[发明专利]用于控制内燃机的涡轮增压器装置的方法以及涡轮增压器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制内燃机的涡轮增压器装置的方法，并且涉及一种涡轮增压器装置。

背景技术

内燃机特别是柴油发动机和火花点火式发动机越来越多地设有涡轮增压器。涡轮增压器用于压缩向发动机供给的空气，由此能够实现功率增加。反言之，通过立体容积较小的涡轮增压发动机能够获得预先确定的功率输出，由此能够获得较小且较轻的构造以及更节省燃油的推进装置。

这种类型的涡轮增压器通常由内燃机的排气流驱动。为此，涡轮增压器具有布置在排气流中的涡轮机。涡轮增压器(具体地经由公共轴)驱动用于压缩发动机的进气的压缩机。

当两个涡轮增压器与内燃机一起使用时，两个涡轮机可以(特别是相继地)布置在内燃机的排气流中，使得这两个涡轮机中的一个工作在较高压力的区域中，其被称作高压涡轮机，而另一个涡轮机工作在较低压力的区域中，其被称作低压涡轮机。同样地，两个压缩机可以相继地布置在进气流中，使得能够由高压涡轮机驱动的压缩机工作在较高压力的区域中并且被称作高压压缩机，而能够由低压涡轮机驱动的另一个压缩机连接在高压压缩机的上游并且被称作低压压缩机。

通过使多个涡轮增压器与内燃机一起使用，可以获得改进的节气门响应以及较高的比功率，主要是因为通常构造得较小的高压涡轮机响应更快。另一方面，使用低压涡轮机以获得最大功率。此外，因为高压涡轮机产生较高的排气背压而可以增加排气再循环，因此具有多个涡轮增压器的涡轮增压器装置提供了具有排气再循环系统的优点。

为了控制涡轮机并因此控制进气压力，设有旁通阀，这些旁通阀布置在排气系统的与相应的涡轮机并行的支路中，从而使排气可以从相关的涡轮机的旁路通过。如果关闭旁通阀，排气流经相应的涡轮机，由此驱动涡轮机。如果旁通阀是打开的，排气流经与涡轮机并行连接的支路，这样实际上不再驱动涡轮机。

对于已知的涡轮增压器装置而言，旁通阀是仅具有两个位置的简单阀的形式，通过这些旁通阀，与涡轮机并行的支路基本上只能够被打开或者关闭。对于已知的用于控制这样的涡轮增压器装置的方法而言，在内燃机的低速或者低转矩时，关闭低压涡轮机的旁通阀，同时通过打开或者关闭旁通阀而对高压涡轮机进行控制，由此调节进气压力。在较高的发动机速度或较高转矩时，高压涡轮机的旁通阀完全打开，同时通过打开或者关闭低压涡轮机的旁通阀对进气压力进行调节。此外，可以设有第三旁通阀(压缩机旁通阀)，该第三旁通阀布置在进气系统的与高压压缩机并行的支路中。在内燃机的低速或者低转矩时关闭压缩机旁通阀，而在较高的发动机速度或者较高转矩时打开压缩机旁通阀。

然而，通过这些装置不可能获得涡轮增压器装置的操作的最佳模式。特别地，不可能获得在内燃机的各个工作点处涡轮增压器装置能够以最佳涡轮机效率操作的操作模式。

发明内容

本发明的目的是指出一种用于控制内燃机的涡轮增压器装置的方法，以及一种内燃机的涡轮增压器装置，由此可以改善涡轮增压器装置的操作模式，特别是关于涡轮机效率最优化的操作模式。

该目的通过如在独立权利要求中所描述的方法和涡轮增压器装置得以实现。

根据本发明的用于控制内燃机的涡轮增压器装置的方法涉及涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置包括带有第一旁通阀的至少一个高压排气涡轮机和带有第二旁通阀的至少一个低压排气涡轮机。在这种情况下，低压排气涡轮机具体布置在排气流中高压排气涡轮机的下游。旁通阀布置在排气系统的与相应涡轮机并行的支路中，并且使排气流可以从相关涡轮机的旁路通过。每个旁通阀还可以是具有多个单体阀的阀装置的形式。

根据本发明，第一旁通阀和第二旁通阀是连续可变的；即，可以将它们调节至在关闭和打开状态之间的恒定可选的中间位置。还可以将旁通阀调节至多个不连续的中间位置，在本发明的上下文中，这也被理解为表示连续可变。

通过旁通阀的适当开启来调节排气流中用于驱动排气涡轮机的部分。具体地，关闭旁通阀，全部排气流能够通过相应的涡轮机，而部分打开旁通阀，仅部分排气流通过涡轮机，另外，完全打开旁通阀，排气流中没有或者仅非常少的一部分通过涡轮机。因此，能够通过旁通阀的位置来控制压缩机的转速，并因此控制内燃机的进气压力，其中压缩机由相关的排气涡轮机驱动。