专利名称：内燃发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃发动机。
背景技术：
与内燃发动机的增压相结合的降低内燃发动机的排量(被称作“小型化”)已经被发现是降低燃料消耗以及机动车辆的C02排放的一种有效方式。在此可以产生就降低燃料消耗以及C02排放而言的显著潜力，具体是可以与直接燃料喷射相结合。这是通过减小的内部摩擦，通过将内燃发动机的工作点转换到更高的负载范围上以及通过由于更小的排量和/或减少的气缸数量而减轻的内燃发动机的重量来具体实现的。虽然增压的内燃发动机在实践中已经是充分为人所熟知的，但是存在着对于与燃料消耗以及CO2排放的进一步降低相结合地使发动机的动力增加的持续增长的要求。
发明内容
以此为出发点，在此展示的本发明的根本目标是提供具有改进的废气增压的一种内燃发动机，这种改进的废气增压是为了确保与燃料消耗以及(X)2排放的降低相结合的动力增加，特别是在减少排量的情况下。这一目的是通过根据本发明的一种内燃发动机来实现的。根据本发明，提出一种内燃发动机，它具有包括多个气缸的至少一个气缸组并且具有至少一个废气涡轮增压器， 每个气缸包括用于废气的多个排气门，每个排气门被配有通入一个排气歧管的一个排出通道，并且通过该排气歧管，对应的废气在流过对应的排气门和排出通道之后可以被引导一个废气涡轮增压器的方向上，其中，这些气缸的第一排出通道是以喷嘴的形式形成轮廓的， 并且这些气缸的第二排出通道是以扩散器的形式形成轮廓的。根据本发明，这些气缸的第一排出通道是以喷嘴的形式形成轮廓的，并且这些气缸的第二排出通道是以扩散器的形式形成轮廓的。通过在增压式内燃发动机的气缸的排出通道的轮廓方面形成差别，可以显著地改进增压式内燃发动机的废气增压。因此，增压式内燃发动机的气缸的排出通道的这种喷嘴式的形成轮廓在废气的动量方面带来了一种加速和增加，从而导致废气增压的改进的响应，尤其是在该内燃发动机的部分负载运行中和在该内燃发动机的一个低的发动机速度范围内的内燃发动机的满负载运行中。因此，排出通道的这种在废气的动量方面带来增加的排出通道喷嘴式形成轮廓， 使得有可能在对应的废气涡轮增压器的涡轮机上实施脉冲增压，从而导致该对应的废气涡轮增压器的一种好的响应，尤其是在该内燃发动机的部分负载运行中、或者在该内燃发动机的低的发动机速度范围内的满负载运行中，即在废气体积相对低的情况下。在中等或高的发动机速度范围内的内燃发动机的满负载运行中(即在废气体积相对大量的情况下)，通过气缸的那些以扩散器的形式形成轮廓的排出通道的选择性的接通，就有可能在对应的废气涡轮增压器的涡轮机上实现恒定压力的增压，这在废气流动的惯量中带来了减慢和减少。其结果是，在对应的废气涡轮增压器的涡轮机上的冲击负载被降低从而即便在中等和高的发动机速度的满负载运行中也确保了良好、均衡的废气涡轮增压。根据本发明的一个有利的扩展，该或每个气缸组的气缸的以喷嘴的形式形成轮廓的第一排出通道各自通入具有相对小的流动截面的一个共用的第一排气歧管，并且该或每个气缸组的气缸的以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道各自通入具有相对大的流动截面的一个共用第二排气歧管。借助于具有不同的流动截面的用于废气的这些排气歧管， 使得有可能在废气增压方面实现进一步的改进。与以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道相互作用的气缸排气门、或以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道、或者这些对应的排气歧管(以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道通入其中)优选地是根据内燃发动机的运行状态来被接通或关断的。与以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道相互作用的这些气缸排气门、或以扩散器的形式形成轮廓的排出通道优选地是按照内燃发动机的运行状态根据这些气缸的点火顺序来被接通和/或关断的。以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道、或者与后者相互作用的这些排气门的这种按照内燃发动机运行状态的选择性接通，是在内燃发动机的所有运行点上确保内燃发动机良好的废气增压的一种特别优选的手段。在所选的多个气缸上接通或关断以扩散器的形式形成轮廓的排出通道、或与后者相互作用的排气门，是一种特别优选的手段，它确保了在不同的运行状态下在不同的废气增压水平之间的一种平稳过渡，而无需减损来自废气增压的任何动力。
