RU2767415C2 - Двигатель внутреннего сгорания с наддувом - Google Patents

Двигатель внутреннего сгорания с наддувом Download PDF

Info

Publication number
RU2767415C2
RU2767415C2 RU2018123610A RU2018123610A RU2767415C2 RU 2767415 C2 RU2767415 C2 RU 2767415C2 RU 2018123610 A RU2018123610 A RU 2018123610A RU 2018123610 A RU2018123610 A RU 2018123610A RU 2767415 C2 RU2767415 C2 RU 2767415C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
gas turbine
electric machine
electric
Prior art date
Application number
RU2018123610A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018123610A (ru
RU2018123610A3 (ru
Inventor
Иоахим ВАЙСС
Original Assignee
Ман Трак Энд Бас Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ман Трак Энд Бас Аг filed Critical Ман Трак Энд Бас Аг
Publication of RU2018123610A publication Critical patent/RU2018123610A/ru
Publication of RU2018123610A3 publication Critical patent/RU2018123610A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2767415C2 publication Critical patent/RU2767415C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K6/485—Motor-assist type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/188—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
    • B60W30/1882—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power characterised by the working point of the engine, e.g. by using engine output chart
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/005—Exhaust driven pumps being combined with an exhaust driven auxiliary apparatus, e.g. a ventilator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/14—Control of the alternation between or the operation of exhaust drive and other drive of a pump, e.g. dependent on speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0269—Controlling the valves to perform a Miller-Atkinson cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/11—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
    • F02D23/02—Controlling engines characterised by their being supercharged the engines being of fuel-injection type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/60—Application making use of surplus or waste energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/07—Purpose of the control system to improve fuel economy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания (100) включает в себя клапанный механизм (102) газораспределения, электрический газотурбинный наддув (106) и блок (114) управления. Клапанный механизм (102) газораспределения предназначен для закрытия впускных клапанов (104) двигателя (100) внутреннего сгорания на время, предусмотренное циклами Миллера или Аткинсона. Электрический газотурбинный наддув (106) снабжен электрической машиной (112), которая избирательно работает как двигатель или как генератор. Блок (114) управления предназначен для использования электрической машины (112) электрического газотурбинного наддува (106) как двигатель в первом диапазоне нагрузки на двигатель (100) внутреннего сгорания. Блок (114) управления предназначен для использования электрической машины (112) электрического газотурбинного наддува (106) как генератор во втором диапазоне нагрузки, соответствующем более высоким нагрузкам на двигатель (100) внутреннего сгорания по сравнению с первым диапазоном нагрузки. Время закрытия клапанов механизма (102) газораспределения не изменяется. Двигатель (100) внутреннего сгорания дополнительно включает вторую электрическую машину (122), выполненную в виде силовой машины для преобразования электрической энергии, полученной от электрического газотурбинного наддува во втором диапазоне мощности. В потоке выхлопных газов двигателя (100) внутреннего сгорания находится перепускная заслонка (136). Блок (114) управления дополнительно предназначен для открытия перепускной заслонки (136) на одном из участков во втором диапазоне нагрузки, который соответствует высоким нагрузкам в пределах второго диапазона нагрузки. Раскрыто транспортное средство с двигателем. Технический результат заключается в реализации циклов Миллера или Аткинсона без использования сложных регулируемых клапанных механизмов газораспределения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Данное изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, применяемому, например, в качестве привода транспортного средства. В частности, описывается двигатель внутреннего сгорания, работающий по циклу Миллера или Аткинсона.
Уже через несколько лет после основополагающих изобретений А.Э. Бо де Роша и Н.А. Отто, относящихся к принципу работы четырехтактных двигателей, стали применяться значения времени закрытия впускного клапана, значительно отличающиеся от момента достижения поршнем нижней мертвой точки (НМТ), чтобы за счет более длительного по сравнению с тактом сжатия такта расширения газообразный продукт сгорания в большей мере освобождался от энергии, сильнее охлаждался и, тем самым, чтобы происходило лучшее использование содержащейся в газе энергии. В частности, давно известно, что за счет очень раннего закрытия (до НМТ) или очень позднего закрытия (например, более 40° после НМТ) впускного клапана в соответствии с циклами, предложенными Р. Миллером или, соответственно, Дж. Аткинсоном, возможно достижение высоких значений удельной нагрузки (т.е. отдаваемой механической мощности по отношению к удельному расходу топлива) при меньших значениях максимального давления (т.е. максимального давления в цилиндре в цикле после прохождения верхней мертвой точки на такте сжатия и воспламенения) по сравнению с традиционными фазами газораспределения. После того как КПД системы наддува улучшился, появилась возможность снижения удельного расхода топлива (т.е. величины, обратной удельной нагрузке). Одновременно за счет более низких температур процессов снижается объем выбросов оксидов азота.
