带有两通道涡轮的增压式内燃发动机和用于操作所述类型的内燃发动机的方法
阅读：665发布：2023-02-13
专利汇可以提供带有两通道涡轮的增压式内燃发动机和用于操作所述类型的内燃发动机的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 增压 式内燃 发动机 ，其中，两通道 涡轮 包含 定位 于涡轮壳体内的流量输送 导管 中的切断体，两通道涡轮响应于排气流速将涡轮壳体的两通道通过输送导管 流体 地联接到彼此，以便使得 涡轮 增压器 能够更好地运行。，下面是带有两通道涡轮的增压式内燃发动机和用于操作所述类型的内燃发动机的方法专利的具体信息内容。
1.一种增压式内燃发动机，包含：
带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中每个汽缸具有至少一个用于通过排气排放系统将排气从所述汽缸中排出的出口孔，并且每个出口孔与排气管线邻接；
至少两个汽缸以这样的方式进行配置：形成两组，其中在每种情况下每组有至少一个汽缸，在每种情况下每个汽缸组中的所述汽缸的所述排气管线合并以形成整体排气管线，从而形成排气歧管；其中，
所述两个整体排气管线连接到两通道涡轮上，所述两通道涡轮包含转子，所述转子安装在涡轮壳体内的可转动轴上，这样在每种情况下一个整体排气管线被连接到所述涡轮的两个入口孔之一上；
其中，每个入口孔与所述涡轮的一个通道邻接，并且所述两通道通过壳体壁彼此分开直到远至所述转子处，这样所述两通道的所述排气流被彼此分离地引导到所述转子；
其中，由于打开所述转子上游和所述入口孔下游的至少一个流量输送导管，所述涡轮的所述两通道可以在所述涡轮壳体内彼此连接，为此目的，提供切断设备，所述切断设备具有至少一个可调整切断体；
其中，所述至少一个切断体在休止位置将所述涡轮的所述两通道彼此分开，在第一工作位置通过打开所述流量输送导管将所述涡轮的所述两通道彼此连接，并且在第二工作位置，通过打开所述流量输送导管将所述涡轮的所述两通道彼此连接并打开吹送管线，所述吹送管线从所述转子上游的所述排气排放系统分支出来。
2.如权利要求1所述的增压式内燃发动机，其中，所述两通道涡轮是两流涡轮。
3.如权利要求2所述的增压式内燃发动机，其中，所述两通道涡轮是两流涡轮，在所述两流涡轮中，所述两通道被布置成当在垂直于所述转子的所述旋转轴的截面观看时一个在另一个的顶部，并且至少沿着弧形段，在不同半径处以螺旋的形式围绕所述转子。
4.如权利要求1所述的增压式内燃发动机，其中，所述两通道涡轮是双流涡轮。
5.如权利要求4所述的增压式内燃发动机，其中，所述两通道涡轮是双流涡轮，在所述双流涡轮中，所述两通道被布置成彼此相邻，并且至少沿着弧形段，在相等的半径处以螺旋的形式围绕所述转子。
6.如权利要求1所述的增压式内燃发动机，其中，所述壳体壁是被固定地连接到所述壳体上的不可移动壁。
7.如权利要求1所述的增压式内燃发动机，其中，所述吹送管线通向所述转子下游的所述排气排放系统。
8.如权利要求1所述的增压式内燃发动机，其中，所述至少一个切断体是以平移的方式可移位的活塞。
9.如权利要求1所述的增压式内燃发动机，其中，所述至少一个切断体是可转动的活塞或旋转滑动件。
10.如权利要求1所述的增压式内燃发动机，其中，每个汽缸组中的所述汽缸的所述排气管线在每种情况下合并以在所述汽缸盖内形成整体排气管线，从而形成两个排气歧管。
11.一种用于发动机的方法，包含：
响应于排气流速高于阈值，将定位在转子上游和两个入口孔下游的涡轮壳体内的流量输送导管中的切断体从休止位置调整到工作位置，以便通过所述流量输送导管将所述涡轮壳体的两通道流体地联接到彼此。
12.如权利要求11所述的方法，其中，当所述排气流速低于第三阈值时，在所述休止位置，所述切断体覆盖着流体地联接所述两通道的所述流量输送导管，并且所述两个入口孔是通向所述涡轮壳体的仅有进气口，并且被定位在所述壳体的外部处的凸缘处。
13.如权利要求12所述的方法，还包含当所述排气流速低于所述第三阈值一时间段Δt3时将所述切断体调整到所述休止位置。
14.如权利要求11所述的方法，其中，当所述排气流速高于第一阈值时，所述工作位置是第一工作位置，其中，所述两通道是通过打开所述流量输送导管而流体地连接的。
15.如权利要求14所述的方法，还包含当所述排气流速高于所述第一阈值一时间段Δt1时将所述切断体调整到所述第一工作位置。
16.如权利要求11所述的方法，其中，当所述排气流速高于第二阈值时，所述工作位置是第二工作位置，其中，所述两通道是通过打开所述流量输送导管而连接的，并且吹送管线打开。
17.如权利要求16所述的方法，还包含当所述排气流速高于所述第二阈值一时间段Δt2时将所述切断体调整到所述第二工作位置。
18.如权利要求11所述的方法，还包含基于以下中的至少一项确定所述排气流速：发动机速度；或发动机负荷。
19.一种用于发动机的方法：
当排气流速低于第三阈值时，将定位在涡轮壳体内的流量输送导管中的切断体转换成抵靠所述壳体壁，从而封闭流量输送导管和吹送管线；
