用于運行具有廢氣渦輪增壓器的外源點火內燃機的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于運行具有廢氣渦輪增壓器的外源點火內燃機的方法，其包括 權利要求1特征部分所述的特征。
【背景技術】
[0002] 關于技術領域，例如參閱國際專利申請WO 2009/036992 A1和WO 2011/015336 A1。特別是由WO 2011/015336 A1公開了一種具有燃燒室的外源點火的往復活塞式內燃機， 其具有可運動地設置在其內的活塞，該活塞與曲軸作用連接。燃燒室具有一進氣門和一排 氣門。各氣門通過凸輪軸按下述方式與曲軸機械地作用連接，使得它們在活塞的每兩個沖 程循環各開啟和關閉一次，也就是說涉及到四沖程內燃機。另外還設置有一個流體動力學 設備，該設備用于在燃燒室前提高進氣容積內的壓力，該進氣容積通過進氣門與燃燒室作 用連接。此外，所述往復活塞式內燃機還具有一個用于燃油噴射的設備以及一個節氣門，該 節氣門用于影響進氣容積內的壓力。此外，燃燒室還具有一個附加的增壓閥，該增壓閥將燃 燒室與一個壓縮空氣罐連接，其中，增壓閥通過凸輪軸與曲軸作用連接。另外還存在這樣一 種機構，該機構用于斷開增壓閥與曲軸之間的機械式作用連接，使得增壓閥在活塞的多個 沖程循環期間能被關閉。
[0003] 該已知往復活塞式內燃機的缺點是：所得到的整個系統具有很高的復雜性以及產 生很高的費用。
[0004] 例如由歐洲專利文獻EP 1 856 388 B1公開了一種用于克服柴油內燃機的渦輪空 穴（Turboloch，渦輪遲滯）的類似設備。然而與WO 2011/015336 A1不同，在這個公開文 獻中，壓縮空氣罐并非通過內燃機內部的燃燒室填充壓縮空氣，而是通過一個外部的、由曲 軸驅動的壓縮機（填充壓縮空氣）。此外，不是將壓縮空氣直接吹入往復活塞式內燃機的 燃燒室內，而是在廢氣渦輪增壓器與燃燒室之間吹入到進氣管中的一個吹入位置。由此，在 EP 1 856 388 B1的實施例中公開了一種渦輪增壓的、具有直列六個氣缸的柴油內燃機，各 氣缸的進氣歧管連接在一集流管上，其具有連接法蘭，一個新鮮氣體管道段以其用于流出 的第二端接頭連接在該連接法蘭上。用于流入的第一端接頭則通過一根導管與增壓空氣冷 卻器的排氣口聯接，該空氣冷卻器的進氣口通過一根導管與渦輪壓縮機的排氣口聯接。一 個空氣濾清器以一根導管與渦輪壓縮機的進氣口連接。渦輪壓縮機構成了廢氣渦輪增壓器 的一個部分，該廢氣渦輪增壓器的廢氣渦輪以其進氣口連接在排氣總管的排氣口上。渦輪 壓縮機和廢氣渦輪固定在一根共同的軸上。燃燒室通過排氣管道連接在排氣總管上。廢氣 渦輪的排氣口與排氣管聯接在一起。通過噴嘴實施對氣缸的燃料供應，通過電子控制單元 實施對所述噴嘴的調節。加速踏板的接口連接在電子控制單元的一個接口上。控制單元的 另一個電氣接口與新鮮氣體管道段的電氣接口聯接在一起。新鮮氣體管道段具有一個壓縮 空氣接口，該壓縮空氣接口連接在壓縮空氣罐的排出接口上。壓縮空氣罐的供應接口通過 導管連接在空氣壓縮機的壓縮空氣接口上。在該導管內安裝有一個壓力調節器和一個空氣 干燥器。空氣壓縮機具有一個吸氣管接頭，該吸氣管接頭設置有一空氣濾清器。空氣壓縮 機的軸通過帶傳動與渦輪增壓的柴油內燃機的曲軸相連接。
[0005] 為了改善加速排放性能，在專利EP 1 856 388 B1中提出下述方法：
[0006] >測定扭矩要求信號并將數據傳輸給電子控制單元，
[0007] >測定發動機特性值并將數值傳輸給電子控制單元，
[0008] >測定節氣門的位置并將數值傳輸給電子控制單元，
[0009] >測定在第一端接頭與節氣門或者第二端接頭與節氣門之間在新鮮氣體管道段 的內腔中的空氣壓力并將壓力值傳輸給電子控制單元，
