CN105089774B - 具有至少两个涡轮的排气涡轮增压应用点火式内燃发动机及其运转方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有至少两个涡轮的排气涡轮增压应用点火式内燃发动机及其运转方法。提供一种运转增压内燃发动机的方法。该发动机包括第一汽缸组中的第一汽缸和第二汽缸组中的第二汽缸，所述第一汽缸和第二汽缸的每个具有由排气管路邻接的两个可激活出气口，所述第一汽缸和第二汽缸的每个的出气口的一个耦接至包括第一涡轮的第一涡轮增压器，以及每个汽缸的出气口的一个耦接至包括第二涡轮的第二涡轮增压器，该方法包含：如果发动机负荷低于阈值负荷值，实施第一运转模式，第一运转模式包括停用第二汽缸、停用第一汽缸中的可激活出气口中的一个，以及激活第一汽缸中的可激活出气口的一个。

Description

具有至少两个涡轮的排气涡轮增压应用点火式内燃发动机及 其运转方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年5月9日提交的德国专利申请序列号102014208702.3的优先权，出于所有目的通过引用将其整个内容并入本文。

技术领域

本公开涉及具有可停用出气口的增压内燃发动机和用于运转增压内燃发动机的方法。

背景技术

发动机能够包括多个增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，涡轮增压器可以以并行配置被布置，以便能够在发动机转速和负荷的较宽范围上提供高效增压。然而，当不需要大量的发动机输出时，可能期望停用发动机中的一部分汽缸。然而，关闭增压发动机中的一部分汽缸可能干扰增压运转。

发明内容

因此，在一种方法中，提供用于运转增压内燃发动机的方法。该发动机包括第一汽缸组中的第一汽缸和第二汽缸组中的第二汽缸，第一汽缸和第二汽缸的每个具有排气管路邻接的两个可激活(activatable)出气口，第一汽缸和第二汽缸中的每个的出气口的一个耦接至包括第一涡轮的第一涡轮增压器，以及汽缸中的每个的出气口的一个耦接至包括第二涡轮的第二涡轮增压器，该方法包含：如果发动机负荷低于阈值负荷值，实施第一运转模式，第一运转模式包括停用第二汽缸、停用第一汽缸中的可激活出气口的一个以及激活第一汽缸中的可激活出气口的一个。以此方式，汽缸的一部分能够被停用并且能够停用有效汽缸的出口的一部分。因此，能够基于发动机负荷激活和停用具体汽缸出口以增加发动机效率并且具体增加涡轮增压器效率，由此改善发动机运转。

单独或结合附图，根据下面具体实施方式，上述优点和其他优点以及本发明的特征将更明显。

应当理解，提供以上概述是为了以简化形式介绍一些概念的选择，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。此外，发明人在此已经认识到以上问题且并不承认这些问题是已知的。

附图说明

图1示意性示出内燃发动机的第一实施例；

图2示意性示出内燃发动机的第一实施例的特性图；

图3示出用于运转增压应用点火式内燃发动机的方法；以及

图4示出用于运转增压内燃发动机的另一种方法。

具体实施方式

本文描述增压应用点火式内燃发动机(boosted applied-ignition internalcombustion engine)。发动机可以具有至少一个汽缸盖与至少两个汽缸，其中每个汽缸具有用于排放排气的至少两个出气口，其中至少一个出气口是可激活出气口的形式，每个出气口由排气管路邻接以用于经由排气排放系统排放排气，提供至少两个排气涡轮增压器，每个排气涡轮增压器包含布置在排气排放系统中的涡轮，且至少两个汽缸的排气管路被配置以便每个汽缸的可激活出气口的排气管路通向第一总排气管路，形成第一排气歧管，所述第一总排气管路被连接至第一排气涡轮增压器的涡轮，以及至少两个汽缸的其他出气口的排气管路合并以形成第二总排气管路，形成第二排气歧管，所述第二总排气管路被连接至第二排气涡轮增压器的涡轮。

本文还描述用于运转内燃发动机的方法。在本发明的上下文中，表述“应用点火式内燃发动机”包含奥托循环发动机，而且还包含利用混合燃烧过程的混合动力内燃发动机和混合动力驱动器，该混合动力驱动器不仅包含应用点火式内燃发动机，而且还包含关于驱动器可连接至内燃发动机的电机，并且该电机接收来自内燃发动机的功率或作为可切换辅助驱动器额外输出功率。

内燃发动机具有汽缸体和至少一个汽缸盖，它们在装配端侧相互连接以形成汽缸。为了控制进气交换，内燃发动机需要控制元件—通常以提升阀的形式—和用于驱动这些控制元件的驱动装置。气门的运动所需的气门驱动机构(包括阀本身)可以被称为气门驱动装置。汽缸盖通常用于容纳气门驱动装置。

在进气交换期间，燃烧气体经由汽缸的出气口排放并经由进气口利用增压空气充气。按要求的时间打开和关闭进气口和出气口是气门驱动装置的目标，其中要求大流量横截面的快速打开以保持低的流入和流出气体流量的节流损失以及提供增加的增压和排气的有效(例如，彻底)排放。在先前的发动机中，汽缸可以被提供有两个或更多个进气口和出气口。