当所述排气流速高于第一阈值时，将所述切断体转换成打开所述流量输送导管并封闭所述吹送管线；以及
当所述排气流速高于第二阈值时，将所述切断体转换成打开所述流量输送导管和所述吹送管线二者。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述切断体经由联接到所述发动机上的电子发动机控制器以连续可变的方式转换。
带有两通道涡轮的增压式内燃发动机和用于操作所述类型
的内燃发动机的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
背景技术
[0003] 增压式内燃发动机包含联接到排气歧管以接收排气的涡轮增压器或机械增压器，其可提高发动机的动力输出。增压器的涡轮设置在排气排放系统中。在低负荷和/或低速度下的脉冲增压可增加涡轮的转速，涡轮的转速在怠速运行和/或低负荷期间会下降。在高负荷和/或高速度下的猛烈增压在发动机的稳态运行下可能是有利的。
[0004] 向涡轮增压器提供排气的一种方法是合并汽缸的排气管线以形成第一组和第二组，使得在一组的汽缸的排气管线中的动态波现象对彼此具有尽可能少的不利影响。另一种方法是将这些汽缸的排气管线合并成在涡轮上游的单一整体排气管线。另外，两个排气歧管可以连接到彼此和彼此分开的构思是已知的。
[0005] 发明人注意到，上述方法的潜在问题是当汽缸的排气管线合并成第一组和第二组时，充气交换可能不利地相互干扰。这种方法可能阻止涡轮在高负荷下的最优运行。发明人注意到的另一个潜在问题是单一整体排气管线在涡轮的上游提供大量的排气，并且可能损害涡轮在低排气流速下的运行。此外，连接排气歧管可导致残余气体的问题并引发爆震。
发明内容
[0006] 至少部分地解决上述问题中的一些的一种潜在的方法包括一种增压式内燃发动机，该增压式内燃发动机包含带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中汽缸具有至少一个用于通过排气排放系统将排气从汽缸中排出的出口孔，并且出口孔与排气管线邻接。该至少两个汽缸可以以如下方式进行配置：形成两组，其中每组有至少一个汽缸，汽缸组中的汽缸的排气管线合并以形成整体排气管线，从而形成排气歧管。这两个整体排气管线可连接到两通道涡轮上，两通道涡轮包含转子，转子安装在涡轮壳体内的可转动轴上，这样一个整体排气管线连接到涡轮的两个入口孔之一上，其中，入口孔可与涡轮的一个通道邻接，并且两通道可通过壳体壁彼此分开直到远至转子处，使得这两通道的排气流可以彼此分离地被引导至转子。借助于打开转子上游和入口孔下游的至少一个流量输送导管，涡轮的两通道可以在涡轮壳体内彼此连接，为此目的，提供了切断设备，该切断设备具有至少一个可调整切断体，其中，该至少一个切断体在休止位置中将涡轮的两通道彼此分开，在第一工作位置中通过打开流量输送导管将涡轮的两通道彼此连接，并且在第二工作位置中，通过打开流量输送导管并打开吹送管线将涡轮的两通道彼此连接，该吹送管线从转子上游的排气排放系统分支出来。
[0007] 解决上述问题的另一种潜在的方法是一种用于发动机的方法，包含：响应于排气流速高于阈值，将定位在转子上游和两个入口孔下游的涡轮壳体内的流量输送导管中的切断体从休止位置调整到工作位置，以便通过流量输送导管将涡轮壳体的两通道流体地联接到彼此。此外，该方法可基于排气流速阈值的时间增量调整切断体。这样的方法可允许涡轮在低负荷和高负荷下最优地运行。
[0008] 解决上述问题的另一种潜在的方法是一种用于发动机的方法，该发动机带有定位在涡轮壳体内的流量输送导管中的切断体，该方法包含使用发动机控制器以级和/或连续可变的方式转换切断体。当排气流速高于第一阈值时，控制元件可将切断体从休止位置转换到第一工作位置，在休止位置中，切断体抵靠壳体壁，从而封闭流量输送导管和吹送通道，在第一工作位置中，切断体打开流量输送导管同时仍然封闭吹送通道。当排气流速高于第二阈值时，控制元件可将切断体从休止位置或第一工作位置转换到第二工作位置，在第二工作位置中，切断体打开流量输送导管和吹送通道。当排气流速低于第三阈值时，控制元件可将切断体从第一或第二工作位置中进行转换。另外，该方法可在排气流速已达到对应时间增量的阈值之后，使用控制元件调整切断体。通过级的转换，切断体要么封闭要么打开流量输送导管和/或吹送管线，这简化了控制，并且特别地提供了成本优势。另一种选择是以一种连续可变的方式进行转换，这可能会降低扭矩下降。
[0009] 应当理解的是，提供了上面的概要以便以简化的形式来介绍具体实施方式中的精选构思。这并不意味着用以确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，所要求保护的主题的范围是随具体实施方式所附的权利要求书唯一地限定的。此外，所要求保护的主题并不限于解决以上提及或本公开的任何部分中所提及的任何缺点的实施方式。附图说明
[0010] 图1a示意性地示出了垂直于转子的旋转轴线剖开的两流涡轮的基本设计。
[0011] 图1b示意性地示出了垂直于转子的旋转轴线剖开的双流涡轮的基本设计。
