CN114245842A - 操作内燃机系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作内燃机系统(1)的方法，该内燃机系统包括：内燃机(2)，其设置有多个汽缸(31‑36)，每个汽缸设置有进气阀(31a)和排气阀(31b)；燃料供应系统(20)，其被配置成将燃料供应给汽缸(31‑36)；进气系统(4)和排气系统(5)；涡轮增压布置(6)，其包括被布置在进气系统(4)中的进气压缩机(7)和被布置在排气系统(5)中的排气涡轮(8)，其中，所述进气压缩机(7)可操作地连接到排气涡轮(8)；可控的气体馈送设备(9)，其在进气系统(4)中被布置在进气压缩机(7)的下游；排气后处理系统(18)，其被布置在排气涡轮(8)的下游；以及废气门(13)，其被布置成允许排气绕过排气涡轮(8)，其中，内燃机系统(1)被配置成在一个或多个汽缸(31‑33)可操作地启用时允许可操作地停用一个或多个汽缸(34‑36)。该方法包括下列步骤：确定(S1)排气后处理系统(18)的功能效率是否低于或即将低于阈值，如果是，则：停用汽缸(34‑36)中的一个或多个；调整气体馈送设备(9)的驱动水平，以便在进气系统(4)中建立压力，该压力在适合操作剩余的启用汽缸(31‑33)的范围内；以及将废气门(13)打开到至少50％的排气绕过排气涡轮(8)的程度。

Description

操作内燃机系统的方法
技术领域
本发明涉及一种操作内燃机系统的方法。特别地，本发明涉及一种包括汽缸停用以快速升高排气温度从而确保布置在这种发动机系统中的排气后处理系统的正常工作的方法。本发明还涉及一种被配置成通过这种方法操作的发动机系统。
本发明通常可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将关于卡车描述本发明，但是本发明不限于这种特定的车辆，还可以用于其它车辆或船只以及固定应用。
背景技术
人们通常期望在性能、效率、排气后处理等方面改进内燃机系统。一种方法是为发动机系统提供用于使一个或多个汽缸停用的装置，其中，在被停用的汽缸中阻止燃烧(通过关闭燃料供应)，并且剩余的启用汽缸可以以更高的负载操作。这对于降低低负载情况下的燃料消耗是有用的，其中，启用汽缸可以以更高效的模式操作。
当在设置有涡轮增压布置(即其中通过压缩机压缩进气的布置，该压缩机可操作地连接到涡轮，该涡轮由发动机排气驱动)的发动机上引入汽缸停用时可能会出现挑战，因为汽缸停用对进气和排气的流量有显著影响，而排气的流量又对涡轮增压布置的功能有显著影响。例如，涡轮增压器压缩机可能由于不能为涡轮增压器涡轮提供足够驱动力的减小流量的排气而不能提供足够的增压压力。该问题在公开了一种内燃机系统的US2015/0204279中得到解决，其中，鼓风机压缩机被布置在涡轮增压器压缩机的下游，以在汽缸停用期间提供更大的增压。
涡轮增压和汽缸停用的组合具有改进内燃机燃烧系统的令人关注的潜力，并且在US2015/0204279中规定的一些原则是有用的。然而，需要进一步改进这种发动机系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内燃机系统和一种用于操作这样的系统的方法，在需要时，提供排气温度的快速升高以确保排气后处理系统的高效工作。根据本发明的第一方面，该目的通过根据权利要求1的方法实现。根据本发明的第二方面，该目的通过根据对应的独立权利要求的内燃机系统实现。进一步的目的在于提供一种设置有上述类型的发动机系统以及与所述方法和发动机系统相关的计算机相关项的车辆。这些进一步的目的通过对应的车辆和计算机相关项权利要求实现。
所提供的方法涉及一种用于操作内燃机系统的方法，所述内燃机系统包括：内燃机，所述内燃机设置有多个汽缸，每个汽缸设置有进气阀和排气阀；燃料供应系统，所述燃料供应系统被配置成将燃料供应给所述汽缸；进气系统和排气系统；涡轮增压布置，所述涡轮增压布置包括被布置在所述进气系统中的进气压缩机和被布置在所述排气系统中的排气涡轮，其中，所述进气压缩机可操作地连接到所述排气涡轮；可控的气体馈送设备，所述气体馈送设备在所述进气系统中被布置在所述进气压缩机的下游；排气后处理系统，所述排气后处理系统被布置在所述排气涡轮的下游；以及废气门，所述废气门被布置成允许排气绕过所述排气涡轮，其中，所述内燃机系统被配置成在一个或多个汽缸可操作地启用时允许可操作地停用汽缸中的一个或多个。
所述方法包括下列步骤：
-确定所述排气后处理系统的功能效率是否低于或即将低于阈值，如果是，则：
-停用所述汽缸中的一个或多个；
-调整所述气体馈送设备的驱动水平，以便在所述进气系统中建立压力，所述压力在适合操作剩余的启用汽缸的范围内；以及
-将所述废气门打开到至少50％的排气绕过所述排气涡轮的程度。
