CN106014607A - 排气涡轮增压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和可切换出气口的排气涡轮增压内燃发动机以及用于使所述类型的内燃发动机运转的方法。提供了用于控制具有并联涡轮增压器的发动机系统中的升压压力的系统和方法。一种示例方法包括，响应于第一状况，停用第一涡轮增压器的第一压缩机，激活发动机的每个汽缸的每个第一排气门，并且停用发动机的每个汽缸的每个第二排气门以使排气从发动机流向第二涡轮增压器。该方法进一步包括，响应于升压压力超过阈值，维持第一压缩机的停用，重新激活每个第二排气门以使排气从发动机流向第一涡轮增压器和第二涡轮增压器两者，并且经由第一涡轮增压器的第一涡轮驱动电动辅助装置。

Description

排气涡轮增压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2015年3月31日提交的德国专利申请号102015205821.2的优先权，为了所有目的，其整个内容在此通过引用被并入本文。

技术领域

本公开涉及具有至少两个涡轮和可切换出气口的排气涡轮增压内燃发动机以及用于使所述类型的内燃发动机运转的方法。

背景技术

在本公开的背景下，表述“内燃发动机”包含奥托循环发动机、柴油发动机，并且也包含利用混合燃烧过程的混合动力内燃发动机，和不仅包含内燃发动机而且还包含可以以驱动内燃发动机的方式连接并从内燃发动机吸收动力或作为可切换辅助驱动装置输出额外动力的电机的混合驱动装置。

内燃发动机具有在组装端侧处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，内燃发动机需要一般为提升气门形式的控制元件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。汽缸盖通常用于装纳气门驱动装置。

在充气交换期间，燃烧气体经由汽缸的出气口被排出，而利用增压空气的充气经由进气口进行。气门驱动装置的目标是在正确时间打开和关闭进气口和出气口，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最佳可能的充气和排气的有效(也就是完全)排出。根据现有技术，因此，汽缸通常还提供有两个或更多个进气口和出气口。

根据现有技术，毗邻出气口的出口管道(也就是排气管路)至少部分地集成到汽缸盖内。所述汽缸的排气管路通常合并以形成一个公共总排气管路以便形成两个或更多个的总排气管路。排气管路合并形成总排气管路一般在本公开内容的背景下被称为排气歧管。

在歧管下游，为了机械增压内燃发动机的目的，排气可以被供应到至少两个排气涡轮增压器的涡轮。排气涡轮增压器例如相对于机械增压器的优点是，用于传递动力的机械连接不存在或在增压器与内燃发动机之间不需要。机械增压器完全从内燃发动机提取驱动它所需的能量，并且由此降低输出功率并且随后不利地影响效率，而排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。然而，被布置在排气排出系统中的排气涡轮增压器导致涡轮上游的增加的排气背压，这会对充气交换有不利的影响。

排气涡轮增压器包含被设置在相同轴上的压缩机和涡轮。热排气流动被供应到增压器的涡轮，并且由于能量的释放而在所述涡轮中膨胀。因此使得轴旋转。由排气流动供应到涡轮且最终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空气，因此获得了对至少两个汽缸的机械增压。可以提供充气空气冷却装置，借助于该充气空气冷却装置，在被压缩的充气空气进入汽缸之前，冷却该被压缩的充气空气。

机械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压力。机械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，机械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，因此可能的是将负荷集合朝向比燃料消耗率较低的更大的负荷转变。

排气涡轮增压的构造通常造成困难，其中基本上难以获得所有旋转速度范围内的显著性能增加。根据现有技术，但是在不足某一发动机转速的情况下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，如果发动机转速减小，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更低的发动机转速减小，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沿更低的发动机转速的方向进一步转变。此外，所述方法(即减小涡轮横截面的尺寸)是受限的，因为即使在高发动机转速或大排气流率的情况下所需机械增压和性能增加仍应该是可能的。

在现有技术中，试图使用各种措施来改善机械增压内燃发动机的扭矩特性。

这例如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)设施来实现。这种涡轮也被称为废气门涡轮。如果排气量流量超过临界值，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路被引导。所述方法具有如下缺点，即在相对高的发动机转速或相对大的排气流率情况下机械增压行为是不足的。此外，根据现有技术，排放的排气被引导经过涡轮而不被进一步利用，并且热排气中可用的能量不被利用。

此外，机械增压内燃发动机的扭矩特性可以通过并联设置的多个涡轮增压器(也就是借助于并联设置的具有相对小的涡轮横截面的多个涡轮)来改善，其中在增加发动机转速或增加排气流率的情况下根据所谓的顺序机械增压连续激活涡轮。

发明人在此已经认识到上述发动机系统的问题。例如，所述类型的内燃发动机仍然具有改善的潜力，因为根据现有技术，第二排气涡轮增压器的第二涡轮(当内燃发动机处于运转时所述第二涡轮持续受热排气作用)配备有旁通管路，并且排气被排放，以便限制充气压力，遵守涡轮的节流限制，并且防止涡轮的热过载。根据现有技术，排放的排气被排放而热排气中可用的能量不被利用。如果这是可能的，相比之下，对于要被利用的能量，进一步增加内燃发动机的总效率将会是可能的。

如果第一涡轮根据现有技术呈以可激活涡轮的形式，则会出现进一步的缺点。当涡轮被停用时，涡轮的旋转速度急剧降低，使得在重新激活后，所述涡轮的转子最初必须被加速，以便能够在压缩机侧产生并且提供期望的充气压力。因此损害了响应行为。

为了确保可激活涡轮的最小旋转速度，即使当其出气口被停用时也可以向可激活涡轮提供小排气流。为此目的，对于对应的管路来说将会需要可能借助于至少一个额外的切断元件的使用将第二排气歧管连接到第一涡轮的对应管路，但是这将会不利地增加涡轮上游的排气管路系统的复杂性和空间要求。

上述类型的可激活出气口被用作切换装置的可激活涡轮的又一缺点在于，在为了激活涡轮的目的而激活出气口后，被引导通过第二涡轮的排气流突然减少，因为现在在每个汽缸中有又一出气口(具体地被激活的出气口)可在充气交换期间用于排气。在第一涡轮激活后，由第二压缩机产生的充气压力然后突然降低。与充气压力的下降相关的扭矩下降是不期望的。

发明内容

因此，本文提供了至少部分地解决上述问题以便改善排气涡轮增压装置的瞬时行为的示例。一种示例方法包括，响应于第一状况，停用第一涡轮增压器的第一压缩机，激活发动机的每个汽缸的每个第一排气门，并且停用发动机的每个汽缸的每个第二排气门以使排气从发动机流向第二涡轮增压器。该方法进一步包括，响应于升压压力超过阈值，维持第一压缩机的停用，重新激活每个第二排气门以使排气从发动机流向第一涡轮增压器和第二涡轮增压器两者，并且经由第一涡轮增压器的第一涡轮驱动电动辅助装置。

以此方式，在升压需求可以利用单个涡轮增压器来满足的第一状况期间，额外的涡轮增压器可以被停用，并且来自发动机的所有排气可以仅流向单个涡轮增压器，因此改善发动机的瞬时响应。例如，如果由单个涡轮增压器提供的升压压力大于升压需求或达到高到足以引起涡轮增压器节流的水平，那么过多排气可以被转向到额外的涡轮增压器而非经由废气门或旁路被排放。该过多排气然后可以被用来经由额外的涡轮增压器驱动电动辅助装置。在其他状况(例如，高发动机转速/负荷状况)期间，两个涡轮增压器可以激活并且提供升压，以满足更高的扭矩需求。

