具有兩級(jí)機(jī)械增壓和排氣后處理的發(fā)動(dòng)機(jī)及其運(yùn)行方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有兩級(jí)機(jī)械增壓能力以及排氣后處理裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以及運(yùn)行所述類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，公開的機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少兩個(gè)串聯(lián)設(shè)置的排氣渦輪增壓器，其中第一排氣渦輪增壓器作為低壓級(jí)，而第二排氣渦輪增壓器作為高壓級(jí)。第二排氣渦輪增壓器的第二渦輪可以設(shè)置在第一排氣渦輪增壓器的第一渦輪的上游，而第二排氣渦輪增壓器的第二壓縮機(jī)可以設(shè)置在第一排氣渦輪增壓器的第一壓縮機(jī)的下游的進(jìn)氣系統(tǒng)中，并且第一旁通管路從第二渦輪的上游分支并且在第一渦輪和第二渦輪之間的接合點(diǎn)處再次接入。
【專利說明】具有兩級(jí)機(jī)械増壓和排氣后處理的發(fā)動(dòng)機(jī)及其運(yùn)行方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2015年4月24日提出的德國(guó)專利申請(qǐng)N0.102015207539.7、2015年4月24日提出的德國(guó)專利申請(qǐng)N0.1O 2015 207545.1、2015年5月7日提出的德國(guó)專利申請(qǐng)N0.102015208538.4、2015年5月 11 日提出的德國(guó)專利申請(qǐng) N0.102015208684.4和 2015年 5月6日提出的德國(guó)專利申請(qǐng)N0.102015208418.3的優(yōu)先權(quán)，以上每個(gè)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容均通過參考并入本文以用于全部目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]在本發(fā)明的內(nèi)容中，術(shù)語“內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)”包括奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和使用混合燃燒工藝的混合動(dòng)力內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)不僅包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)而且也包括電動(dòng)機(jī)器，該電動(dòng)機(jī)器可被連接以用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收功率或者作為可切換輔助驅(qū)動(dòng)來額外地輸出功率。
[0005]機(jī)械增壓是一種用于在保持體積排量不變的同時(shí)增加內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)功率或者在保持同樣功率的同時(shí)減少體積排量的合適的手段。在任何情況下，機(jī)械增壓均導(dǎo)致體積功率輸出增加和增大的功率重量比。如果體積排量減少，則由此可以在給定相同的車輛邊界條件下，將總負(fù)荷向更高的負(fù)荷改變，在該更高的負(fù)荷下，燃料消耗率降低。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展中，主要目標(biāo)是減少燃料消耗，其中努力的重點(diǎn)是獲得良好的總效率。
[0006]特別是在奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中，也就是說在應(yīng)用點(diǎn)火的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，提出了燃料消耗以及效率的問題。其原因在于奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行過程。負(fù)荷控制主要通過進(jìn)氣系統(tǒng)中設(shè)置的節(jié)氣門活板(throttle flap)進(jìn)行。通過調(diào)整節(jié)氣門活板，節(jié)氣門活板下游的進(jìn)氣壓力可以被較大程度或較小程度地降低。節(jié)氣門活板越被進(jìn)一步關(guān)閉，也就是說所述節(jié)氣門活板越多地阻塞進(jìn)氣系統(tǒng)，則橫穿節(jié)氣門活板的進(jìn)氣的壓力損失則越高，并且節(jié)氣門活板下游以及進(jìn)入至少三個(gè)汽缸(即燃燒室)的入口上游的進(jìn)氣的壓力則越低。對(duì)于恒定的燃燒室體積，可以用這種方式，即通過進(jìn)氣的壓力來設(shè)定空氣質(zhì)量，即數(shù)量。這也解釋了為什么數(shù)量調(diào)整被證實(shí)特別是在部分負(fù)荷運(yùn)行中是非常不利的，因?yàn)榈拓?fù)荷需要進(jìn)氣系統(tǒng)中的高度節(jié)流和壓力減小，因此在負(fù)荷降低和節(jié)流增加的情況下，充氣交換損失增加。為了減少上述損失，開發(fā)出了用于去除節(jié)流并且用于應(yīng)用點(diǎn)火的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的各種策略。
[0007]—種用于奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)去除節(jié)流的解決方案的方法是，例如，具有直接噴射的奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程。燃料的直接噴射是一種用來實(shí)現(xiàn)分層的燃燒室充氣的合適的手段。燃料直接噴射到燃燒室中允許奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在某限度內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量調(diào)整。通過將燃料直接噴射到汽缸中或者位于汽缸中的空氣中而形成混合物，而不通過外部形成混合物，在外部形成混合物的情況中，燃料被引入到進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣中。
[0008]用于優(yōu)化奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程的另一種方法包括使用至少部分可變的氣門驅(qū)動(dòng)。與氣門的升程和正時(shí)都是不可變的傳統(tǒng)的氣門驅(qū)動(dòng)不同，這些會(huì)影響燃燒過程并因此影響燃料消耗的參數(shù)都可以通過可變氣門驅(qū)動(dòng)進(jìn)行較大程度或者較小程度的改變。如果進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間和進(jìn)氣門升程可以改變，則這本身會(huì)使去除節(jié)流和因此無損失負(fù)荷控制成為可能。在進(jìn)氣過程中流入燃燒室中的混合物質(zhì)量則不僅通過節(jié)氣門活板控制，而且也通過進(jìn)氣門升程和進(jìn)氣門打開持續(xù)時(shí)間來控制。
[0009]對(duì)于機(jī)械增壓，通常由排氣渦輪增壓器使用，其中壓縮機(jī)和渦輪被設(shè)置在相同的軸上。熱排氣流被供給到渦輪并且在所述渦輪中膨脹并釋放能量，從而導(dǎo)致該軸被設(shè)置為旋轉(zhuǎn)。由排氣流提供到渦輪并且最終提供到所述軸的能量用于驅(qū)動(dòng)同樣設(shè)置在所述軸上的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)傳輸并壓縮提供到其上的增壓空氣，結(jié)果實(shí)現(xiàn)汽缸的機(jī)械增壓?？梢愿郊拥靥峁┰鰤嚎諝饫鋮s裝置，通過該裝置，壓縮的增壓空氣在其進(jìn)入汽缸之前被冷卻。
[0010]例如有關(guān)機(jī)械增壓器的排氣渦輪增壓器的優(yōu)點(diǎn)是在增壓器和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)之間沒有或不需要用于傳送功率的機(jī)械連接。雖然機(jī)械增壓器完全從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提取驅(qū)動(dòng)該機(jī)械增壓器所需的能量，并且因此減少了輸出功率并從而不利地影響了效率，但是排氣渦輪增壓器利用了熱排氣的排氣能量。
[0011]問題出現(xiàn)在排氣渦輪增壓器的配置上，其中主要尋求在所有的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能獲得顯著的性能提高。在具有排氣渦輪增壓器的機(jī)械增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，當(dāng)未達(dá)到某發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，觀察到顯著的扭矩下降。所述影響是不期望的，并且因此也是排氣渦輪增壓的最為嚴(yán)重的缺點(diǎn)之一。
[0012]如果考慮到充氣壓力比(charge pressure rat1)取決于禍輪壓力比，則所述扭矩下降是可以理解的。例如，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，這導(dǎo)致較小的排氣質(zhì)量流并因此導(dǎo)致較低的渦輪壓力比。結(jié)果，充氣壓力比同樣也沿著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低的方向降低，其等同于扭矩下降。
[0013]以前，采取了多種措施來增大排氣渦輪增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩特性，包括小渦輪截面和提供排氣排放設(shè)備。為此，渦輪配置有旁通管路，其從渦輪上游的排氣排放系統(tǒng)分支，并且其中設(shè)置有切斷元件。此類渦輪也稱為廢氣門渦輪。如果排氣質(zhì)量流超過閾值，則一部分排氣流在所謂的排氣排放過程中通過旁通管路被引導(dǎo)經(jīng)過渦輪，也就是說被排放。該過程具有以下缺點(diǎn)，即高能量的排放排氣始終未被利用，并且在較高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，機(jī)械增壓行為通常不足。
[0014]通過調(diào)整渦輪幾何形狀或者有效渦輪橫截面，具有可變渦輪幾何形狀的渦輪允許更加充分地適應(yīng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)工作點(diǎn)，使得渦輪形狀的基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或基于負(fù)荷的調(diào)整能夠在一定程度內(nèi)進(jìn)行。
[0015]也可以通過并行設(shè)置的多個(gè)渦輪增壓器來增強(qiáng)機(jī)械增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩特性，例如，通過并行設(shè)置的具有相對(duì)較小渦輪橫截面的多個(gè)渦輪。可以通過增加排氣流率來連續(xù)激活渦輪，類似于連續(xù)機(jī)械增壓。
[0016]還可以通過串聯(lián)多個(gè)排氣渦輪增壓器來影響扭矩特性。在一個(gè)示例中，串聯(lián)兩個(gè)排氣渦輪增壓器，其中第一排氣渦輪增壓器作為高壓級(jí)，而第二排氣渦輪增壓器作為低壓級(jí)，壓縮機(jī)特征曲線圖可以被擴(kuò)大到包括較小的壓縮機(jī)流和較大的壓縮機(jī)流。
[0017]具體地，通過作為高壓級(jí)的第一排氣渦輪增壓器，喘振閾值可以沿著較小壓縮機(jī)流的方向移動(dòng)，因此，即便通過小壓縮機(jī)流，也可以獲得高充氣壓力比，這可以在較低的部分負(fù)荷范圍內(nèi)極大地增大扭矩特性。這通過使用用于小排氣質(zhì)量流的高壓渦輪并且通過提供旁通管路來實(shí)現(xiàn)，通過使用旁通管路，對(duì)于增加的排氣質(zhì)量流，增加的排氣量被引導(dǎo)經(jīng)過高壓渦輪。為了該目的，旁通管路從高壓渦輪的上游的排氣排放系統(tǒng)中分支，并且通向在高壓渦輪下游和低壓渦輪上游的排氣排放系統(tǒng)，也就是說，在兩個(gè)渦輪之間的排氣排放系統(tǒng)，其中切斷元件設(shè)置在旁通管路中，以便控制排氣流被引導(dǎo)經(jīng)過高壓渦輪。
[0018]串聯(lián)連接的兩個(gè)排氣渦輪增壓器還通過機(jī)械增壓而增加了功率提升(powerboost)。此外，與類似的具有單級(jí)機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有兩個(gè)排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)行為可以被極大地提高，特別是在部分負(fù)荷范圍內(nèi)。其原因在于相對(duì)小的高壓級(jí)比用于單級(jí)機(jī)械增壓的相對(duì)大的排氣渦輪增壓器的惰性更小，因?yàn)楦〕叽绲呐艢鉁u輪增壓器的轉(zhuǎn)子或者葉輪可以更加迅速地加速和減速。
[0019]這對(duì)于微粒排放也是有利的。在大型單個(gè)排氣渦輪增壓器中，在加速過程中，由于大葉輪的惰性，供給到汽缸中用于增加燃料流率的空氣質(zhì)量的要求的增加會(huì)延遲發(fā)生。相反，通過相對(duì)小的高壓渦輪增壓器，增壓空氣被供給到發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎沒有延遲，并且因此更加普遍地消除了增加微粒排放的工作狀態(tài)。
[0020]已經(jīng)證實(shí)與排氣后處理相結(jié)合的排氣渦輪增壓存在問題。當(dāng)使用排氣渦輪增壓器時(shí)，最根本的是需要將增壓器的渦輪設(shè)置得盡可能接近發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是說，盡量接近汽缸的出口，從而由此可以最優(yōu)地使用熱排氣的排氣焓(其主要由排氣壓力和排氣溫度確定)，并且保證了渦輪增壓器的迅速響應(yīng)行為。此外，熱排氣通往不同的排氣后處理系統(tǒng)的路徑也會(huì)盡可能地短，從而使排氣需要在給定的極短時(shí)間內(nèi)冷卻下來，并且排氣后處理系統(tǒng)盡可能快地達(dá)到其工作溫度或者點(diǎn)火溫度，特別是在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)之后。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]在此發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到了以上提到的潛在問題，并且提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括，通過第一排氣管路連接到第一渦輪的第一汽缸組，通過第二排氣管路連接到第二渦輪的第二汽缸組，第二渦輪在第一渦輪的上游并且與第一渦輪并行，第一壓縮機(jī)位于第二壓縮機(jī)下游并沿著進(jìn)氣系統(tǒng)串聯(lián)設(shè)置，以及將第一排氣管路連接到第二排氣管路的連接管路。連接管路從位于第一渦輪上游的第一排氣管路分支并且連接到第二渦輪上游的第二排氣管路。響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)工況的控制器可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，通過調(diào)整沿著第一排氣管路和第二排氣管路的氣門的位置、接合或者斷開渦輪增壓器而調(diào)整經(jīng)過上述系統(tǒng)的排氣流。
[0022]在另一個(gè)示例中，可以調(diào)整通過系統(tǒng)的排氣流，所述系統(tǒng)包括具有第一排氣門的第一組汽缸;具有第一排氣門和第二排氣門的第二組汽缸;第一排氣管路，其中第一渦輪增壓器的第一渦輪通過第一排氣門連接到第一組汽缸，第二排氣管路，其中第二渦輪增壓器的第二渦輪通過第二排氣門連接到第二組汽缸，沿著第一進(jìn)氣管路設(shè)置的第一渦輪增壓器的第一壓縮機(jī)以及沿著第二進(jìn)氣管路的第二渦輪增壓器的第二壓縮機(jī)，其中第一壓縮機(jī)與第二壓縮機(jī)并聯(lián)并且位于其上游，以及通過啟用第一排氣門和第二排氣門來控制排氣流的控制器。第一排氣門可以具有比第二排氣門更大的橫截面積。第一組汽缸可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)的所有汽缸，并且第二組汽缸可以包括第一組汽缸的兩個(gè)外側(cè)汽缸。
[0023]在另一個(gè)示例中，機(jī)械增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括具有第一渦輪和第一壓縮機(jī)的第一低壓渦輪增壓器，以及具有第二渦輪和第二壓縮機(jī)的第二高壓渦輪增壓器，第一低壓渦輪增壓器和第二高壓渦輪增壓器沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣部分和進(jìn)氣部分串聯(lián)設(shè)置，其中第二渦輪設(shè)置在排氣部分中的第一渦輪的上游，第二壓縮機(jī)設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的第一壓縮機(jī)的下游，具有第一氣門的第一旁通管路，第一旁通管路從第一渦輪和第二渦輪之間的排氣部分的第一接合點(diǎn)處分支，第二旁通管路具有第二氣門，第二旁通管路從第二渦輪上游的排氣部分分支并且再次通入第一渦輪和第二渦輪之間的排氣部分中，第三旁通管路具有第三氣門，第三旁通管路將第一壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣系統(tǒng)連接到第二壓縮機(jī)上游，沿著第一渦輪和第二渦輪下游的排氣部分的至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)，以及排氣再循環(huán)裝置，該排氣再循環(huán)裝置具有設(shè)置在排氣部分中的第一接合點(diǎn)處的第一氣門，以及設(shè)置在第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)之間的進(jìn)氣系統(tǒng)中的增壓空氣冷卻器。
[0024]具有串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)機(jī)械增壓器的機(jī)械增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)置可以產(chǎn)生足夠的增壓壓力來滿足不同發(fā)動(dòng)機(jī)工況下的扭矩需求，包括在不同發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，從而增加了機(jī)械增壓器效率。此外，在所有工況下，在排氣流入下游的后處理裝置之前，排氣先經(jīng)過至少一些渦輪，這可以使得后處理裝置能夠達(dá)到點(diǎn)火溫度，特別是在冷起動(dòng)條件期間。
[0025]應(yīng)該理解的是，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡(jiǎn)要的形式介紹了選擇的概念，所述概念將在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步說明。這并不意味著確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或者必要特征，所述主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一限定。此外，請(qǐng)求保護(hù)的主題不限于解決上述或在本公開的任意部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0026]圖1示意性地顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一實(shí)施例。
[0027]圖2示意性地顯示了第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)特征曲線圖。
[0028]圖3顯示了運(yùn)行圖1所示的第一實(shí)施例的方法。
[0029]圖4顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第二實(shí)施例。
[0030]圖5示意性地顯示了第二實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)特征曲線圖。
[0031]圖6顯示了運(yùn)行圖4的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第二實(shí)施例的方法。
