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CN107035512A - 具有并联增压和可激活涡轮内燃发动机的操作方法及执行所述类型方法的内燃发动机 - Google Patents

具有并联增压和可激活涡轮内燃发动机的操作方法及执行所述类型方法的内燃发动机 Download PDF

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CN107035512A
CN107035512A CN201710135570.5A CN201710135570A CN107035512A CN 107035512 A CN107035512 A CN 107035512A CN 201710135570 A CN201710135570 A CN 201710135570A CN 107035512 A CN107035512 A CN 107035512A
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L·斯塔姆普
K·格里泽
J·沃杰恩
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Abstract

本申请涉及具有并联增压和可激活涡轮内燃发动机的操作方法及执行所述类型方法的内燃发动机。提供耦接到第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的发动机的实施例。一个示例包括响应于第一条件,停用第一涡轮增压器的第一涡轮,并且通过第二涡轮增压器的操作满足增压需求;以及响应于停用第一涡轮,增加第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。以此方式,从轴承装置的漏油可以减少。

Description

具有并联增压和可激活涡轮内燃发动机的操作方法及执行所 述类型方法的内燃发动机
相关申请的交叉引用
本申请要求,2016年2月4日提交的德国专利申请No.102016201729.2的优先权。上述申请的全部内容通过引用全部并入本文用于所有目的。
技术领域
本公开涉及用于操作增压内燃发动机的方法。
背景技术
内燃发动机可包括汽缸体和至少一个缸盖,它们在组装端侧相互连接以形成汽缸。为了控制充气交换,内燃发动机可利用控制元件-通常是提升阀的形式-以及致动这些控制元件的致动装置。每个提升阀移动,以便实现,也即是执行,在打开位置和关闭位置之间的阀门升程,且通过这样做,在打开期间,打开了与阀相关联的开口。用于阀的移动的阀致动机构(包括阀自身)被称为阀驱动装置。汽缸盖通常用作容纳阀驱动装置。
在充气交换期间,燃烧气体经由汽缸的出气口排放,并且利用增压空气的充气经由进气口进行。阀驱动装置在正确的时间打开和关闭进气口和出气口,通常寻求最大可能的流横截面的快速打开,以便在流入和流出气体流中保持低节流损失,并且以便保证汽缸最可能的充气以及排气的有效排放。汽缸通常也提供有两个或更多个进气口和出气口。
通向进气口的进气管线以及邻接出气口的排气管线可至少部分地集成在汽缸盖中。汽缸的排气管线通常合并以形成一个共用的总排气管线,或者合并成组以形成两个或更多个总排气管线。排气管线合并以形成总排气管线在一般来说且在本公开的背景下被称作排气歧管,其中总排气管线的位于设置在总排气管线中的涡轮的上游的那部分,根据本公开被认为是属于排气歧管。
在歧管下游,出于内燃发动机增压的目的,排气可以被供应到至少两个排气涡轮增压器的涡轮,且如果存在的话,被供应到用于排气后处理的一个或更多系统。
排气涡轮增压器相对于机械增压器的优势在于不存在用于传递功率的机械连接,或者增压器和内燃发动机之间不需要机械连接。然而机械增压器完全从内燃发动机抽取用于驱动其自身所需要的能量,且由此降低了输出功率并由此不利地影响了效率,而排气涡轮增压器利用了热排气的排气能量。
排气涡轮增压器包括设置在同一轴上的压缩机和涡轮。热排气流被供给到涡轮并在所述涡轮中利用能量的释放而膨胀,结果是轴被置于旋转中。由排气流供应到涡轮且最终被供应到轴的能量被用于驱动同样是设置在该轴上的压缩机。压缩机递送并压缩供应到其的增压空气,结果获得了至少两个汽缸的增压。可提供增压空气冷却装置,籍此压缩的增压空气在进入到汽缸之前被冷却。
增压主要用以增加内燃发动机的功率。这里,压缩用于燃烧过程的空气,其结果是更大的空气质量在每个工作循环中能够被供应到每个汽缸。以此方式,可以增加燃料质量且因此增加平均压力。增压是用于增加内燃发动机功率的适宜手段同时维持不变的工作容积,或者是用于降低工作容积同时维持相同功率的合适手段。在任意情况下,增压导致容积功率输出增加以及更为有利的功率重量比。如果工作容积降低,由此可能将负荷集体转换为更高负荷,在更高负荷下,单位燃料消耗率较低。借由增压结合适当传动配置,也可能实现所谓的自动降速,其同样可能实现较低的单位燃料消耗率。增压因而在使得燃料消耗最小化(即,改善内燃发动机的效率)的内燃发动机研发中一直提供了帮助。
基本上寻求将排气涡轮增压器的涡轮设置为尽可能靠近汽缸的出气口,从而由此首先能够最优地使用热排气的排气焓,热排气的排气焓主要是由排气压力和排气温度确定,并且其次保证涡轮的快速响应行为且由此保证了涡轮增压器的快速响应行为。在这种连接中,因此还从根本上寻求热惯性和汽缸出气口与涡轮之间的管线系统体积的最小化,这可以通过降低排气管线的质量和长度而实现。
排气涡轮增压器的构造通常造成困难,其中基本上寻求在所有的旋转速度范围中获得显著的性能增加。然而,根据之前的系统,当某个发动机速度下冲(undershoot)时,观察到相对较为显著的扭矩降。如果考虑到充气压力比取决于涡轮压力比,所述扭矩降是可以理解的。例如,如果发动机速度降低,这导致较小的排气质量流量,且由此导致较低的涡轮压力比。结果是,充气压力比和充气压力同样在较低的发动机速度方向上降低,这等于扭矩降。
在之前的系统中,使用各种措施寻求改善增压内燃发动机的扭矩特性。
例如,一个这种措施是小的涡轮横截面设计,同时提供排气放气(blow-off)设施。这种涡轮也被称为废气门涡轮。如果排气流率超过临界值,排气流的一部分在所谓的排气放气进程期间经由旁路管线被引导经过涡轮。这种方案所具有的缺点在于,增压行为在较高发动机速度下或者相对较大量排气的情况下常常是不足的。
扭矩特性也可以有利地受到串联连接的多个排气涡轮增压器的影响。在一个示例中,通过串联连接两个排气涡轮增压器,其中一个排气增压器用作高压力级,而一个排气增压器用作低压力级,压缩机特性图能够被有利地扩展,具体为在较小压缩机流量的方向和较大压缩机流量的方向二者中。
特别地,在利用用作高压力级的排气涡轮增压器的情况下喘振极限在较小压缩机流量的方向上切换是可能的,这样的结果是即便是在小压缩机流量的情况下也能够获得高充气压力比,这在较低发动机速度范围中显著增强了扭矩特性。这通过针对较小排气质量流量设计高压涡轮和通过提供旁路管线来实现,借助旁路管线,在排气质量流量增加的情况下,增加的排气量被引导经过高压涡轮。为此目的,旁路管线于高压涡轮上游从排气排放系统分支,并于低压涡轮上游再次通向排气系统,其中截止元件被设置在旁路管线中,以便控制被引导经过高压涡轮的排气流。以这种方式增压的内燃发动机的响应行为相对于具有单级增压的类似内燃发动机来说被显著地改善,因为相对较小的高压级不太迟钝,也就是说,较小尺寸的排气涡轮增压器的转子能够更快地加速。