Эти преимущества относятся, прежде всего, к области больших мощностей. В области средних и малых мощностей преобладают недостатки в виде низких коэффициентов наполнения, которые не могут быть компенсированы эффективным наддувом. Поэтому в общем применение фаз газораспределения по циклам Миллера или Аткинсона происходит в сочетании с регулируемым клапанным приводом, позволяющим переключать или изменять фазы газораспределения в зависимости от диапазонов мощности. В WO 2001/21939 А2 описывается гидравлический механизм управления клапаном двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающий возможность работы по циклу Миллера в режиме частичной нагрузки и отключение цикла Миллера в режиме полной нагрузки. В DE 102007022145 А1 описывается переключаемый клапанный механизм двигателя внутреннего сгорания с кулачком, который может смещаться по оси распределительного вала.
Тем не менее, такие переключаемые клапанные механизмы предполагают сложную механику управления, которая приводит к удорожанию производства двигателей внутреннего сгорания, увеличению необходимого монтажного пространства и/или снижению надежности двигателей внутреннего сгорания.
Тем самым, существует задача предусмотреть двигатель внутреннего сгорания, в котором могут быть использованы преимущества закрытия впускных клапанов за пределами НМТ без применения переключаемого клапанного механизма.
Эта задача решается созданием двигателя внутреннего сгорания и соответствующего транспортного средства с признаками независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные формы исполнения и виды применения изобретения по предмету зависимых пунктов формулы изобретения более подробно рассмотрены в представленном далее описании с частичной ссылкой на изображения.
По одному из аспектов изобретения предлагается двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает клапанный механизм газораспределения, предназначенный для закрытия впускных клапанов двигателя внутреннего сгорания на время, предусмотренное циклами Миллера или Аткинсона. Дополнительно двигатель внутреннего сгорания включает электрический газотурбинный наддув с электрической машиной, выполненной с возможностью работы в режиме двигателя или генератора. Кроме того, двигатель внутреннего сгорания включает блок управления, предназначенный для использования электрической машины электрического газотурбинного наддува (например, временно) как двигателя в первом диапазоне нагрузки на двигатель внутреннего сгорания и (например, временно) как генератора во втором диапазоне нагрузки, соответствующем более высоким нагрузкам на двигатель внутреннего сгорания по сравнению с первым диапазоном нагрузки.
Работа в режиме генератора во втором диапазоне нагрузки может осуществляться временно. Временная работа в режиме двигателя также может производиться во втором диапазоне нагрузки.
При этом нагрузка может быть определена механической мощностью и/или крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания (например, на коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания). В частности, первый и второй диапазоны нагрузки могут быть также названы первым или, соответственно, вторым диапазонами мощности. При этом термины «нагрузка» и «крутящий момент» следует понимать как аналогичные или взаимозаменяемые термины. Кроме того, так как «мощность» пропорциональна произведению частоты вращения и крутящего момента, термин «мощность» также однозначно связан с «крутящим моментом», например, в то время как для принципиального различия режимов работы двигателя применяются типичная или средняя частота вращения. Нагрузка может относиться к двигателю внутреннего сгорания без учета возможного воздействия на коленчатый вал электрической машины.
Двигателем может быть двигатель внутреннего сгорания, в частности, поршневой двигатель. Двигателем внутреннего сгорания может быть четырехтактный двигатель, в частности, с принудительным воспламенением рабочей смеси или дизельный двигатель.
Двигатель внутреннего сгорания может быть выполнен без системы рециркуляции отработанных газов (ОГ). Например, в системе рециркуляции ОГ нет необходимости по причине применения соответствующего времени закрытия клапанов в механизме газораспределения.
Блок управления может быть дополнительно выполнен для того, чтобы механически отсоединять электрическую машину электрического газотурбинного наддува в первом и/или во втором диапазоне нагрузки и/или обесточивать (т.е. работа ни в режиме генератора, ни в режиме двигателя). Блок управления может переводить электрическую машину электрического газотурбинного наддува в режим двигателя в первом диапазоне нагрузки на двигатель внутреннего сгорания временно и/или большую часть времени. В качестве альтернативы или дополнительно блок управления может переводить электрическую машину электрического газотурбинного наддува в режим генератора во втором диапазоне нагрузки временно и/или большую часть времени.
Блок управления может быть выполнен для того, чтобы не переводить электрическую машину электрического газотурбинного наддува в режим генератора в первом диапазоне нагрузки. Блок управления может быть выполнен для того, чтобы переводить электрическую машину электрического газотурбинного наддува в режим двигателя исключительно в первом диапазоне нагрузки. В качестве альтернативы или в блок управления может быть выполнен для того, чтобы переводить электрическую машину электрического газотурбинного наддува в режим генератора исключительно во втором диапазоне нагрузки.
Дополнительно блок управления может быть выполнен для того, чтобы не использовать электрическую машину электрического газотурбинного наддува в первом диапазоне нагрузки ни в режиме двигателя, ни в режиме генератора. Например, для предотвращения явления турбоямы (т.е. когда двигатель внутреннего сгорания должен выдать большой крутящий момент, но еще не может этого сделать из-за недостатка воздуха для горения) блок управления может временно включить во втором диапазоне нагрузки режим двигателя электрической машины электрического газотурбинного наддува.
Газотурбинный наддув может включать компрессор для создания давления наддува в двигателе внутреннего сгорания и турбину для привода компрессора. Впускные клапаны двигателя внутреннего сгорания могут быть соединены с компрессором газотурбинного наддува по текучей среде через охладитель наддувочного воздуха. Турбина и/или компрессор могут быть рассчитаны так, чтобы создавать давление наддува, компенсирующее уменьшающийся из-за времени закрытия по сравнению с рабочим объемом объем наддува в первом диапазоне нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.