[0012] 图1c示意性地示出了沿图1b中所示的截面A-A的图1b中所示的双流涡轮。
[0013] 图2a示意性地并且相对于两通道横向剖开地示出了增压式内燃发动机的第一实施例的两通道涡轮，其中切断体位于休止位置。
[0014] 图2b示意性地并且相对于两通道横向剖开地示出了在图2a中所示的涡轮，其中切断体位于第一工作位置。
[0015] 图2c示意性地并且相对于两通道横向剖开地示出了在图2a中所示的涡轮，其中切断体位于第二工作位置。
[0016] 图3a示意性地示出了带有位于双流涡轮中处于休止位置的切断体的增压式内燃发动机的第一实施例。
[0017] 图3b示意性地示出了带有位于双流涡轮中处于第一位置的切断体的增压式内燃发动机的第一实施例。
[0018] 图3c示意性地示出了带有位于双流涡轮中处于第三位置的切断体的增压式内燃发动机的第一实施例。
[0019] 图4示出了使用定位在涡轮上的活塞操作切断体的示例方法。
[0020] 图5示意性地示出内燃发动机。
[0021] 图6示出切断体的第一实施例的示例方法。
具体实施方式
[0022] 本申请涉及增压式内燃发动机，该增压式内燃发动机具有带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中汽缸具有至少一个用于通过排气排放系统将排气从汽缸中排出的出口孔，并且出口孔与排气管线邻接，该至少两个汽缸可以以如下方式进行配置：形成两组，其中每组有至少一个汽缸。汽缸组中的汽缸的排气管线合并以形成整体排气管线，这样形成排气歧管，并且这两个整体排气管线可连接到两通道涡轮上，两通道涡轮包含转子，转子安装在涡轮壳体内的可转动轴上，这样一个整体排气管线连接到涡轮的两个入口孔之一上，其中，入口孔与涡轮的一个通道邻接，并且两通道可通过壳体壁彼此分开直到远至转子处，这样两通道的排气流可以彼此分离地被引导到转子。
[0023] 本申请还涉及一种用于运行所述类型的内燃发动机的方法。
[0025] 内燃发动机具有汽缸体和汽缸盖，汽缸体和汽缸盖彼此连接以形成汽缸。汽缸盖通常用于保持气门驱动。为了控制充气交换，内燃发动机需要控制元件（通常是以气门的形式）以及用于致动这些控制元件的致动装置。考虑到气门的运动，包括气门本身的气门致动机构被称作气门驱动。在充气交换期间，燃烧气体可经由至少两个汽缸的出口孔排出，并且燃烧室的充气，也就是说新鲜混合气或充气空气的引导通过入口孔发生。
[0026] 根据现有技术，邻接出口孔的排气管线可以至少部分地集成在汽缸盖中并合并以形成共同的整体排气管线或成组以形成两个或更多个整体排气管线。排气管线合并以形成整体排气管线被统称为排气歧管。
[0027] 在具体情况下，即排气排放系统的具体配置下，汽缸的排气管线可合并的方式大体依赖于被给予优先权的内燃发动机的那个运行范围，即内燃发动机的运行行为待进行优化的运行范围。
[0028] 在排气涡轮增压器中的至少一个涡轮被设置在排气排放系统中并且旨在在较低的发动机速度和/或负荷范围内显示出在令人满意的运行行为的增压式内燃发动机的情况下，即在相对低的排气流速的情况下，考虑了所谓的脉冲增压。
[0029] 在这里，发生在排气排放系统中（尤其是在充气交换期间）的动态波现象应该被用于增压的目的，并用于提高内燃发动机的运行性能。
[0030] 在充气交换期间从内燃发动机的汽缸中排出燃烧气体基本上是基于两种不同的机制。在充气交换开始时，当出口气门打开至接近下死点时，由于燃烧结束时汽缸中普遍存在的高压水平和燃烧室与排气管线之间的相关联的高的压力差，燃烧气体以高速通过出口孔进入排气排放系统中。所述压力驱动流动过程是由高压峰值协助的，高压峰值也被称为出口前冲击并以声速沿排气管线传播，同时随着距离的增加，由于摩擦，压力被消耗，即或多或少地降低。
[0031] 在充气交换的进一步过程中，汽缸中的压力和排气管线中的压力可以被均衡，使得可以不再主要以压力驱动的方式排出燃烧气体，而是可以通过活塞的往复运动排放燃烧气体。
[0032] 在低的负荷或发动机速度下，即低的排气流速下，出口前冲击可有利地用于脉冲增压，其结果是，有可能在即使低的涡轮旋转速度下获得高的涡轮压力比。以这种方式，有可能通过排气涡轮增压的方式来产生高的充气压力比，即在入口侧高的充气压力，即使是在只有低的排气流速的情况下，即在低负荷和/或低的发动机速度下。
[0033] 已经证明脉冲增压用于加速涡轮转子（即用于增大涡轮的转速）是特别有利的，涡轮的转速在内燃发动机的怠速运行期间或在低负荷下可以下降到明显的程度，并且在负荷需求增加的情况下应当通过排气流的方式尽可能不延迟地频繁再次增加。转子的惯性和轴的轴承配置中的摩擦通常减慢转子向更高转速的加速度，并因此阻碍充气压力立即上升。
[0034] 为了能够利用在排气排放系统中发生的动态波现象，具体是出口前冲击，从而脉冲增压以提高内燃发动机的运行行为，必须维持排气排放系统中的压力峰值或出口前冲击。如果压力波动可以在排气管线中加强，但至少不彼此衰减或彼此抵消，是特别有利的。