增压内燃发动机的扭矩特性还可以通过并联设置的多个涡轮增压器来改善,也就是说,通过并联设置的多个具有相对小的涡轮横截面的涡轮而改善,其中涡轮随着不断增加排气流率被连续激活。
然而,发明者已经意识到上述方案的问题。当可激活涡轮停用时,可激活涡轮的旋转速度大幅降低,使得,一旦重新激活,所述涡轮的转子可首先加速,以便以能够在压缩机侧生成并提供所需的充气压力。响应行为因此受损。
如果以低排气流率供给停用的涡轮,则停用的涡轮的旋转速度下降到较低的范围,且增压器轴的最小旋转速度得以保证或者维持。后者具有更为相关的优势。特别地,如果增压器轴的旋转速度下降到低于最小旋转速度,或者如果增压器轴甚至变为停滞,那么被油润滑过的增压器轴的轴承装置的密封件会在压缩机侧泄漏。进气侧的漏油具有严重的缺点。如果油经由相应的压缩机进入到进气系统,则供应到汽缸的油污染的新鲜充气不利地影响燃烧过程,由此,特别地,未处理的微粒排放会大大增加。油也可以沉积在进气系统的内壁上并且损害进气系统和/或压缩机中的流动条件,及污染设置在下游的增压空气冷却器。
漏油有多种原因。首先,一般在增压器轴中使用的迷宫式密封看起来仅当增压器轴在某个最小旋转速度时提供令人满意的密封作用。其次,当涡轮停用时,或者当压缩机没有被驱动时,通常的情况是轴承装置压缩机侧端上遍布负压,负压将轴承的油吸住或拉出,并使其进入到非驱动的压缩机下游的进气系统中。在此情况下,可以考虑到,当涡轮停用,非驱动的压缩机一般与共用的进气系统分开,其中优选地提供放气管线,其用作旁路管线并于压缩机下游从进气系统分支并于附加的操作性压缩机的上游通向进气系统。在涡轮停用时或者压缩机没有被驱动时,所述类型的进气系统支撑在轴承装置的压缩机侧端处生成的负压。通常的情况是,在迷宫式密封中提供材料衬套或环(优选地为具有漏封接头的环),也就是说,其被设置在迷宫式密封中。
发明内容
因此,提供一种操作增压内燃发动机的方法,该内燃发动机具有带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖并具有用于将增压空气供应至所述至少两个汽缸的进气系统,其中每个汽缸具有至少两个出气口用于排气的排放,其中至少一个出气口为可激活出气口的形式,每个出气口邻接排气管线以用于经由排气排放系统来排出排气,提供至少两个排气涡轮增压器,每个排气涡轮增压器包括设置在相同轴上的涡轮和压缩机,该轴可旋转地安装在油润滑轴承装置中,至少两个排气涡轮增压器的压缩机在进气系统中被并联设置,每个压缩机被设置在进气系统的分开的进气管线中,并且分开的进气管线于压缩机的下游合并以形成总进气管线,第一截止元件于第一压缩机的下游中设置在相关的进气管线中,至少两个汽缸的可激活出气口的排气管线合并(形成了第一排气歧管)以形成连接到第一排气涡轮增压器的涡轮的第一总排气管线,且至少两个汽缸的其他出气口的排气管线合并(形成了第二排气歧管)以形成连接到第二排气涡轮增压器的涡轮的第二总排气管线。该方法包括,从停用的第一涡轮以及停用的出气口出发(proceeding from),使用至少一个辅助机构增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。
在根据本公开的方法中,当第一涡轮停用时,或者当第一压缩机未被驱动时,轴承装置的压缩机侧端处,生成的负压被抵消,和/或在轴承装置压缩机侧端遍布的压力增加。为此目的,使用增加相关压力的辅助机构。
增压器轴的油润滑轴承装置通常经由回油管线连接到内燃发动机的曲轴箱,其中环境压力或者正压力在曲轴箱中遍布。当第一涡轮停用时或者第一压缩机未被驱动时,在与一般遍布于(prevailing)轴承装置压缩机侧端处的负压相互作用中,因此可以跨过轴承密封产生压力梯度,该压力梯度引起了油泄漏并迫使或者驱动油从轴承装置排出在压缩机侧进入进气系统。
根据本公开用于增加压力所使用的辅助机构在此情况下可以设想广泛的形式,其中提供联合使用的多种辅助机构也是可能的,也就是说同时地使用,或者可替代地,也就是说,交替地且以便相辅相成。
应当理解,提供以上发明内容是为了以简化形式介绍在具体实施例中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征,所述主题的范围由所附权利要求书唯一地限定。此外,所要求保护的主题并不限于解决上文或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方案。
附图说明
图1示意性地示出了内燃发动机的第一实施例。
图2示意性地示出了内燃发动机的第二实施例。
图3是示出用于在涡轮增压器的轴承装置的压缩机端侧处的压力的示例方法的流程图。
图4示意性地示出了示例涡轮增压器。
具体实施方式
如上所解释的,在单涡轮模式下操作的并行顺序涡轮增压器装置可导致第一(闲置(inactive))涡轮增压器的完全停滞。这会导致油通过涡轮增压器的密封系统的泄漏,进而引起进气空气中的油导致异常燃烧效果。除此之外,闲置涡轮增压器的转子和轴承系统会劣化。
根据本文公开的实施例,漏油可以通过采用小的次级空气泵而解决,该小的次级空气泵可以在第一涡轮增压器停用的情况下操作。一旦增压压力超过某个阈值,泵关闭,且因此不会因为其操作而消耗任何能量。
在另一个示例中,假设停用的涡轮增压器除了能够被排气能量途径推动之外,还能够是电推动的,涡轮增压器轴可以是电推动的,直到增压压力超过阈值。如上,该轴已经在足够速度下被推动,并且不会发生泄漏。
具有并联设置的至少两个涡轮的增压内燃发动机也是本公开的主题。至少一个涡轮是利用排气起作用的可激活涡轮的形式,也就是说,仅仅在相对高的排气流率的情况下才被激活。
为了进一步提高扭矩特性,根据本公开的内燃发动机的每个汽缸装备有至少一个可激活出气口。至少两个汽缸的排气管线然后以成组的方式合并,使得可激活出气口的排气管线和其他出气口的排气管线合并(在每一种情况下,形成排气歧管)以形成总排气管线。
可激活出气口的排气管线通往第一排气涡轮增压器的涡轮,而其他出气口的排气管线通往第二排气涡轮增压器的涡轮。被分配给可激活出气口的第一涡轮由此是可激活涡轮的形式。该可激活出气口在充气交换进程期间被致动,由此可激活涡轮被激活,要也就是说,仅仅在相对较高的排气流率存在的情况下,可激活涡轮才利用排气起作用。
与在两个涡轮上游提供单个连贯排气管线系统的概念相比,上述成组的,也即是使用两个相互独立的排放系统,显著提高了内燃发动机的操作行为,特别是在低排气流率下的行为,除此之外,因为排气连续流动所穿过的第二涡轮上游的管线容量在尺寸上通过这种措施得以减小,在低负荷和发动机速度下,也就是说在低排气流动速度存在的情况下,这是有利的,并且特别地改善了响应行为。
为了保证可激活涡轮的最小旋转速度,可以给可激活涡轮供应小的排气流率,即便是当其出气口停用时。为此目的,可以提供相应的管线以将排气歧管连接到第一涡轮,可能会使用至少一个附加截止元件,尽管这不利地增加了涡轮上游的排气管线系统的复杂性和空间需求。此外,管线会创建两个排气歧管之间的连接,并消除上述的成组。通过使用两个相互独立排气歧管所获得的效果至少会减弱。
借助至少一个停用出气口的提升阀从而在减小的升程和/或缩短的打开持续期间的情况下继续来操作,使得停用的第一涡轮继续利用排气起作用,从而给停用的第一涡轮供应小的排气流率也是可能的。当第一涡轮停用时,至少一个可切换出气口的阀在真正意义上不会停用,而是会在减小的升程和/或缩短的打开持续期间的情况下继续自始至终地操作和致动。降低的或低排气流率然后可以供应到停用的第一涡轮。为此目的,然而必须使属于可切换出气口的提升阀不仅仅是可切换的,也就是说不仅仅能够被激活或者停用,而且还可以是广泛可调整的,以便在至少多级模式下可切换。
