CN102691568B - 增压内燃发动机和运行这种类型的内燃发动机的方法 - Google Patents

Abstract

提供具有至少两个排气涡轮增压器的增压内燃发动机。该发动机包括在涡轮增压器的两个涡轮上游经由不能关闭的至少一个连接管永久地连接至彼此的第一排气歧管和第二排气歧管。这样，来自一个排气歧管的排气溢流可以被转移到另一个排气歧管。

Description

增压内燃发动机和运行这种类型的内燃发动机的方法

相关申请

本申请要求于2011年3月25日提交的欧洲专利申请No.11159786.0的优先权，其全部内容为了所有目的通过引用合并于此。

技术领域

本公开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

内燃发动机具有相互连接从而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(通常采取阀的形式)和用于启动所述控制元件的促动装置。阀运动所需的阀促动机构(包括阀本身)被称为阀驱动。汽缸盖通常用于容纳该阀驱动机构。

在充气交换过程中，燃烧气体经由汽缸出气口被排出，而燃烧室的进气(也就是引入新鲜混合物或新鲜空气)经由进气口发生。阀驱动机构的目的在于在正确的时刻打开和关闭进气口和出气口，试图快速打开最大可能的流动横截面，从而保持流入和流出气体的节气损失较小，并从而确保燃烧室充有新鲜混合物和有效的(即完全的)排气排出。因此，汽缸还通常具有两个或更多个进气口和出气口。

根据先前的系统，通向进气口的进气管和连结出气口的出气管(即排气管线)被至少部分地整合到汽缸盖中。汽缸的排气管线总体合并从而形成一个公共的总排气管线，或分组从而形成两个或更多个总排气管线。排气管线合并从而形成总排气管线在本公开的背景下一般被称作排气歧管，且总排气管线中位于设置在总排气管线中的涡轮上游的一部分根据本公开被认为属于排气歧管。

在歧管下游，在本案中排气为了增压内燃发动机的目的被供送到至少两个排气涡轮增压器的涡轮，并且如果合适的话就供送到排气后处理装置的一个或更多个系统。

排气涡轮增压器包括设置在同一根轴上的压缩机和涡轮，热排气被供送至涡轮并且在所述涡轮中膨胀进而使能量释放，从而使轴旋转。由于高旋转速度的原因，轴通常保持在滑动轴承内。由排气流供送至涡轮并最终供送至轴的能量用于驱动同样布置在轴上的压缩机。压缩机运送并压缩供送至其的充气，从而获得对汽缸的增压。如果合适的话，设置有充气冷却装置，从而在进入汽缸之前冷却压缩的燃烧空气。

增压主要用于增加内燃发动机的功率。在此，燃烧过程所需的空气被压缩，从而可以在每个工作循环中向每个汽缸供送更大的空气质量。这样，可以增加燃料质量，并因此增加平均有效压力。增压是用于增加内燃发动机功率同时保持不变的容积排量，或者说是用于减小容积排量同时保持相同功率的合适方式。在任何情况下，增压导致容积功率输出的增加和功率重量比的增加。因此对于相同的车辆边界条件，能够使负荷集合转移向比燃料消耗较低的较高负荷。

配置排气涡轮增压的通常会造成一些困难，在所述配置中基本上试图获得所有转速范围中的可观的性能改善。但是，已经观察到在未达到某一转速的情况下会造成严重的转矩下降。如果考虑到充气压力比取决于涡轮压力比，则所述转矩下降是可以理解的。例如在柴油发动机的情况下，如果减小发动机转速，则将导致较小的排气质量流并且因此导致较低的涡轮压力比。其结果是充气压力比类似地朝向较低转速减小，这相当于转矩下降。

在此，通过减小涡轮横截面的尺寸并相关地增大涡轮压力比来抵消充气压力的下降基本是可能的。但是这只是使转矩下降进一步移向较小转速的方向。此外，所述方法(也就是说减小涡轮横截面的尺寸)会受到限制，因为期望的增压和性能改善应该即使在高转速的情况下(也就是说在高排气量的情况下)也可以是可能的而没有受到限制。

