CN102421999A - 带有相继增压***的内燃机 - Google Patents

带有相继增压***的内燃机 Download PDF

Info

Publication number
CN102421999A
CN102421999A CN2010800209515A CN201080020951A CN102421999A CN 102421999 A CN102421999 A CN 102421999A CN 2010800209515 A CN2010800209515 A CN 2010800209515A CN 201080020951 A CN201080020951 A CN 201080020951A CN 102421999 A CN102421999 A CN 102421999A
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust
turbine
combustion engine
gas turbocharger
internal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800209515A
Other languages
English (en)
Inventor
D.哈格尔斯坦
J.库尔迈耶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of CN102421999A publication Critical patent/CN102421999A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/001Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/001Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel
    • F02B37/002Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel the exhaust supply to one of the exhaust drives can be interrupted
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/14Control of the alternation between or the operation of exhaust drive and other drive of a pump, e.g. dependent on speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/107More than one exhaust manifold or exhaust collector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0007Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

本发明涉及一种尤其用于汽车的内燃机,该汽车尤其具有电气化的传动系,且尤其具有电动机和内燃机的组合(混合发动机),该内燃机具有至少一个第一废气涡轮增压器(30),该第一废气涡轮增压器具有至少一个第一涡轮(28)和至少一个第一压缩机(36),该内燃机具有至少一个第二废气涡轮增压器(34),该第二废气涡轮增压器具有至少一个第二涡轮(32)和至少一个第二压缩机(38),其中,第一和第二涡轮(28、32)在内燃机的排气管路(22)中相对于废气质量流彼此平行地布置,其中,第一和第二压缩机(36、38)在内燃机的新鲜空气管路(18)中相对于新鲜空气质量流彼此平行地布置,其中,在排气管路(22)中这样布置和设计至少一个阀门装置(54;64),使得该阀门装置根据内燃机的工作状态选择性地减小和/或中断通过第二涡轮(32)的废气质量流,并且同时使废气质量流不受限制地通过第一涡轮(28),使得基本上只有第一废气涡轮增压器(30)形成增压压力。在此,在第二废气涡轮增压器(34)上第二涡轮(32)旁边布置至少一个附加的另一驱动装置(58)。

Description

带有相继增压***的内燃机
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的尤其用于汽车的内燃机,该内燃机带有至少一个第一废气涡轮增压器,该第一废气涡轮增压器具有至少一个第一涡轮和至少一个第一压缩机,该内燃机还具有至少一个第二废气涡轮增压器,该第二废气涡轮增压器具有至少一个第二涡轮和至少一个第二压缩机,其中,第一和第二涡轮在内燃机的排气管路中相对于废气质量流彼此平行地布置,其中,第一和第二压缩机在内燃机的新鲜空气管路中相对于新鲜空气质量流彼此平行地布置,其中,在排气管路中这样布置和设计至少一个阀门装置,使得该阀门装置根据内燃机的工作状态选择性地减小和/或中断通过第二涡轮的废气质量流,并且同时使废气质量流不受限制地通过第一涡轮,使得基本上只有第一废气涡轮增压器形成增压压力。本发明还涉及一种按照权利要求14前序部分所述的用于运行内燃机的方法,其中,新鲜空气在至少两个废气涡轮增压器中借助各自的压缩机被压缩,其中,各压缩机由各废气涡轮驱动,其中,根据内燃机的工作点将第二废气涡轮增压器与第一废气涡轮增压器接通,其中,在接通所述第二废气涡轮增压器之前将其加速到预先确定的转速。
在内燃机上的这种所谓相继增压***中设有至少两个废气涡轮增压器(ATL),它们通过废气侧和/或新鲜空气侧的至少一个附加的开关元件相互根据工作点被供给废气或空气。