然而,如上所解释的,操作停用的涡轮的一个问题在于,相关联的压缩机也不旋转,导致没有能力在涡轮增压器的轴承处保持足够的密封。因此,根据本文公开的实施例,当涡轮停用时,在相关联的压缩机处的压力可以经由辅助压力增加机构来增加。例如,泵可以用于增加轴的轴承装置压缩机侧端的压力。在另一个示例中,轴的轴承装置的压缩机侧端的压力可以使用充气压力增加,所述充气压力遍布进气系统中的第二操作性压缩机的下游,并可以被除去。
根据本公开的内燃发动机还可以具有两个汽缸盖。提供三个排气涡轮增压器也是可能的。
三缸直列发动机很少装备有并联设置的两个涡轮。但是根据本公开的排气管线的合并允许这种情况而不会存在问题,即便三缸直列发动机通常不适合成组,特别是成汽缸组。
因此,所提供的实施例中,内燃发动机具有带三个汽缸的汽缸盖。
提供了方法的实施例,其中使用泵来增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力,通过泵经由第一供给管线提供压缩空气。在上述示例中,泵被用于增加轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。该泵可以是电驱动的泵。
可以可替代地或者额外地提供这样的实施例,其中使用第二供给管线增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力,所述第二供给管线于第二压缩机下游从进气系统分支并提供用作压缩空气的增压空气。在上述示例中,使用充气压力增加轴的轴承装置的压缩机侧端的压力,所述充气压力遍布进气系统中第二操作性压缩机机下游,并可以被除去。
在其中泵被用于增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力以及其中第二供给管线和于第二压缩机下游遍布于进气系统中的充气压力用于增加相关压力这两种情况下,可以提供这样的实施例,其中使用压缩空气,以便驱动第一压缩机并将轴置于旋转。
那么,当第一涡轮停用,低空气流率被供应或提供到第一压缩机,低空气流率将设置在轴上的至少一个压缩机泵轮(impeller)置于旋转,且因此将该轴自身置于旋转。以这种方式,轴的旋转速度下降到较低程度,和/或增压器轴的最低旋转速度得以保证或者维持。第一压缩机的旋转转子此外保证了在进气系统下游所遍布的压力的增加。压缩机侧漏油因此以两种方式被消除,具体是首先通过将轴置于旋转,且其次通过增加压缩机侧的压力。后者降低了存在于跨过油润滑增压器轴的轴承装置的压缩机侧密封上的驱动压力梯度,所述驱动压力梯度导致漏油并且驱动或者迫使油进入到进气系统。
基本上还可能的是,油在涡轮侧经由停用的第一涡轮从轴承装置流出进入到排气系统,由此进入到提供在下游的排气后处理系统,即,催化转化器和微粒过滤器将被油污染,并且所述排气后处理系统的转化速率严重受损。甚至更严重的情况是,排气后处理系统的使用寿命被缩短,其中所述排气后处理系统的功能性也基本上处于危险之中。
在其中泵被用于增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力以及其中第二供给管线和于第二压缩机下游遍布于进气系统中的充气压力用于增加相关压力这两种情况下,可以提供这样的实施例,其中压缩空气被用于直接增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。
在以上示例中,第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力借助压缩机侧的轴承装置或者轴承密封件而直接增加,该装置或者密封件经由第一供给管线或者经由第二供给管线利用压缩空气起作用,使得遍布于那里的压力增加。经由压缩机侧密封件将油输送到进气系统中的驱动压力梯度以此方式被减小。
在其中泵被用于增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力以及其中第二供给管线和于第二压缩机下游遍布于进气系统中的充气压力用于增加相关压力这两种情况下,可以提供这样的实施例,压缩空气被用于增加第一压缩机的独立进气管线中的压力。
在以上示例中,第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力不是直接而是间接地增加。为此目的,使用压缩空气增加进气系统中的压力,因此还不可避免的情况是,在轴的轴承装置的压缩机侧端的压力增加,使得为漏油的原因、并驱动油跨过压缩机侧密封件进入到进气系统中的压力梯度得以减少。
如果泵和第一供给管线以及第二供给管线对于压力增加的目的都是可用的,则提供这样的实施例,其中如果遍布于第二压缩机下游的进气系统中的充气压力Pcharge高于可预定最小充气压力Pcharge,min,其中Pcharge≥Pcharge,min,则使用第二供给管线增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力;以及如果遍布于第二压缩机下游的进气系统中的充气压力Pcharge小于可预定最小充气压力Pcharge,min,其中Pcharge<Pcharge,min,则使用泵和第一供给管线增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。
这个实施例允许这样的事实,第二压缩机下游的增压空气的提取导致,也就是说引起,所提供的充气压力的降低。由此,关于所需求扭矩或者功率需求,有必要提供足够高的充气压力,内燃发动机的操作状态会产生阻止为了提供压缩空气而从进气系统提取增压空气,并使这是不可能的。
提供这样的实施例,其中使用第二供给管线增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力,所述第二供给管线于第二压缩机下游从进气系统分支并提供用作压缩空气的增压空气,如果遍布于第二压缩机下游的进气系统中的充气压力Pcharge高于可预定最小充气压力Pcharge,min,其中Pcharge≥Pcharge,min,则使用第二供给管线增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。
上述变形涉及其中第二供给管线可用于压力增加的目的而没有泵可用于压力增加的目的的实施例。结合关于从第二压缩机下游提取增压空气的上述变形的陈述可以在此无改变地应用。由于增压空气的提取而导致所提供的充气压力的降低在内燃发动机的所有操作状态中是不可能的。
提供这样实施例,其中使用电辅助驱动装置增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力,该辅助驱动装置以驱动的形式至少可连接到第一排气涡轮增压器的轴,并且激活的电辅助驱动装置将轴和安装在该轴上的至少一个压缩机泵轮置于旋转。
电辅助驱动装置被用于驱动第一压缩机并将轴置于旋转。以此方式,轴不会变得停滞。增压器轴的最小旋转速度能够,在某些情况下得以保证或者维持。第一压缩机的旋转转子此外保证了进气系统下游所遍布的负压压力的降低。压缩机侧的漏油因此首先通过将轴置于旋转,其次通过压缩机侧负压的降低而消减。后者降低了跨过轴承密封件在压缩机侧形成且导致漏油的压力梯度。
在当前情况下,第一压缩机不用于生成充气压力。第一压缩机实际上怠速运行,并且在提供了所要求的充气压力的第二操作性压缩机的方式下未处于负荷情况下。