При этом компенсация может включать перекомпенсацию, например, в режиме двигателя электрической машины газотурбинного наддува. Давление наддува газотурбинного наддува в первом диапазоне нагрузки и уменьшающийся из-за времени закрытия объем наддува могут соответствовать массе воздуха, равной или больше массы воздуха, соответствующей давлению в окружающей среде (например, атмосферное давление) и рабочему объему двигателя внутреннего сгорания, например, в каждом случае при одинаковой температуре.
Например, газотурбинный наддув может быть рассчитан таким образом, чтобы давление наддува в первом диапазоне нагрузки компенсировало уменьшение коэффициента наполнения из-за времени закрытия. Проходное сечение турбины может быть рассчитано таким образом и/или геометрия турбины может быть выполнена так, что газотурбинный наддув компенсирует в первом диапазоне нагрузки уменьшающийся из-за времени закрытия объем наддува за счет давления наддува. Газотурбинный наддув может быть выполнен так (например, в отношении геометрии турбины и/или ее проходного сечения), чтобы работая под действием потока отработанных газов (например, давления отработанных газов двигателя внутреннего сгорания), компенсировать в первом диапазоне нагрузки уменьшающийся из-за моментов закрытия объем наддува за счет давления наддува. Газотурбинный наддув может быть выполнен так, чтобы при высоких нагрузках в пределах первого диапазона нагрузки или при переходе из первого во второй диапазон нагрузки компенсировать за счет давления наддува объем наддува, уменьшающийся из-за моментов закрытия, только за счет потока отработанных газов и/или без работающей в режиме двигателя электрической машины газотурбинного наддува.
Турбина, в частности, ее проходное сечение и/или геометрия, могут быть одинаковыми в первом и во втором диапазонах нагрузки. Турбина, в частности, ее проходное сечение и/или геометрия, могут быть неизменяемыми.
Блок управления может быть предназначен для преобразования механической мощности турбины, превышающей во втором диапазоне нагрузки мощность, необходимую компрессору для компенсации, с помощью работающей в режиме генератора электрической машины. Электрическая машина, работающая во втором диапазоне нагрузки в режиме генератора, может преобразовывать по меньшей мере часть не используемой компрессором мощности. Необходимой мощностью турбины может быть та мощность, которая требуется работающему в стационарном режиме двигателю внутреннего сгорания для того, чтобы создать давление наддува, позволяющее реализовать тот коэффициент избытка воздуха в цилиндре, который необходим в соответствующей рабочей точке. Отдаваемая турбиной мощность, превышающая необходимую мощность турбины, может быть передана как излишек электрической машине, работающей в режиме генератора.
Электрическая машина газотурбинного наддува может быть жестко соединена с турбиной и/или компрессором газотурбинного наддува. Блок управления может быть дополнительно выполнен для того, чтобы отсоединять электрическую машину газотурбинного наддува в первом диапазоне нагрузки от общего вала (турбины и компрессора), например с целью уменьшения потерь силовой электроники.
Время закрытия клапанов механизма газораспределения может быть неизменным. Например, двигатель внутреннего сгорания может не включать регулируемый клапанный механизм газораспределения. Время закрытия и/или клапанный механизм газораспределения могут быть одинаковыми в первом и во втором диапазонах нагрузки. Время закрытия может определяться в зависимости от цикла двигателя внутреннего сгорания (например, в зависимости от угла поворота распределительного вала и/или от состояния в прямом термодинамическом цикле).
Клапанный механизм газораспределения может включать распределительный вал, который приводится в движение коленчатым валом и который определяет время закрытия клапанов. Распределительный вал может задавать общее время закрытия для всего диапазона нагрузки на двигатель внутреннего сгорания. Устройство изменения фаз газораспределения может быть исключено.
Двигатель внутреннего сгорания может дополнительно включать перезаряжаемый накопитель электрической энергии, соединенный или выполненный с возможностью соединения с электрической машиной электрического газотурбинного наддува для накопления электрической энергии, полученной при работе в режиме генератора. Электрическая машина электрического газотурбинного наддува и перезаряжаемый накопитель энергии могут быть соединены по сети постоянного напряжения, например, по сети 48 Вольт.
Двигатель внутреннего сгорания может дополнительно включать вторую электрическую машину, выполненную в виде силовой машины для преобразования электрической энергии, полученной от электрического газотурбинного наддува во втором диапазоне мощности. Вторая электрическая машина может быть жестко соединена с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания. Например, вторая электрическая машина может быть реализована в виде стартера-генератора, совмещенного с коленчатым валом. Двигателем внутреннего сгорания может быть гибридный привод или составная часть гибридного привода.
Блок управления может быть дополнительно предназначен для соединения второй электрической машины с работающей в режиме генератора электрической машиной электрического газотурбинного наддува для снабжения энергией. Вторая электрическая машина может получать электроэнергию непосредственно от работающей в режиме генератора электрической машины электрического газотурбинного наддува. В качестве альтернативы или в сочетании вторая электрическая машина может получать электроэнергию из накопителя электрической энергии. Вторая электрическая машина может быть соединена или выполнена с возможностью соединения с накопителем электрической энергии для получения питания.
