CN101035972A - 用于多级涡轮增压系统的高效旁通阀 - Google Patents

Abstract

一种涡轮增压系统(30)包括第一涡轮(25)和第二涡轮(27)，它们被布置成使得排气经过第一涡轮(25)并随后经过第二涡轮(27)。旁通通道(23)被构造成使得进入通道的排气仅经过第二涡轮(27)。定位在旁通通道(23)中的阀(24，34，60，66，70)调节流过其中的气流。阀(24，34，60，66，70)使气流加速并向第二涡轮(27)汇聚，使得当进入第二涡轮(27)时，气流较大部分增加的速率得到保持。阀(24，34，60，66，70)的操作可以得到控制以在第一涡轮压力(25)之上的排气压力低于第一临界值时将阀保持在闭合位置，在压力(25)增加到第一临界值之上时逐渐打开阀(24，34，60，66，70)，以及在压力高于第二临界值时将阀(24，34，60，66，70)保持在完全打开的位置。

Description

用于多级涡轮增压系统的高效旁通阀

相关申请的交叉引用

本申请在35U.S.C.§119(e)规定下要求2004年8月31日提交的美国临时专利申请No.60/605,898的优先权，该临时申请全文在本说明书中用作参考。

发明背景

技术领域

在此公开的本发明总体涉及用于内燃发动机的涡轮增压系统，尤其是涉及具有用于使排气转向绕第一涡轮流动的旁通系统的多级涡轮增压器。

背景技术

例如用于内燃发动机的涡轮增压系统在本领域是众所周知的。涡轮增压器包括与进气压缩机相连的排气燃气涡轮。该涡轮操作以容纳来自内燃发动机的排气流并通过使排气流经过涡轮的叶片而将排气流中的一部分能量转化成机械能，并由此促使涡轮旋转。随后通过轴与涡轮相连的压缩机利用所述旋转运动将一定量的空气压缩到比进入其入口的空气更高的压力，这样随后在发动机进气冲程中使可用于吸入内燃发动机气缸内的空气量增加。吸入气缸内额外的压缩空气(增压)会使更多的燃料在气缸内燃烧，并由此可以提供提高发动机的动力输出的机会。

在涡轮增压器中的涡轮有时被称为气体膨胀机。这是因为涡轮大体上将由排气流中的气体与周围压力之间的压差所代表的一些能量转化成机械能，表现形式为涡轮和压缩机的旋转。当排气流中的气体损失压力时，其膨胀并失去势能。

在涡轮增压的内燃发动机系统中，内燃发动机可以操作的速度和输出功率级范围较宽，为设计与发动机共同工作的具有良好机械效率的适当匹配的涡轮增压系统增加了困难。例如，在更小的涡轮增压器在更低发动机转速下提供快速和更有效的增压的同时，更大的涡轮在更高发动机转速下提供更有效的增压。由于相对于内燃发动机产生的较宽的流动范围，涡轮增压器有效操作的流动范围相对较窄，因此在本领域(例如在高增压要求的情况下)已知的是提供包括更小(也就是“高压”)涡轮增压器和更大(也就是“低压”)涡轮增压器的多级涡轮增压系统，其中更小的高压涡轮增压器在更低发动机转速下操作并且更大的低压涡轮增压器占据更高的发动机转速。已经发现有利的是通过采用旁通系统在两个涡轮增压级之间进行转换以按照需要将绕高压涡轮增压器的排气流转向为绕低压涡轮增压器的排气流。

使绕涡轮的排气流旁通在本领域中也是众所周知的。通常，涡轮旁通系统在现有技术中主要用于调节经过高压涡轮的系统压力，并且可以操作以在由涡轮的操作引起的背压促使高压涡轮上游的系统压力超过所需水平时选择性地通过旁通通道以一定压降排出一部分上游排气。通常通过定位在绕涡轮的旁通通道中被称为“废料门(wastegate)”的小调节阀控制排气排入旁通通道。常规的排气门阀操作与活板门略微类似，打开高压涡轮入口上游的旁通通道中的口以使绕涡轮的一部分排气流转向，旁通的排气流自然在废料门处以及穿过旁通通道的通路中以一定压降膨胀并随后与旁通涡轮下游的其余排气流重新汇聚。