这样一来，废气门或涡轮旁路的存在可以被消除，因此降低了发动机的成本、复杂性和封装空间，同时仍然提供足够的升压控制。另外，通过经由排气门而非连通阀或其他机构的控制将过多排气引导到第一涡轮，可以避免此类控制机构暴露于高温/高压排气中，从而延长系统的寿命并且降低成本。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，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被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。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。

附图说明

图1示意地示出了内燃发动机的第一实施例。

图2是图示用于使发动机运转的方法的流程图。

图3是图示在图2的方法的执行期间的感兴趣的运转参数的时间表。

具体实施方式

具有至少两个并联布置的涡轮的机械增压内燃发动机也是本公开的主题。在这种情况下，一个涡轮(具体地第一排气涡轮增压器的涡轮)可以呈以仅在存在相对高的发动机转速或相对大的排气流率的情况下受排气作用(也就是被激活)的可激活涡轮的形式。

为了能够停用或激活(也就是关闭或打开)可切换涡轮形式的所述第一涡轮，可以提供切换装置。在目前情况下，气门驱动装置执行切换装置的功能。根据本公开，为此目的，每个汽缸配备有至少两个出气口，所述两个出气口中的至少一个呈以可切换出气口的形式。在这种情况下，至少两个汽缸的排气管路被配置为，使得每个汽缸的至少一个可切换出气口的排气管路通向第一总排气管路，因此形成第一排气歧管，所述第一总排气管路被连接到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，因此形成第二排气歧管，所述第二总排气管路被连接到第二排气涡轮增压器的涡轮。

其排气管路合并以形成第一总排气管路因此形成第一排气歧管的可切换出气口的停用将第一排气涡轮增压器的涡轮与排气供应隔绝，由此所述涡轮被停用。所述可切换出气口能够在充气交换的过程期间被打开，使得可切换涡轮在存在相对大的排气流率或相对高的发动机转速的情况下被激活(也就是受排气作用)。

以此方式，内燃发动机的扭矩特性能够被相当大地改善；具体地，在低发动机转速下或在存在低排气流率情况下的扭矩能够被显著地增加。

根据本公开，切换装置由气门驱动装置连带地形成并不被布置在排气排出系统中或在第一涡轮本身中的事实具有所述切换装置(除相应的排气门之外)不经受高热负荷的优点。因此不存在切换装置的故障或泄漏的风险。切换装置的预期使用寿命被增加。此外，气门驱动装置在任何情况下都被提供以便执行充气交换，使得不必提供额外的切换装置。已经存在的气门驱动装置仅仅需要被设计为可切换的或可变的。

因此，在一个示例中，本公开提供了一种具有带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖的机械增压四行程内燃发动机，其中提供了用于向汽缸供应增压空气的一个进气系统，每个汽缸具有用于排出排气的至少两个出气口，所述至少两个出气口中的至少一个呈以可切换出气口的形式，每个出气口由用于经由排气排出系统排出排气的排气管路毗邻，提供了至少两个排气涡轮增压器，每个排气涡轮增压器包含被布置在排气排出系统中的涡轮和被布置在进气系统中的压缩机，至少两个汽缸的排气管路被配置为使得每个汽缸的至少一个可切换出气口的排气管路通向第一总排气管路，因此形成第一排气歧管，所述第一总排气管路被连接到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，因此形成第二排气歧管，所述第二总排气管路被连接到第二排气涡轮增压器的涡轮，第一排气涡轮增压器的压缩机被布置在进气系统的第一进气管路中，切断元件被布置在第一进气管路中，并且其排气管路通向第一总排气管路的至少每个可切换出气口配备有具有可切换排气门的至少部分可变气门驱动装置，所述可切换排气门在打开持续时间Δt期间在打开位置与关闭位置之间打开相关的出气口，形成气门升程Δh，并且其中提供了电机，所述电机根据驱动至少可连接到第一排气涡轮增压器的第一涡轮，并且所述电机可适于作为发电机，用于接收来自第一涡轮的动力，并且第二排气涡轮增压器的涡轮不具有旁通管路。

根据本公开的内燃发动机具有为了驱动目的而被或能够被连接到第一排气涡轮增压器的涡轮的电机。根据驱动被连接到第一涡轮的电机能够作为发电机运转并且接收来自涡轮的动力。

根据本公开的内燃发动机的电机被使用并且当必要时(也就是至少暂时地)作为发电机运转，以便获得电能或回收能量，也就是以便将排气能量转换为电能。

因此，从排气流释放到第一涡轮并且最终释放到轴的能量不专门用于驱动被布置在轴上的压缩机，而是由作为发电机运转的电机至少部分地接收。

以下需要被省略，将第二排气涡轮增压器的涡轮配备有旁通管路，并且排气被排放，以便限制或调整充气压力，遵守第二涡轮的节流限制，并且防止第二涡轮的热过载。确切地说，可能的是，在第二涡轮处第一涡轮中过多排气被用于能量回收，而非所述排气被排放而不被利用。在这显得必要的情况下，该方法还可以用于降低第二涡轮上游的排气背压，例如以便改善充气交换。因此，根据本公开，第二排气涡轮增压器的涡轮不具有旁通管路，也就是不具有排放管路。

热排气中可用的能量被利用，由此内燃发动机的总效率得以增加。由于旁通管路的省略，使排气涡轮增压装置更简单、更紧凑并且更不昂贵。

通过发电机运转获得的动力不必被立即利用，并且可以替代地被存储。在此背景下，提供了由发电机接收的动力作为电能被存储在电池中的实施例。

在电机的发电机运转期间，第一排气涡轮增压器的压缩机借助于被布置在第一进气管路中的切断元件被关闭而被停用，所述压缩机被布置在进气系统的第一进气管路中。

以此方式，当第一涡轮处于停用状态或在发电机运转期间时，第一压缩机与进气系统的其余部分分开，并且确保第二压缩机不将递送作用传递到第一压缩机内。然而，为了第一压缩机不必给予抵抗关闭的切断元件的阻力的递送作用，提供被引导通过第一压缩机的增压空气能够经由其被递送到第二压缩机上游的第二进气管路内的排放管路是有利的。又一切断元件可以被布置在所述排放管路中。

根据本公开，根据驱动可连接到第一涡轮的电机也可用作辅助驱动装置，而且在一实施例中可作为辅助驱动装置运转，并且能够向第一排气涡轮增压器(也就是向第一压缩机并且向第一涡轮)输出动力。

在也能够被使用并且作为可激活辅助驱动装置运转的电机的情况下，在发电机运转期间获得的能量然后被优先用于驱动辅助驱动装置，而不需要额外地提供能量。

通过辅助驱动装置，排气涡轮增压装置并且因此内燃发动机的响应行为并且因此的运转行为能够被相当大地改善。

根据本公开的内燃发动机允许这样的运转模式，即其中为了建立充气压力的目的而使第二排气涡轮增压器的涡轮受来自内燃发动机的至少两个汽缸的排气作用，并且第一排气涡轮增压器的涡轮被停用。为此目的，汽缸的其排气管路通向第一总排气管路的那些可切换出气口被停用。