一种用来提高增压内燃发动机的转矩特性的措施例如是涡轮横截面的小型设计且同时提供排气排放设施。这样的涡轮也称作废气门涡轮。如果排气质量流超过阈值，则在所谓的排气排放的过程中一部分排气流经由绕过涡轮的旁通管线而被引导。该方法的缺点在于增压行为在相对高转速时或在相对大的排气量的情况下是不足的。

发明内容

发明人已经认识到上述方法的问题并且在本文中提供了至少部分解决它们的系统。在一个示例性实施例中，增压内燃发动机，其包括：具有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中每个汽缸具有用于排放排气的至少两个出气口，所述出气口中的至少一个被设计为可启用出气口，并且每个出气口都与排气管线连结；第一排气歧管，其中至少两个汽缸的可启用出气口的排气管线合并，从而形成第一总排气管线，该第一总排气管线连接至第一排气涡轮增压器的涡轮；以及第二排气歧管，其中至少两个汽缸的其他出气口的排气管线合并从而形成第二总排气管线，该第二总排气管线连接至第二排气涡轮增压器的涡轮；其中第一排气管线和所述第二排气管线经由不能关闭的至少一个连接管在这两个涡轮上游永久连接至彼此。

通过并行设置的多个涡轮增压器(即并行设置的多个小横截面的涡轮)可以进一步改进增压内燃发动机的转矩特性，其中通过增加排气量来启用涡轮。

本公开的增压内燃发动机包括并行布置的至少两个排气涡轮增压器，其中一个涡轮被设计为可启用涡轮，只有在相对高排气量的情况下排气才作用于该可启用涡轮，也就是说是该可启用涡轮启用。

在此，试图将该涡轮布置得尽可能接近出口(即汽缸的出气口)从而借此首先能够最佳地利用主要由排气压力和排气温度确定的热排气的排气焓，并且其次确保涡轮增压器的快速响应行为。就此而论，因此主要试图最小化汽缸的出气口和涡轮之间的管线系统的热惯量和容积，这可以通过减小排气管线的质量和长度来实现。

为了实现上述目标，至少两个汽缸的排气管线以如下方式被成组地合并，即至少一个排气管线从每个所述汽缸通向第一排气涡轮增压器的涡轮并且至少一个排气管线从每个所述汽缸通向第二排气涡轮增压器的涡轮。

根据本公开，第一排气涡轮增压器的涡轮(即第一涡轮)被设计为可启用涡轮，并且排气管线通向所述涡轮的出气口相应地被设计为可启用出气口。在充气交换的过程中，只有在相对大的排气量的情况下，可启用出气口才被打开并且第一涡轮借此被启用，也就是说排气作用于该第一涡轮。

相比于其中在两个涡轮上游提供单个连贯管线系统的实施例，上述分组，也就是说使用两个彼此分开的排气歧管改进了内燃发动机的工作行为，尤其是在小排气流速的情况下，因为借助该措施排气连续流动通过的第二涡轮上游的管线容积的尺寸被减小了，这在低负荷和转速时(即在小排气量的情况下)是有利的，尤其是改善了响应行为。

上述内燃发动机的缺点在于可启用涡轮在停用状态中与排气流完全切断，也就是说没有任何排气被供应到停用的涡轮。这是由于使用单独的排气歧管和可启用出气口在该工作状态下(即小排气量的状态下)未打开导致的。

由于缺乏入射排气流，在停用的状态下可启用涡轮的转速显著下降。流体动力润滑膜被消耗或全部被损毁，使得先前的纯粹的液体摩擦变为混合摩擦，还有可能变为主要是固体摩擦。这增加了磨损，缩短了排气涡轮增压器的耐用性，并且可能基本上被认为是与增压器发生故障的敏感性有关因素。在此背景下，还可以考虑到，停用涡轮在内燃发动机运行过程中还经受振动和冲击，其中由于缺乏润滑膜，因此相对彼此运动的部件之间不存在缓冲。

此外，还可考虑到，可启用涡轮当被启用时可被加速。即使可启用涡轮的转子由于其尺寸和使用两个涡轮的原因而具有相对小的惯性，但是涡轮只根据启用而缓慢响应。因此实现驾驶员所要求的转矩是存在延迟的。