Вторая электрическая машина может быть дополнительно выполнена с возможностью избирательной работы в режиме генератора для рекуперации кинетической энергии (например, кинетической энергии транспортного средства). Накопитель электрической энергии может быть соединен или выполнен с возможностью соединения со второй электрической машиной для накопления кинетической энергии, рекуперированной с помощью второй электрической машины.
В потоке отработанных газов двигателя внутреннего сгорания может быть расположена перепускная заслонка. Перепускная заслонка может включать перепускной клапан для обхода турбины электрического газотурбинного наддува.
Блок управления может быть дополнительно выполнен для того, чтобы открывать перепускную заслонку в одной из частей второго диапазона нагрузки, соответствующего более высокой нагрузке в пределах второго диапазона. Блок управления может открывать перепускную заслонку настолько, что преобразованная работающей в режиме генератора электрической машиной газотурбинного наддува мощность соответствовала бы предварительно определенной максимальной мощности.
Согласно дополнительному аспекту предлагается транспортное средство, например, наземное транспортное средство или плавучее средство, включающее двигатель внутреннего сгорания по одному из вариантов осуществления аспекта устройства. Наземное транспортное средство может представлять собой легковой автомобиль, транспортное средство хозяйственного назначения (например, автобус, грузовой автомобиль, тягач или сельскохозяйственная машина).
Другие признаки и преимущества данного изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них изображены:
Фиг. 1 Приблизительная блок-схема примера осуществления двигателя внутреннего сгорания;
Фиг. 2 Схематическая диаграмма времени закрытия клапанов по разным примерам осуществления; и
Фиг. 3 Схематическая диаграмма с разными диапазонами мощности двигателя внутреннего сгорания по одному из вариантов осуществления, комбинируемому с любым из примеров осуществления.
На фиг. 1 изображена приблизительная блок-схема одного из примеров осуществления двигателя внутреннего сгорания, обозначенного, в общем, номером позиции 100. Двигатель 100 внутреннего сгорания включает клапанный механизм 102 газораспределения, отвечающий за закрытие по меньшей мере впускных клапанов 104 двигателя 100 внутреннего сгорания за пределами НМТ, в частности, в соответствии с временем закрытия по циклам Миллера или Аткинсона. Двигатель 100 внутреннего сгорания дополнительно включает электрический газотурбинный наддув 106 с турбиной 108, компрессором 110 и электрической машиной 112. Электрическая машина 112 электрического газотурбинного наддува 106 выполнена с возможностью избирательной работы в режимах двигателя или генератора, поэтому ее также можно назвать блоком электродвигателя-генератора. Двигатель 100 внутреннего сгорания дополнительно включает блок 114 для управления работой электрической машины 112 электрического газотурбинного наддува 106.
Согласно особенностям функционирования блока 114 управления в первом диапазоне нагрузки двигателя 100 внутреннего сгорания электрическая машина 112 по меньшей мере временно работает в режиме двигателя. Например, электрическая машина 112 может приводиться в действие в первом диапазоне нагрузки за счет переменной мощности двигателя. Если поддержка привода компрессора 110 турбиной 108 за счет электродвижущей силы не требуется, электрическая машина 112 может быть отсоединена механически и/или электрически. Во втором диапазоне нагрузки, соответствующем более высоким нагрузкам на двигатель 100 внутреннего сгорания по сравнению с первым диапазоном, электрическая машина 112 по меньшей мере временно работает в режиме генератора.
Время закрытия клапанов, задаваемое механизмом 102 газораспределения, например, распределительным валом 116 с фиксированным кулачком 118, остается неизменным во всех диапазонах нагрузки. Клапанный механизм 102 газораспределения и впускные клапаны также называются впускной системой. Проходное сечение турбины 108 рассчитано так, чтобы обеспечивалась подача достаточного количества воздуха в двигатель 100 внутреннего сгорания в первом диапазоне мощности (например, в диапазоне от малой до средней мощностей двигателя 100 внутреннего сгорания) без участия электрической машины 112. Во втором диапазоне мощности давление отработанных газов перед входом в турбину 108 сильно возрастало бы (например, при более высоких значениях мощности) из-за сравнительно малого (например, по отношению к потоку отработанных газов двигателя 100 внутреннего сгорания) проходного сечения турбины 108. Этому противодействует электрическая машина 112 электрического газотурбинного наддува 106, работающая в режиме генератора. В частности, излишки механической энергии турбины 108 преобразуются работающей в режиме генератора электрической машиной 112 в электрическую энергию.
Для этого двигатель 100 внутреннего сгорания может включать накопитель 124 электрической энергии и/или вторую электрическую машину 122. Вторая электрическая машина 122 соединена с двигателем 100 внутреннего сгорания со стороны отбора мощности, например, с коленчатым валом 120 двигателя 100 внутреннего сгорания. Излишки энергии турбины 108 передаются в накопитель 124 электрической энергии и/или отдаются через вторую электрическую машину 122 в рамках параллельного гибридного режима с механической выходной мощностью двигателя 100 внутреннего сгорания.
