CN111164297B - 内燃机、具有这种内燃机的机动车以及用于运行内燃机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机，其包括两个气缸组(1、2)和一个电动压缩机(24)以及至少一个排气涡轮增压器(6、7)，其中，设置在从电动压缩机输出端(28)通向气缸组(1、2)空气收集装置(4、5)的管路(29)中的第一截止机构(31)至少可将通过该管路(29)的通流释放和截止。此外，本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，内燃机借助该方法根据发动机转速而对称(电动压缩机给两个气缸组供应空气)或不对称(电动压缩机仅给这两个气缸组之一供应空气)地运行。

Description

内燃机、具有这种内燃机的机动车以及用于运行内燃机的 方法
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个排气涡轮增压器和电动压缩机的内燃机、一种具有这种内燃机的机动车以及一种用于运行内燃机的方法。
背景技术
在具有多个气缸组的内燃机(V8、V12、水平对置发动机(Boxermotor)等)中能够通过电动压缩机固定(即在特定的运行点中)和不固定(即在动态运行中)地改善内燃机的转矩。例如如果每个气缸组配设有一个自有的排气涡轮增压器，从它们也给一个/多个电动压缩机供应经压力加载的空气，则可设想所述一个/多个电动压缩机的不同接入情况。
因此，可设有两个电动压缩机，其中，每个气缸组配设有一个电动压缩机(变型方案1)。此外，一个唯一的电动压缩机可对称地接入，即它从两个排气涡轮增压器吸气并馈入到两个气缸组中(变型方案2)。还可设想不对称地接入一个唯一的电动压缩机、即它从一个排气涡轮增压器吸气并且仅馈入到配设给该排气涡轮增压器的气缸组中(变型方案3)。
变型方案1是昂贵的并且在实践中在空间需求方面是棘手的。在变型方案2中，电动压缩机的效率在较高的内燃机转速下变差。变型方案3特别是在低的内燃机转速下会导致气缸组功率输出剧烈的不平衡分布。
发明内容
因此，本发明的任务在于至少部分地消除上文提及的缺点。该任务通过根据本发明的内燃机、根据本发明的方法以及根据本发明的机动车来解决。
根据本发明的一种实施例提供一种内燃机，该内燃机包括：第一气缸组和第二气缸组，其中，在每个气缸组中构造有多个燃烧室；第一空气收集装置，该第一空气收集装置配设给第一气缸组，并且空气能从该第一空气收集装置被供应给第一气缸组的各燃烧室；第二空气收集装置，该第二空气收集装置配设给第二气缸组，并且空气能从该第二空气收集装置被供应给第二气缸组的各燃烧室；电动压缩机，该电动压缩机具有电动压缩机输入端和电动压缩机输出端；至少一个排气涡轮增压器，所述至少一个排气涡轮增压器分别具有涡轮机和压缩机，ATL-eV管路(排气涡轮增压器-电动压缩机管路)从压缩机的输出端通向电动压缩机输入端；第一电动压缩机输出管路，电动压缩机输出端通过该第一电动压缩机输出管路与第一空气收集装置连接；第二电动压缩机输出管路，电动压缩机输出端通过该第二电动压缩机输出管路与第二空气收集装置连接；第一截止机构，该第一截止机构设置在第一电动压缩机输出管路中并且借助该第一截止机构至少能将通过第一电动压缩机输出管路的通流释放和截止。该实施例的优点在于：借助第一截止机构可使内燃机选择性地在对称运行和不对称运行之间切换。这尤其是根据内燃机的转速来控制。因此可使内燃机在高的内燃机转速下(例如>1500转/分钟)不对称地运行，这引起内燃机方面的换气优势。这个的原因在于：与在对称运行中的情况相比，在这种内燃机转速下不对称运行的情况下，电动压缩机在电动压缩机特性曲线族中的更有利的效率范围内运行。此外，可行的是，使内燃机在低的内燃机转速下(例如<1500转/分钟)对称地运行，从而减小或避免涡轮迟滞(Turboloch)并且可提高内燃机的转矩。在这种内燃机转速下，对称运行在电动压缩机特性曲线族中(与不对称运行相比)具有效率优势，并且此外，两个气缸组之间没有负载差异，这在不对称的变型方案中特别是在这种低转速下会非常显著。
