CN107178417B - 带有部分停用的排气涡轮增压内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有部分停用的排气涡轮增压内燃发动机，提供了用于运行具有并联涡轮增压器以及两个可流体耦接的、分开的进气歧管的发动机的实施例。在一个示例中，一种方法包括响应于第一状态，运行发动机的第一汽缸组，停用发动机的第二汽缸组，以及阻塞耦接到第一汽缸组的第一进气歧管与耦接到第二汽缸组的第二进气歧管之间的流体连通，并且响应于第二状态，激活第二汽缸组以及建立第一与第二进气歧管之间的流体连通。

Description

带有部分停用的排气涡轮增压内燃发动机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月9提交的德国专利申请No.102016203823.0的优先权。上述所参考申请的全部内容将以其全部内容并入本文以用于全部目的。

技术领域

本公开涉及一种具有至少两个汽缸的机械增压内燃发动机。

背景技术

内燃发动机可以是机械增压的。机械增压作用主要用来增加内燃发动机的功率。在此，用于燃烧过程所需的空气被压缩，其结果是在每个工作周期中更大的空气质量可以被供应到每个汽缸。以此方式，燃料质量并且因此平均压力会被增加。

机械增压是用于增加内燃发动机的功率同时维持排量不变、或者是用于降低排量同时维持相同功率的合适的手段。无论如何，机械增压均致使体积功率输出增加以及提高的功率重量比。如果排量降低，因此有可能实现在给定的相同车辆边界条件下，将负载集体转换成燃料消耗率更低的较高负载。

为了机械增压，通常使用排气涡轮增压器，其中压缩机和涡轮被布置在相同轴上。热排气流被供应到涡轮并且在涡轮中扩展，伴随能量释放，其结果是轴被设定成旋转。由排气流供应到涡轮并且最终供应到该轴的能量被用于驱动同样布置在该轴上的压缩机。压缩机将供应到其上的增压空气传输并且压缩，其结果是获得了汽缸的机械增压。在进气系统中在压缩机的下游有利地配备了增压空气冷却器，通过该增压空气冷却器，压缩的增压空气在其进入该至少两个汽缸前被冷却。该冷却器降低温度并且因此增加增压空气的密度，使得该冷却器还有利于提高汽缸的增压，也就是说更大的空气质量。产生了通过冷却的压缩。

排气涡轮增压器相比机械增压器的优点在于排气涡轮增压器利用热排气的排气能量，而机械增压器通常直接或间接地从内燃发动机获取用于驱动其所需的能量，并且因此降低了效率。在某些情况下，需要机械或动力学连接用于该机械增压器与内燃发动机之间的动力传输。

机械增压器相比排气涡轮增压器的优点是机械增压器随时产生并且使得所需要的增压压力可供使用，确切地不管内燃发动机的运行状态如何，具体而言不管曲轴现在的旋转速度为何。这尤其适用可以用电机驱动的机械增压器。

然而，通过排气涡轮增压在所有发动机转速范围内实现功率增加会遇到困难。在某些发动机转速下冲的情况下观察到了相对严重的扭矩下降。如果考虑到增压压力比取决于涡轮压力比，所述扭矩下降是可以理解的。如果发动机转速被降低，则这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。因此，朝向较低的发动机转速，增压压力比同样降低。这等同于扭矩下降。

提高机械增压的内燃发动机的扭矩特性的一个措施是例如小的涡轮截面设计以及同时提供排气放气设施。此类涡轮也称为废气门涡轮。如果排气质量流超过了临界值，则排气流的一部分在所谓的排气放气过程中经由通过涡轮的旁通管路传输。这个方法具有的缺点是机械增压特性在相对高的旋转速度下或在出现相对高的排气流速时是不充分的。

扭矩特性还可以有利地通过多个串联的排气涡轮增压器而被影响。通过将两个排气涡轮增压器串联连接，其中一个排气涡轮增压器用作高压级并且一个排气涡轮增压器用作低压级，压缩机特征图谱可以有利地被扩展，尤其在较小的压缩机流动方向以及同样较大的压缩机流动方向上。

机械增压的内燃发动机的扭矩特征可以进一步通过多个并联布置的涡轮增压器而被提高，也就是说，通过并联布置的具有相对小的涡轮截面的多个涡轮，其中涡轮相继以增加的排气流速被激活。

在内燃发动机的发展过程中，基本目的是最小化燃料消耗，其中所做努力的重点在于获得提高的整体效率。除了内燃发动机的机械增压外还利用了进一步的措施。

燃料消耗并且因此效率在特别是奥托循环发动机的情况下造成了问题，也就是说，在应用点火的内燃发动机的情况下。其原因在于奥托循环发动机的基本运行过程。负载控制通常是通过进气系统中所提供的节气门活板来实施的。通过调节节气门活板(throttle flap)，节气门活板下游的进气压力可以或多或少被降低。节气门活板被关闭得越多，即所述节气门活板阻塞进气系统越多，穿过节气门活板的进气的压力损失就越高，并且节气门活板下游以及进入至少两个汽缸(即燃烧室)的进气口的上游的进气压力越低。对于不变的燃烧室容积，以此方式空气质量，即数量可以通过进气的压力来设定。这也解释了为什么数量的调节已被证明特别是在局部负载操作中是不利的，因为低负载需要高度的节流以及进气系统中大幅压力降低，其结果是进气交换损失(charge-exchange loss)增加，伴随降低的负载和增加的节流。

为了降低所述损失，开发了用于为奥托循环发动机去节流的各种策略。用于为奥托循环发动机去节流方案的一种方法是例如带有直接喷射的奥托循环发动机运行过程。燃料的直接喷射是用于实现分层的燃烧室充气的合适的手段。燃料直接喷射到燃烧室内进而允许奥托循环发动机内在一定限度内的质量调节。通过将燃料直接喷射到汽缸或位于汽缸内的空气中并且不是通过外部混合物形成，而发生混合物的形成，其中燃料在进气系统中被引入进气中。

用于优化奥托循环发动机的燃烧过程的另一个选择包括至少部分可变的气门驱动。与其中气门的升程和控制正时是不可变的常规气门驱动不同，对燃烧过程并且进而对燃料消耗产生影响的这些参数可以通过可变的气门驱动而在更大或更小的范围内变化。如果进气门的关闭时间和进气门升程可以被改变，则这仅使得有可能实现无节流并且进而无损失的负载控制。在进气过程中流进燃烧室的混合物质量或增压空气质量然后不是通过节气门活板而是通过进气门升程以及进气门的打开持续时间而被控制。然而，可变气门驱动非常昂贵并且因此通常不适合批量生产。

用于对奥托循环发动机去节流方案的另一个方法是通过汽缸停用来提供的，也就是说，在某些负载范围内停用独立汽缸。奥托循环发动机在部分负载运行下的效率可以被提高，也就是说，通过此类部分停用被增加，因为多汽缸内燃发动机的一个汽缸的停用增加了其他维持运转的汽缸上的负载，如果发动机功率维持不变，如此则节气门活板会进一步打开以便将更大的空气质量引进所述汽缸中，由此总的来说实现了内燃发动机的去节流。在部分停用的过程中，永久运行的汽缸在燃料消耗率较低的高负载区域中运行。负载集合向较高负载转移。

由于所提供的较大的空气质量或混合物质量，在部分停用过程中维持运行的汽缸进一步展示出改善的混合物形成。

获得了关于效率的其他优点，原因在于停用的汽缸，由于没有燃烧，不会产生由于热从燃烧气体传递到燃烧室壁造成的任何壁热损失。

即使是柴油发动机，也就是说自动点火内燃发动机，由于它们基于的质量调节，相比奥托循环发动机展现出更高的效率，也就是说更低的燃油消耗，在奥托循环发动机中，如上所述，负载通过相对于汽缸的充气的节流或数量调节而被调节，即使在柴油发动机的情况下，存在改善的潜力以及相对于燃油消耗和效率的改善的需求。

同样在柴油发动机的情况下，用于降低燃料消耗的一个概念是汽缸停用，也就是说，在某些负载范围内的独立汽缸的停用。在部分负载运行下柴油发动机的效率可以被提高，也就是说，通过部分停用可以被增加，因为即使在柴油发动机的情况下，在不变发动机功率的情况下，多汽缸内燃发动机中的至少一个汽缸的停用增加了其他仍然运转的汽缸上的负载，使得所述汽缸在燃料消耗率较低的较高负载区域内运行。在柴油发动机部分负载运行下的负载集合向较高负载转移。

关于壁热损失，获得与在奥托循环发动机的情况下一样的优点，为此原因参考给定的相应陈述。

在柴油发动机的情况下，部分停用也意图在存在由于使用的燃料数量减少而引起的负载降低的质量调节的情况下防止燃料空气混合物变得太稀。

然而，本文的发明人已经意识到带有部分停用的多汽缸内燃发动机以及用于操作所述内燃发动机的相关联的方法承受各种问题，如将在下文中简要说明的。

如果为了部分停用的目的，到可停用汽缸的燃料供给被停止，也就是说，被中断，如果所述汽缸的相关联的气门驱动没有被停用或者不能被停用，则被停用的汽缸继续参与充气交换。因此，由停用的汽缸产生的进气交换损失减少并且与通过部分停用获得的燃料消耗和效率方面的改善相抵消，使得部分停用的益处至少部分地损失，也就是说，部分停用实际上产生整体上不明显的改善。