存在多种在内燃机上实现相继增压的可能性。它们的特征均在于使用至少两个ATL(ATL:废气涡轮增压器的德文缩写),它们可以通过废气侧和/或新鲜空气侧的至少一个附加的开关元件相互根据工作点被供给废气或空气。
这种相继增压设计尤其适合于在汽油机上进行相继增压,它们在发动机转速较小时单独供气给一个ATL,并且为额定功率区域接通第二个ATL,而不会停止第一ATL的压缩工作,即第一ATL仍对整个增压工作具有非常大的贡献。通过这种设计可以最佳地覆盖汽油机所需的非常宽的空气质量流量范围。因为在发动机的空气质量流需求较低的负载要求下,所有可供使用的废气能只供一个ATL使用,所以该ATL可以非常快地加速到其工作转速,并且由此也非常快地提供较高的增压压力,这相对于传统的单或双涡轮设计形成了出色的响应性能。在传统的单涡轮设计中,ATL必须能够单独满足发动机的额定功率,因此它必须相应地设计得较大。这必然只能实现如发动机转速较小时存在的较小废气质量流下的相应缓慢的响应性能。在典型的双涡轮设计中,可供使用的废气能量在发动机转速较小时存在的较小废气质量流情形下也必须分到两个ATL上。
用于内燃机的相继增压设计例如由DE 10 2005 061 649 A1已知并且具有两个ATL,这两个ATL的设计(压力比、质量/体积通流能力等)与传统的双涡轮设计非常类似或与其相同。在此相宜地,从对于传统的双涡轮运行最佳的ATL设计出发,选择一个略小的ATL和略大的第二ATL。在相继增压设计中这样给ATL供给废气,使得在废气质量流较小(发动机转速较小)时,通过排气弯管中的可开关式导管将所有可供使用的废气质量流只供给两个ATL中较小的那个。若该ATL达到其最大通流能力(大约在中等发动机转速情况下),则接通第二个略大的ATL,并且与传统的双涡轮***类似地运行相继增压***直至达到额定功率。根据***的设计,两个ATL以50%/50%或约40%比60%或约45%比55%(给较大的ATL更多)分割额定点处所需的质量流。
在前述的相继增压***中,单ATL运行不能满足中等或较高转速范围内的发动机空气质量流需求,因此需要接通第二ATL。转接到较大的ATL上,即切断较小的第一ATL(所谓高压级)并且让较大的ATL(低压级)完全承担增压工作是比较容易实现的,这种设计也已在ATL串联时实现。但接通第二ATL更难控制。如上所述,转接到第二ATL带来的缺点是,该第二ATL的尺寸必须设计得非常大,从而使其可以单独满足发动机额定功率点处的空气质量流需求。这导致相应的包装上的不利之处。此外,ATL的可使用性对于尤其是额定功率高于200kW并且废气温度>950℃的汽油机应用来说是有限的。但即使在这种背景下接通第二ATL对于汽油机相继增压设计仍更能实现目的。这种在汽油机上进行两级式调节增压的另一缺点在于,在较低转速范围内两个ATL串联连接地运行。因此,两个涡轮上的压力比相乘并且发动机必须相对非常高的废气背压工作,这一方面导致更差的剩余气体扫气性能。因为汽油机的燃烧过程在其爆震界限方面对于燃烧室中残留的剩余气体量有临界性反应,所以这种两级式增压方法对于汽油机同样是不利的。
如上所述,对于汽油机上的应用优选使用相继增压设计,其中,首先只将废气供给一个可相对环境压力膨胀做功的ATL,并且在发动机转速变化进程中并联接通第二ATL,即两个ATL相对环境压力或相对排气设备的正常压力损失膨胀做功。接通过程优选通过可完全变化的排气阀控制装置进行,但也可以通过能够承受较高热负载的排气门进行。因此,第二ATL的接通过程是重要的,因为第二ATL必须在并联连接之前达到工作中的第一ATL的转速。只有当进气管压力保持恒定时才能在没有转矩扰动的情况下进行接通过程。在ATL中,增压压力直接取决于ATL的转速。由此对于相同大小的ATL其条件是第一和第二ATL必须具有相同的转速,以便避免接通过程中的转矩扰动。在ATL大小不同的情况下,必须在接通过程之前达到使两个ATL在涡轮之前/之后的压力比(p2/p1)相同的类似的转速。为使第二ATL转速升高需要不可再供第一ATL使用的废气能,也就是说,如果没有转矩扰动地从单ATL运行切换到双ATL运行,通过相继增压而存在的理论增压压力潜能不能被充分利用。
由DE 43 10 148 C2已知一种带有相继增压***的内燃机,其中,第一废气涡轮增压器不断地提供增压空气,并且选择性地接通第二废气涡轮增压器。为了实现无脉动压力地接通第二废气涡轮增压器,在第二废气涡轮增压器不对内燃机的增压空气供给做贡献的情况下,将第二废气涡轮增压器的压缩机的压力出口与该第二废气涡轮增压器的涡轮的入口连接。以此方式将第二废气涡轮增压器持续保持在为给内燃机提供增压空气所需的转速上,使得在接通第二废气涡轮增压器时,通过将第二废气涡轮增压器的压缩机的压力出口与第二废气涡轮增压器的涡轮的入口断开并且将第二废气涡轮增压器的压缩机的压力出口与通向内燃机的燃烧空气供给管道连接,从而在没有压力跳跃的情况下立刻形成所需的增压压力。
本发明所要解决的技术问题在于,在接通相继增压的第二废气涡轮增压器方面改进上述类型的内燃机和方法。
该技术问题按本发明通过一种上述类型的、具有权利要求1所述特征的内燃机并且通过一种上述类型的、具有权利要求14所述特征的方法解决。本发明有利的设计方案在其它权利要求中描述。
为此,在上述类型的内燃机中按本发明规定,在第二废气涡轮增压器上涡轮旁边布置至少一个另外的附加的驱动装置。
这样的优点是,该附加的驱动装置设置用于在接通第二废气涡轮增压器之前提高该第二废气涡轮增压器的转速,使得不需要或者只需很少地从废气质量流中获取能量来提高第二废气涡轮增压器的转速。由此以简单的方式在没有内燃机转矩扰动的情况下实现接通过程。
在一种优选的实施形式中,附加的驱动装置是电动机。
所述至少一个阀门装置例如布置在第二废气涡轮增压器的第二涡轮的上游和/或下游并且例如包括排气门。