[0035] 因此将汽缸进行分组或者将排气管线进行合并是适宜的，以这样的方式，可维持排气排放系统中的高压尤其是各汽缸的出口前冲击。
[0036] 本主题还包括其中汽缸可以被分组的内燃发动机。根据本申请，至少两个汽缸可以以如下方式配置：通过至少一个汽缸形成两个组。汽缸组中的汽缸的排气管线合并成整体的排气管线，使得形成排气歧管。这里，汽缸可以以如下方式配置：使得一组中的汽缸的排气管线中的动态波现象对彼此具有尽可能少的不利影响。
[0037] 在具有直列排列的四个汽缸的汽缸盖中，在这方面，对于具有360°CA的点火间隔的两个汽缸而言，组合以形成汽缸组是有利的。例如，如果按照点火顺序1-2-4-3或按照点火顺序1-3-4-2启动汽缸中的点火，组合外部汽缸以形成第一组并且组合内部汽缸以形成第二组是有利的。
[0038] 然而脉冲增压也具有缺点。例如，充气交换一般是由于排气排放系统中的压力波动而受损。在充气交换期间，一组汽缸可对彼此具有干涉作用，即不利影响。源自于汽缸的压力波不仅运行通过所述汽缸的至少一个排气管线，而且还沿着所述组中的其他汽缸的排气管线运行，尤其有可能直到远至各管线的端部处所设置的出口孔处。因此，特别是作为源自于另一个缸中的压力波的结果，在充气交换期间已经被排出或排放到排气管线的排气可以再次流回到汽缸中。具体地，如果朝向充气交换的端部，正压力普遍存在于汽缸的出口孔或另一汽缸的压力波沿着排气管线在出口孔的方向上传播，已经证明这是不利的，因为这反作用燃烧气体从所述汽缸中的排出。在充气交换的所述阶段中，燃烧气体可主要由于活塞的往复运动而被排出。在单个情况下，甚至可能是源自于一个汽缸的排气在其出口关闭之前流入另一个汽缸中的情况。受损的充气交换引起一些缺点，尤其是在正在增加的负荷下以及随着增加的发动机速度时。位于汽缸中的排气，即汽缸内保持的残余气体分数对于应用点火的内燃发动机的爆震行为具有显著的影响，其中爆震燃烧的风险随着增加的排气分数而上升。
[0039] 还必须考虑的是，涡轮在稳态发动机工况下最高效地运行。为了使在排气排放系统中设置在汽缸下游的涡轮能够在高负荷和高转速下（即在高排气流速下）最佳地运行，应当在所述工况下，在涡轮上游，使用尽可能恒定的排气流量（由此尽可能少改变的压力）作用于涡轮，以便实现所谓的猛烈增压（ram supercharging）。
[0040] 由于在涡轮上游相应大的排气体积，在排气管线中的压力脉动可以被平滑化。在这方面，已经证明汽缸的分组是适得其反，汽缸的分组由此使排气管线可以结合成组，从而造成在涡轮上游的排气排放系统的体积被分成多个部分体积。
[0041] 在猛烈增压方面，可能相当有利的是将所有汽缸的排气管线合并成单一整体排气管线，以便使得在涡轮上游的排气排放系统的排气体积尽可能大（涡轮设置在所述整体排气管线中），即，以便使得所述排气体积最大化并使得压力波动最小化。
[0042] 因此，当配置排气排放系统用于既相对于低排气流速又相对于相对高的排气流速优化排气排放系统的目的时，存在目标导致的冲突。为实现脉冲增压而对汽缸进行分组引起了在低排气流速下的权宜的运行行为，但必须接受在相对高的排气流速下的缺点。相反，如果在涡轮上游实现了尽可能大的排气体积，以便能够利用猛烈增压在相对高的排气流速下的优点，则在相对低的排气流速下的运行行为受损。
[0043] 从现有技术中已知两个汽缸组中的两个排气歧管可连接到彼此并彼此分离的构思。排气排放系统然后被配置为排气流量的大小的函数，也就是说，在低排气流速的情况下，通过根据脉冲增压分离歧管，以及在相对高的排气流速的情况下，通过根据猛烈增压连接歧管。
[0044] 上述概念的缺点是由于连接歧管，在接近汽缸的出口孔处实现了连接，由此诱导（即加剧）了上述的残余气体的问题以及相关联的爆震问题。
[0045] 针对上述的背景，本发明的目的是提供一种根据本发明的增压式内燃发动机，该增压式内燃发动机允许既在低排气流速的情况下又在相对高的排气流速的情况下优化运行。
[0046] 本发明的另一个子目的是指明一种用于运行所述类型的内燃发动机的方法。
[0047] 第一子目的是借助于一种增压式内燃发动机实现的，该增压式内燃发动机包含带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中汽缸具有至少一个用于通过排气排放系统将排气从汽缸中排出的出口孔，并且出口孔与排气管线邻接，至少两个汽缸可以以如下方式进行配置：形成两组，其中每组有至少一个汽缸。汽缸组中的汽缸的排气管线合并以形成整体排气管线，使得形成排气歧管，并且这两个整体排气管线可连接到两通道涡轮上，两通道涡轮包含转子，转子安装在涡轮壳体内的可转动轴上，使得一个整体排气管线连接到涡轮的两个入口孔之一上，其中，入口孔与涡轮的一个通道邻接，并且两通道通过壳体壁彼此分开直到远至转子处，使得这两通道的排气流可以彼此分离地被引导到转子。借助于打开转子上游和入口孔下游的至少一个流量输送导管，涡轮的两通道可以在涡轮壳体内彼此连接，为此目的，提供切断设备，该切断设备具有至少一个可调整切断体，其中，该至少一个切断体在休止位置中将涡轮的两通道彼此分开，在第一工作位置中通过打开流量输送导管将涡轮的两通道彼此连接，并且在第二工作位置中，通过打开流量输送导管并打开吹送管线将涡轮的两通道彼此连接，该吹送管线从转子上游的排气排放系统分支出来。