在第一步骤中，确定排气后处理系统(EATS)的功能效率是否太低或即将变得太低而无法高效处理EATS中的排气。即，直接或间接地确定EATS是否不能或即将(由降低的功能效率表示)不能将排气中的化合物(诸如碳氢化合物和NOx)转化到足够的程度。如下文进一步所述的，这可以通过使用布置在EATS中的排放传感器确定EATS或EATS的某个部件/催化剂的实际性能来完成。大多数EATS已经设置有适合此目的的标准排放传感器，诸如NOx传感器和氧传感器(lambda sensors)。可替选地或作为补充，EATS的功能效率可以从EATS(或EATS中的排气)的温度确定，因为正常工作通常需要最低EATS温度。而且，温度传感器通常已经被包含在大多数EATS中。计算和测得的温度和/或排放值可以通过各种方式使用，以确定EATS的功能效率是否低于或即将低于阈值。确切的阈值可以适于特定的发动机系统和确定EATS功能效率的特定方式。
EATS的过低的功能效率通常与冷起动条件或必需要“热模式”的情况有关，例如在低负载条件下操作发动机一段时间之后。如果根据温度确定EATS效率，则要使用的确切阈值温度取决于特定的发动机系统、如何确定温度等，但作为指导，可能需要注意的是，许多EATS部件(诸如催化转化器)需要温度至少在200-220℃左右才能正常工作。
第一步骤之后的步骤的总体效果是排气温度快速变高(以便快速地提高EATS功能效率)，同时仍然可以维持高发动机效率。该方法适用于柴油和奥托循环发动机两者。
停用步骤允许更少数量的汽缸以更高的负载操作，这产生具有更高温度的排气。汽缸被停用意味着在该汽缸中不发生燃烧，并且通过阻止向该汽缸供应燃料来高效地阻止燃烧。这优选地与阻止空气进入或至少阻止穿过被停用的汽缸相结合，特别是当目的(如在当前情况下)是提高排气温度时，在这种情况下不适合用穿过一个或多个被停用的汽缸的冷空气稀释和冷却热排气。可以通过保持进气阀和/或排气阀关闭来阻止空气穿过被停用的汽缸，例如通过使用可变阀致动(VVA)系统，或通过使用在可停用汽缸的上游的另一阀，以便阻止进气甚至到达汽缸的进气阀。奥托循环发动机中汽缸的停用还可以包括火花塞的停用。
废气门是可变阀，通常用于将一些(可能高达10-20％)的排气从排气涡轮转移开，以调节涡轮增压布置中的背压和压缩机转速(和增压压力)。在本发明中，废气门用于产生相当大的(至少50％)绕过排气涡轮的排气旁通流，以便在排气进入EATS之前避免或仅轻微降低排气的温度，由此可以快速地加热排气。废气门可以被设定成使得100％的排气绕过排气涡轮。所有排气在从发动机系统释放之前都流经EATS。
即使当涡轮压缩机由于大量排气旁通流穿过废气门而导致来自涡轮的驱动力太小从而不能提供足够压力时，使气体馈送设备的驱动水平适于具有较少的运行的汽缸的不同操作条件提供了合适的增压压力。即使涡轮压缩机将被另一来源(诸如电动机)以更高的速度驱动，涡轮压缩机也不会按预期工作，至少当进气被阻止进入和穿过被停用的汽缸时不会，这会导致进气流减小。原因在于涡轮压缩机是为更大的发动机(所有汽缸都启用)和更大的体积流量而设计的，太小的空气体积流量会导致压缩机中的空气动力学不稳定(喘振)。具体如何调整气体馈送设备的驱动水平取决于特定的发动机系统、停用的汽缸数、所使用的特定部件(例如，气体馈送设备的类型)等。
进气旁路导管可以被布置成允许进气绕过涡轮压缩机以避免在主要通过气体馈送设备将空气馈送至汽缸时损坏涡轮压缩机(诸如漏油)。如果废气门流量大或废气门流量已经持续一段时间很大，使得涡轮压缩机的转速低并且同时由气体馈送设备馈送的空气流量大，则这是特别令人关注的。
当EATS的温度已经升高并且在正常间隔内时，发动机系统的操作可以从停用一个或多个汽缸的停用模式切换到所有汽缸都启用的正常模式。然而，如果确定(通常由被配置成控制发动机系统的操作的控制电路确定)整体发动机效率可以通过减少的启用汽缸数量保持较高，则可以维持停用模式。在这种情况下，废气门可以关闭或仅保持略微打开，并且可以降低气体馈送设备的驱动水平。还可以一次仅激活一部分被停用的汽缸(例如一个被停用的汽缸)，使得发动机系统逐步增加启用汽缸的数量。
在从至少一个汽缸停用的停用模式切换时，程序可以如下：检查EATS温度是否足够；逐渐关闭废气门以便加速涡轮压缩机；响应于涡轮压缩机功率的增加，调整/降低气体馈送设备的驱动水平；以及启用至少一个被停用的汽缸(即开始向该汽缸馈送燃料，例如，如果之前停用了进气阀和排气阀，则启用该进气阀和排气阀)。
在实施例中，确定所述排气后处理系统的功能效率是否低于或即将低于阈值的步骤包括下列步骤：接收指示所述排气后处理系统的功能效率的信号；和确定所述信号是否低于或即将低于信号阈值。如上所述，该信号可以从一个或多个温度或排放传感器获得。为了确定EATS功能效率的变化率(即温度或实际转化能力的变化率)，即确定功能效率是否即将下降到阈值以下，可以在一段时间期间若干次测量温度或转化能力。传感器信号由被配置成控制发动机系统的操作的控制电路接收。这样的控制电路本身是众所周知的。