[0032]圖7示意性地顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第三實(shí)施例。
[0033]圖8示意性地顯示了第三實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)特征曲線圖。
[0034]圖9顯示了運(yùn)行圖7的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第三實(shí)施例的方法。
[0035]圖10示意性地顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第四實(shí)施例。
[0036]圖11顯示了運(yùn)行圖10的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第四實(shí)施例的方法。
[0037]圖12示意性地顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第五實(shí)施例。
[0038]圖13示意性地顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第六實(shí)施例。
[0039]圖14顯示了運(yùn)行圖12和圖13的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0040]—種用于通過汽缸停用對(duì)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)去除節(jié)流的解決方案的方法，也就是在某負(fù)荷范圍內(nèi)停用各汽缸。在部分負(fù)荷運(yùn)行中，通過部分停用可以增大奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷運(yùn)行中的效率。如果發(fā)動(dòng)機(jī)功率保持不變，停用多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)汽缸會(huì)增加仍在運(yùn)行中的其他汽缸的負(fù)荷，使得節(jié)氣門活板可以進(jìn)一步打開，以便將更多的空氣質(zhì)量引入到所述汽缸中，因此整體實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的去除節(jié)流。在部分停缸期間，永久處于運(yùn)行中的汽缸進(jìn)一步運(yùn)行在高負(fù)荷區(qū)域中，在該區(qū)域中，燃料消耗率降低?？傌?fù)荷向著更高負(fù)荷移動(dòng)。由于供給了更多的空氣質(zhì)量或混合物質(zhì)量，在部分停用期間仍然運(yùn)行的汽缸進(jìn)一步顯示出增多的混合物形成。
[0041]由于缺乏燃燒，停用的汽缸不產(chǎn)生任何由于從燃燒氣體到燃燒室壁的熱傳遞導(dǎo)致的壁熱損失，由此實(shí)現(xiàn)了關(guān)于效率的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
[0042]盡管柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是說自動(dòng)點(diǎn)火的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，由于其所基于的質(zhì)量調(diào)整，從而顯示出比奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)更高的效率，即更低的燃料消耗，其中奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷通過對(duì)汽缸的充氣進(jìn)行節(jié)流或者數(shù)量調(diào)整而被調(diào)節(jié)，但是即使在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，也存在改善燃料消耗和效率的可能。
[0043]—種同樣在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中也用于減少燃料消耗的方法是汽缸停用，也就是說，在某負(fù)荷范圍內(nèi)停用各汽缸。通過部分停用，可以增加在部分負(fù)荷運(yùn)行中的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，因?yàn)榧词乖诓裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，在恒定發(fā)動(dòng)機(jī)功率的情況下，停用多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸會(huì)增加仍在運(yùn)行的其他汽缸的負(fù)荷，使得所述汽缸在更高負(fù)荷的區(qū)域中運(yùn)行，在該區(qū)域中，燃料消耗率被降低。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷運(yùn)行中的總負(fù)荷向著更高負(fù)荷變化。關(guān)于壁熱損失，可以獲得與奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)相同的優(yōu)點(diǎn)，因此，已經(jīng)對(duì)相應(yīng)的狀況給出了參考。
[0044]在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，在使用的燃料數(shù)量減少導(dǎo)致負(fù)荷降低的情況下，作為質(zhì)量調(diào)整的一部分，部分停用也意圖防止燃料-空氣混合物變得過稀。
[0045]具有上述部分停用的多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和用于運(yùn)行所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)方法，具有增加效率的巨大潛力，如將作為示例在發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上在以下說明的。
[0046]以下說明涉及用于運(yùn)行耦接到至少兩個(gè)排氣渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和方法。圖1所示的實(shí)施例顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)，其中基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的汽缸啟用和停用被用于為發(fā)動(dòng)機(jī)提供足夠的增壓壓力。圖2顯示了一個(gè)示例性運(yùn)行圖，并且圖3顯示了圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方法。圖4顯示了示出基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的汽缸停用或啟用系統(tǒng)的第二實(shí)施例，并且圖5顯示了第二實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行圖。圖6顯示了用于調(diào)整經(jīng)過圖4的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的方法。圖7-9分別顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行圖和方法的第三實(shí)施例，其中兩個(gè)排氣渦輪增壓器串聯(lián)并耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)，以通過高壓渦輪增壓或者通過低壓渦輪增壓來調(diào)整增壓壓力。圖10顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第四實(shí)施例，并且圖11顯示了運(yùn)行第四實(shí)施例的方法。圖12和13顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第五和第六實(shí)施例，并且圖14顯示了用于運(yùn)行圖12和13的實(shí)施例的方法。
[0047]圖1、4、6、10、12和13顯示了具有各個(gè)組件的相對(duì)定位的示例性配置。如果顯示為彼此直接接觸或者直接耦接，那么這些元件可以至少在一個(gè)示例中分別被稱為直接接觸或直接耦接。類似的，顯示為連續(xù)或者彼此相鄰的元件可以至少在一個(gè)示例中分別是連續(xù)的或彼此相鄰。作為一個(gè)示例，彼此共面接觸放置的組件可以被稱為共面接觸。作為另一示例，彼此之間具有空間并且沒有其他組件地分離定位的元件可以在至少一個(gè)示例中被如此稱呼。作為另一示例，顯示為一個(gè)在另一個(gè)的上方/下方，在彼此的相對(duì)側(cè)，或者在彼此的左/右側(cè)的元件可以相對(duì)于彼此被這樣稱呼。此外，如圖所示，至少在一個(gè)示例中，最頂端元件或者元件的點(diǎn)可以稱為組件的“頂部”，并且最底端元件或者元件的點(diǎn)可以被稱為組件的“底部”。在此使用的，頂部/底部、上部/下部、上方/下方，可以相對(duì)于圖中的豎軸，并且用于描述圖中元件相對(duì)于彼此的定位。這樣，在一個(gè)示例中，所示的在其它元件上方的元件被豎直定位于其它元件的上方。作為另一示例，圖中所示的元件的形狀可以被稱為具有那些形狀(例如，圓形，直線形，平面，曲線，圓形，有倒角的，成角度的，等等)。此外，至少一個(gè)示例中，顯示為彼此相交的元件可以被稱為是交叉元件或者彼此相交。此外，在一個(gè)示例中，顯示為在另一元件內(nèi)的元件或者顯示為在另一元件外部的元件可以被這樣稱呼。
[0048]圖1示意性顯示了機(jī)械增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的第一實(shí)施例，其設(shè)置有第一排氣渦輪增壓器和第二排氣渦輪增壓器8。每個(gè)第一排氣渦輪增壓器7和第二排氣渦輪增壓器8分別包括設(shè)置在排氣排放系統(tǒng)15中的第一渦輪7a和第二渦輪8a，和設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)6中的第一壓縮機(jī)7b和第二壓縮機(jī)Sb ο熱排氣在第一渦輪7a和第二渦輪8a中膨脹，并且釋放能量。第一壓縮機(jī)Sb和第二壓縮機(jī)9b壓縮通過進(jìn)氣系統(tǒng)6、增壓空氣冷卻器13供給到汽缸1、2、3、4的充氣并增壓，通過該過程，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的機(jī)械增壓。
[0049]所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是四缸直列式發(fā)動(dòng)機(jī)10，其中四個(gè)汽缸1、2、3、4沿著汽缸蓋的縱軸線排列，即直線排列。四個(gè)汽缸1、2、3、4被設(shè)置為形成兩組，每組兩個(gè)汽缸1、2、3、4，其中中間兩個(gè)汽缸2、3形成第二組，汽缸2、3具有負(fù)荷依賴型可切換汽缸2、3的形式，其在部分停用過程中被停用，并且兩個(gè)外側(cè)汽缸1、4形成第一組，汽缸1、4在部分停用期間仍然運(yùn)行。
[0050]每個(gè)汽缸1、2、3、4具有兩個(gè)出口，其通過排氣管路5a、5b鄰接，用于通過排氣排放系統(tǒng)15排出排氣，其中為了簡(jiǎn)化起見，每個(gè)汽缸1、2、3、4僅顯示了一個(gè)出口。每汽缸組的汽缸1、2、3、4的排氣管路5a、5b在每種情況下均合并以形成總第一排氣管路15a和第二排氣管路15b，從而形成第一排氣歧管16a和第二排氣歧管16b。第一排氣管路15a和第二排氣管路15b進(jìn)而合并以形成共用排氣管路14。第一排氣歧管16a通過連接管路9連接到第二排氣歧管16b，連接管路9從第一排氣歧管16a分支，從而形成第一接合點(diǎn)9a，并且連接管路9通入第二排氣歧管16b中，從而形成第二接合點(diǎn)9b。
[0051]第一排氣渦輪增壓器7的第一渦輪7a設(shè)置在第一汽缸組的第一排氣管路15a中，而第二排氣渦輪增壓器8的第二渦輪8a設(shè)置在第二汽缸組的第二總排氣管路15b中，從而在目前情形下，第一渦輪7a在部分停用中被啟用或者保持啟用，并且用于產(chǎn)生所需的增壓壓力。在該情形下，第一排氣渦輪增壓器7的第一渦輪7a具有固定的渦輪幾何形狀，并且第二排氣渦輪增壓器8的第二渦輪8a具有可變的渦輪幾何形狀。
[0052]第一排氣渦輪增壓器7的第一壓縮機(jī)7b設(shè)置在第二排氣渦輪增壓器8的第二壓縮機(jī)Sb的下游的進(jìn)氣系統(tǒng)6中，其中增壓空氣冷卻器13設(shè)置在壓縮機(jī)的下游。第一旁通管路7c從在第一壓縮機(jī)7b和第二壓縮機(jī)8b之間的進(jìn)氣系統(tǒng)6分支，并且第一旁通管路7c再次通入第一壓縮機(jī)7b下游的進(jìn)氣系統(tǒng)6，并且其中在第一旁通管路中設(shè)置有第一切斷元件7d。第二旁通管路Sc從位于第二壓縮機(jī)Sb上游的進(jìn)氣系統(tǒng)6分支，第二旁通管路在第一壓縮機(jī)7b和第二壓縮機(jī)Sb之間再次通入進(jìn)氣系統(tǒng)6中，并且在第二旁通管路中設(shè)置有第二切斷元件8d。
[0053]如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的所有汽缸1、2、3、4都是運(yùn)行的汽缸1、2、3、4，并且第二相對(duì)大的第二渦輪8a執(zhí)行壓縮機(jī)工作，即使用第二排氣渦輪增壓器8來執(zhí)行單級(jí)壓縮或者機(jī)械增壓，則使用第一旁通管路7c。第一壓縮機(jī)7b然后對(duì)由第二壓縮機(jī)Sb壓縮的增壓空氣構(gòu)成流動(dòng)阻力。第一旁通管路7c然后使第一壓縮機(jī)7b能夠被繞開，由此允許進(jìn)氣系統(tǒng)6去除節(jié)流。在這種情形下，設(shè)置在第一渦輪7a和第一接合點(diǎn)9a之間的第一渦輪切斷元件11優(yōu)選被關(guān)閉，因此第一渦輪7a被停用。
[0054]在第一相對(duì)小的渦輪7a執(zhí)行壓縮機(jī)工作的情況下，也就是說，使用第一排氣渦輪增壓器7執(zhí)行單級(jí)壓縮或機(jī)械增壓的情況下，特別是在部分停用期間，第二旁通管路Sc用來吸入新鮮空氣。第二壓縮機(jī)Sb僅僅對(duì)由第一壓縮機(jī)7b吸入的新鮮空氣構(gòu)成流動(dòng)阻力。第二旁通管路Sc使得第二壓縮機(jī)7b能夠被繞過，由此允許進(jìn)氣系統(tǒng)6被去除節(jié)流。設(shè)置在第二渦輪8a和第二接合點(diǎn)9b之間的第二渦輪切斷元件12在部分停用期間優(yōu)選被關(guān)閉。
[0055]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還可以包括控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)可以包括控制器112。圖1中顯示的控制器112是微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元99、輸入/輸出端口 104、用于在該具體示例中被顯示為只讀存儲(chǔ)器芯片106的可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、不失效存儲(chǔ)器110和數(shù)據(jù)總線。除了之前討論的那些信號(hào)外，控制器112還可以接收來自與發(fā)動(dòng)機(jī)10耦合的傳感器的各種信號(hào)，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值;來自與冷卻套管耦接的溫度傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來自與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸耦接的霍爾效應(yīng)傳感器(或其它類型)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);和來自MAP傳感器的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM可以通過控制器112從信號(hào)PIP中產(chǎn)生。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(未示出)可以設(shè)置在排氣道中來測(cè)量排氣溫度、排氣后處理系統(tǒng)溫度或者其它溫度。
[0056]存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器106可以由計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由處理器99實(shí)施用于執(zhí)行下述方法以及其它可預(yù)期但未列出的變體的指令。參考圖3來介紹示例方法。
[0057]控制器112從圖1的各種傳感器接收信號(hào)，并且使用圖1的各種致動(dòng)器根據(jù)接收到的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的指令來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。例如，控制器可以接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的反饋以確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，和/或后處理裝置溫度(例如來自MAF、MAP、PIP傳感器和溫度傳感器的反饋)，并且然后可以調(diào)整耦接到第一渦輪切斷元件11和第二渦輪切斷元件12的致動(dòng)器，從而調(diào)整切斷元件的位置。
[0058]圖2示意性地顯示了圖1的第一實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)特征曲線圖200。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)行期間，第二組的兩個(gè)可切換汽缸2、3以基于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的負(fù)荷T的方式被切換，其中如果未達(dá)到可預(yù)定的負(fù)荷Td。?，則可切換汽缸2、3被停用，并且如果超出了可預(yù)定的負(fù)荷Tup，則可切換汽缸2、3被啟用。分別未被達(dá)到或被超出的預(yù)定的負(fù)荷Td_和Tup在本情形下可以為相等數(shù)量級(jí)。運(yùn)行模式C表示部分停用的特征曲線圖區(qū)域。
[0059]如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的所有汽缸1、2、3、4都是運(yùn)行汽缸1、2、3、4，那么在兩級(jí)壓縮的情形下，只要內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nMt小于可預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速IUimitll，第一排氣渦輪增壓器7的渦輪7a和第二排氣渦輪增壓器8的渦輪8a就都用于產(chǎn)生增壓壓力。工作模式A表示該特征曲線圖區(qū)域。
[0060]相反，如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nMt高于可預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nlimit,2，那么在單級(jí)壓縮的情形下，根據(jù)運(yùn)行模式B，第一渦輪7a被停用，并且第二排氣渦輪增壓器8的渦輪8a被使用以產(chǎn)生增壓壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nlimit,JPnlimit,2可以是相同數(shù)量級(jí)。
[0061]圖3顯示了用于運(yùn)行耦接到兩個(gè)渦輪增壓器的四汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的方法300。在一個(gè)示例中，方法300可以用于運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)10，如圖1所示，其包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸1、2、3和4。外側(cè)汽缸1、4是形成第一組汽缸的外側(cè)汽缸，并且中間汽缸2、3是第二組汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括具有第一渦輪7a和第一壓縮機(jī)7b的第一排氣渦輪增壓器7，和具有第二渦輪8a和第二壓縮機(jī)Sb的第二排氣渦輪增壓器8。第一渦輪和第二渦輪可以沿著排氣排放系統(tǒng)15并行設(shè)置，并且第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)可以在進(jìn)氣系統(tǒng)6中串聯(lián)設(shè)置，如圖1所示。排氣可以經(jīng)過第一渦輪切斷元件11流向第一渦輪7a并且經(jīng)過第二渦輪切斷元件12流向第二渦輪8a。第一壓縮機(jī)可以通過具有第一壓縮機(jī)切斷元件7d的第一旁通管路被繞開，而第二壓縮機(jī)可以通過具有第二壓縮機(jī)切斷元件Sd的第二旁通管路被繞開。以上提到的氣門的位置可以通過方法300根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)被調(diào)整以確定排氣流動(dòng)路徑。