在先前的发动机中，邻接出气口的排气管路能够被至少部分地集成在汽缸盖中。汽缸的排气管路通常被合并以形成一个共同的总排气管路，或者—如在本文描述的内燃发动机中—分组以形成两个或更多个总排气管路。排气管路合并以形成总排气管路通常被称为(以及在本发明的上下文中)排气歧管。

在歧管的下游，出于增压内燃发动机的目的，本文描述的发动机中的排气被供应到至少两个排气涡轮增压器的涡轮。排气涡轮增压器的优点(例如，关于机械增压器)为，在增压器和内燃发动机之间没有传递动力的机械连接装置出现或不需要传递动力的机械连接装置。机械增压器从内燃发动机提取驱动它所需要的能量，因而减少输出功率并因此不利地影响效率，排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。然而，布置在排气排放系统中的排气涡轮增压器在涡轮上游导致增加的排气背压，这能够对进气交换具有不利影响。

排气涡轮增压器可以包括布置在相同轴上的压缩机和涡轮。热排气流被供应至增压器的涡轮并在所述涡轮中膨胀，释放能量。因而，轴被设置旋转。排气流供应到涡轮并最终到达轴的能量被用于驱动压缩机，该压缩机同样被布置在该轴上。压缩机输送并压缩供应给它的增压空气，结果获得至少两个汽缸的增压。可以提供增压空气冷却布置，在其中，压缩的增压空气可以在其进入汽缸之前被冷却。

增压用于增加内燃发动机的功率。这里，燃烧过程需要的空气被压缩，结果，能够在每个工作循环将更大的空气质量供应至每个汽缸。以此方式，能够增加燃料质量并因此增加平均压力。增压是增加内燃发动机的功率同时维持不变的行程排量的一种合适方式，或用于降低行程排量同时维持相同的功率的一种合适方式。在任意情况下，增压能够导致体积功率输出的增加和提高的动力重量比(power-to-weight ratio)。因此，对于相同的车辆边界条件，朝向较高负荷转移负荷集体(load collective)是可能的，此时具体的燃料消耗较低。

排气涡轮增压的配置常常造成困难，其中期望在所有旋转速度范围中具有显著的性能提高。然而，在先前的发动机中，如果某个发动机转速下冲，将观察到严重的扭矩下降。如果考虑增压压力比取决于涡轮压力比，所述扭矩下降是可理解的。例如，如果发动机转速降低，这导致较小的排气质量流量并因此导致较小的涡轮压力比。这具有的结果是，对于较低的发动机转速，增压压力比同样降低，其等同于扭矩下降。

通过涡轮横截面的尺寸降低和涡轮压力比的相关增加来抵消增压压力的下降从根本上是可能的。然而，这仅仅将扭矩下降沿较低旋转速度进一步转移。此外，所述方法，即涡轮横截面的尺寸降低，是受限制的，因为期望的增压和性能增加应该是可能的，并没有限制，甚至在高的发动机转速处，即，在高排气流率的情况下。

可以期望使用各种措施提高增压内燃发动机的扭矩特性。这能够被实现，例如，通过涡轮横截面的小设计和排气吹离(blow off)设施的同时供应。这种涡轮也称为废气门涡轮。如果排气质量流量超过临界值，在所谓的排气吹离过程中，排气流量的一部分经由旁路管路引导越过涡轮。所述方法具有的缺点是，在相对高的发动机转速或相对大的排气流率的情况下，增压行为不充分。

此外，可以通过使用并行布置的多个涡轮增压器，即通过使用并行布置的相对小的涡轮横截面的多个涡轮，提高增压内燃发动机的扭矩特征，其中根据所谓的连续增压，随着发动机转速增加或排气流率增加，相继激活涡轮。

本文描述一种具有并行布置的至少两个涡轮的增压内燃发动机。一个涡轮，具体是第一排气涡轮增压器的涡轮，在这种情况下是可激活涡轮的形式，该涡轮能够在存在相对高的发动机转速或相对大的排气流率时，利用排气动作，也就是被激活。

为了能够停用或激活(即切换)所述第一可切换涡轮，能够提供一种切换装置。在当前情况下，气门驱动装置能够执行切换装置的功能。出于这个目的，每个汽缸能够配备有至少两个出气口，其中至少一个出气口是可激活出气口的形式。在这种情况下，汽缸的排气管路被配置以便每个汽缸的可激活出气口的排气管路通向第一总排气管路，因而形成第一排气歧管，所述第一总排气管路被连接至第一排气涡轮增压器的涡轮，以及汽缸的其他出气口的排气管路合并以形成第二总排气管路，因而形成第二排气歧管，所述第二总排气管路被连接至第二排气涡轮增压器的涡轮。

可以提供可激活出气口(其排气管路合并以形成第一总排气管路，因而形成第一排气歧管)的停用以切断第一排气涡轮增压器的涡轮与排气供应，据此停用所述涡轮。在进气交换过程期间，只有存在相对大的排气流率或相对高的发动机转速时，打开可激活出气口，由此激活可切换涡轮，即，利用排气动作。

以此方式，内燃发动机的扭矩特性能够被大大提高；具体地，低发动机转速时的扭矩(即存在低排气流率时)能够被显著增加。

在一个示例中，切换装置可以由气门驱动装置联合地形成并且可以不被布置在排气排放系统中或第一涡轮中，其本身具有优点是，除各自出口阀以外的所述切换装置不受高热负荷的影响。因而降低了切换装置故障或泄漏的风险(例如，无风险)。增加切换装置的期望使用寿命。此外，可以在任意情况下提供气门驱动装置以用于执行进气交换，以便不需要提供额外的切换装置。可以将已经存在的气门驱动装置设计为可切换或可变的。