图1示意性表示根据已知技术的具有多级涡轮增压和旁通系统的内燃发动机系统。参照图1，周围空气通过进气管路11进入系统。吸入空气可以任选地与重新循环的排气(EGR)混合以形成充入空气混合物。周围空气或充入空气混合物流过第一级低压空气压缩机12并通过其得到压缩。

在压缩机12中压缩之后，吸入空气可以流过第二级高压空气压缩机16以进一步压缩。备选地，当通过调节可选择的旁通阀15的打开或闭合而得到调节时，吸入空气可以在口13转向进入可选择的旁通通道14并在口17回到进气管路。

吸入空气随后进入进气歧管18并以常规方式通过常规的阀(未示出)进入发动机19的燃烧室20内。在燃烧室20内产生燃烧之后，变热、增压的排气以常规方式通过常规的阀(未示出)以第一更高的排气能量级离开燃烧室20，并从发动机19通过排气歧管21流入排气通道28。

在离开排气歧管21之后，排气通道28中的排气可以流过高压涡轮25。排气通道28中的高压涡轮25通过轴29’与进气管路11中的高压空气压缩机16相连，并且涡轮25和压缩机16一起形成高压涡轮增压器30。在通过排气门阀24的操作打开或闭合口22而得到调节时，一部分排气可以选择性地在口22转向进入旁通通道23并在口26回到排气管路，所述排气门阀操作(主动或被动)以响应涡轮25上游形成的系统压力而打开。

在涡轮25的下游，处于第二更低排气能量级的排气随后流过低压涡轮27以进一步膨胀，并随后通过排气通道28排出。在排气通道28中的涡轮27通过轴29与进气管路11中的低压空气压缩机12相连，并且涡轮27和压缩机12一起形成低压涡轮增压器31。

发明内容

根据本发明的实施例，提供一种涡轮增压系统，其包括具有入口和出口的高压涡轮、具有与高压涡轮的入口流体连通的第一端以及与高压涡轮的出口流体连通的第二端并被构造成使流体可以绕高压涡轮旁通的旁通通道、以及具有与高压涡轮的出口和旁通通道的第二端流体连通的入口和出口的低压涡轮。该系统还包括定位在旁通通道中被构造成调节气态流体在旁通通道中的流动的阀，该阀还被构造成使从中经过的流体流加速并将该流体流向低压涡轮的入口引导，使得当进入低压涡轮时流体流中较大部分增加的速率得到保持。该阀被构造成作为汇聚流体流的喷嘴。

提供一种致动器，其被构造成在闭合位置和打开位置之间改变阀的几何形状，在所述闭合位置基本上阻止流体在旁通通道中通过，在所述打开位置流体基本上无阻碍地经过旁通通道。还设置控制器，其被构造成响应第一涡轮入口处的流体压力水平而控制致动器。

控制器和致动器共同被构造成当第一涡轮入口处的压力低于第一临界值时保持阀的几何形状处于闭合位置，当压力提高到第一临界值之上时逐步向打开位置改变几何形状，并且在压力高于第二临界值时保持阀处于打开位置。

根据一种实施方式，提供一种包括涡轮增压器的发动机系统。

根据另一实施方式，提供一种旁通阀，其包括阀体和阀元件。阀体具有在第一气体入口和气体出口之间延伸的第一通路，以及在第二气体入口气体出口之间延伸的第二通路。第一和第二通路被构造成使得进入第一和第二入口的气体流结合成从气体出口排出的单一气体流。阀元件可以在闭合位置和打开位置之间致动，在所述闭合位置阀元件基本上阻止所有气体流入第二通路，在所述打开位置流入第二通路的气体基本上不受阀元件的阻碍，所述阀元件被构造成将流入第二通路的气体以基本上汇聚流的形式向出口引导。