[0062]用于執(zhí)行方法300的指令可以由控制器例如圖1的控制器112，基于存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的指令并結(jié)合從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的傳感器接收的信號(hào)來執(zhí)行，例如以上參考圖1所述的傳感器?？刂破骺梢愿鶕?jù)下述方法使用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
[0063]方法300從302的評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)開始，所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括但不限于，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，增壓壓力(例如，其可以是相對(duì)于環(huán)境壓力的進(jìn)氣歧管壓力的測(cè)量值)、ATS溫度和其它參數(shù)。方法300然后進(jìn)行到304，以評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是否在閾值扭矩之上，例如在加速過程中，在上坡行駛期間等。如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不在閾值扭矩之上，則方法300進(jìn)行到320，從而不啟用第二組汽缸(例如，圖1的汽缸2、3)，如將在下面介紹的。如果在302中，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩在閾值扭矩之上，則方法進(jìn)行到306，并且確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否在閾值速度之上。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在閾值速度之上，則方法進(jìn)行到308。
[0064]在308，發(fā)動(dòng)機(jī)的所有四個(gè)汽缸都處于運(yùn)行模式中。在310，第一渦輪切斷元件可以被關(guān)閉，第二渦輪切斷元件可以被打開，第一壓縮機(jī)旁通元件可以被打開，并且第二壓縮機(jī)旁通元件可以被關(guān)閉。在312，第一渦輪可以不被啟用，并且第二渦輪可以被接合，通過第二排氣管路從第二組發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸接收排氣以及通過排氣歧管從第一組汽缸接收排氣，排氣歧管引導(dǎo)排氣流經(jīng)過連接管路到達(dá)第二排氣管路，并且然后經(jīng)過打開的第二渦輪切斷元件到達(dá)第二渦輪(例如，排氣從汽缸1、4經(jīng)過連接管路9到達(dá)第二渦輪8a)。因此，第二渦輪可以從所有汽缸接收排氣。第二渦輪可以是可變幾何形狀的渦輪。第二渦輪然后可以驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)，在由第二壓縮機(jī)進(jìn)行的一級(jí)壓縮之后，第二壓縮機(jī)可以引導(dǎo)進(jìn)氣到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過打開的第一壓縮機(jī)旁通元件繞過第一壓縮機(jī)，從而提供所需的增壓來滿足發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速要求，例如，在圖2所示的運(yùn)行模式B期間。第二渦輪和第二壓縮機(jī)可以為發(fā)動(dòng)機(jī)提供低壓增壓。然后方法300返回。
[0065]在306，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不在閾值速度之上，方法300進(jìn)行到314，其中所有汽缸都處于低端運(yùn)行模式。在一個(gè)示例中，在以低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上坡行駛期間，可以使用低端運(yùn)行模式，其中扭矩需求可以為高(例如，在閾值扭矩以上)。在316，第一渦輪切斷元件可以打開，第二渦輪切斷元件可以打開，第一壓縮機(jī)旁通元件可以關(guān)閉，并且第二壓縮機(jī)旁通元件可以關(guān)閉。在318，第一渦輪和第二渦輪可以都被接合，由此來自第一組汽缸的排氣可以流經(jīng)打開的第一渦輪切斷元件到達(dá)第一渦輪，并且來自第二組汽缸的排氣可以流經(jīng)第二打開的渦輪切斷元件到達(dá)第二渦輪。第一渦輪可以是固定幾何形狀的渦輪，而第二渦輪可以是可變幾何形狀的渦輪。進(jìn)氣可以在由第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)進(jìn)行的兩級(jí)壓縮之后被引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如，在圖2所示的運(yùn)行模式A期間。然后方法300返回。
[0066]在步驟302，如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不在閾值扭矩之上，則方法300進(jìn)行到320，其中第一組汽缸被啟用，同時(shí)第二組汽缸不被啟用。在一個(gè)示例中，第一汽缸組可以包括汽缸1、4，并且第二汽缸組可以包括汽缸2、3，如圖1所示。在322，第一渦輪切斷元件可以是打開的，第二渦輪切斷元件可以是關(guān)閉的，第一壓縮機(jī)旁通元件可以是關(guān)閉的，并且第二壓縮機(jī)旁通元件可以是打開的。在324，第一渦輪可以被接合，以經(jīng)過打開的第一渦輪切斷元件接收來自第一組汽缸的排氣，并且進(jìn)而可以在一級(jí)壓縮之后驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)以使壓縮的進(jìn)氣流入發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，在圖2所示的運(yùn)行模式C期間。第一渦輪和第一壓縮機(jī)可以為發(fā)動(dòng)機(jī)提供高壓增壓。然后方法300返回。
[0067]因此，在廣泛的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)通過接合第一渦輪增壓器和/或第二渦輪增壓器來運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)可以為發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的增壓壓力，從而滿足扭矩需求。
[0068]圖4-6顯示了機(jī)動(dòng)車輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第二實(shí)施例，其通過汽缸切斷來改善具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛的排氣傳導(dǎo)和空氣進(jìn)入，如下所述。
[0069]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括多個(gè)汽缸、進(jìn)氣部分、包括第一排氣管道和第一排氣渦輪增壓器的排氣部分。該第一排氣渦輪增壓器可以包括設(shè)置在第一排氣管道中的第一排氣渦輪和設(shè)置在進(jìn)氣部分中并且以扭矩傳遞方式與第一排氣渦輪連接的第一壓縮機(jī)。每個(gè)汽缸可以包括第一排氣門，其可以以流體傳導(dǎo)方式與第一排氣管道連接。第一組汽缸可以是可停用的。根據(jù)該實(shí)施例，排氣部分可以包括第二排氣管道和第二組汽缸，其中的每個(gè)汽缸包括第二排氣門，其以流體傳導(dǎo)方式與第二排氣管道連接。機(jī)動(dòng)車輛還可以包括第二排氣渦輪增壓器，其具有設(shè)置在第二排氣管道中的第二排氣渦輪和設(shè)置在進(jìn)氣部分中并且以扭矩傳遞方式與第二排氣渦輪連接的第二壓縮機(jī)。
[0070]因此，有利地，產(chǎn)生分離的排氣線路，其用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的所有汽缸都處于工作模式的運(yùn)行以及用于第一組汽缸被停用并且處于切斷模式的運(yùn)行。排氣線路可以由此適應(yīng)不同的運(yùn)行狀態(tài)。提供了具有汽缸切斷的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣部分，其不需要專門的氣門來實(shí)現(xiàn)。
[0071]當(dāng)所有汽缸都處于工作模式時(shí)，可以由此通過第一排氣渦輪從排氣中提取能量。在汽缸切斷期間，當(dāng)?shù)谝唤M汽缸處于切斷模式時(shí)，可以通過第二排氣渦輪從排氣中提取能量。
[0072]在一個(gè)示例中，第一排氣渦輪可以具有可變渦輪幾何形狀。在該示例中，可變渦輪幾何形狀可以用來提高在不同旋轉(zhuǎn)速度和負(fù)荷狀況下的渦輪增壓器的性能，以及用來提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)性能。在另一示例中，第二排氣渦輪可以具有不變的渦輪幾何形狀。
[0073]該排氣渦輪可以由此根據(jù)在汽缸切斷過程中出現(xiàn)的狀態(tài)被接合并且工作在最優(yōu)工作點(diǎn)。通過借助第二壓縮機(jī)的機(jī)械增壓，可以執(zhí)行汽缸切斷的范圍被擴(kuò)大，并且因此增大了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。因此，機(jī)動(dòng)車輛可以更有效率地運(yùn)行。
[0074]在機(jī)動(dòng)車輛的另一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)氣部分可以包括第一進(jìn)氣管道和第二進(jìn)氣管道。該第一壓縮機(jī)可以設(shè)置在第一進(jìn)氣管道中，而第二壓縮機(jī)設(shè)置在第二進(jìn)氣管道中。因此可以省略特殊氣門的復(fù)雜設(shè)置。
[0075]在機(jī)動(dòng)車輛的另一實(shí)施例中，第一排氣門可以具有比第二排氣門更大的流動(dòng)橫截面。排氣門可以由此被優(yōu)化，以用于其意圖的運(yùn)行期間出現(xiàn)的狀態(tài)。
[0076]在機(jī)動(dòng)車輛的一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)動(dòng)車輛可以包括設(shè)置在進(jìn)氣部分中的增壓空氣冷卻器。增壓空氣冷卻器冷卻進(jìn)氣，因此可以提高汽缸的充氣。在機(jī)動(dòng)車輛的另一實(shí)施例中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括串聯(lián)布置的四個(gè)汽缸，其中兩個(gè)內(nèi)側(cè)汽缸是可停用的。特別的，具有汽缸切斷的四汽缸直列式發(fā)動(dòng)機(jī)可以關(guān)于效率和響應(yīng)性能被優(yōu)化。
[0077]下面將參考附圖4-6進(jìn)一步詳細(xì)解釋實(shí)施例。
[0078]在圖4中，示意性地顯示了機(jī)動(dòng)車輛150的配置，其包括用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛150的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40。此外，機(jī)動(dòng)車輛150包括進(jìn)氣部分48以將進(jìn)氣32供給到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40以用于其運(yùn)行。為了排放在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40運(yùn)行期間產(chǎn)生的排氣33，機(jī)動(dòng)車輛150包括排氣部分50。
[0079]排氣部分50包括第一排氣管道36和第二排氣管道37。第二排氣管道37可操作地設(shè)置為與第一排氣管道36并聯(lián)。排氣管道36、37因此具有相同的流動(dòng)方向。
[0080]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40包括多個(gè)汽缸20，特別是串聯(lián)布置的四個(gè)汽缸20。每個(gè)汽缸20包括大排氣門21，通過該大排氣門21，排氣33可以從汽缸20被排出到排氣部分50的第一排氣管道36。大排氣門21因此以流體傳導(dǎo)方式連接到第一排氣管道36。優(yōu)選地，每個(gè)汽缸20包括至少一個(gè)大排氣門21。
[0081 ]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40包括可停用的第一組汽缸20 ο可停用意味著切斷汽缸20，同時(shí)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40以未切斷的剩余汽缸20繼續(xù)運(yùn)行。在這種情形下，切斷的汽缸20處于切斷模式，而未切斷的汽缸20在這種情形下處于第一工作模式。汽缸切斷是已知技術(shù)。在顯示的發(fā)動(dòng)機(jī)配置中，內(nèi)側(cè)的兩個(gè)汽缸20被指定為第一組。
[0082]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40還包括第二組汽缸20，其中每個(gè)汽缸包括至少一個(gè)小排氣門22。通過小排氣門22，排氣33可以從汽缸20中被排出到排氣部分50的第二排氣管道37中。小排氣門22由此以流體傳導(dǎo)方式連接到第二排氣管道37。在所示的配置中，外側(cè)汽缸20被指定為第二組。
[0083]在所有汽缸20均處于工作模式的運(yùn)行期間，機(jī)動(dòng)車輛150包括，將排氣33經(jīng)過至少一個(gè)大排氣門21傳導(dǎo)入第一排氣管道36，并且在第一組汽缸20處于切斷模式的運(yùn)行期間，通過至少一個(gè)小排氣門22將排氣33傳導(dǎo)出處于工作模式中的剩余汽缸20并進(jìn)入第二排氣管道37。為了該目的，大排氣門21和小排氣門22設(shè)計(jì)為可切換的。優(yōu)選的，大排氣門21比小排氣門22具有更大的流動(dòng)橫截面。
[0084]機(jī)動(dòng)車輛150還包括大排氣渦輪增壓器44。該大排氣渦輪增壓器44包括設(shè)置在第一排氣管道36中的第一排氣渦輪42和設(shè)置在進(jìn)氣部分48中的第一壓縮機(jī)46。第一排氣渦輪42和第一壓縮機(jī)46例如通過第一渦輪增壓器軸30以扭矩傳遞方式連接。第一排氣渦輪42特別地具有可變的渦輪幾何形狀。在此，在第一排氣渦輪42中的導(dǎo)向葉片被可調(diào)整地實(shí)施。
[0085]此外，機(jī)動(dòng)車輛150包括小排氣渦輪增壓器17。該小排氣渦輪增壓器17包括設(shè)置在第二排氣管道37中的第二排氣渦輪18和設(shè)置在進(jìn)氣部分48中的第二壓縮機(jī)19。第二排氣渦輪18和第二壓縮機(jī)19例如通過第二渦輪增壓器軸31以扭矩傳遞方式連接。第二排氣渦輪18特別地具有不變的渦輪幾何形狀。
[0086]大排氣渦輪增壓器44優(yōu)選大于小排氣渦輪增壓器17。在進(jìn)氣部分48中，優(yōu)選設(shè)置用于冷卻進(jìn)氣32的增壓空氣冷卻器29。
[0087]在所示的發(fā)動(dòng)機(jī)配置中，機(jī)動(dòng)車輛150的進(jìn)氣部分48包括至少在區(qū)域中的第一進(jìn)氣管道34和第二進(jìn)氣管道35。第一進(jìn)氣管道34和第二進(jìn)氣管道35在該情形下被可操作地設(shè)置為彼此并聯(lián)。因此，兩個(gè)進(jìn)氣管道34、35具有相同的流動(dòng)方向。
[0088]第一壓縮機(jī)46被設(shè)置在第一進(jìn)氣管道34中，并且第二壓縮機(jī)19被設(shè)置在第二進(jìn)氣管道35中。為了能夠控制進(jìn)氣32的流動(dòng)，第一進(jìn)氣門27設(shè)置在第一進(jìn)氣管道34中，其至少在一定程度上阻塞了分別以同樣方式打開的第一進(jìn)氣管道34，并且第二進(jìn)氣門28設(shè)置在第二進(jìn)氣管道35中，其至少在一定程度上阻塞了分別以同樣方式打開的第二進(jìn)氣管道35。
[0089]關(guān)于第一壓縮機(jī)46，設(shè)置有第一旁路23，在第一旁路23中，設(shè)置有第一旁通閥24。第一旁路23引導(dǎo)第一壓縮機(jī)46周圍的進(jìn)氣32。第一旁通閥24至少在一定程度上阻塞了分別以同樣方式打開的第一旁路23。
[0090]關(guān)于第二壓縮機(jī)19，設(shè)置有第二旁路25，在第二旁路25中，設(shè)置有第二旁通閥26。第二旁路25引導(dǎo)第二壓縮機(jī)19周圍的進(jìn)氣32。第二旁通閥26至少在一定程度上阻塞了分別以同樣方式打開的第二旁路25。
[0091]第一排氣管道36和第二排氣管道37兩者可以在第一排氣渦輪42和第二排氣渦輪18的下游合并。兩個(gè)進(jìn)氣管道34、35還在兩個(gè)壓縮機(jī)46、19的下游合并。
[0092]圖4的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以還包括控制系統(tǒng)113，其類似于圖1的控制系統(tǒng)112?？刂葡到y(tǒng)可以包括控制器113?？刂破?13在圖4中被顯示為微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元98、輸入/輸出端口 105，用于在該具體示例中被顯示為只讀存儲(chǔ)器芯片107的可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器109、不失效存儲(chǔ)器119和數(shù)據(jù)總線。除了之前討論的那些信號(hào)外，控制器113還可以從與發(fā)動(dòng)機(jī)2耦接的傳感器中接收各種信號(hào)，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值;來自與冷卻套管耦接的溫度傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來自與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸耦接的霍爾效應(yīng)傳感器(或其它類型)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);和來自MAP傳感器的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM可以通過控制器113從信號(hào)PIP中產(chǎn)生。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(未示出)可以設(shè)置在排氣道中來測(cè)量排氣溫度、排氣后處理系統(tǒng)溫度或者其它溫度。
[0093]存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器107可以由計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由處理器98實(shí)施用于執(zhí)行下述方法以及其它可預(yù)期但未列出的變體的方法。參考圖6來介紹示例方法。
[0094]控制器113從圖4的各種傳感器接收信號(hào)，并且使用圖4的各種致動(dòng)器根據(jù)接收到的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的指令來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。例如，控制器可以接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的反饋以確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，和/或后處理裝置溫度(例如來自MAF、MAP、PIP傳感器和溫度傳感器的反饋)，并且然后可以調(diào)整耦接到第一進(jìn)氣門27和第二進(jìn)氣門28的致動(dòng)器，從而調(diào)整進(jìn)氣門的位置。
