具有两级机械增压和排气后处理的发动机及其运行方法
【专利摘要】本发明涉及具有两级机械增压能力以及排气后处理装置的内燃发动机以及运行所述类型的内燃发动机的方法，公开的机械增压的内燃发动机包括至少两个串联设置的排气涡轮增压器，其中第一排气涡轮增压器作为低压级，而第二排气涡轮增压器作为高压级。第二排气涡轮增压器的第二涡轮可以设置在第一排气涡轮增压器的第一涡轮的上游，而第二排气涡轮增压器的第二压缩机可以设置在第一排气涡轮增压器的第一压缩机的下游的进气系统中，并且第一旁通管路从第二涡轮的上游分支并且在第一涡轮和第二涡轮之间的接合点处再次接入。
【专利说明】具有两级机械増压和排气后处理的发动机及其运行方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2015年4月24日提出的德国专利申请N0.102015207539.7、2015年4月24日提出的德国专利申请N0.1O 2015 207545.1、2015年5月7日提出的德国专利申请N0.102015208538.4、2015年5月 11 日提出的德国专利申请 N0.102015208684.4和 2015年 5月6日提出的德国专利申请N0.102015208418.3的优先权，以上每个申请的全部内容均通过参考并入本文以用于全部目的。
技术领域
[0003]本发明涉及一种内燃发动机。
【背景技术】
[0004]在本发明的内容中，术语“内燃发动机”包括奥托循环发动机、柴油发动机和使用混合燃烧工艺的混合动力内燃发动机，并且混合动力驱动不仅包括内燃发动机而且也包括电动机器，该电动机器可被连接以用于驱动内燃发动机，并且从内燃发动机接收功率或者作为可切换辅助驱动来额外地输出功率。
[0005]机械增压是一种用于在保持体积排量不变的同时增加内燃发动机功率或者在保持同样功率的同时减少体积排量的合适的手段。在任何情况下，机械增压均导致体积功率输出增加和增大的功率重量比。如果体积排量减少，则由此可以在给定相同的车辆边界条件下，将总负荷向更高的负荷改变，在该更高的负荷下，燃料消耗率降低。在内燃发动机的发展中，主要目标是减少燃料消耗，其中努力的重点是获得良好的总效率。
[0006]特别是在奥托循环发动机中，也就是说在应用点火的内燃发动机的情况中，提出了燃料消耗以及效率的问题。其原因在于奥托循环发动机的基本运行过程。负荷控制主要通过进气系统中设置的节气门活板(throttle flap)进行。通过调整节气门活板，节气门活板下游的进气压力可以被较大程度或较小程度地降低。节气门活板越被进一步关闭，也就是说所述节气门活板越多地阻塞进气系统，则横穿节气门活板的进气的压力损失则越高，并且节气门活板下游以及进入至少三个汽缸(即燃烧室)的入口上游的进气的压力则越低。对于恒定的燃烧室体积，可以用这种方式，即通过进气的压力来设定空气质量，即数量。这也解释了为什么数量调整被证实特别是在部分负荷运行中是非常不利的，因为低负荷需要进气系统中的高度节流和压力减小，因此在负荷降低和节流增加的情况下，充气交换损失增加。为了减少上述损失，开发出了用于去除节流并且用于应用点火的内燃发动机的各种策略。
[0007]—种用于奥托循环发动机去除节流的解决方案的方法是，例如，具有直接喷射的奥托循环发动机运行过程。燃料的直接喷射是一种用来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中允许奥托循环发动机在某限度内进行质量调整。通过将燃料直接喷射到汽缸中或者位于汽缸中的空气中而形成混合物，而不通过外部形成混合物，在外部形成混合物的情况中，燃料被引入到进气系统中的进气中。
[0008]用于优化奥托循环发动机的燃烧过程的另一种方法包括使用至少部分可变的气门驱动。与气门的升程和正时都是不可变的传统的气门驱动不同，这些会影响燃烧过程并因此影响燃料消耗的参数都可以通过可变气门驱动进行较大程度或者较小程度的改变。如果进气门的关闭时间和进气门升程可以改变，则这本身会使去除节流和因此无损失负荷控制成为可能。在进气过程中流入燃烧室中的混合物质量则不仅通过节气门活板控制，而且也通过进气门升程和进气门打开持续时间来控制。
[0009]对于机械增压，通常由排气涡轮增压器使用，其中压缩机和涡轮被设置在相同的轴上。热排气流被供给到涡轮并且在所述涡轮中膨胀并释放能量，从而导致该轴被设置为旋转。由排气流提供到涡轮并且最终提供到所述轴的能量用于驱动同样设置在所述轴上的压缩机。压缩机传输并压缩提供到其上的增压空气，结果实现汽缸的机械增压。可以附加地提供增压空气冷却装置，通过该装置，压缩的增压空气在其进入汽缸之前被冷却。
[0010]例如有关机械增压器的排气涡轮增压器的优点是在增压器和内燃发动机之间没有或不需要用于传送功率的机械连接。虽然机械增压器完全从内燃发动机提取驱动该机械增压器所需的能量，并且因此减少了输出功率并从而不利地影响了效率，但是排气涡轮增压器利用了热排气的排气能量。
[0011]问题出现在排气涡轮增压器的配置上，其中主要寻求在所有的发动机转速范围内都能获得显著的性能提高。在具有排气涡轮增压器的机械增压内燃发动机的情况中，当未达到某发动机转速时，观察到显著的扭矩下降。所述影响是不期望的，并且因此也是排气涡轮增压的最为严重的缺点之一。
[0012]如果考虑到充气压力比(charge pressure rat1)取决于祸轮压力比，则所述扭矩下降是可以理解的。例如，如果发动机转速降低，这导致较小的排气质量流并因此导致较低的涡轮压力比。结果，充气压力比同样也沿着发动机转速降低的方向降低，其等同于扭矩下降。
[0013]以前，采取了多种措施来增大排气涡轮增压的内燃发动机的扭矩特性，包括小涡轮截面和提供排气排放设备。为此，涡轮配置有旁通管路，其从涡轮上游的排气排放系统分支，并且其中设置有切断元件。此类涡轮也称为废气门涡轮。如果排气质量流超过阈值，则一部分排气流在所谓的排气排放过程中通过旁通管路被引导经过涡轮，也就是说被排放。该过程具有以下缺点，即高能量的排放排气始终未被利用，并且在较高的发动机转速下，机械增压行为通常不足。
[0014]通过调整涡轮几何形状或者有效涡轮横截面，具有可变涡轮几何形状的涡轮允许更加充分地适应内燃发动机的各个工作点，使得涡轮形状的基于发动机转速或基于负荷的调整能够在一定程度内进行。
[0015]也可以通过并行设置的多个涡轮增压器来增强机械增压内燃发动机的扭矩特性，例如，通过并行设置的具有相对较小涡轮横截面的多个涡轮。可以通过增加排气流率来连续激活涡轮，类似于连续机械增压。
[0016]还可以通过串联多个排气涡轮增压器来影响扭矩特性。在一个示例中，串联两个排气涡轮增压器，其中第一排气涡轮增压器作为高压级，而第二排气涡轮增压器作为低压级，压缩机特征曲线图可以被扩大到包括较小的压缩机流和较大的压缩机流。
[0017]具体地，通过作为高压级的第一排气涡轮增压器，喘振阈值可以沿着较小压缩机流的方向移动，因此，即便通过小压缩机流，也可以获得高充气压力比，这可以在较低的部分负荷范围内极大地增大扭矩特性。这通过使用用于小排气质量流的高压涡轮并且通过提供旁通管路来实现，通过使用旁通管路，对于增加的排气质量流，增加的排气量被引导经过高压涡轮。为了该目的，旁通管路从高压涡轮的上游的排气排放系统中分支，并且通向在高压涡轮下游和低压涡轮上游的排气排放系统，也就是说，在两个涡轮之间的排气排放系统，其中切断元件设置在旁通管路中，以便控制排气流被引导经过高压涡轮。
[0018]串联连接的两个排气涡轮增压器还通过机械增压而增加了功率提升(powerboost)。此外，与类似的具有单级机械增压的内燃发动机相比，具有两个排气涡轮增压器的内燃发动机的响应行为可以被极大地提高，特别是在部分负荷范围内。其原因在于相对小的高压级比用于单级机械增压的相对大的排气涡轮增压器的惰性更小，因为更小尺寸的排气涡轮增压器的转子或者叶轮可以更加迅速地加速和减速。
[0019]这对于微粒排放也是有利的。在大型单个排气涡轮增压器中，在加速过程中，由于大叶轮的惰性，供给到汽缸中用于增加燃料流率的空气质量的要求的增加会延迟发生。相反，通过相对小的高压涡轮增压器，增压空气被供给到发动机几乎没有延迟，并且因此更加普遍地消除了增加微粒排放的工作状态。
[0020]已经证实与排气后处理相结合的排气涡轮增压存在问题。当使用排气涡轮增压器时，最根本的是需要将增压器的涡轮设置得尽可能接近发动机，也就是说，尽量接近汽缸的出口，从而由此可以最优地使用热排气的排气焓(其主要由排气压力和排气温度确定)，并且保证了涡轮增压器的迅速响应行为。此外，热排气通往不同的排气后处理系统的路径也会尽可能地短，从而使排气需要在给定的极短时间内冷却下来，并且排气后处理系统尽可能快地达到其工作温度或者点火温度，特别是在内燃发动机的冷起动之后。
【发明内容】
[0021]在此发明人已经意识到了以上提到的潜在问题，并且提出了一种发动机，其包括，通过第一排气管路连接到第一涡轮的第一汽缸组，通过第二排气管路连接到第二涡轮的第二汽缸组，第二涡轮在第一涡轮的上游并且与第一涡轮并行，第一压缩机位于第二压缩机下游并沿着进气系统串联设置，以及将第一排气管路连接到第二排气管路的连接管路。连接管路从位于第一涡轮上游的第一排气管路分支并且连接到第二涡轮上游的第二排气管路。响应于发动机工况的控制器可以根据发动机工作参数，通过调整沿着第一排气管路和第二排气管路的气门的位置、接合或者断开涡轮增压器而调整经过上述系统的排气流。
[0022]在另一个示例中，可以调整通过系统的排气流，所述系统包括具有第一排气门的第一组汽缸;具有第一排气门和第二排气门的第二组汽缸;第一排气管路，其中第一涡轮增压器的第一涡轮通过第一排气门连接到第一组汽缸，第二排气管路，其中第二涡轮增压器的第二涡轮通过第二排气门连接到第二组汽缸，沿着第一进气管路设置的第一涡轮增压器的第一压缩机以及沿着第二进气管路的第二涡轮增压器的第二压缩机，其中第一压缩机与第二压缩机并联并且位于其上游，以及通过启用第一排气门和第二排气门来控制排气流的控制器。第一排气门可以具有比第二排气门更大的横截面积。第一组汽缸可以包括发动机的所有汽缸，并且第二组汽缸可以包括第一组汽缸的两个外侧汽缸。
[0023]在另一个示例中，机械增压内燃发动机可以包括具有第一涡轮和第一压缩机的第一低压涡轮增压器，以及具有第二涡轮和第二压缩机的第二高压涡轮增压器，第一低压涡轮增压器和第二高压涡轮增压器沿着发动机的排气部分和进气部分串联设置，其中第二涡轮设置在排气部分中的第一涡轮的上游，第二压缩机设置在进气系统中的第一压缩机的下游，具有第一气门的第一旁通管路，第一旁通管路从第一涡轮和第二涡轮之间的排气部分的第一接合点处分支，第二旁通管路具有第二气门，第二旁通管路从第二涡轮上游的排气部分分支并且再次通入第一涡轮和第二涡轮之间的排气部分中，第三旁通管路具有第三气门，第三旁通管路将第一压缩机上游的进气系统连接到第二压缩机上游，沿着第一涡轮和第二涡轮下游的排气部分的至少一个排气后处理系统，以及排气再循环装置，该排气再循环装置具有设置在排气部分中的第一接合点处的第一气门，以及设置在第一压缩机和第二压缩机之间的进气系统中的增压空气冷却器。
[0024]具有串联设置的两个机械增压器的机械增压内燃发动机的设置可以产生足够的增压压力来满足不同发动机工况下的扭矩需求，包括在不同发动机负荷和发动机转速状态下，从而增加了机械增压器效率。此外，在所有工况下，在排气流入下游的后处理装置之前，排气先经过至少一些涡轮，这可以使得后处理装置能够达到点火温度，特别是在冷起动条件期间。
[0025]应该理解的是，上述
【发明内容】
以简要的形式介绍了选择的概念，所述概念将在【具体实施方式】中进一步说明。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或者必要特征，所述主题的范围由所附权利要求唯一限定。此外，请求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任意部分中提到的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0026]图1示意性地显示了内燃发动机的第一实施例。
[0027]图2示意性地显示了第一实施例的发动机特征曲线图。
[0028]图3显示了运行图1所示的第一实施例的方法。
[0029]图4显示了内燃发动机的第二实施例。
[0030]图5示意性地显示了第二实施例的发动机特征曲线图。
[0031]图6显示了运行图4的内燃发动机的第二实施例的方法。
[0032]图7示意性地显示了内燃发动机的第三实施例。
[0033]图8示意性地显示了第三实施例的发动机特征曲线图。
[0034]图9显示了运行图7的内燃发动机的第三实施例的方法。
[0035]图10示意性地显示了内燃发动机的第四实施例。
[0036]图11显示了运行图10的内燃发动机的第四实施例的方法。
[0037]图12示意性地显示了内燃发动机的第五实施例。
[0038]图13示意性地显示了内燃发动机的第六实施例。
[0039]图14显示了运行图12和图13的内燃发动机的方法。
【具体实施方式】