在实施例中，确定所述排气后处理系统的功能效率是否低于或即将低于阈值的步骤包括下列步骤：确定所述排气后处理系统中的温度是否低于或即将低于温度阈值；和/或确定所述排气后处理系统中的排气转化程度是否低于或即将低于转化阈值。
在实施例中，确定所述排气后处理系统中的温度是否低于或即将低于所述温度阈值的步骤包括下列步骤：从被布置在所述排气系统中的在所述排气涡轮的下游的温度传感器获得至少第一信号；和/或计算所述排气后处理系统中的当前或预期温度。
如上所述，通常已经有布置在EATS区域中的温度传感器可以使用，但是用于确定排气后处理系统中的温度是否低于或即将低于阈值的温度传感器可以可替选地被布置在排气系统中，在EATS的上游或下游。实际测得的温度不需要一定是EATS的温度，也可以是排气系统中的排气或另一部件的温度，并且可以从这种间接测量估计或计算EATS的温度。
作为使用一个或多个传感器测量温度的补充或替选，可以计算EATS的当前温度或预期温度(即，在合理的短时间间隔内的可能温度)。计算可以由控制电路执行，并且可以是基于使用诸如环境温度、压缩进气的温度、先前操作模式、EATS中的排放传感器等输入的模型。
在实施例中，确定所述排气后处理系统中的排气转化程度是否低于或即将低于所述转化阈值的步骤包括下列步骤：从被布置在所述排气后处理系统中的或被布置在所述排气后处理系统的下游的排放传感器获得至少第一信号；和/或计算所述排气后处理系统中的当前或预期的排气转化程度。有用的排放传感器的示例是用于柴油发动机的NOx传感器和用于奥托循环发动机的氧传感器。相同类型的第一和第二传感器可以被布置在EATS的相关部件的上游和下游，从而允许比较信号并因而确定功能效率。例如，第一和第二氧传感器可以被布置在三元催化剂的上游和下游，并且第一和第二NOx传感器可以被布置在旨在减少NOx的催化剂的上游和下游。也可以根据上述的温度计算来计算排气的含量和转化(“虚拟传感器”)。
在实施例中，停用汽缸中的一个或多个的步骤包括下列步骤：切断对将停用的所述一个或多个汽缸的燃料供应。已知的是，例如，可以以这种方式控制单个燃料喷射器。关闭对某个汽缸的燃料供应阻止燃烧并因而停用该汽缸。
在实施例中，停用汽缸中的一个或多个的步骤包括下列步骤：防止进气流过将停用的所述一个或多个汽缸。然后空气/气体将仅流过启用汽缸。优选地，该步骤包括保持所述一个或多个被停用的汽缸的进气阀和/或排气阀关闭的步骤。为此目的优选地使用已知的可变阀致动系统。如上所述，保持汽缸阀关闭的替选方案是阻止进气到达被停用的汽缸的进气阀，该进气阀可以与可停用汽缸的上游的阀一起布置。发动机可以被布置成使得一个这样的阀关闭到若干可停用的汽缸(而启用汽缸从另一进气歧管获得其空气)的进气歧管。
在实施例中，调整所述气体馈送设备的驱动水平以便在所述进气系统中建立处于适合操作剩余的启用汽缸的范围内的压力的步骤包括下列步骤：调整被布置成驱动所述气体馈送设备的驱动单元的驱动水平。驱动单元可以是电动机或到发动机曲轴的机械连接，并且调整驱动水平可以是调整驱动单元的转速。具体如何调整驱动水平(转速、体积流量、压力等)取决于发动机的类型和尺寸、气体馈送设备的类型和尺寸等，但通常可以说是驱动单元和气体馈送设备的调节可以使用根据发动机速度和负载的预测/期望流量和/或使用气体馈送设备的上游和下游的预测/期望压力比来执行。
在实施例中，执行将所述废气门打开到至少50％的所述排气绕过所述排气涡轮的程度的步骤，使得至少70％、优选地至少90％的所述排气绕过所述排气涡轮。绕过的排气部分越大，进入EATS之前的温度降低越小，EATS升温越快。
在实施例中，所述内燃机系统包括高压EGR系统，所述高压EGR系统包括第一EGR导管，所述第一EGR导管被构造成允许排气在所述排气涡轮的上游从所述排气系统再循环到所述进气系统，在所述气体馈送设备的下游，并且其中，所述方法包括下列步骤：将来自所述排气系统的所述EGR流重定向到所述进气系统中的在所述气体馈送设备的上游的位置，优选地在所述涡轮增压压缩机的下游的位置。众所周知，使用EGR系统来减少燃烧过程中产生的NOx的量。在发动机系统的正常操作期间，EGR流被引导到进气系统中的在气体馈送设备的下游的位置。当发动机以停用模式操作并且气体馈送设备将进气推向汽缸时，排气的压力可能低于气体馈送设备的下游的空气压力，这阻止排气(EGR)自行从排气系统流动到进气系统，在气体馈送设备的下游。在方法的该实施例中，EGR被重定向到进气系统中的在气体馈送设备的上游的位置，在该位置，空气压力低于气体馈送设备的下游并且(在大多数情况下)低于排气系统中的压力。通过这种方式，在冷起动时或在被停用的汽缸的热模式期间也可以维持排气的再循环并因而减少NOx的产生。排气被重定向到进气系统中的位置，该位置优选地但不是必须位于涡轮增压压缩机的下游。