在实施例中,其中除了所述类型的电辅助驱动装置外,第二供给管线出于压力增加的目的也可被使用,本文中所提供的实施例中,如果遍布于第二压缩机下游的进气系统中的充气压力Pcharge小于可预定最小充气压力Pcharge,min,其中Pcharge<Pcharge,min,则使用第一供给管线增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。
在示例中,用于执行上述类型的方法的增压内燃发动机包括具有带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖并具有将至少增压空气供应到两个汽缸的进气系统的增压内燃发动机,在内燃发动机中
-每个汽缸具有至少两个出气口用于排放排气,其中的至少一个出气口为可激活出气口的形式,每个出气口邻接排气管线以经由排气排放系统排放排气,
-提供至少两个排气涡轮增压器,每个排气涡轮增压器包括设置在同一个轴上的涡轮和压缩机,该轴可旋转地安装在油润滑轴承装置中,
-至少两个排气涡轮增压器的压缩机在进气系统中并联设置,每个压缩机设置在进气系统的独立进气管线中,其独立的进气管线于压缩机下游合并以形成总进气管线,
-第一截止元件于第一压缩机的下游被设置在相关联的进气管线中,
-至少两个汽缸的可激活出气口的排气管线合并(形成了第一排气歧管)以形成第一总进气管线,该第一总进气管线连接到第一排气涡轮增压器的涡轮,以及
-至少两个汽缸的可激活出气口其排气管线合并(形成了第二排气歧管)以形成第二总进气管线,该第二总进气管线被连接到第二排气涡轮增压器的涡轮,
-提供至少一个辅助机构用于增加第一排气涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。
已经结合根据本公开的方法所陈述的内容同样适用于根据本公开的内燃发动机。
根据本公开,当第一涡轮停用,第一压缩机能够与进气系统的其余部分分离,使得第二压缩机不会将递送作用(delivery action)传递到第一压缩机。为此目的,第一截止元件于第一压缩机下游设置在相关联的进气管线中,第一截止元件用于所述压缩机的停用。
当涡轮停用时,第一压缩机未正式驱动,也即没有生成充气压力的用意。在适当情况下,为了让第一压缩机不传递抵消关闭的第一截止元件的阻力的递送作用,放气管线是有利的,增压空气能够经由放气管线逸出或者排放。
所提供的内燃发动机的实施例中,至少两个汽缸的排气管线合并以在至少一个汽缸盖内形成总排气管线。
排气歧管集成在汽缸盖中降低了排气排放系统的质量以及从出气口到涡轮的长度。以此方式,热排气的排气焓能够被优化地利用,并且涡轮增压器的快速响应行为得以保证。此外,靠近出口设置的排气后处理系统快速地达到了它们的操作温度或者起燃温度,特别是在内燃发动机的冷启动之后。排气歧管集成到汽缸盖中另外允许驱动单元的极紧密包装,且此外还具有这样的优势,即,以歧管不需要由能够承受高的热负荷并且因此会很昂贵的材料制造而得的方式,所述排气歧管从可能提供于汽缸盖中的液态冷区装置受益。
排气歧管集成到汽缸该中也导致部件数量的减小,且由此降低了成本,特别是组装和采购成本。
所提供的内燃发动机实施例中,每个可激活出气口装备有可切换提升阀,停用的提升阀切断相关联的出气口,并且激活的提升阀在打开位置和关闭位置之间移动以实现阀升程Δhmax,且这样做时,由此在打开持续期Δtmax期间打开相关联的出气口。
所提供内燃发动机实施例中,每个可激活出气口装备有可调整提升阀,其中可调整提升阀是关于阀升程Δh和/或打开持续期Δt可调整的提升阀。可调整提升阀是可以多级方式调整的提升阀,特别地提升阀是可以三级式调整的提升阀,或者可以连续可变方式调整的提升阀。
所提供内燃发动机实施例中,总排气管线合并于涡轮下游形成共用排气管线。那么可能的是,使来自至少两个汽缸的所有排气执行排气后处理,特别是经由设置在共用的排气管线中的排气后处理系统来执行。例如,这可以是微粒过滤器、氧化催化转化器、和/或用于还原氮氧化物的排气后处理系统。
所提供内燃发动机实施例中,至少一个涡轮具有可变几何涡轮,这允许通过涡轮几何形状的调整或者有效涡轮横截面的调整而广泛适于各个操作点。此处,用于影响流动方向的导向叶片被设置在涡轮的泵轮的上游。与旋转的泵轮的泵轮叶片相反,导向叶片不随着涡轮的轴旋转,也就是说不随着泵轮旋转。导向叶片被设置为固定的但又不是完全不能移动的,而是设置为绕着它们自身的轴线旋转,使得靠近泵轮叶片的流体能受影响。相反,如果涡轮具有固定、不可变的几何形状,导向叶片不仅仅是固定的并且也完全不能移动,也就是说刚性固定地。
所提供内燃发动机的实施例中,至少一个涡轮为废气门涡轮的形式。
在此背景下,所提供的内燃发动机实施例中,第一排气涡轮增压器的涡轮为废气门涡轮的形式,第一旁路管线于所述第一涡轮上游从排气排放管线分支,从而形成了第一汇合部,且在在第一旁路管线中提供截止元件。
在此背景下,所提供的内燃发动机实施例中,第二排气涡轮增压器的涡轮为废气门涡轮的形式,第二旁路管线于所述第二涡轮上游从排气排放系统分支,从而形成了第二汇合部,且在第二旁路管线中提供截止元件。
所提供的内燃发动机实施例中,提供泵作为辅助机构,操作性泵经由第一供给管线提供压缩空气。
所提供的内燃发动机实施例中,提供第二供给管线作为辅助机构,所述第二供给管线于第二压缩机下游从排气系统分支,并提供用作压缩空气的增压空气。
在此背景下,所提供的内燃发动机实施例中,第二供给管线通向第一供给管线。
此处,所提供的内燃发动机实施例中,第二供给管线通向第一供给管线,从而形成汇合部,截止元件设置在汇合部处。
如已经提到的,所提供的内燃发动机实施例中,所提供的放气管线于第一压缩机和第一截止元件之间从相应进气管线分支并优选地于第二压缩机上游通向其他进气管线,且第二截止元件可以被设置在放气管线中。
由于通常的情况是,负压遍布第二压缩机的上游,打开的放气管线具有负压同样遍布于停用的第一压缩机下游的进气系统中的效果,由此跨过密封件的压力梯度得以实现。
增压内燃发动机的汽缸盖基本上是承受高热和机械加载的部件。特别地,由于排气歧管的集成,内燃发动机的热负荷和汽缸盖的热负荷又进一步增加,使得对冷却装置提出了增加的需求。因此提供其中提供液态冷却装置的增压内燃发动机的实施例。
在本公开的上下文中,表述“内燃发动机”涵盖特别是奥托循环发动机,而且还涵盖柴油发动机以及利用混合燃烧过程的混合动力内燃发动机,而且还涵盖不仅包括内燃发动机还包括电机的混合动力驱动,该电机能够以驱动的形式连接到内燃发动机并从内燃发动机接收功率或者,作为可切换辅助驱动而额外地输出功率。
图1示意性地示出发动机系统100的第一实施例,其包括装备有两个排气涡轮增压器8、9的增压内燃发动机1。每个排气涡轮增压器8、9包括设置在相同轴8d上的涡轮8a、9a和压缩机8b、9b,该轴被可旋转地安装在油润滑的轴承装置中。热排气伴随能量的释放而在涡轮8a、9a中膨胀。压缩机8b、9b压缩经由进气系统11、增压空气冷却器11和集气室12供应到汽缸的增压空气,结果内燃发动机的增压得以实现。
所述内燃发动机是四缸直列发动机1,其中四个汽缸3沿着汽缸盖2的纵轴线设置,也即是设置为一条直线。每个汽缸3具有两个出气口4(第一出气口4a和第二出气口4b),所述出气口邻接排气管线(第一排气管线5a和第二排气管线5b)以用于经由排气排放系统5来排放排气。在每种情况下,每个汽缸3的第一出气口4a被设计为可激活出气口4a,在充气交换过程期间只要排气流率超过预定排气流率且设置在下游的第一涡轮8a待被激活(即,利用排气来冲击),则可激活出气口4a打开。
