具有雙通道渦輪的增壓內燃發動機以及操作所述類型內燃發動機的方法技術

本發明專利技術涉及一種增壓內燃發動機，其包括借助于分開兩個通道的外殼壁內的至少一個開口，在渦輪外殼內流體連接所述兩個通道的雙通道渦輪，其中提供至少一個可移置壁部以用于響應于排氣流速來打開外殼壁內的開口從而優化渦輪性能。

【技術實現步驟摘要】
相關申請的交叉參考 本申請要求于2013年2月20日提交的德國專利申請第102013202744.3號的優先權，其全部內容包含在此以供參考。
技術介紹
增壓內燃發動機可包括至少兩個汽缸，其中每個汽缸均具有用于排出排氣的出口。汽缸的排出管路可經配置形成排氣歧管。排氣歧管可被連接至渦輪增壓器的入口，從而增加更寬的發動機操作范圍上的功率密度。一種途徑是合并汽缸的排氣管路從而形成第一組和第二組，這樣一組汽缸排氣管路內的動態波現象至少可能對另一組汽缸具有不利影響。另一種途徑是將汽缸排氣管路合并至渦輪上游的單個總排氣管路內。進一步，已知這樣的概念，即兩個排氣歧管能夠連接至彼此以及彼此分離。本專利技術人所注意到的上述途徑的一個潛在問題是當汽缸的排氣管路可合并至第一和第二組時，會不利地干擾充氣交換。這種途徑將不允許渦輪在高負荷向進行最佳操作。本專利技術人所注意到的另一個潛在問題是單個總排氣管路在渦輪上游提供較大體積的排氣并且可削弱較低排氣流率時的渦輪操作。另外，連接排氣歧管可導致殘留氣體問題以及引發爆震。
技術實現思路
至少部分地解決上述問題的一個潛在途徑涉及增壓內燃發動機，其具有帶至少兩個汽缸的至少一個汽缸蓋，其中汽缸具有用于排出排氣的至少一個出氣口。進一步，出氣口可與排氣管路鄰接，且所述至少兩個汽缸可按如下的方式配置，即形成具有至少一個汽缸的兩組，其中汽缸組的汽缸的排氣管路合并形成總排氣管路，以致形成排氣歧管。兩個總排氣管路可被連接至雙通道渦輪，該雙通道渦輪包括安裝在渦輪外殼內的可旋轉軸上的轉子，這樣一個總排氣管路被連接至渦輪的兩個進氣口中的一個。其中進氣口與渦輪的一個通道鄰接，且雙通道可借助于外殼壁彼此分開地到轉子，這樣雙通道的排氣流可彼此分開地被引導至轉子。進一步，借助于轉子上游和進氣口下游的外殼壁內的至少一個開口打開，渦輪的雙通道在渦輪外殼內可連接至彼此。這樣可允許渦輪在較高排氣流率和較低排氣流率時的最佳操作。另一個潛在途徑是發動機的方法，其包括調節可移置壁，其用于打開和關閉轉子上游和進氣口下游的渦輪外殼的外殼壁內的開口，從而經開口流體地連接渦輪外殼的雙通道，以響應于超過閾值的排氣流率。以這種方式，依據發動機工況，能夠調節渦輪增壓器外殼內的多個通路之間的連通，從而提高整體性能。應當理解，提供上述概要是為了以簡化的形式介紹精選構思，其將在【具體實施方式】中進一步說明。這并不意味著確立所述主題事項的關鍵或基本特征，其范圍僅由【具體實施方式】后的權利要求限定。此外，所述的主題事項不限制于解決上述或在本專利技術中任何部分指出的任何不利的實施方式。【附圖說明】圖1a示例性示出雙流式渦輪的基本設計，截面垂直于轉子旋轉軸線。圖1b示例性示出雙流渦輪的基本設計，截面垂直于轉子旋轉軸線。圖1c示例性示出沿圖1b所指截面A-A的圖1b所示雙流潤輪。圖2a示例性示出增壓內燃發動機的第一實施例的雙流式渦輪，截面垂直于轉子旋轉軸線，且通道分開。圖2b示意性示出相對于圖2a旋轉90°的圖2a所示潤輪的截面。圖2c示意性示出圖2a所示渦輪，截面垂直于轉子旋轉軸線，且通道連接。圖2d示意性示出相對于圖2c旋轉90°的圖2c所示潤輪的截面。圖3a示意性示出在關閉位置沿排氣流方向可移動的可移置壁體。