如先前讨论的，本文描述增压应用点火式内燃发动机和用于运转所述发动机的方法。在一个示例中，增压应用点火式内燃发动机具有至少一个汽缸盖与至少两个汽缸，其中每个汽缸具有用于排放排气的至少两个出气口，其中至少一个出气口是可激活出气口的形式，每个出气口由排气管路邻接以用于经由排气排放系统排放排气，至少两个排气涡轮增压器被提供，每个排气涡轮增压器包含布置在排气排放系统中的涡轮，并且至少两个汽缸的排气管路被配置为使得每个汽缸的可激活出气口的排气管路通向第一总排气管路，因而形成第一排气歧管，所述第一总排气管路被连接至第一排气涡轮增压器的涡轮，并且至少两个汽缸的其他出气口的排气管路合并以形成第二总排气管路，因而形成第二排气歧管，所述第二总排气管路被连接至第二排气涡轮增压器的涡轮，以及其中至少两个汽缸以这种方式被配置：它们形成至少两个汽缸组，每个汽缸组具有至少一个汽缸，其中第一汽缸组的至少一个汽缸甚至在部分停用内燃发动机的情况下是运转的，以及第二汽缸组的至少一个汽缸被形成为负荷相关(load-dependently)的可切换汽缸，以及第二汽缸组的至少一个汽缸的所有出气口是可激活出气口的形式。

本文描述的内燃发动机可以包括并行布置的涡轮，这通过连续切换(但此外也展现了所谓的部分停用)显著提高了扭矩有效性，尤其是在低发动机转速范围内。

用于增加效率的一种方法(即用于降低燃料消耗的方法)是汽缸停用，即，在特定负荷范围内各个汽缸的停用。

能够经由部分停用提高(即增加)部分负荷运转中的奥托循环发动机的效率，因为停用多缸内燃发动机的一个汽缸增加保持运转的其他汽缸的负荷，如果汽缸功率保持基本恒定，以便节流挡板能够被进一步打开从而将更多空气质量引入所述汽缸中，据此总体上获得内燃发动机的减少节流(dethrottling)。在部分停用期间，固定运转的汽缸在较高负荷区域运转，此时具体的燃料消耗较低。负荷集体朝向较高负荷转移。

此外，在部分停用期间，保持运转的汽缸由于较大的空气质量或混合物质量供应，呈现改善的混合物形成并经历较高的排气再循环速率。

获得关于效率的进一步优点，其在于，停用的汽缸由于不进行燃烧，不会因为从燃烧气体至燃烧室壁的热传递而产生任何壁面热损失。

为了实现部分停用，内燃发动机的至少两个汽缸可以被配置以形成至少两个汽缸组，其中每个汽缸组具有至少一个汽缸。第一汽缸组的至少一个汽缸是甚至在部分停用内燃发动机的期间是运转的汽缸，以及第二汽缸组的至少一个汽缸是负荷相关的可切换汽缸的形式。

此外，第二汽缸组的至少一个汽缸的所有出气口可以是可激活出气口的形式，以便在部分停用期间，第二汽缸组能够与排气排放系统完全分离，也就是说不向排气排放系统输送排气。

除部分停用运转模式以外，本文描述的内燃发动机使实施第二运转模式成为可能，第二运转模式是，第二排气涡轮增压器的涡轮利用来自内燃发动机的至少两个汽缸的排气动作，以及第一排气涡轮增压器的涡轮被停用，为此目的，其排气管路通向第一总排气管路的汽缸的可激活出气口被停用。然后，在第三运转模式中，至少两个排气涡轮增压器的两个涡轮利用来自内燃发动机的汽缸的排气动作。为此目的，所有可激活出气口被激活和驱动。

因而，本文描述的内燃发动机使实现扭矩特性的提高(尤其是低发动机转速时)以及较高效率(也就是说较低燃料消耗)二者成为可能。

本文描述的内燃发动机实现关于其运转行为的改善的增压。

可以提供内燃发动机的实施例为：其中第一汽缸组的至少一个汽缸仅具有一个可激活出气口，其排气管路通向第一总排气管路。该实施例满足必须强加于第一汽缸组和其出气口的最小要求，以便能够停用第一涡轮。具体地，为此目的，第一汽缸组的汽缸必须具有至少一个可激活出气口，其中这包括或必须涉及其排气管路通向第一总排气管路的那些出气口。

还可以提供内燃发动机的实施例为：其中第一汽缸组的至少一个汽缸的所有出气口是可激活出气口的形式。该实施例允许第一汽缸组的汽缸还可以配备(例如，专有地配备)可激活出口，并且这具体不与本文描述的方法的实施对立。

可以提供内燃发动机的实施例为：其中至少两个汽缸的排气管路合并以在汽缸盖内形成总排气管路。

排气歧管整合到汽缸盖减小排气排放系统从出气口至涡轮以及排气后处理系统的质量和长度。以此方式，能够利用(例如，优化利用)热排气的排气焓，以及能够启用涡轮增压器的快速响应行为。此外，布置在下游的排气后处理系统快速达到其工作温度或起燃温度，具体是在内燃发动机的冷启动之后。此外，排气歧管整合到汽缸盖允许驱动单元的密集封装。如果合适的话，排气歧管可以得益于提供在汽缸盖中的液体型冷却布置，这样歧管不必由耐高温的材料制成(根据需要)。