根据本发明的一种实施例，这样构造内燃机，使得各一条ATL管路(排气涡轮增压器管路)从所述压缩机的输出端通向第一空气收集装置和第二空气收集装置，并且在每条ATL管路中设置有止回阀，该止回阀将从空气收集装置至压缩机输出端的流动截止。
根据本发明的一种实施例，内燃机具有两个排气涡轮增压器、即第一排气涡轮增压器和第二排气涡轮增压器，其中，第一ATL-eV管路从第一排气涡轮增压器的压缩机的输出端通向电动压缩机输入端，第二ATL-eV管路从第二排气涡轮增压器的压缩机的输出端通向电动压缩机输入端，在第一ATL-eV管路中设置有第二截止机构，借助该第二截止机构至少能将通过第一ATL-eV管路的流动释放和截止。
根据本发明的一种实施例，这样构造内燃机，使得在第二电动压缩机输出管路中设置有第三截止机构，借助该第三截止机构至少能将通过第二电动压缩机输出管路的通流释放和截止，并且在第二ATL-eV管路中设置有第四截止机构，借助该第四截止机构至少能将通过第二ATL-eV管路的通流释放和截止。
根据本发明的一种实施例，这样构造内燃机，使得第一ATL管路从第一排气涡轮增压器的压缩机的输出端通向第一空气收集装置，第二ATL管路从第二排气涡轮增压器的压缩机的输出端通向第二空气收集装置，并且在第一ATL管路中以及在第二ATL管路中设置有止回阀，该止回阀分别将从空气收集装置至压缩机的输出端的流动截止。
此外，本发明提供一种用于运行包括第一气缸组和第二气缸组的内燃机的方法，在每个气缸组中构造有多个燃烧室，该方法包括以下步骤：将空气从配设给第一气缸组的第一空气收集装置供应到第一气缸组的各燃烧室中；将空气从配设给第二气缸组的第二空气收集装置供应到第二气缸组的各燃烧室中；将空气从至少一个排气涡轮增压器的压缩机供应至电动压缩机的电动压缩机输入端；在内燃机的第一转速范围内，将空气从电动压缩机的电动压缩机输出端供应给第一空气收集装置和第二空气收集装置；在内燃机的第二转速范围内，将空气从电动压缩机的电动压缩机输出端供应给第二空气收集装置，而阻止从电动压缩机的电动压缩机输出端向第一空气收集装置的空气供应。
根据本发明的一种实施例，这样实施所述方法，使得第一运行范围至少在内燃机的600至900转/分钟的转速范围内起作用。尤其是第一运行范围在内燃机的直至包括1500转/分钟在内的转速范围内起作用。
根据本发明的一种实施例，这样实施所述方法，使得第二运行范围至少在内燃机的1700至1800转/分钟的转速范围内起作用。尤其是第二运行范围在内燃机的高于1500转/分钟的转速范围内起作用。
此外，本发明提供一种包括这种内燃机的机动车。
附图说明
下面参考附图描述本发明的优选的实施例。在这些附图中：
图1示意性示出根据本发明的一种实施例的内燃机，以及
图2示意性示出根据本发明的另一种实施例的内燃机。
具体实施方式
图1示意性示出根据本发明一种实施例的内燃机。内燃机具有两个气缸组、即第一气缸组1和第二气缸组2，在这些气缸组中分别构造多个燃烧室3。这两个气缸组1、2的活塞和连杆(未示出)作用到一个共同的曲轴(未示出)上。第一气缸组1配设有第一空气收集装置4，而第二气缸组配设有第二空气收集装置5。因此，能从第一空气收集装置4(而不是从第二空气收集装置5)给第一气缸组1的所有燃烧室3供应空气。能从第二空气收集装置5(而不是从第一空气收集装置4)给第二气缸组2的所有燃烧室3供应空气。
此外，第一气缸组1配设有第一排气涡轮增压器6，而第二气缸组2配设有第二排气涡轮增压器7。第一排气涡轮增压器6包括具有输入端9和输出端10的涡轮机8。第二排气涡轮增压器7包括具有输入端12和输出端13的涡轮机11。此外，第一排气涡轮增压器6包括具有输入端15和输出端16的压缩机14，其中，涡轮机8与压缩机14彼此机械地耦联以进行动力传递。第二排气涡轮增压器7包括具有输入端18和输出端19的压缩机17，其中，涡轮机11与压缩机17彼此机械地耦联以进行动力传递。第一气缸组1的燃烧室3的排气经由输入端9被供应给涡轮机8(而不是涡轮机11)并且经由输出端10从涡轮机8引出。第二气缸组2的燃烧室3的排气经由输入端12被供应给涡轮机11(而不是涡轮机8)并且经由输出端13从涡轮机11引出。