相比于两个排气歧管彼此完全分开的现有系统，根据本公开的歧管相互连接。为此，提供了不能关闭的至少一个连接管，也就是其永久打开并且起到溢流管的作用。

所述连接管允许一些排气即使在相对小的排气流量的情况下，也从第二排气歧管溢流到第一排气歧管内，以便即使在停用状态下(即停机状态下)，经由第二排气歧管和连接管的排气也作用于可启用涡轮。

此时，经由连接管供送至可启用涡轮的排气量可以只使涡轮轴不下降至最小转速n_T以下。保持特定最小转速防止或减少对第一增压器的轴的滑动轴承中的流体动力润滑膜的损耗。对即使在停用状态中的可启用涡轮供送少量排气的措施对排气涡轮增压器的磨损和持久性具有有利效果。此外，可启用涡轮和整体上增压的响应行为得到改善，因为当被启用时可启用涡轮从较高转速被加速。可以相对较快地提供驾驶员所要求的转矩，也就是说只有很小的延迟。

单独地或结合附图地，从下述具体实施方式中将显而易见到本说明书的上述优点和其他优点及特征。

应该理解到，提供上述发明内容来选择性介绍了将在具体实施方式中进一步被描述的原理的简化形式。这不意味着指出所声明主体的关键或实质性特征，其范围唯一地通过所附的权利要求限定。此外，要求保护的主题不限于解决本公开上文或任意部分中提到的任意缺点的实施方式。

附图说明

图1示意性地示出内燃发动机的示例性实施例。

图2是图解根据本公开实施例的用于发动机的示例性方法的流程图。

具体实施方式

提供了引导排气通过每个都连接至涡轮增压器的多个排气歧管的实施例。图1是示出根据公开的内燃发动机的一个示例实施例的发动机示意图。图2是示出可由本公开的发动机执行的一种示例方法的流程图。

在本公开的背景下，术语“内燃发动机”具体地包括火花点火发动机，但也包括柴油发动机和混合动力内燃发动机。

图1示意性地示出内燃发动机1的实施例，其装备有两个排气涡轮增压器8、9。每个排气涡轮增压器8、9包括涡轮8a、9a和压缩机8b、9b。热排气在涡轮8a、9a中膨胀从而释放能量，并且压缩机8a、9a压缩经由进气管线13a、13b和集气室14被供送至汽缸3的充气，从而实现内燃发动机1的增压。

图1所示内燃发动机1是直列四缸发动机，其中汽缸3沿着汽缸盖2的纵轴线布置，也就是说设置在一条直线中。每个汽缸3具有两个出气口4a、4b，其中每个出气口4a、4b连结排气管线5a、5b，以便释放排气离开汽缸3。

在每种情况下，每个汽缸3的一个出气口4a被设计为可切换出气口4a，其在充气交换过程中只有在排气量超过预定排气量的情况下才打开。这样，设置在下游的第一涡轮8a被启用，即被排气作用。所有汽缸3的可启用出气口4a的排气管线5a合并形成第一排气歧管6a，从而形成第一总排气管线7a，其被连至第一排气涡轮增压器8的涡轮8a(虚线)。

所有汽缸3的其他出气口4b的排气管线5b合并形成第二排气歧管6b，从而形成第二总排气管线7b，其被连至第二排气涡轮增压器9的涡轮9a(实线)。

在本案中，排气管线5a、5b合并从而形成汽缸盖2中的总排气管线7a、7b。如从图1能看到的，第一排气歧管6a和第二排气歧管6b经由不能关闭的连接管10在两个涡轮8a、9a上游被永久地连接到彼此。

连接管10起到溢流管的作用，排气经由该溢流管从第二排气歧管6b流到第一排气歧管6a中。借此确保即使在停用状态下(即当可启用出气口4a被关闭时)排气也作用于可启用涡轮8a。保持特定最小转速从而防止或减少第一涡轮增压器8的滑动轴承中的流体动力润滑膜的损耗，并在启用时(即当可启用出气口4a打开时)缩短可启用涡轮8a的加速过程。