所有可切换出气口都被激活并被致动并且为了建立充气压力的目的而使两个涡轮都受来自内燃发动机的汽缸的排气作用的运转模式同样能够被实现。汽缸的部分停用构成第三运转模式。

又一运转模式的特征在于，为了建立充气压力的目的而使第二排气涡轮增压器的涡轮受来自内燃发动机的至少两个汽缸的排气作用，并且第一排气涡轮增压器的涡轮驱动用作发电机的电机，为此目的，汽缸的其排气管路通向第一总排气管路的那些可切换出气口被对应地致动。

在根据本公开的意义内的可切换出气口可以是能够仅仅被激活或停用的出气口，而且可以替代地是其相关的排气门能够以阶梯或连续可变的方式关于气门升程Δh和/或打开持续时间Δt被改变(也就是被调整)的出气口。

因此存在被停用的排气门停用并且切断相关的出气口的情况，并且还存在被停用的排气门以减小的升程和/或缩短的打开持续时间运转的情况。

如果被停用的排气门以减小的升程和/或缩短的打开持续时间运转，那么能够确保第一涡轮的最小旋转速度，因为即使在被停用的出气口的情况下也向第一涡轮供应小排气流。响应行为被相当大地改善。在出气口激活后，被引导通过第二涡轮的排气流也不会突然增加，使得通过第二压缩机产生的充气压力不会突然下降。这改善了排气涡轮增压装置的瞬时行为。

根据本公开的内燃发动机允许在尤其是低发动机转速下的扭矩特性以及更高效率(也就是更低燃料消耗)两方面的改善。根据本公开的内燃发动机实现了改善的效率的优点。

提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中第一汽缸组的至少一个汽缸仅具有一个可切换出气口，所述可切换出气口的排气管路通向第一总排气管路。该实施例满足对于第一汽缸组及其出气口的最小要求，以便第一涡轮能够例如被停用。具体地，为此目的，第一汽缸组的汽缸可以具有至少一个可切换出气口，其中这与或可以与其排气管路通向第一总排气管路的那些出气口有关。

还提供了这样的内燃发动机的实施例，其中第一汽缸组的至少一个汽缸的所有出气口都呈以可切换出气口的形式。该实施例允许第一汽缸组的汽缸也可以专门装备有可切换出气口的事实，并且即使该装备特征超过最小要求，这尤其也不妨碍根据本公开的方法的实施。

还提供了这样的内燃发动机的实施例，其中至少两个汽缸以它们形成在每种情况下具有至少一个汽缸的至少两个汽缸组的方式进行配置，其中第一汽缸组的至少一个汽缸是即使在内燃发动机的部分停用的情况下也处于运转的汽缸，并且第二汽缸组的至少一个汽缸被形成为依赖负荷的可切换汽缸，并且第二汽缸组的至少一个汽缸的所有出气口都呈以可切换出气口的形式。

根据上述实施例的内燃发动机允许所谓的部分停用。一种用于增加效率(也就是用于降低燃料消耗)的方式是部分停用(也就是个别汽缸在某些负荷范围内的停用)。奥托循环发动机的效率能够在部分负荷运转中通过这种部分停用被改善(也就是被增加)，因为如果发动机动力保持恒定，多缸内燃发动机的一个汽缸的停用增加了保持运转的其他汽缸上的负荷，使得节气门挡板能够被进一步打开，以便将更大的空气质量引入所述汽缸，由此总体上获得内燃发动机的去节流。在部分停用期间，持续运转的汽缸在比燃料消耗率更低的更高负荷的区域内运转。负荷集合朝向更大的负荷转变。

此外，由于更大的空气质量或混合物质量被供应，在部分停用期间保持运转的汽缸表现出改善的混合物形成。获得了关于效率的进一步优点，因为由于不存在燃烧，被停用的汽缸不会由于从燃烧气体到燃烧室壁的热传递而产生任何壁热损失。

即使柴油发动机(也就是自动点火内燃发动机)由于它们基于的质量调节而表现出比通过关于汽缸的充气的节流或质量调节调整负荷的奥托循环发动机更大的效率(也就是更低的燃料消耗)，部分停用也代表了用于在柴油发动机的情况下降低燃料消耗的构思。在柴油发动机的情况下，部分停用还意图作为质量调节的一部分在降低的负荷的情况下防止燃料-空气混合物由于所使用的燃料质量的降低而变得太稀。

为了实现部分停用，根据本公开的内燃发动机的至少两个汽缸被配置为以便形成在每种情况下具有至少一个汽缸的至少两个汽缸组。第一汽缸组的至少一个汽缸是即使在内燃发动机的部分停用期间也处于运转的汽缸，并且第二汽缸组的至少一个汽缸呈以依赖负荷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都呈以可切换出气口的形式，使得在部分停用期间，第二汽缸组能够与排气排出系统完全分开，也就是不将排气递送到排气排出系统内。根据上述实施例的内燃发动机因此使实现部分停用的运转模式成为可能。

提供了这样的内燃发动机的实施例，即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。排气歧管到汽缸盖内的集成降低了从出气口到涡轮和排气后处理系统的排气排出系统的质量和长度。以此方式，热排气的排气焓能够被最佳地利用，并且能够确保涡轮增压器的快速响应行为。此外，被布置在下游的排气后处理系统迅速地到达其运转温度或起燃温度，尤其是在内燃发动机的冷启动之后。此外，排气歧管到汽缸盖内的集成允许驱动单元的最密集的可能的封装。如果适当的话，排气歧管可以受益于被提供在汽缸盖中的液体式冷却装置，以这样的方式歧管不必由耐高温的材料制造。

在具有沿发动机的汽缸盖的纵向轴线以直列式布置的至少两个汽缸的机械增压内燃发动机的情况下，其中至少一个汽缸盖能够在组装端侧被连接到汽缸体，提供了一个总排气管路被布置在另一总排气管路的背向组装端侧的那一侧上的实施例。

在上述实施例中，两个排气歧管被设置为至少部分地一个在另一个之上，也就是具有沿着汽缸纵向轴线的方向到彼此的间距，因为一个总排气管路被布置在另一总排气管路的背向组装端侧的那一侧上。

如果至少两个汽缸沿着汽缸盖的纵向轴线以直列式布置，那么提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中至少两个总排气管路被布置为以便由于间距的形成而沿着汽缸盖的纵向轴线偏移。

在目前情况下，总排气管路被布置为以便由于间距Δ的形成而沿着汽缸盖的纵向轴线偏移。偏移允许汽缸盖的紧凑设计，同时确保总排气管路具有足够大的到彼此的间距。以此方式，尽管紧凑的设计，但是相比于总排气管路不具有沿着汽缸盖纵向轴线的偏移的实施例，充足的结构空间保持在总排气管路之间。如果意图提供液体式冷却装置，这还便于汽缸盖中的冷却管道在两个总排气管路之间的布置。

提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中其排气管路通向第一总排气管路的每个可切换出气口的至少每个可切换排气门是关于气门升程Δh可调整的排气门。

在被停用的排气门切断并且阻塞相关的出气口的情况下以及在被停用的排气门以降低的升程运转的情况下，情况可以是这样的，对于可切换排气门是关于气门升程Δh可调整的排气门的内燃发动机的运转来说，被停用的排气门借助于相关的气门升程被逐渐增加而被激活的实施例是有利的。