При использовании двигателя 100 внутреннего сгорания в транспортном средстве излишки энергии турбины 108 могут сообщаться трансмиссии транспортного средства. В узком смысле двигатель 100, т.е. двигатель внутреннего сгорания без участия второй электрической машины 122, является основным приводом транспортного средства.
В первом диапазоне мощности электрическая машина 112 в любом случае работает в режиме двигателя. Предпочтительно, чтобы в первом диапазоне мощности блок 114 управления активировал наддув путем управления работой электрической машины 112 в режиме двигателя вне зависимости от имеющегося давления отработанных газов.
Во втором диапазоне мощности электрическая машина 112 по меньшей мере временно работает в режиме генератора. Управление работой электрической машины 112 во втором диапазоне мощности двигателя 100 внутреннего сгорания может различаться первой и второй частями диапазона, соответствующими относительно малым значениям мощности двигателя 100 внутреннего сгорания. В первой части диапазона с ростом мощности двигателя 100 внутреннего сгорания увеличивается электрическая мощность, преобразуемая в режиме генератора. Во второй части диапазона производительность электрической машины 112 в режиме генератора ограничена максимальной мощностью. Дальнейшее повышение давления отработанных газов предотвращается работой перепускной заслонки 136 или в соответствующих случаях изменением геометрии турбины 108 с изменяемой геометрией.
На фиг. 2 приводится схематическая диаграмма 200 с временем закрытия по циклу Миллера и Аткинсона согласно разным вариантам 202 или, соответственно, 204 осуществления клапанного механизма 102 газораспределения. Угловое положение коленчатого вала 120 отражено на горизонтальной оси. Ход клапана, задаваемый кулачком 118, показан на вертикальной оси.
Впускная система двигателя 100 внутреннего сгорания предполагает фиксированное время фазы закрытия (сокращенно: время закрытия) впускных клапанов 104 на такте впуска, т.е. неизменные значения времени закрытия. На диаграмме 200 дополнительно показан для сравнения пример 203 обычного времени закрытия с оптимизацией заполнения. По сравнению с примером 203 с оптимизацией заполнения время закрытия представляет собой более ранний момент закрытия по кривой такта впуска по циклу Миллера для варианта 202 или более поздний момент закрытия по кривой такта впуска по циклу Аткинсона для варианта 204.
Газотурбинный наддув 106 включает турбину 108 и компрессор 110 и соединен с электрической машиной 112. Сжатый наддувочный воздух через охладитель 126 наддувочного воздуха попадает во впускную систему. Блок 114 управления обрабатывает (среди прочих) сигнал датчика 128 давления в выпускном коллекторе 130 до турбины 108 и/или датчика 132 давления во впускном коллекторе 134 (предпочтительно вниз по потоку относительно охладителя 126 наддувочного воздуха). В качестве альтернативы или дополнительно к датчику 128 давления в выпускном коллекторе 130 (или в другом месте) могут быть установлены датчики избытка воздуха в цилиндрах, сигналы от этих датчиков подаются в блок 114 управления.
Если измеренное значение давления, измеренная величина избытка воздуха в цилиндрах или вычисленное по сигналам значение превышает установленное (например, характеристикой режима работы двигателя 100 внутреннего сгорания) максимальное или заданное значения, то блок 114 управления подает сигнал включения режима генератора в электрической машине 112, в результате чего происходит генерирующее торможение ротора газотурбинного наддува 106 до тех пор, пока измеренное или вычисленное значения не станут ниже максимального или не сравняются с заданным значениями.
Сгенерированный таким образом ток подается в накопитель 124 электрической энергии или напрямую в электродвигатель 122, соединенный с трансмиссией.
На фиг. 3 показана схематическая диаграмма 300 разных режимов работы в разных диапазонах нагрузки. Диапазоны нагрузки отражены на горизонтальной оси диаграммы 300, например, в виде крутящего момента двигателя 100 внутреннего сгорания. Для того чтобы количество параметров, которыми различаются диапазоны нагрузки, было наглядным, кривая на фиг. 3 может передавать принципиальное поведение блока 114 управления при (например, типичной или средней) частоте вращения. В этом отношении для ясности изображения и без ограничения технического решения больше не делается различия между терминами «нагрузка», «крутящий момент» и «мощность». Дальнейшее разграничение разных режимов работы с помощью характеристики с другими параметрами (например, в виде функции крутящего момента и частоты вращения) для специалиста можно реализовать напрямую. Конкретные значения такой характеристики могут изменяться для разных значений частоты вращения.
В первом диапазоне 302 нагрузки заданные значения характеристики давления и/или показателя избытка воздуха в цилиндре еще не достигнуты, поэтому генерирующего торможения не происходит. Этот процесс начинается только во втором диапазоне нагрузки, причем в нижней части 304 второго диапазона нагрузки электрическая мощность 306 увеличивается с ростом крутящего момента до заданного максимального значения. Как только это значение было достигнуто, в верхней части 304-2 второго диапазона нагрузки открывается перепускная заслонка 136 (ее проходное сечение 308 схематически показано на диаграмме 300) или происходит изменение геометрии турбины, чтобы исключить увеличение создаваемой электрической мощности 306 свыше максимального значения до достижения максимального крутящего момента.