在一种优选的实施形式中,内燃机的至少一个工作气缸具有至少两个能够被相互独立地控制的排气阀,其中,至少一个工作气缸的至少各一个第一排气阀导流地与第一涡轮连接,并且相对于废气质量流与第二涡轮分隔,其中,至少一个工作气缸的至少各一个第二排气阀导流地与第二涡轮连接,并且相对于废气质量流与第一涡轮分隔,其中,可这样选择性地切断用于打开第二排气阀的循环操纵,使得第二排气阀保持关闭的时间比在内燃机的工作循环中通常关闭的时间更长,并且阀门装置设计用于减小和/或中断通过第二涡轮的废气质量流。
相宜地,废气涡轮增压器的至少一个设计为具有一个进气涡管的单涡管废气涡轮增压器或者设计为具有两个进气涡管的双涡管废气涡轮增压器。
在一种优选的实施形式中,第一废气涡轮增压器的第一涡轮的入口和第二废气涡轮增压器的第二涡轮的入口通过串流导管导流地相互连通。
相宜地,内燃机具有至少两个工作气缸,其中,至少一个第一工作气缸的废气出口只与第一涡轮导流地连接,使得从至少一个第一工作气缸流出的废气质量流只供给第一涡轮,并且至少一个第二工作气缸的废气出口只与第二涡轮导流地连接,使得从至少一个第二工作气缸流出的废气质量流只供给第二涡轮。
在一种优选的实施形式中,在第一涡轮和/或在第二涡轮上设置带有阀门装置尤其是废气门的跨接导管,用于导引废气质量流至少部分从各涡轮旁边绕流经过。
相宜地,在新鲜空气管路中,在第一压缩机和/或第二压缩机的下游布置至少一个调压阀。
在一种优选的实施形式中,在新鲜空气管路中,在第一压缩机和/或第二压缩机的下游布置至少一个节气门。
相宜地,设有带旁通空气阀的旁通空气导管,该旁通空气导管选择性地将第二压缩机下游的新鲜空气管路与第二压缩机上游的新鲜空气管路导流地连接。
此外,在上述类型的方法中按本发明规定,至少部分借助相对于第二废气涡轮增压器的废气涡轮来说附加的驱动装置将第二废气涡轮增压器加速到预先确定的转速。
这样的优点是,不需要从废气质量流中获取能量以用于将第二废气涡轮增压器加速到期望的转速。
在一种优选的实施形式中,预先确定的转速这样确定,使得在第二废气涡轮增压器的涡轮之前和之后的压力比等于在第一废气涡轮增压器的涡轮之前和之后的压力比。
相宜地,将电动机用作附加的驱动装置。
在一种优选的实施形式中,借助打开内燃机的废气管路中的阀门装置接通第二废气涡轮增压器。
相宜地,在接通第二废气涡轮增压器时附加地打开内燃机的新鲜空气管路中的阀门装置。
在一种优选的实施形式中,从能量存储器,尤其是用于电能的蓄电池中获取用于驱动附加的驱动装置的能量,其中,能量存储器例如借助制动能量的回收来供给能量。
以下参照附图进一步阐述本发明。在附图中:
图1以示意图示出按本发明的内燃机的第一种优选实施形式;
图2以示意图示出按本发明的内燃机的第二种优选实施形式;
图3以示意图示出按本发明的内燃机的第三种优选实施形式;
图4以示意图示出按本发明的内燃机的第四种优选实施形式;
图5以示意图示出按本发明的内燃机的第五种优选实施形式。
在图1中示出的按本发明的内燃机的第一种优选实施形式包括四个工作气缸10、12、14和16,它们通过新鲜空气管路18由进气管20供应新鲜空气质量流,并且将废气质量流排放到带有催化器24和进气探测器26的排气管路22。在排气管路22中布置有第一废气涡轮增压器30的第一废气涡轮28和第二废气涡轮增压器34的第二废气涡轮32,其中,两个废气涡轮28、32相对于废气质量流彼此平行地布置在排气管路22中。在新鲜空气管路18中布置有第一废气涡轮增压器30的第一压缩机36和第二废气涡轮增压器34的第二压缩机38,其中,两个压缩机36、38相对于新鲜空气质量流彼此平行地布置在新鲜空气管路18中。第一涡轮28驱动第一压缩机36并且第二涡轮32驱动第二压缩机38。串流导管40导流地相互连接两个涡轮28、32各自的入口。第一涡轮28具有带阀门装置(废气门1)的第一跨接导管42,该第一跨接导管42选择性地导引至少一部分废气质量流从第一涡轮28旁边经过。第二涡轮32具有带阀门装置(废气门2)的第二跨接导管44,该第二跨接导管44选择性地导引至少一部分废气质量流从第二涡轮32旁边经过。跨接导管42、44例如设计为各涡轮28、32的内部废气门。在新鲜空气管路18中,在第一压缩机36的下游布置有第一增压空气冷却器50,并且在第二压缩机38的下游布置有第二增压空气冷却器52。第二压缩机38具有带旁通空气阀48的旁通空气导管46,以便将至少一部分由第二压缩机38压缩的空气从第二压缩机38的出口在第二增压空气冷却器52的下游导引回第二压缩机38的入口。在排气管路22的只配属于第二涡轮32的区段内设有排气门54。在新鲜空气管路18内,在两个增压空气冷却器50、52下游设有节气门56。在第二增压空气冷却器52下游,在新鲜空气管路18内设有调压阀60。
按本发明,第二废气涡轮增压器34除了第二涡轮38还包括用于第二压缩机32的、电动机形式的另一个驱动装置58。
在图1所示的按本发明的内燃机的第一种优选实施形式中,排气门54远离发动机布置并且相对于废气质量流布置在第二涡轮32的下游。两个废气涡轮增压器30、34设计带有SS废气涡轮(单涡管废气涡轮)28、32,SS废气涡轮在废气涡轮28、32中具有一个进气涡管。在串流导管40中设有调节阀(未示出)。
图2示出按本发明的内燃机的第二种优选实施形式,其中,功能相同的部件用与图1相同的附图标记表示,因此对于这些相同部件的阐述可参照以上对图1的描述。与按图1的第一种实施形式不同的是,第一废气涡轮增压器30设计带有TS废气涡轮(双涡管废气涡轮)28,TS废气涡轮在第一涡轮28中具有两个进气涡管,而第二废气涡轮增压器34设计带有SS废气涡轮32。
图3示出按本发明的内燃机的第三种优选实施形式,其中,功能相同的部件用与图1相同的附图标记表示,因此对于这些相同部件的阐述可参照以上对图1的描述。与按图1的第一种实施形式不同的是,排气门54布置在发动机附近并且相对于废气质量流布置在第二废气涡轮32的上游。两个废气涡轮增压器30、34均设计带有SS废气涡轮28、32。