如果不仅可切换(也就是不仅能够被激活和被停用)而且能够关于气门升程Δh进行调整的提升气门被使用，那么气门升程Δh能够被连续不断地增加。以此方式，汽缸经由被激活的出气口排出的排气流能够被连续不断地(也就是逐渐地)增加，并且不必在完全的程度上以突然的方式被实现。

在这方面，提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中其排气管路通向第一总排气管路的每个可切换出气口的至少每个可切换排气门是关于气门升程Δh以两级方式可调整的排气门。在目前情况下，被停用的排气门借助于相关的气门升程以一阶方式被增加而被激活。

在这方面，还提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中其排气管路通向第一总排气管路的每个可切换出气口的至少每个可切换排气门是关于气门升程Δh以多级方式可调整的排气门。被停用的排气门借助于相关的气门升程以阶梯方式被增加而被激活。

在这方面，尤其还提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中其排气管路通向第一总排气管路的每个可切换出气口的至少每个可切换排气门是关于气门升程Δh以连续可调方式可调整的排气门。连续可调排气门允许被引导经过第二涡轮的排气流率的连续可变的调整。

提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中其排气管路通向第一总排气管路的每个可切换出气口的至少每个可切换排气门是关于打开持续时间Δt可调整的排气门。结合升程进行的陈述类似地应用。

在具有部分停用并且具有沿汽缸盖的纵向轴线以直列式布置的至少四个汽缸的机械增压内燃发动机的情况下，提供了这样的实施例，即其中外汽缸形成一个汽缸组，并且至少两个内汽缸形成另一汽缸组。

提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中总排气管路合并以在涡轮的下游形成共同的排气管路。然后能够具体通过被布置在共同的排气管路中的排气后处理系统连带地执行来自至少两个汽缸的所有排气的排气后处理。这可以例如是颗粒过滤器、氧化催化转化器和/或用于还原氮氧化物的排气后处理系统。

替代地或此外，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密耦接的布置，也就是靠近汽缸的出气口。该实施例还允许被提供的涡轮不同地运转的事实。不同的排气流率和排气温度可以要求或需要不同的排气后处理系统。

因此，还提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中至少一个排气后处理系统被布置在涡轮下游的每个总排气管路中。

提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中至少一个涡轮具有可变的涡轮几何形状，这允许通过涡轮几何形状或有效涡轮横截面的调整对相应的运转点的广泛适应。这里，用于影响流动方向的导向叶片被布置在涡轮的叶轮的上游。相比于旋转叶轮的叶轮叶片，导向叶片不随着涡轮的轴(也就是不随着叶轮)旋转。导向叶片被适当地布置为以便是静止的，而且不以便是完全不动的，而非以便为可绕其轴线旋转，使得接近叶轮叶片的气流能够被影响。

相比之下，如果涡轮具有固定的、不变的几何形状，那么导向叶片不仅是静止的，而且确切地说是完全不动的，也就是刚性地固定的。

提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中第二排气涡轮增压器的涡轮具有比第一排气涡轮增压器的涡轮更小的尺寸。通过该实施例，内燃发动机的第二压缩机单独产生充气压力的特性映射图范围朝向更低的发动机转速扩展。

因为根据本公开，第二涡轮处的过多排气在第一涡轮中被利用以便能量回收，并不经由旁通管路被排放而不被利用，所以第二涡轮的尺寸能够被设定为更小，而不必接受效率的损失。

提供了这样的内燃发动机的实施例，即其中根据驱动可连接到第一排气涡轮增压器的涡轮的电机作为用于辅助第一排气涡轮增压器的辅助装置是合适的，以便使额外的动力可用于驱动目的。

机械增压内燃发动机的汽缸盖基本上是经受高热和机械负荷的部件。具体地，由于排气歧管的集成，更进一步增加了内燃发动机和汽缸盖的热负荷，使得对冷却装置有增加的要求。因此提供了这样的机械增压内燃发动机的实施例，即其中提供了液体式冷却装置。

在一实施例中，一种方法包括，第一排气涡轮增压器的压缩机被停用，因为第一进气管路中的切断元件被关闭，并且被引导通过第二排气涡轮增压器的涡轮的排气流率被调整，因为其排气管路通向第一总排气管路的可切换出气口的可切换排气门关于气门升程Δh和/或打开持续时间Δt进行调整，电机被用作发电机以便接收来自第一涡轮的动力。

结合根据本公开的内燃发动机已经陈述的内容同样地应用于根据本公开的方法。

提供了致动。以此方式，第二涡轮的超过节流限制的运转被防止。

提供了这样的方法的实施例，即其中被引导通过第二排气涡轮增压器的涡轮的排气流率被限制，因为其排气管路通向第一总排气管路的可切换出气口的可切换排气门被致动。以此方式，第二涡轮的超过节流限制的运转被防止。

提供了这样的方法的实施例，即其中存在于压缩机下游的进气系统中的充气压力p_充气借助于被引导通过第二排气涡轮增压器的涡轮的排气流率被调整而被连带地影响。

图1示意地示出了机械增压内燃发动机1的第一实施例，所述机械增压内燃发动机1配备有两个排气涡轮增压器8、9。每个排气涡轮增压器8、9包含涡轮8a、9a和压缩机8b、9b。热排气由于能量的释放而在涡轮8a、9a中膨胀。压缩机8b、9b压缩经由进气管路11a、11b，增压空气冷却器10和增压室12向汽缸3供应的增压空气，由此实现内燃发动机1的机械增压。

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的轴向轴线(也就是成一直线)布置。四个汽缸3被配置并且形成在每种情况下具有两个汽缸3的两个汽缸组，其中两个内汽缸3形成第二汽缸组，所述第二汽缸组的汽缸3呈以能够在部分停用的过程期间被停用的依赖负荷的可切换汽缸3，并且两个外汽缸3形成第一汽缸组，所述第一汽缸组的汽缸3即使在部分停用期间也处于运转。

每个汽缸3具有由排气管路5a、5b毗连的两个出气口4a、4b，用于经由排气排出系统排出排气，其中两个内汽缸3的所有出气口4a(也就是第二汽缸组的出气口4a)呈以可切换出气口4a的形式，并且两个外汽缸3(也就是第一汽缸组的汽缸3)在每种情况下仅具有一个可切换出气口4a。

四个汽缸3的排气管路5a、5b被配置为，使得每个汽缸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，因此形成第一排气歧管6a，所述第一总排气管路被连接到第一排气涡轮增压器8的涡轮8a，并且四个汽缸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，因此形成第二排气歧管6b，所述第二总排气管路被连接到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，使得形成被集成在汽缸盖2中的两个排气歧管6a、6b。

相应的排气后处理系统可以被提供在每个涡轮8a、9a的下游。排气后处理系统可以表现出结构的差异，并且因此允许被提供的涡轮8a、9a在与涡轮相关的排气流的不同的边界状况和状态变量(也就是压力和温度)情况下至少间歇地运转的事实可以显著不同。

在目前情况下，两个总进气管路11a、11b在压缩机8b、9b的下游合并，其中第一压缩机8b能够与进气系统的其余部分分开，以便第二压缩机9b不将递送作用传递到第一压缩机8b内。为此目的，布置在第一压缩机8b下游的是用于所述压缩机8b的停用的切断元件13。为了第一压缩机8b不必给予抵抗关闭的切断元件13的阻力的递送作用，提供切断元件被同样地布置在其中的旁通管路。

