CN101849089A - 多级涡轮增压器*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种涡轮增压器***，包括串联连接的第一相对小的涡轮增压器和第二相对大的涡轮增压器以及排气流控制阀。排气流控制阀具有：进气口，在第一涡轮机上游与排气流连通；第一排出口，在第一涡轮机下游但是第二涡轮机上游与排气流连通；第二排出口，在第二涡轮机的下游与排气流连通。阀可操以选择性地允许或阻塞通过第一排出口和第二排出口的流动。

Description

多级涡轮增压器***
技术领域
本发明涉及多级涡轮增压器***。特别地，但不排除地，本发明涉及两级涡轮增压器***。
背景技术
众所周知，涡轮增压器是用于在高于大气压的压力(增压)下将空气供给内燃机的吸入口的装置。常规涡轮增压器基本上包括废气(排气)驱动的涡轮机叶轮，所述排气驱动的涡轮机叶轮安装在在涡轮机壳体内的可旋转轴上，所述涡轮机壳体接合在发动机出口歧管的下游。涡轮机叶轮的旋转转动安装在压缩机壳体内部的轴的另一端上的压缩机叶轮。压缩机叶轮将压缩空气输送到发动机进气歧管。涡轮增压器轴通常由位于接合在涡轮机与压缩机叶轮壳体之间的中心轴承箱内的轴颈轴承(journal bearing)和止推轴承(thrust bearing)(包括适当的润滑***)支撑。
在已知的涡轮增压器中，涡轮级包括：涡轮室，涡轮机叶轮安装在涡轮室内；环状入口通路，限定在面对的径向壁(facing radial wall)之间，所述面对的径向壁布置在涡轮室的周围；进气蜗壳，布置在入口通路周围；以及出口通路，从涡轮室延伸。这些通路和室连通，使得允许进入进气室的加压排气经由涡轮机通过入口通路流动到出口通路，并旋转涡轮机叶轮。还已知的是，通过在入口通路内设置叶片(称为喷嘴叶片)以偏转朝向涡轮机叶轮的旋转方向流动通过入口通路的气体而提高涡轮机性能。
已知的改善具有宽的速度/负载范围的发动机的涡轮增压效率是提供顺序的两级涡轮增压***，包括一个相对小的高压涡轮增压器和另一个相对大的低压涡轮增压器。涡轮增压器串联设置，使得来自发动机的排气首先流过高压涡轮增压器的较小的涡轮机，随后流过低压涡轮增压器的较大的涡轮机。阀控制的旁路通道设置为用于允许排气以高发动机速度和/或负载旁路高压涡轮机。类似地，两个涡轮增压器的压缩机也串联设置，使得空气首先流过低压涡轮增压器的相对大的压缩机，随后流过高压涡轮增压器的相对小的压缩机。再一次，阀控制的旁路设置为允许进口空气以高发动机速度和/或负载旁路高压涡轮增压器的压缩机。
发明内容
本发明的各实施方式是提供替换的或改进的多级涡轮增压器***。
根据本发明，提供了一种涡轮增压器***，包括：第一相对小的涡轮增压器；第二相对大的涡轮增压器；第一涡轮增压器包括位于第一排气通道中的第一排气涡轮机；第二涡轮增压器包括位于所述第一涡轮机下游的所述第一排气通道中的第二排气涡轮机；排气流控制阀，包括：进气口，在所述第一涡轮机上游与所述第一排气通道连通；第一排出口，在所述第一涡轮机下游但所述第二涡轮机上游与所述第一排气通道连通；第二排出口，在所述第二涡轮机的下游与所述第一排气通道连通；其中所述阀可操作为选择性地允许或阻塞通过所述第一排出口和第二排出口的流动。
根据本发明，排气控制阀可操作为选择性地允许排气流仅旁路第一涡轮机，或者旁路第一和第二涡轮机。照这样，该阀可操作为第一涡轮机旁路阀和第二涡轮机的“排气门”阀。
在本发明的优选实施方式中，所述阀可在下述模式下操作：用来阻塞通过所述第一排出口和第二排出口的流动的第一模式、其中允许流动通过所述第一排出口以允许至少一部分排气流单独旁路所述第一涡轮机的第二模式、以及其中允许流动通过所述第二排出口以允许至少一部分排气流旁路所述第一涡轮机和第二涡轮机的第三模式。
为了允许流动通过第一和第二排出口，各个端口可以部分或全部未被阻塞。在本文中，“全部未被阻塞(unobstructed)”理解为端口相对于阀的正常操作可以打开的最大程度。
优选地，所述排气流量控制阀为包括阀转子的回转阀，所述阀转子围绕阀轴线可旋转，以选择性地阻塞或不阻塞所述第一排出口和第二排出口。
根据本发明的另一个实施方式，涡轮增压器***还可以包括位于所述第一排气通道中的排气制动阀。如本领域技术人员将会认识到的那样，排气制动阀为位于发动机排出歧管下游的阀。在某些发动机操作条件下，该阀可以关闭，以限制通过该阀的流动。限制通过该阀的流动限制了来自发动机出口歧管的排气的流通，并且照这样，由于排气的压缩，在发动机歧管和发动机汽缸中产生了反压力。反压力产生施加至发动机的制动力。
用作排气制动阀的常用类型的阀为蝶形阀。然而，如本领域技术人员将会认识到的那样，可以使用任何适合的阀类型，如片状阀或回转阀。
在本发明的一些实施方式中，排气制动阀在打开位置和关闭位置之间是可活动的，在所述打开位置上，通过所述排气制动阀的流动至少基本上未被阻塞，在所述关闭位置上，通过所述排气制动阀的流动至少基本上被阻止。排气制动阀可以是能够移动至打开和关闭位置之间的一个或多个位置上的，以选择期望的通过流。然而，在其它实施方式中，排气制动阀可以仅在打开和关闭位置之间移动，使得排气制动阀有效地具有“打开/关闭”功能。在这种实施方式中，通过合适的排气流控制阀的控制，可以提供对排气制动力的调整。与其它实施方式相比，这样做的好处之处在于，排气制动阀可以要求降低的控制复杂度，并且属于轻质、小型类型的。
将会认识到，当排气制动阀位于其中通过排气制动阀的流动至少基本上未被阻塞的打开位置上时，通过该阀的流动可以完全未被阻塞；并且当排气制动阀位于其中通过排气制动阀的流动至少基本上被阻止的关闭位置上时，通过该阀的流动可能完全被阻塞。
根据本发明，排气制动阀可以位于所述第一排气涡轮机的上游和与所述排气流控制阀的进气口连通的接头的下游。在第一涡轮机将不暴露至由排气制动阀引起的任何反压力时，这在某些实施方式中可能是有好处的。在本发明的可替换实施方式中，排气制动阀可以位于所述第一排气涡轮机的下游和与所述排气流控制阀的第二排出口连通的接头的上游。在这种实施方式，排气制动阀可以位于与排气流控制阀的第二排出口连通的接头的上游。在本发明的另一个实施方式中，排气制动阀可以位于与所述排气流控制阀的第一排出口连通的接头的上游。