在所有之前阐述的、按图1至图3的优选实施形式中,排气管路22设计成,使得从第一工作气缸10、16流出的废气质量流只输送给第一涡轮28,并且从第二工作气缸12、14流出的废气质量流只输送给第二涡轮32。
图4示出按本发明的内燃机的第四种优选实施形式,其中,功能相同的部件用与图1相同的附图标记表示,因此对于这些相同部件的阐述可参照以上对图1的描述。与按图1的第一种实施形式不同的是,排气管路22设计为双流式,并且排气门54布置在发动机附近,相对于废气质量流布置在第二废气涡轮32的上游以及串流导管40内。第一废气涡轮增压器30和/或第二废气涡轮增压器34具有TS废气涡轮28、32。
图5示出按本发明的内燃机的第五种优选实施形式,其中,功能相同的部件用与图1相同的附图标记表示,因此对于这些相同部件的阐述可参照以上对图1的描述。与按图1的第一种实施形式不同的是没有设置串流导管40。每个工作气缸10、12、14、16分别具有第一排气阀62和第二排气阀64。第一排气阀62相对于废气质量流只与第一涡轮28导流地连接并且与第二涡轮32断开。第二排气阀64相对于废气质量流只与第二涡轮32导流地连接并且与第一涡轮28断开。在第一废气涡轮增压器30可单独提供为期望的发动机力矩所需的增压压力(例如在低端转矩范围内)的内燃机工作状态下,第二排气阀64保持关闭并且只有第一排气阀62按照工作循环或曲轴转角循环式地打开和关闭。这例如通过带有冲程转接开关的排气凸轮轴实现。由此,只将废气质量流供给第一涡轮28。ATL30可以设计为SS-ATL或者TS-ATL(此处所示情形)。第一压缩机36具有带旁通空气阀66的旁通空气导管,以便将至少一部分由第一压缩机36压缩的从第一压缩机36出口输出的空气在第一增压空气冷却器50的下游导引回第一压缩机36的入口。
在按本发明的带有相继增压***的内燃机中,建议使用EU-ATL(电力支持ATL)作为待接通的第二废气涡轮增压器34。EU-ATL34除了输送给它的废气能(第一ATL30达到额定增压压力时的旁路质量流)之外还可以附加地通过电能加速。因此,一方面可以提升所述相继复合涡轮增压***的性能,另一方面相继复合涡轮增压***中的EU-ATL34在加速时的电流峰值比将EU-ATL用作单ATL设计时明显减小。在相继复合涡轮增压***中,第二ATL34必须首先达到其目标转速(预先确定的转速),然后才可以切换为双ATL运行(接通第二ATL34),因为在此只通过废气能加速的第一ATL30对于动力感觉起到决定性作用。
理想地,将前述相继增压***用于电气化的传动系中,其中,用于EU-ATL34的加速能量优选从通过制动能量回收供给能量的存储器中获取。
通过EU-ATL形式的第二ATL34提供了一种带有相继增压***的内燃机,其中,第二ATL34可由废气能和电能结合加速。因此,第一ATL30在单ATL运行中具有更多废气能可供使用,由此可以实现更高的中等压力。同时,切换到双ATL运行的过程(接通第二ATL34)能够以简单的方式转矩平衡地进行。在相继增压过程中的第二ATL34接通阶段时的临界运行范围通过使用EU-ATL34而得到缓和。由此可以实现相继复合涡轮增压***更高的功率。

Claims (20)

1.一种尤其用于汽车的内燃机,该汽车尤其具有电气化的传动系,并尤其具有由电动机和内燃机形成的组合(混合式发动机),该内燃机具有至少一个第一废气涡轮增压器(30),该第一废气涡轮增压器具有至少一个第一涡轮(28)和至少一个第一压缩机(36),该内燃机还具有至少一个第二废气涡轮增压器(34),该第二废气涡轮增压器(34)具有至少一个第二涡轮(32)和至少一个第二压缩机(38),其中,所述第一和第二涡轮(28、32)在所述内燃机的排气管路(22)中相对于废气质量流彼此平行地布置,其中,所述第一和第二压缩机(36、38)在所述内燃机的新鲜空气管路(18)中相对于新鲜空气质量流彼此平行地布置,其中,在所述排气管路(22)中这样布置和设计至少一个阀门装置(54;64),使得该阀门装置根据所述内燃机的工作状态选择性地减小和/或中断通过所述第二涡轮(32)的废气质量流,并且同时使所述废气质量流不受限制地通过所述第一涡轮(28),使得基本上只有所述第一废气涡轮增压器(30)形成增压压力,其特征在于,在所述第二废气涡轮增压器(34)上所述第二涡轮(32)旁边布置至少一个另外的附加的驱动装置(58)。
2.按权利要求1所述的内燃机,其特征在于,所述附加的驱动装置(58)是电动机。
3.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,所述至少一个阀门装置(54)包括排气门。
4.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,所述至少一个阀门装置(54)布置在所述第二废气涡轮增压器(34)的第二涡轮(32)的上游和/或下游。
5.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,所述内燃机的至少一个工作气缸(10、12、14、16)具有至少两个能够被相互独立地控制的排气阀(62、64),其中,至少一个工作气缸(10、12、14、16)的至少一个第一排气阀(62)导流地与所述第一涡轮(28)连接,并且相对于废气质量流与所述第二涡轮(32)分隔,其中,至少一个工作气缸(10、12、14、16)的至少一个第二排气阀(64)导流地与所述第二涡轮(32)连接,并且相对于废气质量流与所述第一涡轮(28)分隔,其中,所述内燃机设计成可选择性地切断用于打开所述第二排气阀(64)的循环操纵,使得所述第二排气阀(64)保持关闭的时间比在内燃机的工作循环中通常关闭的时间更长,并且所述阀门装置设计用于减小和/或中断通过所述第二涡轮(32)的废气质量流。
6.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,所述废气涡轮增压器(30、34)的至少一个设计为单涡管废气涡轮增压器,其在所述涡轮(28、32)中具有一个进气涡管。