附图说明

在图中，相同的附图标记表示同一构件或动作。构件在图中的尺寸和相对位置不必按比例绘制。

图1是根据已知技术的具有多级涡轮增压系统的内燃发动机系统的示意图。

图2是根据本发明一种实施方式的具有涡轮增压和旁通结构的内燃发动机系统的示意图。

图3是根据本发明另一实施方式的具有涡轮增压和旁通结构的内燃发动机系统的示意图。

图4是图3所示实施方式的涡轮增压和旁通结构的更详细的视图。

图5是根据本发明另一实施方式的具有涡轮增压和旁通结构的内燃发动机系统的示意图。

图6是根据本发明另一实施方式的涡轮增压和旁通结构的示意图。

图7是根据本发明一种实施方式的旁通阀的分解示意图。

图8A和8B是沿线8-8截取的图7所示阀的横截面图。

图9是根据本发明另一实施方式的涡轮增压器旁通结构的示意图。

具体实施方式

在以下描述中，为了提供对本发明各种实施方式的详尽理解提出某些具体的细节。然而，本领域技术人员将会认识到本发明可以不利用这些细节得到实施。

下文描述的本发明的实施方式主要是关于更有效地回收内燃发动机排气流的能量。

再次参照图1，如上所述，当排气通过涡轮膨胀同时涡轮从排气流中收集能量时，经过高压涡轮25存在压降。不幸的是，在旁通管路23上的口22和26之间流过的排气中产生相等的压降，这些压降都是不可回收的排气能量。这种压降大多发生在排气门24。发明人已经认识到在旁通通道23中的这种压降代表有效能量的损失。这种能量损失在排气门24部分打开的发动机操作范围内最来重。在该范围内横过排气门24存在很大压降例如，高压涡轮25可以在其最大效率范围内或之上进行操作并且低压涡轮27可以在略微低于其最大效率范围内进行操作。

在排气门24仅仅部分打开的操作范围内，当排气经过所述门的限制通路时，经过排气门24的压降与增加的流速或速率相对应。在压力下降处，由排气门24之上和之下的增压气体之间的压差表示的势能被转化为气流中紊流动能。当排气继续沿旁通通道23移动到口26时，随着它们在经过旁通通道23和口26的回旋并与从高压涡轮25中流动的气体重新混合，它们变慢并失去所转化的动能。发明人已经确定旁通通道23和排气门24中至少一些损失的能量可以有效地重新回收。

图2表示本发明的第一实施方式。为了便于在本实施方式突出于现有技术的方面进行论述，图2的实施方式在此示为在所有方面与现有技术的图1相同(也就是相同的部件、编号、系统构造以及操作)，除了下文所述的内容。

相比图1参照图2，将要指出已经对绕高压涡轮25的旁通系统做出不同于现有技术的某些变化。在图2中，阀34调节(例如通过压差)通过旁通通道33从排气通道28转向口36的排气量。通过旁通通道33转向的旁通排气中的一部分能量通过穿过阀34而从压力被转化为动能(速率)，阀34作为使旁通流加速并汇聚的横截面积减小的喷嘴。

排出阀34的加速流在一定向上与来自高压涡轮25的气流重新汇聚，所述定向被选定为保持来自旁通通道33的气流中的可用动能，并在排气流刚好接触涡轮27的涡轮叶片之前向其提供有效的组合方向，这将在下文给出更详细的论述。加速流随后与排气通道28中的排气流结合以通过涡轮27转化为机械旋转能。

通过将口36定位成足够靠近涡轮27的涡轮叶片，使加速和汇聚流在达到涡轮27的涡轮以进行工作抽取之前基本上不会消耗能量。这样，通过刚好在与涡轮27的涡轮叶片接触之前在与主排气流互补的流动方向上引导旁通流，旁通通道33使来自发动机19的增压排气绕高压涡轮25旁通到低压级涡轮27的入口，而无论口36是否包括通向涡轮27的直接入口或者是否是刚好在涡轮27之前通入排气通道28的基本上等效的回流口。

阀34在许多图中示为简单的瓣阀。这仅仅为了表示方便，而并不是在阀的结构上限制本发明的范围。例如，阀34可以打开以形成形状为具有锥形或收缩(减小的横截面)的短管式流动通道，所述锥形或收缩被设计成加速并引导排气流动，使得来自阀34的高速排气中的流动直接汇聚到低压涡轮27内。下文更详细地描述阀结构的其它示例。