[0095]圖5示意性顯示了圖4的第二實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)特征曲線圖。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40的運(yùn)行期間，汽缸20以基于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40的扭矩T的方式被切換(啟用或停用)。當(dāng)扭矩在閾值扭矩Tt以下時(shí)，通過關(guān)閉大排氣門而停用第一組汽缸20(兩個(gè)內(nèi)側(cè)汽缸)。在第二組汽缸中的小排氣門打開的同時(shí)，第二組汽缸20(第一組汽缸的兩個(gè)外側(cè)汽缸)中的大排氣門同樣被關(guān)閉。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在圖中的區(qū)域D中運(yùn)行，其中第二組汽缸使排氣流過第二排氣管道37到達(dá)小渦輪增壓器17的第二排氣渦輪18。第二壓縮機(jī)19被接合并將壓縮后的進(jìn)氣流過第二進(jìn)氣門28進(jìn)入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40。發(fā)動(dòng)機(jī)在圖的區(qū)域D中運(yùn)行期間，大渦輪增壓器44被停用。
[0096]當(dāng)扭矩在閾值扭矩Tt之上時(shí)，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40以所有汽缸20允許。運(yùn)行模式E表示當(dāng)所有汽缸都被啟用時(shí)的特征曲線圖區(qū)域。在運(yùn)行模式E期間，每個(gè)汽缸20中的大氣門21都是打開的，同時(shí)第二組汽缸中的小排氣門22是關(guān)閉的。來自汽缸20的排氣流過第一排氣管道36到達(dá)大渦輪增壓器44的第一渦輪42，并且進(jìn)氣流過第一壓縮機(jī)46并流過第一進(jìn)氣門27到達(dá)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40。在該運(yùn)行模式期間，小渦輪增壓器17可以未被啟用。
[0097]圖6顯示了用于運(yùn)行耦接到兩個(gè)渦輪增壓器的四汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的方法400。在一個(gè)示例中，方法400可以用于運(yùn)行圖4中的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)40的汽缸20 ο發(fā)動(dòng)機(jī)40包括大渦輪增壓器44和小渦輪增壓器17。第一渦輪42和第二排氣渦輪18可以沿著排氣部分50并聯(lián)設(shè)置，并且第一壓縮機(jī)46和第二壓縮機(jī)19可以沿著進(jìn)氣部分48并聯(lián)設(shè)置，如圖4所示。
[0098]方法400從402處的評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)開始，所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括但不限于，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等。方法400然后進(jìn)行到404，以評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是否在閾值扭矩之上，例如在加速過程中，在上坡行駛期間等。如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不在閾值扭矩之上，則方法400進(jìn)行到406，在406中，所有汽缸都被啟用并接合。所有汽缸的大排氣門都打開，使來自所有汽缸的排氣流到排氣系統(tǒng)。第二組汽缸(外側(cè)汽缸)中的小氣門都被關(guān)閉。方法400進(jìn)行到408，其中第一進(jìn)氣門打開，并且第二進(jìn)氣門關(guān)閉。這導(dǎo)致在410中大渦輪增壓器的接合，其中排氣從所有汽缸流入大渦輪增壓器的第一渦輪，并且來自大渦輪增壓器的第一壓縮機(jī)的壓縮的進(jìn)氣流過第一進(jìn)氣門到達(dá)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)小渦輪增壓器保持不被啟用。
[0099]在404，如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩在閾值速度之下，方法400進(jìn)行到412，其中第二組汽缸都被啟用，并且第一組汽缸被停用。在每個(gè)汽缸中的大排氣門被關(guān)閉并且第二組汽缸中的小排氣門被打開。在414，第一進(jìn)氣門關(guān)閉并且第二進(jìn)氣門打開。方法400進(jìn)行到416，其中小渦輪增壓器接合，使得排氣從第一組汽缸流向第二渦輪，驅(qū)動(dòng)小渦輪增壓器的第二壓縮機(jī)以將壓縮的進(jìn)氣流過第二進(jìn)氣門到達(dá)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。大渦輪增壓器未被接合。
[0100]因此，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在四缸模式中運(yùn)行，或者可以在汽缸停用模式中運(yùn)行，從而為產(chǎn)生期望的扭矩提供最優(yōu)的增壓壓力。
[0101]圖7-9顯示了機(jī)械增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其產(chǎn)生高充氣壓力并實(shí)現(xiàn)排氣后處理系統(tǒng)的快速加熱，特別在冷起動(dòng)狀態(tài)期間。
[0102]根據(jù)該實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配置有串聯(lián)設(shè)置在排氣排放系統(tǒng)中的兩個(gè)可串聯(lián)連接的渦輪，以及串聯(lián)設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的兩個(gè)可串聯(lián)連接的壓縮機(jī)。第一壓縮機(jī)可以大于第二壓縮機(jī)，因?yàn)橥ㄟ^該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的配置或者該機(jī)械增壓布置的配置，第一壓縮機(jī)形成了兩級(jí)壓縮的結(jié)構(gòu)內(nèi)的低壓級(jí)，而第二壓縮機(jī)壓縮已經(jīng)預(yù)先壓縮的空氣并且由此構(gòu)成高壓級(jí)。
[0103]第二渦輪可以作為高壓渦輪，而第一渦輪可以用于膨脹由于已經(jīng)流過高壓級(jí)從而已經(jīng)處于相對(duì)低壓下并且具有相對(duì)低密度的排氣流。
[0104]根據(jù)該實(shí)施例，高壓級(jí)的渦輪和低壓級(jí)的渦輪都可以具有旁通管路，經(jīng)過該旁通管路，排氣可以被引導(dǎo)繞過各自的渦輪。
[0105]在暖機(jī)階段中，排氣流，優(yōu)選為全部排氣流，被引導(dǎo)經(jīng)過第二渦輪，即經(jīng)過高壓級(jí)的渦輪，并且在第二渦輪的下游，被引導(dǎo)繞過第一渦輪并且優(yōu)選通過第一旁通管路返回到排氣排放系統(tǒng)，該第一旁通管路從位于第一渦輪上游的排氣排放系統(tǒng)處分支，從而形成第一接合點(diǎn)。
[0106]如果在暖機(jī)階段中，排氣流被引導(dǎo)經(jīng)過相對(duì)小的第二渦輪，那么可以產(chǎn)生足夠高的充氣壓力。同時(shí)，由于第一渦輪被繞過，被認(rèn)為是恒溫槽的大渦輪被取消，并且熱排氣被供給到至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)，由于該原因，所述系統(tǒng)在冷起動(dòng)之后或者在暖機(jī)階段中更快地達(dá)到其點(diǎn)火溫度。
[0107]在第一接合點(diǎn)(在該接合點(diǎn)處，第一旁通管路從排氣排放系統(tǒng)分支)，布置有氣門，其在暖機(jī)階段中處于第一工作位置，并且向著第一渦輪阻塞排氣排放系統(tǒng)并打開第一旁通管路，使得排氣流被引導(dǎo)繞過相對(duì)大的第一渦輪。這相對(duì)于常規(guī)實(shí)施例是非常關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)，在常規(guī)實(shí)施例中，氣門被設(shè)置在旁通管路自身中，并且當(dāng)氣門打開時(shí)，排氣能夠連續(xù)流入低壓級(jí)的渦輪。然后低壓級(jí)的渦輪實(shí)際上同樣表現(xiàn)出一定的流動(dòng)阻力。盡管如此，部分排氣流仍流經(jīng)相對(duì)大的第一渦輪。然而，在此處所考慮的運(yùn)行模式中，所述部分排氣流構(gòu)成(按百分比)全部排氣流的很大部分，其然后不可以直接被排氣后處理系統(tǒng)獲得以用于冷起動(dòng)之后的加熱目的。根據(jù)該實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置有排氣再循環(huán)裝置，其包括從排氣排放系統(tǒng)分支并且通入進(jìn)氣系統(tǒng)中以用于再循環(huán)排氣的管路。
[0108]為了遵循未來對(duì)于氮氧化物排放的限制，排氣再循環(huán)的使用日益頻繁，也就是說，排氣從排氣排放系統(tǒng)到進(jìn)氣系統(tǒng)中的再循環(huán)，因此可以大大降低氮氧化物的排放，并且提尚排氣再循環(huán)率。在此，排氣再循環(huán)率Xegr由Xegr=Iiiegr/(mEGR+mfresh air)確定，其中iiiegr表不再循環(huán)排氣的質(zhì)量，而Hlfre3sh alr表示供給的新鮮空氣或者燃燒氣體，在適當(dāng)情況下，該供給的新鮮空氣或者燃燒氣體被引導(dǎo)經(jīng)過壓縮機(jī)并被壓縮。排氣再循環(huán)也適于減少在部分負(fù)荷范圍內(nèi)未燃燒的碳?xì)浠衔锏呐欧拧?br>[0109]至少一種排氣后處理系統(tǒng)可以是氧化催化轉(zhuǎn)化器、三元催化轉(zhuǎn)化器、存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器、選擇催化轉(zhuǎn)化器和/或微粒過濾器。
[0110]在第一接合點(diǎn)處可以設(shè)置氣門，在第二工作位置，該氣門向著第一渦輪通向排氣排放系統(tǒng)，并且阻塞第一旁通管路。在一個(gè)示例中，在第一接合點(diǎn)處的氣門可以是可樞轉(zhuǎn)的活板。
[0111]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以優(yōu)選在根據(jù)第一運(yùn)行模式使用第二排氣渦輪增壓器的單級(jí)形式中被機(jī)械增壓，或者在根據(jù)第二運(yùn)行模式使用第一排氣渦輪增壓器和第二排氣渦輪增壓器的二級(jí)形式中被機(jī)械增壓。
[0112]在第一運(yùn)行模式中，設(shè)置在第一接合點(diǎn)處的氣門位于第一工作位置中，然而，在第二運(yùn)行模式中，該氣門位于第二工作位置中。
[0113]根據(jù)該實(shí)施例，增壓空氣冷卻器被設(shè)置在壓縮機(jī)之間的進(jìn)氣系統(tǒng)中。在兩級(jí)壓縮的結(jié)構(gòu)中，假定相同的機(jī)械增壓裝配件的總壓力比，則增壓空氣冷卻器可以降低在低壓級(jí)中被壓縮的增壓空氣的溫度，并且因此增加增壓空氣的密度，結(jié)果，高壓級(jí)中的壓縮被增大并且高壓級(jí)的出口溫度可以被降低。這還提供了對(duì)熱過載的保護(hù)。然而，通過增壓空氣冷卻器，壓縮器組的總壓力比也可以增加，并且因此功率也可以進(jìn)一步增加，即功率增加被進(jìn)一步增大。
[0114]增壓空氣冷卻器可以設(shè)置在壓縮機(jī)之間，這可以取消必須提供在高壓壓縮機(jī)處的旁通管路。根據(jù)該實(shí)施例，不需要所述類型的旁通管路。高壓壓縮機(jī)在單級(jí)壓縮的結(jié)構(gòu)中壓縮更少量的增壓空氣，或者在兩級(jí)壓縮的結(jié)構(gòu)中壓縮相對(duì)大量的增壓空氣，其中相對(duì)大量的增壓空氣在低壓級(jí)中被預(yù)先壓縮并且在以該方式被預(yù)處理的增壓空氣進(jìn)入第二壓縮機(jī)級(jí)即第二壓縮機(jī)之前，其在增壓空氣冷卻器中被中間冷卻。在所述兩種運(yùn)行模式中的任一種中均不需要繞過第二壓縮機(jī)?？梢詫C(jī)械增壓裝置和驅(qū)動(dòng)單元作為整體緊密封裝。
[0115]不需要以下的運(yùn)行模式，即其中增壓空氣在低壓級(jí)中的單級(jí)壓縮結(jié)構(gòu)中被壓縮并且隨后經(jīng)由旁通管路被引導(dǎo)繞過高壓壓縮機(jī)的運(yùn)行模式，并且根據(jù)該實(shí)施例，該運(yùn)行模式優(yōu)選也不被提供。在該方面，同樣省略了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或者機(jī)械增壓布置到所述運(yùn)行模式的切換。不期望的扭矩下降(例如在此類轉(zhuǎn)換中將普遍出現(xiàn))也連同切換過程一起被省略。
[0116]在這方面，根據(jù)該實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)也具有良好的扭矩特性，以及從根本上提高的運(yùn)行性能。在一些情形中，在存在相對(duì)高負(fù)荷的情況下，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)被機(jī)械增壓并且根據(jù)第二運(yùn)行模式運(yùn)行在兩級(jí)模式中。機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第一接合點(diǎn)處的氣門是3-2路氣門，即具有三個(gè)端口和兩個(gè)切換位置的氣門。
[0117]第一接合點(diǎn)處的氣門可以是可樞轉(zhuǎn)的活板。當(dāng)從第一旁通管路關(guān)閉的狀態(tài)繼續(xù)進(jìn)行到打開第一旁通管路時(shí)，該活板可與排氣流動(dòng)方向相反地樞轉(zhuǎn)。然后，如果活板出現(xiàn)了缺陷，則該活板通過排氣流樞轉(zhuǎn)到第一旁通管路被阻塞的位置，并且該排氣流經(jīng)兩個(gè)渦輪。該氣門可以是電氣控制的、液壓控制的、氣動(dòng)控制的、機(jī)械控制的或者磁控制的，優(yōu)選借助發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
[0118]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第一旁通管路在第一渦輪下游再次通入排氣排放系統(tǒng)中。
[0119]第一旁通管路再次通入排氣排放系統(tǒng)中的事實(shí)具有的優(yōu)點(diǎn)是所有排氣可以被供給到設(shè)置在排氣排放系統(tǒng)中的至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)。
[0120]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例因此也具有優(yōu)點(diǎn)，其中第一旁通管路在提供在排氣排放系統(tǒng)中的至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)的上游再次通入排氣排放系統(tǒng)中。
[0121]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中至少另一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)被設(shè)置在第一旁通管路中。所述另一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)通常比提供在排氣排放系統(tǒng)中的至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)設(shè)置得更接近內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的出口。因此，所述另一排氣后處理系統(tǒng)在冷起動(dòng)之后更快地達(dá)到要求的點(diǎn)火溫度。
[0122]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第二旁通管路在第一接合點(diǎn)的上游再次通入排氣排放系統(tǒng)。
[0123]如果設(shè)置在第一接合點(diǎn)處的氣門之后被定位在其第一工作位置中，其中第一旁通管路打開并且向著第一渦輪的排氣排放系統(tǒng)被阻塞，那么內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)第一運(yùn)行模式使用第二排氣渦輪增壓器被以單級(jí)模式機(jī)械增壓，其中所有排氣經(jīng)過第一旁通管路并且沒有排氣被引導(dǎo)到第一渦輪。
[0124]然而，機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例也可以具有優(yōu)點(diǎn)，其中第二旁通管路在第一接合點(diǎn)的下游再次通入排氣排放系統(tǒng)中。
[0125]與以上實(shí)施例不同的是，即使在設(shè)置在第一接合點(diǎn)處的氣門在其第一工作位置中向著第一渦輪阻塞排氣排放系統(tǒng)，特別是通過打開切斷元件而打開第二旁通管路時(shí)，排氣仍然可以被提供到第一渦輪。以這種方式，第一渦輪可以保持在可預(yù)定的最小旋轉(zhuǎn)速度，因此增大了機(jī)械增壓布置的響應(yīng)性能。
[0126]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第三旁通管路從第一壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣系統(tǒng)分支。
[0127]所述旁通管路還可以基本上用于增壓空氣的排放(blow-off)，因此在第一壓縮機(jī)中被壓縮的增壓空氣被再循環(huán)。另一切斷元件設(shè)置在第三旁通管路中以用于控制所述排放或者再循環(huán)的增壓空氣的目的。
[0128]然而，第三旁通管路也可以用于新鮮空氣的進(jìn)氣，特別是在實(shí)際上沒有排氣或者沒有排氣流經(jīng)過第一大渦輪，并且因此第二小渦輪執(zhí)行壓縮工作的情況下。然后第一壓縮機(jī)僅僅構(gòu)成了由第二壓縮機(jī)吸入的新鮮空氣的流動(dòng)阻力。然后旁通管路使第一壓縮機(jī)能夠被繞過，從而允許進(jìn)氣系統(tǒng)去除節(jié)流。機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第三旁通管路通入增壓空氣冷卻器和第二壓縮機(jī)之間的進(jìn)氣系統(tǒng)，從而形成第二接合點(diǎn)。
[0129]然后，在單級(jí)壓縮的結(jié)構(gòu)中，增壓空氣在進(jìn)入高壓壓縮機(jī)之前不被冷卻，在兩級(jí)壓縮的結(jié)構(gòu)中，增壓空氣在壓縮機(jī)之間被冷卻。
[0130]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第一壓縮機(jī)大于第二壓縮機(jī)。機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第一渦輪大于第二渦輪。機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第二排氣渦輪增壓器的第二渦輪具有可變的渦輪幾何形狀。
[0131]可變的渦輪幾何形狀增加了機(jī)械增壓的靈活性(flexibility)。它允許渦輪幾何形狀被連續(xù)可變地適應(yīng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)工作點(diǎn)以及當(dāng)前的排氣質(zhì)量流。與具有固定幾何形狀的渦輪不同，可以在廣泛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷內(nèi)實(shí)現(xiàn)或多或少滿意的機(jī)械增壓。特別的，具有可變渦輪幾何形狀的渦輪和繞過所述渦輪的第二旁通管路的組合使得高壓渦輪可以使小排氣質(zhì)量流流動(dòng)并且由此可以用于低部分負(fù)荷范圍。因此，即使在低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及即使在非常低的排氣質(zhì)量流的情況下也可以獲得高渦輪壓力比。
[0132]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中另一增壓空氣冷卻器被設(shè)置在壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣系統(tǒng)中。該另一增壓空氣冷卻器降低了空氣溫度并因此增加了最終壓縮的空氣的密度，結(jié)果另一冷卻器利用空氣對(duì)燃燒室進(jìn)行了增壓，即提供了更大的空氣質(zhì)量。
[0133]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中不需提供繞過第二壓縮機(jī)的旁通管路。