在实施例中，将来自所述排气系统的所述EGR流重定向到所述进气系统中的在所述气体馈送设备的上游的位置以及优选地在所述涡轮增压压缩机的下游的位置的步骤包括下列步骤：控制一个或多个阀，以便引导所述EGR流通过第二EGR导管，所述第二EGR导管被布置成将所述排气系统直接或经由所述第一EGR导管，在所述气体馈送设备的上游，优选地在所述涡轮增压压缩机的下游连接到所述进气系统。例如，第一(普通)EGR导管分支成第一部分和第二部分，其中该第一部分形成第一EGR导管的下游部，该第二部分形成将第一EGR导管与进气系统在气体馈送设备的上游的位置处连接的第二EGR导管。在这种情况下，第一和第二EGR阀可以被分别布置在第一EGR导管的下游部中和第二EGR导管中，以控制EGR流并选择其应行进的路径。可能有其它导管和阀布置。
在实施例中，所述气体馈送设备是正排量机器，优选地是具有一对旋转构件的旋转罗茨式鼓风机，所述一对旋转构件设置有啮合叶片。替选方案可能是螺杆压缩机。正排量机器优选地被配置成通过捕集固定量的气体并迫使所述捕集量的气体从进口到出口而将气体从其进口排到出口。此外，正排量机器优选地在(旋转构件的)转速和通过机器的体积流量之间具有线性相关性，并且流量曲线(作为速度的函数的流量)通过原点，即当转速为零时(即当旋转构件静止时)，没有流量经过排量机器(除了一些泄漏以外)。因而，通过控制旋转构件的旋转速度并因而通过控制连接到排量机器的驱动单元(诸如电动机)，可以高精度地控制通过排量机器的排气流量。这与常规压缩机形成对比，常规压缩机是“开放”部件，在静止时也允许通流(流量曲线不通过原点)。
当正排量机器不用于增加进气的压力时，正排量机器可以被设定成非启用模式，在该模式下允许正排量机器在空气通过时自由旋转(“自由转动”或“风磨”)。由此，不必为发动机系统提供以允许进气绕过气体馈送设备的旁通导管和用于关闭该旁通导管的阀形式的附加部件。自由转动机构可以被布置在气体馈送设备与驱动单元之间的驱动连接中，驱动单元被布置成驱动气体馈送设备以允许这种“自由转动”或“风磨”。
在其中通过调整被布置成驱动气体馈送设备的驱动单元的驱动水平来调整气体馈送设备的驱动水平的实施例中，所述气体馈送设备包括至少一个旋转构件，所述至少一个旋转构件可操作地连接到所述驱动单元，其中，调整所述驱动单元的驱动水平的步骤包括控制所述旋转构件的旋转速度。
根据本发明的第二方面，涉及一种内燃机系统，包括：内燃机，所述内燃机设置有多个汽缸，每个汽缸设置有进气阀和排气阀；燃料供应系统，所述燃料供应系统被配置成将燃料供应给所述汽缸；进气系统和排气系统；涡轮增压布置，所述涡轮增压布置包括被布置在所述进气系统中的进气压缩机和被布置在所述排气系统中的排气涡轮，其中，所述进气压缩机可操作地连接到所述排气涡轮；可控的气体馈送设备，所述气体馈送设备在所述进气系统中被布置在所述进气压缩机的下游；排气后处理系统，所述排气后处理系统被布置在所述排气涡轮的下游；以及废气门，所述废气门被布置成允许排气绕过所述排气涡轮，其中，所述内燃机系统被配置成在一个或多个汽缸可操作地启用时允许可操作地停用一个或多个汽缸；以及控制电路，所述控制电路被配置成执行根据上文所述的方法的步骤。
在实施例中，所述系统包括温度传感器，所述温度传感器与所述排气后处理系统相关联地布置。
在实施例中，所述系统包括可控的驱动单元，所述驱动单元可操作地连接到所述气体馈送设备以对其进行驱动。
在实施例中，所述驱动单元是电动机。
在实施例中，所述系统包括高压EGR系统，所述高压EGR系统包括第一EGR导管，所述第一EGR导管被构造成允许排气在所述排气涡轮的上游从所述排气系统再循环到在所述气体馈送设备的下游的所述进气系统。
在实施例中，所述系统包括第二EGR导管，所述第二EGR导管被布置成将所述排气系统在所述气体馈送设备的上游和在所述涡轮增压压缩机的下游连接到所述进气系统。
在实施例中，所述系统包括一个或多个EGR阀，所述一个或多个EGR阀被配置成取决于所述一个或多个EGR阀的设定，引导所述EGR流通过所述第一EGR导管在所述气体馈送设备的下游到达所述进气系统，或通过所述第二EGR导管在所述气体馈送设备的上游和在所述涡轮增压压缩机的下游到达所述进气系统。
在实施例中，所述气体馈送设备是正排量机器，优选地是具有一对旋转构件的旋转罗茨式鼓风机，所述一对旋转构件设置有啮合叶片。
在实施例中，所述气体馈送设备包括至少一个旋转构件，所述至少一个旋转构件可操作地连接到所述驱动单元。
本发明还涉及一种车辆，所述车辆包括内燃机系统，所述内燃机系统被布置成为所述车辆的推进提供动力，其中，根据上文来布置所述内燃机系统。
本发明还涉及：
一种包括程序代码装置的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码装置用于执行上述方法的步骤。
一种携载包括程序代码装置的计算机程序的计算机可读介质，当所述程序产品在计算机上运行时，所述程序代码装置用于执行上述方法的步骤。
一种控制电路，所述控制电路用于控制根据权利要求15至23中的任一项所述的内燃机系统，所述控制电路被配置成执行根据上文的方法的步骤。
本发明的其它优点和有利特征在以下描述和从属权利要求中公开。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在附图中：