实际上，上述不利的作用通过提供可切换气门驱动来补救通常不是有利的，因为可切换气门驱动例如可变气门驱动非常昂贵并且对于批量生产仅仅展现出有限的适合度。

此外，在通过排气涡轮增压机械增压的内燃发动机的情况下，可切换气门驱动将致使进一步的问题，因为排气涡轮增压器的涡轮被配置成用于特定的排气流速，并且因此通常也用于特定数量的汽缸。如果停用汽缸的气门驱动被停用，则穿过内燃发动机的汽缸的整体质量流由于通过停用汽缸的质量流的省略而被初始减小。通过涡轮传输的排气质量流降低，并且其结果是涡轮压力比也大致降低。这具有的作用是增压压力比同样降低，也就是说，增压压力下降，并且只有少量的新鲜空气或增压空气被供应或可以被供应到维持运行的汽缸内。该少量增压空气流也可以具有使压缩机超过喘振极限运行的作用。

然而，事实上有必要增加增压压力，以便供应更多的增压空气到维持运行的汽缸中，因为在多汽缸内燃发动机的至少一个汽缸停用的情况下，则维持运行的其他汽缸上的负载增加，为此原因更大量的增压空气以及更大量的燃料被供应到所述汽缸。在压缩机处可获得的用于产生足够高的增压压力的驱动功率取决于热排气的排气热焓，该排气热焓显著地由排气压力和排气温度、以及排气质量或排气流来确定。

在奥托循环发动机的情况下，通过打开节气门活板，可以在相对部分停用的负载范围中容易地增大增压压力。这种可能性在柴油发动机的情况下不存在。该少量增压空气流可能具有使压缩机超过喘振极限运行的作用。

上述作用致使部分停用的可行性受限，确切地说致使可以使用部分停用的发动机转速范围和负载范围受限。在低增压空气流速情况下，由于不充分的压缩机功率或涡轮功率，不可能实现的是增压压力根据需求增加。

在部分停用过程中的增压压力以及因此供给到维持运行的汽缸的增压空气流速可以例如通过小的涡轮截面构型并且通过同步的排气放气而增加，由此与部分停用相关的负载范围也可以被再次扩大。然而，此方法具有的缺点是当所有汽缸都在运行时机械增压行为不充足。

在部分停用过程中的增压压力以及因此供给到依然运行的汽缸的增压空气流速还通过配备可变涡轮几何形状的涡轮而被增加，这允许针对当前的排气质量流量有效的涡轮截面的调整。然而，涡轮上游的排气排放系统内的排气背压随后将同步增大，进而导致依然运行的汽缸内更高的进气交换损失。

发明内容

因此，本文的发明人提供了至少部分地解决上述问题的系统。在一个示例中，一种系统包括机械增压的内燃发动机，该内燃发动机具有至少两个汽缸，该至少两个汽缸被布置成第一组和第二组，每个汽缸具有至少一个出气口和至少一个进气口，该出气口被相应的排气管线附接以用于通过排气排放系统而排出排气，该进气口被相应的进气管线附接以用于通过进气系统供给增压空气。第一组的每个汽缸被配置成即使在内燃发动机的部分停用过程中也是可运行的，并且第二组的每个汽缸被配置成依靠负载的可切换汽缸。第一组的每个汽缸的每个排气管线合并以形成第一整体排气管线，由此形成第一排气歧管，并且第二组的每个汽缸的每个排气管线合并以形成第二整体排气管线，由此形成第二排气歧管。第一组的每个汽缸的每个进气管线合并以形成第一整体进气管线，因此形成第一进气歧管，并且第二组的每个汽缸的每个进气管线合并以形成第二整体进气管线，因此形成第二进气歧管。该系统进一步包括第一排气涡轮增压器，该第一排气涡轮增压器具有布置在排气排放系统中的第一涡轮和布置在进气系统中的第一压缩机，该第一涡轮和第一压缩机被布置在第一可旋转轴上；以及第二排气涡轮增压器，该第二排气涡轮增压器具有布置在排气排放系统中的第二涡轮和布置在进气系统中的第二压缩机，该第二涡轮和第二压缩机被布置在第二可旋转轴上。第一涡轮被布置在第一汽缸组的第一整体排气管线中并且第二涡轮被布置在第二汽缸组的第二整体排气管线中，并且第一压缩机被布置在第一汽缸组的第一整体进气管线中并且第二压缩机被布置在第二汽缸组的第二整体进气管线中，第一压缩机和第二压缩机是并联布置的。第一汽缸组的第一进气歧管和第二汽缸组的第二进气歧管通过连接件是彼此可连接的，第一关闭元件被布置在该连接件中。

根据本公开的内燃发动机配备有至少两个排气涡轮增压器并且因此在排气排放系统中配备有多于一个涡轮。至少两个排气涡轮增压器的涡轮在排气排放系统中被并联布置，其中每个汽缸组各自被分配涡轮。这在机械增压行为方面产生了相当大的改善，也就是说，在内燃发动机的扭矩特性上，特别是在部分停用过程中产生了相当大的改善。

每个涡轮可以针对相关联汽缸组的排气流速被配置，也就是说，针对相应组的汽缸数量被配置。然后，如果第二组的(一个或多个)可停用汽缸被停用，则这不必对通过第一组的涡轮传输的排气流速产生影响，其结果是所述第一涡轮的涡轮压力比不必降低。增压压力比不降低，并且足够的增压空气被供给到维持运行的汽缸。

根据本公开，确切的说其情况是至少两个排气涡轮增压器的压缩机在进气系统中同样被并联布置，其中每个汽缸组被分配压缩机。第一排气涡轮增压器的压缩机被布置在第一汽缸组的第一整体进气管线中，并且因此被分配给第一汽缸组。第二排气涡轮增压器的压缩机被布置在第二汽缸组的第二整体进气管线中，并且因此被分配给第二汽缸组。因此，在部分停用过程中由于没有需要，第二排气涡轮增压器的压缩机(也被称为第二压缩机)可以被停用，例如通过关闭元件与进气系统的剩余部件分开。相关联的第二涡轮无论如何不会供给排气。给停用汽缸的增压空气的供给优选被停止。

根据本公开，汽缸组的进气系统通过连接件是可连接的，第一汽缸组的第一进气歧管和第二汽缸组的第二进气歧管通过连接件是彼此可连接的，并且第一关闭元件被布置在该连接件中。在本公开的背景下，在每种情况下，进气歧管包括相关联汽缸组的进气管线，相关联的整体进气管线的该部分一直通向布置在整体进气管线中的压缩机，并且在某些情况下在其间提供充气空间(plenum)。

凭借第一进气歧管和第二进气歧管通过连接件彼此可连接但可以通过关闭布置在连接件内的第一关闭元件而彼此分开的物理特征展示出多个用于操作内燃发动机的有利的可能性。

在部分停用的过程中，在第二组的至少一个可切换汽缸被停用的情况下，第一关闭元件可以被关闭。然后，第一排气涡轮增压器的压缩机(也被称为第一压缩机)仅仅将增压空气供给到第一组的那些汽缸，所述汽缸即使在部分停用的过程中也是可运行的，其中第二汽缸组的进气系统与第一汽缸组的进气系统分开。然后，第一压缩机不将增压空气传递给第二组的停用的汽缸，也不将增压空气传递到第二排气涡轮增压器的压缩机中，第二排气涡轮增压器的压缩机在部分停用过程中优选被停用。二者都存在缺陷，并且因此都不被期望。

随着负载增加，首先可能的是第一关闭元件被打开，并且第二组的停用的汽缸可以被激活，使得第一压缩机在第二排气涡轮增压器的压缩机被激活前将增压空气供应到所有汽缸，以便在负载进一步增加的情况下确保或辅助提供所需的增压压力。

这个方法还具有的优点是在第二排气涡轮增压器的压缩机被激活之前分配给第二汽缸组的第二涡轮已经再次被加速。

应理解的是，提供以上发明内容以便以简化的方式介绍选择的概念，这些概念将在具体实施方式中被进一步解释。并不旨在确定所要求保护主题的关键或必要特征，该主题的范围由所附权利要求唯一确定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中所提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示意性地示出了机械增压的内燃发动机的实施例。

图2是说明了用于操作发动机的方法的流程图。

图3是说明了在图2的方法执行过程中的示例性运行参数的图示。

具体实施方式

可变排量发动机(VDE)(也称为汽缸停用(CD))可以是主要由于降低气体交换损失而增加发动机效率的有效机制。减小发动机排量是另一种用于增加发动机的燃料效率的机制。这通常依赖于增压技术以便保持或甚至扩大额定功率并且增加减小的发动机低端扭矩。利用两个涡轮增压器的并联连续增压可以被用来传递所需要的扭矩和功率输出。