[0010] >測定在氣缸進氣門與節氣門之間在進氣歧管的內腔中的空氣壓力并將壓力值 傳輸給電子控制單元，以及測定在節氣門與渦輪壓縮機之間在進氣歧管的內腔中的空氣壓 力并將壓力值傳輸給電子控制單元，
[0011] >為了產生用于開啟/關閉暫時吹入進氣歧管內的壓縮空氣閥的操作輸出信號， 在電子控制單元中對上述數據和測量值進行處理，以及
[0012] >在吹入開始時向著"關閉"方向和在吹入結束時向著"開啟"方向同時操作節氣 門。
[0013] 該現有技術具有的缺點是：所述運行方法是針對于自行點火內燃機優化的。

【發明內容】

[0014] 本發明的目的是，提出一種用于運行具有廢氣渦輪增壓器的外源點火內燃機的方 法，同時在壓縮空氣消耗量最小的情況下使得對內燃機的扭矩額定值突變的反應時間最小 化。
[0015] 這個目的通過在權利要求1特征部分所述的方法步驟得以實現。
[0016] 通過本發明的方法，在壓縮空氣消耗量最小的情況下明顯地使得對內燃機的扭矩 額定值突變的反應時間最小化。
[0017] 為實現這一目標，而提出了下述按照本發明的用于運行具有廢氣渦輪增壓器的外 源點火內燃機的方法（其包括權利要求1前序部分所述特征）：
[0018] _提高對內燃機的扭矩要求，
[0019] -開啟空氣吹入閥并通過控制單元持續地測量第一和第二氣體壓力Pl、p2，
[0020] -最早隨著空氣吹入閥的開啟通過控制單元關閉節氣門，或者，一旦第二壓力巧超 過第一壓力Pi，便通過控制單元關閉節氣門，
[0021] -通過控制單元計算輸送到內燃機中的第一氣體質量流量以及計算與所期望的扭 矩相應的第二氣體質量流量，
[0022] --旦第一氣體質量流量大于第二氣體質量流量，便將點火角往遲后方向移動，
[0023] _-旦第一氣體質量流量與一個系數ezw;niin相乘等于第二氣體質量流量，便緩慢地 關閉空氣吹入閥，
[0024] --旦廢氣渦輪增壓器達到限定的轉速，便完全關閉空氣吹入閥，
[0025] -一旦第一氣體壓力Pi等于第二氣體壓力p 2,便通過控制單元開啟節氣門，
[0026] -以常規方式運行內燃機。
[0027] 在從屬權利要求中對本發明方法的一些有益發展設計作了說明。
[0028] 若在用于壓縮機的新鮮空氣道內設置有能夠利用溢流閥封閉的壓縮機旁路用以 繞過壓縮機，則提出如權利要求2所述的下列進一步的方法步驟：
[0029] --旦壓縮機達到喘振界限，便通過控制單元開啟溢流閥。
[0030] 通過如權利要求3所述的下列方法步驟實現這個方法的又一發展設計：
[0031] -通過控制單元調節或者控制所述溢流閥，使得壓縮機不超過喘振界限。
[0032] 通過兩個最后提到的方法步驟防止了：壓縮機超過其喘振界限并因此基于壓力特 性而進入喘振范圍（Pumpbereich)之中。
[0033] 根據權利要求4通過下列方法步驟產生了本發明的方法的又一發展設計：
[0034] _通過控制單元按下述方式持續控制或調節燃料系統：將接近化學計算的燃料/ 空氣比持續地提供給內燃機用于燃燒。
[0035] 通過這個按照本發明的方法步驟防止了 ：例如排放未經燃燒的碳氫化合物。通過 使用三元催化轉化器，可以將內燃機的排放降至最小程度。所說接近化學計算的燃料/空 氣比，應理解為在大約0. 97至1. 03范圍內的燃料/空氣比，這在實際運行中可視為化學計 算的。
【附圖說明】
[0036] 下文將參照兩個附圖進一步詳細地闡述本發明。
[0037] 圖1示意性地示出了用于實施本發明方法的按照本發明的往復活塞式內燃機的 構造；
[0038] 圖2a示出了在扭矩額定值突變時往復活塞式內燃機的平均壓力的額定值與實際 值的第一曲線圖；
[0039] 圖2b示出在了扭矩額定值突變時增壓壓力、進氣管壓力和按比例縮放的廢氣渦 輪增壓器轉速的第二曲線圖；
[0040] 圖2c示出了通過空氣吹入閥的質量流量、通過節氣門進入往復活塞式內燃機的 質量流量的第三曲線圖；
[0041] 圖2d示出了節氣門的