第二涡轮9a不具有旁通管路。第二涡轮9a处的过多排气在第一涡轮8a中被利用以便能量回收，并不经由旁通管路被排放而不被利用。为此目的，提供了根据驱动至少可连接到第一涡轮8a的电机14，该电机作为发电机14a能够接收来自第一涡轮8a的动力。

热排气中可用的能量被利用，由此内燃发动机1的总效率得以增加。在省略旁通管路的情况下，排气涡轮增压装置更简单、更紧凑并且更不昂贵。通过发电机运转获得的动力能够作为电能被存储在电池(未图示)中。

在目前情况下，其排气管路5a通向第一总排气管路7a的每个可切换出气口4a的每个可切换排气门是关于气门升程Δh可连续调整并且通过其能够连续调整被引导经过第二涡轮9a的排气流率的排气门。

图示的内燃发动机1使实施涉及部分停用的第一运转模式成为可能。在部分停用期间，第二汽缸组的两个内汽缸3被停用，相关的出气口4a也是如此。然后，第一汽缸组的两个外汽缸3向两个涡轮8a、9a供应排气，由此降低排气排出系统中的排气背压，并改善第一汽缸组在部分停用期间的充气交换。进一步增加效率。

在第二运转模式下，第二排气涡轮增压器9的涡轮9a受自内燃发动机1的四个汽缸3的排气作用，并且第一排气涡轮增压器8的涡轮8a被停用，为此目的，汽缸3的其排气管路4a通向第一总排气管路7a的那些可切换出气口4a被停用并且保持关闭。

在对第二运转模式补充的第三运转模式下，第二涡轮9a处的过多排气被引导通过第一涡轮8a，并且用于能量回收，其中被引导通过第一涡轮8a并且因此经过第二涡轮9a的排气流率通过其排气管路5a通向第一总排气管路7a的可切换出气口4a的那些可切换排气门来调整。为此目的，对应的排气门的气门升程Δh以连续的方式被调整。

然后，在第四运转模式下，内燃发动机1的四个汽缸3的两个涡轮8a、9a受排气作用。为此目的，所有可切换出气口4a都被激活并且被完全致动。

因此，上述的发动机系统包括具有多个汽缸的发动机。在一个示例中，发动机包含四个直列式布置的汽缸。然而，其他汽缸数量是可能的。汽缸被布置成两个汽缸组(第一汽缸组和第二汽缸组)。第一汽缸组可以包括直列式发动机的两个外汽缸，而第二汽缸组可以包括被布置在外汽缸之间的内汽缸。

发动机的每个汽缸可以包括两个排气端口，每个排气端口被耦接到相应的排气流道并且经由相应的排气门来控制。因此，每个汽缸包括由第一排气门控制并且被耦接到第一排气流道的第一排气端口。每个汽缸还包括由第二排气门控制并且被耦接到第二排气流道的第二排气端口。每个汽缸的每个相应的第一排气流道可以合并以形成第一排气歧管，并且每个汽缸的每个相应的第二排气流道可以合并以形成第二排气歧管。以此方式，每个汽缸可以至少在一些状况下被流体地耦接到第一排气歧管和第二排气歧管两者。

在一些示例中，发动机的一个或更多个汽缸可以是其中燃料喷射、进气门和/或排气门运转可以被暂停的可停用汽缸。在一个示例中，第二汽缸组可以由可停用汽缸组成，而第一汽缸组可以不包括任何可停用汽缸。可停用汽缸例如可以在低发动机负荷状况期间被停用。

排气门中的至少一些可以是可切换排气门，其中气门升程、持续时间和/或正时可调节。在一个示例中，第二汽缸组的每个排气门(例如，第二汽缸组的每个第一排气门和每个第二排气门)是可切换的，而第一汽缸组的每个汽缸中只有一个排气门是可切换的(例如，第一汽缸组的每个第二排气门)。在这样的示例中，由第一汽缸组的每个汽缸的可切换排气门控制的排气端口经由相应的第一排气流道被耦接到第一排气歧管。换言之，第一汽缸组的每个第二排气端口由可切换第二排气门控制，并且被耦接到第一排气歧管。

另外，第一汽缸组包括不可切换的排气门。例如，第一汽缸组的每个汽缸的每个第一排气门被配置为具有可切换排气门。确切地说，第一汽缸组的第一排气门中的每一个的气门升程、持续时间和/或正时是固定的，使得第一汽缸组的每个第一排气门例如以与凸轮轴和曲轴的旋转有关的预定关系打开和关闭。第一汽缸组的每个汽缸的每个第一排气端口经由相应的第一排气流道被耦接到第一排气歧管，并且经由相应的不可切换第一排气门来控制。

第一排气歧管被流体地耦接到第一涡轮增压器的第一涡轮，并且第二排气歧管被流体地耦接到第二涡轮增压器的第二涡轮。在一些示例中，第一涡轮可以不包括旁通管路或废气门，并且第二涡轮可以不包括旁通管路或废气门，使得行进通过第一排气歧管的所有排气也都行进通过第一涡轮，并且行进通过第二排气歧管的所有排气也都行进通过第二涡轮。

第一涡轮增压器可以包括被耦接到第一涡轮的第一压缩机。第一压缩机可以经由布置在第一压缩机下游的进气管路中的切断元件停用。当切断元件关闭时，防止进气空气被吸入第一压缩机。在一些示例中，压缩机再循环阀被提供在围绕第一压缩机的旁通管路中。

第一涡轮可以被耦接到电动辅助装置。电动辅助装置在某些状况下可以作为发电机运转，其中第一涡轮的旋转驱动电动辅助装置以产生用于例如存储在车载电池中的电力。电动辅助装置还可以在某些状况下利用电力为驱动涡轮的旋转提供动力。在一些示例中，电动辅助装置和/或第一压缩机可以经由离合器被选择性地耦接到第一涡轮。

第一涡轮增压器和第二涡轮增压器可以被并联地布置，使得在涡轮上游不在两个涡轮之间发生排气连通。流过第一压缩机的进气空气可以与在第一压缩机和第二压缩机下游的位置处流出第二压缩机的进气空气合并。

发动机系统可以进一步包括控制系统。控制系统可以包括控制器112。控制器112在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在这个具体示例中作为只读存储器片(ROM)106示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存取器(KAM)110和数据总线。控制器112可以接收来自被耦接到发动机1的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自被耦接到冷却套筒的温度传感器的发动机冷却液温度(ECT)；来自被耦接到发动机的曲轴的霍尔效应传感器(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自MAP传感器的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。

存储介质只读存储器106能够用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行的指令，用于执行以下所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。示例方法参照图2进行描述。

控制器112接收来自图1的各种传感器的信号，并且基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的命令采用图1的各种致动器来调整发动机运转。例如，为了调整排气门正时、持续时间和/或升程，控制器可以接收来自一个或更多个传感器的反馈以确定发动机负荷、发动机转速和/或升压压力(诸如来自MAF、MAP和PIP传感器的反馈)，并且然后可以调整被耦接到排气门的致动器，以调整气门正时、持续时间和/或升程，诸如可变凸轮轴正时系统致动器或其他合适的致动器。