以下的说明中将使本发明的多个优选的扩展方案变得清晰。参见附图，对本发明的多个说明性实施方案进行了更详细的说明，而并不局限于此。在附图中图1示出了根据本发明的与本发明的第一说明性实施方案一致的内燃发动机的一个气缸的示意性展示；图2示出了根据本发明的与本发明的第二说明性实施方案一致的内燃发动机的一个气缸的示意性展示；图3示出了根据本发明的与本发明的第三说明性实施方案一致的内燃发动机的一个气缸的示意性展示；图4示出了图1至图3中的这些气缸的细节；图5示出了图1至图3中的这些气缸的其他细节；图6示出了根据本发明具有多个如图1的气缸的一种内燃发动机的示意性展示；图7示出了根据本发明具有多个如图2的气缸的另一种内燃发动机的示意性展示；图8示出了如图6或图7的内燃发动机连同安排在废气涡轮增压器下游的一种废气后处理系统的多个细节的示意性展示；图9示出了根据本发明具有多个如图2的气缸的另一种内燃发动机的示意性展
图10示出了图9中的内燃发动机的更多细节；图11示出了如图9和图10的内燃发动机连同安排在这些废气涡轮增压器下游的一种废气后处理系统的多个细节的示意性展示；图12示出了如图9和图10的内燃发动机连同安排在这些废气涡轮增压器下游的一种替代的废气后处理系统的多个细节的示意性展示；图13示出了根据本发明的另一种内燃发动机的示意性展示；图14示出了如图13的内燃发动机连同安排在这些废气涡轮增压器下游的一种废气后处理系统的多个细节的示意性展示；以及图15示出了如图13所示的内燃发动机连同安排在这些废气涡轮增压器下游的一种替代的废气后处理系统的多个细节的示意性展示。
具体实施例方式在此说明的本发明涉及一种增压式内燃发动机。这种类型的内燃发动机具有至少一个气缸组或气缸排，该气缸组或气缸排包括成排地相互并列或者说依次定位的多个气缸。而且，这种类型的内燃发动机具有至少一个废气涡轮增压器。即便在此阶段也应该注意到，根据本发明的内燃发动机可以具有直列构造或V形构造或W形构造或者水平对置构造方式。因此，例如，本发明可以被采用在一个4缸直列发动机或者一个6缸水平对置发动机或者一个V-8发动机上。在此，每个气缸组或气缸排可以配有至少一个单独的废气涡轮增压器。根据本发明的一个内燃发动机的每个气缸具有用于排放气体的多个排气门。图1 以高度图解形式示出了根据本发明的内燃发动机的一个气缸20，该气缸具有用于废气的两个排气门21和22。除了这两个排气门21和22以外，该附图还示出了用于增压空气的进气门23和M。燃料被优选地通过直接燃料喷射的方式借助一个单独的燃料喷射阀引入到气缸20中。在图1中，气缸20的这两个排气门21和22中的每一个(它们起到使废气能够流出气缸20的作用)对应地配有一个排出通道25和26。因此，排出通道25与排气门21相互作用，并且排出通道沈与排气门22相互作用。根据本发明，气缸20的一个第一排出通道25是以喷嘴的形式形成轮廓的，而气缸 20的一个第二排出通道沈是以扩散器的形式形成轮廓的。排气门21和22优选地具有相同的流动截面。从排气门21和22的这些相同的流动截面开始，排出通道25和沈被形成轮廓的方式为，以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25 (参见图4)具有在废气的流动方向上看收缩的流动截面，而以扩散器的形式形成轮廓的排出通道26 (参见图幻具有在废气的流动方向上看增宽的流动截面。应该指出的是，气缸20的所有这些排气门21和22应该优选地具有相同的流动截面。但是，也有可能的是，与具有不同轮廓的排出通道25，沈相互作用的这些排气门21，22 具有不同的流动截面，这样使得，例如，与以喷嘴的形式形成轮廓的一个排出通道25相互作用的一个排气门21具有比与以扩散器的形式形成轮廓的一个排出通道沈相互作用的一个排气门22更大的一个流动截面。
因此，本发明的基本思想是，内燃发动机的每个气缸20应该具有多个排气门21， 22且每个排气门21，22有一个排出通道25，26与其相互作用，并且，该气缸的至少一个第一排出通道25是以喷嘴的形式形成轮廓的，而该气缸的至少一个第二排出通道沈是以扩散器的形式形成轮廓的。图2示出了根据本发明的内燃发动机的一个替代的气缸20'，在图2中，气缸 20'具有与排出通道25和26相对应的三个排气门21和22，即，两个第一排气门21 (这两个排气门配有以喷嘴的形式形成轮廓的多个第一排出通道2 和一个第二排气门22(该排气门配有以扩散器的形式形成轮廓的一个第二排出通道26)。在图2的说明性实施方案中，各自与一个以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25相互作用的这两个排气门21，它们被彼此直接相邻地定位在气缸20'上，而且气缸20'的这两个排气门21的这些排出通道25 (这些排出通道是以喷嘴的形式形成轮廓的)合并了。图3示出了根据本发明的内燃发动机的另一个替代的气缸20"，如同在2图中的气缸20'，该气缸具有总共三个排气门21和22，其中，两个第一排气门21与以喷嘴的形式形成轮廓的多个第一排出通道25相互作用，并且一个第二排气门22与以扩散器的形式形成轮廓的一个第二排出通道26相互作用。