Преимущества данного двигателя внутреннего сгорания понятны для специалиста, в частности, на описанном выше примере. Таким образом, существует возможность реализации преимуществ циклов Миллера или Аткинсона без сложных регулируемых клапанных механизмов газораспределения, в частности, касательно уменьшенной нагрузки от давления в условиях очень высокой удельной мощности. Описанная технология позволяет получать эти значения времени закрытия без создания сложной системы регулируемых кулачков, что в иных случаях потребуется из-за неблагоприятных условий в режиме частичной нагрузки и меньшей динамики.
Другим преимуществом реализуемых с помощью данной технологии значений времени закрытия по циклам Миллера или Аткинсона является снижение выбросов оксидов азота. Этот эффект сравним с системой рециркуляции отработанных газов (ОГ) средней эффективности, от которой в данном случае можно отказаться. Благодаря отсутствию необходимости в регулируемом клапанном приводе и в участке с системой рециркуляции ОГ значительно снижаются затраты на производство двигателя внутреннего сгорания.
Кроме того, в результате отсутствия системы рециркуляции ОГ значения температуры после турбины или, соответственно, перед входом в систему нейтрализации ОГ могут быть более высокими. Это позволит повысить эффективность системы нейтрализации ОГ, в частности, при низких средних значениях давления. В качестве альтернативы или в сочетании с этим в частях рабочего диапазона можно добиться, например, при условии хороших показателей эффективности электрических компонентов и элементов системы наддува, снижения удельного расхода топлива. Этому может способствовать и лучшая эффективность системы нейтрализации ОГ посредством более высоких значений выбросов окисей азота до обработки, например, так как лучшая эффективность системы нейтрализации ОГ допускает более высокие значения выбросов окисей азота до обработки. Эти значения достигаются, например, при смещении начала впрыска к более раннему моменту, что в обычных условиях сопровождается повышением эффективности процессов, происходящих при высоком давлении. Таким образом, данная технология позволяет решить ситуацию с традиционно существующим выбором (либо меньше выбросов окисей азота до обработки, либо ниже расход топлива).
Хотя данное изобретение описано со ссылкой на варианты осуществления, для специалиста понятно, что существует возможность внесения различных изменений и использования в качестве замены эквивалентных решений. Кроме того, возможно множество модификаций, направленных на адаптацию существа изобретения к определенному случаю применения двигателя внутреннего сгорания или к определенному материалу. Следовательно, данное изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а охватывает все варианты, подпадающие под действие прилагаемых формул изобретения.
Список номеров позиций
100 Двигатель внутреннего сгорания
102 Клапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания
104 Впускные клапаны двигателя внутреннего сгорания
106 Газотурбинный наддув двигателя внутреннего сгорания
108 Турбина электрического газотурбинного наддува
110 Компрессор электрического газотурбинного наддува
112 Электрическая машина электрического газотурбинного наддува
114 Блок управления
116 Распределительный вал
118 Кулачок
120 Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания
122 Электрическая машина на коленчатом валу
124 Накопитель электрической энергии
126 Охладитель наддувочного воздуха
128 Датчик давления отработанных газов
13 0 Выпускной коллектор
132 Датчик давления наддувочного воздуха
134 Впускной коллектор
136 Перепускная заслонка
200 Диаграмма времени закрытия
202 Время закрытия по циклу Миллера
203 Пример для сравнения
204 Время закрытия по циклу Аткинсона
300 Диаграмма режимов работы
302 Первый диапазон нагрузки
304-1 Нижняя часть второго диапазона нагрузки
304-2 Верхняя часть второго диапазона нагрузки
306 Отданная мощность газотурбинного наддува
308 Проходное сечение перепускной заслонки.

Claims (18)

1. Двигатель внутреннего сгорания (100), включающий
клапанный механизм (102) газораспределения, предназначенный для закрытия впускных клапанов (104) двигателя (100) внутреннего сгорания на время, предусмотренное циклами Миллера или Аткинсона;
электрический газотурбинный наддув (106) с электрической машиной (112), избирательно работающей как двигатель или как генератор; и
блок (114) управления, предназначенный для использования электрической машины (112) электрического газотурбинного наддува (106) как двигатель в первом диапазоне нагрузки на двигатель (100) внутреннего сгорания и как генератор во втором диапазоне нагрузки, соответствующем более высоким нагрузкам на двигатель (100) внутреннего сгорания по сравнению с первым диапазоном нагрузки, при этом
a) время закрытия клапанов механизма (102) газораспределения не изменяется, и/или
b) двигатель (100) внутреннего сгорания дополнительно включает вторую электрическую машину (122), выполненную в виде силовой машины для преобразования электрической энергии, полученной от электрического газотурбинного наддува во втором диапазоне мощности, и/или
c) в потоке выхлопных газов двигателя (100) внутреннего сгорания находится перепускная заслонка (136), а блок (114) управления дополнительно предназначен для открытия перепускной заслонки (136) на одном из участков (304-2) во втором диапазоне нагрузки, который соответствует высоким нагрузкам в пределах второго диапазона нагрузки.