根据此处所公开的实施例，在涡轮增压发动机系统中的VDE运行可以通过使用两个电驱动的涡轮增压器(电-涡轮)以及进气歧管以一种有效的方式来提供，该进气歧管被分成两个区段以一方面供给第一组汽缸并且另一方面供给第二组汽缸。两个歧管区段通过连接件来连接，该连接件包括第一关闭元件，也被称为VDE活板。该第一电-涡轮供给第一组汽缸并且该第二电-涡轮供给第二组汽缸。一旦VDE活板被关闭，则VDE运行被激活。由于到两个涡轮的分开的排气管线，停用的汽缸被完全关闭，这避免了来自运行汽缸的排气充满停用汽缸。如果VDE活板是打开的，则所有四个汽缸将由第一电-涡轮供给空气。第二关闭元件(也被称为压缩机关闭阀)和第三关闭元件(也被称为涡轮关闭阀)也被关闭，只要该第二电-涡轮没有处于运行状态。为了满足较高负载和速度需要，所有关闭元件(例如压缩机和涡轮关闭阀以及VDE活板)是打开的。在该第一电-涡轮运行过程中，该第二电-涡轮是处于完全静止状态。一旦需要该第二电-涡轮的运行，该第二电-涡轮由于电动马达而能够几乎自发地加速，并且因此将空气供给到所有汽缸中。

如果第一进气歧管和第二进气歧管借助布置在连接件中的第一关闭元件被关闭而彼此分开，但内燃发动机的所有的汽缸是运行的，则每个压缩机供给增压空气给分配给该压缩机的汽缸组。

与提供其中单一的相对大的涡轮被布置在排气排放系统中的单一排气涡轮增压器不同，至少两个排气涡轮增压器的根据本公开的涡轮具有相对小的尺寸，因为每个涡轮没有被分配给所有汽缸而仅仅分配给一组汽缸。此类相对小的涡轮的相对小的转子产生较低的惯性，由此，具体而言，相关联排气涡轮增压器并且最终内燃发动机的响应特性被改善。这提供了优势，特别是当分配给第二汽缸组的涡轮在部分停用结束后必须被再次加速的情况下。

根据本公开的内燃发动机具有至少两个汽缸或至少两组汽缸，每组各自带有至少一个汽缸。在这方面，带有被配置成三组并且每组各自带有一个汽缸的三个汽缸的内燃发动机或带有被配置成三组并且每组各自带有两个汽缸的六个汽缸的内燃发动机同样是根据本公开的内燃发动机。在此情况下，汽缸的排气管线合并以形成三个整体排气管线，进而形成三个排气歧管，其中提供了三个排气涡轮增压器并且排气涡轮增压器的相应涡轮被布置在一个汽缸组的一个整体排气管线中。

在部分停用的背景下，该三个汽缸组可以被连续激活或停用，由此双重切换(twofold switching)也可以被实现。部分停用由此进一步被优化。汽缸组还可以包括不同数量的汽缸，例如在三汽缸发动机的情况下可以一组具有一个汽缸并且一组具有两个汽缸。

根据本公开的内燃发动机的实施例致使部分停用的可行性扩大，确切的说致使在排气涡轮增压的内燃发动机的情况下可以使用部分停用的发动机转速范围和负载范围的扩大。即使在部分停用期间，由于足够的压缩机功率或涡轮功率，也可以实现根据需求来提供或增加增压压力。

机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中提供了第一辅助驱动，该第一辅助驱动就驱动而言至少可连接到第一排气涡轮增压器的轴，以便额外地使得功率可用于第一排气涡轮增压器的压缩机的驱动并且将所述功率输出到该压缩机。

该辅助驱动可以在被指示时激活并且打开，例如当内燃发动机被部分停用时，也就是说，当第二汽缸组被停用时。

然后，增压压力可以被增加，以便供应更多的增压空气给维持运行的第一组汽缸，因为在第二组汽缸停用的情况下，多汽缸内燃发动机的维持运行的其他汽缸上的负载增加，为此原因，更大量的增压空气和更大量的燃料被供给到所述汽缸。由于根据本公开的排气排放系统的构型，在第一压缩机处可获得的用于产生增压压力的驱动功率，因为穿过该第一涡轮的减小的排气流，在部分停用过程中不再被下降的涡轮压力比充分地减小。然而，这并不足够。为了增加增压压力，增加的驱动功率是必要的，以便供应更多的增压空气到维持运行的第一组的这些汽缸。

由第一辅助驱动增加第一压缩机下游的增压压力相对于其他方法具有多种优点。例如，通过辅助驱动的方式，可能实现的是，相比通过在排气侧的涡轮的方式而言，增压压力可以被更快地影响，例如通过调节可变涡轮几何形状或调节废气门。如果增压压力等待被快速增加，相比通过增加排气背压和/或减少放气排气流速，这可以通过激活辅助驱动而被更快地实现。相比当压缩机功率直接通过辅助驱动的激活而被增加，由于所涉及的原理，作用在排气侧上以便实现进气侧上增压压力改变的控制器展示出更差的响应特性。

通过可以增加用于几乎无延迟地驱动第一压缩机的功率的选择，排气涡轮增压的响应特性和工作特性以及由此内燃发动机的响应特性和工作特性可以被相当大地改善。

机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中提供了第二辅助驱动，该第二辅助驱动就驱动而言至少可连接到第二排气涡轮增压器的轴以便额外地可获得功率以用于第二排气涡轮增压器的压缩机的驱动并且将所述功率输出到该压缩机。

如果第二排气涡轮增压器的压缩机被激活，具体而言在部分停用结束后，通常寻求的是第二排气涡轮增压器的轴的旋转速度被尽快地增加，也就是说，使得第二涡轮和压缩机二者的转子被再次快速加速，以便第二压缩机可以有利于增压压力的产生。第二辅助驱动对此进行辅助。

如果第一进气歧管和第二进气歧管借助布置在连接件中的第一关闭元件被打开而彼此连接，并且内燃发动机所有的汽缸是运行的，则两个压缩机都供给增压空气给所有汽缸。

第一和第二辅助驱动基本上也可以被用来提高内燃发动机的瞬时运行特性。

如果辅助驱动被提供，机械增压的内燃发动机的实施例可以被提供，其中第一辅助驱动和/或第二辅助驱动是机械驱动的辅助驱动。

如果辅助驱动被提供，则机械增压的内燃发动机的实施例可以被提供，其中第一辅助驱动和/或第二辅助驱动是电力驱动的电动机器。与机械驱动的辅助驱动不同，不需要到内燃发动机的机械的或动力学的连接。此外，电动机器可以用作辅助驱动并且作为发电机。由作为发电机的电动机器接收的功率可以被储存和利用，也就是说，当需要驱动作为辅助驱动的电动机器时被再次使用。

在此背景下，还提供了机械增压的内燃发动机的实施例，其中电动机器可作为发电机来运行以便接收来自相关联涡轮的功率。

如果作为发电机来运行的电动机器接收来自涡轮的功率，则这具有的效果是由涡轮可用来驱动压缩机的功率被减小，并且压缩机下游的增压压力被降低。

根据本公开，可以被驱动连接到排气涡轮增压器的轴的电动机器不必优先被作为发电机使用，而是必须作为辅助驱动可运行。为此，上述实施例仅仅是一个变体。可以仅仅作为辅助驱动来运行的电动机器足够用于实施根据本公开所述的方法。

如果电动机器不是作为用于压缩机的电动辅助驱动来使用而是作为发电机来使用和运行以便获得或恢复电能，也就是说将排气能量转换成电能，则从排气流释放到涡轮并且最终释放到轴的能量没有被专门用来驱动布置在该轴上的压缩机，而是至少部分地被作为发电机运行的电动机器接收。

用于控制或限制压缩机下游的增压压力的在涡轮侧的排气的放气因此可以被免除，因此排气涡轮增压器的涡轮不必配备旁通管线，其结果是该排气涡轮增压被简化并且被制造得更紧凑以及更廉价。

通过涡轮可获得用于压缩机驱动的功率通过被作为发电机运行的电动机器接收来自该涡轮的功率的事实而被减小。压缩机下游的增压压力可以以此方式通过该电动机器接收的功率被控制，具体而言被降低并且受限。

对于排气放气，不仅旁通管线被免除，并且放气本身也被免除并且进而作为放气结果的高能量排气的浪费也被免除。借助通过涡轮在轴处可获得的过量功率不再必须通过放气以一种不被使用的方式被处置(也就是说被驱散)而是可以通过作为发电机运行的电动机器被转换成电能的事实，排气涡轮增压以及内燃发动机的效率可以相当大地被提高。

通过由该电动机器接收的功率来控制压缩机下游的增压压力具有进一步的优势。因此，与通过排气放气相比，增压压力可以通过电动机器被明显更快地影响。如果增压压力有待被快速降低，则与通过打开旁通管线的方式相比，这可以通过激活该电动机器的方式被更快地引发。相比当压缩机功率直接通过该电动机器的激活被降低，由于所涉及的原理，作用在排气侧上以便实现进气侧上增压压力改变的控制器展示出更差的响应特性。