在图3所示的变型中，以喷嘴的形式形成轮廓的这些排出通道25又被合并，但是在图3中的气缸20"的情况下，与图2中的气缸20'相反，与以喷嘴的形式形成轮廓的这些排出通道25相互作用的这些排气门21不是彼此直接相邻地定位在气缸20"上，而是， 在图3中，与以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈相互作用的该第二排气门22被定位在这两个第一排气门21之间，这两个第一排气门各自与对应的以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25相互作用。通过在图3中的变型，就有可能确保废气的一个更加均勻的入流到与以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25相互作用这些排气门21。图6示出了根据本发明具有两个气缸组31和32的内燃发动机30的示意性展示， 每个气缸组包括三个气缸，而且，在图6中采用了图1中的气缸20。在图6中的内燃发动机可以是水平对置或者V形的6缸内燃发动机。根据图6，这两个气缸组31和32的每个气缸20都包括与以喷嘴的形式形成轮廓的一个第一排出通道25相互作用的一个第一排气门21以及与以扩散器的形式形成轮廓的一个第二排出通道26相互作用的一个第二排气门22。在每个气缸组31，32的区域内，相应气缸组31，32的气缸20的以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25各自通入一个共用的第一排气歧管33，而这两个气缸组31和32的气缸 20的以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈各自通入一个共用的第二排气歧管34。在图6的说明性实施方案中，每个气缸组31和32各自配有一个单独的废气涡轮增压器35和36，而且气缸组31和32的两个排气歧管33和34都引到对应的单独的排气增压器35或36的涡轮机37上，以便使来自对应气缸组31或32的废气在对应气缸组31或 32所对应的废气涡轮增压器35或36中膨胀。这些第一排气歧管33 (以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25通入其中)具有用于废气的一个相对小的流动截面，而这些第二排气歧管34 (以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈通入其中)具有一个相对大的流动截面。
如已经解释的，在图6的说明性实施方案中，每个气缸组31或32的两个排气歧管 33和34都将来自对应气缸组31或32的废气运送到被指配给对应气缸组31或32的单独的或专用的废气涡轮增压器35或36上。废气从图6示出的内燃发动机30的气缸组31和32的这些气缸20通过排气歧管33和34到气缸组31和32的对应的废气涡轮增压器35和36的流动或路径安排，根据该内燃发动机的运行状态对应地发生。根据内燃发动机30的运行状态，或者这些气缸20 的第二排气门22 (这些排气门与以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道沈相互作用)， 或者以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道26，或者对应的第二排气歧管34(以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道26通入其中)，被接通或关断。这种按照内燃发动机30的运行状态来接通或关断内燃发动机的气缸20的排气门、或者接通或关断与这些排气门相互作用的排出通道，只会影响以扩散器的形式形成轮廓的这些第二排出通道沈、或与后者相互作用的这些第二排气门22，但不会影响以喷嘴的形式形成轮廓的第一排出通道25、或与后者相互作用的第一排气门21。以喷嘴的形式形成轮廓的这些排出通道25、或者与后者相互作用的这些排气门21在该内燃发动机的所有运行状态下都是接通的。在内燃发动机30的部分负载运行中、或在内燃发动机30的非稳态运行中、或者在该内燃发动机的一个低的发动机速度范围内的内燃发动机30的满负载运行中，来自气缸组31和32的气缸20的废气全部通过第一排气歧管33流到废气涡轮增压器35和36。因此，在这些运行状态下，气缸组31和32的气缸20的以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道26以及与后者相互作用的第二排气门22是关断的，而只有以喷嘴的形式形成轮廓的第一排出通道25、或者与后者相互作用的第一排气门21是接通的。当内燃发动机30运行在内燃发动机30的中等速度或高速度上的满负载模式中时，废气则可以通过对应的气缸组31和32的排气歧管33和34 二者流到对应的废气涡轮增压器35和36，在这种情况下，这些气缸20的第二排出通道沈(这些排出通道是以扩散器的形式形成轮廓的)、或者这些气缸20的第二排气门22(这些排气门与所述第二排出通道相互作用)于是被接通。这种按照内燃发动机30的运行状态来接通或关断以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈、或者接通或关断与后者相互作用的排气门22，优选不是突然地在所有气缸20上执行，而是按照这些气缸20的点火顺序选择性地应用到这些气缸上。