控制器可以被配置(例如，包括可执行指令)为基于工况调整可切换排气门的正时、持续时间和/或升程、调整燃料喷射、调整压缩机切断阀位置和/或其他参数。在响应于发动机负荷在阈值(例如，低发动机负荷，诸如最大额定发动机负荷的25％或更小)之下可以被执行的第一运转模式下，控制器可以被配置为通过停止到那些汽缸的燃料喷射和/或停用进气和/或排气门来停用可停用汽缸(例如，第二汽缸组的汽缸)。本应被喷射到那些汽缸内的燃料被替代地喷射到第一汽缸组的汽缸。在第一运转模式期间，控制器可以被配置为维持第一汽缸组的所有排气门处于激活状态，使得来自第一汽缸组的排气流向第一排气歧管和第二排气歧管两者，并且因此流向第一涡轮和第二涡轮。

在中到高发动机负荷和相对低的低发动机转速(例如，2000RPM或更低)期间可以被执行的第二运转模式下，每个汽缸均可以被运转(例如，未停用的汽缸)。然而，由于相对低的发动机转速，升压需求(例如，满足请求的扭矩所需的升压压力的量)可以足够低以至于足够的升压仅由一个涡轮增压器来提供。因此，来自发动机的每个汽缸的一个可停用排气门可以被停用。控制器可以调整气门升程和/或持续时间以停用排气门。被停用的排气门可以是每个汽缸的第二排气门，例如，控制被流体地耦接到第一排气歧管的排气端口的排气门。以此方式，没有排气流向第一排气歧管或第一涡轮，并且来自所有汽缸的所有排气仅流向第二排气歧管和第二涡轮。第一压缩机可以经由完全关闭压缩机切断阀被停用。

然而，在某些状况下，排气流可以驱动第一涡轮以产生比期望的更多的升压。因此，当在具有相对低的发动机转速的中到高负荷状况下运转时，当实际的升压超过升压需求时，控制器可以执行第三运转模式。在第三运转模式下，在第二模式下被停用的排气门被激活，例如，每个第二排气门可以被重新激活。为了激活排气门，控制器可以命令排气门正时、升程和/或持续时间被调整，使得排气再次从第二排气端口中流出并且流向第一排气歧管。在第三运转模式期间，第一压缩机维持在或被置于停用状态，并且第一涡轮替代地驱动处于发电机模式的电动辅助装置。以此方式，可以在不使用单独的涡轮旁路或废气门的情况下避免过度升压的状况，因此降低了发动机的成本和复杂性。

在中到高负荷状况并且相对高的发动机转速(例如，大于2000RPM)期间可以被执行的第四状况下，所有汽缸都被激活并且所有排气门都被激活。因此，排气流过第一排气歧管和第二排气歧管以及第一涡轮和第二涡轮两者。第一压缩机被激活，并且第一涡轮驱动第一压缩机而非(或加上)电动辅助装置。

转向图2，图示了用于使发动机运转的方法200。方法200可以根据存储在控制器(诸如图1的控制器112)的存储器中的非临时性指令被执行，以便依据检测到的发动机参数调整发动机(例如，图1的发动机1)的各种运转参数，以在给定的模式下运转。发动机可以包括第一组汽缸(例如，外汽缸)和第二组汽缸(例如，内汽缸)，每个汽缸具有第一排气端口和排气门以及第二排气端口和排气门。如上所述，每个第二排气门可以是可停用的，并且第二组汽缸的第一排气门也可以是可停用的。另外，发动机被耦接到被并联布置的两个涡轮增压器，其中第一涡轮增压器被耦接到电动辅助装置并且包括可停用的压缩机。

用于执行方法200的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如在上面参照图1描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据下述方法采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运转。

在202处，方法200包括确定发动机运转参数。经确定的运转参数可以包括但不限于发动机负荷、发动机转速、升压压力(其例如可以是相对于环境压力的进气歧管压力的测量)以及其他参数。在204处，方法200确定发动机当前是否正在低发动机负荷状况下运转。低发动机负荷状况可以包括在低负荷阈值之下(诸如在最大额定负荷的30％之下)的发动机负荷。如果发动机未正在低负荷状况下运转，那么方法200进入到214，214将会在下面更详细地描述。

如果发动机正在低负荷状况下运转，那么方法200进入到206以在第一运转模式下运转。如在上面解释的，第一运转模式包括停用发动机的一个或更多个汽缸，并且因此，在第一运转模式下的运转也可以取决于影响发动机的能力以少于所有汽缸运转的其他因素(诸如催化剂温度和/或再生状态)。第一模式包括停用一个或更多个可停用汽缸，如在208处标示的。在一个示例中，可停用汽缸可以包括第二汽缸组(例如，图1的内汽缸)。为了停用汽缸，可停用汽缸的燃料喷射以及进气和/或排气门致动可以被暂停。

第一模式进一步包括使排气从第一汽缸组流向第一涡轮并且流向第二涡轮，如在210处标示的。为了实现此，第一汽缸组的每个汽缸的每个排气门激活，如在212处标示的，使得第一汽缸组的每个汽缸被流体地耦接到第一涡轮和第二涡轮两者。方法200然后返回。

如果在204处确定发动机未正在低负荷状况下运转，那么方法200进入到214以确定发动机转速是否在转速阈值之上。转速阈值可以是合适的转速，诸如2000RPM。在一些示例中，转速阈值可以基于发动机负荷而改变，例如，阈值可以随着发动机负荷增加而降低。如果发动机未正在转速阈值之上运转，那么方法200进入到在下面更详细地解释的224。如果发动机正在以在转速阈值之上的发动机转速运转，那么方法200进入到216以在第四模式下运转。

第四模式包括在所有汽缸都被激活的情况下运转，因为发动机负荷需求太高以至于不能仅以汽缸的一部分运转，如在218处标示的。另外，第四模式包括使排气从第一汽缸组和第二汽缸组流向第一涡轮和第二涡轮，如在220处标示的。为了实现此，所有汽缸的所有排气门都激活(例如，基于发动机位置被致动)，如在222处标示的。以此方式，由于高发动机转速和负荷需求，请求的扭矩可以通过使所有汽缸和两个涡轮增压器都运转来满足。方法200然后返回。

如果发动机转速不在转速阈值之上，那么方法200进入到224以确定升压压力是否小于阈值压力。阈值压力可以是基于请求的扭矩的被命令的升压压力，或阈值压力可以是在其之上(一个或多个)涡轮增压器和/或发动机的退化可以发生的压力，诸如涡轮增压器中的一个或更多个的节流限制。如果升压压力不小于阈值，那么方法200进入到236，236将会在下面更详细地解释。

如果升压压力小于阈值压力，那么方法200进入到226以在第二模式下运转。在第二模式下运转包括在发动机的所有汽缸都激活的情况下运转，如在228处标示的。在第二模式下运转进一步包括在汽缸的每个第二排气门被停用的情况下运转，如在230处标示的。如在上面解释的，发动机的每个汽缸包括两个排气门，所述两个排气门中的至少一个是可停用的(例如，每个第二排气门)。通过停用每个第二排气门(但是保持每个第一排气门激活)，没有排气流过第一排气歧管或第一涡轮。因此，在第二模式下运转包括使排气第一和第二汽缸组流向第二涡轮，如在232处标示的。因为没有排气流向第一涡轮，所以第一压缩机被停用，如在234处标示的。第一压缩机通过例如关闭第一压缩机下游的压缩机切断阀被停用。方法200然后返回。