图1是设置有根据本发明的内燃机系统的示例的卡车的示意图。
图2A是根据图1的内燃机系统的第一实施例的示意图。
图2B是根据图1的内燃机系统的第二实施例的示意图。
图3是形成根据图2A和图2B的内燃机系统的一部分的正排量机器的示意图。
图4示出用于操作图2的发动机系统的方法的示例的流程图。
具体实施方式
图1示出了设置有根据本发明的内燃机系统1的卡车100的示意图。
图2A示出了根据图1的内燃机系统1的第一、相当一般性的实施例的示意图。图2A中的例证性发动机系统1包括设置有第一和第二汽缸31、34的内燃机2，每个汽缸设置有进气阀31a和排气阀31b(仅指示了第一汽缸31的进气阀和排气阀)。以传统方式，每个汽缸31、34进一步设置有可操作地连接到发动机2的曲轴(未示出)的往复移动活塞(未示出)。
发动机系统1进一步包括：燃料供应系统(用框20表示)，其被配置成向汽缸31、34供应燃料；进气系统4和排气系统5；涡轮增压布置6，其包括被布置在进气系统4中的进气压缩机7和被布置在排气系统5中的排气涡轮8，其中，进气压缩机7经由轴61可操作地连接到排气涡轮8；可控的气体馈送设备9，例如罗茨鼓风机正排量机器(参见图3)，其被布置在进气系统4中在进气压缩机7的下游；排气后处理系统(EATS)18，其被布置在排气涡轮8的下游；以及废气门13，其被布置成允许排气绕过排气涡轮8。
EATS 18包含催化转化器和用于处理排气的类似部件，这些部件需要具有足够高的温度才能按预期工作。在发动机系统1冷起动时或者如果发动机系统1已经在低负载模式下操作了一段时间，则EATS 18的温度可能太低而不能以适当的方式处理排气。
此外，内燃机系统1设置有控制电路15，该控制电路被配置成发送和接收控制信号、传感器信号等(由虚线表示)，并控制发动机系统的部件和操作，包括执行下文所述的方法的步骤。控制电路15被进一步配置成存储和访问各种发动机系统操作数据，以进行计算和预测等。可以包括一个或多个连接的控制单元的这种控制电路本身是众所周知的。
内燃机系统1通过控制电路15被配置成在该示例中允许一个汽缸(第二汽缸34)的操作停用，而在该示例中一个汽缸(第一汽缸31)是操作启用的。第二汽缸34中的“X”表示该汽缸被停用，即在第二汽缸34中没有发生燃烧。在这种情况下，第二汽缸34已经通过(通过控制电路15)关闭到第二汽缸34的燃料供应，并且通过将第二汽缸34的进气阀和排气阀设定在关闭位置(使用由控制电路15控制的未示出的可变阀致动系统)而停用，使得在停用时没有空气/气体穿过第二汽缸34。
图2B示出了根据图1的内燃机系统1的第二、更详细实施例的示意图。图2B中的例证性发动机系统1包括相同部件并以与关于图2A所示和所述的相同原理方式工作，但是包括附加部件(全部都可以由控制电路15根据上文所述的来控制)。
图2B的实施例另外包括附加汽缸32、33、35、36，使得总和为与上述相同类型的总共六个汽缸，其中，第一组汽缸31-33是启用的，而第二组汽缸34-36是可停用的，并且用“X”表示停用。
图2B的实施例另外包括空气冷却器41和节气阀42，该空气冷却器和节气阀在压缩机7和气体馈送设备/正排量机器9之间按流动顺序布置在进气系统4中。
图2B的实施例另外包括电动机10形式的可变驱动单元，该电动机被布置成经由驱动轴12驱动正排量机器9(设置有未图示的飞轮机构，从而允许正排量机器9在不使用时随空气流自由转动，以增加进气压力)。控制电路被配置成控制例如驱动单元10，以便控制通过正排量机器9的进气流量。已经在图2B中示出了设备/机器9的进口9a和出口9b。
图2B的实施例另外包括EATS温度传感器19，该EATS温度传感器被布置成将其信号发送到控制电路15(传感器19也可以被视为排放传感器的表示，诸如NOx传感器)。
图2B的实施例另外包括高压EGR系统，该高压EGR系统包括第一EGR导管50，该第一EGR导管被配置成允许排气在排气涡轮8的上游从排气系统5再循环到在气体馈送设备9的下游的进气系统4。在这种情况下，EGR导管50设置有EGR冷却器51和第一EGR阀52。
EGR系统也包括第二EGR导管53，该第二EGR导管被布置成将排气系统5在气体馈送设备9的上游和在涡轮增压压缩机7的下游(以及在空气冷却器41和节气阀42的下游)连接到进气系统4。在该示例中，第二EGR导管53在第一EGR阀52的(关于EGR流的)上游的一点处从第一EGR导管50分支。第二EGR导管53设置有第二EGR阀54。
取决于第一和第二EGR阀52、54的设定，EGR流可以被引导通过第一EGR导管50在气体馈送设备9的下游到达进气系统4，或者经由第一EGR导管50的上游部分，通过第二EGR导管53在气体馈送设备9的上游到达进气系统4。(EGR流也可以同时被双路引导。)
