CN103939200B - 具有双流涡轮的机械增压式内燃发动机和用于操作这种内燃发动机的方法 - Google Patents

Abstract

一种机械增压式内燃发动机可以包括具有可变叶片几何形状的双流涡轮。一种操作装置的示例方法允许内燃发动机在低排气流速下的最佳操作。

Description

具有双流涡轮的机械增压式内燃发动机和用于操作这种内燃 发动机的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年1月17日提交的德国专利申请No.102013200671.3的优先权，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。

背景技术

包括涡轮增压器或机械增压器的内燃发动机具有排气歧管，其中汽缸的排气管路在内燃发动机中被分组。机械增压器的涡轮被提供在排气排放系统中。在低负荷和/或低转速下起增压作用的脉冲(impulse)可以增加可能在怠速操作和/或低负荷期间下降的涡轮旋转速度。

增加涡轮旋转速度的一种方案是将汽缸分组以形成排气歧管。这限制了涡轮的数量，并且增加了供应给每个涡轮的脉冲的频率。在另一方案中，可以使用双流涡轮，以便转子/叶轮(rotor)由两个相邻的双排气蜗壳支持。另外，喷嘴环叶片被附接至可轴向移动的壁以调整入口通道的可变喷嘴涡轮可以被用来优化到转子的气流。

发明人认识到的这种设置的一些问题在接近怠速或低负荷运行时出现。应当针对具体的发动机类型设定分组汽缸，或排气管路中的压力波动可以相互减弱。由于双流涡轮中的两个蜗壳的供应压力，转子入口处的排气的切向速度可以极大地改变。在其使用寿命期间，可变喷嘴涡轮中的喷嘴环叶片可能被堵塞或经历减少的运动。另外，喷嘴环叶片的低压侧的气体泄漏可能发生。

发明内容

一种方案涉及一种机械增压式内燃发动机，其具有至少一个缸盖以及至少两个汽缸，其包含：每个汽缸具有至少一个出气口以用于通过排气排放系统从汽缸中排放排气，并且每个出气口被排气管路毗连；其中以形成两组的方式配置至少两个汽缸，每组在每种情况下具有至少一个汽缸，并且在每种情况下，每个汽缸组的汽缸的排气管路合并，以形成总排气管路，以便形成排气歧管。另外，两个总排气管路被连接至双通道涡轮，双通道涡轮包含转子，转子被安装在涡轮外壳中的可旋转轴上，以便在每种情况下，一个总排气管路被连接至双通道涡轮的两个进气口中的一个，并且通过壁使两个通道相互分开直到转子，以便两个通道的气流被相互分开地引导至转子。双通道涡轮包含在第一通道的转子端部处的第一组可调导向叶片和在第二通道的转子端部处的第二组可调导向叶片。以此方式，可以优化汽缸的配置以降低排气管路中的衰减以及减少喷嘴环叶片的潜在问题。

另一方案涉及一种操作包括涡轮的机械增压式内燃发动机的方法，其中第一组可调导向叶片被提供在第一通道的转子侧端部处，而第二组可调导向叶片提供在第二通道的转子侧端部处。这种方法可以降低转子入口处的排气的切向速度的变化。

应该理解提供上述发明内容以简化形式介绍了选择性概念，其在具体实施方式中将被进一步描述。这不意味着确定所要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述任何缺点或本公开中的任何部分的实施方式。

附图说明

图1a沿转子的旋转轴线以半剖面的方式示意地示出了根据第一实施例的双流涡轮的基本结构。

图1b以分割的侧视图的形式示意地示出了图1a中所示的双流涡轮的环状件以及导向叶片和调整机构。

图1c示意地示出了在图1b中图示说明的环状件以及导向叶片和调整机构(沿调整机构的杆的旋转轴线剖开)。

图1d示意地示出了关于调整机构的杆的旋转轴线被横向地剖开的两个导向叶片和盘状件。

图2示意地示出了内燃发动机的描述。

图3示意地示出了两个导向叶片和盘状件部分在双流涡轮中的连接的示例。

图4是用于基于排气流速调整导向叶片的示例方法。

图5是用于同时和/或独立地调整导向叶片的示例方法。

具体实施方式

本申请涉及一种机械增压式内燃发动机，其具有至少一个缸盖以及至少两个汽缸，其中

-每个汽缸具有至少一个出气口以用于通过排气排放系统从汽缸中排放排气，并且每个出气口被排气管路毗连，

-至少两个汽缸被配置成形成两组，且每组在每种情况下具有至少一个汽缸，

-在每种情况下，每个汽缸组的汽缸的排气管路合并，以形成总排气管路，以便形成排气歧管，以及

-两个总排气管路被连接至双通道涡轮，双通道涡轮包含转子，转子被安装在涡轮外壳中的可旋转轴上，以便在每种情况下，一个总排气管路被连接至双通道涡轮的两个进气口中的一个，其中每个进气口被双通道涡轮中的一个通道毗连，并且通过壁使两个通道相互分开直到转子，以便两个通道的排气流被相互分开地引导至转子。