[0134]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第一渦輪具有固定不變的渦輪幾何形狀。該實(shí)施例特別具有成本優(yōu)勢(shì)。首先，對(duì)于這種類型的渦輪構(gòu)造，省略了復(fù)雜和昂貴的調(diào)整機(jī)構(gòu)。第二，由于運(yùn)行原理，不需要渦輪控制。
[0135]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中第一壓縮機(jī)具有固定的不變的壓縮機(jī)幾何形狀。具有固定的幾何形狀的壓縮機(jī)由于與具有固定幾何形狀的渦輪同樣的原因，特別是由于更簡(jiǎn)單的構(gòu)造而具有成本優(yōu)勢(shì)。
[0136]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中用于排氣再循環(huán)的管路在增壓空氣冷卻器下游通入進(jìn)氣系統(tǒng)中。以這種方式，排氣流不被引導(dǎo)經(jīng)過增壓空氣冷卻器，并且因此，所述冷卻器不能被污染物的沉積物淤塞，特別是包含在排氣流中的碳煙顆粒和油。
[0137]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中在用于排氣再循環(huán)的管路中設(shè)置有附加的冷卻器。所述附加的冷卻器降低了熱排氣流中的溫度并因此增加了排氣密度。因此，由增壓空氣與再循環(huán)的排氣的混合引起的汽缸新鮮充氣的溫度以這種方式被進(jìn)一步降低，結(jié)果，附加的冷卻器也有助于以新鮮混合物對(duì)燃燒室增壓。
[0138]機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例具有優(yōu)點(diǎn)，其中切斷元件設(shè)置在用于排氣再循環(huán)的管路中。所述切斷元件用來控制排氣再循環(huán)率。
[0139]為了獲得顯著降低的氮氧化物排放，需要高排氣再循環(huán)率，其可以為XEGR?60%-70%的數(shù)量級(jí)。
[0140]然而，如果再循環(huán)的排氣通過高壓EGR從渦輪上游的排氣排放系統(tǒng)提取，并且不再用于驅(qū)動(dòng)渦輪，則在具有排氣渦輪增壓并且連同使用排氣再循環(huán)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間產(chǎn)生了沖突。所述沖突可以容易地基于具有通過排氣渦輪增壓器的單級(jí)機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)被說明。
[0141]在排氣再循環(huán)率增加的情況下，供給到渦輪的剩余的排氣流減少。流過渦輪的更小的排氣質(zhì)量流導(dǎo)致更小的渦輪壓力比。隨著渦輪壓力比的減小，充氣壓力比同樣也減小，其等同于較小的壓縮機(jī)質(zhì)量流。除了充氣壓力降低外，在壓縮機(jī)運(yùn)行中還可以出現(xiàn)有關(guān)壓縮機(jī)的喘振極限的額外問題。
[0142]由于該原因，如果合適的話，除了高壓EGR配置外，提供低壓EGR配置也是有用的。機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例可以是有利的，其中設(shè)置有高壓EGR配置。
[0143]通過以下方法實(shí)現(xiàn)了第二子目標(biāo)，在該方法中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)第一運(yùn)行模式利用第二排氣渦輪增壓器以單級(jí)模式被機(jī)械增壓，或者根據(jù)第二運(yùn)行模式利用第一排氣渦輪增壓器和第二排氣渦輪增壓器以二級(jí)模式被機(jī)械增壓。
[0144]方法變體是有利的，其中，在暖機(jī)階段中，第一旁通管路打開，并且阻止排氣流通過第二渦輪流到第一渦輪，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)第一運(yùn)行模式利用第二排氣渦輪增壓器以單級(jí)模式被機(jī)械增壓。
[0145]下面將參照附圖7-9對(duì)實(shí)施例進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。
[0146]圖7顯示了基于四缸直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的示例的機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100的實(shí)施例。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100的四個(gè)汽缸52沿著汽缸蓋的縱軸線成直線布置。各汽缸52的排氣管路合并形成了共用的排氣排放系統(tǒng)54，從而所有的排氣管路彼此連接，并且在所有的排氣管路中具有相同的排氣壓力。此外，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100具有進(jìn)氣系統(tǒng)102以用于向汽缸52供給增壓空
Ho
[0147]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100配備有布置在排氣排放系統(tǒng)54中的兩個(gè)可串聯(lián)連接的渦輪、第一渦輪66a和第二渦輪56a，以及布置在進(jìn)氣系統(tǒng)202中的兩個(gè)可串聯(lián)連接的壓縮機(jī)，即第一壓縮機(jī)66b和第二壓縮機(jī)56b，其中在每種情形中，第一禍輪66a和第一壓縮機(jī)66b被組合形成第一排氣禍輪增壓器66，并且第二禍輪56a和第二壓縮機(jī)56b形成第二排氣禍輪增壓器56。供給到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100的增壓空氣可以因此在兩級(jí)中被壓縮，其中第一排氣渦輪增壓器66作為低壓級(jí)66，而第二排氣渦輪增壓器56作為高壓級(jí)56。第二排氣渦輪增壓器56的第二渦輪56a被設(shè)置在第一排氣渦輪增壓器66的第一渦輪66a的上游，而第二排氣渦輪增壓器56的第二壓縮機(jī)56b被設(shè)置在第一排氣渦輪增壓器66的第一壓縮機(jī)66b的下游。
[0148]第一壓縮機(jī)66b大于第二壓縮機(jī)56b，因?yàn)榈谝粔嚎s機(jī)66b在兩級(jí)壓縮的結(jié)構(gòu)中形成低壓級(jí)，而第二壓縮機(jī)56b壓縮已經(jīng)預(yù)先壓縮的空氣并且因此構(gòu)成高壓級(jí)。
[0149]由于同樣的原因，第一渦輪66a大于第二渦輪56a。這是因?yàn)榈诙u輪56a作為高壓渦輪56a，而第一渦輪66a用于膨脹排氣流，該排氣流由于已經(jīng)過高壓級(jí)的事實(shí)從而已經(jīng)處于相對(duì)低壓并且具有相對(duì)低密度。
[0150]增壓空氣冷卻器64a被設(shè)置在第一壓縮機(jī)66b和第二壓縮機(jī)56b之間的進(jìn)氣系統(tǒng)102中。另一增壓空氣冷卻器64b被設(shè)置在第一壓縮機(jī)66b和第二壓縮機(jī)56b的下游。空氣溫度被降低，并且因此增壓空氣的密度增加，從而實(shí)現(xiàn)了利用空氣的汽缸52的有效增壓。
[0151]排氣后處理系統(tǒng)62設(shè)置在第一渦輪66a和第二渦輪56a下游的排氣排放系統(tǒng)54中。
[0152]在圖7所示的實(shí)施例中，第一渦輪66a具有固定不變的渦輪幾何形狀和第一旁通管路60，該第一旁通管路60從排氣排放系統(tǒng)54的第一禍輪66a和第二禍輪56a之間分支從而形成第一接合點(diǎn)57a。第一旁通管路60在提供在排氣排放系統(tǒng)54中的第一渦輪66a下游和排氣后處理系統(tǒng)62上游再次通入排氣排放系統(tǒng)54中。氣門58，在目前的情況中為二通氣門58，被設(shè)置在第一接合點(diǎn)57a處。
[0153]第二排氣渦輪增壓器56的第二渦輪56a具有可變渦輪幾何形狀和第二旁通管路72，該第二旁通管路72從位于第二渦輪56a上游的排氣排放系統(tǒng)54分支，并且在位于第一渦輪66a和第二渦輪56a之間的第一接合點(diǎn)57a的下游處再次通入排氣排放系統(tǒng)54。切斷元件73設(shè)置在第二旁通管路72中。
[0154]第一壓縮機(jī)66b配備有第三旁通管路68，該第三旁通管路68從位于第一壓縮機(jī)66b上游的進(jìn)氣系統(tǒng)102分支并且在第一壓縮機(jī)66b和第二壓縮機(jī)56b之間通入進(jìn)氣系統(tǒng)202，從而形成第二接合點(diǎn)57b。第三旁通管路68具有另一切斷元件70，并且在增壓空氣冷卻器64a和第二壓縮機(jī)56b之間通入進(jìn)氣系統(tǒng)102。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100配備有排氣再循環(huán)裝置(未說明)。
[0155]圖7所示的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)213，其類似于圖1的控制系統(tǒng)112?？刂葡到y(tǒng)可以包括控制器213?？刂破?13在圖4中被顯示為微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元203、輸入/輸出端口 205、用于在該具體示例中被顯示為只讀存儲(chǔ)器芯片207的可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器209、不失效存儲(chǔ)器211和數(shù)據(jù)總線。除了之前討論的那些信號(hào)外，控制器213還可以接收來自與發(fā)動(dòng)機(jī)100耦合的傳感器的各種信號(hào)，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值;來自與冷卻套管耦接的溫度傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來自與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸耦接的霍爾效應(yīng)傳感器(或其它類型)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);和來自MAP傳感器的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM可以通過控制器213從信號(hào)PIP中產(chǎn)生。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(未示出)可以設(shè)置在排氣道中來測(cè)量排氣溫度、排氣后處理系統(tǒng)溫度或者其它溫度。
[0156]存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器207可以由計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由處理器203實(shí)施用于執(zhí)行下述方法以及其它可預(yù)期但未列出的變體的指令。參考圖9來說明示例方法。
[0157]控制器213從圖7的各種傳感器接收信號(hào)，并且使用圖7的各種致動(dòng)器根據(jù)接收到的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的指令來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。例如，控制器可以接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的反饋以確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，和/或后處理裝置溫度(例如來自MAF、MAP、PIP傳感器和溫度傳感器的反饋)，并且然后可以調(diào)整耦接到氣門57a和切斷元件73的致動(dòng)器，如圖7中所示。
[0158]圖8示意性地顯示了圖7的實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)特征曲線圖。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100根據(jù)第一運(yùn)行模式F使用第二排氣渦輪增壓器56以單級(jí)模式被機(jī)械增壓，或者根據(jù)第二運(yùn)行模式G使用第一排氣渦輪增壓器66和第二排氣渦輪增壓器56以兩級(jí)模式被機(jī)械增壓。
[0159]在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100的運(yùn)行期間，渦輪增壓器以取決于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100的扭矩的方式被接合。當(dāng)扭矩小于閾值扭矩!^時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于第一運(yùn)行模式F，其中來自汽缸52的排氣進(jìn)入第一禍輪增壓器66的第一禍輪66a，并且接合第一壓縮機(jī)66b，該第一壓縮機(jī)66b壓縮進(jìn)氣并且引導(dǎo)其流到發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)扭矩需求小于閾值扭矩!^時(shí)，低壓級(jí)被接合以輸送壓縮的進(jìn)氣從而滿足增壓壓力需求。
[0160]當(dāng)扭矩大于閾值扭矩1^時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在第二運(yùn)行模式G中運(yùn)行，如圖8所示。來自汽缸的排氣流到第二排氣渦輪增壓器56的第二渦輪56a，并且然后經(jīng)過氣門57a流到第一渦輪66a，從而接合高壓渦輪增壓器和低壓渦輪增壓器兩者。排氣從第一渦輪下游流到排氣后處理系統(tǒng)62。第一壓縮機(jī)66b和第二壓縮機(jī)56b都被接合并且引導(dǎo)壓縮的進(jìn)氣通過增壓空氣冷卻器64b進(jìn)入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100。
[0161]圖9顯示了運(yùn)行連接到兩個(gè)渦輪增壓器的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的方法900。在一個(gè)示例中，方法900可以用來運(yùn)行圖7所示的系統(tǒng)，包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100的汽缸52。發(fā)動(dòng)機(jī)100包括大渦輪增壓器66和小禍輪增壓器56。第一禍輪66a和第二禍輪56a可以沿著排氣排放系統(tǒng)54并聯(lián)設(shè)置，且第一壓縮機(jī)66b和第二壓縮機(jī)56b可以沿著進(jìn)氣系統(tǒng)102并聯(lián)設(shè)置，如圖7所示。
[0162]方法900開始于902處的評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)開始，所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括但不限于，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等。方法900然后進(jìn)行到904，以評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是否在閾值扭矩之上，例如在加速過程中，在上坡行駛期間等。如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不在閾值扭矩之上，則方法900進(jìn)行到906，在906中，以第二運(yùn)行模式運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，其中高壓渦輪增壓器和低壓渦輪增壓器均被接合。在908，排氣流從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸流到第一渦輪增壓器(低壓)的第一渦輪。排氣從第一渦輪經(jīng)過第一旁通管路流到第二渦輪并且然后排氣流從第二渦輪流到下游的后處理裝置(例如，圖7所示的后處理裝置62)。在910，第一渦輪增壓器的第一壓縮機(jī)和第一渦輪增壓器的第二壓縮機(jī)分別被第一渦輪和第二渦輪驅(qū)動(dòng)，由此引起進(jìn)氣被壓縮機(jī)的兩級(jí)壓縮，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)提供了所需的增壓壓力以滿足扭矩需求。然后方法900返回。
[0163]在904，如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩低于閾值扭矩，方法900進(jìn)行到412，并且在第一運(yùn)行模式中運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，其中高壓渦輪增壓器被接合(例如，第二渦輪增壓器56)。在914，排氣沿著第一旁通管路流到第二渦輪增壓器(高壓)的第二渦輪，并且然后流到下游的后處理裝置。在916，第二壓縮機(jī)被第二渦輪增壓器驅(qū)動(dòng)，由此引起通過第二壓縮機(jī)的進(jìn)氣的一級(jí)高壓壓縮，輸送進(jìn)氣到發(fā)動(dòng)機(jī)。然后方法900返回。因此，在廣泛的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷范圍內(nèi)，通過對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行一級(jí)壓縮或者對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行二級(jí)壓縮來運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)效率。此外，在第一運(yùn)行模式或者第二運(yùn)行模式中，在排氣流到后處理裝置之前，使排氣流過至少一個(gè)渦輪可以使后處理裝置能夠更快速達(dá)到點(diǎn)火溫度，特別是在冷起動(dòng)狀態(tài)期間。以這種方式，在具有串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)中，通過調(diào)整排氣和進(jìn)氣流動(dòng)路徑，可以在各種發(fā)動(dòng)機(jī)工況期間產(chǎn)生期望的扭矩。
[0164]圖10顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的另一實(shí)施例，其具有串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)渦輪增壓器、在渦輪之間的排氣后處理裝置、以及在用于排氣再循環(huán)的排氣導(dǎo)管和進(jìn)氣導(dǎo)管之間的流體連接，如將在下面詳細(xì)討論的。
[0165]渦輪增壓器用于在正壓力下以燃燒空氣機(jī)械增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸。渦輪增壓器包括渦輪和壓縮機(jī)，渦輪和壓縮機(jī)可以相似的方式構(gòu)造并安裝在同一軸上。排氣的質(zhì)量流將排氣導(dǎo)管中的渦輪葉輪設(shè)置為旋轉(zhuǎn)。扭矩通過共用的軸傳遞到進(jìn)氣導(dǎo)管中的壓縮機(jī)葉輪，結(jié)果壓縮機(jī)壓縮燃燒空氣。在用于對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械增壓的串聯(lián)設(shè)置的渦輪增壓器的情況中，排氣首先流過第一渦輪增壓器的渦輪，并且隨后流過設(shè)置在第一渦輪增壓器的渦輪下游的第二渦輪增壓器的渦輪。當(dāng)需要時(shí)或者如果具有足夠的排氣來進(jìn)行第二渦輪增壓器的渦輪的操作時(shí)，第二渦輪增壓器的渦輪也可以被接通。
[0166]串聯(lián)設(shè)置的渦輪增壓器的優(yōu)點(diǎn)是使相應(yīng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以高效率運(yùn)行。缺點(diǎn)在于由于在排氣流過渦輪時(shí)大量的熱能被從排氣抽取，因此導(dǎo)致巨大的熱量損失。結(jié)果，更少的熱能可用于設(shè)置在渦輪下游的排氣后處理裝置。這導(dǎo)致排氣后處理裝置的延遲起動(dòng)并且因此導(dǎo)致更大量的排氣污染物的排放。
[0167]可以通過排氣再循環(huán)而實(shí)現(xiàn)特別是排氣中氮氧化物的排放的減少。為了這個(gè)目的，排氣可以與增壓空氣混合并且再循環(huán)通過內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在具有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和低壓排氣再循環(huán)裝置(LP-EGR)的機(jī)動(dòng)車輛中，排氣或者部分排氣經(jīng)由在排氣流動(dòng)方向上被設(shè)置在柴油微粒過濾器(DPF)下游的再循環(huán)閥被引導(dǎo)離開壓縮機(jī)的方向。作為一個(gè)準(zhǔn)則，由于排氣在通過兩個(gè)渦輪后的低溫，特別是在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的低負(fù)荷的情況下，可能需要附加的高壓排氣再循環(huán)裝置(HP-EGR)，以便避免太低的增壓空氣入口溫度，因?yàn)樘偷脑鰤嚎諝馊肟跍囟葧?huì)導(dǎo)致過量的一氧化碳和碳?xì)浠衔锏呐欧?。然而，HP-EGR的缺點(diǎn)是被導(dǎo)入的排氣導(dǎo)致比期望更高的溫度，并且通過將排氣引導(dǎo)離開，排氣質(zhì)量流在到達(dá)渦輪增壓器的渦輪之前被減少。