排气涡轮增压的响应特性和工作特性以及进而内燃发动机的响应特性和工作特性可以通过可降低用于几乎无延迟地驱动压缩机所提供的功率的选择而被相当大地改善。

在内燃发动机的非稳态(即瞬时)运行背景下的负载变化过程中，上述相关性既在限制增压压力方面也在增压压力快速降低方面都具有重要性。

在此背景下，提供了机械增压的内燃发动机的实施例，其中提供了一种电池，在电池中，通过发电机获得的电能可以被存储。

这个变体具有的优势是通过发电机运行获得的功率不必马上被使用，而是可以被存储。在同样可以用作和操作为可激活辅助驱动的电动机器的情况下，被存储在该电池内的能量优选地被用来驱动该辅助驱动，而不必额外地提供能量，这可以提高内燃发动机的燃料消耗。

提供了机械增压的内燃发动机的实施例，其中该第一进气歧管被形成为充气空间，使得第一整体进气管线通向第一充气空间中，第一汽缸组的至少一个进气管线从第一充气空间分支。同样地，第二进气歧管可以形成为充气空间，以便提供机械增压的内燃发动机的实施例，其中第二整体进气管线通向第二充气空间中，该第二汽缸组的至少一个进气管线从第二充气空间分支。

充气空间用作容积大的收集容器，以便增压空气在进入这些汽缸前被平定(calm)。在此背景下，提供了该机械增压的内燃发动机的实施例，其中第一汽缸组的第一充气空间和第二汽缸组的第二充气空间通过连接件是彼此可连接的，其中第一关闭元件被布置在该连接件中。

在部分停用结束后，随着负载增加，当第二组的停用的汽缸被激活并且第一关闭元件被初始打开时，第一压缩机将增压空气供给到所有汽缸，其中增压空气通过第一充气空间和第二充气空间流入第二组汽缸中。

该机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中第一关闭元件是活板。可以提供实施例，其中活板是以连续可变的方式可调节的。然后，不仅到第二汽缸组的增压空气供给的停止是可能的，而且源自该第一压缩机并且供应到第二组中可能停用的汽缸中增压空气的定向调整(即测量)是可能的。

该机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中第二关闭元件被布置在第二排气涡轮增压器的压缩机与连接件之间的第二整体进气管线中。

如已提及的，第二关闭元件用于停用第二压缩机，特别是在部分停用过程中。当第二汽缸组被停用时，所述压缩机不再由相关联的第二涡轮来驱动。此处，所述第二关闭元件的关闭不仅防止增压空气通过第二压缩机传递到汽缸中而且特别是还防止增压空气通过第一压缩机传递到第二压缩机中。

在此背景下，可以提供机械增压的内燃发动机的实施例，其中提供了旁通管线，该旁通管线从第二排气涡轮增压器的压缩机上游的第二整体进气管线分支并且通向第二排气涡轮增压器的压缩机下游的第二整体进气管线中和/或通向第一排气涡轮增压器的压缩机下游的第一整体进气管线。为了在部分停用过程中，第二压缩机不会或者不必以与关闭的第二关闭元件的阻力相反的不希望的方式来提供传递动作，可以提供所述类型的旁通管线，在部分停用过程中，该旁通管线被打开并且用于增压空气的放气。

由此还提供了机械增压的内燃发动机的实施例，其中关闭元件被布置在该旁通管线中。

该机械增压的内燃发动机的实施例是有利的，其中第三关闭元件被布置在该第二整体排气管线中。该第三关闭元件优选地被布置在第二整体排气管线或在排气排放系统中的第二涡轮的上游。在部分停用过程中，该第三关闭元件的关闭防止源自第一汽缸组的排气被传递到第二整体排气管线中或防止被传递到第二组汽缸中。

内燃发动机的实施例被提供，其中关闭元件是阀或可枢转的活板。该关闭元件可以是电动地、液压地、气动地、机械地或磁性地可控的，优选地通过发动机控制器，例如在下文中以更多细节说明的控制器。

该机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中提供了第一旁通管线，该第一旁通管线从第一排气涡轮增压器的涡轮上游的排气排放系统中分支并且该第一旁通管线通入第一排气涡轮增压器的涡轮下游的排气排放系统中，关闭元件被布置在第一旁通管线中。

机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中提供了第二旁通管线，该第二旁通管线从第二排气涡轮增压器的涡轮上游的排气排放系统中分支并且该第二旁通管线通入第二排气涡轮增压器的涡轮下游的排气排放系统中，关闭元件被布置在第二旁通管线中。

以上的两个实施例涉及排气涡轮增压器的涡轮的废气门型结构，这可具有优点。排气涡轮增压器的涡轮还可以配备有可变涡轮几何形状。可变涡轮几何形状通过调节涡轮的几何形状或有效的涡轮截面允许对内燃发动机相应的工作点的更详细的调节，还有可能的是，在某种程度上实现涡轮几何形状的基于发动机转速或基于负载的调节。

此处，用于影响流动方向的导向叶片被布置在涡轮的入口区域中。与旋转叶轮的叶轮叶片相反，导向叶片不会随涡轮的轴旋转。

如果涡轮具有固定的、不可变的几何形状，则所述导向叶片，如果存在的话，被布置在入口区域中，以便不仅静止并且还完全不可移动，也就是说，是刚性固定的。相反，如果使用带有可变几何形状的涡轮，则导向叶片被布置成以便是静止的但不是完全不可移动的，而是绕其轴线可旋转的，以便靠近叶轮叶片的流动可以被影响。

该机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中至少两个汽缸组的整体排气管线合并以形成位于涡轮下游的共用的整体排气管线。这个实施例产生排气后处理方面的优点，因为可以在该共用的整体排气管线中提供共用的排气后处理系统以用于所有排气。

该机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中至少一个排气后处理系统，例如氧化催化转化器、三元催化转化器、存储催化转化器、选择性催化转化器和/或微粒过滤器，在该排气排放系统中提供。

该机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中一个或多个增压空气冷却器被布置在第一排气涡轮增压器的压缩机下游和/或该第二排气涡轮增压器的压缩机下游的整体进气管线中。

在具有直列布置的四个汽缸的内燃发动机的情况下，提供了实施例，其中每种情况下一个外部汽缸和一个内部汽缸形成一个组，例如第一外部汽缸和第一内部汽缸在第一组中并且第二外部汽缸和第二内部汽缸在第二组中。

在具有直列布置的四个汽缸的内燃发动机的情况下，还可以提供实施例，其中两个外部汽缸和两个内部汽缸分别形成一组。

该机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中提供了至少一个排气再循环布置，该排气再循环布置包括至少一个管线，该管线从排气排放系统分支并且通入该进气系统中。

排气再循环，即燃烧气体的再循环是用于降低氮氧化物排放的合适方法，其中随着排气再循环速率的增加，氮氧化物排放可以被相当大地减少。为了实现氮氧化物排放的显著减少，使用了高排气再循环速率。

此处，该机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中用于调节再循环排气流速的至少一个阀被布置在该排气再循环布置的至少一个管线中。

机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中排气再循环布置的至少一个管线从涡轮上游的排气排放系统分支并且通入压缩机下游的进气系统中，也被称为高压EGR。

机械增压的内燃发动机的实施例同样被提供，其中该排气再循环布置的至少一个管线从涡轮下游的排气排放系统分支并且通入压缩机上游的进气系统中，也被称为低压EGR。

与高压EGR不同，在低压EGR情况下，已经流过涡轮的排气被引入进气系统中。为此目的，低压EGR布置具有再循环管线，该再循环管线从涡轮下游的排气排放系统分支并且通入压缩机上游的进气系统中。

机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中每个汽缸配备有用于引入燃料的直接喷射机构。此处，提供了实施例，其中每个汽缸配备有喷射喷嘴以用于直接喷射的目的。

在直接喷射内燃发动机的情况下，与在带有进气管喷射的内燃发动机的情况相比，燃料供应可以被更快地并且更可靠地停用以用于部分停用的目的，在进气管喷射中，进气管中的燃料残留物可以导致该停用的汽缸中不希望的燃烧。

尽管如此，仍然可以提供内燃发动机的实施例，其中提供了进气管喷射机构以用于供应燃料的目的。

机械增压的内燃发动机的实施例被提供，其中每个汽缸配备有点火装置，优选地是火花塞，以用于启动所应用的点火。

本公开进一步包括用于运行上述类型的机械增压的内燃发动机的一种方法。该方法可以以下述事实为特征，从处于部分停用状态的内燃发动机开始，其中第二组中至少一个可切换汽缸是停用的并且第一关闭元件是关闭的并且第二排气涡轮增压器的压缩机是停用的，在负载增加并且超过第一可预定的负载T_up,1的情况下，第一关闭元件被打开，并且第二组的至少一个停用汽缸被激活。