圖3b示意性示出在打開位置沿排氣流方向可移動的可移置壁體。圖4a示意性示出在關閉位置沿旋轉軸線可移動的可移置壁體。圖4b示意性示出在打開位置沿旋轉軸線可移動的可移置壁體。圖5示意性示出內燃發動機的例子。圖6示出操作可移置壁體的方法。【具體實施方式】一種增壓內燃發動機具有帶至少兩個汽缸的至少一個汽缸蓋，其中每個汽缸均具有用于將排氣排出汽缸的至少一個出氣口，且出氣口與排氣管道鄰接。所述至少兩個汽缸可按以如下方式配置，即形成具有至少一個汽缸的兩組，且汽缸組的汽缸的排氣管路合并形成總排氣管路，以致形成排氣歧管。進一步，所述兩個總排氣管路可被連接至雙通道渦輪，該雙通道渦輪包括被安裝在渦輪外殼內的旋轉軸上的轉子，這樣一個總排氣管路連接至渦輪的兩個進氣口中的一個，其中進氣口與渦輪的一個通道鄰接，且雙通道可通過外殼壁彼此分開地到轉子，這樣雙通道的排氣流可彼此分開地被引導至轉子。進一步，提供了 一種用于操作所述類型內燃發動機的方法。表達“內燃發動機”具體包含奧托循環發動機，但也包含柴油發動機和混合型內燃發動機，也就是說可使用混合燃燒過程操作的內燃發動機。內燃發動機具有可連接至彼此以形成汽缸的汽缸體和汽缸蓋。汽缸蓋通常用于保持氣門驅動。為了控制充氣交換，內燃發動機需要大體為氣門形式的控制元件和用于致動這些控制元件的致動裝置。所考慮的用于氣門移動的氣門致動機構(包括氣門自身)被稱為氣門驅動。充氣交換期間，燃燒氣體可經所述至少兩個汽缸的出氣口被排放，且經進氣口產生對燃燒室的充氣，也就是說引入新鮮混合物或充氣。根據現有技術，鄰接出氣口的排氣管路可以至少部分地被并入汽缸蓋內且可以合并以便形成共用總排氣管路，或成組從而形成兩個或更多個總排氣管路。排氣管路合并以形成總排氣管路一般被稱為排氣歧管。汽缸的排氣管路合并的方式可在特定情況下，也就是在排氣排放系統的特定配置中，基本取決于具有優先級的內燃發動機的操作范圍，也就是說內燃發動機操作行為最佳的操作范圍。在增壓內燃發動機的情況中，在排氣排放系統內提供排氣渦輪增壓器的至少一個渦輪，且其試圖在較低發動機轉速和/或負荷范圍(也就是說在相對低的排氣流率的情況)下呈現令人滿意的操作行為，則選擇所謂的脈沖增壓。本文中，為了增壓的目的以及為了改善內燃發動機的操作行為，應該利用在排氣排放系統中具體是在充氣交換期間出現的動態波現象。基本基于兩種不同的機制在充氣交換期間將燃燒氣體排出內燃發動機的汽缸。當開始充氣交換時出口閥打開接近下止點時，燃燒氣體以較高速度流經出氣口進入排氣排放系統，這是由于在燃燒結束時汽缸內盛行的高壓水平以及燃燒室和排氣管路之間的相關高壓差所致。所述壓力驅動的流動過程通過高壓力峰值促進，其中高壓力峰值還被稱為出口前振動，其沿著排氣管路以聲速傳播，同時隨著前進距離的增加，壓力因摩擦而有較大或較小程度地耗散，也就是說減少。在充氣交換的進一步過程中，汽缸和排氣管路內的壓力可相等，這樣燃燒氣體不再是主要以壓力驅動的方式被排空，而是由于活塞的往復運動而被排出。在較低負荷或發動機轉速下，也就是說在較低排氣流率下，出口前振動可有利地用于脈沖增壓作用，因此即使在較低渦輪轉速下也能獲得較高的渦輪壓力比。以這種方式，即使在僅有較低排氣流率的情況下，也就是說在較低負荷和/或較低發動機轉速下，也能夠通過排氣渦輪增壓的方式產生較高的充氣壓力比，也就是說入口側上的高充氣壓力。脈沖增壓作用已被證明特別有利于加速渦輪轉子，也就是說增加渦輪旋轉速度，該速度在內燃發動機怠速操作期間或較低負荷時會明顯下降，且在增加負荷要求的情況下在通過排氣流的方式盡可能較少地延遲的情況下應該頻繁地再次增加該速度。轉子的慣性以及軸軸承布置內的摩擦通常減慢轉子加速至較高旋轉速度，從而阻止充氣壓力立即上升。為了能夠利用排氣排放系統中所出現的動態波現象，尤其是出口前振動，為了脈沖增壓作用以便改善內燃發動機的操作行為，必須維持排氣排放系統內的壓力峰值或出口前振動。尤為有利地是如果在排氣管路內加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