[0168]用于運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示例系統(tǒng)和方法可以包括排氣導(dǎo)管、進(jìn)氣導(dǎo)管、第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器，其中第二渦輪增壓器相對(duì)于第一渦輪增壓器串聯(lián)設(shè)置，從而第一渦輪增壓器的渦輪和第二渦輪增壓器的渦輪通過排氣導(dǎo)管的至少一個(gè)排氣管路被流體連接，并且其中至少一個(gè)第一排氣后處理裝置設(shè)置在第一渦輪增壓器的渦輪下游的排氣管路中，而排氣再循環(huán)裝置的至少一個(gè)管路從第一排氣后處理裝置下游的排氣管路分支，通過所述排氣再循環(huán)裝置的至少一個(gè)管路，可以形成到進(jìn)氣導(dǎo)管的進(jìn)氣管路的流體連接。
[0169]除了串聯(lián)設(shè)置的渦輪增壓器外，也可以具有在第一渦輪增壓器的渦輪下游的中間排氣后處理裝置和從所述渦輪下游分支的LP-EGR。這可以允許排氣后處理裝置的快速起動(dòng)，因?yàn)榕艢鉄崃吭诖丝虖臏u輪中的排氣中被抽取出。此外，引導(dǎo)離開高壓渦輪下游的排氣仍可以具有足夠的熱能，并且因此排氣不必經(jīng)由HP-EGR被引導(dǎo)離開。
[0170]第一渦輪增壓器可以稱為高壓渦輪增壓器，并且其渦輪和壓縮機(jī)分別作為高壓渦輪和高壓壓縮機(jī)。第二渦輪增壓器也可以被稱為低壓渦輪增壓器，并且其渦輪和壓縮機(jī)分別作為低壓渦輪和低壓壓縮機(jī)。第一排氣后處理裝置可以被稱為中間排氣后處理裝置。
[0171]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)特別地是壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，但是也可以是不同的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。高壓渦輪可以是具有可變渦輪幾何形狀的渦輪(可變噴嘴渦輪，VNT渦輪)，但是也可以是不同的。
[0172]排氣再循環(huán)裝置的管路可以優(yōu)選為通過組合閥連接到進(jìn)氣管路。結(jié)果，排氣再循環(huán)裝置可以被調(diào)整或者被接通或者關(guān)閉。
[0173]排氣再循環(huán)裝置的管路可以連接到位于第二渦輪增壓器的壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣管路。通過混合導(dǎo)入的排氣和來自低壓壓縮機(jī)的已經(jīng)被加熱的壓縮空氣，可以包含在再循環(huán)排氣中并且可以損壞隨后的壓縮機(jī)的水的冷凝被有利地限制。
[0174]第一增壓空氣冷卻器可以額外地設(shè)置在排氣再循環(huán)裝置的管路口的下游的進(jìn)氣管路中。通過排氣再循環(huán)裝置通入上游的進(jìn)氣導(dǎo)管，第一增壓空氣冷卻器可以是用于增壓空氣和用于引入的再循環(huán)排氣的冷卻器。因此不再需要用于排氣的專門的增壓空氣冷卻器。
[0175]在第一增壓空氣冷卻器上游，具有冷卻器旁通閥的第一旁通管路可以從進(jìn)氣管路分支，并且在第一增壓空氣冷卻器下游，其可以再次通入進(jìn)氣管路中。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的低負(fù)荷的情況下，當(dāng)冷卻器旁通閥打開時(shí)，排氣可以被引導(dǎo)繞過第一增壓空氣冷卻器，結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中的增壓空氣的較高的入口溫度。結(jié)果，一氧化碳和未燃燒的碳?xì)浠衔锏呐欧趴梢员３譃榈汀?br>[0176]此外，在第一增壓空氣冷卻器下游和高壓壓縮機(jī)上游，具有壓縮機(jī)旁通閥的第二旁通管路可以從進(jìn)氣管路處分支，并且在第一渦輪增壓器的壓縮機(jī)的下游，其可以再次通入進(jìn)氣管路中。具有冷凝出口閥的第三旁通管路可以流體連接第一增壓空氣冷卻器和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的入口歧管。冷凝出口閥可以允許例如冷凝物被傳導(dǎo)離開第一增壓空氣冷卻器。
[0177]具有渦輪旁通閥的第四旁通管路可以設(shè)置在排氣導(dǎo)管中，第四旁通管路從位于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)下游的排氣管路處分支，并且通入第二渦輪增壓器的渦輪上游的排氣管路中。第四旁通管路可以允許排氣被傳導(dǎo)繞過高壓渦輪，從而排氣可以被引入位于低壓渦輪上游的排氣管路中，并且可以用于驅(qū)動(dòng)低壓渦輪。第二排氣后處理裝置可以位于低壓渦輪下游的排氣管路中，第二排氣后處理裝置允許未再循環(huán)的排氣和通過第四旁通管路被導(dǎo)入的排氣的后處理。
[0178]圖10顯示了具有四個(gè)串聯(lián)設(shè)置的汽缸252a的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252的實(shí)施例250。汽缸也可以以不同方式排列，例如V形排列。來自汽缸252b出口的排氣流入排氣導(dǎo)管253。排氣導(dǎo)管253可以具有排氣管路253a，但是也可以包括多個(gè)排氣管路。增壓空氣通過進(jìn)氣導(dǎo)管254流到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252。進(jìn)氣導(dǎo)管254可以具有進(jìn)氣管路254a，但是也可以包括多個(gè)進(jìn)氣管路。渦輪255a，也稱為高壓渦輪255a，其屬于第一渦輪增壓器255并通過軸255b連接到壓縮機(jī)255c，渦輪255a可以設(shè)置在排氣導(dǎo)管253中。渦輪255a可以通過排氣導(dǎo)管流體連接到渦輪256a，也稱為低壓渦輪，其屬于第二渦輪增壓器256。渦輪256a可以通過軸256b連接到壓縮機(jī)256c。第一排氣后處理裝置257可以設(shè)置在渦輪255a和高壓渦輪255a下游的渦輪256a之間。排氣后處理裝置257可以包括，例如NOx存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器、柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器和/或柴油微粒過濾器。
[0179]表示LP-EGR開始的管路258從位于第一排氣后處理裝置257下游的排氣再循環(huán)閥258a處分支。管路258通過組合閥259通入進(jìn)氣導(dǎo)管254的管路254a中。
[0180]第一增壓空氣冷卻器260可以設(shè)置在組合閥259下游的進(jìn)氣導(dǎo)管254中。第一增壓空氣冷卻器260被提供用于冷卻來自第二渦輪增壓器256的壓縮機(jī)256c的壓縮的增壓空氣和導(dǎo)入的排氣，通過第一旁通管路261，增壓空氣，特別是與排氣混合的增壓空氣，可以通過打開的冷卻器旁通閥262在第一增壓空氣冷卻器260周圍傳導(dǎo)。第一旁通管路261在點(diǎn)261a處從進(jìn)氣管路254a分支，并且在點(diǎn)261b處再次通入進(jìn)氣管路254a中。
[0181 ] 壓縮機(jī)255c，也稱為高壓壓縮機(jī)255c，被設(shè)置在增壓空氣冷卻器260下游。當(dāng)設(shè)置在第二旁通管路263中的壓縮機(jī)旁通閥264打開時(shí)，增壓空氣可以通過第二旁通管路263在高壓壓縮機(jī)255c周圍被傳導(dǎo)。第二旁通管路263在點(diǎn)263a處從進(jìn)氣管路254a分支，并且在點(diǎn)263b處再次通入進(jìn)氣管路254a。
[0182]第二增壓空氣冷卻器265可以設(shè)置在高壓壓縮器255c下游的進(jìn)氣導(dǎo)管中。進(jìn)氣管道254b從第二增壓空氣冷卻器265通向進(jìn)氣歧管266。第三旁通管路267從第一增壓空氣冷卻器260通向進(jìn)氣歧管266。當(dāng)冷凝出口閥268打開時(shí)，冷凝的水可以通過第三旁通管路267被引導(dǎo)出第一增壓空氣冷卻器260直接進(jìn)入進(jìn)氣歧管266。
[0183]具有渦輪旁通閥270的第四旁通管路269被設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252下游的排氣導(dǎo)管253中。第四旁通管路269在點(diǎn)269a處從排氣歧管271區(qū)域內(nèi)的排氣管路253a分支，并且在點(diǎn)269b處在低壓渦輪256a的上游再次通入排氣管路253a。
[0184]第二排氣后處理裝置272可以設(shè)置在低壓渦輪256a的下游。第二排氣后處理裝置272可以包括，例如，NOx存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器、柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器和/或柴油微粒過濾器。在渦輪256a的下游，排氣可以被排氣道273導(dǎo)出。
[0185]在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252的運(yùn)行中，排氣從汽缸252a沿著排氣道273的方向流過排氣導(dǎo)管253。排氣在此從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252流到高壓渦輪255a從而驅(qū)動(dòng)后者。渦輪255a通過軸255b驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)255c。排氣從高壓渦輪255a流到第一排氣后處理裝置257。從那里，后處理的和凈化后的排氣流到排氣再循環(huán)閥258a。這里的排氣再循環(huán)閥258a被設(shè)計(jì)為至少部分打開。通過打開的排氣再循環(huán)閥258a，根據(jù)打開的程度，部分排氣可以通過管路258被導(dǎo)入進(jìn)氣管路254a。當(dāng)組合閥259至少部分打開時(shí)，排氣流入進(jìn)氣管路254a，并且可以與從低壓壓縮機(jī)256a流入的進(jìn)氣混合。當(dāng)排氣意圖被再循環(huán)時(shí)，閥258a和259可以通過控制器的信號(hào)被打開和關(guān)閉。
[0186]與導(dǎo)入的排氣混合的增壓空氣經(jīng)過組合閥259的下游進(jìn)入第一增壓空氣冷卻器260。從那里，冷卻的氣體混合物可以被引導(dǎo)到高壓壓縮機(jī)255c。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252的非常低的負(fù)荷下，冷卻器旁通閥262被打開。結(jié)果，氣體混合物流動(dòng)繞過第一增壓空氣冷卻器260并且因此達(dá)到其溫度。因此目標(biāo)特別在于汽缸252a處的氣體混合物達(dá)到較高的入口溫度，以便控制一氧化碳和未燃燒的碳?xì)浠衔锏呐欧?。然而，在較高負(fù)荷下，如果氣體混合物在第一增壓空氣冷卻器260中被冷卻，則內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252的運(yùn)行更加有效率。
[0187]如果例如不需要高壓壓縮機(jī)255c，則通過第二旁通管路263，增壓空氣或者氣體混合物被傳導(dǎo)繞過高壓壓縮機(jī)255c ο如果形成了冷凝物，則通過第三旁通管路267，來自第一增壓空氣冷卻器260的冷凝物被導(dǎo)入進(jìn)氣歧管266中。
[0188]在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252的高負(fù)荷下，部分排氣通過第四旁通管路269被傳導(dǎo)繞過高壓渦輪255a，從而避免排氣回流。為了這個(gè)目的，部分排氣在分支269a處從排氣管路253a被傳導(dǎo)離開排氣歧管271的區(qū)域。為了該目的，閥被理想地設(shè)置在分支269a上，閥被打開，以便傳導(dǎo)排氣通過第四旁通管路269。
[0189]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以包括控制器283，在圖10中顯示為微型計(jì)算機(jī)，包括微處理器單元288、輸入/輸出端口 285、用于在該具體示例中被顯示為只讀存儲(chǔ)器芯片288的可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器289、不失效存儲(chǔ)器290和數(shù)據(jù)總線。除了之前討論的那些信號(hào)外，控制器283還可以接收來自與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合的傳感器的各種信號(hào)，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值;來自與冷卻套管耦接的溫度傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來自與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸耦接的霍爾效應(yīng)傳感器(或其它類型)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);和來自MAP傳感器的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM可以通過控制器283從信號(hào)PIP中產(chǎn)生。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(未示出)可以設(shè)置在排氣道中來測(cè)量排氣溫度、排氣后處理系統(tǒng)溫度或者其它溫度。
[0190]存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器287可以由計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由處理器288實(shí)施用于執(zhí)行下述方法以及其它可預(yù)期但未列出的變體的指令。參考圖11來說明示例方法。
[0191]控制器283從圖10的各種傳感器接收信號(hào)，并且使用圖10的各種致動(dòng)器根據(jù)接收到的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的指令來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。例如，控制器可以接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的反饋以確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，和/或后處理裝置溫度(例如來自MAF、MAP、PIP傳感器和溫度傳感器的反饋)，并且然后可以調(diào)整耦接到第一渦輪旁通閥270的致動(dòng)器，從而調(diào)整到第一渦輪的排氣流。
[0192]圖11顯示了用于運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法950，例如如圖10所示的具有高壓渦輪增壓器255和低壓渦輪增壓器256的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)252。在一個(gè)示例中，方法950可以通過調(diào)整渦輪旁通閥270、排氣再循環(huán)閥258a、壓縮機(jī)旁通閥263和冷卻器旁通閥262的位置來調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的排氣流動(dòng)路徑以及進(jìn)氣流動(dòng)路徑。控制器283可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)工況，例如響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷在閾值之上或之下，而調(diào)整前述閥的致動(dòng)器。
[0193]方法950從952的評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)開始，所述運(yùn)行參數(shù)包括但不限于，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等。方法950然后進(jìn)行到954來評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是否在第一閾值負(fù)荷之上，例如在加速期間、在上坡行駛期間等。如果發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷在第一閾值以下，方法進(jìn)行到956，其中高壓渦輪被接合并且渦輪旁通閥被關(guān)閉。排氣沿著排氣導(dǎo)管從發(fā)動(dòng)機(jī)流到高壓渦輪。
[0194]然而，在954，如果發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷高于閾值，則在955，一些排氣可以通過打開/部分打開的渦輪旁通閥被轉(zhuǎn)移離開高壓渦輪，引導(dǎo)該部分排氣繞過高壓渦輪并流動(dòng)到低壓渦輪。將一些排氣轉(zhuǎn)移離開高壓渦輪可以減少渦輪上的負(fù)荷。
[0195]在958，來自956處的完全接合的高壓渦輪的排氣或來自955處的部分接合的高壓渦輪的排氣流過第一后處理裝置(例如，渦輪255a下游的第一后處理裝置257，如圖10所示)。
[0196]方法950進(jìn)行到960，其中EGR閥至少部分打開，引導(dǎo)至少部分排氣從第一增壓空氣冷卻器流到在低壓壓縮機(jī)下游和第二增壓空氣冷卻器上游的進(jìn)氣管路(例如，排氣可以流過排氣再循環(huán)閥258a，流過用于排氣再循環(huán)258的管路到達(dá)進(jìn)氣導(dǎo)管254，如圖10所示)。
[0197]在962，方法950確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是否大于第二閾值。如果發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷不大于第二閾值，方法進(jìn)行到964ο在一個(gè)示例中，第二閾值可以小于第一閾值。在964，第一增壓空氣冷卻器旁通閥可以被打開，從而進(jìn)氣繞過第一增壓空氣冷卻器并且在966處流過高壓壓縮機(jī)并且流過第二增壓空氣冷卻器到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0198]如果在962，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大于第二閾值，方法950進(jìn)行到968，其中第一增壓空氣冷卻器旁通閥關(guān)閉并且進(jìn)氣流過第一增壓空氣冷卻器。在970，該方法確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是否大于第三閾值。第三閾值可以高于第一閾值并且也高于第二閾值。在另一示例中，第三閾值可以等于第一閾值并且高于或者等于第二閾值。如果發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大于第三閾值，該方法進(jìn)行到976，其中壓縮機(jī)旁通閥至少部分打開，從而將一些進(jìn)氣從高壓壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移以降低高壓壓縮機(jī)上的負(fù)荷。在978，進(jìn)氣至少部分流動(dòng)繞過高壓壓縮機(jī)并且流過第二增壓空氣冷卻器到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)。然后方法950返回。
[0199]如果發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷在970小于第三閾值，則方法950進(jìn)行到972，其中高壓壓縮機(jī)旁通閥關(guān)閉。在974，進(jìn)氣流過高壓壓縮機(jī)到達(dá)第二增壓空氣冷卻器并且然后到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)。然后方法950返回。
[0200]以這種方式，基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，排氣和進(jìn)氣流動(dòng)路徑可以進(jìn)行調(diào)整，以結(jié)合有效的排氣后處理以及進(jìn)氣被傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)之前的足夠冷卻和增壓來滿足發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷需求。