已针对根据本公开的内燃发动机所述的内容也适用于根据本公开所述的方法，为此原因上述针对机械增压的内燃发动机所作的陈述此时通常也可以参考。不同的内燃发动机可以部分地指示不同的方法变体。

在部分停用的内燃发动机的情况下，第二组的停用的汽缸随着负载增加被激活。第一关闭元件被打开以便第一压缩机供给或可以供给增压空气给所有汽缸。

随着负载进一步增加，第二排气涡轮增压器的压缩机然后被激活，以便确保或辅助提供所要求或需要的增压压力。

因此，从至少两组汽缸被激活并且是运行的并且第一关闭元件是打开的内燃发动机开始，还提供了方法变体，其中在负载增加并且超过第二可定义负载T_up,2的情况下，第二排气涡轮增压器的压缩机被激活。

第二涡轮流体地耦接到第二汽缸组并且进而第二排气涡轮增压器的轴在这种情况下已经在第二排气涡轮增压器的压缩机被激活前被加速。

为了其中第二关闭元件被布置在第二排气涡轮增压器的压缩机与连接件之间的第二整体进气管线中的机械增压的内燃发动机的运行，提供了方法变体，这些方法变体以下述事实为特征，第二排气涡轮增压器的压缩机通过打开第二关闭元件而被激活并且通过关闭第二关闭元件而被停用。

提供了方法变体，其中到至少一个可切换汽缸的燃料供应在停用过程中被停用。

提供了方法变体，其中至少一个可运行汽缸的点火是通过自动点火来实现的。

上述方法变体涉及多种方法，其中燃烧是通过自动点火启动的，并且进而还涉及例如在柴油发动机中常规使用的工作过程。

对于奥托循环发动机的运行，还可以使用带有自动点火的混合动力燃烧过程，例如所谓的HCCI方法，这也被称为空间点火方法或称为CAI方法。所述方法基于供应到汽缸的燃料的受控的自动点火。由于低燃烧温度，产生了相对低的氮氧化物排放，伴随类似的无碳烟排放。

该方法的实施例被提供，其中可预定义的负载T_up,1和/或T_up,2取决于内燃发动机的发动机转速n。然后，存在不止一个单位负载(specific load)，一旦下冲或超过该单位负载，就发生切换而不管发动机转速n为何。取而代之地，依赖发动机转速的方法随之发生，并且在特征图谱中定义一个区域，在该区域中发生部分停用。

内燃发动机的进一步的运行参数从根本上是可行的，例如内燃发动机冷起动后的发动机温度或冷却剂温度，可以被用作部分停用的准则。

提供了方法变体，其中提供的用于启动所应用的点火的点火装置在可切换汽缸的停用过程中被停用。

所述类型的内燃发动机被用作机动车辆的驱动单元。在本公开的背景下，术语“内燃发动机”包含柴油发动机和奥托循环发动机以及混合动力内燃发动机，混合动力内燃发动机利用混合动力燃烧过程以及混合驱动，混合驱动不仅包括内燃发动机还包括电动机器，该电动机器可以在驱动方面连接到内燃发动机并且该电动机器接收来自内燃发动机的功率，或者电动机器作为可切换辅助驱动额外地输出功率。

图1示意性地示出了机械增压的内燃发动机13的一个实施例。所述内燃发动机是四汽缸直列发动机13，其中四个汽缸1，2，3，4被沿汽缸盖的纵向轴线布置，也就是说，在一条直线上。

该四个汽缸1，2，3，4被配置并且形成两组，其中每组具有两个汽缸，其中第四外部汽缸4和第二内部汽缸2形成第一组，第一组的汽缸4，2即使在内燃发动机13部分停用过程中也是运行的，并且第一外部汽缸1和第三内部汽缸3形成第二组，第二组的汽缸1，3具有依靠负载的可切换汽缸1，3的形式，汽缸1,3在部分停用过程中是停用的。

每个汽缸1，2，3，4具有进气管线(5a或5b)以用于通过进气系统6供应增压空气以及排气管线(7a或7b)以用于通过排气排放系统8排出排气。如所说明的，第一组的汽缸(汽缸2，4)均被耦接到第一进气管线5a和第一排气管线7a。第二组的汽缸(汽缸1，3)均被耦接到第二进气管线5b和第二排气管线7b。

第一组的两个汽缸2，4的第一进气管线5a被供给来自第一充气空间6a'的增压空气，进气系统6的第一整体进气管线6a通入该第一充气空间。

第二组的两个可切换汽缸1，3的第二进气管线5b被供给来自第二充气空间6b'的增压空气，进气系统6的第二整体进气管线6b通入第二充气空间。

在第一充气空间6a'与第二充气空间6b'之间形成连接件9，在该连接件中布置了第一关闭元件9a，其中活板9a用作第一关闭元件9a。以此方式，第一汽缸组的第一进气歧管和第二汽缸组的第二进气歧管通过连接件9彼此可连接，也通过处于关闭的活板9a彼此可分开。在内燃发动机13的部分停用过程中，活板优选地是关闭的，并且连接件9是阻塞的。

第一排气管线7a合并以形成第一整体排气管线8a，进而形成第一排气歧管。第二排气管线7b合并以形成第二整体排气管线8b，进而形成第二排气歧管。所述整体的排气管线8a，8b合并进而形成共用的整体排气管线8c，其中排气后处理系统被提供(未示出)。

内燃发动机13配备有两个排气涡轮增压器12、14以用于机械增压目的，其中每个排气涡轮增压器12，14包括布置在排气排放系统8中的涡轮12a、14a和布置在进气系统6中的压缩机12b，14b。

第一排气涡轮增压器12的第一涡轮12a被布置在第一汽缸组的第一整体排气管线8a中并且第二排气涡轮增压器14的第二涡轮14a被布置在第二汽缸组的第二整体排气管线8b中，其中所述两个排气涡轮增压器12，14的两个相关联的压缩机(第一压缩机12b，第二压缩机14b)同样被并联布置在进气系统6中。

如已经提及的，进气系统6包括两个整体进气管线6a，6b。第一排气涡轮增压器12的第一压缩机12b被布置在第一整体进气管线6a中并且第二排气涡轮增压器14的第二压缩机14b被布置在第二整体进气管线6b中。在所有情况下，一个增压空气冷却器15a，15b被布置在每个压缩机12b，14b下游的相关联的整体进气管线6a，6b中。

在第二整体进气管线6b中，第二关闭元件10被布置在第二压缩机14b与第二充气空间6b'之间，所述第二关闭元件用于在部分停用过程中第二压缩机14b的停用。当第二汽缸组被停用时，第二压缩机14b不再由相关联的第二涡轮14a驱动。第二关闭元件10的关闭防止增压空气通过第二压缩机14b传递到汽缸1，3中并且防止当活板9a打开时增压空气通过第一压缩机12b传递到第二压缩机14b中。

第三关闭元件11被布置在第二涡轮14a上游的第二整体排气管线8b中。在部分停用过程中第三关闭元件11的关闭防止源自第一汽缸组的排气通过第二整体排气管线8b被传递到或传输到第二组的汽缸1，3中。

两个涡轮12a，14a具有废气门涡轮12，14的形式。第一旁通管线12a'从第一排气涡轮增压器12的涡轮12a上游的第一整体排气管线8a分支并且再次通入第一排气涡轮增压器12的第一涡轮12a下游的排气排放系统8中。第二旁通管线14a'从第二排气涡轮增压器14的第二涡轮14a上游的第二整体排气管线8b分支并且再次通入第二排气涡轮增压器14的第二涡轮14a下游的排气排放系统8中。在所有情况下，一个关闭元件12a”，14a”被布置在每个旁通管线12a'，14a'中。

排气涡轮增压器12，14各自配备有电动机器(第一电动机器12c和第二电动机器14c)作为辅助驱动。每个辅助机器/驱动12c，14c各自就驱动而言被连接到相关联排气涡轮增压器12，14的轴，以便额外地能够提供功率以用于排气涡轮增压器12，14的压缩机12b，14b的驱动并且将所述功率输出到压缩机12b，14b。辅助驱动12c，14c可以按需求被激活和运行。

例如，如果在部分停用过程中，有必要增加第一组的维持运行的那些汽缸2，4的增压压力，则因为内燃发动机13的维持运行的所述汽缸2，4的负载由于部分停用而增加，所以需要增加的驱动功率。第一压缩机12b下游的相关的增压压力可以随后利用第一辅助驱动12c被增加。

如果第二排气涡轮增压器14的压缩机14b被激活，具体而言在部分停用结束后，通常寻求的是第二排气涡轮增压器14的轴的旋转速度被快速增加，也就是说，使得第二涡轮14a和压缩机14b二者的转子被再次快速加速，以便第二压缩机14b有利于增压压力的产生。第二辅助驱动14c可以有利地对此进行辅助。