根据图1，第二涡轮9a被设计为废气门涡轮，其旁通管线11在上游从第二总排气管线7b分支出，并且还在可启用涡轮8a的上游分叉并接入第一排气歧管6a。凭借设置在旁通管线11中的打开的关断元件12，可启用涡轮8a能够恰在其启用之前被进一步加速。

控制器112在图1中被示作常规微型计算计，其包括微处理器单元、输入/输出端口、只读存储器、随机存取存储器、保活存储器和常规数据总线。控制器112可包括能执行一个或更多个控制例程的指令。控制器112可接收来自连接至发动机1的传感器的各种信号，例如来自一个或更多个温度传感器、压力传感器以及在图1中未示出的其他传感器的信号。示例传感器包括来自温度传感器的发动机冷却剂温度(ECT)、连接至加速器踏板用于感测加速器位置的位置传感器、来自连接至发动机进气歧管的压力传感器的发动机歧管压力测量值(MAP)、来自霍尔效应传感器的用于感测曲轴位置的发动机位置传感器、来自传感器(例如热线空气流量计)的对进入发动机的空气质量的测量值和节气门位置测量值。也可以感测大气压力以由控制器112处理。在本说明书的优选方面，曲轴每回转一圈，发动机位置传感器可以产生预定数量的等间隔脉冲，由此能够确定发动机转速(RMP)。控制器112也可以输出信号至发动机的各种致动器，例如关断元件12和打开以便经由出气口4a、4b释放排气的一个或更多个排气阀。

根据本公开的内燃发动机可以具有两个汽缸盖，例如如果汽缸分布在两个汽缸组上的话。

该至少一个连接管可以只提供少量的排气以确保轴具有最小转速n_T，并且应该被形成相应的几何尺寸。累积充气压力不是在停用状态的可启用涡轮的目的。该目的所需排气量的供应不是连接管的任务，而实际上是当出气口被打开或启用时第一排气歧管的任务。

因此，其中不能关闭的至少一个连接管形成引起节流点，这导致了通过连接管的排气流的压力减小的实施例是有利的。这样，确保只有少量排气流过连接管，具体地精确为保持涡轮轴具有特定最小转速所必须的排气量。

可以根据其功能形成至少一个连接管的尺寸，即例如应当被设计成尺寸比连结出气口的排气管线更小，其用于在最小可能损失的情况下提供适度的排气供应至涡轮。

因此其中至少一个连接管的最小横截面A_Cross，C小于排气管线的最小横截面A_Cross，Ex的增压内燃发动机示例是有利的。管线或管的流动横截面是对于生产量(即单位时间内传导通过管的排气量)具有重大影响的参数。为了比较，根据本公开，所述流动横截面被定义为垂直于中心流柱的流动横截面。

应用下述关系的增压内燃发动机示例是有利的：A_Cross，C≤0.3A_Cross，Ex。应用下述关系的增压内燃发动机示例是特别有利的：A_Cross，C≤0.2A_Cross，Ex、A_Cross，C≤0.1A_Cross，Ex或者A_Cross，C≤0.05A_Cross，Ex。

其中不能关闭的至少一个连接管从第二排气歧管的排气管线分支出并将第二排气歧管的所述排气管线连接至例如第一排气歧管的排气管线或连接至第一排气歧管的总排气管线的增压内燃发动机示例是有利的。

这也包括其中不能关闭的至少一个连接管将一个汽缸的可启用出气口的排气管线连接至另一汽缸的永久启用的出气口的排气管线的示例。

根据本公开的目的，期望经由连接管只将少量排气运送(即供送)到第一歧管中，经由单个出气口的排气管线将排气供应至连接管理论上适度的，其中由于第二歧管的整个排气系统中主流上具有实际相同的排气压力，因此来自第二歧管的其他排气管线的排气可以由于回流而流入连接管。然而，所讨论的示例有助于经由连接管获得减少的排气排放的实际目的。

取决于连接管从第二歧管分支出的位置，需要从所述其他出气口释放出较强烈或较不强烈的排气回流部分。

由于基本上只有单个出气口的排气作用与连接管，因此经由连接管传导的排气流中可能发生波动。这将对在停用状态时的波动排气流所作用的可启用涡轮产生不利影响。

如果被永久启用的出气口的排气管线合并成组装排气管线之后，所述组装排气管线合并成总排气管线，那么其中不能关闭的至少一个连接管从第二排气歧管的此种组件排气管线分支出的示例可以是有利的。