7.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,所述废气涡轮增压器(30、34)的至少一个设计为双涡管废气涡轮增压器,其在所述涡轮(28、32)中具有两个进气涡管。
8.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,所述第一废气涡轮增压器(30)的第一涡轮(28)的入口和所述第二废气涡轮增压器(34)的第二涡轮(32)的入口通过串流导管(40)导流地相互连通。
9.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,所述内燃机具有至少两个工作气缸(10、12、14、16),其中,至少一个第一工作气缸(10、16)的废气出口只与所述第一涡轮(28)导流地连接,使得从至少一个第一工作气缸(10、16)流出的废气质量流只供给所述第一涡轮(28),并且至少一个第二工作气缸(12、14)的废气出口只与所述第二涡轮(32)导流地连接,使得从至少一个第二工作气缸(12、14)流出的废气质量流只供给所述第二涡轮(32)。
10.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,在所述第一涡轮(28)和/或在所述第二涡轮(32)上设置带有阀门装置尤其是废气门的跨接导管(42、44),用于导引废气质量流至少部分从各涡轮(28、32)旁边绕流过。
11.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,在所述新鲜空气管路(18)中,在所述第一压缩机(36)和/或第二压缩机(38)的下游布置至少一个调压阀(60)。
12.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,在所述新鲜空气管路(18)中,在所述第一压缩机(36)和/或第二压缩机(38)的下游布置至少一个节气门(56)。
13.按至少一个前述权利要求所述的内燃机,其特征在于,设有带旁通空气阀(48)的旁通空气导管(46),该旁通空气导管选择性地将所述第二压缩机(38)下游的新鲜空气管路(18)与所述第二压缩机(38)上游的新鲜空气管路(18)导流地连接。
14.一种用于运行内燃机的方法,其中,新鲜空气在至少两个废气涡轮增压器中借助各自的压缩机被压缩,其中,各压缩机由各废气涡轮驱动,其中,根据内燃机的工作点将第二废气涡轮增压器与第一废气涡轮增压器接通,其中,在接通所述第二废气涡轮增压器之前将其加速到预先确定的转速,其特征在于,至少部分借助相对于所述第二废气涡轮增压器的废气涡轮来说附加的驱动装置将所述第二废气涡轮增压器加速到预先确定的转速。
15.按权利要求14所述的方法,其特征在于,所述预先确定的转速这样确定,使得在所述第二废气涡轮增压器的涡轮之前和之后的压力比相当于在所述第一废气涡轮增压器的涡轮之前和之后的压力比。
16.按权利要求14或15所述的方法,其特征在于,将电动机用作所述附加的驱动装置。
17.按权利要求14至16至少之一所述的方法,其特征在于,借助打开所述内燃机的废气管路中的阀门装置接通所述第二废气涡轮增压器。
18.按权利要求14至17至少之一所述的方法,其特征在于,在接通所述第二废气涡轮增压器时附加地打开所述内燃机的新鲜空气管路中的阀门装置。
19.按权利要求14至18至少之一所述的方法,其特征在于,从能量存储器,尤其是用于电能的蓄电池中获取用于驱动所述附加的驱动装置的能量。
20.按权利要求19所述的方法,其特征在于,所述能量存储器借助制动能量的回收来供给能量。
CN2010800209515A 2009-03-13 2010-03-03 带有相继增压***的内燃机 Pending CN102421999A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009013040.3 2009-03-13
DE102009013040A DE102009013040A1 (de) 2009-03-13 2009-03-13 Brennkraftmaschine mit Registeraufladung
PCT/EP2010/001314 WO2010102745A1 (de) 2009-03-13 2010-03-03 Brennkraftmaschine mit registeraufladung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102421999A true CN102421999A (zh) 2012-04-18

Family

ID=42199737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800209515A Pending CN102421999A (zh) 2009-03-13 2010-03-03 带有相继增压***的内燃机

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2406475A1 (zh)
KR (1) KR20110123286A (zh)
CN (1) CN102421999A (zh)
DE (1) DE102009013040A1 (zh)
WO (1) WO2010102745A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102733930A (zh) * 2012-07-05 2012-10-17 哈尔滨工程大学 柴油机相继增压结构及其控制方法