[0040]—种用于通过汽缸停用对奥托循环发动机去除节流的解决方案的方法，也就是在某负荷范围内停用各汽缸。在部分负荷运行中，通过部分停用可以增大奥托循环发动机在部分负荷运行中的效率。如果发动机功率保持不变，停用多汽缸内燃发动机的一个汽缸会增加仍在运行中的其他汽缸的负荷，使得节气门活板可以进一步打开，以便将更多的空气质量引入到所述汽缸中，因此整体实现了内燃发动机的去除节流。在部分停缸期间，永久处于运行中的汽缸进一步运行在高负荷区域中，在该区域中，燃料消耗率降低。总负荷向着更高负荷移动。由于供给了更多的空气质量或混合物质量，在部分停用期间仍然运行的汽缸进一步显示出增多的混合物形成。
[0041]由于缺乏燃烧，停用的汽缸不产生任何由于从燃烧气体到燃烧室壁的热传递导致的壁热损失，由此实现了关于效率的进一步的优点。
[0042]尽管柴油发动机，也就是说自动点火的内燃发动机，由于其所基于的质量调整，从而显示出比奥托循环发动机更高的效率，即更低的燃料消耗，其中奥托循环发动机的负荷通过对汽缸的充气进行节流或者数量调整而被调节，但是即使在柴油发动机的情况中，也存在改善燃料消耗和效率的可能。
[0043]—种同样在柴油发动机的情况中也用于减少燃料消耗的方法是汽缸停用，也就是说，在某负荷范围内停用各汽缸。通过部分停用，可以增加在部分负荷运行中的柴油发动机的效率，因为即使在柴油发动机的情况中，在恒定发动机功率的情况下，停用多汽缸内燃发动机的至少一个汽缸会增加仍在运行的其他汽缸的负荷，使得所述汽缸在更高负荷的区域中运行，在该区域中，燃料消耗率被降低。柴油发动机在部分负荷运行中的总负荷向着更高负荷变化。关于壁热损失，可以获得与奥托循环发动机相同的优点，因此，已经对相应的状况给出了参考。
[0044]在柴油发动机的情况中，在使用的燃料数量减少导致负荷降低的情况下，作为质量调整的一部分，部分停用也意图防止燃料-空气混合物变得过稀。
[0045]具有上述部分停用的多汽缸内燃发动机和用于运行所述内燃发动机的相关方法，具有增加效率的巨大潜力，如将作为示例在发动机的基础上在以下说明的。
[0046]以下说明涉及用于运行耦接到至少两个排气涡轮增压器的发动机的系统和方法。图1所示的实施例显示了发动机，其中基于发动机运行参数的汽缸启用和停用被用于为发动机提供足够的增压压力。图2显示了一个示例性运行图，并且图3显示了图1的发动机的运行方法。图4显示了示出基于发动机运行参数的汽缸停用或启用系统的第二实施例，并且图5显示了第二实施例的发动机运行图。图6显示了用于调整经过图4的发动机的排气流的方法。图7-9分别显示了发动机系统、发动机运行图和方法的第三实施例，其中两个排气涡轮增压器串联并耦接到发动机，以通过高压涡轮增压或者通过低压涡轮增压来调整增压压力。图10显示了内燃发动机的第四实施例，并且图11显示了运行第四实施例的方法。图12和13显示了内燃发动机的第五和第六实施例，并且图14显示了用于运行图12和13的实施例的方法。
[0047]图1、4、6、10、12和13显示了具有各个组件的相对定位的示例性配置。如果显示为彼此直接接触或者直接耦接，那么这些元件可以至少在一个示例中分别被称为直接接触或直接耦接。类似的，显示为连续或者彼此相邻的元件可以至少在一个示例中分别是连续的或彼此相邻。作为一个示例，彼此共面接触放置的组件可以被称为共面接触。作为另一示例，彼此之间具有空间并且没有其他组件地分离定位的元件可以在至少一个示例中被如此称呼。作为另一示例，显示为一个在另一个的上方/下方，在彼此的相对侧，或者在彼此的左/右侧的元件可以相对于彼此被这样称呼。此外，如图所示，至少在一个示例中，最顶端元件或者元件的点可以称为组件的“顶部”，并且最底端元件或者元件的点可以被称为组件的“底部”。在此使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方，可以相对于图中的竖轴，并且用于描述图中元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，所示的在其它元件上方的元件被竖直定位于其它元件的上方。作为另一示例，图中所示的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，圆形，直线形，平面，曲线，圆形，有倒角的，成角度的，等等)。此外，至少一个示例中，显示为彼此相交的元件可以被称为是交叉元件或者彼此相交。此外，在一个示例中，显示为在另一元件内的元件或者显示为在另一元件外部的元件可以被这样称呼。
[0048]图1示意性显示了机械增压内燃发动机10的第一实施例，其设置有第一排气涡轮增压器和第二排气涡轮增压器8。每个第一排气涡轮增压器7和第二排气涡轮增压器8分别包括设置在排气排放系统15中的第一涡轮7a和第二涡轮8a，和设置在进气系统6中的第一压缩机7b和第二压缩机Sb ο热排气在第一涡轮7a和第二涡轮8a中膨胀，并且释放能量。第一压缩机Sb和第二压缩机9b压缩通过进气系统6、增压空气冷却器13供给到汽缸1、2、3、4的充气并增压，通过该过程，实现了内燃发动机10的机械增压。
[0049]所述内燃发动机是四缸直列式发动机10，其中四个汽缸1、2、3、4沿着汽缸盖的纵轴线排列，即直线排列。四个汽缸1、2、3、4被设置为形成两组，每组两个汽缸1、2、3、4，其中中间两个汽缸2、3形成第二组，汽缸2、3具有负荷依赖型可切换汽缸2、3的形式，其在部分停用过程中被停用，并且两个外侧汽缸1、4形成第一组，汽缸1、4在部分停用期间仍然运行。
[0050]每个汽缸1、2、3、4具有两个出口，其通过排气管路5a、5b邻接，用于通过排气排放系统15排出排气，其中为了简化起见，每个汽缸1、2、3、4仅显示了一个出口。每汽缸组的汽缸1、2、3、4的排气管路5a、5b在每种情况下均合并以形成总第一排气管路15a和第二排气管路15b，从而形成第一排气歧管16a和第二排气歧管16b。第一排气管路15a和第二排气管路15b进而合并以形成共用排气管路14。第一排气歧管16a通过连接管路9连接到第二排气歧管16b，连接管路9从第一排气歧管16a分支，从而形成第一接合点9a，并且连接管路9通入第二排气歧管16b中，从而形成第二接合点9b。
[0051]第一排气涡轮增压器7的第一涡轮7a设置在第一汽缸组的第一排气管路15a中，而第二排气涡轮增压器8的第二涡轮8a设置在第二汽缸组的第二总排气管路15b中，从而在目前情形下，第一涡轮7a在部分停用中被启用或者保持启用，并且用于产生所需的增压压力。在该情形下，第一排气涡轮增压器7的第一涡轮7a具有固定的涡轮几何形状，并且第二排气涡轮增压器8的第二涡轮8a具有可变的涡轮几何形状。
[0052]第一排气涡轮增压器7的第一压缩机7b设置在第二排气涡轮增压器8的第二压缩机Sb的下游的进气系统6中，其中增压空气冷却器13设置在压缩机的下游。第一旁通管路7c从在第一压缩机7b和第二压缩机8b之间的进气系统6分支，并且第一旁通管路7c再次通入第一压缩机7b下游的进气系统6，并且其中在第一旁通管路中设置有第一切断元件7d。第二旁通管路Sc从位于第二压缩机Sb上游的进气系统6分支，第二旁通管路在第一压缩机7b和第二压缩机Sb之间再次通入进气系统6中，并且在第二旁通管路中设置有第二切断元件8d。
[0053]如果内燃发动机10的所有汽缸1、2、3、4都是运行的汽缸1、2、3、4，并且第二相对大的第二涡轮8a执行压缩机工作，即使用第二排气涡轮增压器8来执行单级压缩或者机械增压，则使用第一旁通管路7c。第一压缩机7b然后对由第二压缩机Sb压缩的增压空气构成流动阻力。第一旁通管路7c然后使第一压缩机7b能够被绕开，由此允许进气系统6去除节流。在这种情形下，设置在第一涡轮7a和第一接合点9a之间的第一涡轮切断元件11优选被关闭，因此第一涡轮7a被停用。
[0054]在第一相对小的涡轮7a执行压缩机工作的情况下，也就是说，使用第一排气涡轮增压器7执行单级压缩或机械增压的情况下，特别是在部分停用期间，第二旁通管路Sc用来吸入新鲜空气。第二压缩机Sb仅仅对由第一压缩机7b吸入的新鲜空气构成流动阻力。第二旁通管路Sc使得第二压缩机7b能够被绕过，由此允许进气系统6被去除节流。设置在第二涡轮8a和第二接合点9b之间的第二涡轮切断元件12在部分停用期间优选被关闭。
[0055]发动机系统还可以包括控制系统。控制系统可以包括控制器112。图1中显示的控制器112是微型计算机，其包括微处理器单元99、输入/输出端口 104、用于在该具体示例中被显示为只读存储器芯片106的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效存储器110和数据总线。除了之前讨论的那些信号外，控制器112还可以接收来自与发动机10耦合的传感器的各种信号，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;来自与冷却套管耦接的温度传感器的发动机冷却剂温度(ECT);来自与发动机的曲轴耦接的霍尔效应传感器(或其它类型)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);和来自MAP传感器的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以通过控制器112从信号PIP中产生。一个或多个温度传感器(未示出)可以设置在排气道中来测量排气温度、排气后处理系统温度或者其它温度。
[0056]存储介质只读存储器106可以由计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器99实施用于执行下述方法以及其它可预期但未列出的变体的指令。参考图3来介绍示例方法。
[0057]控制器112从图1的各种传感器接收信号，并且使用图1的各种致动器根据接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令来调整发动机运行。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荷、发动机转速，和/或后处理装置温度(例如来自MAF、MAP、PIP传感器和温度传感器的反馈)，并且然后可以调整耦接到第一涡轮切断元件11和第二涡轮切断元件12的致动器，从而调整切断元件的位置。
[0058]图2示意性地显示了图1的第一实施例中的发动机特征曲线图200。在内燃发动机10的运行期间，第二组的两个可切换汽缸2、3以基于内燃发动机10的负荷T的方式被切换，其中如果未达到可预定的负荷Td。?，则可切换汽缸2、3被停用，并且如果超出了可预定的负荷Tup，则可切换汽缸2、3被启用。分别未被达到或被超出的预定的负荷Td_和Tup在本情形下可以为相等数量级。运行模式C表示部分停用的特征曲线图区域。
[0059]如果内燃发动机10的所有汽缸1、2、3、4都是运行汽缸1、2、3、4，那么在两级压缩的情形下，只要内燃发动机10的发动机转速nMt小于可预定的发动机转速IUimitll，第一排气涡轮增压器7的涡轮7a和第二排气涡轮增压器8的涡轮8a就都用于产生增压压力。工作模式A表示该特征曲线图区域。
[0060]相反，如果内燃发动机10的发动机转速nMt高于可预定的发动机转速nlimit,2，那么在单级压缩的情形下，根据运行模式B，第一涡轮7a被停用，并且第二排气涡轮增压器8的涡轮8a被使用以产生增压压力。发动机转速nlimit,JPnlimit,2可以是相同数量级。
[0061]图3显示了用于运行耦接到两个涡轮增压器的四汽缸发动机的方法300。在一个示例中，方法300可以用于运行发动机10，如图1所示，其包括内燃发动机10的汽缸1、2、3和4。外侧汽缸1、4是形成第一组汽缸的外侧汽缸，并且中间汽缸2、3是第二组汽缸。发动机10包括具有第一涡轮7a和第一压缩机7b的第一排气涡轮增压器7，和具有第二涡轮8a和第二压缩机Sb的第二排气涡轮增压器8。第一涡轮和第二涡轮可以沿着排气排放系统15并行设置，并且第一压缩机和第二压缩机可以在进气系统6中串联设置，如图1所示。排气可以经过第一涡轮切断元件11流向第一涡轮7a并且经过第二涡轮切断元件12流向第二涡轮8a。第一压缩机可以通过具有第一压缩机切断元件7d的第一旁通管路被绕开，而第二压缩机可以通过具有第二压缩机切断元件Sd的第二旁通管路被绕开。以上提到的气门的位置可以通过方法300根据发动机运行参数被调整以确定排气流动路径。
[0062]用于执行方法300的指令可以由控制器例如图1的控制器112，基于存储在控制器的存储器中的指令并结合从发动机系统的传感器接收的信号来执行，例如以上参考图1所述的传感器。控制器可以根据下述方法使用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运行。
[0063]方法300从302的评估发动机运行参数开始，所述发动机运行参数包括但不限于，发动机负荷、发动机转速，增压压力(例如，其可以是相对于环境压力的进气歧管压力的测量值)、ATS温度和其它参数。方法300然后进行到304，以评估发动机扭矩是否在阈值扭矩之上，例如在加速过程中，在上坡行驶期间等。如果发动机扭矩不在阈值扭矩之上，则方法300进行到320，从而不启用第二组汽缸(例如，图1的汽缸2、3)，如将在下面介绍的。如果在302中，发动机扭矩在阈值扭矩之上，则方法进行到306，并且确定发动机转速是否在阈值速度之上。如果发动机转速在阈值速度之上，则方法进行到308。