本申请还涉及一种用于操作所述类型的内燃发动机的方法。

表述“内燃发动机”具体包括奥托循环发动机，不过也包括柴油发动机和混合动力内燃发动机(即利用混合燃烧过程而操作的内燃发动机)。

内燃发动机具有相互连接以形成汽缸的缸体和缸盖。缸盖通常用于保持气门驱动装置。为了控制充气交换，内燃发动机需要控制元件(一般以气门的形式)和用于致动这些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)被称为气门驱动装置。在充气交换期间，通过至少两个汽缸的出气口排放燃烧气体，并且通过进气口进行燃烧室的充气(即新鲜混合气或充气空气的吸入)。

根据现有技术，毗连出气口的排气管路被至少部分地集成在缸盖中，并且被合并以形成共同的总排气管路，或被分组以形成两个或更多个总排气管路。合并排气管路以形成总排气管路一般被称为排气歧管。

汽缸的排气管路在特定情况(即排气排放系统的特定构造)下进行合并的方式基本依赖于针对其优化内燃发动机的操作性能的操作范围。

在机械增压式内燃发动机的情况下，其中排气涡轮增压器的至少一个涡轮被提供在排气排放系统中，并且该机械增压式内燃发动机意图在较低的发动机转速和/或负荷范围内(即在相对低的排气流速的情况下)表现出满意的操作行为(特别是满意的增压行为)，则所谓的脉冲增压是期望的，即优选的。

这里，在排气排放系统中(尤其在充气交换期间)发生的动力波现象应该被用于增压的目的，以及用于改善内燃发动机的操作行为。

在充气交换期间，从内燃发动机气缸排放燃烧气体基本上基于两种不同的机理。当出口阀在充气交换开始时在接近于下止点处打开时，由于在燃烧末期气缸内存在的高压水平和在燃烧室与排气管路之间的相关大压差，燃烧气体以高速流动穿过排出口进入排气排放系统。所述压力驱动的流动过程由高压峰值协助，该高压峰值还被称为预出口振动(pre-outlet shock)，并且沿排气管路以声速传播，其中，随着传播距离的增加，压力由于摩擦而在更大程度或更小程度上被消耗(即减小)。

在充气交换的进一步过程期间，气缸中和排气管路中的压力是平衡的，以便燃烧气体不再主要以压力驱动的方式被排出，而是由于活塞的往复运动被排出。

在低负荷或发动机转速(即低排气流速)下，预出口振动可以有利地用于脉冲增压，因此即使在低涡轮转速下也可能获得高的涡轮压力比。以此方式，通过排气涡轮增压，即使仅在低排气流速(即低负荷和低发动机转速)的情况下，也可能产生高的充气压力比，即在入口侧产生高充气压力。

已经证明脉冲增压对于加速涡轮转子(即增加涡轮旋转速度)是特别有利的，该涡轮转子在内燃发动机的怠速操作或者低负荷期间可能有显著程度的降低，并且在负荷需求增加的情况下应当通过排气流动以尽可能少的延迟再次频繁地加速该涡轮转子。转子的惯性以及轴承设置中的摩擦一般会减慢转子到更高转速的加速，并且因此阻碍充气压力中的立即上升。

为了能够利用在排气排放系统中发生的动力波现象(特别是预出口振动)来进行脉冲增压，以便改进内燃发动机的操作行为，必须保持排气排放系统中的压力峰值或者预出口振动。如果压力波动在排气管路中是增强的，而且至少不会相互减弱或相互抵消，则这是特别有利的。

因此，有利的是，气缸被分组，也就是说排气管路被合并成使得，维持排气排放系统中的高压，特别是各个汽缸的预出口振动。

本申请的主题还包括汽缸被分组的内燃发动机。以至少两个汽缸被构造成形成两组，每组在每种情况下具有至少一个汽缸。在每种情况下，每个汽缸组的汽缸的排气管路合并，以形成总排气管路，以便形成排气歧管，其中，每个总排气管路被连接至双通道涡轮中的一个通道。以此方式，两个汽缸组的排气流保持相互分开直到转子。这里，汽缸优选地被配置成使得汽缸组的排气管路的动力波现象对彼此有最不可能的不利影响。