上述接头例如可以限定在第一排气通道和与排气流控制阀连通的导管之间，或者可以由排气流控制阀的直接通向第一排气通道的对应的端口限定。
本发明还提供了一种操作根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮增压器***的方法，该方法包括下述步骤：
(i)以第一模式操作所述排气流控制阀，以将所有的排气流传递通过所述第一涡轮机；
(ii)以第二模式操作所述排气流控制阀，以允许至少一部分排气流旁路所述第一涡轮机；以及
(iii)以第三模式操作所述排气流控制阀，以允许排气流旁路所述第一涡轮机，并且还允许至少一部分排气流旁路所述第二涡轮机。
如果如上所述，涡轮增压器***包括排气制动阀，则该方法还可以包括：
(i)关闭所述排气制动阀，以至少基本阻止通过排气制动阀的流动；以及
(ii)在排气制动模式下操作排气流控制阀，以允许至少一部分排气流旁路所述排气制动阀。
通过调整通过下述部件中的任何一种的排气流，所述排气流控制阀操作为调整所述排气流的允许旁路排气制动阀的量：
(i)所述排气流控制阀的进气口；
(ii)所述排气流控制阀的第一排出口；和
(iii)所述排气流控制阀的第二排出口。
根据本发明的另一方面，提供了一种涡轮增压器***，包括：第一相对小的涡轮增压器；第二相对大的涡轮增压器；第一涡轮增压器包括位于第一排气通道中的第一排气涡轮机；第二涡轮增压器包括所述第一涡轮机下游的位于所述第一排气通道中的第二排气涡轮机；旁路气体通道，在所述第一涡轮机上游的第一接头处和与所述第一涡轮机下游的第二接头处与所述第一排气通道连通；以及排气流控制阀，位于所述旁路通道中；其中所述排气流控制阀可操作为选择性地允许或阻塞通过所述旁路气体通道的流动；该涡轮增压器***还位于所述第一接头和第二接头之间的所述第一排气通道中的排气制动阀。
在一些实施方式中，排气制动阀可以位于所述第一接头和所述第一涡轮增压器之间。可替换地，所述排气制动阀可以位于所述第一涡轮增压器和所述第二接头之间。
排气流控制阀优选为具有如上所述的进气口、第一排出口和第二排出口的阀。然而，在其它实施方式中，排气流控制阀可以具有常规形式，如蝶形阀或片状阀(包括，例如已知的用来旁路已知的两级涡轮增压器***中的高压涡轮机的阀)。
如果涡轮增压器***包括如上所述的旁路气体通道和排气制动阀，则本发明还提供了一种操作涡轮增压器***的方法，该方法包括在排气制动模式下操作涡轮增压器***的步骤，其中在排气制动模式中，所述排气制动阀关闭，以至少基本上阻塞通过第一通道的流动，且所述排气流控制阀操作为控制通过旁路气体通道的流动，以调整制动力。
附图说明
现在将参照附图，仅以举例的方式，描述本发明的具体实施方式，在附图中：
图1为根据本发明第一实施方式的两级涡轮增压***的示意图；
图2a至2c示意性地图示了根据本发明的排气流量控制阀的操作；
图3为根据本发明的包括排气流量控制阀的涡轮机壳体的侧视图；
图4为根据本发明实施方式的图3中示出的涡轮机的排气流量控制阀的阀转子的透视图；
图5a至5c为图3的涡轮增压器的横截面，图示了对应于图2a至2c中示意性示出的阀转子位置的阀转子位置；
图6a至6f示意性地图示了可替换的阀转子横截面的例子；
图7为根据本发明的结合图3的涡轮机壳体的涡轮增压***的透视图；
图8示意性地图示了图1或图7的涡轮增压***在具有EGR***的发动机上的应用；
图9示意性地图示了根据本发明的涡轮增压***，还包括排气制动阀；
图10为图3中示出的涡轮机壳体的透视图，还包括根据本发明的排气制动阀；
图11为图10中示出的本发明实施方式的另一透视图，为了清楚起见，其中的一部分已经切除，排气制动阀处于打开位置；
图12为图10中示出的本发明实施方式的另一透视图，为了清楚起见，其中的一部分已经切除，排气制动阀处于关闭位置；和
图13a至13e示意性地图示了根据本发明实施方式的排气流量控制阀的操作，包括图9中示出的排气制动阀。
具体实施方式
首先参照图1，示意性图示的连续两级涡轮增压***包括相对小的高压(HP)涡轮增压器1和相对大的低压(LP)涡轮增压器2，串联连接至诸如柴油机之类的内燃机3。HP涡轮增压器1包括相对小的排气涡轮机4和相对小的压缩机5。LP涡轮增压器2包括相对大的排气涡轮机6和相对大的压缩机7。
排气从内燃机3的排气歧管8经由第一排气流动通路9流过涡轮增压器***。流动通路9引导排气流首先通过上游的HP涡轮机4，并随后通过下游的LP涡轮机6。沿着流动通路9离开LP涡轮机6的排气流可以馈送至排气***10，排气***10例如可以包括排气后处理***。后处理***可以是多种类型的后处理***中的一种，包括本领域技术人员普遍熟知的常规***。预期类型的后处理***包括设计用来去除微粒、氮氧化合物和其它调控发射物的后处理***。
排气流控制阀11设置在旁路(bypass)气路12a/12b中，以在一定操作条件下允许至少一部分排气流旁路HP涡轮机4，并直接流向LP涡轮机6。根据本发明，控制阀11还可操作为用作LP涡轮机6的排气门，允许旁路气流的一部分旁路HP涡轮机4和LP涡轮机6。这在下文中将进一步详细描述。
涡轮增压***经由到LP压缩机7的空气进气口13将压缩空气传递至内燃机(包括任何合适的后冷却器)。气流控制阀14设置为控制从LP压缩机出口通路15(经由任何后冷却器等)到内燃机入口歧管16的流动。气流控制阀14(例如可以为常规蝶形阀(或其它阀类型，如回转阀、闸式阀、片状阀、提升阀等))能够操作以控制沿着两条可能的下游流动通路的气流，经过HP压缩机5的第一流动通路17以及允许气流旁路HP压缩机5的第二旁路流动通路18。因此可以控制气流控制阀14(例如，通过内燃机管理***电子控制单元-ECU)，以允许气流旁路HP涡轮增压器1，同时排气控制阀11操作为允许流向LP涡轮增压器2的排气旁路HP涡轮增压器1。
图1包括穿过排气控制阀11的示意性截面，排气控制阀11为包括阀转子19的回转阀，具有在基本圆筒形阀室20内的旋转轴线X(相对于图1延伸到纸面中)。阀转子19大体上形成为有效地限定通过阀室20的阀门通道的圆筒的扇面。转子的径向外表面19a形成圆筒的弧面，以在圆筒形阀室20内自由旋转。这种一般形式的阀有时称为柱塞式转阀。