所有汽缸3的可激活出气口4a的第一排气管线5a合并(形成了第一排气歧管6a)以形成第一总排气管线7a,该第一总排气管线连接到第一排气涡轮增压器8的涡轮8a,由此作为可激活涡轮8a而使用(也称为第一涡轮)。
所有汽缸3的第二出气口4b的第二排气管线5a合并(形成了第二排气歧管6b)以第二总排气管线7b,该第二总排气管线连接到第二排气涡轮增压器9的涡轮9a,也称为第二涡轮。
废气门类型结构的两个涡轮8a、9a,其中,在每种情况下,旁路管线8c、9c于涡轮8a、9a上游从相关联的排气管线7a,7b分支,并再次于所述涡轮8a、8b下游通向总排气管线7a,7b中。旁路管线8c、9c装备有截止元件。
内燃发动机1具有供应增压空气到汽缸3的进气系统11,其中涡轮增压器8、9的压缩机8b、9b并联设置在进气系统11中。第一压缩机8b被设置在第一进气管线11a中,且第二压缩器9b设置在第二进气管线11b中。进气管线11a、11b于压缩机8b、9b下游合并以形成总排气管线。
第一截止元件13a于第一压缩机8b下游设置在第一进气管线11a中,从而使得,当第一涡轮8a停用时,第一压缩机8b能够与进气系统11的其余部分分离,也就是说停用,那么第二压缩机不会将递送作用传递到第一压缩机8b。
具体地,当涡轮8a停用时,第一压缩机8b并非被主动地驱动。然而,为了使第一压缩机8b不传递抵消关闭的第一截止元件13a的阻力的递送作用,提供放气管线14,增压空气能经由该放气管线14递送到第二压缩机9b上游的第二进气管线11b中。第二截止元件13b设置在放气管线14中。
当第一出气口4a停用时,第一涡轮8a停用,因此第一压缩机8未被驱动。那么,通常的情况是,负压在轴的轴承装置的压缩机侧端遍布,该负压从轴承装置吸出油进入进气系统11。为了防止漏油,使用辅助机构17增加第一排气涡轮增压器8的轴8d的轴承装置的压缩机侧端的压力。
在图1所示实施例中,提供泵15,其经由第一供应管线16a使轴承装置或者轴承密封件承受压缩机侧的压缩空气的作用,使得那里所遍布的压力增加。经由轴承装置的压缩机侧密封件将油输送到进气系统11的压力梯度以这方式被降低。在一些示例中,第一涡轮增压器的轴可以经由电驱动装置(例如马达26)推动。马达26可以由车辆电池或者其他适宜能源提供动力。
发动机系统可以进一步包括控制系统。控制系统可包括控制器112。控制器112在图1中被示为微计算机,其包括微计算机单元(CPU)99、输入/输出端口(I/O)104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质,其在该具体示例中被示为只读存储芯片(ROM)106,随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110,以及数据总线。控制器112可接收来自耦接到发动机1的传感器的各种信号,除了之前讨论过的那些信号,还包括来自一个或更多个质量空气流量传感器的引入的质量空气流量(MAF)的测量值,其中所述一个或更多个质量空气流量传感器诸如为,质量空气流量传感器22(被设置用来测量进入到第一压缩机的质量流量)和质量空气流量传感器24(被设置用来测量进入到第二压缩机的质量流量);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20(在一些示例中,MAP传感器可以附加地或可替代地测量歧管温度)的绝对歧管压力信号MAP。发动机速度信号RPM可以根据信号PIP通过控制器112生成。附加的温度传感器(未示出)可被设置在排气装置中以测量排气温度、排气后处理系统温度或者其他温度;排气质量流量;排气氧浓度;和/或其他参数。
能够使用计算机可读数据能够编程存储介质只读存储器106,所述计算机可读数据表示通过处理器99可执行的指令,用于执行下面所述的方法,以及预期的但没有具体列出的其它变型形式。参考图3描述示例方法。
控制器112接收来自图1中各种传感器的信号并采用图1的各种致动器基于所接收的信号和存储在控制器的存储器中的指令调整发动机操作。例如,控制器可从一个或更多个传感器接收反馈以确定发动机负荷、发动机速度、排气质量流量和/或增压压力(例如来自MAF、MAP、PIP传感器和排气传感器的反馈),且然后可以调整废气门、截止阀、控制第一出气口的致动器以及(一个或多个)辅助机构中的一个或更多个的位置。
图2示意性地示出了发动机系统200的第二实施例,其包括增压内燃发动机1。寻求仅对与图1中实施例不同之处作出解释,为此原因也参考图1。相同的附图标记已经被用于相同的部件。
还在当前情况下,提供辅助机构17来增加第一排气涡轮增压器8的轴8d轴承装置的压缩机侧端上的压力。除了图1所示的使轴承密封件经由第一供给管线16a承受压缩机侧的压缩空气的作用泵15之外,还提供第二供给管线16b,第二供给管线16b于第二压缩机9b下游从进气系统分支并提供用作压缩空气的增压空气。那么,使用充气压力也增加轴8d的轴承装置的压缩机侧端的压力,该充气压力遍布进气系统11中操作性第二压缩机9b下游并能够被消除。
第二供给管线16b通向第一供给管线16a,从而形成第一汇合部18,截止元件18a设在汇合部18处。
停用的第一排气涡轮增压器8的轴8d的轴承装置的压缩机侧端的压力通过辅助机构17增加,具体为,如果遍布于第二压缩机9b下游的进气系统11中的充气压力Pcharge高于可预定最小充气压力Pcharge,min,则使用第二供给管线16b,如果遍布于第二压缩机9b下游的进气系统11中的充气压力Pcharge低于可预定最小充气压力Pcharge,min,则使用泵15和第一供给管线16a。
转到图3,示出图示说明用于增加发动机系统(例如图1或图2的系统)中压缩机侧端轴承压力的方法300的流程图。用于实施方法300和本文中所包括方法的其他指令可以通过控制器(如控制器112)基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(例如参考图1和图2所述的传感器)所接收的信号来执行。控制器可根据下述方法,采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在302处,方法300包括确定操作参数。所确定的操作参数包括但不限于,发动机速度、发动机负荷、增压压力、每个压缩机上游的质量气流流量、排气质量流量和其他参数。
在304处,方法300包括确定增压压力是否高于第一阈值压力。增压压力可以根据一个或更多个传感器(例如MAP传感器20)的输出而确定,和/或基于压缩机(如,压缩机9b)出口处的压力来确定。增压压力可以是进气歧管中的和/或在压缩机出口处相对于环境压力的压力。第一阈值增压压力可以是,需要来自两个压缩机的压缩以达到阈值压力的压力;压力低于第一阈值增压压力时,可以仅使用一个压缩机(如,第二压缩机9b)来达到命令的增压压力。
如果增压压力低于第一阈值,方法300进行到306以停用每个汽缸的第一出气口(如,第一出气口4a)。通过停用第一出气口,排气仅仅被引导到第二排气歧管(如歧管6b)和第二总排气管线(如排气管线7b),并不会行进穿过第一排气歧管(歧管6a)或者第一总排气管线(管线7a)。结果,发生的是,第二涡轮增压器的第二涡轮(涡轮9a)旋转,而第一涡轮增压器的第一涡轮(涡轮8a)不旋转,并且仅有第二压缩机(压缩机9b)被驱动而第一压缩机(压缩机8b)不被驱动。以此方式,即便是在不能获得足够的排气来足够地驱动两个涡轮时的低排气质量流量条件下,第二压缩机也可以提供所命令的增压。