在本说明书和权利要求中采用的术语“汇聚”指的是根据本发明的多种实施方式排气从旁通阀中的流动，其中排气基本上被引导处于统一和有序的流动，并且动量增加并得到保持。这与常规排气门中通常发生的紊流和无向的气体流动相反。

图3所示实施方式与图2类似，除了旁通通道33的长度有了实质地减小。另外，如果需要，旁通通道可以可选择地直接从排气歧管21而不是排气通道28开始，这将参照图5给出更详细的描述。

图4更详细地表示一种实施方式，其中加速旁通流51在如上文参照图2和3所述的接触涡轮27的涡轮叶片之前与主排气流50重新汇聚。如图4所示，在旁通通道33中的旁通排气流49在旁通通道33和/或口36减小的横截面(喷嘴)区域通过阀34，这样产生了加速的旁通排气流51。加速的旁通排气流51随后与排气通道28中(或者备选地在涡轮27本身内)更低速率的主排气流50结合，从而形成结合的排气流52。结合的排气流52随后以选定的角度撞击涡轮叶片48以促使涡轮47旋转，这在本领域是已知的。

应该指出，与主排气流50结合，更慢的主排气流50将具有旁通排气流51的一些速率。这不一定表示能量的净损失，因为由旁通排气流51放出的能量被传递到主排气流50。因此，意为保持速率的术语，例如用在说明书或权利要求中意为旁通气体时，还意为一种气流的一部分速率传递给另一种气流。

图5表示一种备选实施方式，其中旁通通道43直接与排气歧管21而不是排气通道28相连。这样，可以缩短旁通通道43以仅仅作为排气歧管21与位于其中具有旁通阀34的低压涡轮27的入口之间的直接流体连接。

在以上参照图2-5所述的实施方式中，已经公开了在旁通通道中的阀34在本发明的作用是(i)按比例控制旁通流的调节阀，以及(ii)汇聚和加速旁通排气流的喷嘴。备选地，可以采用单独的阀和喷嘴结构(例如具有喷嘴的正上游的打开/关闭阀)。根据本发明的实施方式，设置具有可变几何形状的能力的阀/喷嘴来汇聚和加速旁通排气流，以将系统的优点和效率延伸到更宽的发动机操作范围并适当成比例地适应系统排气流特性的递增量。

现在参照图6，示出了本发明的一种实施方式，其中示出了可变几何形状的旁通阀60。该可变几何形状的旁通阀60包括滑动阀元件62滑动，滑动阀元件62被构造成在阀通道64内从旁通通道33完全由滑动阀元件62闭合的第一位置滑动到滑动阀元件62完全缩回阀通道64内的第二位置，使得旁通通道33不受阻碍。滑动阀元件62的形状被选定为当气体经过阀元件62时使排气集中流过旁通通道33。实际上，滑动阀元件62与通道33的相对壁配合以形成具有可变几何形状的喷嘴。

致动器61被构造成使滑动阀元件62在第一和第二位置之间移动。控制器63被构造成感应或确定排气管路中的压力并相应控制致动器61。

当排气通道28中的排气压力低于第一临界值时，旁通阀60保持处于闭合位置。当排气通道28中的压力升高到第一临界值之上时，阀60开始打开，使一部分排气可以旁通流过高压涡轮25并直接流入低压涡轮27。阀60受到控制以按比例地响应排气压力在第一临界值之上的变化。这样，经过高压涡轮25的最大压力在来自发动机的排气流变化时基本上保持恒定。

由于滑动阀元件62与旁通通道33的相对壁之间的通路通常相对于旁通通道33的横截面积具有非常小的面积，因此实质上所有的压降都发生在阀60的喷嘴处。排气通过部分闭合的喷嘴时加速加速气体流51与从高压涡轮25中排出的排气流60重新结合以形成结合流52，所述结合流随后进入涡轮27。

当排气通道28中的压力继续增加时，致动器61继续使滑动阀元件62缩回到阀通道64内，由此扩大喷嘴，直至排气压力超过第二临界值，在所述第二临界值处滑动阀元件62完全缩回到阀通道内并且旁通通道33不受阻碍。