在沿着汽缸盖的纵向轴线具有直列式布置的至少两个汽缸的增压内燃发动机的情况中，其中在装配端侧处至少一个汽缸盖能够被连接至汽缸体，可以提供实施例为：其中一个总排气管路被布置在远离装配端侧的另一个总排气管路的那侧上。

在上述实施例中，两个排气歧管被设置为其中一个至少部分地位于另一个上方，也就是说沿汽缸纵向轴线的方向相互间隔，因为一个总排气管路被布置在远离装配端侧的另一个总排气管路的那侧上。

如果至少两个汽缸沿着汽缸盖的纵向轴线直列式布置，可以提供内燃发动机的实施例：其中至少两个总排气管路被布置为沿着汽缸盖的纵向轴线偏移，其中形成间隔。

在当前情况中，总排气管路可以被布置为沿着汽缸盖的纵向轴线偏移，其中形成间隔Δ。该偏移允许汽缸盖的紧凑设计并同时确保总排气管路相互具有充分大的间隔。以此方式，与其中总排气管路沿着汽缸盖纵向轴线不具有偏移的实施例相反，尽管紧凑设计，但在总排气管路之间保持期望量的结构性间隔。这也有助于在提供液体型冷却布置时，汽缸盖中的冷却管道在两个总排气管路之间的布置。

在沿着汽缸盖的纵向轴线具有直列式布置的至少四个汽缸的增压内燃发动机的情况中，可以提供实施例为：其中外部汽缸形成一个汽缸组并且至少两个内部汽缸形成另一个汽缸组。

可以提供内燃发动机的实施例为：其中总排气管路合并以在涡轮的下游形成共同排气管路。然后，对于来自将要被联合执行的至少两个汽缸的所有排气的排气后处理，具体通过布置在共同排气管路中的排气后处理系统，根据需要，是可能的。例如，这可以是微粒过滤器、氧化催化转化器和/或用于还原氮氧化合物的排气后处理系统。

替代地或附加地，排气后处理系统以及可能的多个排气后处理系统也可以被提供在每个总排气管路中。

这允许排气后处理系统的更紧凑耦接布置，也就是说接近于汽缸的出气口。该实施例还允许所提供的涡轮在某种程度上在不同工作点上运转。例如，负荷相关的可切换汽缸可以在存在相对高的负荷时被激活，此时排气处于高或相对高的温度，而在一个示例中，当所述排气处于较低温度时，甚至在部分停用内燃发动机期间运转的汽缸在部分负荷运转期间也利用排气动作。对于不同的排气温度，可以期望不同的排气后处理系统。

内燃发动机的实施例还可以用于：其中至少一个排气后处理系统被布置在每个总排气管路中，处于涡轮的下游。

可以提供内燃发动机的实施例为：其中至少一个涡轮是废气门涡轮的形式，旁通管路从所述涡轮上游的排气排放系统分支且切断(shut off)元件被提供在旁通管路中。

内燃发动机的实施例还可以用于：其中至少一个涡轮具有可变涡轮几何结构，这通过调节涡轮几何结构或调节有效涡轮横截面允许广泛适应于各个工作点。这里，用于影响流量方向的引导叶片被布置在涡轮的转子的上游。与旋转的转子的引导叶片相反，该引导叶片不随涡轮的轴旋转，也就是说不随转子旋转。所述引导叶片可以适当地被布置为静止的但不是完全不可动的，而是关于它们的轴线可旋转，从而能够影响接近转子叶片的流量。相反，如果涡轮具有固定的、不可变的几何结构，引导叶片不仅是静止的而且还完全不可移动，也就是说被刚性固定。

内燃发动机的实施例可以被提供为：其中第二排气涡轮增压器的涡轮的尺寸大于第一排气涡轮增压器的涡轮的尺寸。该实施例扩展内燃发动机的特性映射范围，在其中，能够针对较高发动机转速使用第二运转模式。

增压内燃发动机的汽缸盖可以承受高热和机械负荷。具体地，通过整合排气歧管，内燃发动机和汽缸盖的热负荷被进一步增加，从而增加对冷却布置的需求。

增压内燃发动机的实施例可以被用于：其中提供液体型冷却布置。这里，增压内燃发动机的实施例可以被提供为：其中至少一个汽缸盖配备至少一个整合的冷却套。能够连接到至少一个汽缸盖的汽缸体可以类似地配备至少一个整合的冷却套。

增压内燃发动机的实施例可以被提供为：其中至少一个冷却套还在总排气管路之间延伸。

本发明基于的第二子目标，具体是指用于运转上述类型的应用点火式内燃发动机的方法，经由其中以基于负荷T和发动机转速n_mot的方式切换至少两个汽缸的可激活出气口的方法实现。因此，该方法可以包括基于发动机负荷和发动机转速切换可激活出气口。