[0048] 在内燃发动机中，与涡轮的单独通道连通的排气系统的体积可以变化，尤其是由于连接或分离涡轮的两通道。
[0049] 因此，可能的是两通道涡轮的转子的上游的排气体积或排气排出系统适应于内燃发动机的不同运行条件，特别是适应于不同的排气流速，并且在这方面进行优化。
[0050] 关于连接两个排气歧管，连接涡轮的两通道具有连接两个汽缸组的排气体积的至少一个流量输送导管被布置在距汽缸的出口孔处更远的优点，由此增加了在一组中的汽缸与另一组中的汽缸之间的排气管线距离。因而，抵消了在充气交换期间的相互影响尤其是负面影响的风险。上述的残留气体问题或爆震问题得到缓解或消除。
[0051] 上述的关系和影响可能是高度相关的，尤其是一种增压式内燃发动机的情况下，在这种增压式内燃发动机中，汽缸组中的汽缸的排气管线合并，以形成整体排气管线，使得在汽缸盖内形成排气歧管，因为连接歧管可能会导致实现位于非常靠近汽缸的出口孔处的连接。
[0052] 由此实现本申请所基于的第一个目的，特别是提供一种根据本发明的增压式内燃发动机，该增压式内燃发动机允许既在低排气流速的情况下又在相对高的排气流速的情况下优化运行。
[0053] 从现有技术中已知并且是由于猛烈增压和脉冲增压对位于转子上游的排气体积的不同需求所造成的，具体是，一方面，提供小体积以便在相对低的排气流速的情况下实现脉冲增压，以及另一方面，提供尽可能大的体积以便消除压力峰和使排气压力平滑化，以用于在相对高的排气流速的情况下实现猛烈增压的目的的目标的冲突得到了解决。
[0054] 在相对低的排气流速的情况下，涡轮的两通道以及因此汽缸组的排气系统保持彼此分开，使得通道仅与其最初被供给的那个汽缸组的排气管线连通。在通道的上游的排气体积是由相关联的歧管的排气管线的体积以及整体排气管线的体积所确定的，该整体排气管线将歧管连接到相应的涡轮通道的入口孔。
[0055] 转子上游相对小的体积允许脉冲增压。通过利用在排气歧管中传播的压力峰，就有可能仅在低的排气流速下获得高的涡轮压力比。如果涡轮是在排气涡轮增压的环境中使用的，有可能以这种方式仅在低的排气流速下产生高的充气压力比，即高的充气压力。
[0056] 通过连接涡轮的两通道，可以平滑化并且在最好情况下甚至消除排气排放系统中的压力波动，该压力波动在相对高的排气流速下在猛烈增压的环境中可被视为不利的。这里，可以将转子上游的排气排放系统的体积相结合。然后单个通道不再仅与与之相关联的汽缸组的排气体积相连通，而是同样也与其它汽缸组的排气体积相连通。以这种方式，为通道提供了额外的体积，由此，在通道上游的排气体积增大，或在转子的上游提供了一个大的体积来替代两个小的体积。所述的体积增大使得在转子的上游更好地获得变化不大并且基本上是恒定的排气压力，以及因此更好地获得在相对高的排气流速下用于猛烈增压的权宜条件。
[0057] 两通道涡轮的入口区域具有两个进口导管。因此，多通道涡轮可特别适合用于增压式内燃发动机，在增压式内燃发动机中，汽缸的排气管线可合并成组以便实现脉冲增压。两通道涡轮的两个可以彼此连接的通道允许在脉冲增压和猛烈增压之间进行转换。涡轮可基础地装配有可变的涡轮几何结构，该可变的涡轮几何结构可通过调整适合于内燃发动机的各操作点。
[0058] 在根据本申请的内燃发动机中，至少两个汽缸的排气管线可合并以形成两个整体排气管线，使得可形成两个排气歧管。在这方面，可同样认为具有三个、四个、五个或更多个汽缸的实施例是内燃发动机，其中，多于两个汽缸的排气管线可合并以形成两个整体排气管线。
[0060] 其中两通道涡轮是两流涡轮的增压式内燃发动机的实施例可能是有利的。
[0061] 这里，其中两通道涡轮是两流涡轮的实施例可能是有利的，其中两通道可被布置成当在垂直于转子的旋转轴的截面中观看时为一个在另一个的顶部，并且至少沿着弧形段，在不同半径处以螺旋的形式围绕转子。
[0062] 两流涡轮展现出更高的效率，以及相对于双流涡轮而言在转子上的提高的流动冲击。另外，两流涡轮可以经受更大的热负荷。后一优点产生自一个在另一个上的通道结构，并将在附图描述的过程中更详细地进行说明。
[0063] 然而，其中两通道涡轮是双流涡轮的增压式内燃发动机的实施例也可能是有利的。
[0064] 这里，其中两通道涡轮是双流涡轮的实施例可能是有利的，其中两通道可以被布置为彼此邻近，并且至少沿着弧形段，在相等的半径处以螺旋的形式围绕转子。
[0065] 其中壳体壁是被固定地连接到壳体上的不可移动壁的增压式内燃发动机的实施例可能是有利的。壳体壁的所述实施例更好地使得由热排气引入到壳体壁内的热量通过有利的方式被排入并经由壳体并达到足够的程度。
[0066] 其中吹送管线通向转子下游的排气排放系统的增压式内燃发动机的实施例可能是有利的。所述实施例使得对于吹送排气以及被引导通过涡轮的排气而言都有可能在设置在排气排放系统中的共同的排气后处理系统中经历后处理。