通过相应的、可选的进气消声器20和进气管路21，环境空气经由输入端15被供应给压缩机14并且经由输入端18被供应给压缩机17。
第一ATL-eV管路22从第一排气涡轮增压器6的输出端16通向电动压缩机24的电动压缩机输入端23。第二ATL-eV管路25从第二排气涡轮增压器7的输出端19通向电动压缩机24的电动压缩机输入端23。在第一ATL-eV管路22中设有截止机构26(第二截止机构)，借助该截止机构可将通过第一ATL-eV管路22的通流释放、截止并且可选地也可对该通流进行节流。尤其是也在第二ATL-eV管路25中设有截止机构27(第四截止机构)，借助该截止机构可将通过第二ATL-eV管路25的通流释放、截止并且可选地也可对该通流进行节流。在本说明书中提到的截止机构例如可以是阀、可控制的节流阀、活门或同类物。在电动压缩机输入端23与截止机构26和27之间，ATL-eV管路22和25可构造为两条分开的管路、一条汇合的共同管路或者既部分区段地构造为分开的也部分区段地构造为共同的管路。
从电动压缩机24的电动压缩机输出端28，第一电动压缩机输出管路29通向第一空气收集装置4并且第二电动压缩机输出管路30通向第二空气收集装置5。根据本发明，在第一电动压缩机输出管路29中设有截止机构31(第一截止机构)，借助该截止机构可将通过第一电动压缩机输出管路29的通流释放、截止并且可选地也可对该通流进行节流。在第二电动压缩机输出管路30中设有截止机构32(第三截止机构)，借助该截止机构可将通过第二电动压缩机输出管路30的通流释放、截止并且可选地也可对该通流进行节流。在电动压缩机输出端28与截止机构31和32之间，电动压缩机输出管路29和30可构造为两条分开的管路、一条汇合的共同管路或者既部分区段地构造为分开的也部分区段地构造为共同的管路。在第一电动压缩机输出管路29和第二电动压缩机输出管路30中也可分别设置有增压空气冷却器33。在增压空气冷却器33和空气收集装置之间通常设置有压力温度传感器34。
第一ATL管路35从第一排气涡轮增压器6的第一压缩机14的输出端16通向第一空气收集装置4。在第一ATL管路35中设有止回阀37，该止回阀截止从第一空气收集装置4向输出端16方向的通流并且释放从输出端16向第一空气收集装置4方向的通流。第二ATL管路36从第二排气涡轮增压器7的第二压缩机14的输出端19通向第二空气收集装置5。在第二ATL管路36中设有止回阀38，该止回阀截止从第二空气收集装置5向输出端19方向的通流并且释放从输出端19向第二空气收集装置5方向的通流。此外，还可在ATL管路35和36中分别设置一个压力温度传感器39。优选地，增压空气冷却器33设置在截止机构31和32以及止回阀37和38下游(即更靠近空气收集装置1、2)。
第一ATL管路35在输出端16和止回阀37(或压力温度传感器39，如果存在)之间的区段以及第一ATL-eV管路22在输出端16和截止机构26之间的区段可构造为两条分开的管路、一条汇合的共同管路或者既部分区段地构造为分开的也部分区段地构造为共同的管路。同样，第二ATL管路36在输出端19和止回阀38(或压力温度传感器39，如果存在)之间的区段以及第二ATL-eV管路25在输出端19和截止机构27之间的区段可构造为两条分开的管路、一条汇合的共同管路或者既部分区段地构造为分开的也部分区段地构造为共同的管路。同样，第一电动压缩机输出管路29在截止机构31和第一空气收集装置4之间的区段以及第一ATL管路35在止回阀37和第一空气收集装置4之间的区段可构造为两条分开的管路、一条汇合的共同管路或者既部分区段地构造为分开的也部分区段地构造为共同的管路。同样，第二电动压缩机输出管路30在截止机构32和第二空气收集装置5之间的区段以及第二ATL管路36在止回阀38和第二空气收集装置5之间的区段可构造为两条分开的管路、一条汇合的共同管路或者既部分区段地构造为分开的也部分区段地构造为共同的管路。