CN105864125A (zh) * 2016-04-06 2016-08-17 哈尔滨工程大学 一种基于废气利用的相继增压柴油机液压装置及控制方法
CN105909415A (zh) * 2015-02-20 2016-08-31 丰田自动车株式会社 增压发动机的控制装置
CN106368799A (zh) * 2015-07-22 2017-02-01 福特环球技术公司 排气控制阀

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011012575A1 (de) 2011-02-26 2012-08-30 Daimler Ag Turbine für einen Abgasturbolader, Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwagens
DE102011103654A1 (de) 2011-06-08 2012-12-13 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen
DE102012103013B4 (de) * 2012-04-05 2023-08-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader
DE102012213936A1 (de) * 2012-08-07 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladener Vier-Zylinder-Reihenmotor mit parallel angeordneten Turbinen und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Vier-Zylinder-Reihenmotors
CN102979615A (zh) * 2012-11-19 2013-03-20 哈尔滨工程大学 带有防喘振功能的柴油机相继增压结构
DE102013200884B4 (de) * 2013-01-21 2022-01-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Brennkraftmaschine und Verfahren zu ihrem Betrieb
DE102014213099B4 (de) 2014-07-07 2022-09-01 Ford Global Technologies, Llc Kraftfahrzeug und Anpassungsverfahren
KR102133605B1 (ko) 2014-09-03 2020-07-13 현대중공업 주식회사 차등 터보차저들과 scr 시스템을 연계한 흡/배기계
DE102014221333B4 (de) 2014-10-21 2022-07-07 Ford Global Technologies, Llc Zwillingsturbo-System mit elektrisch antreibbaren Verdichtern
DE102015211437B4 (de) * 2015-06-22 2024-08-01 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Ladedrucksteuerung einer Brennkraftmaschine mit parallel angeordneten Turbinen
US10208685B2 (en) 2015-06-22 2019-02-19 Ford Global Technologies, Llc Method for charge pressure control of an internal combustion engine with turbines arranged in parallel, and internal combustion engine for carrying out such a method
DE102016207344A1 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine mit parallel angeordneten Verdichtern und Abgasrückführung
BR102017008576A2 (pt) * 2017-04-26 2018-11-21 Associacao Paranaense De Cultura - Apc motor de ciclo combinado otto e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
DE102018005975A1 (de) 2018-07-27 2019-03-07 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer zwei Abgasturbolader aufweisenden Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine sowie Aufladeeinrichtung
JP7020380B2 (ja) * 2018-11-21 2022-02-16 株式会社豊田自動織機 過給システム
CN112539112B (zh) * 2020-11-27 2023-04-18 潍柴动力股份有限公司 相继增压器控制阀的自适应控制方法、***以及交通工具

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2849723C2 (de) * 1978-11-16 1983-08-04 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh, 7990 Friedrichshafen Brennkraftmaschine