[0064]在308，发动机的所有四个汽缸都处于运行模式中。在310，第一涡轮切断元件可以被关闭，第二涡轮切断元件可以被打开，第一压缩机旁通元件可以被打开，并且第二压缩机旁通元件可以被关闭。在312，第一涡轮可以不被启用，并且第二涡轮可以被接合，通过第二排气管路从第二组发动机汽缸接收排气以及通过排气歧管从第一组汽缸接收排气，排气歧管引导排气流经过连接管路到达第二排气管路，并且然后经过打开的第二涡轮切断元件到达第二涡轮(例如，排气从汽缸1、4经过连接管路9到达第二涡轮8a)。因此，第二涡轮可以从所有汽缸接收排气。第二涡轮可以是可变几何形状的涡轮。第二涡轮然后可以驱动第二压缩机，在由第二压缩机进行的一级压缩之后，第二压缩机可以引导进气到达发动机，经过打开的第一压缩机旁通元件绕过第一压缩机，从而提供所需的增压来满足发动机负荷和转速要求，例如，在图2所示的运行模式B期间。第二涡轮和第二压缩机可以为发动机提供低压增压。然后方法300返回。
[0065]在306，如果发动机转速不在阈值速度之上，方法300进行到314，其中所有汽缸都处于低端运行模式。在一个示例中，在以低发动机转速上坡行驶期间，可以使用低端运行模式，其中扭矩需求可以为高(例如，在阈值扭矩以上)。在316，第一涡轮切断元件可以打开，第二涡轮切断元件可以打开，第一压缩机旁通元件可以关闭，并且第二压缩机旁通元件可以关闭。在318，第一涡轮和第二涡轮可以都被接合，由此来自第一组汽缸的排气可以流经打开的第一涡轮切断元件到达第一涡轮，并且来自第二组汽缸的排气可以流经第二打开的涡轮切断元件到达第二涡轮。第一涡轮可以是固定几何形状的涡轮，而第二涡轮可以是可变几何形状的涡轮。进气可以在由第一压缩机和第二压缩机进行的两级压缩之后被引导到发动机中，例如，在图2所示的运行模式A期间。然后方法300返回。
[0066]在步骤302，如果发动机扭矩不在阈值扭矩之上，则方法300进行到320，其中第一组汽缸被启用，同时第二组汽缸不被启用。在一个示例中，第一汽缸组可以包括汽缸1、4，并且第二汽缸组可以包括汽缸2、3，如图1所示。在322，第一涡轮切断元件可以是打开的，第二涡轮切断元件可以是关闭的，第一压缩机旁通元件可以是关闭的，并且第二压缩机旁通元件可以是打开的。在324，第一涡轮可以被接合，以经过打开的第一涡轮切断元件接收来自第一组汽缸的排气，并且进而可以在一级压缩之后驱动第一压缩机以使压缩的进气流入发动机，例如，在图2所示的运行模式C期间。第一涡轮和第一压缩机可以为发动机提供高压增压。然后方法300返回。
[0067]因此，在广泛的发动机负荷和发动机转速范围内通过接合第一涡轮增压器和/或第二涡轮增压器来运行发动机可以为发动机提供所需的增压压力，从而满足扭矩需求。
[0068]图4-6显示了机动车辆的内燃发动机的第二实施例，其通过汽缸切断来改善具有内燃发动机的机动车辆的排气传导和空气进入，如下所述。
[0069]内燃发动机可以包括多个汽缸、进气部分、包括第一排气管道和第一排气涡轮增压器的排气部分。该第一排气涡轮增压器可以包括设置在第一排气管道中的第一排气涡轮和设置在进气部分中并且以扭矩传递方式与第一排气涡轮连接的第一压缩机。每个汽缸可以包括第一排气门，其可以以流体传导方式与第一排气管道连接。第一组汽缸可以是可停用的。根据该实施例，排气部分可以包括第二排气管道和第二组汽缸，其中的每个汽缸包括第二排气门，其以流体传导方式与第二排气管道连接。机动车辆还可以包括第二排气涡轮增压器，其具有设置在第二排气管道中的第二排气涡轮和设置在进气部分中并且以扭矩传递方式与第二排气涡轮连接的第二压缩机。
[0070]因此，有利地，产生分离的排气线路，其用于内燃发动机的所有汽缸都处于工作模式的运行以及用于第一组汽缸被停用并且处于切断模式的运行。排气线路可以由此适应不同的运行状态。提供了具有汽缸切断的内燃发动机的排气部分，其不需要专门的气门来实现。
[0071]当所有汽缸都处于工作模式时，可以由此通过第一排气涡轮从排气中提取能量。在汽缸切断期间，当第一组汽缸处于切断模式时，可以通过第二排气涡轮从排气中提取能量。
[0072]在一个示例中，第一排气涡轮可以具有可变涡轮几何形状。在该示例中，可变涡轮几何形状可以用来提高在不同旋转速度和负荷状况下的涡轮增压器的性能，以及用来提高内燃发动机的响应性能。在另一示例中，第二排气涡轮可以具有不变的涡轮几何形状。
[0073]该排气涡轮可以由此根据在汽缸切断过程中出现的状态被接合并且工作在最优工作点。通过借助第二压缩机的机械增压，可以执行汽缸切断的范围被扩大，并且因此增大了内燃发动机的功率。因此，机动车辆可以更有效率地运行。
[0074]在机动车辆的另一个实施例中，进气部分可以包括第一进气管道和第二进气管道。该第一压缩机可以设置在第一进气管道中，而第二压缩机设置在第二进气管道中。因此可以省略特殊气门的复杂设置。
[0075]在机动车辆的另一实施例中，第一排气门可以具有比第二排气门更大的流动横截面。排气门可以由此被优化，以用于其意图的运行期间出现的状态。
[0076]在机动车辆的一个实施例中，机动车辆可以包括设置在进气部分中的增压空气冷却器。增压空气冷却器冷却进气，因此可以提高汽缸的充气。在机动车辆的另一实施例中，内燃发动机可以包括串联布置的四个汽缸，其中两个内侧汽缸是可停用的。特别的，具有汽缸切断的四汽缸直列式发动机可以关于效率和响应性能被优化。
[0077]下面将参考附图4-6进一步详细解释实施例。
[0078]在图4中，示意性地显示了机动车辆150的配置，其包括用于驱动机动车辆150的内燃发动机40。此外，机动车辆150包括进气部分48以将进气32供给到内燃发动机40以用于其运行。为了排放在内燃发动机40运行期间产生的排气33，机动车辆150包括排气部分50。
[0079]排气部分50包括第一排气管道36和第二排气管道37。第二排气管道37可操作地设置为与第一排气管道36并联。排气管道36、37因此具有相同的流动方向。
[0080]内燃发动机40包括多个汽缸20，特别是串联布置的四个汽缸20。每个汽缸20包括大排气门21，通过该大排气门21，排气33可以从汽缸20被排出到排气部分50的第一排气管道36。大排气门21因此以流体传导方式连接到第一排气管道36。优选地，每个汽缸20包括至少一个大排气门21。
[0081 ]内燃发动机40包括可停用的第一组汽缸20 ο可停用意味着切断汽缸20，同时内燃发动机40以未切断的剩余汽缸20继续运行。在这种情形下，切断的汽缸20处于切断模式，而未切断的汽缸20在这种情形下处于第一工作模式。汽缸切断是已知技术。在显示的发动机配置中，内侧的两个汽缸20被指定为第一组。
[0082]内燃发动机40还包括第二组汽缸20，其中每个汽缸包括至少一个小排气门22。通过小排气门22，排气33可以从汽缸20中被排出到排气部分50的第二排气管道37中。小排气门22由此以流体传导方式连接到第二排气管道37。在所示的配置中，外侧汽缸20被指定为第二组。
[0083]在所有汽缸20均处于工作模式的运行期间，机动车辆150包括，将排气33经过至少一个大排气门21传导入第一排气管道36，并且在第一组汽缸20处于切断模式的运行期间，通过至少一个小排气门22将排气33传导出处于工作模式中的剩余汽缸20并进入第二排气管道37。为了该目的，大排气门21和小排气门22设计为可切换的。优选的，大排气门21比小排气门22具有更大的流动横截面。
[0084]机动车辆150还包括大排气涡轮增压器44。该大排气涡轮增压器44包括设置在第一排气管道36中的第一排气涡轮42和设置在进气部分48中的第一压缩机46。第一排气涡轮42和第一压缩机46例如通过第一涡轮增压器轴30以扭矩传递方式连接。第一排气涡轮42特别地具有可变的涡轮几何形状。在此，在第一排气涡轮42中的导向叶片被可调整地实施。
[0085]此外，机动车辆150包括小排气涡轮增压器17。该小排气涡轮增压器17包括设置在第二排气管道37中的第二排气涡轮18和设置在进气部分48中的第二压缩机19。第二排气涡轮18和第二压缩机19例如通过第二涡轮增压器轴31以扭矩传递方式连接。第二排气涡轮18特别地具有不变的涡轮几何形状。
[0086]大排气涡轮增压器44优选大于小排气涡轮增压器17。在进气部分48中，优选设置用于冷却进气32的增压空气冷却器29。
[0087]在所示的发动机配置中，机动车辆150的进气部分48包括至少在区域中的第一进气管道34和第二进气管道35。第一进气管道34和第二进气管道35在该情形下被可操作地设置为彼此并联。因此，两个进气管道34、35具有相同的流动方向。
[0088]第一压缩机46被设置在第一进气管道34中，并且第二压缩机19被设置在第二进气管道35中。为了能够控制进气32的流动，第一进气门27设置在第一进气管道34中，其至少在一定程度上阻塞了分别以同样方式打开的第一进气管道34，并且第二进气门28设置在第二进气管道35中，其至少在一定程度上阻塞了分别以同样方式打开的第二进气管道35。
[0089]关于第一压缩机46，设置有第一旁路23，在第一旁路23中，设置有第一旁通阀24。第一旁路23引导第一压缩机46周围的进气32。第一旁通阀24至少在一定程度上阻塞了分别以同样方式打开的第一旁路23。
[0090]关于第二压缩机19，设置有第二旁路25，在第二旁路25中，设置有第二旁通阀26。第二旁路25引导第二压缩机19周围的进气32。第二旁通阀26至少在一定程度上阻塞了分别以同样方式打开的第二旁路25。
[0091]第一排气管道36和第二排气管道37两者可以在第一排气涡轮42和第二排气涡轮18的下游合并。两个进气管道34、35还在两个压缩机46、19的下游合并。
[0092]图4的发动机系统可以还包括控制系统113，其类似于图1的控制系统112。控制系统可以包括控制器113。控制器113在图4中被显示为微型计算机，其包括微处理器单元98、输入/输出端口 105，用于在该具体示例中被显示为只读存储器芯片107的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器109、不失效存储器119和数据总线。除了之前讨论的那些信号外，控制器113还可以从与发动机2耦接的传感器中接收各种信号，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;来自与冷却套管耦接的温度传感器的发动机冷却剂温度(ECT);来自与发动机的曲轴耦接的霍尔效应传感器(或其它类型)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);和来自MAP传感器的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以通过控制器113从信号PIP中产生。一个或多个温度传感器(未示出)可以设置在排气道中来测量排气温度、排气后处理系统温度或者其它温度。
[0093]存储介质只读存储器107可以由计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器98实施用于执行下述方法以及其它可预期但未列出的变体的方法。参考图6来介绍示例方法。
[0094]控制器113从图4的各种传感器接收信号，并且使用图4的各种致动器根据接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令来调整发动机运行。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荷、发动机转速，和/或后处理装置温度(例如来自MAF、MAP、PIP传感器和温度传感器的反馈)，并且然后可以调整耦接到第一进气门27和第二进气门28的致动器，从而调整进气门的位置。
[0095]图5示意性显示了图4的第二实施例中的发动机特征曲线图。在内燃发动机40的运行期间，汽缸20以基于内燃发动机40的扭矩T的方式被切换(启用或停用)。当扭矩在阈值扭矩Tt以下时，通过关闭大排气门而停用第一组汽缸20(两个内侧汽缸)。在第二组汽缸中的小排气门打开的同时，第二组汽缸20(第一组汽缸的两个外侧汽缸)中的大排气门同样被关闭。内燃发动机在图中的区域D中运行，其中第二组汽缸使排气流过第二排气管道37到达小涡轮增压器17的第二排气涡轮18。第二压缩机19被接合并将压缩后的进气流过第二进气门28进入内燃发动机40。发动机在图的区域D中运行期间，大涡轮增压器44被停用。
[0096]当扭矩在阈值扭矩Tt之上时，内燃发动机40以所有汽缸20允许。运行模式E表示当所有汽缸都被启用时的特征曲线图区域。在运行模式E期间，每个汽缸20中的大气门21都是打开的，同时第二组汽缸中的小排气门22是关闭的。来自汽缸20的排气流过第一排气管道36到达大涡轮增压器44的第一涡轮42，并且进气流过第一压缩机46并流过第一进气门27到达内燃发动机40。在该运行模式期间，小涡轮增压器17可以未被启用。
[0097]图6显示了用于运行耦接到两个涡轮增压器的四汽缸发动机的方法400。在一个示例中，方法400可以用于运行图4中的系统，该系统包括内燃发动机40的汽缸20 ο发动机40包括大涡轮增压器44和小涡轮增压器17。第一涡轮42和第二排气涡轮18可以沿着排气部分50并联设置，并且第一压缩机46和第二压缩机19可以沿着进气部分48并联设置，如图4所示。