仅以模块形式示出了致动器61和控制器63，因为这些装置的设计和制造处于本领域技术人员的能力范围内。它们可以是单独部件或者可以组合成一体部件。

可以根据任何所需的原则选择第一和第二临界值。例如，第一临界值可以选定为是使高压涡轮最有效操作的压力。备选地，第一临界值可以选定为是与高压涡轮的最大所需rpm(每分钟转数)相对应的压力，由此减小磨损并延长涡轮寿命。在一些系统中，第二临界值可以超过相关发动机的操作范围。在这种系统中，旁通阀从来不会完全打开，而是总在至少一定程度上限制和汇聚旁通气流。在其它系统中，可以有超过第二临界值的扩大的操作范围，其中旁通阀保持完全打开并且排气无阻碍地经过。用于建立第一和第二临界值的原则的选择和处理处于本领域技术人员的能力范围内。

旁通阀的控制可以是被动的，其中排气管路中增加的压力克服弹簧阻力，以例如促使阀根据排气管路中的压力水平在更大或更小程度下打开。控制可以是主动的，例如当传感器设置在排气通路中并且电路或模块监控由传感器提供的信号以控制阀的操作的情况下。

备选地，可以响应来自多个传感器而不是排气压力传感器的信号控制阀。例如，可以采用与关于发动机负荷的信息组合的发动机每分钟转数计算排气压力。根据一些实施方式，可以根据从其它传感器信号或发动机数据中得到的计算结果或查询表控制所述阀，并且甚至可以不计算或测量排气压力。尽管如此，就本说明书和权利要求来说，如果结果是阀的位置至少在某种程度上与排气压力相互关联，则以上所有示例被认为是确定排气压力的不同方法。

在本说明书描述的实施方式中，通常参照歧管或排气通道中的排气压力描述对旁通阀的控制。本领域技术人员将会认识到也可以或备选地响应其它参数例如质量流速或排气速率控制排气旁通系统。因此，尽管压力是在附加权利要求中提出的操作参数，但其它操作参数包括以上提及的那些被认为是等效的，并由此同样落入权利要求的范围内。

现在参照图7-8B，示出了闸门阀式旁通阀70。图7以分解视图表示阀70，而图8A和8B表示基本上沿图7所示的线8-8截取的横截面图。阀70包括具有在第一入口74和出口78之间延伸的第一通路73、以及在第二入口76和出口78之间延伸的第二通路75的阀体72。滑动阀元件80定位在阀通道84内并具有致动器杆82。导向板86被构造成在阀通道84上与阀体72相连并包括致动器杆82穿过的孔88。衬套90定位在导向板86与滑动阀元件80的致动杆82之间的孔88内。紧固件总体由附图标记92表示。

旁通阀70被构造成容纳经由第一入口74进入第一通路73内的第一排气流94以及经由第二入口76进入第二通路75内的第二排气流96。进入阀70内的第一和第二排气流94，96结合成经由出口78排出阀70的单一排气流98。滑动阀元件80被构造成在完全阻止第二排气流96在第二通路75中通过的完全闭合位置与如图8A所示的滑动阀元件80完全缩回到阀通道84内以不对第二排气流96提供任何阻碍的第二位置之间移动。滑动阀元件80的形状被选定为使得阀元件80与阀体72的壁100配合以起到使在它们之间的气体流动集中的喷嘴的作用，从而提高第二排气流96的速率并将紊流降至最小，以及在排气流96在阀70的出口78附近与排气流94结合时使其汇聚。图8B表示滑动阀元件80处于部分闭合位置，其中第二排气流96基本上受到限制。

在所示实施方式中，第二通路75在第二入口76和出口78之间是直的以使因方向变化而产生的能量损失降至最小。另外，阀体72和滑动阀元件80的形状被选定为以尽可能小产生紊流的方式结合第一和第二排气流94，96，使得组合流98保持高能量水平。