[0201]在圖12中，顯示了機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)施例350，并且在圖13中，顯示了機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)施例450。機(jī)動(dòng)車輛可以包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)351。進(jìn)氣管路352可以運(yùn)送進(jìn)氣372到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)351以用于其運(yùn)行。為了排放在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)351運(yùn)行過程中形成的排氣373，可以設(shè)置排氣導(dǎo)管353。排氣再循環(huán)管路356可以將排氣373從排氣導(dǎo)管353運(yùn)送到進(jìn)氣管路352中。排氣再循環(huán)管路356可以用于低壓排氣再循環(huán)，并且為了該目的，可以流體連接到位于排氣導(dǎo)管353中的排氣后處理裝置366下游的排氣導(dǎo)管353。排氣后處理裝置可以是氮氧化物捕集器、微粒過濾器或者氧化催化器。
[0202]第一壓縮機(jī)359可以設(shè)置在進(jìn)氣管路352中。第一壓縮機(jī)259可以是第一渦輪增壓器357的一部分，第一渦輪增壓器357可以包括設(shè)置在排氣導(dǎo)管353中的第一排氣渦輪358并且包括第一禍輪增壓器軸360，通過該軸，第一壓縮機(jī)359和第一排氣禍輪358可以以扭矩傳遞的方式連接。因此，第一渦輪增壓器357可以是排氣渦輪增壓器。特別的，第一排氣渦輪358可以包含可變噴嘴的可變渦輪幾何形狀，其中第一排氣渦輪358的導(dǎo)向葉片可以是可調(diào)整的。
[0203]第二壓縮機(jī)363可以設(shè)置在排氣再循環(huán)管路356中。第二壓縮機(jī)363可以是第二渦輪增壓器361的一部分。第二渦輪增壓器361可以是排氣渦輪增壓器或者可以是馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪增壓器。
[0204]在圖12中，第二渦輪增壓器361顯示為排氣渦輪增壓器。作為排氣渦輪增壓器，第二渦輪增壓器361具有設(shè)置在排氣導(dǎo)管353中的第二排氣渦輪362。第二渦輪增壓器軸364以扭矩傳遞的方式使第二排氣渦輪362和第二壓縮機(jī)363相互連接。在本實(shí)施例中，排氣導(dǎo)管353優(yōu)選包括兩個(gè)排氣管路354、355，其可以設(shè)置為至少在一些部分或多個(gè)部分中并聯(lián)運(yùn)作，并且其可以具有相同的流動(dòng)方向。第一排氣渦輪358設(shè)置在第一排氣管路354中，并且第二排氣渦輪362設(shè)置在第二排氣管路355中。通過第二排氣渦輪362的質(zhì)量流以及因此第二壓縮機(jī)363的速度可以通過排氣門377來調(diào)節(jié)，該排氣門377例如可以設(shè)置在第二排氣渦輪362上游的第二排氣管路355中。
[0205]第二渦輪增壓器361可以是馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪增壓器，如圖13所示。作為馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪增壓器，第二渦輪增壓器361具有代替第二排氣渦輪362的馬達(dá)380，馬達(dá)380以扭矩傳遞方式通過第二渦輪增壓器軸364連接到第二壓縮機(jī)363。馬達(dá)380可以是電動(dòng)馬達(dá)。第二壓縮機(jī)363的速度可以通過改變馬達(dá)380的速度而調(diào)節(jié)。
[0206]為了冷卻壓縮的進(jìn)氣372，增壓空氣冷卻器367可以設(shè)置在第一壓縮機(jī)359的下游的進(jìn)氣管路352中。為了冷卻再循環(huán)排氣373，排氣冷卻器368可以設(shè)置在第二壓縮機(jī)363上游的排氣再循環(huán)管路356中。在排氣冷卻器368周圍可以設(shè)置有排氣冷卻器旁通管路378，排氣冷卻器旁通管路378可以運(yùn)送排氣冷卻器368周圍的再循環(huán)的排氣373并且可以使其不被冷卻。為了控制通過排氣冷卻器368或通過排氣冷卻器旁通管路278的再循環(huán)的排氣373的質(zhì)量流，可以設(shè)置排氣冷卻器旁通閥379。該排氣冷卻器旁通閥379可以是組合閥。
[0207]再循環(huán)的排氣373可以被引入進(jìn)氣管路352中。通過第一進(jìn)氣門374，再循環(huán)的排氣373可以在第一進(jìn)氣點(diǎn)369處被引入進(jìn)氣管路352中。該第一進(jìn)氣點(diǎn)369設(shè)置在第一壓縮機(jī)359的上游。第一進(jìn)氣門374可以設(shè)置在排氣再循環(huán)管路356中的第二壓縮機(jī)363的上游。第一進(jìn)氣門374可以是組合閥。至少一些再循環(huán)的排氣373作為低壓排氣進(jìn)入進(jìn)氣管路352中。
[0208]通過第二進(jìn)氣門375，再循環(huán)的排氣373可以在第二進(jìn)氣點(diǎn)370處被引入進(jìn)氣管路352中。第二進(jìn)氣點(diǎn)370可以設(shè)置在第一壓縮機(jī)359下游以及增壓空氣冷卻器367上游。第二進(jìn)氣門375可以設(shè)置在排氣再循環(huán)管路356中的第二壓縮機(jī)363下游。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)351的中間負(fù)荷下，所需質(zhì)量的具有預(yù)定壓力的再循環(huán)的排氣373可以被第二壓縮機(jī)363引入到增壓空氣冷卻器367上游和第一壓縮機(jī)359下游的進(jìn)氣管路352中?？梢栽诘谝粔嚎s機(jī)359上游避免不希望的冷凝，并且與進(jìn)氣372—起引入到進(jìn)氣管路352中的再循環(huán)的排氣373可以在增壓空氣冷卻器367中被冷卻。由于在排氣冷卻器368中對(duì)再循環(huán)的排氣373進(jìn)行預(yù)冷卻，并且將其引入到增壓空氣冷卻器367上游的進(jìn)氣管路352中，并且在增壓空氣冷卻器367中對(duì)其與進(jìn)氣372—起進(jìn)行冷卻，因此使得在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)351的高負(fù)荷下，再循環(huán)的排氣373盡可能地被冷卻。
[0209]可以設(shè)置第三進(jìn)氣門376，通過該第三進(jìn)氣門376，再循環(huán)的排氣373可以在第三進(jìn)氣點(diǎn)371處被引入到進(jìn)氣管路352中。第三進(jìn)氣點(diǎn)371可以設(shè)置在增壓空氣冷卻器367的下游。第三進(jìn)氣門376可以設(shè)置在第二壓縮機(jī)363下游和第二進(jìn)氣門375下游的排氣再循環(huán)管路356中。因此，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)351的低負(fù)荷下，所需質(zhì)量的具有預(yù)定壓力的再循環(huán)的排氣373被第二壓縮機(jī)363引入增壓空氣冷卻器367下游的進(jìn)氣管路352中。同時(shí)，再循環(huán)的排氣373可以流過排氣冷卻器旁通管路378。這保證了再循環(huán)的排氣373的高溫。而且，再循環(huán)的排氣373的質(zhì)量流不需要被節(jié)流，因?yàn)槠淇梢酝ㄟ^第二壓縮機(jī)363進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0210]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以包括控制器383，在圖12和圖13中顯示為微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元388、輸入/輸出端口 385、用于在該具體示例中被顯示為只讀存儲(chǔ)器芯片388的可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器389、不失效存儲(chǔ)器390和數(shù)據(jù)總線。除了之前討論的那些信號(hào)外，控制器383還可以接收來自與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合的傳感器的各種信號(hào)，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值;來自與冷卻套管耦接的溫度傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來自與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸耦接的霍爾效應(yīng)傳感器(或其它類型)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);和來自MAP傳感器的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM可以通過控制器283從信號(hào)PIP中產(chǎn)生。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(未示出)可以設(shè)置在排氣道中來測(cè)量排氣溫度、排氣后處理系統(tǒng)溫度或者其它溫度。
[0211]存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器387可以由計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由處理器388實(shí)施用于執(zhí)行下述方法以及其它可預(yù)期但未列出的變體的指令。參考圖14來說明示例方法。
[0212]控制器383從圖12和圖13的各種傳感器接收信號(hào)，并且使用各種致動(dòng)器根據(jù)接收到的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的指令來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。例如，控制器可以接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的反饋以確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，和/或后處理裝置溫度(例如來自MAF、MAP、PIP傳感器和溫度傳感器的反饋)，并且然后可以調(diào)節(jié)耦接到第一進(jìn)氣門、第二進(jìn)氣門和第三進(jìn)氣門的致動(dòng)器，從而調(diào)整排氣流。
[0213]圖14顯示了用于運(yùn)行連接到兩個(gè)渦輪增壓器的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的方法980。在一個(gè)示例中，方法980可以用于運(yùn)行圖12和圖13所示的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)351。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)351包括第一渦輪增壓器357，以及串聯(lián)布置的第二渦輪增壓器361。進(jìn)氣管路352可以將進(jìn)氣運(yùn)送到發(fā)動(dòng)機(jī)。第一進(jìn)氣門374、第二進(jìn)氣門375和第三進(jìn)氣門376可以沿著進(jìn)氣管路設(shè)置，如圖12-13所示。所述氣門在圖12和13中所示的系統(tǒng)中的位置可以通過控制器383調(diào)整。
[0214]方法980從982的評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)開始，所述運(yùn)行參數(shù)包括但不限于，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等。方法980然后進(jìn)行到984以評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是否低于第一閾值扭矩，例如在下坡行駛期間。在984，如果扭矩低于第一閾值，則方法980進(jìn)行到990，其中第一進(jìn)氣門打開，使進(jìn)氣流到進(jìn)氣管路(繞過第二壓縮機(jī))ο進(jìn)氣流過第一壓縮機(jī)，流過增壓空氣冷卻器到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)。這保證了高EGR溫度并避免了節(jié)流，因?yàn)榈诙嚎s機(jī)被用于栗送所需的EGR質(zhì)量流。方法980然后返回。
[0215]在984，如果發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩在第一閾值之上，方法980進(jìn)行到986并且確定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是否在第二閾值以上。在一個(gè)示例中，第二閾值可以高于第一閾值。如果為是，則方法進(jìn)行至IJ988，其中第三進(jìn)氣門打開。進(jìn)氣流過第二壓縮機(jī)并且流過第三進(jìn)氣門到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)，繞過增壓空氣冷卻器。在這種工況下，需要具有高水平EGR冷卻的相對(duì)高的EGR質(zhì)量流。通常，LP-EGR系統(tǒng)(位于增壓空氣壓縮機(jī)上游的LP-EGR冷卻器、LP-EGR噴射器、組合閥)對(duì)于這種任務(wù)是足夠的。然而，在低環(huán)境溫度和高EGR速率下，冷凝的高風(fēng)險(xiǎn)恰發(fā)生在增壓空氣壓縮機(jī)的上游，在此處，新鮮的冷空氣與暖的潮濕的EGR流相混合。在這些情形下，EGR壓縮機(jī)可以栗送EGR到恰在增壓空氣壓縮機(jī)下游以及增壓空氣冷卻器上游的HP-EGR噴射器。這將避免在增壓空氣壓縮機(jī)上游的任何冷凝，并保證了所需的低EGR溫度，因?yàn)樗械目諝夂虴GR質(zhì)量均在增壓空氣冷卻器中被冷卻。方法980然后返回。
[0216]如果在986，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不高于第二閾值，則方法980進(jìn)行到992，其中扭矩在第一閾值和第二閾值之間，例如在平坦的道路上行駛。方法980進(jìn)行到994，其中第二入口被打開并且進(jìn)氣通過第二壓縮機(jī)被輸送到增壓空氣冷卻器并且然后從增壓空氣冷卻器輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。在該工況下，需要非常冷的EGR。傳統(tǒng)的LP-EGR系統(tǒng)受到限制，因?yàn)樵鰤嚎諝鈮嚎s機(jī)非常接近阻風(fēng)閾值(choke threshold)地運(yùn)行并且壓縮機(jī)出口溫度閾值將很容易被超過。在圖12和圖13所示的系統(tǒng)中，LP -EGR冷卻器具有冷卻所需的EGR質(zhì)量的冷卻能力并且利用EGR壓縮機(jī)栗送所需的EGR質(zhì)量到增壓空氣冷卻器上游的噴射器。這保證了所需的大量的EGR冷卻。此外，增壓空氣壓縮機(jī)的尺寸可以設(shè)置為恰適合新鮮的空氣質(zhì)量流，從而導(dǎo)致將配合其他要求(用于瞬時(shí)性能的低端扭矩、低慣性)的較小的增壓空氣壓縮機(jī)。該方法980然后返回。
[0217]以這種方式，在耦接到串聯(lián)的兩個(gè)渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，結(jié)合將排氣流過后處理裝置而調(diào)整排氣流動(dòng)路徑和進(jìn)氣流動(dòng)路徑可以提供所需的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩以及有效的排放控制。
[0218]調(diào)整在具有串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)機(jī)械渦輪增壓器的機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的排氣和進(jìn)氣流動(dòng)路徑的技術(shù)效果包括產(chǎn)生足夠的增壓壓力以滿足在不同發(fā)動(dòng)機(jī)工況下(包括在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速狀態(tài)下)的扭矩需求，因此增加了機(jī)械增壓效率。此外，在所有的工況下，使排氣在流到下游的后處理裝置之前流過至少一些渦輪可以使得后處理裝置達(dá)到點(diǎn)火溫度，以用于有效的排放控制，特別是在冷起動(dòng)狀態(tài)期間。
[0219]在一個(gè)示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過第一排氣管路連接到第一渦輪的第一汽缸組，通過第二排氣管路連接到第二渦輪的第二汽缸組，第二渦輪位于第一渦輪的上游并且與之并聯(lián)，第一壓縮機(jī)沿著進(jìn)氣系統(tǒng)與上游的第二壓縮機(jī)串聯(lián)布置，并且還包括將第一排氣管路連接到第二排氣管路的連接管路。在該系統(tǒng)的第一示例中，其中連接管路從第一渦輪上游的第一排氣管路處分支并且連接到第二渦輪上游的第二排氣管路。該系統(tǒng)的第二示例可選地包括所述第一示例，并且還包括，其中具有第一切斷閥的第一旁通管路，該第一旁通管路從第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)之間的進(jìn)氣系統(tǒng)分支，連接回到第一壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣系統(tǒng)，以及具有第二切斷閥的第二旁通管路，第二旁通管路從第二壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣系統(tǒng)分支，連接回到第二壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)的第三示例可選地包括第一和第二示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括控制器，該控制器響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)工況調(diào)整第一切斷閥和第二切斷閥的位置。該系統(tǒng)的第四示例可選地包括第一到第三示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括其他示例。該系統(tǒng)的第五示例可選地包括第一到第四示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括第一渦輪側(cè)切斷元件和第二渦輪側(cè)切斷元件，其中第一渦輪側(cè)切斷元件設(shè)置在第一渦輪和第一排氣管路處的連接管路之間，并且第二渦輪側(cè)切斷元件設(shè)置在第二渦輪和第二排氣管路處的連接管路之間。該系統(tǒng)的第六示例可選地包括第一到第五示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括第一增壓空氣冷卻器和第二增壓空氣冷卻器，其中第一增壓空氣冷卻器設(shè)置在第二壓縮機(jī)的下游的進(jìn)氣系統(tǒng)中，并且第二增壓空氣冷卻器設(shè)置在第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)之間的進(jìn)氣系統(tǒng)中。該系統(tǒng)的第七示例可選地包括第一到第六示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括，其中第二旁通管路通入第一增壓空氣冷卻器和第一壓縮機(jī)之間的進(jìn)氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)的第八示例可選地包括第一到第七示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括其它示例。該系統(tǒng)的第九示例可選地包括第一到第八示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括，其中第一壓縮機(jī)小于第二壓縮機(jī)，并且第一渦輪小于第二渦輪。該系統(tǒng)的第十示例可選地包括第一到第九示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括，其中第一汽缸組包括兩個(gè)外側(cè)汽缸，并且第二汽缸組包括至少一個(gè)內(nèi)側(cè)汽缸。該系統(tǒng)的第十一示例可選地包括第一到第十示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括，其中第一汽缸組包括兩個(gè)外側(cè)汽缸，并且第二汽缸組包括至少一個(gè)內(nèi)側(cè)汽缸。該系統(tǒng)的第十二示例可選地包括第一到第i^一示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括，其中第一渦輪耦接到第一壓縮機(jī)從而形成第一渦輪增壓器，并且第二渦輪耦接到第二壓縮機(jī)從而形成第二渦輪增壓器。