在具有直列式布置的四个汽缸的缸盖中，有利的是，在每种情况下具有点火间隔360℃A的两个汽缸被组合形成汽缸组。例如，如果根据点火顺序1–2–4–3或根据点火顺序1–3–4–2开始汽缸中的点火，则有利的是，外汽缸被组合形成第一组，而内汽缸被组合形成第二组。

上述的汽缸分组或排气排放系统的配置具有进一步的优势，特别是关于充气交换。源于汽缸的压力波在排气排放系统内不仅行进通过所述汽缸的至少一个排气管路，而且还沿其他汽缸的排气管路行进，特别是行进尽可能远直到被提供在相应管路的端部处的出气口。在充气交换期间被排出或被排放到排气管路内的排气因此可能再次回到汽缸内，特别是由于源于另一汽缸的压力波。具体地，已经证明如下情况是不利的，即如果充气交换快要结束的时候，正压力在汽缸出气口处占主导地位，或另一汽缸的压力波沿排气管路在出气口的方向上传播，因为这会阻碍燃烧气体从所述汽缸排出。具体地，在充气交换的所述阶段中，燃烧气体主要由于活塞的往复运动被排出。在个别情况下，甚至可能是这样的情况，即源于一个汽缸的排气在另一汽缸的出口关闭之前进入到另一汽缸内。被削弱的充气交换会导致缺陷，特别是在负荷增加以及发动机转速增加的情况下。位于汽缸中的排气(即留在汽缸中剩余气体部分)对施加点火的内燃发动机的爆震行为有显著影响，其中爆燃的风险随着排气部分的增加而增加。

关于上述的剩余气体问题，因此汽缸被分组同样是有利的。例如，在直列式四缸发动机的情况下，上述的分组(其中外汽缸形成一组并且内汽缸形成一组)是有利的。因为在以示例的形式提到的点火顺序的情况下一组的两个汽缸具有点火间隔360℃A，汽缸组的汽缸在充气交换期间不会相互不利地影响，因为排气门的打开持续时间小于360℃A点火间隔，因此一个汽缸的出气口在另一汽缸的出气口打开之前已经再次关闭。

然而，存在对增压设计进一步改进的需要，特别是对于排气流速不仅依赖于发动机转速而且依赖于(由于使用的质量调节)负荷的施加点火的奥托循环发动机而言。需要这样的设计，即使得在极低的排气流速(即在低发动机转速下并且同时在低负荷下)的情况下，通过该设计也能在入口侧提供(即产生)高的充气压力。

在上述内容的背景下，本申请的目标是提供一种机械增压式内燃发动机，其在极低的排气流速的情况下允许最佳的操作。

本申请的进一步子目标是详述一种用于操作所述类型的内燃发动机的方法。

通过一种机械增压式内燃发动机实现第一子目标，其具有至少一个缸盖以及至少两个汽缸，其中

-每个汽缸具有至少一个出气口以用于通过排气排放系统从汽缸中排放排气，并且每个出气口被排气管路毗连，

-至少两个汽缸被配置成形成两组，每组在每种情况下具有至少一个汽缸，

-在每种情况下，每个汽缸组的汽缸的排气管路合并，以形成总排气管路，以便形成排气歧管，以及

-两个总排气管路被连接至双通道涡轮，双通道涡轮包含转子，转子被安装在涡轮外壳中的可旋转轴上，以便在每种情况下，一个总排气管路被连接至双通道涡轮的两个进气口中的一个，其中每个进气口被涡轮的一个通道毗连，并且通过壁使两个通道相互分开直到转子，以便两个通道的排气流被相互分开地引导至转子，

并且其中

-第一组可调导向叶片被提供在第一通道的转子侧端部处，而第二组可调导向叶片被提供在第二通道的转子侧端部处。

内燃发动机具有双通道涡轮，其中每个通道在其转子侧端部处配备有多个可旋转导向叶片形式的可调导向格栅(即可调导向轮)，以便能够以具体操作点的方式调整对转子的流动冲击。导向轮的可变几何形状允许涡轮几何形状针对内燃发动机的当前操作点进行调试，特别是通过沿关闭位置的方向调整导向叶片(即调整导向格栅)针对极低的排气流速进行调试，以便增加由导向叶片产生的流阻。