在所有汽缸31-36启用的发动机系统1的正常操作期间，EGR通常仅被引导通过第一EGR导管50(通过关闭第二EGR阀54并打开第一EGR阀52)，这与传统的发动机操作相同。然而，当气体馈送设备/正排量机器9用于(另外)压缩进气时，通常当汽缸34-36中的一个或多个被停用并且排气压力降低时，气体馈送设备9的下游的空气压力可能高于排气压力，并且气体馈送设备9的上游的空气压力可能低于排气压力，并且在这种情况下，第一EGR阀52可以关闭，并且第二EGR阀54打开，使得EGR流被引导通过第二EGR导管53而在气体馈送设备9的上游进入到进气系统4中。
图3示出了气体馈送设备/正排量机器9的示意图，其中，正排量机器9为具有第一和第二旋转构件91、92的罗茨式鼓风机的形式，该第一和第二旋转构件设置有啮合叶片91a、91b、92a、92b，这些啮合叶片被配置成在包围的外壳93内部旋转。罗茨式鼓风机是众所周知的。在一些罗茨式鼓风机中，每个旋转构件都设置有两个以上的叶片。关于图2A和图2B，入流的空气流(可能与上述EGR流混合)穿过左侧的进口9a并被旋转构件91、92移位(如箭头所示)到右侧的出口9b，并进一步流向汽缸31-36的下游。
操作内燃机系统1的方法的示例(图4)包括下列一般步骤：
S1-确定排气后处理系统18的功能效率是否低于或即将低于阈值，如果是，则：
S2-停用汽缸34-36中的一个或多个；
S3-调整气体馈送设备9的驱动水平，以便在进气系统4中建立压力，该压力在适合操作剩余的启用汽缸31-33的范围内；以及
S4-将废气门13打开到至少50％的排气绕过排气涡轮8的程度。
步骤S1-S4又可以包括子步骤，并且可以添加附加步骤。这样的可选子步骤和附加步骤由图4中的虚线指示。
步骤S1可以包括一个或多个下列步骤：
S11-接收指示排气后处理系统的功能效率的信号；
S12-确定所述信号是否低于或即将低于信号阈值；
S13-确定排气后处理系统18的温度是否低于或即将低于温度阈值；
S14-确定排气后处理系统18中的排气转化程度是否低于或即将低于转化阈值；
S15-从被布置在排气系统5中的排气涡轮8的下游的温度传感器19获得至少第一信号；
S16-计算排气后处理系统18中的当前或预期温度；
S17-从被布置在排气后处理系统18中的或其下游的排放传感器19获得至少第一信号；
S18-计算排气后处理系统18中的当前或预期排气转化程度。
步骤S1可以基于测量和计算的组合。
步骤S2可以包括下列步骤：
S21-切断对将停用的所述一个或多个汽缸34-36的燃料供应，和/或
S22-阻止进气流经将停用的所述一个或多个汽缸34-36。
步骤S22又可以包括下列步骤：
S23-保持所述一个或多个被停用的汽缸34-36的进气阀和/或排气阀关闭。
步骤S3可以包括下列步骤：
S31-调整被布置成驱动气体馈送设备9的驱动单元10的驱动水平。
步骤S4可以包括下列步骤：
S41-将废气门打开到至少70％，优选地至少90％的排气绕过排气涡轮的程度。
方法可以另外包括下列步骤：
S5-将第一EGR导管50中的EGR流从排气系统5重定向到进气系统4中的气体馈送设备9的上游和涡轮增压压缩机7的下游的位置。
步骤S5可以包括下列步骤：
S51-控制第一和第二EGR阀52、54，以便引导EGR流通过第二EGR导管53，该第二EGR导管被布置成经由第一EGR导管50将排气系统5在气体馈送设备9的上游和在涡轮增压压缩机7的下游连接到进气系统4。
方法步骤不必完全按照上述顺序执行，一些方法步骤可以同时执行。
应理解，本发明不限于上文所述和附图中所示的实施例；相反，本领域技术人员应认识到可以在所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。

Claims (27)

1.一种用于操作内燃机系统(1)的方法，所述内燃机系统(1)包括：
-内燃机(2)，所述内燃机(2)设置有多个汽缸(31-36)，所述多个汽缸(31-36)中的每一个设置有进气阀(31a)和排气阀(31b)；
-燃料供应系统(20)，所述燃料供应系统(20)被配置成将燃料供应给所述汽缸(31-36)；
-进气系统(4)和排气系统(5)；
-涡轮增压布置(6)，所述涡轮增压布置(6)包括被布置在所述进气系统(4)中的进气压缩机(7)和被布置在所述排气系统(5)中的排气涡轮(8)，其中，所述进气压缩机(7)可操作地连接到所述排气涡轮(8)；
-可控的气体馈送设备(9)，所述气体馈送设备(9)在所述进气系统(4)中被布置在所述进气压缩机(7)的下游；
-排气后处理系统(18)，所述排气后处理系统(18)被布置在所述排气涡轮(8)的下游；以及
-废气门(13)，所述废气门(13)被布置成允许排气绕过所述排气涡轮(8)，
其中，所述内燃机系统(1)被配置成在一个或多个汽缸(31-33)可操作地启用时允许可操作地停用一个或多个汽缸(34-36)；
其特征在于，所述方法包括下列步骤：
-确定(S1)所述排气后处理系统(18)的功能效率是否低于或即将低于阈值，如果是，则：
-停用(S2)所述汽缸(34-36)中的一个或多个；