这可以按照气缸组31 和32的这些气缸20的点火顺序在气缸组31和32之间交替地发生。图7示出了一种内燃发动机30'的一个说明性实施方案，这种内燃发动机在其基本构造和运行方面与图6中的内燃发动机30相对应，图7中的内燃发动机30'与图6中的内燃发动机30之间唯一差别在于，在图7中的内燃发动机30'中采用了图2示出的气缸20'，而不是图1示出的气缸20。作为一个替代方案，还有可能在图6和图7的内燃发动机中采用来自图3的气缸20"。图8示出了与图6和图7中内燃发动机相关的更多细节，S卩，被安排在气缸组31 和32的废气涡轮增压器35和36的下游的一个废气后处理系统的细节。因此，有可能从图 8中看到，每个气缸组31，32具体地配有一个专用的或单独的催化转换器38，39的方式为， 离开对应的废气涡轮增压器35，36的涡轮机37的废气流动进入指配给对应的气缸组31，32的一个催化转换器38，39。通过一个旁通阀40，在每个气缸组31，32的区域内，有可能使通过第一排气歧管 33运送的废气转向而越过对应的废气涡轮增压器35，36的涡轮机37直接进入对应的催化转换器38，39。这些气缸组特定的催化转换器38和39配有一个共用的尾部消声器41，废气在流动通过该尾部消声器后被通过排气尾管42排出到机动车辆的环境中。图9示出了根据本发明的内燃发动机30"的另一个说明性实施方案，该内燃发动机具有两个气缸组31和32，每个气缸组都包括三个气缸，而且在图9中采用了图2示出的气缸20'。应该指出的是，还有可能在图9中使用图1和图3的气缸20或20〃。在图3中的说明性实施方案中，每个气缸20'具有两个第一排气门21和一个第二排气门22，这两个第一排气门带有以喷嘴的形式形成轮廓的多个第一排出通道25，该第二排气门带有以扩散器的形式形成轮廓的一个第二排出通道26。在每个气缸组31，32的区域内，这些气缸20'的排出通道25 (这些排出通道是以喷嘴的形式形成轮廓的)各自通入一个共用的第一排气歧管33，通过与喷嘴式的排出通道 25相互作用的排气门21离开气缸组31，32的这些气缸20 ‘的废气可以通过该第一排气歧管被给送到对应的气缸组特定的废气涡轮增压器35，36的涡轮机37上。从图9中可以进一步看到，以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道沈在每个气缸组31，32的区域内各自通入一个共用的第二排气歧管34，但是在图9中，气缸组31和32 的第二排气歧管34 (这些气缸20的以扩散器形式形成轮廓的对应的第二排出通道沈通入其中)是合并的，并且，通过与以扩散器形式形成轮廓的这些第二排出通道沈相互作用的排气门22离开内燃发动机30"的气缸20'的废气被通过这些合并的第二排气歧管34运送到一个第三废气涡轮增压器43，即其中的一个涡轮机37，并且因此，该第三废气涡轮增压器43是气缸组31，32 二者共用的一个废气涡轮增压器43。因此，如已经联系图6和图7中相关的内燃发动机30和30'而描述的内容，在图 9中内燃发动机30"的气缸20'的以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈、或者与后者相互作用的排气门22的接通和关断执行的方式为，在该内燃发动机的部分负载运行中、或在该内燃发动机的非稳态运行中、或者在该内燃发动机的一个较低的发动机速度范围内的该内燃发动机的满负载运行中，废气全部通过第一排气歧管33、进而通过以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25并且进而通过与后者相互作用的第一排气门21被给送到气缸组特定的废气涡轮增压器35，36上。在图9中，在内燃发动机的中等速度或高速度上的内燃发动机 30"满负载运行中，以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈、或与后者相互作用的第二排气门22被接通，结果是，在9图中，在内燃发动机30"的中等速度和高速度上的满负载运行中，废气于是可以通过第二排气歧管；34被给送到共用的废气涡轮增压器43的涡轮机37 上。虽然在图10中出于清晰的原因仅示出了每个气缸组31，32的一个气缸，但在图10 中示出了图9中内燃发动机30"的更多细节。因此，图10具体地示出共用的废气涡轮增压器43 (即其中的涡轮机37)配有一个涡轮机接通阀44，通过该涡轮机接通阀可以按照内燃发动机30"的运行状态来选择性地接通或关断废气涡轮增压器43。无论何时关闭涡轮机接通阀44，都没有废气可以流过废气涡轮增压器43的涡轮机37，而且结果是，废气于是可以通过气缸组特定的废气涡轮增压器35和36来被引导。要接通共用的废气涡轮增压器 43，就必须打开涡轮机接通阀44。图10进一步示出了增压空气流动的细节，并且从图10中可以看到，增压空气在每个压缩机45的区域内可以被压缩，并且通过多条增压空气管线46被给送到气缸20'的进气门23和M上。