因此，双通道涡轮具有可变的涡轮几何形状，其允许通过调整有效的涡轮横截面针对内燃发动机的相应操作点进行广泛调试。这里，用于影响流动方向的可调导向叶片被布置在涡轮的入口区域中。与旋转转子的转子叶片不同，导向叶片不会随着涡轮轴旋转，即导向叶片以静止方式被布置在入口区域中。

因此实现了第一目标，具体是提供一种机械增压式内燃发动机，其在极低的排气流速的情况下允许最佳的操作。

壁使涡轮的两个通道分开直到转子，其中分隔物或壁优选地延伸至尽可能靠近转子的点。这里，必须考虑到，转子必须维持与壁的足够间距，以便能够在涡轮外壳中自由旋转。在转子侧，壁使第一组可调导向叶片与第二组可调导向叶片分开，其中，作为用于分开导向叶片组的分隔元件，还可以使用环形件，这将结合优选实施例进行更详细地描述。

在内燃发动机中，至少两个汽缸的排气管路被合并，以形成两个总排气管路，以便形成两个排气歧管。在这方面，具有三个、四个、五个或更多个汽缸的实施例同样是内燃发动机，其中两个以上汽缸的排气管路被合并，以形成两个总排气管路。内燃发动机具有至少一个缸盖，并且因此还可以具有两个缸盖。

将结合从属权利要求阐述内燃发动机的进一步有利的实施例。

如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即共同的调整机构被提供给两个导向叶片组，借助这个共同的调整机构能够同时并且沿相同的方向调整两组导向叶片。两个导向叶片组通过一个机构的共同调整更容易地实现了导向叶片的致动(即调整)，以及特别简化了调整的控制，降低了调整机构的成本，并且降低了两组所需的机构的总重量。此外，如果两个导向叶片组共用共同的调整机构，即仅一个调整机构必须被布置在发动机舱中，则会占用更小的安装空间。

然而，如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即针对每个导向叶片组提供专用的调整机构，通过该专用的调整机构，能够独立于另一组的导向叶片来调整一组的导向叶片。两个导向格栅的单独调整额外增加了涡轮对内燃发动机的不同工况的灵活性和适应性。两个导向叶片组的不同调整使得在通道中能够设定不同的流阻，并且因此允许排气流在两个通道至之间的有区别且有目标的分布。

还可能的是，一个通道被设计为可切换通道，其中借助于相关联的导向叶片组移动至关闭位置或沿关闭位置的方向移动，关闭(即关断)所述可切换通道。这里，导向叶片组用作关断元件，通过其能够关闭通道。

双通道涡轮的两个通道被设计为可切换通道基本上也是可能的。

关于调整机构，如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即调整机构为了调整导向叶片包含至少一个可旋转杆，导向叶片被共同旋转地布置在可旋转杆上。

可旋转杆特别适合作为稳定支撑结构以用于保持导向叶片，其中能够通过旋转杆以简单方式调整导向叶片。对于导向叶片的调整而言，旋转相对于平移是特别有利的，因为与通过位移行进的平移相比，旋转通过一定旋转角度不会占用(即需要)发动机舱中的任何额外的安装空间。

如果提供了共同的调整机构，则如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即该共同的调整机构包含用于调整导向叶片的可旋转杆，其中所述杆延伸通过壁，并且在每个杆上共同旋转地布置了第一组的一个导向叶片和第二组的一个导向叶片。

如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即使得两个通道分开直到转子的壁是与涡轮外壳一体形成的外壳壁。被固定地连接至外壳的不可移动外壳壁确保了外壳的适度稳定性，并且确保了以有利的方式并且在足够的程度上以及经由外壳消散被热排气引入到外壳壁内的热。

然而，具体地，如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即使得两个通道分开直到转子的壁具有模块化构造。

具体地，壁的模块化构造允许如下的实施例，即具有模块化构造的壁包含环状件，其被固定地连接至涡轮外壳并且围绕转子并且形成壁的转子侧端部。环状件又可以以关于导向叶片组或导向叶片的调节有利的方式被形成，并且可以形成调整机构的一部分，基于下文中的实施例这将会变得显而易见。

如果壁具有模块化构造并且具有模块化构造的所述壁具有环状件，那么如下的实施例是有利的，即环状件包含圆形盘状件，其以齐平的方式被可旋转地安装在环状件的圆形凹口中，其中每个盘状件用于保持至少一个导向叶片并且被共同旋转地连接至所述导向叶片。