第一和第二辅助驱动12c，14c还可以根本上用来提高内燃发动机13的瞬时工作特性。

发动机系统可以进一步包括控制系统。该控制系统可以包括控制器112。该控制器112在图1中被示出为微型计算机，包括微处理器单元99、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的在这个具体示例中以只读存储器芯片106示出的电子存储介质、随机存取存储器108，不失效存储器110以及数据总线。控制器112可以接收来自耦接到发动机13的传感器的各种信号，除之前讨论的这些信号外，还包括来自质量空气流量传感器的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒的温度传感器的发动机冷却剂温度(ECT)；来自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传感器的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以通过信号PIP由控制器112产生。额外的温度、压力、氧浓度以及其他传感器可以被定位在进气系统和/或排气系统中。

存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据来编程，这些数据表示由处理器99可执行的指令，以用于执行下文中所述的方法以及其他可以预料但是未确切列出的变体。示例性方法参照图2来进行说明。

控制器112接收来自图1中的不同传感器的信号并且采用图1中的不同致动器以基于接收的信号以及控制器的存储器中存储的指令来调节发动机运行。例如，控制器可以接收来自一个或多个传感器的反馈以确定发动机负载和发动机转速(例如来自MAF，MAP和PIP传感器的反馈)并且可以随后调节耦接到第一关闭元件9a、第二关闭元件10以及第三关闭元件11的相应的致动器以调节关闭元件的位置。控制器还可以激活/不激活停用的汽缸的燃料喷射器、火花塞或其他元件以便激活/停用所述汽缸。

图2是说明了用于操作发动机(例如图1中的发动机13)的一种方法200的流程图。用于实施方法200以及此处包括的其余方法的指令可以通过控制器(例如控制器112)基于存储在控制器的储存器上的指令并且结合从发动机系统的传感器中接收的信号来执行，例如以上参照图1所述的传感器。根据以下所述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机运行。

在步骤202中，方法200包括确定运行参数。所确定的运行参数可以包括发动机转速、发动机负载、汽缸状态(例如激活的与非激活的)、涡轮速度以及其他参数。在步骤204中，方法200包括确定发动机负载是否低于第一阈值负载。在一个实施例中，第一阈值负载可以是T_up,1，如上所述。在另一个示例中，第一阈值负载可以是另一个合适负载，例如发动机最大额定负载的30％，或其他相对低的负载。如果发动机负载不低于第一阈值负载，方法200进行到206以激活或维持激活的第二汽缸组。由于从中级到高级的发动机负载，燃烧可以在发动机的所有汽缸中实施以满足所请求的扭矩需求，并且由此第二组汽缸被激活(连同第一组汽缸一起，该第一组汽缸在所有发动机工况期间均是被激活的)。激活的汽缸通过相应的燃料供应机构(例如燃料喷射器)接收燃料并且燃料空气混合物通过相应的点火源(例如火花塞或压缩)被燃烧。此外，每个进气口通过相应进气门被选择性地打开以容纳增压空气并且每个出气口通过相应的出气门被选择性地打开以排出排气。

在步骤208中，方法200包括打开或维持打开第一关闭元件(例如图1的元件9b)以允许第一进气歧管与第二进气歧管之间的连通。在步骤210中，第二关闭元件(例如图1中的元件10)被打开或维持打开以激活(或维持激活)第二压缩机。以此方式，第一压缩机和第二压缩机二者都提供压缩，并且压缩的进气通过第一进气歧管和第二进气歧管被提供给所有汽缸。然而，在某些示例中，第一关闭元件可以被关闭以阻塞两个进气歧管之间的流体连通。在步骤212中，目标升压压力和/或扭矩通过调节每个涡轮增压器的废气门位置、VGT位置和/或发电机运行来维持。例如，为了防止过度升压情况，过量的排气可以通过调节所述涡轮中的一个或两个的废气门位置而被放气。在其他示例中，一个或两个涡轮中的VGT位置可以被调节。此外，当辅助驱动包括发电机时，耦接到涡轮的一个或两个发电机可以被操作以将过量的排气能量转化成电能，这可以被存储在电池中或供给到其他电消耗装置。方法200然后返回。

返回到步骤204，如果确定负载小于第一阈值，则方法200进行到步骤216以停用第二汽缸组。当负载低于第一阈值时，第二汽缸组中的汽缸被停用以增加第一汽缸组中激活的汽缸上的负载，除了其他益处外，这可以增加发动机效率。为了停用第二汽缸组的汽缸，到第二汽缸组的汽缸中的燃料供给可以被禁用，该第二汽缸组中的每个汽缸的点火源可以被禁用，和/或该第二汽缸组的每个汽缸的进气门和/或出气门可以被禁用(例如维持关闭)。

在步骤218中，第一关闭元件被关闭以阻塞进气从第一进气歧管流动到第二进气歧管并且随后到第二汽缸组中。以此方式，第一涡轮增压器通过第一进气歧管仅仅将压缩的空气供给到第一汽缸组，并且没有增压空气被供应到第二汽缸组的汽缸。在步骤220中，第二关闭元件被关闭以停用第二压缩机。以此方式，进气仅仅通过第一压缩机被引入和压缩。在步骤222中，方法200选择性地包括通过辅助驱动辅助第一涡轮增压器的轴的旋转。例如，电动马达可以被激活以与第一涡轮提供的旋转一起旋转第一涡轮增压器的轴。在另一个示例中，在第一涡轮增压器的轴与发动机的曲轴之间的机械耦接件旋转该轴。如此，第一压缩机可以以比仅通过由第一涡轮提供的旋转所获得的速度更快的速度被驱动，进而快速地提供额外升压压力以用于第一汽缸组的汽缸的增加的负载。

在步骤224中，方法200包括确定负载是否增加到第一阈值负载。一旦负载已经增加到第一阈值，扭矩需求可能不会仅通过第一汽缸组被满足，并且因此可以由所有汽缸提供功率。因此，如果负载没有达到第一阈值，则仅仅通过第一汽缸组就足够满足扭矩需求，并且进而方法200继续回到步骤216以在第二组汽缸停用的情况下运行。如果负载已经增加到或高于第一阈值，则方法200进行到步骤226以激活第二汽缸组，例如通过激活燃料供给、点火和第二汽缸组的汽缸的进气门/出气门激活。在步骤228中，第一关闭元件被打开以允许进气流动到第二汽缸组的汽缸。然而，仅仅第一压缩机被运行以供应压缩的增压空气到所有汽缸，并且第二关闭元件维持关闭。以此方式，典型地发生在从部分汽缸运行到全部汽缸运行的过渡期间的扭矩下降可以被降低。在步骤230中，方法200选择性地包括通过第二涡轮增压器的辅助驱动帮助第二涡轮增压器的轴的旋转。以此方式，第二涡轮增压器可以在第二压缩机被激活以前被快速地达到某速度。然而，在某些示例中，该辅助驱动的激活可以被延迟，直到第二压缩机被激活为止。

在步骤232中，方法200确定负载是否已经增加到第二阈值负载。该第二阈值负载可以是T_up,2或者该第二阈值可以是另一个合适负载。第二阈值负载可以高于第一阈值负载。例如，第二阈值负载可以是发动机最大额定负载的40％。如果发动机负载还没有达到第二阈值，则方法200循环回到步骤226并且继续运行在第二组汽缸被激活、第一关闭元件打开并且第二关闭元件关闭的状态下。如果负载已经达到或者高于第二阈值，则方法200进行到步骤234以打开第二关闭阀以激活第二压缩机。方法200然后返回。

进而，根据此处公开的实施例，发动机包括多个汽缸。汽缸被布置成两组。第一汽缸组被配置成在所有发动机工况期间均是运行的，同时第二汽缸组被配置成在某些工况期间是停用的。通过停用一部分汽缸，维持活跃的汽缸(例如第一汽缸组中的汽缸)可以被转换到较高负载工作区域，这可以更有效率。如此，燃料经济性可以被提高。发动机可以用并联的涡轮增压器布置而被涡轮增压，该涡轮增压器布置包括耦接到第一汽缸组的第一涡轮增压器以及耦接到第二汽缸组的第二涡轮增压器。涡轮增压器可以允许利用较小排量的发动机来传递所请求的扭矩，进一步增加燃料效率。

然而，利用涡轮增压的发动机在部分汽缸停用模式下的运行过程中可能产生的一个问题是扭矩下降，该问题可能在停用的汽缸再次激活后发生。在部分汽缸停用模型中运行期间，耦接到停用的汽缸的第二涡轮增压器是不运行的。因此，当停用的汽缸被再次激活时，第二涡轮增压器也被再次激活。然而，紧随再次激活的是，汽缸可能没有产生足够的排气以快速地使之前停用的第二涡轮增压器的涡轮旋转，进而产生扭矩下降。

为了最小化在停用的汽缸再次激活后可能发生的扭矩下降，发动机系统包括通过第一关闭元件以及第二和第三关闭元件流体连接的两个分开的进气歧管，这允许第二涡轮增压器与发动机隔离。如上所述，第二汽缸组的再次激活可以响应于发动机负载达到第一阈值负载被执行。当汽缸被初始再次激活时，第一关闭元件被打开以允许来自第一涡轮增压器的压缩机的压缩的进气通过两个进气歧管流动到第一汽缸组和第二汽缸组二者中。然而，在这个周期期间，第二关闭元件维持关闭以保持第二涡轮增压器的压缩机处于停用状态。第三关闭元件被打开以便来自第二汽缸组的排气能够流动到第二涡轮增压器的涡轮，进而加速涡轮。