2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором блок (114) управления предназначен для использования электрической машины (112) электрического газотурбинного наддува (106) не как генератор в первом диапазоне нагрузки и/или для использования электрической машины (112) электрического газотурбинного наддува (106) как генератор исключительно во втором диапазоне нагрузки.
3. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, в котором газотурбинный наддув (106) включает компрессор (110) и турбину (108), приводящую в движение компрессор (110), которые предназначены для создания давления наддува, компенсирующего уменьшающийся из-за времени закрытия по сравнению с рабочим объемом объем наддува в первом диапазоне нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.
4. Двигатель внутреннего сгорания по п. 3, в котором проходное сечение турбины (108) рассчитано таким образом и/или геометрия турбины (108) выполнена так, что газотурбинный наддув (106) компенсирует в первом диапазоне нагрузки уменьшающийся из-за времени закрытия объем наддува за счет давления наддува.
5. Двигатель внутреннего сгорания по п. 3 или 4, в котором турбина (108), в частности, ее проходное сечение и/или ее геометрия не изменяются.
6. Двигатель внутреннего сгорания по п. 4 или 5, в котором блок (114) управления предназначен для преобразования механической мощности турбины (108), превышающей во втором диапазоне нагрузки мощность, необходимую компрессору (110) для компенсации, с помощью работающей в режиме генератора электрической машины (112).
7. Двигатель внутреннего сгорания по одному из пп. 3-6, в котором электрическая машина (112) газотурбинного наддува (106) жестко соединена с турбиной (108) газотурбинного наддува (106).
8. Двигатель внутреннего сгорания по любому из предшествующих пунктов, в котором клапанный механизм (102) газораспределения включает распределительный вал (116), который приводится в движение коленчатым валом (120) двигателя (100) внутреннего сгорания и который определяет время закрытия клапанов.
9. Двигатель внутреннего сгорания по одному из пп. 1-8, в котором двигатель (100) внутреннего сгорания дополнительно включает перезаряжаемый накопитель (124) энергии, соединенный или выполненный с возможностью соединения с электрической машиной электрического газотурбинного наддува (106) для накопления электрической энергии, полученной при работе в режиме генератора.
10. Двигатель внутреннего сгорания по варианту b) п. 1 и п. 9, в котором вторая электрическая машина (122) соединена или выполнена с возможностью соединения с накопителем (124) электрической энергии.
11. Двигатель внутреннего сгорания по любому из предшествующих пунктов, в котором блок (114) управления дополнительно предназначен для соединения второй электрической машины (122) с работающей в режиме генератора электрической машиной (112) электрического газотурбинного наддува (106) для снабжения энергией.
12. Транспортное средство, в частности, транспортное средство хозяйственного назначения, с двигателем (100) внутреннего сгорания по одному из пп. 1-11.
RU2018123610A 2017-06-30 2018-06-28 Двигатель внутреннего сгорания с наддувом RU2767415C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017114723.3A DE102017114723A1 (de) 2017-06-30 2017-06-30 Aufgeladene Brennkraftmaschine
DE102017114723.3 2017-06-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018123610A RU2018123610A (ru) 2019-12-30
RU2018123610A3 RU2018123610A3 (ru) 2021-10-15
RU2767415C2 true RU2767415C2 (ru) 2022-03-17

Family

ID=62712723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018123610A RU2767415C2 (ru) 2017-06-30 2018-06-28 Двигатель внутреннего сгорания с наддувом

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10697359B2 (ru)
EP (1) EP3421762B1 (ru)
CN (1) CN109209625B (ru)
BR (1) BR102018013068B1 (ru)
DE (1) DE102017114723A1 (ru)
RU (1) RU2767415C2 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021116500A1 (de) 2021-06-25 2022-12-29 Rolls-Royce Solutions GmbH Hybrid-Brennkraftmaschine, Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Brennkraftmaschine, Steuergerät und Fahrzeug
WO2023088784A1 (en) * 2021-11-19 2023-05-25 Turbo Systems Switzerland Ltd. Turbocharged engine system and method of charging and emission controlling a turbocharged engine system
AT526432B1 (de) * 2022-08-31 2024-03-15 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1382408A3 (ru) * 1984-10-16 1988-03-15 М.А.Н.-Бунд В Дизель Гмбх (Фирма) Управл ющее устройство дл двигател внутреннего сгорани с турбокомпрессором
EP0945606A2 (en) * 1998-03-27 1999-09-29 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Turbocharged gas-combustion engine equipped with motor generator
US20070144175A1 (en) * 2005-03-31 2007-06-28 Sopko Thomas M Jr Turbocharger system
WO2008079180A1 (en) * 2006-12-20 2008-07-03 Caterpillar Inc. Electric turbocompound control system
US20160195047A1 (en) * 2015-01-05 2016-07-07 Borgwarner Inc. Electrically driven compressor-expander for a turbocharged engine system and associated flow control valves
RU2594836C2 (ru) * 2014-04-01 2016-08-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Система турбонаддува тепловозного двс с двумя степенями регулируемого наддува

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE756488A (fr) * 1970-07-08 1971-03-01 Plessey Co Ltd Perfectionnements relatifs aux moyens de surcompression pour moteurs a combustion interne
NL1013811C2 (nl) 1999-12-09 2000-11-28 Prometheus Engineering B V Hydraulisch klepbedieningsmechanisme.