[0098]方法400从402处的评估发动机运行参数开始，所述发动机运行参数包括但不限于，发动机转速、发动机扭矩，发动机温度等。方法400然后进行到404，以评估发动机扭矩是否在阈值扭矩之上，例如在加速过程中，在上坡行驶期间等。如果发动机扭矩不在阈值扭矩之上，则方法400进行到406，在406中，所有汽缸都被启用并接合。所有汽缸的大排气门都打开，使来自所有汽缸的排气流到排气系统。第二组汽缸(外侧汽缸)中的小气门都被关闭。方法400进行到408，其中第一进气门打开，并且第二进气门关闭。这导致在410中大涡轮增压器的接合，其中排气从所有汽缸流入大涡轮增压器的第一涡轮，并且来自大涡轮增压器的第一压缩机的压缩的进气流过第一进气门到达内燃发动机，同时小涡轮增压器保持不被启用。
[0099]在404，如果发动机扭矩在阈值速度之下，方法400进行到412，其中第二组汽缸都被启用，并且第一组汽缸被停用。在每个汽缸中的大排气门被关闭并且第二组汽缸中的小排气门被打开。在414，第一进气门关闭并且第二进气门打开。方法400进行到416，其中小涡轮增压器接合，使得排气从第一组汽缸流向第二涡轮，驱动小涡轮增压器的第二压缩机以将压缩的进气流过第二进气门到达内燃发动机。大涡轮增压器未被接合。
[0100]因此，发动机可以在四缸模式中运行，或者可以在汽缸停用模式中运行，从而为产生期望的扭矩提供最优的增压压力。
[0101]图7-9显示了机械增压内燃发动机，其产生高充气压力并实现排气后处理系统的快速加热，特别在冷起动状态期间。
[0102]根据该实施例的内燃发动机配置有串联设置在排气排放系统中的两个可串联连接的涡轮，以及串联设置在进气系统中的两个可串联连接的压缩机。第一压缩机可以大于第二压缩机，因为通过该内燃发动机的配置或者该机械增压布置的配置，第一压缩机形成了两级压缩的结构内的低压级，而第二压缩机压缩已经预先压缩的空气并且由此构成高压级。
[0103]第二涡轮可以作为高压涡轮，而第一涡轮可以用于膨胀由于已经流过高压级从而已经处于相对低压下并且具有相对低密度的排气流。
[0104]根据该实施例，高压级的涡轮和低压级的涡轮都可以具有旁通管路，经过该旁通管路，排气可以被引导绕过各自的涡轮。
[0105]在暖机阶段中，排气流，优选为全部排气流，被引导经过第二涡轮，即经过高压级的涡轮，并且在第二涡轮的下游，被引导绕过第一涡轮并且优选通过第一旁通管路返回到排气排放系统，该第一旁通管路从位于第一涡轮上游的排气排放系统处分支，从而形成第一接合点。
[0106]如果在暖机阶段中，排气流被引导经过相对小的第二涡轮，那么可以产生足够高的充气压力。同时，由于第一涡轮被绕过，被认为是恒温槽的大涡轮被取消，并且热排气被供给到至少一个排气后处理系统，由于该原因，所述系统在冷起动之后或者在暖机阶段中更快地达到其点火温度。
[0107]在第一接合点(在该接合点处，第一旁通管路从排气排放系统分支)，布置有气门，其在暖机阶段中处于第一工作位置，并且向着第一涡轮阻塞排气排放系统并打开第一旁通管路，使得排气流被引导绕过相对大的第一涡轮。这相对于常规实施例是非常关键的优点，在常规实施例中，气门被设置在旁通管路自身中，并且当气门打开时，排气能够连续流入低压级的涡轮。然后低压级的涡轮实际上同样表现出一定的流动阻力。尽管如此，部分排气流仍流经相对大的第一涡轮。然而，在此处所考虑的运行模式中，所述部分排气流构成(按百分比)全部排气流的很大部分，其然后不可以直接被排气后处理系统获得以用于冷起动之后的加热目的。根据该实施例的内燃发动机设置有排气再循环装置，其包括从排气排放系统分支并且通入进气系统中以用于再循环排气的管路。
[0108]为了遵循未来对于氮氧化物排放的限制，排气再循环的使用日益频繁，也就是说，排气从排气排放系统到进气系统中的再循环，因此可以大大降低氮氧化物的排放，并且提尚排气再循环率。在此，排气再循环率Xegr由Xegr=Iiiegr/(mEGR+mfresh air)确定，其中iiiegr表不再循环排气的质量，而Hlfre3sh alr表示供给的新鲜空气或者燃烧气体，在适当情况下，该供给的新鲜空气或者燃烧气体被引导经过压缩机并被压缩。排气再循环也适于减少在部分负荷范围内未燃烧的碳氢化合物的排放。
[0109]至少一种排气后处理系统可以是氧化催化转化器、三元催化转化器、存储催化转化器、选择催化转化器和/或微粒过滤器。
[0110]在第一接合点处可以设置气门，在第二工作位置，该气门向着第一涡轮通向排气排放系统，并且阻塞第一旁通管路。在一个示例中，在第一接合点处的气门可以是可枢转的活板。
[0111]内燃发动机可以优选在根据第一运行模式使用第二排气涡轮增压器的单级形式中被机械增压，或者在根据第二运行模式使用第一排气涡轮增压器和第二排气涡轮增压器的二级形式中被机械增压。
[0112]在第一运行模式中，设置在第一接合点处的气门位于第一工作位置中，然而，在第二运行模式中，该气门位于第二工作位置中。
[0113]根据该实施例，增压空气冷却器被设置在压缩机之间的进气系统中。在两级压缩的结构中，假定相同的机械增压装配件的总压力比，则增压空气冷却器可以降低在低压级中被压缩的增压空气的温度，并且因此增加增压空气的密度，结果，高压级中的压缩被增大并且高压级的出口温度可以被降低。这还提供了对热过载的保护。然而，通过增压空气冷却器，压缩器组的总压力比也可以增加，并且因此功率也可以进一步增加，即功率增加被进一步增大。
[0114]增压空气冷却器可以设置在压缩机之间，这可以取消必须提供在高压压缩机处的旁通管路。根据该实施例，不需要所述类型的旁通管路。高压压缩机在单级压缩的结构中压缩更少量的增压空气，或者在两级压缩的结构中压缩相对大量的增压空气，其中相对大量的增压空气在低压级中被预先压缩并且在以该方式被预处理的增压空气进入第二压缩机级即第二压缩机之前，其在增压空气冷却器中被中间冷却。在所述两种运行模式中的任一种中均不需要绕过第二压缩机。可以将机械增压装置和驱动单元作为整体紧密封装。
[0115]不需要以下的运行模式，即其中增压空气在低压级中的单级压缩结构中被压缩并且随后经由旁通管路被引导绕过高压压缩机的运行模式，并且根据该实施例，该运行模式优选也不被提供。在该方面，同样省略了内燃发动机或者机械增压布置到所述运行模式的切换。不期望的扭矩下降(例如在此类转换中将普遍出现)也连同切换过程一起被省略。
[0116]在这方面，根据该实施例的内燃发动机也具有良好的扭矩特性，以及从根本上提高的运行性能。在一些情形中，在存在相对高负荷的情况下，内燃发动机可以在整个发动机转速范围内被机械增压并且根据第二运行模式运行在两级模式中。机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第一接合点处的气门是3-2路气门，即具有三个端口和两个切换位置的气门。
[0117]第一接合点处的气门可以是可枢转的活板。当从第一旁通管路关闭的状态继续进行到打开第一旁通管路时，该活板可与排气流动方向相反地枢转。然后，如果活板出现了缺陷，则该活板通过排气流枢转到第一旁通管路被阻塞的位置，并且该排气流经两个涡轮。该气门可以是电气控制的、液压控制的、气动控制的、机械控制的或者磁控制的，优选借助发动机控制器。
[0118]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第一旁通管路在第一涡轮下游再次通入排气排放系统中。
[0119]第一旁通管路再次通入排气排放系统中的事实具有的优点是所有排气可以被供给到设置在排气排放系统中的至少一个排气后处理系统。
[0120]机械增压的内燃发动机的实施例因此也具有优点，其中第一旁通管路在提供在排气排放系统中的至少一个排气后处理系统的上游再次通入排气排放系统中。
[0121]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中至少另一个排气后处理系统被设置在第一旁通管路中。所述另一个排气后处理系统通常比提供在排气排放系统中的至少一个排气后处理系统设置得更接近内燃发动机的出口。因此，所述另一排气后处理系统在冷起动之后更快地达到要求的点火温度。
[0122]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第二旁通管路在第一接合点的上游再次通入排气排放系统。
[0123]如果设置在第一接合点处的气门之后被定位在其第一工作位置中，其中第一旁通管路打开并且向着第一涡轮的排气排放系统被阻塞，那么内燃发动机根据第一运行模式使用第二排气涡轮增压器被以单级模式机械增压，其中所有排气经过第一旁通管路并且没有排气被引导到第一涡轮。
[0124]然而，机械增压的内燃发动机的实施例也可以具有优点，其中第二旁通管路在第一接合点的下游再次通入排气排放系统中。
[0125]与以上实施例不同的是，即使在设置在第一接合点处的气门在其第一工作位置中向着第一涡轮阻塞排气排放系统，特别是通过打开切断元件而打开第二旁通管路时，排气仍然可以被提供到第一涡轮。以这种方式，第一涡轮可以保持在可预定的最小旋转速度，因此增大了机械增压布置的响应性能。
[0126]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第三旁通管路从第一压缩机上游的进气系统分支。
[0127]所述旁通管路还可以基本上用于增压空气的排放(blow-off)，因此在第一压缩机中被压缩的增压空气被再循环。另一切断元件设置在第三旁通管路中以用于控制所述排放或者再循环的增压空气的目的。
[0128]然而，第三旁通管路也可以用于新鲜空气的进气，特别是在实际上没有排气或者没有排气流经过第一大涡轮，并且因此第二小涡轮执行压缩工作的情况下。然后第一压缩机仅仅构成了由第二压缩机吸入的新鲜空气的流动阻力。然后旁通管路使第一压缩机能够被绕过，从而允许进气系统去除节流。机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第三旁通管路通入增压空气冷却器和第二压缩机之间的进气系统，从而形成第二接合点。
[0129]然后，在单级压缩的结构中，增压空气在进入高压压缩机之前不被冷却，在两级压缩的结构中，增压空气在压缩机之间被冷却。
[0130]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第一压缩机大于第二压缩机。机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第一涡轮大于第二涡轮。机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第二排气涡轮增压器的第二涡轮具有可变的涡轮几何形状。
[0131]可变的涡轮几何形状增加了机械增压的灵活性(flexibility)。它允许涡轮几何形状被连续可变地适应内燃发动机的相应工作点以及当前的排气质量流。与具有固定几何形状的涡轮不同，可以在广泛的发动机转速和负荷内实现或多或少满意的机械增压。特别的，具有可变涡轮几何形状的涡轮和绕过所述涡轮的第二旁通管路的组合使得高压涡轮可以使小排气质量流流动并且由此可以用于低部分负荷范围。因此，即使在低发动机转速以及即使在非常低的排气质量流的情况下也可以获得高涡轮压力比。
[0132]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中另一增压空气冷却器被设置在压缩机下游的进气系统中。该另一增压空气冷却器降低了空气温度并因此增加了最终压缩的空气的密度，结果另一冷却器利用空气对燃烧室进行了增压，即提供了更大的空气质量。
[0133]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中不需提供绕过第二压缩机的旁通管路。
[0134]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第一涡轮具有固定不变的涡轮几何形状。该实施例特别具有成本优势。首先，对于这种类型的涡轮构造，省略了复杂和昂贵的调整机构。第二，由于运行原理，不需要涡轮控制。
[0135]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中第一压缩机具有固定的不变的压缩机几何形状。具有固定的几何形状的压缩机由于与具有固定几何形状的涡轮同样的原因，特别是由于更简单的构造而具有成本优势。
[0136]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中用于排气再循环的管路在增压空气冷却器下游通入进气系统中。以这种方式，排气流不被引导经过增压空气冷却器，并且因此，所述冷却器不能被污染物的沉积物淤塞，特别是包含在排气流中的碳烟颗粒和油。
[0137]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中在用于排气再循环的管路中设置有附加的冷却器。所述附加的冷却器降低了热排气流中的温度并因此增加了排气密度。因此，由增压空气与再循环的排气的混合引起的汽缸新鲜充气的温度以这种方式被进一步降低，结果，附加的冷却器也有助于以新鲜混合物对燃烧室增压。
[0138]机械增压的内燃发动机的实施例具有优点，其中切断元件设置在用于排气再循环的管路中。所述切断元件用来控制排气再循环率。
[0139]为了获得显著降低的氮氧化物排放，需要高排气再循环率，其可以为XEGR?60%-70%的数量级。