阀室20具有三个端口，包括单个进气口21和两个排出口22和23。进气口21与旁路通路的上游部分12a连通，上游部分12a又与HP涡轮机4上游的排气流动通路9连通。第一排出口22与旁路通路的第一下游部分12b连通，第一下游部分12b又与HP涡轮机4下游、LP涡轮机6上游的流动通路9连通。第二排出口23与第二下游旁路通路部分12c连通，该旁路通路部分12c又与LP涡轮机6下游的流动通路9连通。因此旁路通路部分12a和12b一起提供HP涡轮机4附近的旁路，旁路部分12a和12c一起提供HP涡轮机4和LP涡轮机6附近的旁路。如上所述，旁路通路12a/12c有效地提供了用于LP涡轮机6的排气门。
通过阀转子19在阀室20内围绕轴线X的旋转以分别阻塞或不阻塞排出口22和23，控制通过HP旁路通路12a/12b和LP旁路通路12/12c的流动。阀转子19的运动和定位将通常由ECU根据一种或多种控制方式控制。例如，可以响应于发动机速度和/或负载、HP和/或LP涡轮机的速度、或在内燃机进气歧管16处由涡轮增压器***产生的升压来控制阀转子19的位置。以下参照图2a、2b和2c描述包括排气控制阀11的涡轮增压***的示例性的操作方式。
首先参照图2a，其图示了阀转子19的位置，适合例如用于当具有低排气质量流时在低发动机速度和/或负载处进行排气流量控制。阀排出口22和23都被阀转子19的表面19a完全封闭，由此分别地关闭HP和LP旁路通路12a/12b和12a/12c两者，使得从发动机歧管8流出的排气必须沿着流动通路9流过HP涡轮机4，并随后流过LP涡轮机6。气流旁路阀14也将关闭，或基本关闭，以推动气流通过HP压缩机5(实际上，有利的是在该涡轮机旁路关闭之前关闭压缩机旁路阀14，以在HP压缩机上提供负载，其将在涡轮机旁路关闭时防止HP涡轮增压器超速)。由于HP涡轮机4的相对小的尺寸，则流过它的气体达到相对高的速度，并由此以相对高的速度旋转HP涡轮机4(和相应地HP压缩机5)，由此尽管排气质量流速率相对低，仍产生了大致上升的压力。由于其相对大的尺寸，LP涡轮机6旋转非常小，使得LP压缩机7仅产生少量的上升。
采用处于图2a中示出的位置中的阀转子19，HP涡轮机和LP涡轮机之间的功的分配(division of work)是每个涡轮机的相对流动区域的函数。HP涡轮机4以比大的LP涡轮机6高的膨胀比提供了大部分工作和操作。如果在阀转子19在图2a中示出的部分中的情况下发动机速度和/或负载增加，两个涡轮机的膨胀比都将增加，但HP涡轮增压器将继续提供大部分增压(考虑到不超过其有效膨胀比限制)。
当发动机速度和/或负载增加时，阀转子19可以旋转至第一排出口22的打开部分或全部，以允许至少一部分排气流流过HP旁路通路12a/12b，并且由此旁路HP涡轮机4。图2a图示处于其中端口22(和端口23)完全封闭的位置上的阀转子19，图2b示出了旋转至其中端口22完全打开但端口23保持封闭的位置的阀转子19。通过控制阀转子19在图2a和2b示出的两个位置之间的位置，根据本发明可行的是调整通过HP旁路气路12a/12b的HP旁路气流。例如，当发动机速度从低速度和/或负载情形开始增加时，阀转子19可以旋转为打开阀口22，以允许一部分排气流旁路HP涡轮机，使得在发动机速度和/或负载增加时，功的增加量通过LP涡轮增压器进行。
阀转子19的精确位置可以根据各种不同的操作控制策略进行控制。例如，阀11可以***作以保持HP涡轮机4上的特定膨胀比，或者以恒定膨胀比保持HP涡轮机4，或者以发动机的特定操作条件的接受范围内的膨胀比保持HP涡轮机4。可替换地或附加地，可以操作阀11，以将HP涡轮机4速度保持在某个范围之内，或者小于某个最大值，以防止超速。根据另一可行的控制策略，可以操作阀11，以在内燃机入口岐管16处产生期望的增压，或将增压保持在期望的范围之内(如，大于最小值和/或小于最大值)。提供合适的诸如涡轮增压器速度或增压传感器之类的传感器，以向ECU提供合适的控制信号，这将是简明的，如本领域技术人员将会认识到的那样。传感器通常可以包括用于监测发动机速度和/或负载、涡轮增压器速度、由每个涡轮增压器产生的增压、在发动机入口产生的增压和在控制阀11上游的排气流动通路内产生的反压力的传感器。
当发动机速度和/或负载增加且阀转子19被旋转进一步朝向图2b中示出的其中阀口22完全打开的位置时，由LP涡轮增压器做的功相对于HP涡轮增压器增加。取决于旁路排气流调整的特定控制策略，当大的LP涡轮机上的膨胀比增加时，涡轮增压器***的整个压力比例如可以增加或者保持恒定。
将会认识到，当HP旁路通路12a/12b由阀转子19的旋转打开时，在增压的增加量由LP压缩机提供时，HP压缩机旁路阀14也可以被打开。当HP旁路通路12a/12b根据控制阀11和旁路阀14的特定控制方式打开时，由涡轮增压***产生的整个增压可以增加。
在高的发动机负载和/或速度(其中阀转子19移向图2b中示出的其中HP旁路通路12a/12b完全打开的位置)处，涡轮增压***再次有效地起单个涡轮增压器***的作用，实质上所有的功现在都是由大的LP涡轮增压器做的。此时，HP压缩机旁路阀14通常将完全打开，以旁路HP压缩机5。然而，仍将的一部分排气流通过HP涡轮机，因为在HP涡轮机上有压力差。虽然这会产生可忽略的功，然而它将确保HP涡轮机4持续旋转，以帮助提供平稳的功传递，当发动机条件改变时HP在涡轮增压器中具有较少涡轮滞后，并且阀11***作以降低旁路流，将压缩功传递至HP涡轮增压器。
因此，本发明提供一种涡轮增压器***，包括排气流控制阀，排气流控制阀能够被精确地操作以在变化的操作条件中并根据不同的可行的控制方式调整到达HP和LP涡轮增压器的排气流。根据本发明，如上所述且如下文进一步描述的那样，阀还可以***作以为LP涡轮机6提供排气门功能。
一旦端口22完全打开，使得HP旁路通路12a/12b完全打开，则实质上所有的功都是由LP涡轮增压器做的。如果发动机速度和发动机负载持续增加，则LP涡轮机可以达到它的增压设计极限，超过该极限将导致LP涡轮机超速。通过为LP涡轮机设置单独的排气门阀，可以解决这个问题，该排气门阀可以以常规方式操作，以在达到增加压力极限时在LP涡轮机附近提供旁路通路。这种一般类型的各种形式的排气门阀在本领域是熟知的，例如包括提升阀结构，其或者直接地响应于LP压缩机中的增压的增加由气动执行机构或电动执行机构操作(通常在气动执行机构的情况中)，或者响应于编程在ECU中的设计控制方式在ECU的控制下操作。然而，根据本发明，这种单独的排气门阀不是必要的。更确切地说，当达到较高的发动机速度和发动机负载时，阀转子19可以进一步旋转，以至少部分打开排出口23，以允许一部分排气流流过旁路通路12a/12c。因此，LP旁路通路12a/12c有效地操作为LP排气门。
