的能量以机械的形式引回到马达1200中。特别优选地，动力涡轮机传动机构280还具有单向离合器（Freilauf），以便在动力涡轮机传动机构驱动轴204的转速低于曲轴400的转速的情况下阻止功率流（Leistungsfluss）。

此外，根据本发明的构思，由马达1200的曲轴400驱动压缩机传动机构380。压缩机传动机构380如下地改变从曲轴400出来的旋转运动的转速，使得该转速适用于、尤其足够高地驱动压缩机300。

相应地被增速的转动运动接着经由压缩机传动机构输出轴304从压缩机传动机构380传递到压缩机联接器350处，其又为压缩机300提供第二旋转运动RV，该第二旋转运动经由压缩机驱动轴传递到压缩机处。压缩机联接器350类似于涡轮机联接器250具有如下优点：转速跃变尤其平稳地得到平衡并且转动振动通过液力联接器的工作原理得到衰减。尤其通过充量控制的（Füllungsgesteuerte）液力联接器实现：通过匹配联接器空间258内的联接器流体的填充状态能够控制或调节压缩机联接器的传递功率。尤其能够以这种方式相应对于马达1200的当前的运行状态调节地调设压缩机300的理想的转速。

压缩机300（在此构造为流动压缩机（Strömungsverdichter））以这种方式由曲轴400的旋转运动机械地驱动。由此，压缩机300能够以有利的方式压缩供应给马达1200的增压空气流L。

此外，示意性地示出用于运行内燃机1000的装置900，其在此具有调节和处理器器件910。该调节和处理器器件910如在此通过虚线示出的那样引导信号地与涡轮机联接器250、动力涡轮机传动机构280、压缩机联接器350和压缩机传动机构380连接。以这种方式，本发明的构思例如能够在于这种优选的实施方式中所示出的自动的系统或调节回路的意义下实现。旋转运动、也就是说此处旋转运动RT和RV尤其能够根据该实施方式来调设。这些旋转运动RT和RV能够通过操控动力涡轮机传动机构280和/或压缩机传动机构380来增速或减速。

附加地或备选地，转动运动的传递能够通过操控涡轮机联接器250和/或压缩机联接器350来中断或置入。

此外，调节和处理器器件910引导信号地与此处仅勾画、但未更详细示出的、尤其上级的、内燃机1000的控制装置处于连接中。附加地或备选地，调节和处理器器件也可以是控制装置的一部分，以便实现根据本发明的构思的方法、尤其将马达1200从二冲程运行切换到四冲程运行中或从四冲程运行切换到二冲程运行中。

图4示出根据本发明的构思的一种备选的实现方案的示意性的图示。所示出的是带有增压器组件100''的内燃机1000''，增压器组件具有动力涡轮机200''和压缩机300''。动力涡轮机200''被加载来自马达1200''的废气流A''。

这样所产生的动能或转动运动RT经由发电机驱动轴212传递到涡轮机侧的发电机220处。该涡轮机侧的发电机220将动能转变成电能，该电能经由涡轮机侧的发电机线路221尤其以涡轮机侧的发电机电流242的形式传递到涡轮机调节器240处。

在涡轮机调节器240中，根据尤其来自上级的控制装置、尤其马达电子装置的额定值241来调节涡轮机侧的发电机电流242。以这种方式被调节的涡轮机侧的发电机电流243然后经由涡轮机侧的马达线路222传递到涡轮机侧的马达230处。该涡轮机侧的马达传递力矩地与马达1200''的曲轴400''连接，从而由涡轮机侧的马达230产生的转动运动RM能够用于驱动曲轴400''、尤其用于支持曲轴400''的转动运动RK。

区别于在图3中所示出的改进方案，在此因此不发生废气能量的完全的机械的回收。替代地，通过转变成电能、调节和接着的返回转变（Rückumwandlung）成机械能而发生废气能量的机电的回收。

此外，根据本发明的构思，曲轴400''在该改进方案中传递力矩地与压缩机侧的发电机224连接。

该压缩机侧的发电机224将由曲轴400''以转动运动的形式传递的动能转变成电能，其尤其以压缩机侧的发电机电流246的形式经由压缩机侧的发电机线路225传递到压缩机调节器244处。在该压缩机调节器244中，根据用于压缩机调节器244的额定值245调节压缩机侧的发电机电流246。类似于涡轮机调节器240，该额定值245同样尤其来自上级的控制装置、尤其马达电子装置。

被调节的压缩机侧的发电机电流247接着经由压缩机侧的马达线路226导引到压缩机侧的马达234处。该压缩机侧的马达234经由压缩机驱动轴312传递力矩地与压缩机300''连接。通过经由压缩机侧的马达234驱动压缩机300''因此将供应给马达1200''的增压空气流L''压缩。