[0067] 其中至少一个切断体是以平移方式可移位的活塞的增压式内燃发动机的实施例中可能是有利的。
[0068] 然而，其中至少一个切断体是可转动活塞的增压式内燃发动机的实施例也可能是有利的。
[0069] 同样，其中至少一个切断体是旋转滑动件的增压式内燃发动机的实施例可能是有利的。
[0070] 其中通过内燃发动机的发动机控制器对至少一个切断体进行电动、液压、气动、机械或磁控制的实施例可能是有利的。
[0071] 该至少一个切断体可以是级可调的，即可转换的，以这样一种方式，其在休止位置和多个工作位置之间交替，并且要么封闭要么打开流量输送导管和/或吹送管线，这简化了控制，并且特别地提供了成本优势。
[0072] 可选地，该至少一个切断体是以一种连续可变的方式可调的，例如，以便减少在切断体的调整期间（也就是说当从脉冲增压过渡到猛烈增压以及相反情况时）的急剧的扭矩下降或扭矩增加。对该至少一个切断体进行连续可变的调整还有可能使得经由吹送管线被引导通过转子的排气流速被设置（即以可预设的方式确定尺寸）。
[0073] 增压式内燃发动机的如下实施例可能是有利的，在这些实施例中，汽缸组中的汽缸的排气管线合并形成整体的排气管线，使得可在汽缸盖内形成两个排气歧管。
[0074] 设置在排气排放系统中的两通道涡轮然后可被布置在非常靠近内燃发动机的出口处，即靠近汽缸的出口孔处。这具有几个优点，特别是因为汽缸和涡轮之间的排气管线被缩短。
[0075] 由于缩短了用于热排气至涡轮的路径，所以也减小了排气岐管的体积以及涡轮上游的排气排放系统的体积。由于减少了所讨论的排气管线的质量和长度的结果，所以同样减少了排气排放系统的热惯量。
[0077] 所提出的措施还致使汽缸盖的紧凑设计以及因此内燃发动机的紧凑设计，并允许将驱动单元作为一个整体进行致密的封装。
[0078] 缩短管线长度以及相关联地减小在涡轮上游的排气体积的大小有助于在低的负荷和发动机速度范围内进行脉冲增压。
[0079] 第二子目的是指明一种用于操作上述类型的增压式内燃发动机的方法，借助于如下方法实现了本申请所基于的第二子目的，在这种方法中，如果来自两个汽缸组的排气流速超过第一可预设的排气流速，通过调整至少一个切断体，为此目的将至少一个切断体从休止位置转移到第一工作位置中，涡轮的两通道可彼此连接。
[0080] 结合根据本申请的内燃发动机已经进行的描述同样适用于根据本申请的方法。
[0081] 在非增压式内燃发动机中，排气流速大致对应于发动机速度和/或内燃发动机的负荷，具体是作为在单个情况中所使用的负荷控制的函数。在带有量调节的传统奥托循环发动机中，即使是在恒定的发动机速度下，排气流速仍随着负荷的增加而增加，而在带有质调节的传统柴油发动机中，排气流速只是取决于发动机速度，因为在恒定的发动机速度下的负荷改变的情况下，改变的是混合物的组成而不是混合物的量。
[0082] 如果使用了带有量调节的内燃发动机，其中借助于新鲜混合气的流速对负荷进行控制，则在所述内燃发动机的运行中的方法意味着，假设在固定的发动机速度下，如果内燃发动机的负荷超过第一可预设的负荷，则涡轮的通道可彼此连接，这是由于所述类型的内燃发动机的排气流速与负荷相对应，并且排气流速随着负荷增加而升高，并随着负荷下降而降低。另外，如果奥托循环发动机的发动机速度超过可预设的发动机速度，则涡轮的两通道可彼此连接，这是因为排气流速随着发动机速度增加而增加，并随着发动机速度下降而降低，独立于单个情况下所使用的负荷控制。
[0083] 与此相反，如果内燃发动机是基于质调节，其中负荷是借助于新鲜混合气的组成而受到控制，并且排气流量几乎完全随着发动机速度而变化，即正比于发动机速度，则在操作所述内燃发动机的方法中，如果内燃发动机的发动机速度超过第一可预设的发动机速度，则涡轮的两通道可以独立于负荷的方式彼此连接，这是因为在当前的情况下，排气流速随着发动机速度增加而增加，并随着发动机速度下降而降低。
[0084] 如果内燃发动机是一种增压式的，尤其是借助于排气涡轮增压，则必须额外地考虑到，在入口侧的充气压力可随着负荷和/或发动机的速度而变化并对排气流速具有影响。则以上面的简化形式所呈现的排气流量与负荷或发动机速度之间的关系因此并不适用于所述通用的形式。因此，根据本申请的方法非常普遍地适合于排气流速，而不适合于负荷或发动机速度。因此，如果来自两个汽缸组的排气流速超过第一可预设的排气流速，则涡轮的两通道可彼此连接。
[0085] 如下方法变型可能是有利的，其中，如果来自两个汽缸组的排气流速超过第一可预设的排气流速，并且大于所述第一可预设的排气流速一段可预设的时间段Δt1，则涡轮的两通道可彼此连接。
[0086] 引入连接两通道的附加条件旨在减少脉冲增压和猛烈增压之间过于频繁的模式变化，特别是向猛烈增压的过渡（如果排气流速仅简短地超过第一可预设的排气流速，然后再次下降或在排气流速的第一可预设值附近波动，而不超出将过渡转化为猛烈增压的值）。
[0087] 如下方法变型可能是有利的，其中，如果来自两个汽缸组的排气流速超过第二可预设的排气流速，则通过调整至少一个切断体，打开吹送管线，为此目的，将至少一个切断体转移到第二工作位置中。