结合本文描述的内燃发动机陈述的那些同样适用于本文描述的方法。

在一个示例中，负荷和/或发动机转速不需要是常量，但可以是其他工作参数的函数，例如，排气温度、汽缸盖温度和/或冷却剂温度的函数。具体地，执行切换时的发动机转速可以依赖于或被依赖于负荷，并且执行切换时的负荷可以依赖于或被依赖于发动机转速。

该方法的实施例可以被提供为：其中，在第一运转模式中，

停用第二汽缸组的至少一个汽缸，

通过停用出气口，停用第二汽缸组的至少一个汽缸，以及

通过属于正被驱动的第一汽缸组的至少一个汽缸的出气口的气门，将排气供应给第一汽缸组的至少一个汽缸的至少两个排气涡轮增压器的涡轮。

第一运转模式涉及到部分停用，在此期间第二汽缸组的汽缸被停用。在一个示例中，第一汽缸组的至少一个汽缸接着不仅向一个涡轮而且向所有或两个涡轮供应排气。以此方式，排气排放系统中的排气背压能够被降低，能够改善部分停用期间第一汽缸组的进气交换，并因而能够进一步提高效率。

在这方面，所述方法的实施例可以被提供为：其中从第一运转模式进行，第二汽缸组的至少一个停用的汽缸被激活，

如果负荷超过预定负荷且发动机转速低于预定发动机转速，第一汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口(其排气管路通向第一总排气管路)被停用，以及第二汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口(其排气管路通向第二总排气管路)被激活，据此内燃发动机被转换到第二运转模式，其中在第二运转模式中：第二排气涡轮增压器的涡轮利用来自内燃发动机的至少两个汽缸的排气动作并且第一排气涡轮增压器的涡轮被停用，或者

如果负荷超过预定负荷且发动机转速高于预定发动机转速，第二汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口被激活，据此内燃发动机被转换到第三运转模式，其中在第三模式中：至少两个排气涡轮增压器的涡轮利用来自内燃发动机的至少两个汽缸的排气动作。

该方法的实施例可以被提供为：其中从第二运转模式进行，

如果发动机转速超过预定发动机转速，第一汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口(其排气管路通向第一总排气管路)被激活，以及第二汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口(其排气管路通向第一总排气管路)被激活，据此内燃发动机被转换到第三运转模式。

该方法的实施例可以被实施为：其中从第三运转模式进行，

如果发动机转速降到预定发动机转速之下，第一汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口(其排气管路通向第一总排气管路)被停用，以及第二汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口(其排气管路通向第一总排气管路)被停用，据此内燃发动机被转换到第二运转模式。

在这方面，该方法的实施例可以被提供为：其中如果负荷降低到预定负荷之下，内燃发动机被转换到第一运转模式，

从第二运转模式进行，第一汽缸组的至少一个汽缸的可激活出口(其排气管路通向第一总排气管路)被激活，以及第二汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口(其排气管路通向第二总排气管路)被停用，或者

从第三运转模式进行，第二汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口被停用。

在非增压内燃发动机的情况中，排气流率与发动机转速关联。在数量调节的情况中，排气流率随着负荷增加而增加，即使是在恒定发动机转速的情况中。在一个示例中，本文描述的内燃发动机可以是增压应用点火式内燃发动机，从而必须附加地考虑进气侧上的增压压力。

尽管上述针对负荷和发动机转速结合描述本文所述方法，在另一示例中，对于负荷和排气流率而不是发动机转速，其作为基础也是可能的。

图1示意性地示出配备有两个排气涡轮增压器8、9的增压内燃发动机1的第一实施例。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，释放能量。压缩机8b、9b压缩增压空气，该增压空气经由进气管路11a、11b、增压空气冷却器10和集气室12供应至汽缸3，结果实现内燃发动机1的增压。发动机1还包括设置在增压空气冷却器10下游的节气门20。然而，已经想到其他节气门位置。发动机1还可以包括向汽缸3供应燃料的燃料喷射器21。如所示出的，燃料喷射器被直接耦接至汽缸3。附加地或可替代地，进气道燃料喷射器可以包括在发动机1中。燃料喷射器21被配置以接收来自燃料输送系统的燃料，燃料输送系统可以包括燃料箱、燃料泵(一个或更多)、阀门等。

在一个示例中，根据发动机工况，一个或更多个涡轮8a和9a可以是被配置以调整涡轮的宽高比(aspect ratio)的可变几何结构涡轮。

所述内燃发动机是四缸直列式发动机1，其中四个汽缸3沿着汽缸盖2的纵向轴线布置，即，在一条直线上。然而，已经想到其他相关汽缸布置。例如，发动机中的汽缸可以，例如，以V型配置被布置在单独的汽缸块中。

四个汽缸3被配置并形成两个汽缸组，其中每个汽缸组具有两个汽缸3，其中两个内部汽缸3形成第二汽缸组，其汽缸3是负荷相关的可切换汽缸3的形式，在部分停用过程期间，汽缸3被停用，以及两个外部汽缸3形成第一汽缸组，汽缸3即使在部分停用期间仍运转。应当理解，在另一些实施例中，发动机1可以包括替代数目的汽缸。例如，在另一些实施例中，发动机1可以包括两个或八个汽缸。