一旦高于第一阈值负载的第二阈值负载被达到，则第二涡轮增压器的压缩机可以通过打开第二关闭元件而被激活。在其他示例中，第二关闭阀可以响应于第二涡轮增压器的轴的速度达到阈值速度而被打开，或者基于指示该涡轮处于所希望速度的可替代运行参数而被打开。附加地或替代地，第二涡轮增压器的轴可以先于第二涡轮增压器的压缩机的激活或与第二涡轮增压器的压缩机的激活一起利用辅助驱动被加速，例如到发动机的机械耦接可以被建立或者电动马达可以被激活。

当所有汽缸均为活跃时，第二关闭元件和第三关闭元件二者均可以维持打开，直到随后的汽缸停用事件发生为止。然而，第一关闭元件可以被保持打开，或者其可以根据工况或希望的发动机运行而被关闭。例如，在某些情况下，可能希望的是在不同的压力下运行两个进气歧管，并且因此关闭元件可以被关闭以防止两个歧管之间的流体连通。可能期望在不同压力下运行歧管的一个示例性情况是在预测到操作者踩加速器踏板的情况下。为了建立升压以满足将在随后的踩加速器踏板后发生的增加的扭矩需求，进气歧管中的一个可以在增加的压力下运行，例如通过将耦接到涡轮的电动马达运行为发电机而将额外的负载置于与该歧管相关联的涡轮增压器的涡轮上。一旦发生踩加速器踏板，该第一关闭元件可以被打开以快速地将增加的增压空气供给到所有汽缸中。

可能希望选择性地打开或关闭第一关闭元件的另一个示例性工况是在压缩机喘振线附近的运行。例如，如果第一关闭元件被关闭并且压缩机中的一个达到喘振线附近的运行，则第一关闭元件可以被打开以瞬时增加经过压缩机的流量。

图3是示出了在方法200执行过程中可以观察到的运行参数的图表300。图表300包括描述发动机负载的第一图示、描述汽缸状态(激活与停用)的第二图示、描述第一关闭元件位置的第三图示、描述第二关闭元件位置的第四图示、描述第三关闭元件位置的第五图示、描述涡轮速度的第六图示、描述废气门位置的第七图示以及描述进气歧管压力的第八图示。对于每个图示，时间沿水平的x-轴描绘，并且每个运行参数的值沿各自竖直的y-轴描绘。

在时间t1前，发动机负载处于中级负载范围中，并且大于用于开始汽缸停用的阈值负载(T1)，如由曲线302所示出的。因此，第一汽缸组是活跃的(如由曲线304所示出的)，并且第二汽缸组是活跃的(如由曲线306所示出的)。第一关闭元件是打开的，如由曲线308所示出的，从而在压力差允许的情况下允许进气在第一与第二进气歧管之间流动。然而，当第二关闭元件被打开(如由曲线310所示出的)时，进气空气能够分离地流动到每个进气歧管，并且进而在某些示例中，第一关闭元件可以在时间t1前被关闭。第三关闭元件被打开，如由曲线312所示出的，从而允许来自第二汽缸组的排气流动到第二涡轮增压器的第二涡轮。每个涡轮的涡轮速度基本是相等的，如由曲线314(用于第一涡轮)和曲线316(用于第二涡轮)所示出的。两个废气门可以被关闭，如由曲线318和319(说明了耦接在第一涡轮两端的第一废气门以及耦接在第二涡轮两端的第二废气门的各自的废气门位置)所示出的，假定负载处于中级负载范围中。两个歧管的进气歧管压力基本相等，如由曲线320和322(这些曲线分别说明了第一进气歧管和第二进气歧管的压力)所示出的。

在时间t1，发动机负载下降到低于第一阈值T1。响应于发动机负载低于第一阈值，第二汽缸组被停用。为了防止来自第一压缩机和第一进气歧管的进气流入第二进气歧管并且最终流入第二组汽缸中，第一关闭元件被关闭。此外，由于停用的第二组汽缸使得没有指示由第二压缩机进行的压缩，第二关闭阀被关闭并且第三关闭元件也被关闭。进而，第二涡轮增压器与发动机相隔离。其结果是，第二涡轮的速度下降到最小的涡轮速度(例如零)，并且第二进气歧管的进气歧管压力下降到中立/不受控的压力，如大气压力。与之相反，第一涡轮的速度在第二汽缸组的停用后增加，这是由于在第一汽缸组上增加的负载。同样地，第一进气歧管的进气歧管压力也增加。

时间t1后并且经过时间t2，发动机负载始终低于第一阈值。时间t2后，发动机负载开始增加。在时间t3，发动机负载已经增加到第一阈值T1，并且因此第二组汽缸被再次激活。第一关闭元件在时间t3被打开以允许由第一压缩机压缩的进气，通过第二进气歧管流入第二组汽缸。其结果是，第二进气歧管的压力开始增加。第三关闭元件在时间t3被打开以允许来自现在运行的第二汽缸组的排气流动到第二涡轮。然而，第二关闭元件保持关闭。如此，第二涡轮可以被加速，如理解为在时间t3后增加的第二涡轮的涡轮速度，同时第二压缩机保持停用。第一涡轮的涡轮速度和第一进气歧管的进气歧管压力可以在时间t3后分别增加，这是由于当第一压缩机将压缩的进气供给到所有汽缸时置于第一涡轮增压器上的负载增加。

发动机负载继续增加，并且在时间t4，负载达到第二阈值T2。响应于负载达到第二阈值，第二关闭元件被打开以激活第二压缩机，并且因此两个压缩机都在运行以为所有汽缸提供压缩的增压空气。在时间t4后，进气歧管压力变得均衡，涡轮速度也变得均衡。贯穿从时间t1到时间t4的发动机运行的是，每个废气门均维持关闭，这是由于相对低的发动机负载并且希望加速第二涡轮。然而，在时间t4后，由于更高的发动机负载，每个废气门均移动到部分打开位置，并且可以被控制以维持各自的进气歧管的希望的升压压力/进气歧管压力。

在时间t5，第一关闭元件再次被关闭，同时第二关闭元件与第三关闭元件保持打开并且所有汽缸是运行的(例如所有汽缸都在燃烧燃料)。第一废气门也被关闭。由于进气歧管的分离以及第一废气门的关闭，第一进气歧管的压力开始增大，第一涡轮的速度也开始增大。增大的进气歧管压力可以作用为升压储存以例如在可预测的随后的踩加速器踏板的情况下供给额外的增压空气。因此，在时间t6，发动机负载由于操作者踩加速器踏板而快速增大。其结果是，第一关闭元件被打开以供给额外的升压到第二进气歧管中来帮助快速满足增大的扭矩需求，并且第二废气门被关闭(第一废气门保持关闭)。其结果是，第二进气歧管的压力在时间t6后增加。

在时间t7，扭矩需求已经被满足并且发动机负载在踩加速器踏板后开始下降。其结果是，废气门中每个均被移动回到部分打开位置，并且涡轮速度和歧管压力均衡并且回到各自的稳态预设值。

一个示例提供了一种方法，包括响应于第一状态，运行发动机的第一汽缸组、停用发动机的第二汽缸组、以及阻塞耦接到第一汽缸组的第一进气歧管与耦接到第二汽缸组的第二进气歧管之间的流体连通。该方法包括，响应于第二状态，激活第二汽缸组以及建立第一与第二进气歧管之间的流体连通。进气歧管之间的流体连通可以通过关闭在进气歧管(例如此处所讨论的第一关闭元件)之间耦接的阀而被阻塞，并且流体连通可以通过打开该阀而被建立。该方法可以进一步包括通过与第二压缩机并联布置的第一压缩机来压缩进气。在一个示例中，停用第二汽缸组包括阻塞第二压缩机与第二进气歧管之间的流体连通。可以通过关闭在第二压缩机与第二汽缸组之间耦接的阀(例如此处所讨论的第二关闭元件)来阻塞流体连通。该方法可以进一步包括，在第二汽缸组激活后，建立第二压缩机与第二进气歧管之间的流体连通以响应于发动机负载增加到高于第二预定义负载，例如通过打开第二关闭元件。

在一个示例中，第一状态包括发动机负载低于阈值负载并且第二状态包括发动机负载增加超过第一阈值负载。建立第一进气歧管与第二进气歧管之间的流体连通包括打开在第一进气歧管与第二进气歧管之间耦接的第一关闭元件，并且建立第二压缩机与第二进气歧管之间的流体连通包括打开布置在第二压缩机与第二进气歧管之间的第二关闭元件。