为了避免压缩的增压空气在第三涡轮增压器43被关断时通过进入后者，第三涡轮增压器43的压缩机45在输出侧配有一个止回阀47，所述阀门防止了由气缸组特定的废气涡轮增压器35和36的压缩机45所压缩的增压空气流过共用的废气涡轮增压器43的压缩机45的区域。图11示出了图9和图10中内燃发动机30"的更多细节，具体地是被安排在废气涡轮增压器35，36和43的下游的一个废气后处理装置的细节，并且在图11中，穿过气缸组特定的废气涡轮增压器35和36(即其中的涡轮机37)的废气被引导至气缸组特定的催化转换器38和39上。每个气缸组特定的废气涡轮增压器35，36又配有一个旁通阀40，通过该旁通阀， 通过第一排气歧管33的废气可以被转向而越过对应的气缸组特定的废气涡轮增压器35， 36的涡轮机37，并且路径被安排为，通过第二排气歧管而向气缸组31和32的共用的废气涡轮增压器43的方向。根据图11，气缸组31与32 二者共用的废气涡轮增压器43也配有一个旁通阀40， 通过该旁通阀，废气可以被转向越过其涡轮机37。穿过这些气缸组特定的废气涡轮增压器35和36并且然后通过气缸组特定的催化转换器38和39的废气，可以然后被引导通过一个共用的催化转换器48，而且，通过旁通阀 40被转向越过废气涡轮增压器35，36和43、或者被引导通过该共用的废气涡轮增压器43 的废气也可以穿过该共用的催化转换器48。一个共用的尾部消声器41再次被提供给气缸组31和32 二者。图12示出了图11中那些被安排在废气涡轮增压器35，36和43的下游的一个废气后处理装置的替代的细节。因此，在图12中，每个气缸组31，32虽然再次被指配了专用的催化转换器38和39，但是与图11相反，这些被实施为“环式催化转换器”，而且，被引导通过第一排气歧管33的废气被引导通过环式催化转换器38和39的一个内部催化转换器区段38a，39a,而穿过第二排气歧管34的废气穿过这些环式催化转换器38和39的一个外部催化转换器区段38b，39b。穿过排气歧管33、即通过与以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25相互作用的那些排气门21而离开气缸20，20'和20"的废气，穿过气缸组特定的废气涡轮增压器35和36，亦或是通过多个旁通阀40被转向越过它们，但是在任何情况下都被弓I导通过对应的环式催化转换器38，39的内部催化转换器区段38a，39a。相反，通过第二排气歧管；34离开气缸组31和32 (即通过气缸20，20'和20"的与以扩散器的形式形成轮廓的通道沈相互作用的排气门22流出)的废气，在每种情况下都被转向越过气缸组特定的废气涡轮增压器35和36，并且在穿过对应的环式催化转换器38，39的外部催化转换器区段38b，39b之后被向共用的废气涡轮增压器43的方向引导。取决于被指配到其上的旁通阀40的位置，所述废气穿过共用的废气涡轮增压器43的涡轮机37亦或被转向越过后者。在图12中的内燃发动机30"的变型中，存在两个尾部消声器49和50，且尾部消声器49被安排在共用的废气涡轮增压器43的下游，而尾部消声器50被安排在气缸组特定
11的废气涡轮增压器35和36的下游。通过以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25并且进而通过第一排气歧管33从气缸20，20'和20"排出的废气全部通过尾部消声器50进入环境中。相反，通过以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈并且进而通过第二排气歧管34从气缸组31和32的气缸20，20'和20〃排出的废气全部通过尾部消声器49进入环境中。在图13中示出了根据本发明的内燃发动机30" ’的另一个说明性实施方案。在图13中，内燃发动机30"‘再次具有两个气缸组31和32，它们各自包括多个气缸，而且通过实例的方式，在图13中再次采用了来自图2的气缸20'并且每个气缸组仅示出了一个气缸。应该注意的是，来自图1和图3中的气缸20或20"也可以被用于图13中的内燃发动机 30〃 ‘。在图13的说明性实施方案中，每个气缸组31，32配有两个气缸组特定的废气涡轮增压器51，52。在此，每个气缸组具有废气涡轮增压器51，以便废气通过第一排气歧管33 进行流动，即用于通过以喷嘴的形式形成轮廓的多个排出通道25从气缸组31和32的气缸 20'排出的废气，而每个气缸组具有废气涡轮增压器52，以便废气通过第二排气歧管34进行流动，即用于通过以扩散器的形式形成轮廓的多个排出通道26引出气缸组31和32的气缸20'的废气。无论何时以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈以及与后者相互作用的排气门 22按照内燃发动机30"‘的运行状态被关断，废气涡轮增压器52也被关断，并且结果是， 在该内燃发动机处于这些运行状态中时废气于是全部穿过废气涡轮增压器51。