[0088] 这里，如下方法变型可能是有利的，其中，通过调整在第二工作位置中的至少一个切断体，对经由吹送管线被引导通过转子的排气流速进行设置。
[0089] 基于上述已说明的理由，如下方法变型可能是有利的，其中，如果来自两个汽缸组的排气流速低于第二可预设的排气流速并且低于所述第三可预设的排气流速一段可预设的时间段Δt2，则通过调整至少一个切断体打开吹送管线。
[0090] 如下方法变型可能是有利的，其中，从其中通道可彼此连接的状态开始继续，如果来自两个汽缸组的排气流速低于第三可预设的排气流速，则通过将至少一个切断体转移到休止位置中，涡轮的两通道可彼此分开。
[0091] 基于上述已说明的理由，如下方法变型可能是有利的，其中，如果来自两个汽缸组的排气流速下降到低于第三可预设的排气流速并且低于第三可预设的排气流速一段可预设的时间段Δt3，则涡轮的两通道可彼此分开。
[0092] 在示例性实施例和图1a、图1b、图1c、图2a、图2b和图2c的基础上，将在下面更详细地对本申请进行说明。
[0093] 图1a示意性地示出了垂直于转子3的旋转轴线4剖开的两流涡轮12的基本设计。
[0094] 所示出的两流涡轮12是两通道涡轮1的示例，也就是说具有两通道8、9的涡轮1。涡轮1具有涡轮壳体2，在涡轮壳体2中，转子3被安装在可旋转的轴4上。
[0095] 两流涡轮12的特征在于以下事实：两通道8、9可被布置成一个在另一个的顶部，并且至少沿着弧形段，在不同的半径处以螺旋的形式围绕转子3。两流涡轮12的两个入口孔6、7可在距涡轮1的轴4的不同的径向距离处被布置在壳体5的凸缘10中，其中入口孔6、7与涡轮1的通道8、9邻接，并且两通道8、9可借助于壳体壁5彼此尽可能地分离直到远至转子3处。以这种方式，可将两通道8、9的排气流彼此分开地引导到转子3。
[0096] 图1b和图1c示意性地示出了双流涡轮11的基本设计，其中图1b是垂直于转子3的旋转轴线4的剖视图，并且图1c示出了沿图1b中所示的截面A-A的双流涡轮11。
[0097] 仅试图说明相对于图1a中所示的两流涡轮的差异，因此另外参考图1a和相关联的描述。相同的参考符号已经被用于相同的元件。
[0098] 双流涡轮11的特征在于以下事实：两通道17、18可以被布置成彼此相邻，并且至少沿着弧形段，在相等的半径处以螺旋的形式围绕转子3。双流涡轮11的两个入口孔6、7可以被布置在壳体2内，以便可以从涡轮1的轴4间隔开相同的径向距离。
[0099] 双流涡轮11的壳体壁5在其自由端比两流涡轮12的自由端经受明显更大的热负荷，特别是在转子3的过渡区域中，这可以从图1c中看出。
[0100] 图2a、图2b、图2c示意性地示出了相对于两通道8、9横向剖开的增压式内燃发动机的第一实施例的两通道涡轮1。仅试图说明相对于图1a、图1b和图1c中的附加特征，因此参考所述附图和相关联的附图描述。相同的参考符号已经被用于相同的元件。
[0101] 由于分别打开和堵塞转子上游的流量输送导管14，使得涡轮1的两通道8、9有可能在涡轮壳体2内彼此连接以及彼此分离，提供了切断设备15，切断设备15包含可调整的切断体16。
[0102] 在图2a、图2b和图2c中所示的实施例中，切断体16是以平移方式（双箭头）可移位的活塞16a。
[0103] 图2a示出了处于休止位置的活塞16a，其中涡轮1的两通道8、9可彼此分开。通过将活塞16移至第一工作位置中，流量输送导管14被打开，并且涡轮1的两通道8、9可彼此连接，如图2b所示。由于进一步移动活塞16a，活塞16a移至第二工作位置中，其中，两通道8、9二者可以彼此连接，并且吹送管线13也被打开。吹送管线13从转子3上游的排气排放系统中分支出来，并引导排气通过涡轮1的转子。
[0104] 在图3a、图3b和图3c所示的实施例中，切断体16是活塞16a，该活塞16a是以平移方式可移位的并被显示在双流涡轮中作为示例。图3a示出了处于休止位置中的活塞16a，其中，两通道17、18可彼此分离。在图3b中示出活塞16a处于第一工作位置中。流量输送导管14被打开，并且涡轮1的两通道17、18中可流体地连接到彼此。在图3c中示出活塞16a处于第二工作位置中，其中涡轮1的两通道17、18中可通过流量输送导管14流体地连接到彼此，并且吹送管线13被打开。吹送管线13从转子3上游的排气排放系统中分支出来，并引导排气通过涡轮1的转子。
[0105] 转到图4，图4是在涡轮的壳体上的至少一个切断体的第一实施例。该至少一个切断体可被定位成使得在涡轮壳体中的至少一个流量输送导管是在转子上游和涡轮的入口孔的下游。