-调整(S3)所述气体馈送设备(9)的驱动水平，以便在所述进气系统(4)中建立压力，所述压力在适合操作剩余的启用汽缸(31-33)的范围内；以及
-将所述废气门(13)打开(S4)到至少50％的排气绕过所述排气涡轮(8)的程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定(S1)所述排气后处理系统(18)的功能效率是否低于或即将低于阈值的步骤包括下列步骤：
-接收(S11)指示所述排气后处理系统的功能效率的信号；和
-确定(S12)所述信号是否低于或即将低于信号阈值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定(S1)所述排气后处理系统(18)的功能效率是否低于或即将低于阈值的步骤包括下列步骤：
-确定(S13)所述排气后处理系统(18)中的温度是否低于或即将低于温度阈值；和/或
-确定(S14)所述排气后处理系统(18)中的排气转化程度是否低于或即将低于转化阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定(S1C)所述排气后处理系统(18)中的温度是否低于或即将低于所述温度阈值的步骤包括下列步骤：
-从被布置在所述排气系统(5)中的在所述排气涡轮(8)的下游的温度传感器(19)获得(S15)至少第一信号；和/或
-计算(S16)所述排气后处理系统(18)中的当前或预期温度。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，确定(S1D)所述排气后处理系统(18)中的排气转化程度是否低于或即将低于所述转化阈值的步骤包括下列步骤：
-从被布置在所述排气后处理系统(18)中的或被布置在所述排气后处理系统(18)的下游的排放传感器(19)获得(S17)至少第一信号；和/或
-计算(S18)所述排气后处理系统(18)中的当前或预期的排气转化程度。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，停用(S2)所述汽缸(31-36)中的一个或多个的步骤包括下列步骤：
-切断(S21)对将停用的所述一个或多个汽缸(34-36)的燃料供应。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，停用(S2)所述汽缸(31-36)中的一个或多个的步骤包括下列步骤：
-阻止(S22)进气流过将停用的所述一个或多个汽缸(34-36)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，阻止(S22)进气流过将停用的所述一个或多个汽缸(34-36)的步骤包括下列步骤：
-保持(S23)所述一个或多个被停用的汽缸(34-36)的进气阀和/或排气阀关闭。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，调整(S3)所述气体馈送设备(9)的驱动水平以便在所述进气系统(4)中建立处于适合操作剩余的启用汽缸(31-33)的范围内的压力的步骤包括下列步骤：
-调整(S31)被布置成驱动所述气体馈送设备(9)的驱动单元(10)的驱动水平。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，执行(S41)将所述废气门(13)打开(S4)到至少50％的所述排气绕过所述排气涡轮(8)的程度的步骤，使得至少70％、优选地至少90％的所述排气绕过所述排气涡轮(8)。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述内燃机系统(1)包括高压EGR系统，所述高压EGR系统包括第一EGR导管(50)，所述第一EGR导管(50)被构造成允许排气在所述排气涡轮(8)的上游从所述排气系统(5)再循环到在所述气体馈送设备(9)的下游的所述进气系统(84)，并且其中，所述方法包括下列步骤：
-将来自所述排气系统(5)的所述EGR流重定向(S5)到所述进气系统(84)中的在所述气体馈送设备(9)的上游的位置，并且优选地在所述涡轮增压压缩机(7)的下游的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将来自所述排气系统(5)的所述EGR流重定向到所述进气系统(4)中的在所述气体馈送设备(9)的上游的位置以及优选地在所述涡轮增压压缩机(7)的下游的位置的步骤包括下列步骤：
-控制(S51)一个或多个阀(52、54)，以便引导所述EGR流通过第二EGR导管(53)，所述第二EGR导管(53)被布置成将所述排气系统(85)直接或经由所述第一EGR导管(50)的一部分，在所述气体馈送设备(9)的上游，优选地在所述涡轮增压压缩机(7)的下游连接到所述进气系统(4)。