相比于导向叶片可相对于壁或相对于环状件可旋转的实施例(其中为了此目的，必须在导向叶片与壁之间或在导向叶片与环状件之间形成足够大的间距(即间隙))，在上述实施例中的情况是，在导向叶片与壁或环状件之间不形成间隙，因为每个导向叶片被共同旋转地且因此没有间隙地连接至相关联的盘状件。在这方面，还有如下情况，即在导向叶片上游的通道与导向叶片下游的转子之间不产生额外的流动连接，以便有利地防止导向叶片两端的不期望的压力平衡或压力消散。

如下的内燃发动机的实施例是有利的，即环状件包含圆形盘状件，其以齐平的方式被可旋转地安装在环状件的圆形孔中，其中每个盘状件用于保持第一组的一个导向叶片并且用于保持第二组的一个导向叶片，并且被共同旋转地连接至所述两个导向叶片。

导向格栅的这种构造的优势是已经结合前述实施例提到的那些优势。防止导向叶片上的不期望的压力平衡或压力消散。被可旋转地安装在圆形孔中的盘状件特别适合用于共同的调整机构。

具体地，在具有用于两个导向叶片组的共同的调整机构的机械增压式内燃发动机的情况下，如下的实施例是有利的，即共同的调整机构包含用于调整导向叶片的可旋转杆，其中每个杆延伸通过盘状件，并且被共同旋转地连接至所述盘状件。

如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即内燃发动机是施加点火的内燃发动机。

在非机械增压式内燃发动机中，排气流速近似对应于内燃发动机的发动机转速和/或负荷，特别地作为在各个情况下使用的负荷控制的函数。如已经陈述的，在施加点火的奥托循环发动机的情况下，由于使用了质量调节，排气流速改变至显著大于柴油发动机的情况下的程度。即使在恒定的发动机转速下，排气流速也会随着负荷下降而减小，然而在具有质量调节的柴油发动机的情况下，排气流速仅依赖于发动机转速，因为如果负荷在恒定的发动机转速下发生偏移，则混合气成分而不是混合气质量发生改变。

在这方面，特别是在基于质量调节而操作的内燃发动机的情况下，即在施加点火的奥托循环发动机的情况下，存在对关于低以及极低的排气流速进行配置以及优化的机械增压设计的特殊需要，以便即使在这类工况下也能在入口侧提供高充气压力。

在机械增压式内燃发动机的情况下，必须考虑，入口侧的充气压力可以随着负荷和/或发动机转速而变化，并且对排气流速有影响。然而，这一事实不会影响在上文中关于排气流速所讨论的关系。

如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，借助于打开的转子上游的壁中的至少一个开口，涡轮的两个通道能够在涡轮外壳内相互连接。

为了使得在排气排放系统中被提供在汽缸下游的涡轮在高负荷或高发动机转速下(即在高排气流速的情况下)以优化方式操作成为可能，应当以尽可能恒定的排气流冲击涡轮。为了实现所谓的冲击增压，涡轮上游的压力几乎没有必要变化。涡轮上游的相应的大的排气容积/体积能够缓和排气管路中的压力脉动。在这方面，已经证明导致涡轮上游的排气排放系统的容积分为多个部分容积的汽缸分组(借此排气管路以分组形式进行合并)是达不到预期目标的。

在讨论的实施例中，具体借助于涡轮的被连接或分开的两个通道，能够改变与涡轮的各个通道连通的排气系统的容积。

因此，同样可能的是，双通道涡轮的转子上游的排气容积或排气排放系统适合于内燃发动机的不同工况，特别适合于不同的排气流速，并且在这方面被优化。

相对于诸如从现有技术了解到的两个汽缸组的两个排气歧管的连接，涡轮的两个通道的连接具有如下优势，即连接两个汽缸组的排气系统的开口被布置为进一步远离汽缸的出气口，借此增加一个组的一个汽缸与另一个组的一个汽缸之间的排气管路距离。由此抵消了相互风险，特别是充气交换期间的不利影响。还缓解了上述的剩余气体问题或爆震问题。

如果在每种情况下，每个汽缸组的汽缸的排气管路合并以形成总排气管路，以便在缸盖内形成排气歧管，则上述影响是特别相关的，因为歧管的连接将会导致连接的实现极其靠近汽缸的出气口。