只有以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道沈、或者与后者相互作用的这些排气门22在发动机的一个中等的发动机速度范围和一个高的发动机速度范围的内燃发动机 30"‘满负载运行中被接通时，废气才又通过废气涡轮增压器52流动。根据图13，废气可以通过第二排气歧管34被引导至废气涡轮增压器52的涡轮机 37上，该废气涡轮增压器52的压缩机45配有多个止回阀47，以便防止已经在废气涡轮增压器51的压缩机45中被压缩的增压空气流过而进入废气涡轮增压器52的压缩机45。图14和图15示出了图13的内燃发动机30"‘的可能细节，所述细节与在废气涡轮增压器51和52下游的废气后处理相关。因此，在图13中，每个气缸组31，32配有一个气缸组特定的催化转换器38，39，这些转换器根据图12中的说明性实施方案被设计为环式催化转换器。穿过第一排气歧管33和废气涡轮增压器51的废气穿过环式催化转换器38 和39的一个中央催化转换器区段38a，39a,而穿过第二排气歧管34的废气或起始于第一排气歧管33并通过旁通阀40被转向越过废气涡轮增压器51的废气穿过环式催化转换器38 和39的外部催化转换器区段38b，39b。从图14中可以看出，气缸组31和32的每个废气涡轮增压器51 (流体可以从对应的第一排气歧管33被弓I导到这些废气涡轮增压器上)再次配有一个旁通阀40，通过该旁通阀可以使废气转向越过废气涡轮增压器51的对应的涡轮机37。流体可以从第二排气歧管 34或通过旁通阀40被引导到其上的废气涡轮增压器52并未配有任何旁通阀，而是配有涡轮机接通阀44。根据图14，离开这两个环式催化转换器38和39的废气在一个共用的尾部消声器 41中通过，并且通过排气尾管42从尾部消声器41进入环境中。图15与图14的不同之处在于被安排在废气涡轮增压器51和52下游的气缸组特
12定的催化转换器38和39的具体实施方案。在图14中，这些催化转换器38和39被实施为环式催化转换器。相比之下，在图15中，催化转换器38和39不是被实施为环式催化转换器，而是每个气缸组31，32的每个废气涡轮增压器51，52配有对应的催化转换器38或39 的一个专用的催化转化器部分38a，38b，39a, 39b。在根据本发明的内燃发动机的所述说明性实施方案或变型中的共同因素是其气缸20，20'和20〃具有用于废气的多个排气门21和22，而且每个气缸20，20'或20〃的至少一个第一排气门21与以喷嘴的形式形成轮廓的第一排出通道25相互作用，每个气缸 20,20'或20"的至少一个第二排气门22与以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道沈相互作用。这些气缸形成至少一个气缸组，而且在该或每个气缸组的区域内，对应的气缸组的对应气缸具有两个单独的排气歧管33和34，具体地其方式为，使得每个气缸组的这些气缸的第一排出通道25 (这些排出通道是以喷嘴的形式形成轮廓的)通入一个第一排气歧管 33 ；这些对应气缸的第二排出通道26 (这些排出通道是以扩散器的形式形成轮廓的)通入一个分离的第二排气歧管34，而且这些排气歧管优选地具有用于废气的不同大小的流动截面，具体地其方式为，使得与以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25相互作用的排气歧管33 具有一个相对小的流动截面，并且与以扩散器的形式形成轮廓的排出通道26相互作用的排气歧管34具有用于废气的一个相对大的流动截面。通过排气歧管33和34的废气的流动取决于对应的内燃发动机的运行状态或运行
点ο在部分负载下、在非稳态运行中、以及在对应的内燃发动机的一个较低的速度范围内的满负载下，废气全部通过以喷嘴的形式形成轮廓的第一排出通道25，并且进而通过第一排气歧管33，流到气缸组特定的排气催化转换器。在对应的内燃发动机的一个中等或高的速度范围内的满负载运行中，废气也通过第二排气歧管34并且进而通过以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道沈(取决于该内燃发动机的具体实施方案)流动进入一个共用的废气涡轮增压器、亦或流动进入一个气缸组特定的废气涡轮增压器。鉴于在内燃发动机上的一个相对低的负载的情况下废气通过以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道25并且通过具有相对小的流动截面的第一排气歧管33被引导到废气涡轮增压器上的事实，就在该内燃发动机上存在一个相对低的负载的情况下(在这种情况下形成了相对少的废气)确保了废气动量的增加、在对应的废气涡轮增压器的区域内恒定压力的增压以及因此对应的废气涡轮增压器的良好的响应。无论何时形成了大量的废气，在该内燃发动机的一个高速度范围或中等速度范围内的满负载运行中，废气还被引导通过以扩散器的形式形成轮廓的排出通道26(第二排气歧管34通入其中)，而且以扩散器的形式形成轮廓的排出通道沈以及具有相对大的流动截面的第二排气歧管34带来了废气的动量的减少，并且恒定压力的增压被提供在对应的废气涡轮增压器(废气被通过这些第二排气歧管34给送到该对应的废气涡轮增压器上)的区域内。参考符号清单20，20'，20"气紅21排气门