返回到224，如果确定升压压力不小于阈值，那么方法200进入到236以在第三模式下运转。在第三模式下运转包括在所有汽缸都激活的情况下运转，如在238处标示的。另外，在第三模式下，所有排气门都激活，如在240处标示的。因此，排气从第一和第二汽缸组流向第一和第二涡轮，如在242处标示的。然而，由于更低的发动机转速和伴随的相对更低的升压需求，升压仍然通过第二涡轮增压器来满足。在第二涡轮增压器可以产生过多升压而非经由旁路或废气门排放排气的状况期间，排气被馈送到第一涡轮以驱动处于发电机模式的电动辅助装置，从而产生可以被存储在存储装置(诸如电池)中用于未来使用(诸如用于在冷发动机状况期间驱动电动辅助装置)的电力。因此，在第三模式下运转包括停用第一压缩机，如在244处标示的，并且用第一涡轮驱动作为发电机的电动辅助装置，如在246处标示的。方法200然后结束。

图3是图示在上述四种模式的运转期间(诸如在图2的方法200的执行期间)可以观察到的各种运转参数的曲线图的时间表300。时间表300包括发动机负荷、发动机转速、升压压力、第一汽缸组的第一汽缸的运转参数(燃料喷射、第一排气门和第二排气门状态)、第二汽缸组的第二汽缸的运转参数(燃料喷射、第一排气门和第二排气门状态)、压缩机切断阀状态和电动辅助状态的曲线图。时间沿着水平轴线(x-轴线)进行描绘，而相应的运转参数的对应值沿着竖直轴线(y-轴线)进行描绘。

在时间T1之前，发动机由于相对低的发动机负荷(如通过曲线302示出的)而正在第一模式下运转。因此，第二汽缸组的汽缸被停用，同时来自第一汽缸组的汽缸被停用。相应地，对于第一汽缸(CYL 1)，燃料喷射开启(如通过曲线308示出的)，第一排气门激活(如通过曲线310示出的)，并且第二排气门激活(如通过曲线312示出的)。相反，对于第二汽缸(CYL 2)，燃料喷射关闭(如通过曲线314示出的)，第一排气门停用(如通过曲线316示出的)，并且第二排气门停用(如通过曲线318示出的)。两个涡轮增压器都激活(例如，被驱动以产生升压)，并且因此切断阀打开(如通过曲线320示出的)，并且电动辅助停用(如通过曲线322示出的)。

刚好在时间T1之前，发动机负荷由于例如操作者踩加速器踏板而开始增加。因此，当仅以汽缸的一部分运转时发动机不能满足扭矩请求，并且因此在时间T1处，发动机切换为在第四模式下运转，因为发动机负荷和发动机转速(如通过曲线304示出的)两者都是相对高的。相应地，第二汽缸被重新激活，并且所有汽缸都将排气引导到两个涡轮增压器。对于第一汽缸，燃料喷射保持开启，并且第一和第二排气门两者都保持激活。对于第二汽缸，燃料喷射恢复(例如，从关闭切换为开启)，第一排气门从停用切换为激活，并且第二排气门从停用切换为激活。压缩机切断阀保持打开，因为两个涡轮增压器都激活以提供升压(其可以被增加至高负荷需求，如通过曲线306示出的)，并且电动辅助停用。

在时间T2处，发动机转速和负荷正在下降，所需的升压压力也是如此，并且因此发动机进入在第二模式下的运转，其中所有汽缸都激活而且升压需求仅经由第二涡轮增压器的运转来满足。相应地，对于第一汽缸，燃料喷射保持开启，并且第一排气门保持激活。然而，第二排气门从激活切换为停用。因此，来自第一汽缸的所有排气都被引导到第二涡轮。对于第二汽缸，燃料喷射保持开启，第一排气门保持激活，并且第二排气门从激活切换为停用。因此，来自第二汽缸的所有排气都被引导到第二涡轮。由于升压需求仅通过第二涡轮增压器来满足，因此第一涡轮增压器通过将压缩机切断阀从打开移动为关闭(例如，完全关闭)被停用。电动辅助保持停用，因为没有排气正在流过第一涡轮。

在时间T3处，升压压力可以超过阈值压力，并且因此发动机开始在第三模式下运转，以便使一些排气改变方向远离第二涡轮。为了完成此，来自第二汽缸的第一汽缸和第二排气门的第二排气门被重新激活，并且因此来自汽缸的排气流向第一涡轮和第二涡轮两者。然而，因为第一涡轮增压器不必满足升压需求，所以切断阀被维持关闭，并且第一涡轮替代地驱动电动辅助，电动辅助在时间T3处被激活。

将过多排气转向到第一涡轮同时仅利用第二涡轮来产生升压压力的技术效果是增加的发动机效率以及降低的系统成本和复杂性。

作为一个实施例，一种方法包括，响应于第一状况，停用第一涡轮增压器的第一压缩机，激活发动机的每个汽缸的每个第一排气门，并且停用发动机的每个汽缸的每个第二排气门以使排气从发动机流向第二涡轮增压器；以及响应于升压压力超过阈值，维持第一压缩机的停用，重新激活每个第二排气门以使排气从发动机流向第一涡轮增压器和第二涡轮增压器两者，并且经由第一涡轮增压器的第一涡轮驱动电动辅助装置。在该方法的第一示例中，第一状况包含发动机负荷在阈值负荷之上和发动机转速在阈值转速之下。第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中停用第一压缩机包含关闭压缩机切断阀以阻止进气流过第一压缩机。第三示例可选地第一和第二示例中的一个或两个，并且进一步包括，在第一状况期间并且响应于升压压力超过阈值，使进气空气流过第二涡轮增压器的第二压缩机。

一种系统的实施例包括：发动机，其具有第一汽缸组和第二汽缸组，发动机的每个汽缸包括控制第一排气端口的第一排气门和控制第二排气端口的第二排气门；第一排气歧管，其被流体地耦接到每个第二排气端口；第二排气歧管，其被流体地耦接到每个第一排气端口；第一涡轮增压器，其包括被流体地耦接到第一排气歧管的第一涡轮和被耦接到第一涡轮的第一压缩机，通过第一压缩机的进气空气的流动由被并联地耦接到第一压缩机的压缩机再循环阀和被耦接在第一压缩机下游的压缩机切断阀来控制；第二涡轮增压器，其包括被流体地耦接到第二排气歧管的第二涡轮和被耦接到第二涡轮的第二压缩机；电动辅助装置，其被耦接到第一涡轮；以及控制器，其包括指令，用于：在第一状况期间，仅经由第二涡轮增压器提供升压压力，并且响应于升压压力超过阈值压力，重新激活每个第二排气门以使过多排气从发动机转向到第一涡轮，关闭压缩机切断阀，并且驱动处于发电机模式的电动辅助装置。

在该系统的第一示例中，在当升压压力不超过阈值压力时的第一状况期间，控制器包括指令以停用每个第二排气门以便仅经由第二涡轮增压器提供升压压力。第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中控制器进一步包括指令，用于：在第二状况期间，停用第二汽缸组的每个汽缸，打开压缩机切断阀，并且使排气从第一汽缸组流向第一涡轮增压器和第二涡轮增压器。第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，并且进一步包括，其中控制器包括进一步包括指令，用于：在第三状况期间，激活发动机的每个汽缸，激活每个汽缸的每个第一排气门和第二排气门，打开压缩机切断阀，并且使排气从第一汽缸组和第二汽缸组流向第一涡轮增压器和第二涡轮增压器。第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或更多个或每一个，并且进一步包括，其中第一状况包含发动机负荷在阈值负荷之上和发动机转速在阈值转速之下，第二状况包含发动机负荷在阈值负荷之下，并且第三状况包含发动机负荷在阈值负荷之上和发动机转速在阈值转速之上。