[0140]然而，如果再循环的排气通过高压EGR从涡轮上游的排气排放系统提取，并且不再用于驱动涡轮，则在具有排气涡轮增压并且连同使用排气再循环的内燃发动机的运行期间产生了冲突。所述冲突可以容易地基于具有通过排气涡轮增压器的单级机械增压的内燃发动机被说明。
[0141]在排气再循环率增加的情况下，供给到涡轮的剩余的排气流减少。流过涡轮的更小的排气质量流导致更小的涡轮压力比。随着涡轮压力比的减小，充气压力比同样也减小，其等同于较小的压缩机质量流。除了充气压力降低外，在压缩机运行中还可以出现有关压缩机的喘振极限的额外问题。
[0142]由于该原因，如果合适的话，除了高压EGR配置外，提供低压EGR配置也是有用的。机械增压的内燃发动机的实施例可以是有利的，其中设置有高压EGR配置。
[0143]通过以下方法实现了第二子目标，在该方法中，内燃发动机根据第一运行模式利用第二排气涡轮增压器以单级模式被机械增压，或者根据第二运行模式利用第一排气涡轮增压器和第二排气涡轮增压器以二级模式被机械增压。
[0144]方法变体是有利的，其中，在暖机阶段中，第一旁通管路打开，并且阻止排气流通过第二涡轮流到第一涡轮，内燃发动机根据第一运行模式利用第二排气涡轮增压器以单级模式被机械增压。
[0145]下面将参照附图7-9对实施例进行更加详细的说明。
[0146]图7显示了基于四缸直列式发动机的示例的机械增压的内燃发动机100的实施例。内燃发动机100的四个汽缸52沿着汽缸盖的纵轴线成直线布置。各汽缸52的排气管路合并形成了共用的排气排放系统54，从而所有的排气管路彼此连接，并且在所有的排气管路中具有相同的排气压力。此外，内燃发动机100具有进气系统102以用于向汽缸52供给增压空
Ho
[0147]内燃发动机100配备有布置在排气排放系统54中的两个可串联连接的涡轮、第一涡轮66a和第二涡轮56a，以及布置在进气系统202中的两个可串联连接的压缩机，即第一压缩机66b和第二压缩机56b，其中在每种情形中，第一祸轮66a和第一压缩机66b被组合形成第一排气祸轮增压器66，并且第二祸轮56a和第二压缩机56b形成第二排气祸轮增压器56。供给到内燃发动机100的增压空气可以因此在两级中被压缩，其中第一排气涡轮增压器66作为低压级66，而第二排气涡轮增压器56作为高压级56。第二排气涡轮增压器56的第二涡轮56a被设置在第一排气涡轮增压器66的第一涡轮66a的上游，而第二排气涡轮增压器56的第二压缩机56b被设置在第一排气涡轮增压器66的第一压缩机66b的下游。
[0148]第一压缩机66b大于第二压缩机56b，因为第一压缩机66b在两级压缩的结构中形成低压级，而第二压缩机56b压缩已经预先压缩的空气并且因此构成高压级。
[0149]由于同样的原因，第一涡轮66a大于第二涡轮56a。这是因为第二涡轮56a作为高压涡轮56a，而第一涡轮66a用于膨胀排气流，该排气流由于已经过高压级的事实从而已经处于相对低压并且具有相对低密度。
[0150]增压空气冷却器64a被设置在第一压缩机66b和第二压缩机56b之间的进气系统102中。另一增压空气冷却器64b被设置在第一压缩机66b和第二压缩机56b的下游。空气温度被降低，并且因此增压空气的密度增加，从而实现了利用空气的汽缸52的有效增压。
[0151]排气后处理系统62设置在第一涡轮66a和第二涡轮56a下游的排气排放系统54中。
[0152]在图7所示的实施例中，第一涡轮66a具有固定不变的涡轮几何形状和第一旁通管路60，该第一旁通管路60从排气排放系统54的第一祸轮66a和第二祸轮56a之间分支从而形成第一接合点57a。第一旁通管路60在提供在排气排放系统54中的第一涡轮66a下游和排气后处理系统62上游再次通入排气排放系统54中。气门58，在目前的情况中为二通气门58，被设置在第一接合点57a处。
[0153]第二排气涡轮增压器56的第二涡轮56a具有可变涡轮几何形状和第二旁通管路72，该第二旁通管路72从位于第二涡轮56a上游的排气排放系统54分支，并且在位于第一涡轮66a和第二涡轮56a之间的第一接合点57a的下游处再次通入排气排放系统54。切断元件73设置在第二旁通管路72中。
[0154]第一压缩机66b配备有第三旁通管路68，该第三旁通管路68从位于第一压缩机66b上游的进气系统102分支并且在第一压缩机66b和第二压缩机56b之间通入进气系统202，从而形成第二接合点57b。第三旁通管路68具有另一切断元件70，并且在增压空气冷却器64a和第二压缩机56b之间通入进气系统102。内燃发动机100配备有排气再循环装置(未说明)。
[0155]图7所示的发动机系统可以进一步包括控制系统213，其类似于图1的控制系统112。控制系统可以包括控制器213。控制器213在图4中被显示为微型计算机，其包括微处理器单元203、输入/输出端口 205、用于在该具体示例中被显示为只读存储器芯片207的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器209、不失效存储器211和数据总线。除了之前讨论的那些信号外，控制器213还可以接收来自与发动机100耦合的传感器的各种信号，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;来自与冷却套管耦接的温度传感器的发动机冷却剂温度(ECT);来自与发动机的曲轴耦接的霍尔效应传感器(或其它类型)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);和来自MAP传感器的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以通过控制器213从信号PIP中产生。一个或多个温度传感器(未示出)可以设置在排气道中来测量排气温度、排气后处理系统温度或者其它温度。
[0156]存储介质只读存储器207可以由计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器203实施用于执行下述方法以及其它可预期但未列出的变体的指令。参考图9来说明示例方法。
[0157]控制器213从图7的各种传感器接收信号，并且使用图7的各种致动器根据接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令来调整发动机运行。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荷、发动机转速，和/或后处理装置温度(例如来自MAF、MAP、PIP传感器和温度传感器的反馈)，并且然后可以调整耦接到气门57a和切断元件73的致动器，如图7中所示。
[0158]图8示意性地显示了图7的实施例中的发动机特征曲线图。内燃发动机100根据第一运行模式F使用第二排气涡轮增压器56以单级模式被机械增压，或者根据第二运行模式G使用第一排气涡轮增压器66和第二排气涡轮增压器56以两级模式被机械增压。
[0159]在内燃发动机100的运行期间，涡轮增压器以取决于内燃发动机100的扭矩的方式被接合。当扭矩小于阈值扭矩!^时，发动机处于第一运行模式F，其中来自汽缸52的排气进入第一祸轮增压器66的第一祸轮66a，并且接合第一压缩机66b，该第一压缩机66b压缩进气并且引导其流到发动机。当扭矩需求小于阈值扭矩!^时，低压级被接合以输送压缩的进气从而满足增压压力需求。
[0160]当扭矩大于阈值扭矩1^时，发动机在第二运行模式G中运行，如图8所示。来自汽缸的排气流到第二排气涡轮增压器56的第二涡轮56a，并且然后经过气门57a流到第一涡轮66a，从而接合高压涡轮增压器和低压涡轮增压器两者。排气从第一涡轮下游流到排气后处理系统62。第一压缩机66b和第二压缩机56b都被接合并且引导压缩的进气通过增压空气冷却器64b进入内燃发动机100。
[0161]图9显示了运行连接到两个涡轮增压器的四缸发动机的方法900。在一个示例中，方法900可以用来运行图7所示的系统，包括内燃发动机100的汽缸52。发动机100包括大涡轮增压器66和小祸轮增压器56。第一祸轮66a和第二祸轮56a可以沿着排气排放系统54并联设置，且第一压缩机66b和第二压缩机56b可以沿着进气系统102并联设置，如图7所示。
[0162]方法900开始于902处的评估发动机运行参数开始，所述发动机运行参数包括但不限于，发动机转速、发动机扭矩，发动机温度等。方法900然后进行到904，以评估发动机扭矩是否在阈值扭矩之上，例如在加速过程中，在上坡行驶期间等。如果发动机扭矩不在阈值扭矩之上，则方法900进行到906，在906中，以第二运行模式运行发动机，其中高压涡轮增压器和低压涡轮增压器均被接合。在908，排气流从发动机汽缸流到第一涡轮增压器(低压)的第一涡轮。排气从第一涡轮经过第一旁通管路流到第二涡轮并且然后排气流从第二涡轮流到下游的后处理装置(例如，图7所示的后处理装置62)。在910，第一涡轮增压器的第一压缩机和第一涡轮增压器的第二压缩机分别被第一涡轮和第二涡轮驱动，由此引起进气被压缩机的两级压缩，从而为发动机提供了所需的增压压力以满足扭矩需求。然后方法900返回。
[0163]在904，如果发动机扭矩低于阈值扭矩，方法900进行到412，并且在第一运行模式中运行发动机，其中高压涡轮增压器被接合(例如，第二涡轮增压器56)。在914，排气沿着第一旁通管路流到第二涡轮增压器(高压)的第二涡轮，并且然后流到下游的后处理装置。在916，第二压缩机被第二涡轮增压器驱动，由此引起通过第二压缩机的进气的一级高压压缩，输送进气到发动机。然后方法900返回。因此，在广泛的发动机负荷范围内，通过对进气进行一级压缩或者对进气进行二级压缩来运行发动机可以增加发动机效率。此外，在第一运行模式或者第二运行模式中，在排气流到后处理装置之前，使排气流过至少一个涡轮可以使后处理装置能够更快速达到点火温度，特别是在冷起动状态期间。以这种方式，在具有串联设置的两个涡轮增压器的发动机中，通过调整排气和进气流动路径，可以在各种发动机工况期间产生期望的扭矩。
[0164]图10显示了内燃发动机的另一实施例，其具有串联设置的两个涡轮增压器、在涡轮之间的排气后处理装置、以及在用于排气再循环的排气导管和进气导管之间的流体连接，如将在下面详细讨论的。
[0165]涡轮增压器用于在正压力下以燃烧空气机械增压内燃发动机的汽缸。涡轮增压器包括涡轮和压缩机，涡轮和压缩机可以相似的方式构造并安装在同一轴上。排气的质量流将排气导管中的涡轮叶轮设置为旋转。扭矩通过共用的轴传递到进气导管中的压缩机叶轮，结果压缩机压缩燃烧空气。在用于对内燃发动机进行机械增压的串联设置的涡轮增压器的情况中，排气首先流过第一涡轮增压器的涡轮，并且随后流过设置在第一涡轮增压器的涡轮下游的第二涡轮增压器的涡轮。当需要时或者如果具有足够的排气来进行第二涡轮增压器的涡轮的操作时，第二涡轮增压器的涡轮也可以被接通。
[0166]串联设置的涡轮增压器的优点是使相应的内燃发动机以高效率运行。缺点在于由于在排气流过涡轮时大量的热能被从排气抽取，因此导致巨大的热量损失。结果，更少的热能可用于设置在涡轮下游的排气后处理装置。这导致排气后处理装置的延迟起动并且因此导致更大量的排气污染物的排放。
[0167]可以通过排气再循环而实现特别是排气中氮氧化物的排放的减少。为了这个目的，排气可以与增压空气混合并且再循环通过内燃发动机。在具有柴油发动机和低压排气再循环装置(LP-EGR)的机动车辆中，排气或者部分排气经由在排气流动方向上被设置在柴油微粒过滤器(DPF)下游的再循环阀被引导离开压缩机的方向。作为一个准则，由于排气在通过两个涡轮后的低温，特别是在内燃发动机的低负荷的情况下，可能需要附加的高压排气再循环装置(HP-EGR)，以便避免太低的增压空气入口温度，因为太低的增压空气入口温度会导致过量的一氧化碳和碳氢化合物的排放。然而，HP-EGR的缺点是被导入的排气导致比期望更高的温度，并且通过将排气引导离开，排气质量流在到达涡轮增压器的涡轮之前被减少。
[0168]用于运行内燃发动机的示例系统和方法可以包括排气导管、进气导管、第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，其中第二涡轮增压器相对于第一涡轮增压器串联设置，从而第一涡轮增压器的涡轮和第二涡轮增压器的涡轮通过排气导管的至少一个排气管路被流体连接，并且其中至少一个第一排气后处理装置设置在第一涡轮增压器的涡轮下游的排气管路中，而排气再循环装置的至少一个管路从第一排气后处理装置下游的排气管路分支，通过所述排气再循环装置的至少一个管路，可以形成到进气导管的进气管路的流体连接。
[0169]除了串联设置的涡轮增压器外，也可以具有在第一涡轮增压器的涡轮下游的中间排气后处理装置和从所述涡轮下游分支的LP-EGR。这可以允许排气后处理装置的快速起动，因为排气热量在此刻从涡轮中的排气中被抽取出。此外，引导离开高压涡轮下游的排气仍可以具有足够的热能，并且因此排气不必经由HP-EGR被引导离开。
[0170]第一涡轮增压器可以称为高压涡轮增压器，并且其涡轮和压缩机分别作为高压涡轮和高压压缩机。第二涡轮增压器也可以被称为低压涡轮增压器，并且其涡轮和压缩机分别作为低压涡轮和低压压缩机。第一排气后处理装置可以被称为中间排气后处理装置。