如果由电动压缩机24提供的经压力加载的空气从电动压缩机输出端28并行输送给两个空气收集装置4和5并且因此附加于由压缩机14和17提供的经压力加载的空气供应给第一气缸组1的和第二气缸组2的燃烧室3，则可以说这是内燃机的对称运行。而如果压缩机14的经压力加载的空气被供应给第一空气收集装置4并且压缩机17的经压力加载的空气被供应给第二空气收集装置5，但电动压缩机24的经压力加载的空气从电动压缩机输出端28仅供应给两个气缸组1和2中的一个气缸组、例如仅供应给第二空气收集装置5而不供应给第一空气收集装置4，则可以说这是内燃机的不对称运行。
本发明的发明人发现，有利的是，根据内燃机转速使内燃机以对称或不对称的运行来运行。截止机构26、27、31和32在此能实现：选择性地将来自电动压缩机24的经压力加载的空气供应给仅一个气缸组1、2或供应给两个气缸组1、2。
如果应将来自电动压缩机的经压力加载的空气供应给两个空气收集装置4和5，则所有截止机构26、27、31和32是打开的。如果应将来自电动压缩机24的经压力加载的空气仅供应给第一空气收集装置4，则截止机构26和31是打开的并且截止机构27和32是关闭的。如果应将来自电动压缩机24的经压力加载的空气仅供应给第二空气收集装置5，则截止机构26和31是关闭的并且截止机构27和32是打开的。
优选地，这样控制截止机构26、27、31和32，使得在直至包括1500转/分钟在内的内燃机转速范围内，所有截止机构26、27、31和32是打开的，从而内燃机对称地运行。此外，这样控制截止机构26、27、31和32，使得在高于1500转/分钟的内燃机转速范围内，内燃机不对称地运行，此时例如截止机构26和31是关闭的并且截止机构27和32是打开的。替代地，也可仅截止机构31是关闭的并且其余截止机构26、27和32是打开的，或者仅截止机构32是关闭的并且其余截止机构26、27和31是打开的。
图2示意性示出根据本发明的另一种实施例的内燃机。图2中所示的该实施例与图1中所示的实施例的不同之处仅在于：代替两个排气涡轮增压器仅设有一个唯一的排气涡轮增压器。代替输出端19设有如下输出端119，该输出端附加于输出端16设置在排气涡轮增压器6中。代替输入端12设有如下输入端112，该输入端附加于输入端9设置在排气涡轮增压器6中。为了避免重复，其余部分参见对图1中所示的实施例的描述。
尽管在附图和前面的说明中详细描绘和描述了本发明，但该描绘和描述内容应理解为说明性或示例性的、而非限制性的并且不旨在将本发明局限于所公开的实施例。

Claims (9)

1.内燃机，该内燃机包括：
第一气缸组(1)和第二气缸组(2)，其中，在第一气缸组(1)和第二气缸组(2)中分别构造有多个燃烧室；
第一空气收集装置(4)，该第一空气收集装置配设给所述第一气缸组(1)，并且空气能从该第一空气收集装置被供应给所述第一气缸组(1)的各燃烧室；
第二空气收集装置(5)，该第二空气收集装置配设给所述第二气缸组(2)，并且空气能从该第二空气收集装置被供应给所述第二气缸组(2)的各燃烧室；
电动压缩机(24)，该电动压缩机具有电动压缩机输入端(23)和电动压缩机输出端(28)；
至少一个排气涡轮增压器(6、7)，所述至少一个排气涡轮增压器分别具有涡轮机(8、11)和压缩机(14、17)，排气涡轮增压器-电动压缩机管路(22、25)从所述压缩机(14、17)的输出端(16、19)通向所述电动压缩机输入端(23)；
第一电动压缩机输出管路(29)，所述电动压缩机输出端(28)通过该第一电动压缩机输出管路与所述第一空气收集装置(4)连接；
第二电动压缩机输出管路(30)，所述电动压缩机输出端(28)通过该第二电动压缩机输出管路与所述第二空气收集装置(5)连接；