JPS59231134A (ja) * 1983-06-13 1984-12-25 Mazda Motor Corp タ−ボ過給機付エンジン
JPH0454218A (ja) * 1990-06-21 1992-02-21 Isuzu Motors Ltd ツインターボチャージャの制御装置
JPH07217439A (ja) * 1994-01-28 1995-08-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 排気ガスタービン過給機のガスバイパスシステム
DE10229116A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-09 Saab Automobile Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betreiben eines solchen
DE102004028482A1 (de) * 2004-06-11 2005-12-29 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine
FR2884866A1 (fr) * 2005-04-22 2006-10-27 Renault Sas Moteur a suralimentation sequentielle et a distribution variable
DE102005039013A1 (de) * 2005-08-18 2007-02-22 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern
DE102005055996A1 (de) * 2005-11-24 2007-05-31 Bayerische Motoren Werke Ag Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
JP2008255902A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Toyota Motor Corp ツインターボ制御装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310148C2 (de) 1993-03-29 1995-03-16 Daimler Benz Ag Brennkraftmaschine mit Registeraufladung
JP2006506576A (ja) * 2002-11-20 2006-02-23 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 内燃機関の順次ターボ過給装置及び順次ターボ過給方法
DE10320977A1 (de) * 2003-05-09 2004-12-09 Siemens Ag Verfahren zur Drehzahlüberwachung eines Bi-Turboladers
FR2876155A1 (fr) * 2004-10-06 2006-04-07 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de controle d'un systeme de suralimentation pour moteur diesel comportant deux turbocompresseurs montes en parallele
DE102005061649A1 (de) 2005-12-22 2007-06-28 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit Registeraufladung
DE102006061345A1 (de) * 2006-10-26 2008-04-30 Robert Bosch Gmbh Registeraufladeeinrichtung

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2849723C2 (de) * 1978-11-16 1983-08-04 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh, 7990 Friedrichshafen Brennkraftmaschine
JPS59231134A (ja) * 1983-06-13 1984-12-25 Mazda Motor Corp タ−ボ過給機付エンジン
JPH0454218A (ja) * 1990-06-21 1992-02-21 Isuzu Motors Ltd ツインターボチャージャの制御装置
JPH07217439A (ja) * 1994-01-28 1995-08-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 排気ガスタービン過給機のガスバイパスシステム
DE10229116A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-09 Saab Automobile Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betreiben eines solchen
DE102004028482A1 (de) * 2004-06-11 2005-12-29 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine
FR2884866A1 (fr) * 2005-04-22 2006-10-27 Renault Sas Moteur a suralimentation sequentielle et a distribution variable
DE102005039013A1 (de) * 2005-08-18 2007-02-22 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern
DE102005055996A1 (de) * 2005-11-24 2007-05-31 Bayerische Motoren Werke Ag Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
JP2008255902A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Toyota Motor Corp ツインターボ制御装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102733930A (zh) * 2012-07-05 2012-10-17 哈尔滨工程大学 柴油机相继增压结构及其控制方法
CN105909415A (zh) * 2015-02-20 2016-08-31 丰田自动车株式会社 增压发动机的控制装置
CN105909415B (zh) * 2015-02-20 2018-09-21 丰田自动车株式会社 增压发动机的控制装置
CN106368799A (zh) * 2015-07-22 2017-02-01 福特环球技术公司 排气控制阀
CN106368799B (zh) * 2015-07-22 2020-06-09 福特环球技术公司 排气控制阀
US10823047B2 (en) 2015-07-22 2020-11-03 Ford Global Technologies, Llc Exhaust control valve controlling exhaust gas flow in a turbocharger system
CN105864125A (zh) * 2016-04-06 2016-08-17 哈尔滨工程大学 一种基于废气利用的相继增压柴油机液压装置及控制方法
CN105864125B (zh) * 2016-04-06 2017-10-03 哈尔滨工程大学 一种基于废气利用的相继增压柴油机液压装置及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110123286A (ko) 2011-11-14
EP2406475A1 (de) 2012-01-18
WO2010102745A1 (de) 2010-09-16
DE102009013040A1 (de) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102421999A (zh) 带有相继增压***的内燃机
EP1711699B1 (en) An internal combustion engine
CN101790625B (zh) 新改进的增压***和具有该***的内燃机
CN101749105B (zh) 具有废气涡轮增压器的内燃机
CN103562517B (zh) 增压涡轮复合混合发动机装置
US5937651A (en) Internal combustion engine with exhaust gas turbocharger
CN102425488B (zh) 应用于v型柴油机的可调二级增压顺序***
CN106795805B (zh) 用于内燃发动机的增压设备和用于增压设备的操作方法
US20100170245A1 (en) Turbocharger configuration and turbochargeable internal combustion engine
US20110081257A1 (en) Drivetrain and method for providing a supply to a compressed air system
CN101925725A (zh) 具有热旁路的多级涡轮增压***
CN103180584A (zh) 内燃机的排气制动器控制方法及装置
JP2008531906A (ja) 直列に接続された2つの排気ターボチャージャを有する内燃機関のためのエンジンブレーキ方法
CN102171878A (zh) 用于燃料电池组的空气供给装置、燃料电池***以及运行空气供给装置的方法
CN102644499A (zh) 基于布雷顿循环的余热利用***及余热利用发动机
US20130233289A1 (en) Supercharged Internal Combustion Engine
US20120152214A1 (en) Turbocharger system
JPH0472974B2 (zh)
CN102359413B (zh) 一种涡轮增压***
US20180045101A1 (en) A multi-stage exhaust turbocharger system
JPS6349053B2 (zh)
CN101008364B (zh) 大功率发动机
CN105508035B (zh) 增压柴油机多模式切换增压结构及增压方法
CN102392732A (zh) 用于两级增压的多阀门旁通阀装置
CN103967540B (zh) 一种涡轮机壳体及内燃发动机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120418