[发明专利]具有两个排气涡轮增压器的内燃发动机以及用于运转所述类型的内燃发动机的方法

说明书

相关申请的交叉索引 

本申请要求2011年3月25日提交的欧洲专利申请No.11159694.6的优先权，其全部内容并入本文以供参考。 

技术领域

本公开内容涉及具有至少两个排气涡轮增压器的增压内燃发动机。 

背景技术

内燃发动机具有彼此连接以形成汽缸的汽缸体和至少一个汽缸盖。为了控制充气交换，内燃发动机需要控制元件(通常是提升气门)和用于致动控制元件的致动装置。气门运动所需的气门致动机构(包括气门本身)被称为气门驱动机构。汽缸盖通常用于装纳气门驱动机构。 

在充气交换期间，燃烧空气经由汽缸的出口孔被排出，经由入口孔进行燃烧室的充气，即引入新鲜混合物或新鲜空气。气门驱动机构的目标是在正确时间打开和关闭出口孔，试图快速打开最大可能流量截面，以便将入流和出流气体流动中的节流损失保持较小并且以便确保使用新鲜空气高水平充气燃烧室以及确保高效(也就是完全)排出排气。 

连结出口孔的出口管道(也就是排气管线)可以至少部分地集成到汽缸盖内。所述至少两个汽缸的排气管线通常合并以形成一个公共总排气管线(如在根据本公开内容的内燃发动机的情况下)以便形成两个或更多个的总排气管线。排气管线合并形成总排气管线一般在本公开内容的背景下被称为排气歧管，其中总排气管线中位于在总排气 管线中设置的涡轮上游的部分根据本公开内容被看作属于排气歧管。 

在歧管下游，在本情况下，为了增压内燃发动机的目的，排气被供应到至少两个排气涡轮增压器的涡轮，并且如果适当就被供应到一个或更多个排气后处理系统。 

排气涡轮增压器包括被设置在相同轴上的压缩机和涡轮。热排气流动被供应到涡轮并且膨胀，因此轴旋转。由于旋转速度较大，所以针对轴通常提供滑动轴承。排气流动供应到涡轮且供应到轴的能量被用于驱动类似地设置在轴上的压缩机。压缩机传递且压缩向其供应的充气，因此获得了对汽缸的增压。可以提供充气冷却装置，借助于该装置在被压缩的燃烧空气进入汽缸之前冷却该被压缩的燃烧空气。 

增压主要用于增加内燃发动机的功率。这里，燃烧过程所需的空气被压缩，因此在每个工作循环能够向各汽缸提供更大的空气质量。以此方式，能够增加燃料质量且因而增加平均有效压力。增压是用于增加内燃发动机功率且同时保持扫气容积不变的适当手段，或者是用于减小扫气容积且同时保持功率相同的适当手段。在任意情况下，增压均导致体积功率输出的增加并且导致提高功率-重量比。对于相同的车辆边界条件而言，因此可能的是将负载集合朝向比燃料消耗率较低的更大的负载转变。 

排气增压的构造通常是困难的，因为其基本难以获得所有旋转速度范围内的显著功率增加，而是如果不足特定旋转速度则会观察到严重的扭矩下降。如果考虑到充压比是取决于涡轮压力比的话，则所述扭矩下降是可以理解的。例如在柴油发动机的情况下，如果发动机旋转速度减小，则这会导致较小的排气量流量且因而导致较小的涡轮压力比。这会导致充气压力比类似地朝向较低转速减小，这相当于转矩下降。 

这里，基本可能的是，充气压力的下降借助于涡轮横截面的尺寸减小以及涡轮压力比的相关增加所抵消。但是这只不过是将转矩下降转移为进一步降低旋转速度。此外，所述方法，即减小涡轮横截面的尺寸，是受限的，因为即使在大旋转速度或大排气量的情况下所需增压和性能增加仍应该是可能的。 

前述方法试图使用各种措施来改进增压内燃发动机的扭矩特征。例如，可以通过涡轮增截面的小型化设计以及同时提供排气排放(blow-off)设施来改进扭矩特征。这种涡轮也被称为废气门涡轮。如果排气量流量超过阈值，则一部分排气流动在所谓的排气排放路线中经由绕过涡轮的旁通管线被引导。所述方法具有如下缺点，即在相对大的旋转速度或相对大的排气量情况下增压行为是不足的。 

可以进一步通过并行设置的多个涡轮增压器，也就是借助于并行设置的具有小横截面的多个涡轮来改进增压内燃发动机的扭矩特征，其中在增加排气量的情况下致动涡轮。 

发明内容

本发明人已经认识到与上述方法有关的一些问题。上述类型的内燃发动机仍具有在涡轮下游的多分支管线系统以便从两个涡轮排出排气、在公共管线内聚集所述排气并且将所述排气供应到排气后处理系统。 

这样的管线系统不能实现紧凑设计和密集封装。此外，邻近汽缸盖和汽缸体在外侧延伸的管线构成了永久性热源，这可能存在涉及其他部件的问题，具体涉及塑料制成的零件的问题。