区别于在图3中示出的改进方案，在此从曲轴400''至压缩机300''的转动运动因此不是完全地机械地传递，而是通过将动能转变成电能、调节并且将电能返回转变成动能来机电地传递。由此，在此涉及机电的联接器组件150'。

通过这种改进方案，能够通过将动能转变成电能并且反过来将电能转变成动能而尤其有利地不仅在涡轮机侧而且在压缩机侧发生转速转变。此外，也可行的是，被转变成电能的动能通过适合的蓄能器、尤其蓄电池来蓄存并且在之后的时间点又返回转变成动能。

此外，图5示出尤其在二冲程运行中气缸420的扫气的原理。为此，气缸在与图1A中所示出的状态类似的状态下示出。在此，燃烧室432实际上最大可能地显示出、也就是说活塞424实际上处于下止点UT处。增压空气流L2T通过至少一个进气阀426E流动到燃烧室432中。根据本发明的构思，增压空气流L通过压缩机300压缩并且经由增压空气冷却器440和此处未更详细示出的分配器导引到至少一个供应通道434中。在此，根据本发明的构思，压缩机300不直接机械地与动力涡轮机200连接，如这在传递的意义下在废气涡轮增压器中会是这种情况那样。在此，在动力涡轮机200与压缩机300之间的传递力矩的连接基本上经由此处未示出的联接器组件150和曲轴400来形成。由此尤其存在如下可行方案：闭合或断开或尤其通过充量控制的液力联接器仅部分地形成传递力矩的连接，这尤其用于影响所传递的转动运动的转速。此外，存在如下可行方案：该转动运动通过此处未进一步示出的传动机构增速或减速。

此外，随着增压空气流L2T流入到燃烧腔室432中，根据二冲程马达的构思同时发生废气流A2T经由至少一个打开的排气阀426A和此外废气弯管430排出。此外，废气流A被导引到动力涡轮机200上，其中在废气流A中包含的剩余的能量被进一步转变成机械的转动运动。然而，与在四冲程运行中导出的废气流A4T相比，该能量较低。

图6示意性地示出马达的特性曲线族。在此，在纵坐标上绘有效的平均压力p_me，其又通过如下的关系式而与马达的转矩M_d成比例：

此外，V_H在此是马达的总气缸工作容积，以及i是每转一圈的做功循环的数量（对于四冲程运行而言是0.5，对于二冲程运行而言是1）。

在横坐标上绘有马达转速n_Mot。此外，等值线B1-B7分别表示相同的有效的马达功率P_e的运行点。在此，运行点B1相应于10%的马达功率，运行点B2相应于20%的马达功率，运行点B3相应于30%的马达功率，运行点B4相应于50%的马达功率并且运行点B5相应于70%的马达功率。根据本发明的构思，在这些运行点B1-B5中，切换到二冲程运行中在任何时候均是可行或有意义的，尤其以便短期地提高马达功率并且在此处所示出的线图中到达处于进一步右上方的区域中的运行点。作为实线示出的等值线B6和B7表明马达的确定的运行点。在此，等值线B6相应于80%的马达功率，并且等值线B7相应于100%的马达功率。这些运行点尤其在稳定的运行中被起动，在其中在二冲程运行中的运行是不利的。二冲程运行因此在当尤其在短暂的范围中要达到快速的功率跃变时始终是有意义的。此外，面积K表示马达的总功率范围，其通过包围功率范围K的边界G来限制。