13.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述气体馈送设备(9)是正排量机器，优选地是具有一对旋转构件(91、92)的旋转罗茨式鼓风机，所述一对旋转构件(91、92)设置有啮合叶片(91a、91b、92a、92b)。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述气体馈送设备(9)包括至少一个旋转构件(91、92)，所述至少一个旋转构件(91、92)可操作地连接到所述驱动单元(10)，其中，调整所述驱动单元(10)的驱动水平的步骤包括控制所述旋转构件(91、92)的旋转速度。
15.一种内燃机系统(1)，包括：
-内燃机(2)，所述内燃机(2)设置有多个汽缸(31-36)，每个汽缸设置有进气阀(31a)和排气阀(31b)；
-燃料供应系统(20)，所述燃料供应系统(20)被配置成将燃料供应给所述汽缸(31-36)；
-进气系统(4)和排气系统(5)；
-涡轮增压布置(6)，所述涡轮增压布置(6)包括被布置在所述进气系统(4)中的进气压缩机(7)和被布置在所述排气系统(5)中的排气涡轮(8)，其中，所述进气压缩机(7)可操作地连接到所述排气涡轮(8)；
-可控的气体馈送设备(9)，所述气体馈送设备(9)在所述进气系统(4)中被布置在所述进气压缩机(7)的下游；
-排气后处理系统(18)，所述排气后处理系统(18)被布置在所述排气涡轮(8)的下游；以及
-废气门(13)，所述废气门(13)被布置成允许排气绕过所述排气涡轮(8)，
其中，所述内燃机系统(1)被配置成在一个或多个汽缸(31-33)可操作地启用时允许可操作地停用一个或多个汽缸(34-36)；以及
-控制电路(15)，所述控制电路(15)被配置成执行根据权利要求1至14中的任一项所述的方法的步骤。
16.根据权利要求15所述的内燃机系统(1)，其中，所述系统包括温度传感器(19)，所述温度传感器(19)与所述排气后处理系统(18)相关联地布置。
17.根据权利要求15或16所述的内燃机系统(1)，其中，所述系统包括可控的驱动单元(10)，所述驱动单元(10)可操作地连接到所述气体馈送设备(9)以对其进行驱动。
18.根据权利要求15所述的内燃机系统(1)，其中，所述驱动单元(10)是电动机。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的内燃机系统(1)，其中，所述系统包括高压EGR系统，所述高压EGR系统包括第一EGR导管(50)，所述第一EGR导管(50)被构造成允许排气在所述排气涡轮(8)的上游从所述排气系统(5)再循环到在所述气体馈送设备(9)的下游的所述进气系统(4)。
20.根据权利要求19所述的内燃机系统(1)，其中，所述系统包括第二EGR导管(53)，所述第二EGR导管(53)被布置成将所述排气系统(5)在所述气体馈送设备(9)的上游和在所述涡轮增压压缩机(7)的下游连接到所述进气系统(4)。
21.根据权利要求19和20所述的内燃机系统(1)，其中，所述系统包括一个或多个EGR阀(52、54)，所述一个或多个EGR阀(52、54)被配置成取决于所述一个或多个EGR阀(52、54)的设定而引导所述EGR流通过所述第一EGR导管(50)在所述气体馈送设备(9)的下游到达所述进气系统(4)，或通过所述第二EGR导管(54)在所述气体馈送设备(9)的上游和在所述涡轮增压压缩机(7)的下游到达所述进气系统(4)。
22.根据权利要求15至21中的任一项所述的内燃机系统(1)，其中，所述气体馈送设备(9)是正排量机器，优选地是具有一对旋转构件(91、92)的旋转罗茨式鼓风机，所述一对旋转构件(91、92)设置有啮合叶片(91a、91b、92a、92b)。
23.根据权利要求17所述的内燃机系统(1)，其中，所述气体馈送设备(9)包括至少一个旋转构件(91、92)，所述至少一个旋转构件(91、92)可操作地连接到所述驱动单元(10)。
24.一种车辆(100)，所述车辆(100)包括内燃机系统(1)，所述内燃机系统(1)被布置成为所述车辆(100)的推进提供动力，其中，根据权利要求15至23中的任一项来布置所述内燃机系统(1)。
25.一种包括程序代码装置的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码装置用于执行根据权利要求1至14中的任一项所述的步骤。
26.一种携载包括程序代码装置的计算机程序的计算机可读介质，当所述程序产品在计算机上运行时，所述程序代码装置用于执行根据权利要求1至14中的任一项所述的步骤。
27.一种控制电路(15)，所述控制电路(15)用于控制根据权利要求15至23中的任一项所述的内燃机系统(1)，所述控制电路(15)被配置成执行根据权利要求1至14中的任一项所述的方法的步骤。
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