其中不能关闭的至少一个连接管从第二排气歧管的总排气管线分支出的增压内燃发动机的示例也是有利的。具有从总排气管线分支出的连接管的示例不容易在被传送通过连接管的排气流中发生波动。

在此，其中不能关闭的至少一个连接管将两个总排气管线彼此连接的增压内燃发动机的示例是有利的。这样，避免了如下情形，即被传送通过连接管的排气流可再次流过各出气口的相对窄且可能呈现多个弯曲的排气管线，这会导致额外的压力损失。如果两个总排气管线设置为彼此相邻，则所述示例此外还显著地缩短了连接管的长度。

其中至少两个汽缸的排气管线合并从而形成汽缸盖中的两个总排气管线的增压内燃发动机的示例是有利的。如上所述，在排气涡轮增压的设计构造过程中，试图将涡轮布置为尽可能靠近内燃发动机的出口，也就是说最小化涡轮上游的管线系统的长度和容积。在此，有利的措施是将排气歧管基本整合到汽缸盖中，或合并排气管线从而在汽缸盖中形成总排气管线。

所述类型的汽缸盖的特征在于紧凑设计，排气歧管的排气管线的总长度和涡轮上游的排气管线的容积都被减小了。使用这种汽缸盖还导致减少了部件数量，并且因此缩减了成本，尤其是组装和采购成本。紧凑设计允许汽缸室中的驱动单元的紧密封装。

根据本公开，汽缸盖的所有汽缸的排气管线不必须合并以形成两个总排气管线；而是必须的是，只有至少两个汽缸的排气管线以所描述的方式被分组。

然而其中至少一个汽缸盖的所有汽缸的排气管线均合并以形成两个总排气管线的示例是有尤其有利的。

其中至少一个汽缸盖经由连接件连接至至少两个排气涡轮增压器的涡轮的增压内燃发动机示例是有利的。连接件以非强制联锁、强制联锁和/或粘联的方式在一侧连接至汽缸盖并在另一侧连接至涡轮。所述连接件用于将排气从汽缸盖传送至涡轮，也就是说用于将排气引入涡轮的进口区域，为此排气流通常也被反转。其中连接件是铸件的示例是有利的。

在此，其中不能关闭的至少一个连接管集成到连接件中的增压内燃发动机的示例是有利的。

但其中不能关闭的至少一个连接管集成到汽缸盖中的增压内燃发动机的示例也是有利的。将连接管集成到另一部件中，例如汽缸盖或连接件，会减少部件数量并且有助于避免泄漏。

相比于具有外部管的示例，能够省去紧固装置和额外的密封元件。

其中至少一个连接管在其接入第一排气歧管的位置处沿着可启用涡轮的方向对齐以便从连接管流出的排气流直接冲击涡轮转子而没有任意显著偏转的增压内燃发动机示例是有利的。

装备有至少部分可变的阀驱动机构优选完全可变的阀驱动机构以便启用出气口的增压内燃发动机的示例是有利的。

其中至少一个汽缸盖能在组装端侧连接到汽缸体并且其中至少两个汽缸的排气管线合并从而在汽缸盖内形成两个总排气管线的增压内燃发动机中，如下示例是有利的，其特征在于一个总排气管线设置在另一总排气管线背离组装端侧的那一侧上。总排气管线沿着汽缸纵轴线的方向在某种意义上被设置为一个在另一个之上，有时相对于彼此适当偏移。

所述示例尤其适用于使用上述类型的连接件，因为两个总排气管线彼此接近地从汽缸盖延伸出，这允许连接件的设计紧凑，并因此允许其具有小体积和轻重量的设计。

在此，其中一个排气涡轮增压器被设置为与汽缸盖横向相邻而另一排气涡轮增压器被设置为与汽缸体横向相邻的增压内燃发动机的示例是有利的。该构造确保两个涡轮沿着汽缸纵轴线一个在另一个之上的紧密连接的布置且确保驱动单元作为一个整体被紧凑封装。