每个汽缸3具有由排气管路5a、5b邻接的两个出气口4a、4b，以用于经由排气排放系统排放排气，其中两个内部汽缸3的所有出气口，即第二个汽缸组的出气口4a，是可激活出气口4a的形式，以及两个外部汽缸3(即第一汽缸组)在每个汽缸中仅具有一个可激活出气口4a。然而，在另一些示例中，第一汽缸组的汽缸可以具有两个可激活开口。因而，在一个示例中，出气口4b也可以是可激活出气口。

四个汽缸3的排气管路5a、5b被配置以便每个汽缸3的可激活出气口4a的排气管路5a通向第一总排气管路7a，因而形成第一排气歧管6a，所述第一总排气管路被连接至第一排气涡轮增压器8的涡轮8a，以及四个汽缸3的其他出气口4a、4b的排气管路5a、5b合并以形成第二总排气管路7b，因而形成第二排气歧管6b，所述第二总排气管路被连接至第二排气涡轮增压器9的涡轮9a。

汽缸3的排气管路5a、5b合并以形成两个总排气管路7a、7b，以便形成整合在汽缸盖2中的两个排气歧管6a、6b。所述总排气管路7a、7b进而合并以形成共同的排气管路14。

各自的排气后处理系统13a、13b被提供在涡轮8a、9a的每个的下游。排气后处理系统13a、13b可以在构造上呈现差异并因而允许所提供的涡轮8a、9a在不同的边界条件下至少间歇地运转，并且与涡轮关联的排气流的状态变量(即，压力和温度)可以显著不同。

在当前情况中，两个总进气管路11a、11b在压缩机8a、9b的下游合并，其中第一压缩机8b能够，具体地，在第二运转模式B中，与其余的进气系统分离，以便第二压缩机9b不将输送动作施加给第一压缩机8b。为此目的，在第一压缩机8b的下游布置切断元件，其用于停用所述压缩机8b。为了第一压缩机8b不必施加与闭合的切断元件的阻力相反的输送动作，提供旁通管路，在其中，类似地布置切断元件。

第二涡轮9a是废气门涡轮的形式，其旁通管路24从涡轮9a上游的第二总排气管路7b分支并在涡轮9a下游和排气后处理系统13b上游再次通向所述总排气管路7b。废气门阀26被设置在旁通管路24中。如所示出的，在一个示例中，第一涡轮9b还可以包括旁通管路28和废气门阀30。然而，在另一些示例中，旁通管路28和废气门阀30可以从发动机1中省略。

内燃发动机1被配置以实施涉及部分停用的第一运转模式A。在部分停用期间，第二汽缸组的两个内部汽缸3被停用，同样与之关联的出气口4a被停用。然后，第一汽缸组的两个外部汽缸3向两个涡轮8a、9a供应排气，据此排气排放系统中的排气背压降低，并且改善部分停用期间第一汽缸组的进气交换。结果，进一步增加发动机的效率。应当理解，停用被定义为其中汽缸不执行燃烧操作的状态。

在第二运转模式B中，第二排气涡轮增压器9的涡轮9a利用来自内燃发动机1的四个汽缸3的排气动作，以及第一排气涡轮增压器8的涡轮8a被停用，为此目的，汽缸3的那些可激活出气口4a(其排气管路4a通向第一总排气管路7a)被停用。

然后，在第三运转模式C中，内燃发动机1的四个汽缸3的涡轮8a、9a二者利用排气动作。为此目的，所有的可激活出气口4a被激活和驱动。

发动机1可以进一步包括控制系统50。控制系统50被示出接收来自多个传感器52(本文描述了各种示例)的信息并向多个驱动器54(本文描述了各种示例)发送控制信号。作为一个示例，传感器52可以包括位于排放控制装置上游的排气传感器30、温度传感器32、发动机转速传感器43等。诸如压力、温度、空燃比以及组分传感器的其他传感器可以被耦接至发动机1中的各种位置。作为另一个示例，驱动器54可以包括燃料喷射器33、节气门20、可激活出气口4a等。控制系统50可以包括控制器53。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据、处理输入数据并响应于处理的输入数据基于其中编程的对应于一个或更多个程序的指令或代码触发驱动器。本文针对图3和图4描述示例性控制程序。然而，在另一些示例中，可以被动地调节一个或更多个驱动器。

图2示意性地示出带有三种不同的运转模式A、B、C的内燃发动机的第一个实施例的特性图，其中发动机转速n_mot被绘制在横坐标上并且负荷T被绘制在纵坐标上。应当理解，三种运转模式的曲线图对应于上述针对图1讨论的运转模式。然而，曲线图实质上是示例性的并且已经想到具有不同边界的曲线图。

能够看到，执行切换时的发动机转速n_mot依赖于负荷T，并且执行切换时的负荷T依赖于发动机转速n_mot。具体地，当负荷增加时，发动机可以切换至第二模式或第三模式。类似地，当负荷降低时，发动机可以切换至第一模式。此外，当发动机处于第二模式且转速增加时，发动机可以切换至第三模式。

图3示出用于运转增压应用点火式内燃发动机的操作方法300。方法300可以经由上述针对图1讨论的内燃发动机1实施。因此，在一个示例中，发动机可以包括第一汽缸组中的至少一个汽缸和第二汽缸组中的至少一个汽缸，第一汽缸组和第二汽缸组中的每个汽缸具有由排气管路邻接的两个可激活出气口，第一汽缸和第二汽缸中的每个的可激活出气口的一个耦接至包括第一涡轮的第一涡轮增压器，以及每个汽缸的可激活出气口的一个耦接至包括第二涡轮的第二涡轮增压器。然而，在另一些示例中，可以利用合适的替代内燃发动机。