图2c示出了几乎完全打开的排气门12a/12c。将会认识到，通过控制转子19的精确位置，以改变端口23打开的程度，则排气门12a/12c可以根据需要进行控制，以限制LP涡轮机的增压。如同上述关于图2a和2b描述的阀那样，可以根据任何合适的操作方式经由ECU控制阀转子19的位置。
然而HP旁路通路12a/12b将通常构造为，使得在完全打开时，实质上所有的排气流将旁路HP涡轮机，因为需要一些排气流通过LP涡轮机排气以产生增压，LP排气门12a/12c不必然地需要能够通过整个排气流。排气门12a/12c或者构造为使得在完全打开时(在该情况下，HP旁路通路12a/12c也将完全打开)，LP或HP涡轮机都不会超速。
本发明提供了一种多级涡轮增压***，其中，HP涡轮机旁路阀和LP涡轮机排气门的功能结合成单个排气流控制阀。这减少了组件和相关的复杂度以及具有单独的HP旁路和LP排气门阀结构的涡轮增压***所要求的费用。
根据本发明的排气控制阀11可以在LP涡轮增压器外面封装(在合适的壳体中)，或者可以按照惯例封装在合适的LP涡轮机壳体中。图3和图5a至5c示出了这种LP涡轮机壳体的例子。
首先参照图3，其图示了根据本发明的涡轮增压***的LP涡轮机，其中排气控制阀封装在合适的LP涡轮机壳体30内。涡轮机壳体30被修改为限制控制阀套31。阀转子轴32从该壳体延伸，用于连接至合适的阀门驱动装置(未示出)。图3中还可以看见的是用于连接至发动机排气歧管8的歧管33、用于连接至HP涡轮机进气口的歧管34、LP出口35以及用于连接至HP涡轮机出口的LP进气歧管36的一部分。
图4示出了适合图3的涡轮机的阀转子19的一种实施方式的透视图。在转子19任一轴端的是轴19b，其限定轴线X，并允许阀转子可选择地安装在阀套31内。所图示的特定转子具有降低转子重量的内部孔19b。图4的阀转子19大体上为圆柱形，具有有效地限定阀门通道19e的剖面。阀门通道19e的精确结构在某种程度上受不同的阀口位置的影响，并顾及为了阀转子的所有运转位置优化排气流所进行的折中。
用于将转子19安装在阀套31内的合适的轴承结构(未示出)、和合适的阀传动机构(未示出)对本领域技术人员来说是熟知的。例如，致动装置可以为电力致动装置，例如步进马达或旋转电力致动装置，或者可以包括气动或液压致动装置或任何其它形式的致动装置。致动装置可以直接连接至从一个轴19b延伸的阀转子轴32。致动装置可以直接地连接至转子19，或者经由齿轮箱等连接至转子。各种可行的联接结构对本领域技术人员来说将会是明显的。
图5a至5c为沿图3的A-A线截取的图3的LP涡轮机壳体(包括图4的转子19)的截面。示意性地示出HP涡轮机4和其到LP涡轮机的连接。可以看见转子19位于由阀套31限定的阀室20内。还可以看见的是阀口21、22和23。阀口21打开到旁路通路部12a，阀口22打开到旁路通路部12b，阀口23打开到旁路通路部12c。旁路通路部12c不是严格地径向延伸，因为旁路通路部以一定的角度延伸进入纸面，旁路通路部与LP涡轮机下游的排气通路9的连通在图5a至5c中看不见。此外，虽然端口23显示为明显小于端口21和22，但事实上其沿着在纸面内延伸的方向伸长，因此比所显示的情况大。
在图5a和5b中，阀转子19示出为位于大体上对应于图2a和2b中示出的阀转子的位置的位置上。图5c示出了位于对应于图2c示出的位置的位置上的阀转子19。因此，图5a示出了这种阀转子位置，其中旁路通路完全关闭，使得所有的排气流沿着排气流动通路9引导至HP涡轮机(即，大体上在图5a至5c中指示的HP涡轮机的位置)，并且随后引导至LP涡轮机进气口36上。图5b示出了阀转子旋转至提供通过HP旁路通路12a/12b的整个HP涡轮机旁路的位置。如虚线所示，仍然存在小的流量通过HP涡轮机。图5c示出阀转子处于其中LP旁路通路(即LP排气门)完全打开以允许一部分排气流旁路HP和LP涡轮机两者的位置上。
如上所述，作为折中，转子19的结构设计为在阀转子的旋转范围内提供可接受的流动效率。这将参照图6a至图6f进一步说明。
图6a和图6b示意性地图示了封装在阀室41内的阀转子40，阀室41具有与旁路流动通路部12a连通的进气口21、与旁路流动通路部12b连通的第一排出口22、以及与旁路流动通路部12c连通的第二排出口23。如上所述，旁路通路部分12a/12b一起限定HP涡轮机旁路，旁路通路部分12a/12c一起限定LP旁路通路或LP排气门。阀转子40具有简单的截面，其为圆柱体的扇面，并具有有效表面(active surface)42。当转子40处于图6a中示出的位置上时，HP旁路通路12a/12b完全打开。在这个位置上，进气口21和第一排出口22两者都完全地没有被阀转子40阻塞，有效表面42与端口21和22的边缘对齐。然而，当转子40旋转至图6b中示出的位置上时(在该位置上LP排气门12a/12c打开)，端口21变为部分地被阀转子19阻塞。因此，在具有图6a和图6b中示出的截面结构的阀转子的情况下，当HP旁路通路完全地打开且LP排气门完全地关闭时优化了旁路流动，但当转子打开LP排气门端口23时流动效率降低。
图6c和图6d对应于图6a和图6b，但示出了可替换的具有有效表面44的阀转子结构43。转子43再次构造为圆柱体的扇面，但沿径向方向的尺寸减小，使得当转子43定位为完全地打开HP旁路通路12a/12b但阻塞LP排气门12a/12c时(如图6c所示)，通过阀室的流动效率被当气体流过端口21时流动通路尺寸的突然增加而折中。然而，当转子43位于图6d中示出的其中LP排气门12a/12c也完全打开的位置上时，由于转子43不提供对进气口21的部分阻塞，与由转子40实现的流动效率相比，流动效率提高。在该位置上，有效表面与端口21和23的边缘对齐。因此，当LP排气门12a/12c打开时，图6c和6d中示出的转子结构具有比图6a和6b中示出的转子结构好的流动特性，但不是在仅HP旁路通路12a/12b打开时。