注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，其中通过配合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。

应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。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。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

本申请的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子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子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而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种发动机系统，其包含：

进气系统，用于向具有至少两个汽缸的发动机供应增压空气，每个汽缸包括用于排出排气的至少两个出气口，每个汽缸的所述至少两个出气口中的至少一个是可切换出气口，每个出气口由用于经由排气排出系统排出所述排气的排气管路毗邻；

第一排气涡轮增压器和第二排气涡轮增压器，每个排气涡轮增压器包含被布置在所述排气排出系统中的涡轮和被布置在所述进气系统中的压缩机；

第一排气歧管，所述第一排气歧管由第一总排气管路形成，每个汽缸的至少一个可切换出气口的所述排气管路通向所述第一总排气管路，所述第一总排气管路被连接到所述第一排气涡轮增压器的第一涡轮；

第二排气歧管，所述第二排气歧管由第二总排气管路形成，所述至少两个汽缸的其他出气口的所述排气管路合并以形成所述第二总排气管路，所述第二总排气管路被连接到所述第二排气涡轮增压器的第二涡轮；

所述第一排气涡轮增压器的第一压缩机被布置在所述进气系统的第一进气管路中，切断元件被布置在所述第一进气管路中，并且至少每个可切换出气口配备有具有可切换排气门的至少部分可变气门驱动装置，所述可切换出气口的排气管路通向所述第一总排气管路，所述可切换排气门在打开持续时间Δt期间在打开位置与关闭位置之间打开相关的出气口，形成气门升程Δh；

电机，所述电机根据驱动至少可连接到所述第一排气涡轮增压器的所述第一涡轮，并且所述电机作为发电机可运转，用于接收来自所述第一涡轮的动力；并且

所述第二排气涡轮增压器的所述第二涡轮不具有旁通管路。

2.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述至少两个汽缸被布置成第一汽缸组和第二汽缸组，其中所述第一汽缸组中的至少一个汽缸仅具有一个可切换出气口，所述可切换出气口的排气管路通向所述第一总排气管路。

3.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述至少两个汽缸被布置成第一汽缸组和第二汽缸组，其中所述第一汽缸组的所述至少一个汽缸的所有出气口都呈以可切换出气口的形式。

4.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述至少两个汽缸以它们形成在每种情况下具有至少一个汽缸的至少两个汽缸组的方式进行配置，第一汽缸组的所述至少一个汽缸是在内燃发动机的部分停用期间处于运转的汽缸，并且第二汽缸组的所述至少一个汽缸被形成为依赖负荷的可切换汽缸，并且所述第二汽缸组的所述至少一个汽缸的所有出气口都呈以可切换出气口的形式。

5.根据权利要求1所述的发动机系统，其中每个可切换出气口的至少每个可切换排气门是关于所述气门升程Δh可调整的排气门，所述可切换出气口的排气管路通向所述第一总排气管路。

6.根据权利要求5所述的发动机系统，其中每个可切换出气口的至少每个可切换排气门是关于所述气门升程Δh以两级方式、多级方式或连续可调方式可调整的排气门，所述可切换出气口的排气管路通向所述第一总排气管路。

7.根据权利要求1所述的发动机系统，其中每个可切换出气口的至少每个可切换排气门是关于所述打开持续时间Δt可调整的排气门，所述可切换出气口的排气管路通向所述第一总排气管路。

8.根据权利要求7所述的发动机系统，其中所述发动机具有沿所述发动机的汽缸盖的纵向轴线以直列式布置的至少四个汽缸，并且其中外汽缸形成一个汽缸组，并且至少两个内汽缸形成另一汽缸组。

9.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述总排气管路合并以在所述涡轮的下游形成共同的排气管路，并且其中根据驱动可连接到所述第一排气涡轮增压器的所述第一涡轮的所述电机作为用于辅助所述第一排气涡轮增压器的辅助驱动装置可运转，以便使额外的动力可用于驱动目的。

10.根据权利要求1所述的发动机系统，其中至少一个涡轮具有可变的涡轮几何形状。

11.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述第二排气涡轮增压器的所述第二涡轮具有比所述第一排气涡轮增压器的所述第一涡轮更小的尺寸。

12.一种方法，其包含：

响应于第一状况，停用第一涡轮增压器的第一压缩机，激活发动机的每个汽缸的每个第一排气门，并且停用所述发动机的每个汽缸的每个第二排气门以使排气从所述发动机流向第二涡轮增压器；以及

响应于升压压力超过阈值，维持所述第一压缩机的停用，重新激活每个第二排气门以使排气从所述发动机流向所述第一涡轮增压器和第二涡轮增压器两者，并且经由所述第一涡轮增压器的第一涡轮驱动电动辅助装置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一状况包含：发动机负荷在阈值负荷之上和发动机转速在阈值转速之下。

14.根据权利要求12所述的方法，其中停用所述第一压缩机包含：关闭压缩机切断阀以阻止进气空气流过所述第一压缩机。

15.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含：在所述第一状况并且响应于升压压力超过所述阈值二者期间，使进气空气流过所述第二涡轮增压器的第二压缩机。

16.一种系统，其包含：

发动机，所述发动机具有第一汽缸组和第二汽缸组，所述发动机的每个汽缸包括控制第一排气端口的第一排气门和控制第二排气端口的第二排气门；

第一排气歧管，所述第一排气歧管被流体地耦接到每个第二排气端口；

第二排气歧管，所述第二排气歧管被流体地耦接到每个第一排气端口；

第一涡轮增压器，所述第一涡轮增压器包括被流体地耦接到所述第一排气歧管的第一涡轮和被耦接到所述第一涡轮的第一压缩机，通过所述第一压缩机的进气空气的流动由被并联地耦接到所述第一压缩机的压缩机再循环阀和被耦接在所述第一压缩机下游的压缩机切断阀控制；

第二涡轮增压器，所述第二涡轮增压器包括被流体地耦接到所述第二排气歧管的第二涡轮和被耦接到所述第二涡轮的第二压缩机；

电动辅助装置，所述电动辅助装置被耦接到所述第一涡轮；和

控制器，所述控制器包括指令，用于：在第一状况期间，仅经由所述第二涡轮增压器提供升压压力，并且响应于所述升压压力超过阈值压力，重新激活每个第二排气门以使过多排气从所述发动机转向到所述第一涡轮，关闭所述压缩机切断阀，并且驱动处于发电机模式的所述电动辅助装置。

17.根据权利要求16所述的系统，其中在当所述升压压力不超过所述阈值压力时的所述第一状况期间，所述控制器包括停用每个第二排气门以便仅经由所述第二涡轮增压器提供升压压力的指令。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，用于：在第二状况期间，停用所述第二汽缸组的每个汽缸，打开所述压缩机切断阀，并且使排气从所述第一汽缸组流向所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，用于：在第三状况期间，激活所述发动机的每个汽缸，激活每个汽缸的每个第一排气门和第二排气门，打开所述压缩机切断阀，并且使排气从所述第一汽缸组和所述第二汽缸组流向所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第一状况包含：发动机负荷在阈值负荷之上和发动机转速在阈值转速之下，所述第二状况包含：发动机负荷在所述阈值负荷之下，并且所述第三状况包含：发动机负荷在所述阈值负荷之上和发动机转速在所述阈值转速之上。