22排气门23进气门24进气门25排出通道26排出通道30，30'，30〃，30〃 ‘内燃发动机31气缸组32气缸组33排气歧管34排气歧管35废气涡轮增压器36废气涡轮增压器37涡轮机38排气催化转换器38a, 38b催化转换器区段39排气催化转换器39a, 39b催化转换器区段40旁通阀41尾部消声器42 尾管43废气涡轮增压器44涡轮机接通阀45压缩机46增压空气管线47止回阀48排气催化转换器49尾部消声器50尾部消声器51排气催化转换器52排气催化转换器。
权利要求
1.一种内燃发动机，具有包括多个气缸的至少一个气缸组并且具有至少一个废气涡轮增压器，每个气缸包括用于废气的多个排气门，每个排气门被配有通入一个排气歧管的一个排出通道，并且通过该排气歧管，对应的废气在流过对应的排气门和排出通道之后可以被引导一个废气涡轮增压器的方向上，其特征在于，这些气缸O0，20'，20")的第一排出通道0 是以喷嘴的形式形成轮廓的，并且这些气缸的第二排出通道06)是以扩散器的形式形成轮廓的。
2.如权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，这些气缸O0，20'，20")的以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)在废气的流动方向上看具有一个逐渐增宽的流动截面。
3.如权利要求1或2所述的内燃发动机，其特征在于，这些气缸O0，20'，20")的以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道0 在废气的流动方向上看具有一个逐渐收缩的流动截面。
4.如权利要求1至3之一所述的内燃发动机，其特征在于，每个气缸00，20'，20〃) 各具有以喷嘴的形式形成轮廓的第一排出通道0 以及以扩散器的形式形成轮廓的一个第二排出通道06)。
5.如权利要求1至3之一所述的内燃发动机，其特征在于，每个气缸O0，20'，20〃) 各具有以喷嘴的形式形成轮廓的两个第一排出通道0 以及以扩散器的形式形成轮廓的一个第二排出通道06)。
6.如权利要求1至5之一所述的内燃发动机，其特征在于，该或每个气缸组(31，32)的气缸O0，20'，20")的以喷嘴的形式形成轮廓的第一排出通道0 各自通入一个共用的第一排气歧管(33)；并且该或每个气缸组(31，32)的气缸O0，20'，20")的以扩散器的形式形成轮廓的第二排出通道06)各自通入一个共用的第二排气歧管(34)。
7.如权利要求6所述的内燃发动机，其特征在于，以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道(25)通入其中的该或每个第一排气歧管(3 具有一个相对小的流动截面，以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)通入其中的该或每个第二排气歧管(34)具有一个相对大的流动截面。
8.如权利要求1至7之一所述的内燃发动机，其特征在于，所述发动机具有一个第一气缸组(31)和一个第二气缸组(32)，每个气缸组各配有一个单独的废气涡轮增压器，具体地其方式为使得该第一气缸组的以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道0 通入该第一气缸组(31)的一个第一排气歧管(33)，该第一气缸组的以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)通入该第一气缸组(31)的一个第二排气歧管(34)，该第一排气歧管(3 和该第二排气歧管(34)各自引导到指配给该第一气缸组(31)的该废气涡轮增压器(3 的一个涡轮机上，并且，该第二气缸组的以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道0 通入该第二气缸组(3 的一个第一排气歧管(33)，该第二气缸组的以扩散器的形式形成轮廓的排出通道(26)通入该第二气缸组(3 的一个第二歧管(34)，该第一排气歧管(3 和该第二排气歧管(34)各自引导到指配给该第二气缸组(3 的该废气涡轮增压器(36)的一个涡轮机上。
9.如权利要求1至7之一所述的内燃发动机，其特征在于，所述发动机具有一个第一气缸组(31)和一个第二气缸组(32)，每个气缸组各配有两个单独的废气涡轮增压器(51， 52)，具体地其方式为使得在每个气缸组(31,3 上，对应的气缸组的以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道0 通入该对应的气缸组的一个第一排气歧管(33)，该第一排气歧管引导到指配给该对应的气缸组的一个第一废气涡轮增压器(51)的一个涡轮机上，而该对应气缸组的以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)通入该对应的气缸组(31，32)的一个第二排气歧管(34)，该第二排气歧管(34)分别引导到指配给该对应的气缸组的一个第二废气涡轮增压器(5 的一个涡轮机上。