在图6a至图6d中示出的两种阀转子结构之间提供折中的阀转子结构(其具有图4中示出的阀转子19的一般结构)在图6e和6f中示出(其再次对应于图6a/6c和图6b/6d)。修改的阀转子45基于图6a/6b的转子40的阀转子截面，但在区域46a中具有在有效表面46上形成的曲率，使得与具有图6b中所述的阀转子40相比，在转子45定位为打开如图6f中示出的HP旁路通路和LP排气门时，进气口21更少地被阻塞。类似地，当阀转子45位于图6e中示出的其中仅HP旁路通路打开但LP排气门关闭的位置上时，在排气流流过端口21时，转子形状45不提供如图6c中示出的阀转子43所展示的这种流动通路尺寸的大幅度增加。因此，阀转子形状45代表了一种折中，其不提供如转子40在处于图6a和6e中示出位置上时或如转子43在处于图6d和6f中示出位置上时那样好的流动效率，但不会遇到与转子40在处于图6b和6f中示出位置上时或转子43处于图6c和6e中示出的位置上时相同的流动效率的损失。
将会认识到，其它阀转子结构也是可行的，并且其它折中在其它实施方式可以是优选的。还将会认识到，阀口的精确定位、尺寸和结构可以改变，并且在设计阀转子时它可以具有轴承。
图7示出了根据本发明的涡轮增压器***，其包括连接至HP涡轮增压器的包括如图3中示出的LP涡轮机的LP涡轮增压器。图7中可看见的涡轮增压器***的许多部件包括LP涡轮机壳体30、LP涡轮机出口35、排气控制阀套31、阀轴32、用于连接至发动机排气歧管的歧管33、用于连接至HP涡轮机4进气口的歧管34、用于连接至HP出口的LP涡轮机进气口36、LP压缩机7、HP压缩机5、以及压缩机旁路阀套14。
根据本发明的涡轮增压器***可以结合在具有排气再循环(EGR)***的发动机中。在EGR***中，考虑到降低发动机排出物，从排气歧管获取的一部分排气再循环到发动机的进气歧管中，用于进一步燃烧。在图8中示意性地示出图1(或图7)的涡轮增压***在包括EGR***的发动机中的结合。图示的EGR***包括EGR再循环通路50，其经由EGR冷却器51将一部分排气流向发动机3的进气歧管16。通过排气循环通路50的流动由EGR控制阀52控制。EGR控制阀52可以为通常用在这种应用中的多种常规类型中的任何一种，包括蝶形阀、片状阀、回转阀等。
采用现代高效涡轮增压器***，进气歧管的增压通常能够超过在排气歧管处的排气压力，使得将再循环的排气重新引入进气歧管存在问题，例如要求专用的EGR泵等。在本发明的一些实施方式中，排气控制阀可以以下述方式操作，即有效地将涡轮增压效率降低到给定发动机操作条件可以实现的最大值以下，以将反压力保持在便于排气再循环的必要水平。换句话说，排气控制阀11可以以下述方式操作，即对排气再循环的发动机进气口和排气歧管条件进行优化，以降低排出物，同时最小化空气-燃料比，用于更好地消耗燃料。
在本发明在图3中示出的实施方式中，阀11便利地位于修改的LP涡轮机壳体中。将会认识到，在本发明的可替换的实施方式中，排气流量控制阀可以封装在不是这两个涡轮增压器中的任何一个的一部分的单独的阀套中。这种实施方式例如可以允许对两级涡轮增压***进行控制阀11的改进。在又一个实施方式中，HP涡轮机和LP涡轮机可以结合在共用壳体中，排气控制阀位于该共用涡轮机壳体内。
涡轮机可以属于固定或可变几何形状类型的。可变几何形状涡轮机与固定几何形状涡轮机的区别在于，进气口通道的尺寸可以改变，以优化质量流率范围内的气流速度，使得涡轮机的功率输出可以变化，以适合不同的发动机要求。例如，当传递至涡轮机的排气的体积相对低时，通过降低环形进气口通道的尺寸，将到达涡轮机叶轮的气体的速度保持在确保有效地进行涡轮运转的水平。设置有可变几何尺寸涡轮机的涡轮增压器称为可变几何形状涡轮增压器。
在一种已知类型的可变几何涡轮机中，通常称为“喷嘴环”的轴线活动壁构件限定了进气口通道的一个壁。喷嘴环相对于进气口通道的面对壁的位置可调整，以控制进气口通道的轴向宽度。因此，例如，当通过涡轮机的气流降低时，进气口通道宽度可以减小，以保持气体速度并优化涡轮机输出。
另一种已知类型的可变几何涡轮机为“摆动叶片”型。其包括具有位于涡轮机进气口通道中的可调整的导流叶片的可变导流叶片阵列。每个叶片围绕对应的平行于涡轮机轴穿过进气口延伸的枢转轴可枢转。提供了叶片传动机构，其连接至每个叶片，并且以引起每个叶片一致地移动的方式可移置，这种运动能够控制进气口的截面面积以及气体涡轮机叶轮的进口角度。
虽然包括固定几何形状涡轮机的两级涡轮增压***在某些方面可以替换使用相对复杂且昂贵的可变几何形状涡轮增压器，但根据本发明的两级涡轮增压***的一个(或两个)涡轮增压器可以为(任何类型的)可变几何形状涡轮增压器。例如，这可以期望进一步改进涡轮增压***的控制和在宽范围的发动机条件内优化涡轮增压性能的能力。
在本发明的上述实施方式中具有单个HP涡轮机。然而，将会认识到，根据本发明的涡轮增压***例如可以包括两个平行的HP涡轮机。例如，这两个HP涡轮机中的每一个可以从多缸发动机接收来自对应的汽缸箱的排气流(例如，每个接收来自V形构造的发动机的一个箱的排气)。在这种实施方式，每个HP涡轮机的出口可以在单个LP涡轮机的上游结合，并且，根据本发明，设置单个排气控制阀11，其中HP旁路通路12a/12b在两个HP涡轮机上游的排气通路9之间连通，排气通路9在LP涡轮机上游，但在两个HP涡轮机出口之后合并。
在包括多于两个HP涡轮机的实施方式中，HP涡轮机可以联接至共用HP压缩机，或联接至单独的对应的HP压缩机。
可替换地，除了设置两个单独的HP涡轮机从发动机汽缸的两个分离的箱中接收排气流，单个双入口HP涡轮机可以包括在根据本发明的涡轮增压器***中。而且，在根据本发明的包括一个或多个HP涡轮机的涡轮增压器***中，每个HP涡轮机可以构造为双入口涡轮机。
类似地，将会认识到，根据本发明的涡轮增压***可以具有并联运行的多于一组的顺序连接的涡轮增压器。例如，大体上如上所述的第一涡轮增压***可以从多缸内燃机的第一组汽缸接收排气流，如上所述的第二顺序涡轮增压配置可以从该内燃机的第二组汽缸接收排气流(每“组”可以包括单个汽缸)。