如下的机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即在每种情况下，每个汽缸组的汽缸的排气管路合并以形成总排气管路，以便在缸盖内形成两个排气歧管。

于是可以非常靠近内燃发动机的出口(即非常汽缸的靠近出气口)布置被提供在排气排放系统中的双通道涡轮。这具有若干优势，具体是因为缩短了汽缸与涡轮之间的排气管路。

由于缩短了用于热排气的到涡轮的路径，因此也减小了涡轮上游的排气歧管或排气排放系统的容积。由于正讨论的排气管路的质量和长度的减小，因此也降低了排气排放系统的热惯性。

以此方式，可以最佳地使用主要由排气压力和排气温度决定的热排气的排气焓，并且确保涡轮的快速响应行为。

提出的措施还导致缸盖的紧凑设计，并且总体而言由此导致内燃发动机的紧凑设计，并且允许驱动单元在发动机舱内的紧密封装。

管路长度的缩短以及涡轮上游的排气容积尺寸的相关减小有助于低负荷和旋转速度范围内的脉冲增压。

可能被提供在涡轮下游的排气排放系统中的排气后处理系统同样可以被布置为更靠近出气口，并且可以在冷启动之后更快地到达其操作温度。

具体为描述了一种用于操作上述类型的机械增压式内燃发动机的方法的第二子目标通过如下方法实现，即如果来自两个汽缸组的排气流速降至第一预定排气流速之下，则沿关闭位置的方向调整导向叶片。

已经结合内燃发动机进行陈述的内容同样应用于该方法。

在排气流速减小的情况下，可以通过沿关闭位置的方向调整导向叶片来增加涡轮压力比，借此也增加了充气压力比，并且因此增加了充气压力。改善了增压特性。即使在本示例中参照了关闭位置，但这不应当被理解为意味着导向叶片实际上能够完全关闭且对应的通道以气密性的方式被有效地关闭。所选用词仅用于表示倾向，即调整过程的方向。

如下方法变体是有利的，即如果来自两个汽缸组的排气流速超过第二预定排气流速，则沿打开位置的方向调整导向叶片。

如下机械增压式内燃发动机的实施例是有利的，即借助于打开转子上游的壁中的至少一个开口，涡轮的两个通道能够在涡轮外壳内相互连接。如下方法变体是有利的，即如果来自两个汽缸组的排气流速超过第一预定排气流速，则涡轮的两个通道相互连接。

然而，仅当来自两个汽缸组的排气流速超过第一预定排气流速并且在预定时间段Δt₁内保持高于所述第一预定排气流速时，使两个通道相互连接是优选的。

为了两个通道的连接引入额外条件意图防止脉冲增压与冲击增压之间的过分频繁的模式改变，特别是在排气量仅短暂地超过第一预定排气量且然后再次下降或在排气量的第一预定值附近波动而不具有表明到冲击增压的转变的超过量的情况下的到冲击增压的转变。

将会在下面基于示例性实施例和图1a、图1b、图1c和图1d描述本发明。在附图中：

图1a沿转子3的旋转轴线4以半剖面的方式示意地示出了根据第一实施例的双流涡轮1的基本构造。图1b以分割侧视图的形式示意地示出了所述双流涡轮1的环状件5b以及导向叶片7a、8a和调整机构9、9a。

图示说明的双流涡轮1是双通道涡轮1(即具有两个通道6a、6b的涡轮1)的示例，其中两个通道6a、6b被布置为彼此相邻并且至少沿弧形段以螺旋方式围绕转子3。涡轮1具有涡轮外壳2，其中转子3被布置在可旋转轴4上。

在每种情况下，每个通道6a、6b被连接至汽缸组(未示出)的一个排气歧管，其中通过壁5使所述两个通道6a、6b相互分开直到转子3，以便所述两个通道6a、6b的排气流被相互分开地引导至转子3。

在图1a中图示说明的实施例中，使所述两个通道6a、6b分开直到转子3的壁5具有模块化构造。壁5包含与涡轮外壳2一体形成的外壳壁5a，并且包含被固定地连接至涡轮外壳2的环状件5b，其中围绕转子3的环状件5b形成壁5的转子侧端部。