附图标记列表

100、100'' 增压器组件

150、150' 联接器组件

200、200'' 动力涡轮机

202 涡轮机输出轴

204 动力涡轮机传动机构驱动轴

212 发电机驱动轴

220 涡轮机侧的发电机

221 涡轮机侧的发电机线路

222 涡轮机侧的马达线路

224 压缩机侧的发电机

225 压缩机侧的发电机线路

226 压缩机侧的马达线路

230 涡轮机侧的马达

234 压缩机侧的马达

240 涡轮机调节器

241 用于涡轮机调节器的额定值

242 涡轮机侧的发电机电流

243 被调节的涡轮机侧的发电机电流

244 压缩机调节器

245 用于压缩机调节器的额定值

246 压缩机侧的发电机电流

247 被调节的压缩机侧的发电机电流

250 涡轮机联接器

258 联接器空间

280 动力涡轮机传动机构

300、300'' 压缩机

302 压缩机驱动轴

304 压缩机传动机构输出轴

312 压缩机驱动轴

350 压缩机联接器

380 压缩机传动机构

400、400'' 曲轴

420 气缸

422 气缸壁

424 活塞

426 阀

426A 排气阀

426E 进气阀

430 废气弯管

432 燃烧室

434 供应通道

440 增压空气冷却器

900 用于运行内燃机的装置

910 调节和处理器器件

1000、1000'' 内燃机

1200、1200'' 马达

A、A'' 废气流

A2T 在二冲程运行中的气缸废气流

A4T 在四冲程运行中的气缸废气流

B1-B7 带有相应相同的有效马达功率的运行点的等值线

G 功率范围的边界

K 功率范围

L、L'' 增压空气流

L2T 在二冲程运行中的气缸增压空气流

L4T 在四冲程运行中的气缸增压空气流

OT 上止点

RK 曲轴的旋转运动

RM 涡轮机侧的马达的旋转运动

RT 动力涡轮机的旋转运动，第一旋转运动

RV 用于压缩机的旋转运动，第二旋转运动

UT 下止点

ZUE 点火。

Claims

1.用于运行内燃机（1000、1000''）的方法，所述内燃机带有马达（1200、1200''），所述马达具有曲轴（400、400''），其中，供应给所述马达（1200、1200''）的增压空气流（L、L''）借助于压缩机（300、300"）通过第二旋转运动（RV）来压缩并且动力涡轮机（200、200''）为了产生第一旋转运动（RT）被加载从所述马达（1200、1200''）中导出的废气流（A、A''），其特征在于如下的步骤：

- 在第一运行模式中使所述内燃机（1000、1000''）在四冲程运行中运行，

- 在第二运行模式中使所述内燃机（1000、1000''）在二冲程运行中运行，

其中，

- 所述曲轴（400、400"）能够由所述动力涡轮机（200、200''）通过所述第一旋转运动（RV）驱动，

- 所述压缩机（300、300"）能够由所述曲轴（400、400''）通过所述第二旋转运动（RV）驱动，其中，

- 用于所述压缩机（300、300''）的第二旋转运动（RV）能够调设地不同于所述动力涡轮机（200、200''）的第一旋转运动（RT）。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步具有如下的步骤：

- 从所述第一运行模式的四冲程运行切换到所述第二运行模式的二冲程运行中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步具有如下的步骤：

从所述第二运行模式的二冲程运行切换到所述第一运行模式的四冲程运行中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述动力涡轮机（200）能够经由涡轮机联接器（250）联接到所述马达（1200）的曲轴（400）处。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述涡轮机联接器（250）构造为液力联接器、尤其构造为充量控制的液力联接器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述压缩机（300）能够经由压缩机联接器（350）联接到所述马达（1200）的曲轴（400）处。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述压缩机联接器（350）构造为液力联接器、尤其构造为充量控制的液力联接器。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述动力涡轮机（200）还能够经由布置在涡轮机联接器（250）与曲轴（400）之间的动力涡轮机传动机构（280）与所述曲轴（400）联接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述压缩机（300）还能够经由布置在压缩机联接器（350）与曲轴（400）之间的压缩机传动机构（380）与所述曲轴（400）联接。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述内燃机在所述二冲程运行中运行时，所述气缸（420）通过头部反流扫气来扫气。

11.用于运行内燃机（1000、1000''）的装置（900），所述内燃机带有马达（1200、1200''）和增压器组件（100、100''），其中，供应给所述马达（1200、1200''）的增压空气流（L、L''）能够借助于至少一个压缩机（300、300''）来压缩并且至少一个涡轮机（200、200''）能够被加载从所述马达（1200、1200''）中导出的废气流（A、A''），所述装置构造成用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的用于运行内燃机（1000、1000''）的方法，其中，

- 所述曲轴（400、400''）能够由所述动力涡轮机（200、200''）通过所述第一旋转运动（RV）驱动，

- 所述压缩机（300、300''）能够由所述曲轴（400、400''）通过所述第二旋转运动（RV）驱动，其中，

12.内燃机（1000、1000''），带有马达（1200、1200''）并且带有增压器组件（100、100''），其中，所述增压器组件（100、100''）具有：

- 动力涡轮机（200、200''），用于将所述马达（1200、1200''）的废气流（A、A''）的能量转变成旋转运动；

- 压缩机（300、300''），用于压缩用于所述马达（1200、1200''）的增压空气流（L、L''）；

其中，所述内燃机（1000、1000''）构造成用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法和/或具有根据权利要求11所述的用于运行内燃机（1000、1000''）的装置（900）。

13.根据权利要求12所述的内燃机（1000、1000''），其特征在于，所述联接器组件（150'）机电地构造，其中，转动运动（RT、RK）能被转变成发电机电流（242、243、246、247）或所述发电机电流（242、243、246、247）能被转变成转动运动（RM、RV）。

14.根据权利要求12或13所述的内燃机（1000、1000''），其特征在于，所述动力涡轮机（200''）驱动发电机（220）。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的内燃机（1000、1000''），其特征在于，所述马达（1200''）的曲轴（400''）驱动发电机（224）。