还将认识到，本发明不限于两级顺序涡轮增压***，而是可以以包括串联连接的多于两个涡轮机级的涡轮增压***实现。
本发明的涡轮增压器***还可以包括发动机制动阀，如图9中示意性示出的那样。排气制动阀53位于第一排气通道9中。如本领域技术人员将会认识到的那样，排气制动阀53为位于发动机出口歧管8下游的阀。在某种发动机运行条件下，阀53可以关闭，以限制通过阀53的流动。对通过阀53的流动的限制抑制来自发动机出口歧管8的排气的流动，并且由此由于排气的压缩在发动机歧管8和发动机汽缸中产生了反压力。反压力导致制动力被施加到发动机3。
在图9中，排气制动阀53示出为位于第一排气涡轮机4的上游和与排气流控制阀11的进气口21连通的接头54的下游。可替换地，排气制动阀53可以位于接头54的上游(以虚线示出，并表示为A)。作为另一种替换，排气制动阀53可以位于第一排气涡轮机4的下游和与排气流控制阀11的第一出口22连通的接头55的上游(以虚线示出，并表示为B)。作为另一种替换，排气制动阀53可以位于接头55的下游和第二排气涡轮机6的上游(以虚线示出，并表示为C)。作为另一种替换，排气制动阀53可以位于第二排气涡轮机6的下游和与排气流控制阀11的第二出口23连通的接头56的上游(以虚线示出，并表示为D)。作为另一种替换，排气制动阀53可以位于接头56的下游(以虚线示出，并表示为E)。
根据本发明，已知的排气制动阀可以用在位置A或E。这种排气制动阀可以属于本领域熟知的任何适合的类型，并且可以以本领域熟知的任何适合的方式控制和启动。同样，省略了用在位置A和B上的排气制动阀的操作的进一步讨论，这足以说明调整通过发动机制动阀的流动允许制动力施加到将要控制的发动机3上。将会认识到，在某些条件下，当不希望将HP涡轮机4或LP涡轮机6暴露至高的反压力时，将发动机制动阀定位在位置A是有利的。
如果排气制动阀53定位成它在图9中示出的那样，或者定位在位置B、C或D上，则阀53可以与涡轮机壳体30隔开，或者可以与涡轮机壳体30集成在一起，如图10所示。图10中示出的涡轮机壳体在结构上非常类似于图3中示出的涡轮机壳体。同样地，对应的特征已经用附图标记相应地标记了。在本发明在图10中示出的实施方式中，排气制动阀53已经定位成使得它与图9中的位置B一致。排气制动阀53以气密方式固定在LP进气歧管36和管道57之间的部分上，排气制动阀53的另一端连接至HP涡轮机4出口。将会认识到，虽然排气制动阀53示意性地位于图9中的位置B上，但在物理上，排气制动阀可以位于HP涡轮机4的出气口处、LP涡轮机6的进气口处或位于联接HP涡轮机4的出气口和LP涡轮机6的进气口的管道中(如图所示)。
图11和12示出了本发明的与图10中示出的相同的实施方式，但为了清楚起见，切掉了管道57、控制阀套和阀转子19的部分。可以看出，排气制动阀53包括蝶形片58，其由致动装置59驱动。致动装置可以电动操作、液压操作、气动操作，或者由任何其它合适的动力源操作。而且，致动装置可以直接地安装到级间管道57，直接地安装到涡轮机壳体30，或者可以由支架(未示出)固定。致动装置59的状态、以及因此蝶形片58的位置可以由发动机控制单元(ECU)控制。
虽然示出了蝶形排气制动阀53，将会认识到，可以使用任何适合的阀类型，如回转阀、闸刀式阀或常规的片状阀。
在该发动机的正常运行状态中，当不要求排气制动时，阀59操作到打开位置上，如图11所示。当阀59位于打开位置时，蝶形片58定向为使得其基本平行于通过管道57的气流的方向。照这样，通过排气制动阀53的流动至少基本上未被阻塞。管道57和蝶形片58的尺寸和形状可以优化，以最小化由于流动通路中存在蝶形片58出现的任何流动损失。
在发动机的排气制动模式中(其中要求排气制动)，阀59操作到关闭位置，如图12所示。当阀59处于关闭位置时，蝶形片58定位为使其基板横过管道57平放。照这样，因为蝶形片57基本上阻挡了管道57，通过排气制动阀53的流动至少基本上被阻止。
当排气制动阀53位于它的关闭位置时，排气流控制阀11以排气制动模式进行操作，以允许至少一部分排气流旁路排气制动阀53，由此调整制动力。在已知的排气制动中，施加至发动机的制动力被控制到排气流动由排气制动阀限制的程度。排气流动的限制越大，制动力越大。结果，排气制动阀必须能够改变它对排气流动提供的限制。由于它们要求稳健的性质以及控制和操作的复杂，这种排气制动阀倾向于较重。相反，所提出的发明的排气制动阀53仅需要在打开和关闭位置上进行操作。排气制动阀53不需要改变其所提供的排气流动的限制。相反，排气制动阀53关闭并且通过使用排气流控制阀11控制施加至发动机的制动力，以调整允许旁路排气制动阀53的排气流的量。以这种方式，与已知的排气制动阀相比，所提出的发明的排气制动阀53可以具有简单的控制要求，且较小、较轻。
通过调整通过排气流控制阀11的进气口21、排气流控制阀11的第一排出口22、以及排气流控制阀11的第二排出口23中任意一个的排气流，实现对允许旁路排气制动阀53的排气流的量的调整。这是通过如上所述的控制排气控制阀转子19的位置实现的。
在本发明在图12中示出的实施方式中(其中排气制动阀位于关闭位置)，因为蝶形片58基本上阻挡管道57，从HP涡轮机4经由管道57到达LP涡轮机6的排气流基本上被阻止。在这种情况中，排气流控制阀11以排气制动模式进行操作。如下文进一步描述的那样，通过控制哪个端口在排气流控制阀11内打开以及打开到何种程度，排气流控制阀转子19的位置可以调整旁路排气制动阀53的排气量。如图12所示，转子位于完全封闭端口23并基本上封闭端口22的位置上。当转子19位于该位置上时，由于端口22被转子19大致地关闭，从第一排气通道9经由歧管33、旁路通路12a，阀11和旁路通路12b到达LP涡轮机6的排气流基本上被限制。采用基本上受限的旁路流，则施加至发动机的排气制动力相对较高。如果转子19如图12中可见看见的那样逆时针旋转，端口22将变为基本上打开同时端口23保持封闭。在这种情况中，从第一排气通道9经由歧管33、旁路通路12a，阀11和旁路通路12b到达LP涡轮机6的排气流基本上不受限制。同样地，排气可以旁路排气制动阀53，并且因而施加至发动机的制动力相对较低。以这种方式，通过旋转转子19控制端口22被封闭/打开的程度，能够调整可以旁路排气制动阀53的排气量，并且由此控制施加至发动机3的制动力。