[0106] 转到图5，图5示出了可与两通道涡轮1一起运行的内燃发动机100的示意图。多个汽缸由电子发动机控制器12进行控制，其中一个汽缸如图2所示。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36位于汽缸壁32中并连接到曲轴40。燃烧室30被示为通过各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。可以通过被电化学控制的气门线圈和衔铁组件操作进气门和排气门。进气凸轮51的位置可由排气凸轮传感器57所确定。燃料喷射器66被示为被定位成将燃料直接喷射到汽缸30内，这作为直接喷射是本领域技术人员所已知的。此外，燃料可以被喷射到进气口中。通过燃料系统（未示出）将燃料传送到燃料喷射器66。驱动器68响应于控制器12向燃料喷射器66提供工作电流。另外，进气歧管44被示为与可选的电子节气门62连通，电子节气门62调整节流板64的位置以控制来自进气增压室46的空气流量。压缩机162抽取来自进气口42的空气以供给增压室46。排气使得两通道涡轮1旋转，两通道涡轮1通过轴161联接到压缩机162上。将被理解的是，一般通过方框示出涡轮1。如在图1中所讨论的，涡轮1具有更大的复杂性，并且可以是例如两通道或双流涡轮。此外，控制器12可包括一个程序来操作切断阀16。
[0107] 转到图6，图6给出了一种操作如第一实施例中所示的切断阀的方法。在一个实施例中，切断阀可以是级可转换的，以这样一种方式，使得它在休止位置和多个工作位置之间交替，并且要么封闭要么打开流量输送导管和/或吹送管线，这简化了控制并且特别地提供了成本优势。此外，在另一个示例中，该切断体是以一种连续可变的方式可调的，例如，以便减少在切断体的调整期间（也就是说当从脉冲增压过渡到猛烈增压以及相反情况时）的急剧的扭矩下降或扭矩增加。对该至少一个切断体进行连续可变的调整也使得排气流速有可能经由待设置（即以可预设的方式确定尺寸）的吹送管线被引导通过转子。
[0108] 在602处，该方法可确定发动机工况。这可包括发动机速度、发动机负荷，入口侧的充气压力等。
[0109] 在604处，该方法可基于在602处所确定的发动机工况确定排气流速。该方法可进一步确定内燃发动机是基于量调节、质调节或增压等，以便确定排气流速。
[0110] 在606处，该方法可确定排气流速是否高于第一阈值。如果在606处为否，则该方法可进行到612，并保持切断设备的位置或将切断设备活塞调整到休止位置。切断设备活塞抵靠着壳体壁，从而挡住了两通道之间的流体连通。
[0111] 如果在606处为是，则方法可进行到608，并确定排气流速是否保持高于第一阈值一段时间段Δt1。引入该时间段减少脉冲增压（即休止位置）与猛烈增压（即第一位置或第二位置）之间过于频繁的模式变化。如果在608处为否，则该方法可进行到612，并保持切断设备的位置或将切断设备活塞调整到休止位置。如果在608为是，则该方法可进行到610，并将设备调整到第一工作位置，在第一工作位置中，流量输送导管被打开，并且可连接两通道。切断设备堵塞第一工作位置中的吹送断管线。例如，在高负荷和/或高的发动机速度下，通过将切断设备调整到第一工作位置来流体地连接两通道使得更好地获得通向涡轮的恒定的排气流速。
[0112] 该方法可以从612或610进行到614，并确定排气流速是否高于第二阈值。第二阈值是比第一阈值排气流速更高的排气流速。如果在614处为否，则该方法可进行到620，并保持切断设备的位置或将切断设备活塞调整到第一工作位置或休止位置。
[0113] 如果在614处为是，则该方法可进行到616，并进一步确定排气流速是否保持高于第二阈值一段时间段Δt2。如果在616处为否，则该方法可进行到620，并保持切断设备的位置或将切断设备活塞调整到第一工作位置或休止位置。如果在616处为是，则该方法可进行到618，并将切断设备活塞调整到第二工作位置，在第二工作位置中，流量输送导管被打开以连接两通道，并且吹送管线被打开，吹送管线引导排气通过涡轮的转子。例如，如果排气流速增大至高于期望的增压压力，则除了通过将切断设备调整到第二位置来流体地联接两通道外，打开吹送管线使得更好地保持增压水平。
[0114] 该方法可从618或620进行到622，并确定排气流速是否低于第三阈值。第三阈值低于第一阈值排气流速或第二阈值排气流速。如果在622处为否，则该方法可进行到628，并保持切断设备的位置或将切断设备调整到第一工作位置或第二工作位置。
[0115] 如果是在622处为是，则该方法可进行到624，并确定排气流速是否保持低于第三阈值一段时间段Δt3。如果在624处为否，则该方法可进行到628，并保持切断设备的位置或将切断设备调整到第一工作位置或第二工作位置。如果在624处为是，则该方法可进行到626并将切断设备调整到休止位置。举例来说，在怠速、低负荷和/或低的发动机速度下，通过将切断设备调整到休止位置分离两通道使得能够更好地进行脉冲增压。
[0116] 所属技术领域的技术人员应当知道，尽管已参照一个或多个实施例以举例的方式对本发明描述如上，但是本发明并不限于上述所公开的实施例，并且在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以构建替代实施例。
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