US6637205B1 (en) * 2002-07-30 2003-10-28 Honeywell International Inc. Electric assist and variable geometry turbocharger
US7237381B2 (en) * 2005-04-25 2007-07-03 Honeywell International, Inc. Control of exhaust temperature for after-treatment process in an e-turbo system
JP4548215B2 (ja) * 2005-05-20 2010-09-22 株式会社デンソー 内燃機関の過給圧制御装置
DE102007022145A1 (de) 2006-07-26 2008-01-31 Schaeffler Kg Umschaltbarer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
US7765806B2 (en) * 2006-08-21 2010-08-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Atkinson cycle powertrain
US7640745B2 (en) * 2007-01-15 2010-01-05 Concepts Eti, Inc. High-pressure fluid compression system utilizing cascading effluent energy recovery
US8892330B2 (en) * 2011-10-17 2014-11-18 Tula Technology, Inc. Hybrid vehicle with cylinder deactivation
US20120048218A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-01 General Electric Company System and method for operating an internal combustion engine
US9038383B2 (en) * 2012-07-24 2015-05-26 Caterpillar Inc. Flywheel assembly for a turbocharger
DE102014017631A1 (de) * 2014-11-28 2016-06-02 Man Truck & Bus Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines elektromotorisch unterstützten Abgasturboladers eines Kraftfahrzeugs
US9896991B2 (en) * 2015-03-31 2018-02-20 Ford Global Technologies, Llc Exhaust-gas-turbocharged internal combustion engine having at least two turbines and switchable outlet openings, and method for operating an internal combustion engine of said type

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1382408A3 (ru) * 1984-10-16 1988-03-15 М.А.Н.-Бунд В Дизель Гмбх (Фирма) Управл ющее устройство дл двигател внутреннего сгорани с турбокомпрессором
EP0945606A2 (en) * 1998-03-27 1999-09-29 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Turbocharged gas-combustion engine equipped with motor generator
US20070144175A1 (en) * 2005-03-31 2007-06-28 Sopko Thomas M Jr Turbocharger system
WO2008079180A1 (en) * 2006-12-20 2008-07-03 Caterpillar Inc. Electric turbocompound control system
RU2594836C2 (ru) * 2014-04-01 2016-08-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Система турбонаддува тепловозного двс с двумя степенями регулируемого наддува
US20160195047A1 (en) * 2015-01-05 2016-07-07 Borgwarner Inc. Electrically driven compressor-expander for a turbocharged engine system and associated flow control valves

Also Published As

Publication number Publication date
EP3421762A2 (de) 2019-01-02
US20190003374A1 (en) 2019-01-03
BR102018013068A2 (pt) 2019-04-16
DE102017114723A1 (de) 2019-01-03
RU2018123610A (ru) 2019-12-30
BR102018013068B1 (pt) 2023-03-28
EP3421762A3 (de) 2019-01-16
RU2018123610A3 (ru) 2021-10-15
CN109209625A (zh) 2019-01-15
EP3421762B1 (de) 2022-03-02
US10697359B2 (en) 2020-06-30
BR102018013068A8 (pt) 2022-12-20
CN109209625B (zh) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8662036B2 (en) Method for operating an internal combustion engine having a variable valve drive
CN102498272B (zh) 具有用于渡过涡轮迟滞的连接的压力罐的涡轮增压往复活塞式发动机及操作所述发动机的方法
KR101630553B1 (ko) 구동 어셈블리를 작동하기 위한 방법 및 구동 어셈블리
CN112334645B (zh) 内燃机
US7891185B2 (en) Turbo-generator control with variable valve actuation
RU2767415C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания с наддувом
US9435295B2 (en) Method for operating a volume-controlled internal-combustion engine, and an internal-combustion engine
JP2023022854A (ja) ハイブリッド車両
Dönitz et al. Realizing a concept for high efficiency and excellent driveability: the downsized and supercharged hybrid pneumatic engine
CN1946921B (zh) 用于运行内燃机的方法以及用于实施该方法的内燃机
EP3736155B1 (en) Four-wheel drive hybrid vehicle comprising an internal combustion heat engine provided with an electrified turbine and corresponding control method
CN106257020B (zh) 用于发动机的方法和系统
US20060048981A1 (en) High output and efficiency internal combustion engine
JP5803326B2 (ja) 過給機付リーンバーンエンジン
CN112533808A (zh) 车辆的控制方法及车辆的控制装置
Turner et al. Concepts for improved fuel economy from gasoline engines
JP5842406B2 (ja) 過給機付リーンバーンエンジン
US20180142651A1 (en) Partial forced induction system
Donitz et al. Dynamic programming for hybrid pneumatic vehicles
CN202100325U (zh) 一种内燃机辅助增压系统
Fessler et al. An electro-hydraulic" lost motion" VVA system for a 3.0 liter diesel engine
CN112400055A (zh) 用于在发动机制动操作中操作尤其是机动车的内燃机的方法
US11230981B2 (en) Supercharger-equipped engine
Vasile et al. Rapid start of hybrid pneumatic engines
WO2023073893A1 (ja) エンジン制御装置及びエンジン制御方法