10.如权利要求1至7之一所述的内燃发动机，其特征在于，所述发动机具有一个第一气缸组(31)和一个第二气缸组(32)，每个气缸组各配有一个单独的废气涡轮增压器(35， 36)并且这两个气缸组附加地配有一个共用的废气涡轮增压器(43)，具体地其方式为使得该第一气缸组的以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道0 通入该第一气缸组(31)的一个第一排气歧管(33)，该第一排气歧管(3 引导到指配给该第一气缸组(31)的单独的废气涡轮增压器(3 的一个涡轮机上，该第二气缸组的以喷嘴的形式形成轮廓的排出通道 (25)通入该第二气缸组(3 的一个第一排气歧管(33)，该第一排气歧管(3 引导到指配给该第二气缸组(3 的单独的废气涡轮增压器(36)的一个涡轮机上，并且，该第一气缸组的以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)通入该第一气缸组的一个第二排气歧管 (34)，该第二气缸组的以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)通入该第二气缸组(32) 的一个第二排气歧管(34)，这些第二排气歧管(34)各自引导到该共用的废气涡轮增压器 (43)的一个涡轮机上。
11.如权利要求1至10之一所述的内燃发动机，其特征在于，这些气缸的与以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)相互作用的那些排气门(22)、或者以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道( )、或者以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道06)通入其中的排气歧管(26)，是按照该内燃发动机的运行状态来被接通或关断的。
12.如权利要求11所述的内燃发动机，其特征在于，与以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)相互作用的排气门(22)、或者以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道06)、 或者以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道06)通入其中的排气歧管(34)，在该内燃发动机的部分负载运行中、或者在该内燃发动机的非稳态运行中、或者在该内燃发动机的一个低的发动机速度范围内的该内燃发动机满负载运行中，是被接通或关断的。
13.如权利要求10所述的内燃发动机，其特征在于，与以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)相互作用的排气门(22)、或者以扩散器的形式形成轮廓的排出通道( )、或者以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)通入其中的排气歧管(34)，在该内燃发动机的一个中等或者高的发动机速度范围内的该内燃发动机的满负载运行中，是被接通或关断的。
14.如权利要求12或13所述的内燃发动机，其特征在于，被指配给该共用的废气涡轮增压器的涡轮机的一个涡轮机接通阀G4)是按照该内燃发动机的运行状态来打开或关闭的，具体地其方式为，使得该涡轮机接通阀G4)在该内燃发动机的部分负载运行中、 或者在该内燃发动机的非稳态运行中、或者在该内燃发动机的一个低的发动机速度范围内的该内燃发动机的满负载运行中是关闭的，并且在该内燃发动机的一个中等或高的发动机速度范围内的该内燃发动机的满负载运行中是打开的。
15.如权利要求10至14之一所述的内燃发动机，其特征在于，这些气缸的与以扩散器的形式形成轮廓的排出通道06)相互作用的那些排气门(22)、或者以扩散器的形式形成轮廓的这些排出通道( )，是按照该内燃发动机的运行状态根据这些气缸O0，20'， 20")的点火顺序来被接通或关断的。
全文摘要
一种内燃发动机，具有包括多个气缸(20)的至少一个气缸组并且具有至少一个废气涡轮增压器，每个气缸(20)包括用于废气的多个排气门(21，22)，每个排气门配有通入一个排气歧管的一个排出通道(25，26)，并且，通过该排气歧管，对应的废气在流动通过对应的排气门和排出通道之后可以被引导一个废气涡轮增压器的方向上，并且，这些气缸(20)的第一排出通道(25)是以喷嘴的形式形成轮廓的，而这些气缸(20)的第二排出通道(26)是以扩散器的形式形成轮廓的。
文档编号F02D13/06GK102454474SQ20111032995
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者E·鲁奇曼, W·舒尔茨 申请人:Dr.Ing.h.c.F.保时捷股份公司