图示说明的双流涡轮1的特征在于：第一组7可调导向叶片7a被提供在第一通道6a的转子侧端部处，而第二组8可调导向叶片8a被提供在第一通道6b的转子侧端部处。

通过单个机构(具体地，共同的调整机构9)能够同时并且沿相同的方向调整两个组7、8的导向叶片7a、8a。如具体在图1a和图1b可以看出的，环状件5b包含圆形盘状件5c，其以齐平且共同旋转的方式被布置在环状件5b的圆形孔中。用于调整两个组7、8的叶片7a、8a的共同的调整机构9包含可旋转杆9a，其中每个杆9a延伸通过盘状件5c并且这样一来被可旋转地安装在所述盘状件5c中。

图1c示意地示出了环状件5b以及盘状件5c、第一组7的导向叶片7a、第二组8的导向叶片8a和调整机构9(具体地，沿调整机构9的杆9a的旋转轴线剖开)。每个杆9a保持第一组7的导向叶片7a和第二组8的导向叶片8a，，并且被旋转地共同连接至所述两个导向叶片7a、8a。

对于首先被可旋转地安装在盘状件5c中并且其次被共同旋转地连接至导向叶片7a、8a的杆9a而言，杆9a的横截面在盘状件5c的区域中是圆形的而在导向叶片7a、8a的区域中是正方形的，如从图1d可以看出，图1d示意地示出了两个导向叶片7a、8a和盘状件5c，它们均关于调整机构的杆9的旋转轴线被横向地剖开。

图2示意地示出了可以以双流涡轮1操作的内燃发动机10。通过电子发动机控制器12控制多个汽缸，在图2中示出了所述多个汽缸中的一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，且活塞36被布置在汽缸壁32中并且被连接至曲轴40。燃烧室30被示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。可以通过机电控制的气门线圈和衔铁组件来操作每个进气和排气门。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器57确定。燃料喷射器66被示为设置为将燃料直接喷射到汽缸30内，这被本领域技术人员称为直接喷射。另外，燃料可以被喷射至进气道。通过燃料系统(未示出)将燃料输送至燃料喷射器66。对控制器12作出响应将来自驱动器68的工作电流供应给燃料喷射器66。此外，进气歧管44被示为与可选电子节气门62连通，该电子节气门62调整节流板64的位置，以控制来自进气升压室46的气流。压缩机162从空气进气装置42吸取空气，以供应升压室46。排气使经由轴161耦接至压缩机162的双流涡轮1转动。应认识到，涡轮1被大体示为箱形。如在图1所讨论的，涡轮1具有更大的复杂性。

转向图3，示出了借助通过盘状件5c的杆9a将两个导向叶片7a、8a连接至共同的调整机构9的示意图。在这个示例中，仅示出了两个组7、8中的一个导向叶片。导向叶片7a在具有共同的可旋转杆9a的第一通道6a中，其中杆9a延伸通过盘状件5c，盘状件5c以齐平且共同旋转的方式布置在环状件5b的圆形孔中，壁5由盘状件5c组成。杆9a在第二通道6b中进一步延伸至导向叶片8a。通过共同的调整机构9控制杆9a。每个导向叶片7a、8a被共同旋转地且因此没有间隙地连接至相关联的盘状件5c。

双流涡轮1被示为三件形式，其中件一214包含第一通道6a，件二218包含壁5，而件三228包含第二通道6b。

转向图4，示出了确定排气流速以及调整导向叶片组7、8的方法400。

在402处，该方法可以确定排气流速是否在第一阈值之下。如果是，该方法可以前进到404，并朝向关闭位置调整导向叶片组7、8。如果否，该方法可以前进到406，并朝向打开位置调整导向叶片组7、8或不进行调整。

在408处，该方法可以确定排气流速是否在第二阈值之上。如果是，该方法可以前进到410，并朝向打开位置调整导向叶片组7、8。如果否，该方法可以前进到412，并朝向关闭位置调整导向叶片组7、8或不进行调整。

转向图5，其示出了基于发动机操作参数确定如何移动导向叶片组7、8的方法500。在502处，该方法可以测量和/或估计发动机操作参数。在504处，该方法可以确定同时并沿相同的方向移动导向叶片组7、8。在506处，该方法可以确定相互独立地移动导向叶片组7、8。另外，可以沿相同的方向或沿相反的方向移动导向叶片组7、8。依赖于采用的调整机构，可以使用方法500。

本领域技术人员应认识到，尽管本发明已经参照一个或更多个实施例以示例的形式描述了本发明，但其不限于所公开的实施例，并且在不违背由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可以构造可替代的实施例。

Claims (15)