在302处，该方法包括基于发动机负荷和发动机转速切换第一汽缸组和第二汽缸组中的可激活出气口。

步骤302可以包括框304-332。在304处，该方法包括实施第一运转模式。在第一运转模式中，该方法可以包括步骤306-308。在306处，该方法包括通过停用可激活出气口停用第二汽缸组，以及在308处，该方法包括经由可激活出气口的驱动从第一汽缸组向第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的涡轮供应排气。在一个示例中，实施第一运转模式可以进一步包括停用第一汽缸组中的可激活出气口的一个并激活第一汽缸组中的可激活出气口的一个。

在310处，该方法包括确定发动机负荷是否大于预定阈值负荷值。如果确定发动机负荷不大于预定阈值负荷值(在310处为否)，该方法返回到304。然而，如果确定发动机负荷大于预定阈值(在310处为是)，该方法前进至312。

在312处，该方法包括确定发动机转速是否大于预定阈值转速值。如果确定发动机转速不大于预定阈值转速值(在312处为否)，该方法前进至314。在314处，该方法包括实施第二运转模式。实施第二运转模式可以包括步骤316-324。在316处，该方法包括停用耦接至第一涡轮的第一汽缸组中的可激活出气口。在318处，该方法包括激活耦接至第二涡轮的第二汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口。在320处，该方法包括将排气从第一汽缸组和第二汽缸组流到第二排气涡轮增压器的涡轮。接下来在322处，该方法包括停用第一排气涡轮增压器的涡轮。在324处，该方法包括停用耦接至第一涡轮的第二汽缸组中的至少一个汽缸的可激活出气口。应当理解，当实施第二运转模式时，根据发动机的现有配置，可以省略步骤316-324中的一个或更多个。

然而，如果确定发动机转速大于预定阈值转速值(在312处为是)，该方法前进至326。在326处，该方法包括实施第三运转模式。实施第三运转模式可以包括步骤328-332。在328处，该方法包括激活第二汽缸组中的至少一个汽缸的可激活出气口。接下来，在330处，该方法包括将排气从第一汽缸组和第二汽缸组流到第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的涡轮。在332处，该方法包括激活耦接至第一涡轮的第一汽缸组的第一汽缸的可激活出气口。应当理解，当实施第三运转模式时，根据发动机的现有配置，可以省略步骤328-332中的一个或更多个。

图4示出用于运转增压应用点火式内燃发动机的操作方法400。方法400可以经由上述针对图1讨论的内燃发动机1实施。因此，在一个示例中，发动机可以包括第一汽缸组中的第一汽缸和第二汽缸组中的第二汽缸，第一汽缸和第二汽缸中的每个具有由排气管路邻接的两个可激活出气口，第一汽缸和第二汽缸中的每个的出气口的一个被耦接至包括第一涡轮的第一涡轮增压器，以及汽缸中的每个的出气口的一个被耦接至包括第二涡轮的第二涡轮增压器。然而，在另一些示例中，可以利用合适的替代内燃发动机。

在402处，该方法包括确定发动机负荷是否大于预定阈值。如果确定发动机负荷不大于阈值(在402处为否)，该方法前进至404。在404处，该方法包括实施第一运转模式。实施第一运转模式可以包括步骤406-410。在406处，该方法包括停用第二汽缸。停用第二汽缸可以包括停用第二汽缸中的所有出气口。在410处，该方法包括激活第一汽缸中的至少一个可激活出气口。在一个示例中，步骤410可以包括激活第一汽缸中的所有可激活出气口。然而，在另一些示例中，在步骤410处，可以仅激活第一汽缸中的可激活出气口的一个。应当理解，根据发动机的先前状态，激活和停用出气口可以包括持续激活和/或停用出气口。在404后，该方法返回到402。在一个示例中，第一涡轮可以包括废气门阀，以及在这样一个示例中，实施第一运转模式可以包括基于发动机转速运转废气门阀。在另一个示例中，实施第一运转模式可以包括将排气从第一汽缸中的可激活出气口流到第一涡轮和第二涡轮。

在412处，该方法包括确定发动机转速是否大于预定阈值转速值。如果确定发动机转速不大于预定阈值转速值(在412处为否)，该方法前进至414。在414处，该方法包括实施第二运转模式。实施第二运转模式可以包括步骤416-422。在416处，该方法包括激活第二汽缸中的可激活出气口的一个。在418处，该方法包括激活第一汽缸中的可激活出气口的一个。接下来，在420处，该方法包括停用第一汽缸中的可激活出气口的一个，以及在422处，该方法包括停用第二汽缸中的可激活出气口的一个。应当理解，根据发动机的之前状态，激活和停用出气口可以包括持续激活和/或停用出气口。在414后，该方法返回到步骤402。

如果确定发动机转速大于预定阈值转速值(在412处为是)，该方法前进至424。在424处，该方法包括实施第三运转模式。实施第三运转模式可以包括步骤426-428。在426处，该方法包括激活第二汽缸中的所有可激活出气口，以及在428处激活第一汽缸中的所有可激活出气口。在424后，该方法返回到402。应当理解，根据发动机的之前状态，激活出气口可以包括持续激活出气口。