[0171]内燃发动机特别地是压缩点火内燃发动机，但是也可以是不同的内燃发动机。高压涡轮可以是具有可变涡轮几何形状的涡轮(可变喷嘴涡轮，VNT涡轮)，但是也可以是不同的。
[0172]排气再循环装置的管路可以优选为通过组合阀连接到进气管路。结果，排气再循环装置可以被调整或者被接通或者关闭。
[0173]排气再循环装置的管路可以连接到位于第二涡轮增压器的压缩机下游的进气管路。通过混合导入的排气和来自低压压缩机的已经被加热的压缩空气，可以包含在再循环排气中并且可以损坏随后的压缩机的水的冷凝被有利地限制。
[0174]第一增压空气冷却器可以额外地设置在排气再循环装置的管路口的下游的进气管路中。通过排气再循环装置通入上游的进气导管，第一增压空气冷却器可以是用于增压空气和用于引入的再循环排气的冷却器。因此不再需要用于排气的专门的增压空气冷却器。
[0175]在第一增压空气冷却器上游，具有冷却器旁通阀的第一旁通管路可以从进气管路分支，并且在第一增压空气冷却器下游，其可以再次通入进气管路中。在内燃发动机的低负荷的情况下，当冷却器旁通阀打开时，排气可以被引导绕过第一增压空气冷却器，结果，可以实现进入内燃发动机的汽缸中的增压空气的较高的入口温度。结果，一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物的排放可以保持为低。
[0176]此外，在第一增压空气冷却器下游和高压压缩机上游，具有压缩机旁通阀的第二旁通管路可以从进气管路处分支，并且在第一涡轮增压器的压缩机的下游，其可以再次通入进气管路中。具有冷凝出口阀的第三旁通管路可以流体连接第一增压空气冷却器和内燃发动机的入口歧管。冷凝出口阀可以允许例如冷凝物被传导离开第一增压空气冷却器。
[0177]具有涡轮旁通阀的第四旁通管路可以设置在排气导管中，第四旁通管路从位于内燃发动机下游的排气管路处分支，并且通入第二涡轮增压器的涡轮上游的排气管路中。第四旁通管路可以允许排气被传导绕过高压涡轮，从而排气可以被引入位于低压涡轮上游的排气管路中，并且可以用于驱动低压涡轮。第二排气后处理装置可以位于低压涡轮下游的排气管路中，第二排气后处理装置允许未再循环的排气和通过第四旁通管路被导入的排气的后处理。
[0178]图10显示了具有四个串联设置的汽缸252a的内燃发动机252的实施例250。汽缸也可以以不同方式排列，例如V形排列。来自汽缸252b出口的排气流入排气导管253。排气导管253可以具有排气管路253a，但是也可以包括多个排气管路。增压空气通过进气导管254流到内燃发动机252。进气导管254可以具有进气管路254a，但是也可以包括多个进气管路。涡轮255a，也称为高压涡轮255a，其属于第一涡轮增压器255并通过轴255b连接到压缩机255c，涡轮255a可以设置在排气导管253中。涡轮255a可以通过排气导管流体连接到涡轮256a，也称为低压涡轮，其属于第二涡轮增压器256。涡轮256a可以通过轴256b连接到压缩机256c。第一排气后处理装置257可以设置在涡轮255a和高压涡轮255a下游的涡轮256a之间。排气后处理装置257可以包括，例如NOx存储催化转化器、柴油氧化催化转化器和/或柴油微粒过滤器。
[0179]表示LP-EGR开始的管路258从位于第一排气后处理装置257下游的排气再循环阀258a处分支。管路258通过组合阀259通入进气导管254的管路254a中。
[0180]第一增压空气冷却器260可以设置在组合阀259下游的进气导管254中。第一增压空气冷却器260被提供用于冷却来自第二涡轮增压器256的压缩机256c的压缩的增压空气和导入的排气，通过第一旁通管路261，增压空气，特别是与排气混合的增压空气，可以通过打开的冷却器旁通阀262在第一增压空气冷却器260周围传导。第一旁通管路261在点261a处从进气管路254a分支，并且在点261b处再次通入进气管路254a中。
[0181 ] 压缩机255c，也称为高压压缩机255c，被设置在增压空气冷却器260下游。当设置在第二旁通管路263中的压缩机旁通阀264打开时，增压空气可以通过第二旁通管路263在高压压缩机255c周围被传导。第二旁通管路263在点263a处从进气管路254a分支，并且在点263b处再次通入进气管路254a。
[0182]第二增压空气冷却器265可以设置在高压压缩器255c下游的进气导管中。进气管道254b从第二增压空气冷却器265通向进气歧管266。第三旁通管路267从第一增压空气冷却器260通向进气歧管266。当冷凝出口阀268打开时，冷凝的水可以通过第三旁通管路267被引导出第一增压空气冷却器260直接进入进气歧管266。
[0183]具有涡轮旁通阀270的第四旁通管路269被设置在内燃发动机252下游的排气导管253中。第四旁通管路269在点269a处从排气歧管271区域内的排气管路253a分支，并且在点269b处在低压涡轮256a的上游再次通入排气管路253a。
[0184]第二排气后处理装置272可以设置在低压涡轮256a的下游。第二排气后处理装置272可以包括，例如，NOx存储催化转化器、柴油氧化催化转化器和/或柴油微粒过滤器。在涡轮256a的下游，排气可以被排气道273导出。
[0185]在内燃发动机252的运行中，排气从汽缸252a沿着排气道273的方向流过排气导管253。排气在此从内燃发动机252流到高压涡轮255a从而驱动后者。涡轮255a通过轴255b驱动压缩机255c。排气从高压涡轮255a流到第一排气后处理装置257。从那里，后处理的和净化后的排气流到排气再循环阀258a。这里的排气再循环阀258a被设计为至少部分打开。通过打开的排气再循环阀258a，根据打开的程度，部分排气可以通过管路258被导入进气管路254a。当组合阀259至少部分打开时，排气流入进气管路254a，并且可以与从低压压缩机256a流入的进气混合。当排气意图被再循环时，阀258a和259可以通过控制器的信号被打开和关闭。
[0186]与导入的排气混合的增压空气经过组合阀259的下游进入第一增压空气冷却器260。从那里，冷却的气体混合物可以被引导到高压压缩机255c。在内燃发动机252的非常低的负荷下，冷却器旁通阀262被打开。结果，气体混合物流动绕过第一增压空气冷却器260并且因此达到其温度。因此目标特别在于汽缸252a处的气体混合物达到较高的入口温度，以便控制一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物的排放。然而，在较高负荷下，如果气体混合物在第一增压空气冷却器260中被冷却，则内燃发动机252的运行更加有效率。
[0187]如果例如不需要高压压缩机255c，则通过第二旁通管路263，增压空气或者气体混合物被传导绕过高压压缩机255c ο如果形成了冷凝物，则通过第三旁通管路267，来自第一增压空气冷却器260的冷凝物被导入进气歧管266中。
[0188]在内燃发动机252的高负荷下，部分排气通过第四旁通管路269被传导绕过高压涡轮255a，从而避免排气回流。为了这个目的，部分排气在分支269a处从排气管路253a被传导离开排气歧管271的区域。为了该目的，阀被理想地设置在分支269a上，阀被打开，以便传导排气通过第四旁通管路269。
[0189]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283，在图10中显示为微型计算机，包括微处理器单元288、输入/输出端口 285、用于在该具体示例中被显示为只读存储器芯片288的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器289、不失效存储器290和数据总线。除了之前讨论的那些信号外，控制器283还可以接收来自与发动机耦合的传感器的各种信号，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;来自与冷却套管耦接的温度传感器的发动机冷却剂温度(ECT);来自与发动机的曲轴耦接的霍尔效应传感器(或其它类型)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);和来自MAP传感器的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以通过控制器283从信号PIP中产生。一个或多个温度传感器(未示出)可以设置在排气道中来测量排气温度、排气后处理系统温度或者其它温度。
[0190]存储介质只读存储器287可以由计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器288实施用于执行下述方法以及其它可预期但未列出的变体的指令。参考图11来说明示例方法。
[0191]控制器283从图10的各种传感器接收信号，并且使用图10的各种致动器根据接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令来调整发动机运行。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荷、发动机转速，和/或后处理装置温度(例如来自MAF、MAP、PIP传感器和温度传感器的反馈)，并且然后可以调整耦接到第一涡轮旁通阀270的致动器，从而调整到第一涡轮的排气流。
[0192]图11显示了用于运行内燃发动机的方法950，例如如图10所示的具有高压涡轮增压器255和低压涡轮增压器256的内燃发动机252。在一个示例中，方法950可以通过调整涡轮旁通阀270、排气再循环阀258a、压缩机旁通阀263和冷却器旁通阀262的位置来调整内燃发动机中的排气流动路径以及进气流动路径。控制器283可以响应于发动机工况，例如响应于发动机负荷在阈值之上或之下，而调整前述阀的致动器。
[0193]方法950从952的评估发动机运行参数开始，所述运行参数包括但不限于，发动机转速、发动机扭矩、发动机温度等。方法950然后进行到954来评估发动机负荷是否在第一阈值负荷之上，例如在加速期间、在上坡行驶期间等。如果发动机负荷在第一阈值以下，方法进行到956，其中高压涡轮被接合并且涡轮旁通阀被关闭。排气沿着排气导管从发动机流到高压涡轮。
[0194]然而，在954，如果发动机负荷高于阈值，则在955，一些排气可以通过打开/部分打开的涡轮旁通阀被转移离开高压涡轮，引导该部分排气绕过高压涡轮并流动到低压涡轮。将一些排气转移离开高压涡轮可以减少涡轮上的负荷。
[0195]在958，来自956处的完全接合的高压涡轮的排气或来自955处的部分接合的高压涡轮的排气流过第一后处理装置(例如，涡轮255a下游的第一后处理装置257，如图10所示)。
[0196]方法950进行到960，其中EGR阀至少部分打开，引导至少部分排气从第一增压空气冷却器流到在低压压缩机下游和第二增压空气冷却器上游的进气管路(例如，排气可以流过排气再循环阀258a，流过用于排气再循环258的管路到达进气导管254，如图10所示)。
[0197]在962，方法950确定发动机负荷是否大于第二阈值。如果发动机负荷不大于第二阈值，方法进行到964ο在一个示例中，第二阈值可以小于第一阈值。在964，第一增压空气冷却器旁通阀可以被打开，从而进气绕过第一增压空气冷却器并且在966处流过高压压缩机并且流过第二增压空气冷却器到达发动机。
[0198]如果在962，发动机负荷大于第二阈值，方法950进行到968，其中第一增压空气冷却器旁通阀关闭并且进气流过第一增压空气冷却器。在970，该方法确定发动机负荷是否大于第三阈值。第三阈值可以高于第一阈值并且也高于第二阈值。在另一示例中，第三阈值可以等于第一阈值并且高于或者等于第二阈值。如果发动机负荷大于第三阈值，该方法进行到976，其中压缩机旁通阀至少部分打开，从而将一些进气从高压压缩机转移以降低高压压缩机上的负荷。在978，进气至少部分流动绕过高压压缩机并且流过第二增压空气冷却器到达发动机。然后方法950返回。
[0199]如果发动机负荷在970小于第三阈值，则方法950进行到972，其中高压压缩机旁通阀关闭。在974，进气流过高压压缩机到达第二增压空气冷却器并且然后到达发动机。然后方法950返回。
[0200]以这种方式，基于发动机负荷，排气和进气流动路径可以进行调整，以结合有效的排气后处理以及进气被传送到发动机之前的足够冷却和增压来满足发动机负荷需求。
[0201]在图12中，显示了机动车辆的实施例350，并且在图13中，显示了机动车辆的实施例450。机动车辆可以包括内燃发动机351。进气管路352可以运送进气372到内燃发动机351以用于其运行。为了排放在内燃发动机351运行过程中形成的排气373，可以设置排气导管353。排气再循环管路356可以将排气373从排气导管353运送到进气管路352中。排气再循环管路356可以用于低压排气再循环，并且为了该目的，可以流体连接到位于排气导管353中的排气后处理装置366下游的排气导管353。排气后处理装置可以是氮氧化物捕集器、微粒过滤器或者氧化催化器。