1.一种机械增压式内燃发动机，其具有至少一个缸盖以及至少两个汽缸，其包含：

每个汽缸具有至少一个出气口以用于通过排气排放系统从所述汽缸排放排气，并且每个出气口被排气管路毗连；

至少两个汽缸被配置成形成两组，每组在每种情况下具有至少一个汽缸；

每个汽缸组的所述汽缸的所述排气管路合并以致两个汽缸组形成两个总排气管路，以及

所述两个总排气管路被连接至双通道涡轮，所述双通道涡轮包含转子，所述转子被安装在涡轮外壳中的可旋转轴上，以便在每种情况下，一个总排气管路被连接至所述双通道涡轮的两个进气口中的一个，其中每个进气口被所述双通道涡轮中的一个通道毗连，并且通过壁使所述两个通道相互分开直到所述转子，以便所述两个通道的排气流被相互分开地引导至所述转子；

其中第一组可调导向叶片被提供在第一通道的转子侧端部处，而第二组可调导向叶片被提供在第二通道的转子侧端部处，

其中所述壁具有模块化构造，

其中所述壁还包含环状件，其被固定地连接至所述涡轮外壳并且围绕所述转子并且形成所述壁的转子侧端部，

其中所述环状件还包含圆形盘状件，其以齐平方式被可旋转地安装在所述环状件的圆形孔中；并且

其中每个盘状件用于保持所述第一组的一个导向叶片并且用于保持所述第二组的一个导向叶片并且被共同旋转地连接至所述两个导向叶片。

2.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其中共同的调整机构被提供用于两个导向叶片组，通过该共同的调整机构，能够同时并且沿相同方向调整两个组的导向叶片，

其中所述共同的调整机构包括多个可旋转杆，所述多个可旋转杆中的每个杆被安装到所述第一组可调导向叶片中的一个导向叶片和所述第二组可调导向叶片中的一个导向叶片。

3.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其中，为导向叶片组提供调整机构，通过所述调整机构，一个组的导向叶片能够独立于另一组的导向叶片被调整。

4.根据权利要求2所述的机械增压式内燃发动机，其中所述导向叶片被共同旋转地布置在可旋转杆上。

5.根据权利要求2所述的机械增压式内燃发动机，其中所述多个可旋转杆延伸通过所述壁，并且在每个可旋转杆上共同旋转地布置有所述第一组的一个导向叶片和所述第二组的一个导向叶片。

6.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其中使所述两个通道分开直到所述转子的所述壁是与所述涡轮外壳一体形成的外壳壁。

7.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其中所述环状件还包含圆形盘状件，其以齐平方式被可旋转地安装在所述环状件的圆形凹口中；并且

其中每个盘状件用于保持至少一个导向叶片并且被共同旋转地连接至所述导向叶片。

8.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其包含用于两个导向叶片组的共同的调整机构；并且

其中所述共同的调整机构包含用于调整所述导向叶片的可旋转杆，其中每个杆延伸通过盘状件并且被共同旋转地连接至所述盘状件。

9.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其中所述内燃发动机是施加点火的内燃发动机。

10.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其中借助于打开所述转子上游的所述壁中的至少一个开口，所述涡轮的所述两个通道能够在所述涡轮外壳内相互连接。

11.一种用于操作包括双流涡轮的机械增压式发动机的方法，其包含：

基于工况，调整被提供在第一通道的转子侧端部处的第一组可调导向叶片；

基于工况，调整被提供在第二通道的转子侧端部处的第二组可调导向叶片；以及

维持所述第一通道内的第一排气流和所述第二通道内的第二排气流在所述机械增压式发动机和所述双流涡轮的转子之间彼此分开，

其中通过被置于所述双流涡轮的外壳内的壁实现所述第一排气流和所述第二排气流分开，

其中所述壁包含圆形盘状件，其以齐平方式被可旋转地安装在圆形凹口中；并且

其中每个盘状件用于保持所述第一组的一个导向叶片并且用于保持所述第二组的一个导向叶片并且被共同旋转地连接至所述两个导向叶片。

12.根据权利要求11所述的方法，其中如果来自两个汽缸组的排气流速降至第一阈值排气流速之下，则沿关闭位置的方向调整所述可调导向叶片。

13.根据权利要求11所述的方法，其中如果来自两个汽缸组的排气流速超过第二阈值排气流速，则沿打开位置的方向调整所述可调导向叶片。

14.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包含，同时并且沿相同方向调整所述第一组可调导向叶片和所述第二组可调导向叶片。

15.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包含，相互独立地调整所述第一组可调导向叶片和所述第二组可调导向叶片。