然而,如上所解释的,当第一压缩机仍然停滞(如,未被驱动),跨过压缩机的压力梯度可致使油从第一涡轮增压器的轴的轴承装置漏出。因此,为了抵消该压力梯度,可以经由辅助机构增加第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力,如在308处所指示的。
一种或多种辅助机构可以用于增加第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。在一个示例中,如在310处所指示的,可以激活泵,例如泵15。泵可以流体地耦接到第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端,例如经由第一供给管线(如管线16a)。当泵被激活时,来自泵的压缩空气可以被供应到第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端。
在312处指示的另一示例中,压缩空气可以从第二压缩机下游经由第二供给管线(如管线16b)被引导到第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端。第二供给管线可在汇合部处连接到第一供给管线和截止元件(如截止元件18a)。为了从第二压缩机下游供应压缩空气,截止元件可以打开,因此可以经由第二供给管线在第二压缩机出口和第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端之间建立流体连通。
在314处指示的又一个示例中,第一涡轮增压器的轴可以经由电驱动装置(如马达26)推动。当电驱动被激活时,第一涡轮增压器的轴旋转,这降低了跨过第一压缩机的压力梯度。
在一些示例中,仅一个上述辅助机构被用于增加第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力。例如,图1的发动机系统100可仅仅包括泵和电驱动装置,并且可以不包括第二供给管线。如此,在发动机系统100中,泵可以被激活和/或电驱动装置被激活。在包括泵、第二供给管线和电驱动装置的其他系统(如图2所示的发动机系统200)中,利用哪个辅助机构的决定基于可用的电能和/或可用的增压压力。例如,当增压压力大于最小压力(其可以低于上述第一阈值压力)时,来自第二压缩机下游的压缩空气被引导到第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端。当增压压力不大于这个最小压力时,泵和电驱动装置中的一个或更多个可以被激活以提供增加的压力。以此方式,扭矩得以维持,在较低增压条件期间通过避免可用增压的损耗可以维持扭矩,而当增压不可用时电池损耗可以通过仅操作泵和/或电驱动装置而最小化。此外,当预期到在相对较短时间段内第一涡轮的激活发生时,电驱动装置可以优选地被激活(例如,相对于泵),以便当从仅利用一个涡轮增压器操作切换到利用两个涡轮增压器操作时,使第一涡轮增压器跟上速度,并得以快速过渡,且避免扭矩损失。
返回到304,如果确定增压压力不小于第一阈值,则方法300前进到316以激活第一出气口(或者维持第一出气口激活)。通过激活第一出气口,排气被引导到第二排气歧管和第二总排气管线二者,并被引导到达第一排气歧管和第一总排气管线。结果,第二涡轮增压器的第二涡轮的旋转以及第一涡轮增压器的第一涡轮的旋转发生,第二压缩机和第一压缩机(压缩机8b)二者都被驱动,以提供所要求的增压压力。
在318处,方法300包括维持(或者重新取得(resume))标准压力控制。当第一压缩机旋转以便压缩进气空气时,从轴承装置漏油的危险最小化,且因此经由辅助机构的压力增加是不需要的。如此,泵可以停用,如在320处所指示的;经由第二供给管线流动的压缩空气被阻塞,如在322所指示的;并且如果因为其他原因而有所指示(如第一涡轮增压器的快速建立),第一涡轮增压器的轴可仅仅通过电驱动装置推动,如324所示。然后方法300返回。
因此,上述方法300提供用于通过引起压缩机的旋转和/或在停用的涡轮增压器的轴的压缩机侧端的轴承处施加压力而使得跨过停用的压缩机的压力梯度最小化。
涡轮增压器可以响应于低的增压压力需求而被停用,如以上所解释的。然而,其他条件可以促进涡轮增压器的停用,例如低的排气质量流量。当涡轮增压器停用时,第二涡轮增压器仍然保持激活以提供所需求的增压压力。第一涡轮增压器可通过停用汽缸的通往第一涡轮增压器的涡轮的排气门或排气阀而被停用。在其他示例中,第一涡轮增压器可以经由废气门或者涡轮旁路阀的调整或者根据可替换机构而停用。
在一个示例中,压缩空气(如来自泵和/或第二压缩机下游)可直接被供应到第一涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端。图4示意性地示出了可以供应有压缩空气的示例涡轮增压器400。涡轮增压器400为图1和图2中涡轮增压器的非限制性示例。涡轮增压器400包括壳体402。在壳体402内是经由轴408耦接到压缩机406的涡轮404。虽然示出了单个壳体,但是应理解的是,在一些示例中,可以提供单独的压缩机和涡轮壳体。此外,虽然没有示出,涡轮和压缩机每一个均经由相应的入口和出口提供气体,且经由相应的出口释放膨胀的或者压缩的气体。
轴408包括涡轮侧端和压缩机侧端上的轴承。如图所示,压缩机侧端包括轴承410。轴承可以是滚珠轴承或者供油的其他适宜轴承。此外,密封件412可以存在,以防止油漏到压缩机。轴承410和/或密封件412可经第一供给管线414供应压缩空气。供给管线的定位是示例性的,且供给管线的其他位置也是可能的,例如流体地耦接到压缩机轮、压缩机入口和/或压缩机出口。
增加停用的涡轮增压器的轴的轴承装置的压缩机侧端的压力的技术效果是减少了轴承处的漏油,从而增加了涡轮增压器寿命并避免发动机劣化。
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,并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制器的控制系统执行。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更多个,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/或功能中的一个或更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以及其他的特征、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。
以下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。此类权利要求应当被理解为包括一个或更多个此类元件的结合,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。此类权利要求,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 (19)