另一个示例提供了一种方法，包括响应于汽缸的停用请求，通过由第一涡轮驱动的第一压缩机来供给压缩的进气到发动机的第一运行的汽缸，停用发动机的第二汽缸，以及将第二涡轮和第二压缩机与发动机隔离。该方法包括，响应于汽缸的再次激活请求，再次激活第二汽缸，并且在激活第二压缩机之前，通过来自第二汽缸的排气加速第二涡轮。在一个示例中，停用第二汽缸包括关闭在第一压缩机与第二汽缸之间的第一关闭元件。将第二涡轮和第二压缩机与发动机隔离可以包括关闭耦接在第二压缩机与第二汽缸之间的第二关闭元件并且关闭耦接在第二汽缸与第二涡轮之间的第三关闭元件。在一个示例中，再次激活第二汽缸包括打开第一关闭元件，并且加速第二涡轮可以包括打开第三关闭阀。该方法可以进一步包括通过打开第二关闭元件激活第二压缩机。

应注意的是，此处所包括的示例性控制和估算例程可以与不同的发动机和/或车辆系统配置一起使用。此处所公开的控制方法和例程可以被作为可执行的指令被存储在永久性存储器内并且可以由包括控制器的控制系统结合不同的传感器、致动器和其他发动机硬件来实施。此处所述的专用例程可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等等。如此，所示出的不同的动作、操作和/或功能可以以所说明的顺序执行、并行执行或在某些情况下被省略。类似地，为了实现此处所描述的示例性实施例的特征和优势，所述处理的顺序不是必须要求的，而是为了容易说明和描述。所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据具体使用的策略而被反复执行。此外，所述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示有待编程到发动机控制系统中的计算机可读储存介质的永久性存储器中的代码，其中所述的动作通过执行系统中的指令而被实施，所述系统包括各种发动机硬件组件与电子控制器的组合。

应认识到的是，此处公开的构型和例程在本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不视为具有限制意义，因为多种变体都是可行的。例如，以上技术可以被应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他类型的发动机。本公开的主题包括此处所公开的各种系统和构型、以及其他特征、功能和/或特性的所有的新颖的和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求具体地指出了被认为是新颖和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应被理解成包括一个或多个这种元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而进行保护。此类权利要求，不管范围比原始权利要求更宽、更窄、相同或不同，同样被认为是包含在本公开的主题范围内。

Claims (17)

1.一种用于发动机的系统，包括：

机械增压的内燃发动机，其具有至少两个汽缸，所述至少两个汽缸被布置成第一汽缸组和第二汽缸组，每个汽缸具有至少一个出气口，所述出气口被相应的排气管线附接以用于通过排气排放系统排出排气，每个汽缸具有至少一个进气口，所述进气口被相应的进气管线附接以用于通过进气系统供给增压空气；

所述第一汽缸组的每个汽缸即使在所述内燃发动机的部分停用过程中也是可运行的，并且所述第二汽缸组的每个汽缸是依靠负载的可切换汽缸；

所述第一汽缸组的每个汽缸的每个排气管线合并以形成第一整体排气管线，进而形成第一排气歧管，所述第二汽缸组的每个汽缸的每个排气管线合并以形成第二整体排气管线，进而形成第二排气歧管；

所述第一汽缸组的每个汽缸的每个进气管线合并以形成第一整体进气管线，进而形成第一进气歧管，所述第二汽缸组的每个汽缸的每个进气管线合并以形成第二整体进气管线，进而形成第二进气歧管；

第一排气涡轮增压器，其具有布置在所述排气排放系统中的第一涡轮以及布置在所述进气系统中的第一压缩机，所述第一涡轮与第一压缩机被布置在第一可旋转轴上；

第二排气涡轮增压器，其具有布置在所述排气排放系统中的第二涡轮以及布置在所述进气系统中的第二压缩机，所述第二涡轮与第二压缩机被布置在第二可旋转轴上；

所述第一涡轮布置在所述第一汽缸组的第一整体排气管线中并且所述第二涡轮布置在所述第二汽缸组中的第二整体排气管线中，以及

所述第一压缩机布置在所述第一汽缸组的所述第一整体进气管线中并且所述第二压缩机布置在所述第二汽缸组的所述第二整体进气管线中，所述第一压缩机与第二压缩机是并联布置的，并且

所述第一汽缸组的第一进气歧管和第二汽缸组的第二进气歧管通过连接件彼此可连接，第一关闭元件被布置在所述连接件中，其中第二关闭元件被布置在所述第二压缩机与所述连接件之间的所述第二整体进气管线中，其中第三关闭元件被布置在所述第二整体排气管线中，并且其中当所述机械增压的内燃发动机的负载低于阈值时，所有关闭元件均被关闭。

2.如权利要求1所述的系统，其中提供了第一辅助驱动，所述第一辅助驱动至少在驱动方面可连接到所述第一排气涡轮增压器的所述第一可旋转轴，以便额外地使得功率可用于所述第一排气涡轮增压器的所述第一压缩机的驱动并且将所述功率输出到所述第一压缩机。

3.如权利要求2所述的系统，其中提供了第二辅助驱动，所述第二辅助驱动至少在驱动方面可连接到所述第二排气涡轮增压器的所述第二可旋转轴，以便额外地使得功率可用于所述第二排气涡轮增压器的第二压缩机的驱动并且将所述功率输出到所述第二压缩机。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述第一辅助驱动和所述第二辅助驱动均是机械驱动的辅助驱动。

5.如权利要求3所述的系统，其中所述第一辅助驱动和所述第二辅助驱动均是电驱动的电动机器。

6.如权利要求5所述的系统，其中每个电动机器均可操作为发电机以便接收来自相关联涡轮的功率。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述第一关闭元件是活板。

8.如权利要求1所述的系统，进一步包括第一旁通管线，所述第一旁通管线从所述第一涡轮上游的所述排气排放系统中分支并且通入所述第一涡轮下游的所述排气排放系统中，第一废气门关闭元件被布置在所述第一旁通管线中。

9.如权利要求8所述的系统，进一步包括第二旁通管线，所述第二旁通管线从所述第二涡轮上游的所述排气排放系统中分支并且通入所述第二涡轮下游的所述排气排放系统中，第二废气门关闭元件被布置在所述第二旁通管线中。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述第一整体排气管线与所述第二整体排气管线在所述第一涡轮与所述第二涡轮的下游合并以形成共用的整体排气管线。

11.如权利要求1所述的系统，进一步包括布置在所述第一压缩机下游的所述第一整体进气管线中和/或布置在所述第二压缩机下游的第二整体进气管线中的一个或多个增压空气冷却器。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述发动机包括直列布置的四个汽缸，其中所述第一汽缸组和所述第二汽缸组中的每个包括一个外部汽缸和一个内部汽缸。

13.一种用于发动机的方法，包括：

响应于第一状态，仅运行发动机的第一汽缸组，通过与第二压缩机并联布置的第一压缩机压缩提供到所述第一汽缸组的进气，阻塞耦接到所述第一汽缸组的第一进气歧管与耦接到第二汽缸组的第二进气歧管之间的流体连通，并且阻塞所述第二压缩机与所述第二进气歧管之间的流体连通；

响应于第二状态，建立所述第一进气歧管与第二进气歧管之间的流体连通；以及

响应于第三状态，建立所述第二压缩机与所述第二进气歧管之间的流体连通。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：响应于所述第一状态，阻塞所述第二压缩机的涡轮与所述第二汽缸组之间的流体连通，并且响应于所述第二状态，建立所述第二压缩机的所述涡轮与所述第二汽缸组之间的流体连通。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述第一状态包括发动机负载低于第一阈值负载，所述第二状态包括发动机负载在所述第一阈值负载和更高的第二阈值负载之间，并且所述第三状态包括发动机负载增加超过所述第二阈值负载，其中建立所述第一进气歧管与所述第二进气歧管之间的流体连通包括打开在所述第一进气歧管与所述第二进气歧管之间耦接的第一关闭元件，并且其中建立所述第二压缩机与所述第二进气歧管之间的流体连通包括打开布置在所述第二压缩机与所述第二进气歧管之间的第二关闭元件。

16.一种用于发动机的方法，包括：

响应于汽缸停用请求，通过由第一涡轮驱动的第一压缩机供给压缩的进气到发动机的运行的第一汽缸，停用所述发动机的第二汽缸，以及将第二涡轮和第二压缩机与所述发动机隔离，其中停用所述第二汽缸包括关闭在所述第一压缩机与所述第二汽缸之间耦接的第一关闭元件，并且其中将所述第二涡轮和所述第二压缩机与所述发动机隔离包括关闭耦接在所述第二压缩机与所述第二汽缸之间的第二关闭元件并且关闭耦接在所述第二汽缸与所述第二涡轮之间的第三关闭元件；并且

响应于汽缸再次激活请求，再次激活所述第二汽缸，并且在再次激活所述第二压缩机前，通过来自所述第二汽缸的排气加速所述第二涡轮。

17.如权利要求16所述的方法，其中再次激活所述第二汽缸包括打开所述第一关闭元件，其中加速所述第二涡轮包括打开所述第三关闭阀，并且进一步包括通过打开所述第二关闭元件激活所述第二压缩机。

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