[0202]第一压缩机359可以设置在进气管路352中。第一压缩机259可以是第一涡轮增压器357的一部分，第一涡轮增压器357可以包括设置在排气导管353中的第一排气涡轮358并且包括第一祸轮增压器轴360，通过该轴，第一压缩机359和第一排气祸轮358可以以扭矩传递的方式连接。因此，第一涡轮增压器357可以是排气涡轮增压器。特别的，第一排气涡轮358可以包含可变喷嘴的可变涡轮几何形状，其中第一排气涡轮358的导向叶片可以是可调整的。
[0203]第二压缩机363可以设置在排气再循环管路356中。第二压缩机363可以是第二涡轮增压器361的一部分。第二涡轮增压器361可以是排气涡轮增压器或者可以是马达运转的涡轮增压器。
[0204]在图12中，第二涡轮增压器361显示为排气涡轮增压器。作为排气涡轮增压器，第二涡轮增压器361具有设置在排气导管353中的第二排气涡轮362。第二涡轮增压器轴364以扭矩传递的方式使第二排气涡轮362和第二压缩机363相互连接。在本实施例中，排气导管353优选包括两个排气管路354、355，其可以设置为至少在一些部分或多个部分中并联运作，并且其可以具有相同的流动方向。第一排气涡轮358设置在第一排气管路354中，并且第二排气涡轮362设置在第二排气管路355中。通过第二排气涡轮362的质量流以及因此第二压缩机363的速度可以通过排气门377来调节，该排气门377例如可以设置在第二排气涡轮362上游的第二排气管路355中。
[0205]第二涡轮增压器361可以是马达运转的涡轮增压器，如图13所示。作为马达运转的涡轮增压器，第二涡轮增压器361具有代替第二排气涡轮362的马达380，马达380以扭矩传递方式通过第二涡轮增压器轴364连接到第二压缩机363。马达380可以是电动马达。第二压缩机363的速度可以通过改变马达380的速度而调节。
[0206]为了冷却压缩的进气372，增压空气冷却器367可以设置在第一压缩机359的下游的进气管路352中。为了冷却再循环排气373，排气冷却器368可以设置在第二压缩机363上游的排气再循环管路356中。在排气冷却器368周围可以设置有排气冷却器旁通管路378，排气冷却器旁通管路378可以运送排气冷却器368周围的再循环的排气373并且可以使其不被冷却。为了控制通过排气冷却器368或通过排气冷却器旁通管路278的再循环的排气373的质量流，可以设置排气冷却器旁通阀379。该排气冷却器旁通阀379可以是组合阀。
[0207]再循环的排气373可以被引入进气管路352中。通过第一进气门374，再循环的排气373可以在第一进气点369处被引入进气管路352中。该第一进气点369设置在第一压缩机359的上游。第一进气门374可以设置在排气再循环管路356中的第二压缩机363的上游。第一进气门374可以是组合阀。至少一些再循环的排气373作为低压排气进入进气管路352中。
[0208]通过第二进气门375，再循环的排气373可以在第二进气点370处被引入进气管路352中。第二进气点370可以设置在第一压缩机359下游以及增压空气冷却器367上游。第二进气门375可以设置在排气再循环管路356中的第二压缩机363下游。在内燃发动机351的中间负荷下，所需质量的具有预定压力的再循环的排气373可以被第二压缩机363引入到增压空气冷却器367上游和第一压缩机359下游的进气管路352中。可以在第一压缩机359上游避免不希望的冷凝，并且与进气372—起引入到进气管路352中的再循环的排气373可以在增压空气冷却器367中被冷却。由于在排气冷却器368中对再循环的排气373进行预冷却，并且将其引入到增压空气冷却器367上游的进气管路352中，并且在增压空气冷却器367中对其与进气372—起进行冷却，因此使得在内燃发动机351的高负荷下，再循环的排气373尽可能地被冷却。
[0209]可以设置第三进气门376，通过该第三进气门376，再循环的排气373可以在第三进气点371处被引入到进气管路352中。第三进气点371可以设置在增压空气冷却器367的下游。第三进气门376可以设置在第二压缩机363下游和第二进气门375下游的排气再循环管路356中。因此，在内燃发动机351的低负荷下，所需质量的具有预定压力的再循环的排气373被第二压缩机363引入增压空气冷却器367下游的进气管路352中。同时，再循环的排气373可以流过排气冷却器旁通管路378。这保证了再循环的排气373的高温。而且，再循环的排气373的质量流不需要被节流，因为其可以通过第二压缩机363进行调节。
[0210]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383，在图12和图13中显示为微型计算机，其包括微处理器单元388、输入/输出端口 385、用于在该具体示例中被显示为只读存储器芯片388的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器389、不失效存储器390和数据总线。除了之前讨论的那些信号外，控制器383还可以接收来自与发动机耦合的传感器的各种信号，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;来自与冷却套管耦接的温度传感器的发动机冷却剂温度(ECT);来自与发动机的曲轴耦接的霍尔效应传感器(或其它类型)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);和来自MAP传感器的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以通过控制器283从信号PIP中产生。一个或多个温度传感器(未示出)可以设置在排气道中来测量排气温度、排气后处理系统温度或者其它温度。
[0211]存储介质只读存储器387可以由计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器388实施用于执行下述方法以及其它可预期但未列出的变体的指令。参考图14来说明示例方法。
[0212]控制器383从图12和图13的各种传感器接收信号，并且使用各种致动器根据接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令来调整发动机运行。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荷、发动机转速，和/或后处理装置温度(例如来自MAF、MAP、PIP传感器和温度传感器的反馈)，并且然后可以调节耦接到第一进气门、第二进气门和第三进气门的致动器，从而调整排气流。
[0213]图14显示了用于运行连接到两个涡轮增压器的四缸发动机的方法980。在一个示例中，方法980可以用于运行图12和图13所示的系统，该系统包括内燃发动机351。内燃发动机351包括第一涡轮增压器357，以及串联布置的第二涡轮增压器361。进气管路352可以将进气运送到发动机。第一进气门374、第二进气门375和第三进气门376可以沿着进气管路设置，如图12-13所示。所述气门在图12和13中所示的系统中的位置可以通过控制器383调整。
[0214]方法980从982的评估发动机运行参数开始，所述运行参数包括但不限于，发动机转速、发动机扭矩、发动机温度等。方法980然后进行到984以评估发动机扭矩是否低于第一阈值扭矩，例如在下坡行驶期间。在984，如果扭矩低于第一阈值，则方法980进行到990，其中第一进气门打开，使进气流到进气管路(绕过第二压缩机)ο进气流过第一压缩机，流过增压空气冷却器到达发动机。这保证了高EGR温度并避免了节流，因为第二压缩机被用于栗送所需的EGR质量流。方法980然后返回。
[0215]在984，如果发动机扭矩在第一阈值之上，方法980进行到986并且确定发动机扭矩是否在第二阈值以上。在一个示例中，第二阈值可以高于第一阈值。如果为是，则方法进行至IJ988，其中第三进气门打开。进气流过第二压缩机并且流过第三进气门到达发动机，绕过增压空气冷却器。在这种工况下，需要具有高水平EGR冷却的相对高的EGR质量流。通常，LP-EGR系统(位于增压空气压缩机上游的LP-EGR冷却器、LP-EGR喷射器、组合阀)对于这种任务是足够的。然而，在低环境温度和高EGR速率下，冷凝的高风险恰发生在增压空气压缩机的上游，在此处，新鲜的冷空气与暖的潮湿的EGR流相混合。在这些情形下，EGR压缩机可以栗送EGR到恰在增压空气压缩机下游以及增压空气冷却器上游的HP-EGR喷射器。这将避免在增压空气压缩机上游的任何冷凝，并保证了所需的低EGR温度，因为所有的空气和EGR质量均在增压空气冷却器中被冷却。方法980然后返回。
[0216]如果在986，发动机扭矩不高于第二阈值，则方法980进行到992，其中扭矩在第一阈值和第二阈值之间，例如在平坦的道路上行驶。方法980进行到994，其中第二入口被打开并且进气通过第二压缩机被输送到增压空气冷却器并且然后从增压空气冷却器输送到发动机。在该工况下，需要非常冷的EGR。传统的LP-EGR系统受到限制，因为增压空气压缩机非常接近阻风阈值(choke threshold)地运行并且压缩机出口温度阈值将很容易被超过。在图12和图13所示的系统中，LP -EGR冷却器具有冷却所需的EGR质量的冷却能力并且利用EGR压缩机栗送所需的EGR质量到增压空气冷却器上游的喷射器。这保证了所需的大量的EGR冷却。此外，增压空气压缩机的尺寸可以设置为恰适合新鲜的空气质量流，从而导致将配合其他要求(用于瞬时性能的低端扭矩、低惯性)的较小的增压空气压缩机。该方法980然后返回。
[0217]以这种方式，在耦接到串联的两个涡轮增压器的内燃发动机中，结合将排气流过后处理装置而调整排气流动路径和进气流动路径可以提供所需的发动机扭矩以及有效的排放控制。
[0218]调整在具有串联设置的两个机械涡轮增压器的机械增压的内燃发动机中的排气和进气流动路径的技术效果包括产生足够的增压压力以满足在不同发动机工况下(包括在不同的发动机负荷和发动机转速状态下)的扭矩需求，因此增加了机械增压效率。此外，在所有的工况下，使排气在流到下游的后处理装置之前流过至少一些涡轮可以使得后处理装置达到点火温度，以用于有效的排放控制，特别是在冷起动状态期间。
[0219]在一个示例中，发动机包括通过第一排气管路连接到第一涡轮的第一汽缸组，通过第二排气管路连接到第二涡轮的第二汽缸组，第二涡轮位于第一涡轮的上游并且与之并联，第一压缩机沿着进气系统与上游的第二压缩机串联布置，并且还包括将第一排气管路连接到第二排气管路的连接管路。在该系统的第一示例中，其中连接管路从第一涡轮上游的第一排气管路处分支并且连接到第二涡轮上游的第二排气管路。该系统的第二示例可选地包括所述第一示例，并且还包括，其中具有第一切断阀的第一旁通管路，该第一旁通管路从第一压缩机和第二压缩机之间的进气系统分支，连接回到第一压缩机下游的进气系统，以及具有第二切断阀的第二旁通管路，第二旁通管路从第二压缩机上游的进气系统分支，连接回到第二压缩机下游的进气系统。该系统的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或多个，并且还包括控制器，该控制器响应于发动机工况调整第一切断阀和第二切断阀的位置。该系统的第四示例可选地包括第一到第三示例中的一个或多个，并且还包括其他示例。该系统的第五示例可选地包括第一到第四示例中的一个或多个，并且还包括第一涡轮侧切断元件和第二涡轮侧切断元件，其中第一涡轮侧切断元件设置在第一涡轮和第一排气管路处的连接管路之间，并且第二涡轮侧切断元件设置在第二涡轮和第二排气管路处的连接管路之间。该系统的第六示例可选地包括第一到第五示例中的一个或多个，并且还包括第一增压空气冷却器和第二增压空气冷却器，其中第一增压空气冷却器设置在第二压缩机的下游的进气系统中，并且第二增压空气冷却器设置在第一压缩机和第二压缩机之间的进气系统中。该系统的第七示例可选地包括第一到第六示例中的一个或多个，并且还包括，其中第二旁通管路通入第一增压空气冷却器和第一压缩机之间的进气系统。该系统的第八示例可选地包括第一到第七示例中的一个或多个，并且还包括其它示例。该系统的第九示例可选地包括第一到第八示例中的一个或多个，并且还包括，其中第一压缩机小于第二压缩机，并且第一涡轮小于第二涡轮。该系统的第十示例可选地包括第一到第九示例中的一个或多个，并且还包括，其中第一汽缸组包括两个外侧汽缸，并且第二汽缸组包括至少一个内侧汽缸。该系统的第十一示例可选地包括第一到第十示例中的一个或多个，并且还包括，其中第一汽缸组包括两个外侧汽缸，并且第二汽缸组包括至少一个内侧汽缸。该系统的第十二示例可选地包括第一到第i^一示例中的一个或多个，并且还包括，其中第一涡轮耦接到第一压缩机从而形成第一涡轮增压器，并且第二涡轮耦接到第二压缩机从而形成第二涡轮增压器。
[0220]在另一示例中，第一组可切换汽缸具有第一排气门，第二组汽缸具有第一排气门和第二排气门，具有第一涡轮增压器的第一涡轮的第一排气管路通过第一排气门连接到第一组可切换汽缸，具有第二涡轮增压器的第二涡轮的第二排气管路通过第二排气门连接到第二组汽缸，第一涡轮增压器的第一压缩机沿着第一进气管路设置，并且第二涡轮增压器的第二压缩机沿着第二进气管路设置，其中第一压缩机与第二压缩机并联并且位于第二压缩机上游，并且控制器通过致动第一排气门和第二排气门来控制排气流。在该系统的第一示例中，第一排气门具有比第二排气门的横截面积更大的横截面积。该系统的第二示例可选地包括所述第一示例，并且还包括，其中第一组可切换汽缸包括发动机的至少一个内侧汽缸，而第二组汽缸包括发动机的两个外侧汽缸。该系统的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或多个，并且还包括其他示例，其中第一涡轮具有可变涡轮几何形状，而第二涡轮具有不变的涡轮几何形状。