现在参照图9，示出了本发明的一种实施方式，其中在此所称的文丘里式阀66在旁通通道33与排气通道28重新结合之处定位在旁通通道33内。旁通阀66包括定位在阀腔69内的阀元件68。阀元件68被构造成在阀元件68接触阀座67的完全闭合位置与阀元件68缩回到阀腔69中基本上中间位置的完全打开位置之间移动。当阀元件68处于打开位置时，旁通通道33中的排气流49无阻碍地绕阀元件68流动并流入排气通道28内。当阀元件68向闭合位置移动时，阀元件68的形状与阀座67的形状配合逐渐限制排气流49的流动，同时在排气进入排气通道28时对其引导形成汇聚流。

根据另一实施方式，阀66是一个真正的文丘里阀，其中阀腔69的出口具有相对于排气通道33的收缩尺寸，使得当完全打开时阀66加速并汇聚从中流过的气体。

本发明的实施方式与在前已知的多级涡轮增压系统相比具有几个优点。例如，在常规的现有技术的系统中，在排气门部分打开时在操作的中间范围存在明显的效率下降。这意味着例如当采用所述系统的发动机加速经过该范围时，存在动力下降、燃料与进料质量比降低、或燃料效率下降，从而需要进行补偿。如果发动机广泛地在该范围内操作，例如在通常的城市和高速公路操作过程中进行的操作，则涡轮增压系统的总体优势和效率显著下降。

本发明的实施方式可以在较大程度上减少所述下降，并使操作中间范围的燃料和能量效率提高。

现有技术的系统被设计成满足操作中间范围的最小所需效率水平，而在操作的高和低范围内表现出生产能力过剩，从而在发动机上施加的载荷比所需的更高。

由于根据本发明实施方式的涡轮增压系统在中间范围内具有提高的效率，因此高和低范围的操作特性可以更接近真实的发动机要求，这样与现有技术相比提高了在那些范围内的发动机性能。从而又在不牺牲动力的情况下提高发动机的总燃料经济性。

最后，由于根据本发明实施方式的更有效的系统的总负载要求可以降低，因此这一点可以转换成涡轮增压器尺寸和重量的减小，从而进一步提高车辆效率并简化发动机机舱的结构。

在本说明书中参照和/或在Application Data Sheet(申请资料页)中所列的以上所述的所有美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请以及非专利公开都在此全部引入作为参考。

从以上所述中将会认识到，尽管为了说明在此描述了本发明的具体实施方式，但在不脱离本发明精神和范围的前提下可以做出多种改变。因此，本发明并不局限于附加权利要求之外的内容。

Claims (27)

1.一种涡轮增压器的旁通阀，包括：

具有在第一气体入口和气体出口之间延伸的第一通路以及在第二气体入口和气体出口之间延伸的第二通路的阀体，第一和第二通路被构造成使得进入第一和第二入口的气体流结合成从气体出口排出的单一气体流；

可以在闭合位置和打开位置之间致动的阀元件，在所述闭合位置阀元件基本上阻止第二通路中的所有气体流，在所述打开位置在第二通路中流动的气体基本上不受阀元件的阻碍，所述阀元件被构造成将在第二通路中流动的气体以基本上汇聚流的形式向出口引导；以及

被构造成根据第二气体入口处的压力水平控制阀元件的致动的控制机构。

2.如权利要求1所述阀，其特征在于，所述控制机构被构造成：

当压力水平低于第一临界值时将阀元件保持在闭合位置；

当压力水平超过第一临界值时使阀元件向打开位置移动；以及

当压力水平超过比第一临界值更大的第二临界值时将阀元件保持在打开位置。

3.如权利要求1所述阀，其特征在于，所述阀元件与第二通路的一部分配合以形成可变几何形状的喷嘴。

4.如权利要求1所述阀，其特征在于，所述第二通路在第二入口和出口之间是直的。

5.如权利要求1所述阀，其特征在于，所述阀是闸门式阀。

6.如权利要求1所述阀，其特征在于，所述阀是文丘里式阀。

7.一种系统，包括：

具有入口和出口的第一涡轮；

具有与第一涡轮的入口流体连通的第一端以及与第一涡轮的出口流体连通的第二端的旁通通道，所述旁通通道被构造成使绕第一涡轮流动的气态流体旁通；

具有与第一涡轮的出口和旁通通道的第二端流体连通的入口，以及出口的第二涡轮；以及

定位在旁通通道中并被构造成调节气态流体在旁通通道中的流动的阀，所述阀进一步被构造成使流过其中的气态流体流的速率增加，并使气态流体流向第二涡轮的入口汇聚，使得当进入第二涡轮时流体流增加的速率基本上得到保持。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，流体流与来自第一涡轮出口中另外的气态流体流结合，并且第一流体流的增加速率的一部分被赋予所述另外的流体流。