其中至少一个汽缸盖装备有集成冷却剂套的增压内燃发动机的示例是有利的。增压内燃发动机比自然吸气发动机具有更高热负荷，因此其对冷却装置赋予了更大的要求。

冷却装置基本上可以采取空气冷却装置或液体冷却装置的形式。由于相比于空气，液体具有明显高的热容量，所以液体冷却所耗散的热量明显大于空气冷却所耗散的热量。

液体冷却需要内燃发动机或汽缸盖装备有集成冷却剂套，也就是说传导冷却剂通过汽缸盖的冷却剂管装置。热量耗散到已经在汽缸盖内部的冷却剂中，冷却剂一般为具有添加剂的水。这里，冷却剂借助于设置在冷却环路中的泵被供送，以便所述冷却剂在冷却剂套中循环。这样热量从汽缸盖或汽缸体内部耗散到冷却剂中，然后又从换热器中的冷却剂中被吸取。

所用的涡轮可以装备有可变涡轮几何形状，其通过调节能适用于内燃发动机的相应工作点。

具体地，第二涡轮也可被设计为废气门涡轮，其中一旦排气质量流超过阈值，则排气就经由旁通管线被传导绕过涡轮。为此，可在旁通管线中提供关断元件。旁通管线可以在接入涡轮下游的两个总排气管线中的一个，或在另一实施例中，可以接入第一涡轮上游的第一排气歧管。在后一种实施例中，然后旁通管线可被有利地利用从而借助于旁通管线的打开而恰在其启用之前加速第一可启用涡轮。

因此，图1的系统提供了发动机系统，包括至少两个直列汽缸，每个汽缸具有第一和第二排气孔；引导排气从每个汽缸的第一排气孔到第一涡轮增压器的第一集成排气歧管；引导排气从每个汽缸的第二排气孔到第二涡轮增压器的第二集成排气歧管；和在第一和第二涡轮增压器上游连接第一和第二集成排气歧管的连接管。该系统还包括设置在第一和第二涡轮增压器之间的旁通管线中的关断元件，该关断元件被配置为打开从而将来自第一集成排气歧管的一部分排气转移至第二涡轮增压器。

图2示出用于具有第一和第二涡轮增压器的发动机(例如发动机1)的方法200。方法200可以根据存储在控制器112的存储器中的指令执行。方法200包括在202步骤确定发动机工作参数。发动机工作参数可以包括发动速度、发动机负荷、发动机温度、MAP、排气背压等。在204步骤，确定排气量是否超过阈值。

在非增压内燃发动机中，排气量近似对应于内燃发动机的转速和/或负荷，具体地作为用于个体情况中所用的负荷控制的函数。在具有质量/量调节的传统火花点火发动机中，即使在恒定转速下，排气量也随着负荷增加而增加，然而在具有品质(quality)调节的传统柴油发动机中，排气量只取决于转速，这是因为如果负荷在恒定转速下变化，则混合物成分改变而不是混合物质量改变。

如果根据本公开的内燃发动机是基于质量调节的，且其中负荷由新鲜混合物的质量控制，那么如果内燃发动机的负荷超过可预定负荷，则即使在恒定转速下排气量也会超过相关(即可预定)排气量，这是因为排气量与负荷相关联，其中排气量随着负荷增加而增加，并随着负荷减小而减小。

相反，如果内燃发动机基于质量调节，且其中负荷由新鲜混合物的成分控制并且排气量事实上只随着转速改变，也就是说与转速成比例，那么如果内燃发动机的转速超过可预定转速则排气量独立于负荷超过可预定排气量。

根据本公开的内燃发动机是增压内燃发动机，以便也考虑进气侧上的充气压力，其可随着负荷和/或转速改变并且对排气量有影响。因此上面讨论的关于排气量与负荷或转速的关系只是有条件地适用于这种一般形式。因此根据本公开的方法大体上与排气量有关而与负荷或转速无关。

如果判定排气量没超过阈值，也就是说如果排气量小到使其通过一个涡轮(不同于通过两个)将不会引起过度背压和/或对涡轮的损坏，则方法200进行到步骤206从而引导排气经由第一排气歧管至第一涡轮增压器。此时，防止排气通过第二涡轮增压器。一旦引导排气到第一涡轮增压器，则方法200返回。