[0220]在另一示例中，第一組可切換汽缸具有第一排氣門，第二組汽缸具有第一排氣門和第二排氣門，具有第一渦輪增壓器的第一渦輪的第一排氣管路通過第一排氣門連接到第一組可切換汽缸，具有第二渦輪增壓器的第二渦輪的第二排氣管路通過第二排氣門連接到第二組汽缸，第一渦輪增壓器的第一壓縮機(jī)沿著第一進(jìn)氣管路設(shè)置，并且第二渦輪增壓器的第二壓縮機(jī)沿著第二進(jìn)氣管路設(shè)置，其中第一壓縮機(jī)與第二壓縮機(jī)并聯(lián)并且位于第二壓縮機(jī)上游，并且控制器通過致動(dòng)第一排氣門和第二排氣門來控制排氣流。在該系統(tǒng)的第一示例中，第一排氣門具有比第二排氣門的橫截面積更大的橫截面積。該系統(tǒng)的第二示例可選地包括所述第一示例，并且還包括，其中第一組可切換汽缸包括發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)內(nèi)側(cè)汽缸，而第二組汽缸包括發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)外側(cè)汽缸。該系統(tǒng)的第三示例可選地包括第一和第二示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括其他示例，其中第一渦輪具有可變渦輪幾何形狀，而第二渦輪具有不變的渦輪幾何形狀。
[0221]在額外的示例中，具有第一渦輪和第一壓縮機(jī)的第一低壓渦輪增壓器和具有第二渦輪和第二壓縮機(jī)的第二高壓渦輪增壓器沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣部分和進(jìn)氣部分串聯(lián)設(shè)置，其中第二渦輪設(shè)置在排氣部分中第一渦輪的上游，并且第二壓縮機(jī)設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)中的第一壓縮機(jī)的下游，第一旁通管路具有第一氣門，第一旁通管路從第一渦輪和第二渦輪之間的排氣部分的第一接合點(diǎn)處分支，第二旁通管路具有第二氣門，第二旁通管路從第二渦輪上游的排氣部分處分支，并且返回再次通入第一渦輪和第二渦輪之間的排氣部分，第三旁通管路具有第三閥，第三旁通管路將進(jìn)氣系統(tǒng)從第一壓縮機(jī)上游連接到第二壓縮機(jī)上游，至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)沿著第一渦輪和第二渦輪下游的排氣部分設(shè)置，并且具有第一氣門的排氣再循環(huán)裝置布置在第一接合點(diǎn)處的排氣部分中，并且增壓空氣冷卻器設(shè)置在第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)之間的進(jìn)氣系統(tǒng)中。在該系統(tǒng)的第一示例中，還包括其中至少一個(gè)其他排氣后處理系統(tǒng)被設(shè)置在第一旁通管路中。該系統(tǒng)的第二示例可選地包括所述第一示例，并且還包括，其中第一渦輪被設(shè)計(jì)為大于第二渦輪。該系統(tǒng)的第三示例可選地包括第一和第二示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且還包括，其中第一低壓渦輪增壓器的第一渦輪具有可變渦輪幾何形狀。
[0222]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的另一示例可以包括排氣導(dǎo)管、進(jìn)氣導(dǎo)管、第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器，其中第二渦輪增壓器相對(duì)于第一渦輪增壓器串聯(lián)設(shè)置，使得第一渦輪增壓器的渦輪和第二渦輪增壓器的渦輪通過排氣導(dǎo)管的至少一個(gè)排氣管路流體連接，其中至少一個(gè)第一排氣后處理裝置設(shè)置在第一渦輪增壓器的渦輪下游的排氣管路中，以及排氣再循環(huán)裝置的至少一個(gè)管路，通過該至少一個(gè)管路，可以建立到進(jìn)氣導(dǎo)管的進(jìn)氣管路的流體連接，該進(jìn)氣導(dǎo)管的進(jìn)氣管路從第一排氣后處理裝置下游的排氣管路分支。該排氣再循環(huán)裝置的管路可以通過組合閥連接到進(jìn)氣管路。在另一示例中，排氣再循環(huán)裝置的管路可以連接到第二渦輪增壓器的壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣管路。第一增壓空氣冷卻器可以附加地設(shè)置在組合閥下游的進(jìn)氣管路中。在第一增壓空氣冷卻器上游，具有冷卻器旁通閥的第一旁通管路從進(jìn)氣管路分支，并且在第一增壓空氣冷卻器的下游，再次通入進(jìn)氣管路中。在第一增壓空氣冷卻器的下游和第一渦輪增壓器的壓縮機(jī)上游，具有壓縮機(jī)旁通閥的第二旁通管路從進(jìn)氣管路分支，并且在第一渦輪增壓器的壓縮機(jī)的下游，再次通入進(jìn)氣管路中。冷凝出口閥可以流體連接內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一增壓空氣冷卻器和入口歧管。具有渦輪旁通閥的第四旁通管路可以設(shè)置在排氣導(dǎo)管中，旁通管路從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)下游的排氣管路分支，并且通入第二渦輪增壓器的渦輪上游的排氣管路中。第二排氣后處理裝置可以設(shè)置在第二渦輪增壓器的渦輪下游的排氣管路中。
[0223]用于運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性方法，其中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過串聯(lián)設(shè)置的第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器在兩級(jí)中被機(jī)械增壓，排氣流可以從第一渦輪增壓器的渦輪被引導(dǎo)到第一排氣后處理裝置，排氣流的第一部分通過從排氣管路分支的管路被提供在第一排氣后處理裝置的下游并且到達(dá)第一增壓空氣冷卻器上游的進(jìn)氣管路，并且排氣流的第二部分被導(dǎo)入第二渦輪增壓器的渦輪。在第一旁通管路中的冷卻器旁通閥可以在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的低負(fù)荷下打開。在第四旁通管路中的渦輪旁通閥可以在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高負(fù)荷下打開。當(dāng)在第一增壓空氣冷卻器中形成冷凝物時(shí)，第三旁通管路中的冷凝出口閥可以被打開。
[0224]機(jī)動(dòng)車輛的一個(gè)示例可以包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)氣管路、排氣導(dǎo)管、從排氣導(dǎo)管到進(jìn)氣管路的排氣再循環(huán)管路，以及設(shè)置在進(jìn)氣管路中的第一壓縮機(jī)，其中排氣后處理裝置設(shè)置在排氣導(dǎo)管中，并且排氣再循環(huán)管路連接到排氣后處理裝置下游的排氣導(dǎo)管，其中機(jī)動(dòng)車輛具有第二壓縮機(jī)，其被設(shè)置在排氣再循環(huán)管路中。排氣導(dǎo)管可以具有第一排氣管路和第一排氣渦輪，第一排氣渦輪可以設(shè)置在第一排氣管路中并且可以以扭矩傳遞的方式連接到第一壓縮機(jī)。第一排氣渦輪可以具有可變渦輪幾何形狀。排氣導(dǎo)管具有第二排氣管路和第二排氣渦輪，第二排氣渦輪可以設(shè)置在第二排氣管路中，并且可以以扭矩傳遞方式連接到第二壓縮機(jī)。第二壓縮機(jī)可以以扭矩傳遞方式連接到馬達(dá)。該馬達(dá)可以是電動(dòng)馬達(dá)。機(jī)動(dòng)車輛可以包括設(shè)置在第一壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣管路中的增壓空氣冷卻器。機(jī)動(dòng)車輛可以包括設(shè)置在第二壓縮機(jī)上游的排氣再循環(huán)管路中的排氣冷卻器。排氣再循環(huán)管路可以允許在第一壓縮機(jī)上游設(shè)置的第一進(jìn)氣點(diǎn)處使排氣進(jìn)入進(jìn)氣管路。排氣再循環(huán)管路可以允許排氣在第一壓縮機(jī)下游的第二進(jìn)氣點(diǎn)處進(jìn)入進(jìn)氣管路。排氣再循環(huán)管路可以設(shè)計(jì)為允許排氣在增壓空氣冷卻器下游的第三進(jìn)氣點(diǎn)處進(jìn)入進(jìn)氣管路。
[0225]要注意的是，在此包括的示例性的控制和估計(jì)程序可以用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置。在此公開的控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令存儲(chǔ)在永久存儲(chǔ)器中，并且可以由控制系統(tǒng)執(zhí)行，所述控制系統(tǒng)包括控制器與各種傳感器、致動(dòng)器和其他發(fā)動(dòng)機(jī)硬件的組合。在此描述的具體程序可以表示任意數(shù)量的處理策略中的一個(gè)或多個(gè)，例如事件驅(qū)動(dòng)的、中斷驅(qū)動(dòng)的、多任務(wù)的、多線程的等。這樣，所示的各種動(dòng)作、操作和/或功能可以以所示序列執(zhí)行，并行執(zhí)行或者在一些情形中被省略。類似的，處理的順序不是實(shí)現(xiàn)在此所述的示例性實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必須要求的，而是被提供以易于說明和描述。根據(jù)具體使用的策略，所述動(dòng)作、操作和/或功能中的一個(gè)或多個(gè)可以被重復(fù)執(zhí)行。此外，所述的動(dòng)作、操作和/或功能可以圖形地表示被編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的永久存儲(chǔ)器中的代碼，其中所描述的動(dòng)作通過執(zhí)行系統(tǒng)中的所述指令而被實(shí)施，所述系統(tǒng)包括各種發(fā)動(dòng)機(jī)硬件組件與電子控制器的組合。
[0226]可以理解的是，在此公開的配置和程序本質(zhì)上都是示例性的，并且這些具體實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為具有限制意義，因?yàn)槎鄠€(gè)變體都是可行的。例如，以上的技術(shù)可以應(yīng)用于V-6，1-4，V_12，對(duì)置4缸以及其他類型發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的主題包括各種系統(tǒng)和配置以及其他在此公開的特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0227]以下的權(quán)利要求特別的指出某些新穎的和非顯而易見的組合和子組合。這些權(quán)利要求可以提到“一個(gè)”元件或者“第一”元件或者其等價(jià)物。此類權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個(gè)或多個(gè)此類元件的組合，既不要求也不排除兩個(gè)或多個(gè)此類元件。公開的特征、功能、元件和/或特性的其它組合和子組合可以通過對(duì)當(dāng)前權(quán)利要求的修改或通過在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求而要求保護(hù)。這些權(quán)利要求，無論其范圍比原始權(quán)利要求的范圍更寬、更窄、相同或者不同，都被認(rèn)為包括在本發(fā)明的主題內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括: 通過第一排氣管路連接到第一渦輪的第一汽缸組； 通過第二排氣管路連接到第二渦輪的第二汽缸組，所述第二渦輪位于所述第一渦輪上游并且與所述第一渦輪并聯(lián)； 沿著進(jìn)氣系統(tǒng)串聯(lián)設(shè)置在第二壓縮機(jī)下游的第一壓縮機(jī);和 將所述第一排氣管路連接到所述第二排氣管路的連接管路。2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述連接管路從所述第一渦輪上游的所述第一排氣管路分支并且連接到所述第二渦輪上游的所述第二排氣管路。3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括具有第一切斷閥的第一旁通管路，所述第一旁通管路從所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)之間的所述進(jìn)氣系統(tǒng)分支，并連接回到所述第一壓縮機(jī)下游的所述進(jìn)氣系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括具有第二切斷閥的第二旁通管路，所述第二旁通管路從所述第二壓縮機(jī)上游的所述進(jìn)氣系統(tǒng)分支，并連接回到所述第二壓縮機(jī)下游的所述進(jìn)氣系統(tǒng)。4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括控制器，該控制器響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)工況來調(diào)整所述第一切斷閥和所述第二切斷閥的位置。5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一渦輪是固定幾何形狀的渦輪，而所述第二渦輪是可變幾何形狀的渦輪。6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括第一渦輪側(cè)切斷元件和第二渦輪側(cè)切斷元件，其中所述第一渦輪側(cè)切斷元件設(shè)置在所述第一渦輪和所述第一排氣管路處的所述連接管路之間，并且所述第二渦輪側(cè)切斷元件設(shè)置在所述第二渦輪和在所述第二排氣管路處的所述連接管路之間。7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括第一增壓空氣冷卻器和第二增壓空氣冷卻器，其中所述第一增壓空氣冷卻器設(shè)置在所述第二壓縮機(jī)下游的所述進(jìn)氣系統(tǒng)中，而所述第二增壓空氣冷卻器設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)之間的所述進(jìn)氣系統(tǒng)中。8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第二旁通管路通入所述第一增壓空氣冷卻器和所述第一壓縮機(jī)之間的所述進(jìn)氣系統(tǒng)中。9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一壓縮機(jī)小于所述第二壓縮機(jī)，并且所述第一渦輪小于所述第二渦輪。10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一汽缸組包括兩個(gè)外側(cè)汽缸，并且所述第二汽缸組包括至少一個(gè)內(nèi)側(cè)汽缸。11.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一汽缸組包括兩個(gè)外側(cè)汽缸，并且所述第二汽缸組包括至少一個(gè)內(nèi)側(cè)汽缸。12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一渦輪耦接到所述第一壓縮機(jī)從而形成第一渦輪增壓器，并且所述第二渦輪耦接到所述第二壓縮機(jī)從而形成第二渦輪增壓器。13.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括: 具有第一排氣門的第一組可切換汽缸； 具有所述第一排氣門和第二排氣門的第二組汽缸； 具有第一渦輪增壓器的第一渦輪的第一排氣管路，所述第一渦輪通過所述第一排氣門連接到所述第一組可切換汽缸； 具有第二渦輪增壓器的第二渦輪的第二排氣管路，所述第二渦輪通過所述第二排氣門連接到所述第二組汽缸； 沿著第一進(jìn)氣管路設(shè)置的所述第一渦輪增壓器的第一壓縮機(jī)，以及沿著第二進(jìn)氣管路設(shè)置的所述第二渦輪增壓器的第二壓縮機(jī)，其中所述第一壓縮機(jī)與所述第二壓縮機(jī)并聯(lián)并且位于所述第二壓縮機(jī)上游；以及 控制器，該控制器通過致動(dòng)所述第一排氣門和所述第二排氣門而控制排氣流。14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一排氣門具有的橫截面積大于所述第二排氣門的橫截面積。15.如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一組可切換汽缸包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)內(nèi)側(cè)汽缸，并且所述第二組汽缸包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)外側(cè)汽缸。16.如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一渦輪具有可變渦輪幾何形狀，而所述第二渦輪具有不變渦輪幾何形狀。17.一種機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括: 具有第一渦輪和第一壓縮機(jī)的第一低壓渦輪增壓器，以及具有第二渦輪和第二壓縮機(jī)的第二高壓渦輪增壓器，所述第一低壓渦輪增壓器和所述第二高壓渦輪增壓器沿著所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣部分和進(jìn)氣部分串聯(lián)設(shè)置，其中所述第二渦輪設(shè)置在所述排氣部分中的所述第一渦輪的上游，而所述第二壓縮機(jī)設(shè)置在所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的所述第一壓縮機(jī)的下游； 具有第一氣門的第一旁通管路，所述第一旁通管路從所述第一渦輪和所述第二渦輪之間的所述排氣部分的第一接合點(diǎn)處分支； 具有第二氣門的第二旁通管路，所述第二旁通管路從所述第二渦輪上游的所述排氣部分分支，并且再次返回通入所述第一渦輪和所述第二渦輪之間的所述排氣部分中； 具有第三閥的第三旁通管路，所述第三旁通管路將所述進(jìn)氣系統(tǒng)從所述第一壓縮機(jī)的上游連接到所述第二壓縮機(jī)的上游； 至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)，其沿著所述第一渦輪和所述第二渦輪下游的所述排氣部分；以及 排氣再循環(huán)裝置，其具有設(shè)置在所述排氣部分中的所述第一接合點(diǎn)處的所述第一氣門，以及設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)之間的所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的增壓空氣冷卻器。18.如權(quán)利要求17所述的機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中至少另一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)被設(shè)置在所述第一旁通管路中。19.如權(quán)利要求17所述的機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一渦輪被設(shè)計(jì)為大于所述第二渦輪。20.如權(quán)利要求17所述的機(jī)械增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一低壓渦輪增壓器的所述第一渦輪具有可變渦輪幾何形狀。
【文檔編號(hào)】F02B37/18GK106065809SQ201610427897
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日 公開號(hào)201610427897.5, CN 106065809 A, CN 106065809A, CN 201610427897, CN-A-106065809, CN106065809 A, CN106065809A, CN201610427897, CN201610427897.5
【發(fā)明人】J·克默林, V·斯米利亞諾夫斯基, H·M·金德爾, W·維萊姆斯, F·A·薩默候夫, A·庫斯克, C·考尼, T·弗蘭肯, M·福斯汀
【申請(qǐng)人】福特環(huán)球技術(shù)公司