1.一种操作增压内燃发动机的方法,所述内燃发动机具有至少两个汽缸并具有用于将增压空气供应到所述至少两个汽缸的进气系统,每个汽缸具有至少两个出气口用于排放排气,其中至少一个出气口为可激活出气口的形式,每个出气口邻接排气管线以经由排气排放系统排放排气,提供第一排气涡轮增压器和第二排气涡轮增压器,所述第一排气涡轮增压器包括设置在第一轴上的第一涡轮和第一压缩机,所述第一轴被可旋转地安装在油润滑的轴承装置中,所述第二排气涡轮增压器包括设置在第二轴上的第二涡轮和第二压缩机,所述第一压缩机和所述第二压缩机并联设置在进气系统中,所述第一压缩机设置在所述进气系统的第一进气管线中且所述第二压缩机设置在所述进气系统的第二进气管线中,且所述第一进气管线和所述第二进气管线于所述第一压缩机和所述第二压缩机下游合并以形成总进气管线,第一截止元件于所述第一压缩机的下游设置在所述第一进气管线中,所述至少两个汽缸的所述可激活出气口的相应的排气管线合并以形成耦接到第一总排气管线的第一排气歧管,所述第一总排气管线连接到所述第一排气涡轮增压器的所述第一涡轮,且所述至少两个汽缸的其他出气口的相应的排气管线合并以形成耦接到第二总排气管线的第二排气歧管,所述第二总排气管线连接到所述第二排气涡轮增压器的所述第二涡轮,该方法包括:
从停用的第一涡轮和停用的出气口出发,使用至少一个辅助机构增加所述第一排气涡轮增压器的所述第一轴的所述轴承装置的压缩机侧端的压力。
2.根据权利要求1所述的方法,其中使用所述辅助机构增加所述第一排气涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的所述压缩机侧端的所述压力包括使用泵,通过所述泵经由第一供给管线提供压缩空气。
3.根据权利要求1所述的方法,其中使用所述辅助机构增加所述第一排气涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的所述压缩机侧端的所述压力包括使用第二供给管线,所述第二供给管线于所述第二压缩机的下游从所述进气系统分支并提供用做压缩空气的增压空气。
4.根据权利要求3所述的方法,其中使用所述压缩空气,以便驱动所述第一压缩机并将所述轴置于旋转。
5.根据权利要求3所述的方法,其中使用所述压缩空气以直接增加所述第一排气涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的所述压缩机侧端的所述压力。
6.根据权利要求3所述的方法,其中使用所述压缩空气以增加所述第一压缩机的所述第一进气管线中的压力。
7.根据权利要求3所述的方法,其中增加所述第一排气涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的所述压缩机侧端的所述压力包括:
如果遍布于所述第二压缩机的下游的所述进气系统中的充气压力Pcharge高于可预定最小充气压力Pcharge,min,其中Pcharge≥Pcharge,min,使用所述第二供给管线增加所述压力,以及
如果遍布于所述第二压缩机的下游的所述进气系统中的所述充气压力Pcharge小于所述可预定最小充气压力Pcharge,min,其中Pcharge<Pcharge,min,使用泵和第一供给管线增加所述压力。
8.根据权利要求1所述的方法,其中使用辅助机构增加所述第一排气涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的所述压缩机侧端的所述压力包括使用第二供给管线,所述第二供给管线于所述第二压缩机的下游从所述进气系统分支并提供用作压缩空气的增压空气,如果遍布于所述第二压缩机的下游的所述进气系统中的充气压力Pcharge高于可预定最小充气压力Pcharge,min,其中Pcharge≥Pcharge,min,使用所述第二供给管线增加所述第一排气涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的所述压缩机侧端的所述压力。
9.根据权利要求1所述的方法,其中增加所述第一排气涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的所述压缩机侧端的所述压力包括使用电辅助驱动装置,所述电辅助驱动装置以驱动的形式至少可连接到所述第一排气涡轮增压器的所述轴,激活的电辅助驱动装置将所述轴和安装在所述轴上的至少一个压缩机泵轮置于旋转。
10.根据权利要求9所述的方法,其中如果遍布于所述第二压缩机的下游的所述进气系统中的充气压力Pcharge小于可预定最小充气压力Pcharge,min,其中Pcharge<Pcharge,min,使用所述电辅助驱动装置增加所述第一排气涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的所述压缩机侧端的所述压力。
11.一种系统,其包括:
增压内燃发动机,其具有带有至少两个汽缸的至少一个汽缸盖;
进气系统,其用于将增压空气供应到所述至少两个汽缸;
每个汽缸具有用于排放排气的第一出气口和第二出气口,每个第一出气口是可激活的出气口,每个第一出气口邻接第一排气管线,且每个第二出气口邻接第二排气管线,以经由排气排放系统排出排气;
第一排气涡轮增压器和第二涡轮增压器,第一涡轮增压器包括设置在相同的第一轴上的第一涡轮和第一压缩机,所述第一轴被可旋转地安装在油润滑的轴承装置中,第二涡轮增压器包括设置在相同第二轴上的第二涡轮和第二压缩机;
所述第一压缩机和所述第二压缩机并联设置在所述进气系统中,所述第一压缩机设置在所述进气系统的第一进气管线中且所述第二压缩机设置在所述进气系统的第二进气管线中,且所述第一进气管线和所述第二进气管线于所述第一压缩机和所述第二压缩机的下游合并以形成总进气管线;
第一截止元件,其于所述第一压缩机的下游设置在所述第一进气管线中;
每个第一排气管线合并以形成耦接到第一总排气管线的第一排气歧管,所述第一总排气管线连接到所述第一排气涡轮增压器的所述第一涡轮;
每个第二排气管线合并以形成耦接到第二总排气管线的第二排气歧管,所述第二总排气管线连接到所述第二排气涡轮增压器的所述第二涡轮;
至少一个辅助机构,其用于增加所述第一涡轮增压器的所述轴的所述第一轴承装置的压缩机侧端的压力。
12.根据权利要求11所述的系统,其中所述辅助机构包括泵,所述泵在操作时可经由第一供给管线提供压缩空气。
13.根据权利要求12所述的系统,其中所述辅助机构还包括第二供给管线,所述第二供给管线于所述第二压缩机的下游从所述进气系统分支并提供用做压缩空气的增压空气。
14.根据权利要求13所述的系统,其中所述第二供给管线通向所述第一供给管线。
15.根据权利要求14所述的系统,还包括设置在汇合部的截止元件,所述第二供给管线于所述汇合部处通向所述第一供给管线。
16.根据权利要求11所述的系统,还包括放气管线,所述放气管线于所述第一压缩机和所述第一截止元件之间从所述第一进气管线分支,并且于所述第二压缩机的上游通向所述第二进气管线,第二截止元件设置在所述放气管线中。
17.一种操作耦接到第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的发动机的方法,其包括:
响应于第一条件,停用所述第一涡轮增压器的第一涡轮,并且经由所述第二涡轮增压器的操作满足增压需求;以及
响应于停用所述第一涡轮,增加所述第一涡轮增压器的轴的第一轴承装置其压缩机侧端的压力。
18.权利要求17所述的方法,其中增加所述压力包括:
当增压压力低于阈值压力时,激活泵并经由第一供给管线将压缩空气从所述泵供应到所述第一涡轮增压器;以及
当增压压力大于所述阈值压力时,打开定位在第二供给管线中的截止阀以从所述第二涡轮增压器的第二压缩机下游引导压缩增压空气到所述第一涡轮增压器。