如果判定排气量没超过阈值，则方法200进行到步骤208从而引导排气经由第一和第二排气歧管至第一和第二涡轮增压器二者。这样，一部分排气将会被引导通过第一涡轮增压器的涡轮而一部分排气将会被引导通过第二涡轮增压器的涡轮。

引导排气至第二涡轮增压器可包括在步骤210打开在第一和第二涡轮增压器之间的旁通管线中的关断元件，例如关断元件12。这样，在启用第二涡轮增压器之前，关断元件可被打开以便来自第一进气歧管的一部分排气可被引导至第二涡轮增强器从而开始第二涡轮增压器的加速。

将排气引导到第二涡轮增压器可包括在步骤212控制一个或更多个汽缸排气阀。如关于图1所解释的，每个汽缸可包括连接至第一涡轮增压器的排气管线和连接至第二涡轮增压器的排气管线。在排气量低于阈值的发动机运行中，连接至第一涡轮增压器的排气管线的汽缸排气阀可在每个排气冲程中打开且同时连接至第二涡轮增压器的排气管线的汽缸排气阀可保持关闭，并且因此汽缸中的所有排气可被释放到第一涡轮增压器中。但是，当排气量超过阈值时，连接至第二涡轮增压器的排气管线的汽缸排气阀也可以在每个排气冲程中打开，以便除了第一涡轮增压器之外，一部分排气还被引导至第二涡轮增压器。

在步骤214，确定排气量是否已降到阈值以下。如果否，则方法200返回步骤208以引导排气到第一和第二涡轮增压器。如果是，则方法200前进到步骤216以通过防止连接到第二涡轮增压器的排气管线的排气阀打开来引导排气到第一涡轮增压器(而不到第二涡轮增压器)。之后方法200返回。

出气口的启用等同于第一涡轮的启用。通过设计为废气门涡轮的第二涡轮的旁通管线事先加速可启用涡轮不会受其影响。

如果排气量下降为再次低于可预定排气量，则可启用出气口且具有所述可启用出气口的可启用涡轮可被再次停用。

其中当排气量超过可预定排气量并且针对可预定的时间段Δt₁大于所述可预定排气量时启用可启用出气口的方法变型是有利的。

引入用于启用第一涡轮的额外条件是为了防止在排气量只暂时超过可预定排气量并随后又下降或围绕排气量的可预定值波动时过度频繁的切换，尤其是过度地频繁启用可启用出气口，而不会度地进行启用第一涡轮。

由于上述原因，其中当排气量下降到可预定排气量之下且针对可可预定的时间段Δt₂低于上述可预定排气量时停用可启用出气口的方法变型是有利的。

如果第二涡轮是废气门涡轮，其旁通管线接入第一涡轮上游的第一排气歧管，则其中第一可启用涡轮在其即将启用之前凭借设置在旁通管线中的关断元件的打开而被加速的方法实施例是有利的。

因此，图2的方法200提供了用于具有第一和第二涡轮增压器的发动机的方法。该方法包括将来自发动机的排气经由第一集成排气歧管引导至第一涡轮增压器；以及，在选定情况期间，引导第一部分排气经由第一集成排气歧管到达第二涡轮增压器，并且引导第二部分排气经由第二集成歧管到达第二涡轮增压器。该方法包括，其中选定情况包括发动机转速和负荷高于阈值。该方法还包括，其中引导第一部分排气经由第一集成歧管到达第二涡轮增压器还包括打开第一和第二涡轮增压器之间的旁通管线中的关断元件。

应当了解，此处公开的配置与方法实际上为示例性，且这些具体实施例不应理解为是限制性，因为可能存在多种变形。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本发明的主题包括多种系统与配置以及其它特征、功能和/或此处公开的性质的所有新颖和非显而易见的组合与子组合。

所附权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和次组合。这些权利要求可引用“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这些权利要求应该理解为包括一个或多个这种元素的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和次组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、等同或不相同，也被认为包括在本发明主题内。

Claims (19)

1.增压内燃发动机，其包括：

具有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖，其中每个汽缸具有用于排放排气的至少两个出气口，所述出气口中的至少一个被设计为可启用出气口，并且每个出气口都与排气管线连结；