第一截止机构(31)，该第一截止机构设置在所述第一电动压缩机输出管路(29)中并且借助该第一截止机构至少能将通过所述第一电动压缩机输出管路(29)的通流释放和截止。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，各一条排气涡轮增压器管路(35、36)从所述压缩机(14、17)的输出端(16、19)通向所述第一空气收集装置(4)和所述第二空气收集装置(5)，并且在每条所述排气涡轮增压器管路(35、36)中设置有止回阀(37、38)，该止回阀将从第一空气收集装置(4)和第二空气收集装置(5)至所述压缩机(14、17)的输出端(16、19)的流动截止。
3.根据权利要求2所述的内燃机，包括两个排气涡轮增压器、即第一排气涡轮增压器(6)和第二排气涡轮增压器(7)，其中，
第一排气涡轮增压器-电动压缩机管路(22)从所述第一排气涡轮增压器(6)的压缩机(14)的输出端(16)通向所述电动压缩机输入端(23)，
第二排气涡轮增压器-电动压缩机管路(25)从所述第二排气涡轮增压器(7)的压缩机(17)的输出端(19)通向所述电动压缩机输入端(23)，
在第一排气涡轮增压器-电动压缩机管路(22)中设置有第二截止机构(26)，借助该第二截止机构至少能将通过第一排气涡轮增压器-电动压缩机管路(22)的流动释放和截止。
4.根据权利要求3所述的内燃机，其中，
在所述第二电动压缩机输出管路(30)中设置有第三截止机构(32)，借助该第三截止机构至少能将通过所述第二电动压缩机输出管路(30)的通流释放和截止，并且
在所述第二排气涡轮增压器-电动压缩机管路(25)中设置有第四截止机构(27)，借助该第四截止机构至少能将通过所述第二排气涡轮增压器-电动压缩机管路(25)的通流释放和截止。
5.根据权利要求3或4所述的内燃机，其中，
第一排气涡轮增压器管路(35)从所述第一排气涡轮增压器(6)的压缩机(14)的输出端(16)通向所述第一空气收集装置(4)，
第二排气涡轮增压器管路(36)从所述第二排气涡轮增压器(7)的压缩机(17)的输出端(19)通向所述第二空气收集装置(5)，并且
在所述第一排气涡轮增压器管路(35)中以及在所述第二排气涡轮增压器管路(36)中设置有止回阀(37、38)，该止回阀分别将从所述第一空气收集装置(4)和第二空气收集装置(5)至所述压缩机(14、17)的输出端(16、19)的流动截止。
6.用于运行包括第一气缸组(1)和第二气缸组(2)的内燃机的方法，其中，在第一气缸组(1)和第二气缸组(2)中分别构造有多个燃烧室，该方法包括以下步骤：
将空气从配设给所述第一气缸组(1)的第一空气收集装置(4)供应到所述第一气缸组(1)的各燃烧室中；
将空气从配设给所述第二气缸组(2)的第二空气收集装置(5)供应到所述第二气缸组(2)的各燃烧室中；
将空气从至少一个排气涡轮增压器(6、7)的压缩机(14、17)供应至电动压缩机(24)的电动压缩机输入端(23)；
在内燃机的第一转速范围内，将空气从所述电动压缩机(24)的电动压缩机输出端(28)供应给所述第一空气收集装置(4)和所述第二空气收集装置(5)；
在内燃机的第二转速范围内，将空气从所述电动压缩机(24)的电动压缩机输出端(28)供应给所述第二空气收集装置(5)，而阻止从所述电动压缩机(24)的电动压缩机输出端(28)向所述第一空气收集装置(4)的空气供应。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，第一运行范围至少在内燃机的600至900转/分钟的转速范围内起作用。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，第二运行范围至少在内燃机的1700至1800转/分钟的转速范围内起作用。
9.机动车，该机动车包括根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机。
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