以下参照图13a至图13e描述处于排气制动模式的排气流控制阀11的示例性操作模式。
首先参照图13a，其图示阀转子19的位置，其中第一排出口22和第二排出口23都被阀转子19关闭。当转子19位于这种位置时，没有排气可以流过排气流控制阀11，由此没有排气可以旁路排气制动阀53。转子19在这种情况中的定位适合要求最大排气制动时。排气流控制阀11的这种操作模式将以相同的方式起作用，而不管排气制动阀53是否如它在图9中设置的那样，或者是否位于位置B、C或D中的任何一个上。
图13b示出了旋转至其中端口22完全打开而端口23保持封闭的位置上的阀转子19。通过控制阀转子19在图13a和13b中示出的两个位置之间的位置，根据本发明，能够调整通过旁路气路12a/12b的排气制动阀53旁路气流。如果发动机制动阀位于它在图9中的位置或位于位置B上，排气流控制阀11的这种操作模式将用来控制施加至发动机的发动机制动力。
图13c示出了旋转至其中端口22完全打开而端口23部分打开的位置上的阀转子19。通过控制阀转子19在图13a和13b中示出的两个位置之间的位置，根据本发明，能够调整流过旁路通路12a/12c的排气量。在本发明的一些实施方式中，旁路通路12c的横截面积比12b的横截面积小很多。在这种情况中，因为较大的端口22完全打开，大部分气体将流过端口22，控制转子19的精确位置以改变端口打开的程度将具有很少的影响。在这种情况中，如果排气制动阀53设置为如它在图9中那样或位于位置B，由于端口22完全打开的事实，通过旁路通路12a/12b的最大排气流将出现，由此导致排气制动阀53的最大旁路和因此最小的排气制动力。将会认识到，如果排气制动阀53位于位置C或D上，并且如果旁路通路12c的截面足够大，也可以以与上述方式类似的方式调整通过旁路气路12a/12c的排气制动阀53旁路气流。
图13d示出了旋转至其中端口22和23都完全打开但端口21部分地封闭的位置上的阀转子19。通过控制阀转子19在图13c和13d中示出的两个位置之间的位置，根据本发明，能够调整通过旁路气路12a/12b和12a/12c的排气制动阀53旁路气流。端口21封闭的越多，对旁路通路12a/12b和12a/12c的限制越大，因此可以旁路排气制动阀53的排气越少，导致排气制动力越大。如果发动机制动阀53设置为如它在图9中的那样或位于位置B、C和D中的任何一个位置上，排气流控制阀11这种操作模式将用来控制施加至发动机的发动机制动力。
图13e示出了旋转至其中端口21完全打开而端口22完全封闭且端口部分封闭的位置上的阀转子19。通过控制阀转子19在图13d和13e中示出的两个位置之间的位置，根据本发明，能够调整通过旁路气路12a/12c的排气制动阀53旁路气流。端口23封闭的越多，对旁路通路12a/12c的限制越大，因此可以通过排气制动阀53的排气越少，导致排气制动力越大。如果发动机制动阀53位于位置C和D上，并且如果旁路流动通路12c的截面足够大以容纳大致旁路排气流，则排气流控制阀11的这种操作模式可以用来控制施加至发动机的发动机制动力。
如上所述的本发明的其它应用和修改对本领域技术人员来说将会是明显的。

Claims (34)

1.一种涡轮增压器***，包括：
相对小的第一涡轮增压器；
相对大的第二涡轮增压器；
所述第一涡轮增压器包括位于第一排气通道中的第一排气涡轮机；
所述第二涡轮增压器包括位于所述第一涡轮机下游的所述第一排气通道中的第二排气涡轮机；
排气流控制阀，所述排气流控制阀包括：
进气口，在所述第一涡轮机上游与所述第一排气通道连通；
第一排出口，在所述第一涡轮机下游但在所述第二涡轮机上游与所述第一排气通道连通；
第二排出口，在所述第二涡轮机的下游与所述第一排气通道连通；
其中，所述阀可操作以选择性地允许或阻塞通过所述第一排出口和第二排出口的流动。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器***，其中，所述阀能够在下述模式中操作：用来阻塞通过所述第一排出口和第二排出口两者的流动的第一模式、其中允许流动通过所述第一排出口以允许至少一部分排气流单独旁路所述第一涡轮机的第二模式、以及其中允许流动通过所述第二排出口以允许至少一部分排气流旁路所述第一涡轮机和第二涡轮机两者的第三模式。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压器***，其中，在所述第三模式中，允许排气流通过所述第一排出口和第二排出口两者。
4.根据权利要求2或3所述的涡轮增压器***，其中，当以所述第二模式操作时，所述第一排出口至少部分地未被阻塞，且所述第二排出口被完全阻塞。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的涡轮增压器***，其中，当以所述第三模式操作时，所述第一排出口完全未被阻塞，且所述第二排出口至少部分未被阻塞。
6.根据权利要求5所述的涡轮增压器***，其中，当以所述第三模式操作时，所述第二排出口完全未被阻塞。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的涡轮增压器***，其中，在所述第一、第二和第三模式中的每一种模式中，所述进气口都至少基本上未被阻塞。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮增压器***，其中，所述排气流控制阀为包括阀转子的回转阀，所述阀转子能够围绕阀轴线旋转以选择性地阻塞或不阻塞所述第一排出口和第二排出口。
9.根据权利要求8所述的涡轮增压器***，其中，所述阀转子能够在第一位置、第二位置和第三位置之间旋转，其中在所述第一位置上，第一排出口和排出口完全被阻塞，在所述第二位置上，所述第一排出口未被阻塞且所述第二排出口完全被阻塞，在所述第三位置上，所述第一排出口未被阻塞且所述第二排出口至少部分未被阻塞。
10.根据权利要求6所述的涡轮增压器***，其中，当所述转子位于所述第三位置上时，所述第二排出口完全未被阻塞。