19.权利要求17所述的方法,其中所述第一条件包括增压压力低于阈值压力和排气质量流量低于阈值质量流量中的一个或多个。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109372631A (zh) * 2018-12-13 2019-02-22 潍柴动力股份有限公司 一种相继增压润滑系统及其控制方法
CN112212534A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 制冷和/或液化设备
CN114934864A (zh) * 2022-03-30 2022-08-23 一汽解放汽车有限公司 车辆进气系统、车辆及车辆进气方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10107180B2 (en) * 2015-04-24 2018-10-23 Ford Global Technologies, Llc Two-stage supercharging internal combustion engine having an exhaust-gas aftertreatment arrangement, and method for operating a two-stage supercharged internal combustion engine
EP4390082A1 (en) * 2022-12-22 2024-06-26 Volvo Truck Corporation An engine system provided with two electrically assisted turbochargers in parallel

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102691569A (zh) * 2011-03-25 2012-09-26 福特环球技术公司 装备有废气门涡轮的内燃发动机和运行这种类型的内燃发动机的方法
CN102691568A (zh) * 2011-03-25 2012-09-26 福特环球技术公司 增压内燃发动机和运行这种类型的内燃发动机的方法
CN102748124A (zh) * 2012-07-26 2012-10-24 湖南大学 一种利用内燃机废气余热能实现进气增压的装置
CN103306805A (zh) * 2013-06-04 2013-09-18 北京理工大学 一种可调复合增压进气系统
DE202015101924U1 (de) * 2015-03-31 2015-06-03 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Turbinen und schaltbaren Auslassöffnungen
CN104806344A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 福特环球技术公司 具有部分停用的升压内燃发动机及其操作方法
CN104879207A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于带有停缸特征的内燃机的双级涡轮增压器系统
CN105298632A (zh) * 2014-07-07 2016-02-03 福特环球技术公司 机动车辆和适配方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3704967C1 (de) 1987-02-17 1988-05-11 Mtu Friedrichshafen Gmbh Aufgeladene mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mehreren parallel arbeitenden Abgasturboladern
DE102007046655B4 (de) 2007-09-28 2019-01-17 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP5449062B2 (ja) 2010-07-02 2014-03-19 三菱重工業株式会社 排ガスタービン過給機のシールエア供給装置
GB2499823A (en) 2012-03-01 2013-09-04 Cummins Ltd Turbine-generator and operation method
JP6169405B2 (ja) 2013-04-30 2017-07-26 日野自動車株式会社 二段過給システムの油漏れ防止方法及び装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102691569A (zh) * 2011-03-25 2012-09-26 福特环球技术公司 装备有废气门涡轮的内燃发动机和运行这种类型的内燃发动机的方法
CN102691568A (zh) * 2011-03-25 2012-09-26 福特环球技术公司 增压内燃发动机和运行这种类型的内燃发动机的方法
CN102691568B (zh) * 2011-03-25 2016-11-16 福特环球技术公司 增压内燃发动机和运行这种类型的内燃发动机的方法
CN102748124A (zh) * 2012-07-26 2012-10-24 湖南大学 一种利用内燃机废气余热能实现进气增压的装置
CN103306805A (zh) * 2013-06-04 2013-09-18 北京理工大学 一种可调复合增压进气系统
CN104806344A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 福特环球技术公司 具有部分停用的升压内燃发动机及其操作方法
CN104879207A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于带有停缸特征的内燃机的双级涡轮增压器系统
CN105298632A (zh) * 2014-07-07 2016-02-03 福特环球技术公司 机动车辆和适配方法
DE202015101924U1 (de) * 2015-03-31 2015-06-03 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Turbinen und schaltbaren Auslassöffnungen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109372631A (zh) * 2018-12-13 2019-02-22 潍柴动力股份有限公司 一种相继增压润滑系统及其控制方法
CN112212534A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 制冷和/或液化设备
CN114934864A (zh) * 2022-03-30 2022-08-23 一汽解放汽车有限公司 车辆进气系统、车辆及车辆进气方法
CN114934864B (zh) * 2022-03-30 2023-08-18 一汽解放汽车有限公司 车辆进气系统、车辆及车辆进气方法

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