注意，本文所包括的示例性控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置连用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在永久性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、驱动器和其他发动机硬件结合的控制器的控制系统执行。这里描述的具体例程可以代表任何数量的处理策略中的一个或更多个，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，各种动作、操作和/或功能可以按照所述示出的顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现本文描述的示例的特点和优点时，处理的顺序不是必须要求的，而是为了便于说明和描述。根据所用的具体策略，一个或更多个说明性的动作、操作和/或功能可以重复执行。另外，所述动作、操作和/或功能可以图形化表示编程到发动机控制系统的计算机可读存储介质的永久性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行系统中的指令完成，该系统包括与电子控制器结合的各种发动机硬件组件。

应理解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为大量的变体是可能的。例如，上述方法能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸及其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的各种系统和配置、及其他特征、功能、和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。

下面的权利要求具体指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权利要求可能引用“一个”元素或“第一”元素或其等同体。这样的权利要求应被理解为包括一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本发明权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提供新的权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括在本发明的主题之内。

Claims (8)

1.一种运转增压应用点火式内燃发动机的方法，所述内燃发动机包括第一汽缸组中的至少一个汽缸和第二汽缸组中的至少一个汽缸，所述第一汽缸组和第二汽缸组中的每个汽缸具有由排气管路邻接的两个可激活出气口，所述第一汽缸组和所述第二汽缸组中的每个汽缸的两个可激活出气口分别耦接至包括第一涡轮的第一涡轮增压器以及包括第二涡轮的第二涡轮增压器，所述方法包含：

如果发动机负荷低于预定负荷且发动机转速高于或低于预定发动机转速，在第一运转模式中：

通过停用所述第二汽缸组的至少一个汽缸的两个可激活出气口，停用所述第二汽缸组；以及

经由所述第一汽缸组的至少一个汽缸的两个可激活出气口的驱动从所述第一汽缸组向所述第一涡轮和所述第二涡轮供应排气；

如果发动机负荷超过所述预定负荷且发动机转速低于所述预定发动机转速，在第二运转模式中：

停用耦接至所述第一涡轮的所述第一汽缸组中的所述可激活出气口；

激活耦接至所述第二涡轮的所述第二汽缸组中的至少一个汽缸的可激活出气口；以及

将排气从所述第一汽缸组和所述第二汽缸组流到所述第二涡轮；以及

如果发动机负荷超过所述预定负荷且发动机转速高于所述预定发动机转速，在第三运转模式中：

激活耦接至所述第一涡轮的所述第二汽缸组中的至少一个汽缸的可激活出气口；以及

将排气从所述第一汽缸组和所述第二汽缸组流到所述第一涡轮和所述第二涡轮。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三运转模式进一步包括：

激活耦接至所述第一涡轮的所述第一汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口。

3.根据权利要求1所述的方法，其中如果发动机转速降低至所述预定发动机转速之下，将所述发动机从所述第三运转模式进行转换到所述第二运转模式，所述第二运转模式包括：

停用耦接至所述第一涡轮的所述第一汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口；以及

停用耦接至所述第一涡轮的所述第二汽缸组的至少一个汽缸的可激活出气口。

4.根据权利要求3所述的方法，其中如果发动机负荷低于预定负荷，所述内燃发动机被转换到所述第一运转模式。

5.一种运转增压发动机的方法，所述增压发动机包括第一汽缸组中的第一汽缸和第二汽缸组中的第二汽缸，所述第一汽缸和所述第二汽缸中的每个具有由排气管路邻接的两个可激活出气口，所述第一汽缸和所述第二汽缸中的每个的两个可激活出气口分别耦接至包括第一涡轮的第一涡轮增压器和包括第二涡轮的第二涡轮增压器，所述方法包含：

响应于发动机转速高于或低于阈值转速值时发动机负荷低于阈值负荷值，实施第一运转模式，所述第一运转模式包括：

停用所述第二汽缸；以及

激活所述第一汽缸中的两个可激活出气口；以及

如果发动机负荷大于所述阈值负荷值且发动机转速小于所述阈值转速值，实施第二运转模式，所述第二运转模式包括：

保持耦接至所述第二涡轮的所述第一汽缸的可激活出气口的激活；

激活耦接至所述第二涡轮的所述第二汽缸中的可激活出气口；

停用耦接至所述第一涡轮的所述第一汽缸中的可激活出气口；以及

保持耦接至所述第一涡轮的所述第二汽缸中的可激活出气口的停用。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包含如果发动机负荷大于所述阈值负荷值且发动机转速大于所述阈值转速值，实施第三运转模式，所述第三运转模式包括：

保持耦接至所述第二涡轮的所述第一汽缸的可激活出气口的激活；

保持耦接至所述第二涡轮的所述第二汽缸的可激活出气口的激活；

激活耦接至所述第一涡轮的所述第二汽缸中的被停用的可激活出气口；以及

激活耦接至所述第一涡轮的所述第一汽缸中的被停用的可激活出气口。

7.根据权利要求5所述的方法，进一步包含在所述第一运转模式，将排气从所述第一汽缸中的所述可激活出气口流到所述第一涡轮和所述第二涡轮中的每个。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一涡轮包括废气门阀，以及所述方法包括在所述第一运转模式中基于发动机转速运转所述废气门阀。