11.根据权利要求9或10所述的涡轮增压器***，其中，所述转子能够选择地定位在所述第一位置和第二位置之间的多个位置上。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的涡轮增压器***，其中，所述阀转子能够选择地定位在所述第二位置和第三位置之间的多个位置上。
13.根据权利要求9至12中的任一项所述的涡轮增压器***，其中，所述阀转子能够选择地定位在所述第一位置、第二位置和第三位置之间的任意位置上。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮增压器***，其中，所述第二端口具有比所述进气口或第一排出口小的最大流动面积。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮增压器***，其中，所述进气口与排气旁路流动通路的第一部分连通，所述第一部分与第一涡轮机上游的第一排气通道连通；所述第一排出口与所述排气旁路流动通路的第二部分连通，所述第二部分与在第一涡轮机和第二涡轮机之间与所述第一排气通道连通；并且所述第二排出口与所述排气旁路流动通路的第三部分连通，所述第三部分与所述第二涡轮机下游的所述第一排气通道连通。
16.根据权利要求12所述的涡轮增压器***，其中，所述排气旁路通路的所述第三部分尺寸形成为在所述第一阀排出口和第二阀排出口两者完全未被阻塞时仅流过全部排气流中的一部分。
17.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器***，其中，所述阀封装在所述第二涡轮机的壳体内。
18.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器***，还包括位于所述第一排气通道中的排气制动阀。
19.根据权利要求18所述的涡轮增压器***，其中，所述排气制动阀能够在打开位置和关闭位置之间活动，在所述打开位置上，通过所述排气制动阀的流动至少基本上未被阻塞，在所述关闭位置上，通过所述排气制动阀的流动至少基本上被阻止。
20.根据权利要求18或19所述的涡轮增压器***，其中，所述排气制动阀位于所述第一排气涡轮机的上游和与所述排气流控制阀的进气口连通的接头的下游。
21.根据权利要求18或19所述的涡轮增压器***，其中，所述排气制动阀位于所述第一排气涡轮机的下游和与所述排气流控制阀的第二排出口连通的接头的上游。
22.根据权利要求21所述的涡轮增压器***，其中，所述排气制动阀位于与所述排气流控制阀的第一排出口连通的接头的上游。
23.一种操作根据前述权利要求中的任一项所述的涡轮增压器***的方法，该方法包括下述步骤：
(i)以第一模式操作所述排气流控制阀，以将所有的排气流传递通过所述第一涡轮机；
(ii)以第二模式操作所述排气流控制阀，以允许至少一部分排气流旁路所述第一涡轮机；以及
(iii)以第三模式操作所述排气流控制阀，以允许排气流旁路所述第一涡轮机，并且还允许至少一部分排气流旁路所述第二涡轮机。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述排气流控制阀在所述第二模式中***作以调整允许旁路所述第一涡轮机的排气流的量。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，所述排气流控制阀在所述第三模式中***作以控制由所述第二涡轮增压器产生的增压。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述排气流控制阀在所述第三模式中***作以在由所述第二涡轮增压器产生的所述增压到达预定极限时允许排气流旁路所述第二涡轮机。
27.根据权利要求23至26中的任一项所述的方法，其中，所述排气流控制阀在所述第三模式中***作以控制所述第二涡轮增压器的旋转速度。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，在所述第二涡轮增压器的旋转速度达到预定极限时，所述排气流控制阀在所述第三模式下操作。
29.一种操作根据权利要求23至28中的任一项所述的涡轮增压器***的方法，其中所述涡轮增压器***具有权利要求18至22中任一项的技术特征，该方法包括下述步骤：
(i)关闭所述排气制动阀，以至少基本上阻止通过所述排气制动阀的流动；以及
(ii)在排气制动模式下操作排气流控制阀，以允许至少一部分排气流旁路所述排气制动阀。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，通过调整通过下述部件中的任何一个的排气流来操作所述排气流控制阀，以调整允许旁路排气制动阀的排气流的量：
(i)所述排气流控制阀的进气口；
(ii)所述排气流控制阀的第一排出口；和
(iii)所述排气流控制阀的第二排出口。
31.一种涡轮增压器***，包括：
相对小的第一涡轮增压器；
相对大的第二涡轮增压器；
所述第一涡轮增压器包括位于第一排气通道中的第一排气涡轮机；
所述第二涡轮增压器包括所述第一涡轮机下游的位于所述第一排气通道中的第二排气涡轮机；
旁路气体通道，在所述第一涡轮机上游的第一接头处和所述第一涡轮机下游的第二接头处与所述第一排气通道连通；
排气流控制阀，位于所述旁路通道中；
其中，所述排气流控制阀能够***作以选择性地允许或阻塞通过所述旁路气体通道的流动；
该涡轮增压器***还包括位于所述第一接头和第二接头之间的所述第一排气通道中的排气制动阀。
32.根据权利要求31所述的涡轮增压器***，其中，所述排气制动阀位于所述第一接头和所述第一涡轮增压器之间。
33.根据权利要求31所述的涡轮增压器***，其中，所述排气制动阀位于所述第一涡轮增压器和所述第二接头之间。
34.一种操作根据权利要求31至33中的任一项所述的涡轮增压器***的方法，该方法包括下述步骤：
在排气制动模式下操作涡轮增压器***，在所述排气制动模式中所述排气制动阀关闭以至少基本上阻塞通过所述第一通道的流动，并且所述排气流控制阀***作以控制通过旁路气体通道的流动，以调整制动力。
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