[0221]在额外的示例中，具有第一涡轮和第一压缩机的第一低压涡轮增压器和具有第二涡轮和第二压缩机的第二高压涡轮增压器沿着发动机的排气部分和进气部分串联设置，其中第二涡轮设置在排气部分中第一涡轮的上游，并且第二压缩机设置在进气系统中的第一压缩机的下游，第一旁通管路具有第一气门，第一旁通管路从第一涡轮和第二涡轮之间的排气部分的第一接合点处分支，第二旁通管路具有第二气门，第二旁通管路从第二涡轮上游的排气部分处分支，并且返回再次通入第一涡轮和第二涡轮之间的排气部分，第三旁通管路具有第三阀，第三旁通管路将进气系统从第一压缩机上游连接到第二压缩机上游，至少一个排气后处理系统沿着第一涡轮和第二涡轮下游的排气部分设置，并且具有第一气门的排气再循环装置布置在第一接合点处的排气部分中，并且增压空气冷却器设置在第一压缩机和第二压缩机之间的进气系统中。在该系统的第一示例中，还包括其中至少一个其他排气后处理系统被设置在第一旁通管路中。该系统的第二示例可选地包括所述第一示例，并且还包括，其中第一涡轮被设计为大于第二涡轮。该系统的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或多个，并且还包括，其中第一低压涡轮增压器的第一涡轮具有可变涡轮几何形状。
[0222]内燃发动机的另一示例可以包括排气导管、进气导管、第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，其中第二涡轮增压器相对于第一涡轮增压器串联设置，使得第一涡轮增压器的涡轮和第二涡轮增压器的涡轮通过排气导管的至少一个排气管路流体连接，其中至少一个第一排气后处理装置设置在第一涡轮增压器的涡轮下游的排气管路中，以及排气再循环装置的至少一个管路，通过该至少一个管路，可以建立到进气导管的进气管路的流体连接，该进气导管的进气管路从第一排气后处理装置下游的排气管路分支。该排气再循环装置的管路可以通过组合阀连接到进气管路。在另一示例中，排气再循环装置的管路可以连接到第二涡轮增压器的压缩机下游的进气管路。第一增压空气冷却器可以附加地设置在组合阀下游的进气管路中。在第一增压空气冷却器上游，具有冷却器旁通阀的第一旁通管路从进气管路分支，并且在第一增压空气冷却器的下游，再次通入进气管路中。在第一增压空气冷却器的下游和第一涡轮增压器的压缩机上游，具有压缩机旁通阀的第二旁通管路从进气管路分支，并且在第一涡轮增压器的压缩机的下游，再次通入进气管路中。冷凝出口阀可以流体连接内燃发动机的第一增压空气冷却器和入口歧管。具有涡轮旁通阀的第四旁通管路可以设置在排气导管中，旁通管路从内燃发动机下游的排气管路分支，并且通入第二涡轮增压器的涡轮上游的排气管路中。第二排气后处理装置可以设置在第二涡轮增压器的涡轮下游的排气管路中。
[0223]用于运行内燃发动机的示例性方法，其中内燃发动机可以通过串联设置的第一涡轮增压器和第二涡轮增压器在两级中被机械增压，排气流可以从第一涡轮增压器的涡轮被引导到第一排气后处理装置，排气流的第一部分通过从排气管路分支的管路被提供在第一排气后处理装置的下游并且到达第一增压空气冷却器上游的进气管路，并且排气流的第二部分被导入第二涡轮增压器的涡轮。在第一旁通管路中的冷却器旁通阀可以在内燃发动机的低负荷下打开。在第四旁通管路中的涡轮旁通阀可以在内燃发动机的高负荷下打开。当在第一增压空气冷却器中形成冷凝物时，第三旁通管路中的冷凝出口阀可以被打开。
[0224]机动车辆的一个示例可以包括内燃发动机、进气管路、排气导管、从排气导管到进气管路的排气再循环管路，以及设置在进气管路中的第一压缩机，其中排气后处理装置设置在排气导管中，并且排气再循环管路连接到排气后处理装置下游的排气导管，其中机动车辆具有第二压缩机，其被设置在排气再循环管路中。排气导管可以具有第一排气管路和第一排气涡轮，第一排气涡轮可以设置在第一排气管路中并且可以以扭矩传递的方式连接到第一压缩机。第一排气涡轮可以具有可变涡轮几何形状。排气导管具有第二排气管路和第二排气涡轮，第二排气涡轮可以设置在第二排气管路中，并且可以以扭矩传递方式连接到第二压缩机。第二压缩机可以以扭矩传递方式连接到马达。该马达可以是电动马达。机动车辆可以包括设置在第一压缩机下游的进气管路中的增压空气冷却器。机动车辆可以包括设置在第二压缩机上游的排气再循环管路中的排气冷却器。排气再循环管路可以允许在第一压缩机上游设置的第一进气点处使排气进入进气管路。排气再循环管路可以允许排气在第一压缩机下游的第二进气点处进入进气管路。排气再循环管路可以设计为允许排气在增压空气冷却器下游的第三进气点处进入进气管路。
[0225]要注意的是，在此包括的示例性的控制和估计程序可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。在此公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在永久存储器中，并且可以由控制系统执行，所述控制系统包括控制器与各种传感器、致动器和其他发动机硬件的组合。在此描述的具体程序可以表示任意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。这样，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示序列执行，并行执行或者在一些情形中被省略。类似的，处理的顺序不是实现在此所述的示例性实施例的特征和优点所必须要求的，而是被提供以易于说明和描述。根据具体使用的策略，所述动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。此外，所述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的永久存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行系统中的所述指令而被实施，所述系统包括各种发动机硬件组件与电子控制器的组合。
[0226]可以理解的是，在此公开的配置和程序本质上都是示例性的，并且这些具体实施例不应该被认为具有限制意义，因为多个变体都是可行的。例如，以上的技术可以应用于V-6，1-4，V_12，对置4缸以及其他类型发动机。本发明的主题包括各种系统和配置以及其他在此公开的特征、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。
[0227]以下的权利要求特别的指出某些新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可以提到“一个”元件或者“第一”元件或者其等价物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的组合，既不要求也不排除两个或多个此类元件。公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过对当前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要求保护。这些权利要求，无论其范围比原始权利要求的范围更宽、更窄、相同或者不同，都被认为包括在本发明的主题内。
【主权项】
1.一种发动机，其包括: 通过第一排气管路连接到第一涡轮的第一汽缸组； 通过第二排气管路连接到第二涡轮的第二汽缸组，所述第二涡轮位于所述第一涡轮上游并且与所述第一涡轮并联； 沿着进气系统串联设置在第二压缩机下游的第一压缩机;和 将所述第一排气管路连接到所述第二排气管路的连接管路。2.如权利要求1所述的发动机，其中所述连接管路从所述第一涡轮上游的所述第一排气管路分支并且连接到所述第二涡轮上游的所述第二排气管路。3.如权利要求1所述的发动机，进一步包括具有第一切断阀的第一旁通管路，所述第一旁通管路从所述第一压缩机和所述第二压缩机之间的所述进气系统分支，并连接回到所述第一压缩机下游的所述进气系统，所述发动机还包括具有第二切断阀的第二旁通管路，所述第二旁通管路从所述第二压缩机上游的所述进气系统分支，并连接回到所述第二压缩机下游的所述进气系统。4.如权利要求3所述的发动机，进一步包括控制器，该控制器响应于发动机工况来调整所述第一切断阀和所述第二切断阀的位置。5.如权利要求1所述的发动机，其中所述第一涡轮是固定几何形状的涡轮，而所述第二涡轮是可变几何形状的涡轮。6.如权利要求1所述的发动机，进一步包括第一涡轮侧切断元件和第二涡轮侧切断元件，其中所述第一涡轮侧切断元件设置在所述第一涡轮和所述第一排气管路处的所述连接管路之间，并且所述第二涡轮侧切断元件设置在所述第二涡轮和在所述第二排气管路处的所述连接管路之间。7.如权利要求1所述的发动机，进一步包括第一增压空气冷却器和第二增压空气冷却器，其中所述第一增压空气冷却器设置在所述第二压缩机下游的所述进气系统中，而所述第二增压空气冷却器设置在所述第一压缩机和所述第二压缩机之间的所述进气系统中。8.如权利要求1所述的发动机，其中所述第二旁通管路通入所述第一增压空气冷却器和所述第一压缩机之间的所述进气系统中。9.如权利要求1所述的发动机，其中所述第一压缩机小于所述第二压缩机，并且所述第一涡轮小于所述第二涡轮。10.如权利要求1所述的发动机，其中所述第一汽缸组包括两个外侧汽缸，并且所述第二汽缸组包括至少一个内侧汽缸。11.如权利要求1所述的发动机，其中所述第一汽缸组包括两个外侧汽缸，并且所述第二汽缸组包括至少一个内侧汽缸。12.如权利要求1所述的发动机，其中所述第一涡轮耦接到所述第一压缩机从而形成第一涡轮增压器，并且所述第二涡轮耦接到所述第二压缩机从而形成第二涡轮增压器。13.一种内燃发动机，其包括: 具有第一排气门的第一组可切换汽缸； 具有所述第一排气门和第二排气门的第二组汽缸； 具有第一涡轮增压器的第一涡轮的第一排气管路，所述第一涡轮通过所述第一排气门连接到所述第一组可切换汽缸； 具有第二涡轮增压器的第二涡轮的第二排气管路，所述第二涡轮通过所述第二排气门连接到所述第二组汽缸； 沿着第一进气管路设置的所述第一涡轮增压器的第一压缩机，以及沿着第二进气管路设置的所述第二涡轮增压器的第二压缩机，其中所述第一压缩机与所述第二压缩机并联并且位于所述第二压缩机上游；以及 控制器，该控制器通过致动所述第一排气门和所述第二排气门而控制排气流。14.如权利要求13所述的发动机，其中所述第一排气门具有的横截面积大于所述第二排气门的横截面积。15.如权利要求13所述的发动机，其中所述第一组可切换汽缸包括所述发动机的至少一个内侧汽缸，并且所述第二组汽缸包括所述发动机的两个外侧汽缸。16.如权利要求13所述的发动机，其中所述第一涡轮具有可变涡轮几何形状，而所述第二涡轮具有不变涡轮几何形状。17.一种机械增压的内燃发动机，其包括: 具有第一涡轮和第一压缩机的第一低压涡轮增压器，以及具有第二涡轮和第二压缩机的第二高压涡轮增压器，所述第一低压涡轮增压器和所述第二高压涡轮增压器沿着所述发动机的排气部分和进气部分串联设置，其中所述第二涡轮设置在所述排气部分中的所述第一涡轮的上游，而所述第二压缩机设置在所述进气系统中的所述第一压缩机的下游； 具有第一气门的第一旁通管路，所述第一旁通管路从所述第一涡轮和所述第二涡轮之间的所述排气部分的第一接合点处分支； 具有第二气门的第二旁通管路，所述第二旁通管路从所述第二涡轮上游的所述排气部分分支，并且再次返回通入所述第一涡轮和所述第二涡轮之间的所述排气部分中； 具有第三阀的第三旁通管路，所述第三旁通管路将所述进气系统从所述第一压缩机的上游连接到所述第二压缩机的上游； 至少一个排气后处理系统，其沿着所述第一涡轮和所述第二涡轮下游的所述排气部分；以及 排气再循环装置，其具有设置在所述排气部分中的所述第一接合点处的所述第一气门，以及设置在所述第一压缩机和所述第二压缩机之间的所述进气系统中的增压空气冷却器。18.如权利要求17所述的机械增压的内燃发动机，其中至少另一个排气后处理系统被设置在所述第一旁通管路中。19.如权利要求17所述的机械增压的内燃发动机，其中所述第一涡轮被设计为大于所述第二涡轮。20.如权利要求17所述的机械增压的内燃发动机，其中所述第一低压涡轮增压器的所述第一涡轮具有可变涡轮几何形状。
【文档编号】F02B37/18GK106065809SQ201610427897
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月22日 公开号201610427897.5, CN 106065809 A, CN 106065809A, CN 201610427897, CN-A-106065809, CN106065809 A, CN106065809A, CN201610427897, CN201610427897.5
【发明人】J·克默林, V·斯米利亚诺夫斯基, H·M·金德尔, W·维莱姆斯, F·A·萨默候夫, A·库斯克, C·考尼, T·弗兰肯, M·福斯汀
【申请人】福特环球技术公司