第一排气歧管，其中至少两个汽缸的可启用出气口的排气管线合并从而形成第一总排气管线，该第一总排气管线连接至第一排气涡轮增压器的涡轮；

第二排气歧管，其中所述至少两个汽缸的其他出气口的排气管线合并从而形成第二总排气管线，该第二总排气管线连接至第二排气涡轮增压器的涡轮；

其中所述第一排气歧管和所述第二排气歧管经由不能关闭的至少一个连接管在两个所述涡轮上游永久地连接至彼此，所述至少一个连接管被集成到所述汽缸盖中；以及

旁通管线，其将所述第一排气歧管连接到所述第二排气歧管，包括被设置在所述旁通管线内的关断元件，所述旁通管线位于所述汽缸盖下游且在所述第一排气涡轮增压器和所述第二排气涡轮增压器上游。

2.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中不能关闭的所述至少一个连接管形成节流点，从而导致通过所述至少一个连接管的排气流中的压力下降。

3.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述至少一个连接管的最小横截面A_Cross,C小于排气管线的最小横截面A_Cross,Ex。

4.根据权利要求3所述的增压内燃发动机，其中以下关系适用：A_Cross,C≤0.2A_Cross,Ex。

5.根据权利要求3所述的增压内燃发动机，其中以下关系适用：A_Cross,C≤0.1A_Cross,Ex。

6.根据权利要求3所述的增压内燃发动机，其中以下关系适用：A_Cross,C≤0.05A_Cross,Ex。

7.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中不能关闭的所述至少一个连接管从所述第二排气歧管的排气管线分支出。

8.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中不能关闭的所述至少一个连接管从所述第二排气歧管的总排气管线分支出。

9.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述至少两个汽缸的排气管线合并从而在所述汽缸盖内形成两个所述总排气管线。

10.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述至少一个汽缸盖经由连接件连接至两个所述排气涡轮增压器的涡轮。

11.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中不能关闭的所述至少一个连接管在所述第一排气歧管和所述第二排气歧管之间的任意位置处。

12.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述至少一个汽缸盖在组装端侧被连接至汽缸体，并且其中所述至少两个汽缸的排气管线合并从而在所述汽缸盖中形成两个所述总排气管线，其中一个总排气管线被布置在另一总排气管线的背离所述组装端侧的那一侧上。

13.根据权利要求12所述的增压内燃发动机，其中所述第一排气涡轮增压器和所述第二排气涡轮增压器中的一个被布置为与所述汽缸盖横向相邻并且另一排气涡轮增压器被布置为与所述汽缸体横向相邻。

14.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，进一步包括控制器，该控制器包含当排气量超过可预定排气量时启用在小排气量情况下被停用的所述可启用出气口的指令。

15.发动机系统，其包括：

至少两个直列汽缸，每个汽缸具有第一和第二排气孔；

将排气从每个汽缸的第一排气孔引导至第一涡轮增压器的第一集成排气歧管；

将排气从每个汽缸的第二排气孔引导至第二涡轮增压器的第二集成排气歧管；以及

在所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器上游连接所述第一集成排气歧管和所述第二集成排气歧管的连接管，

其中所述连接管被集成到汽缸盖内并且不能关闭。

16.根据权利要求15所述的发动机系统，还包括被布置在所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器之间的旁通管线中的关断元件，所述关断元件被配置为打开从而将一部分排气从所述第一集成排气歧管转移至所述第二涡轮增压器。

17.用于具有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的发动机的方法，包括：

引导来自所述发动机的排气经由第一集成排气歧管到达所述第一涡轮增压器；和

在选定情况期间，

经由被集成到汽缸盖内的连接管引导所述排气中的第一部分经由所述第一集成排气歧管到达所述第二涡轮增压器，和

引导所述排气中的第二部分经由第二集成排气歧管到达所述第二涡轮增压器。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述选定情况包括发动机转速和负荷高于阈值。

19.根据权利要求17所述的方法，其中引导所述排气的所述第一部分经由所述第一集成排气歧管到达所述第二涡轮增压器还包括打开在所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器之间的旁通管线中的关断元件。