9.如权利要求7所述系统，其特征在于，所述阀是闸门式阀。

10.如权利要求7所述系统，其特征在于，所述阀是文丘里式阀。

11.如权利要求7所述系统，其特征在于，还包括被构造成在闭合位置和打开位置之间改变阀的几何形状的致动器，在所述闭合位置基本上阻止流体在旁通通道中通过，在所述打开位置流体基本上无阻碍地在旁通通道中通过。

12.如权利要求11所述系统，其特征在于，还包括被构造成响应第一涡轮入口处的流体压力水平而控制致动器的控制器。

13.如权利要求12所述系统，其特征在于，所述控制器和致动器共同被构造成当压力低于第一临界值时保持阀的几何形状处于闭合位置，当压力提高到第一临界值之上时逐步向打开位置改变几何形状，并且在压力高于第二临界值时保持阀处于打开位置。

14.如权利要求12所述系统，其特征在于，所述控制器包括定位在排气通路中与第一涡轮的入口流体连通的压力传感器。

15.如权利要求12所述系统，其特征在于，根据发动机的操作值计算流体压力的水平。

16.如权利要求7所述系统，其特征在于，还包括分别与第一和第二涡轮可操作地相连的第一和第二压缩机。

17.如权利要求16所述系统，其特征在于，第二压缩机的输出与第一压缩机的输入流体连通。

18.如权利要求7所述系统，其特征在于，还包括：

内燃发动机；

与发动机相连并被构造成接收来自发动机燃烧缸的排气的排气歧管；以及

具有与排气歧管的出口相连的第一端及与第一涡轮的入口相连的第二端的排气通道。

19.如权利要求18所述系统，其特征在于，第二涡轮的入口与排气通道的旁通口相连。

20.如权利要求18所述系统，其特征在于，第二涡轮的入口与排气歧管另外的出口相连。

21.一种涡轮增压系统，包括：

具有被构造成与内燃发动机的排气系统相连的入口、以及出口的第一涡轮；

具有与第一涡轮的入口流体连通的第一端以及与第一涡轮的出口流体连通的第二端的旁通通道；

具有与第一涡轮的出口流体连通的入口，以及出口的第二涡轮；以及

旁通装置，其用于使排气系统中的一部分排气与排气系统中的排气压力水平直接相关地旁通流过第一涡轮，用于将所述旁通部分的压降转化为旁通部分的速率增加，以及用于将旁通部分以汇聚流的形式向第二涡轮的入口引导。

22.一种方法，包括：

将第一排气流从排气歧管传送到第一涡轮；

当歧管中的排气压力水平超过临界值时将第二排气流从排气歧管传送到第二涡轮；

与高于临界值的排气压力水平直接相关地对流向第二涡轮的第二排气流进行调节；

将第二排气流中的压力能转化为气流速率增加形式的动能；以及

当相当一部分转化的能量保留在第二排气流中时，将第二排气流引向第二涡轮。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括将第一排气流从第一涡轮传送到第二涡轮。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括在将第一和第二排气流引入第二涡轮内之前将第一和第二排气流结合成单一排气流。

25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，通过采用被构造成起到可变几何形状的喷嘴作用的阀来完成调节和转化步骤。

26.一种系统，包括：

具有入口和出口的第一涡轮；

具有与第一涡轮的出口流体连通的入口，以及出口的第二涡轮；

用于使气流在不流过第一涡轮的情况下流入第二涡轮的入口的旁通装置；以及

用于在旁通装置中的气流压力下降时保持所释放的一部分势能的装置。

27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，还包括用于根据第一涡轮入口处的气体压力水平可变地控制气流量的控制装置。

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