增壓內燃發動機，包括帶有至少兩個汽缸的至少一個汽缸蓋，其中每個汽缸具有用于將排氣排出所述汽缸的至少一個出氣口，且每個出氣口與排氣管路鄰接；至少兩個汽缸被配置成形成兩組且每組在每種情況下具有至少一個汽缸；每個汽缸組的汽缸的所述排氣管路在每種情況下合并形成總排氣管路，以致形成排氣歧管；所述兩個總排氣管路被連接至雙通道渦輪，所述雙通道渦輪包括被安裝在渦輪外殼內的可旋轉軸上的轉子，這樣在每種情況下一個總排氣管路被連接至所述渦輪的所述兩個進氣口中的一個，其中每個進氣口與所述渦輪的一個通道鄰接，且所述兩個通道通過外殼壁彼此分開地到轉子，以致所述兩個通道的排氣流彼此分開地被引導至所述轉子；其中借助于所述轉子上游且所述進氣口下游的所述外殼壁內的至少一個開口打開，所以所述渦輪的所述兩個通道在所述渦輪外殼內能夠連接至彼此。

【技術特征摘要】
2013.02.20 DE 102013202744.31.增壓內燃發動機，包括帶有至少兩個汽缸的至少一個汽缸蓋，其中每個汽缸具有用于將排氣排出所述汽缸的至少一個出氣口，且每個出氣口與排氣管路鄰接； 至少兩個汽缸被配置成形成兩組且每組在每種情況下具有至少一個汽缸； 每個汽缸組的汽缸的所述排氣管路在每種情況下合并形成總排氣管路，以致形成排氣歧管； 所述兩個總排氣管路被連接至雙通道渦輪，所述雙通道渦輪包括被安裝在渦輪外殼內的可旋轉軸上的轉子，這樣在每種情況下一個總排氣管路被連接至所述渦輪的所述兩個進氣口中的一個，其中每個進氣口與所述渦輪的一個通道鄰接，且所述兩個通道通過外殼壁彼此分開地到轉子，以致所述兩個通道的排氣流彼此分開地被引導至所述轉子；其中 借助于所述轉子上游且所述進氣口下游的所述外殼壁內的至少一個開口打開，所以所述渦輪的所述兩個通道在所述渦輪外殼內能夠連接至彼此。2.根據權利要求1所述的增壓內燃發動機，其中所述雙通道渦輪是雙流式渦輪，其中在垂直于所述轉子的旋轉軸線的截面上觀察，所述兩個通道中的一個被布置在另一個頂部，并且被布置成至少沿弧形段以不同半徑按螺旋形包圍所述轉子。3.根據權利要求2所述的增壓內燃發動機，其中所述雙流式渦輪的所述兩個進氣口被布置成在所述外殼內距離所述渦輪的軸在不同半徑距離處。4.根據權利要求1所述的增壓內燃發動機，其中所述雙通道渦輪是雙流渦輪，其中所述兩個通道被布置成彼此相鄰并且至少沿弧形段以相等半徑按螺旋形包圍所述轉子。5.根據權利要求4所述的增壓內燃發動機，其中所述雙流渦輪的所述兩個進氣口被布置在所述外殼內距離所述渦輪的軸在相同半徑距離處。6.根據權利要求1所述的增壓內燃發動機，其中所述外殼壁是被固定地連接至所述外殼的不可移動壁。7.根據權利要求1所述的增壓內燃發動機，其中提供至少一個可移置壁部以用于打開所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·M·金德爾，N·A·斯科恩，V·斯米利亞諾夫斯基，R·斯塔爾曼，A·索梅沃夫，
申請(專利權)人：福特環球技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US