RU2673634C2 - Supercharged internal combustion engine and method to operate said engine - Google Patents

Supercharged internal combustion engine and method to operate said engine Download PDF

Info

Publication number
RU2673634C2
RU2673634C2 RU2014135737A RU2014135737A RU2673634C2 RU 2673634 C2 RU2673634 C2 RU 2673634C2 RU 2014135737 A RU2014135737 A RU 2014135737A RU 2014135737 A RU2014135737 A RU 2014135737A RU 2673634 C2 RU2673634 C2 RU 2673634C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
engine
cylinder head
lines
turbine
Prior art date
Application number
RU2014135737A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014135737A (en
Inventor
Кай Себастьян КУЛЬБАХ
Гюнтер БАРЧ
Франц Дж. БРИНКМАНН
Original Assignee
Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
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 Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК filed Critical Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
Publication of RU2014135737A publication Critical patent/RU2014135737A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2673634C2 publication Critical patent/RU2673634C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust 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
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/001—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/001—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel
    • F02B37/002—Engines 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007—Engines 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/243—Cylinder heads and inlet or exhaust manifolds integrally cast together
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/40—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005—Deactivating valves
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving 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

FIELD: internal combustion engines.
SUBSTANCE: invention can be used in supercharged internal combustion engines. Supercharged internal combustion engine comprises at least two turbochargers operating from exhaust gases, cylinders (3) and at least one cylinder head. At least two cylinders (3) are arranged in a row along the longitudinal axis of the cylinder head. Cylinder head is configured to be connected to the cylinder block at the edge of the assembly unit. Each cylinder (3) comprises at least two exhaust outlets (4a), (4b) for releasing exhaust gases. At least one of said outlets is designed as an activated outlet (4a). Exhaust line (5a), (5b) is connected to each outlet (4a), (4b). Exhaust lines (5a) of activated outlets (4a) of at least two cylinders (3) are connected to form first exhaust manifold (6a) to form a first common exhaust line connected to the turbine of the first turbocharger. Exhaust lines (5b) of other outlets (4b) of at least two cylinders (3) are connected to form second exhaust manifold (6b) to form a second common exhaust line connected to the turbine of the second turbocharger. Exhaust lines (5a), (5b) of at least two cylinders (3) are connected to form these two common exhaust lines within the cylinder head. One common exhaust line is located at the far side of the assembly unit of the side of the other common exhaust line. Two common exhaust lines are located along the longitudinal axis of the cylinder head to form spacing Δ. Method for operating a supercharged internal combustion engine is disclosed.
EFFECT: technical result consists in reducing the volume of the pipe system between the cylinder outlets and the turbines.
17 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с наддувом, содержащему, по меньшей мере, два турбонагнетателя, работающих от выхлопных газов, и, по меньшей мере, одну головку цилиндров, по меньшей мере, с двумя цилиндрами, расположенными в ряд вдоль продольной оси головки цилиндров, причем головка цилиндров может быть соединена на краю сборного узла с блоком цилиндров, а каждый цилиндр содержит, по меньшей мере, два выпускных отверстия для выпуска выхлопных газов, при этом, по меньшей мере, одно из этих выпускных отверстий выполнено как активируемое выпускное отверстие и к каждому выпускному отверстию подсоединена выхлопная линия, причемThe present invention relates to a supercharged internal combustion engine comprising at least two exhaust gas turbochargers and at least one cylinder head with at least two cylinders arranged in a row along the longitudinal axis of the cylinder head moreover, the cylinder head can be connected at the edge of the assembly with the cylinder block, and each cylinder contains at least two exhaust openings for exhaust gases, while at least one of these exhaust openings made as an activated outlet and an exhaust line is connected to each outlet, and

- выхлопные линии активируемых выпускных отверстий, по меньшей мере, двух цилиндров соединяются с образованием первого выхлопного коллектора для формирования первой общей выхлопной линии, соединенной с турбиной первого турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов, при этом- exhaust lines of activated exhaust openings of at least two cylinders are connected to form a first exhaust manifold to form a first common exhaust line connected to a turbine of a first exhaust gas turbocharger, wherein

- выхлопные линии прочих выпускных отверстий, по меньшей мере, двух цилиндров соединяются с образованием второго выхлопного коллектора для формирования второй общей выхлопной линии, соединенной с турбиной второго турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов.- exhaust lines of the other exhaust openings of at least two cylinders are connected to form a second exhaust manifold to form a second common exhaust line connected to the turbine of the second exhaust gas turbocharger.

Настоящее изобретение относится также к способу эксплуатации двигателя внутреннего сгорания такого типа.The present invention also relates to a method of operating an internal combustion engine of this type.

Уровень техникиState of the art

В контексте настоящего изобретения обозначение "двигатель внутреннего сгорания" охватывает, в частности, двигатели, работающие по циклу Отто, но также дизельные двигатели, гибридные двигатели внутреннего сгорания, использующие комбинированный процесс сгорания, и комбинированные силовые установки, содержащие не только двигатель внутреннего сгорания, но также электрическую машину, которая соединена в приводе с двигателем внутреннего сгорания и приводится от двигателя внутреннего сгорания или служит подключаемым вспомогательным приводом, вырабатывающим дополнительную мощность.In the context of the present invention, the designation "internal combustion engine" includes, in particular, Otto engines, but also diesel engines, hybrid internal combustion engines using a combined combustion process, and combined power plants comprising not only an internal combustion engine, but also an electric machine, which is connected in the drive to the internal combustion engine and driven by the internal combustion engine or serves as a connected auxiliary drive house generating extra power.

Двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров и, по меньшей мере, одну головку цилиндров, которые соединяются друг с другом на краю узла формирования цилиндров. Для управления перезарядом двигателя внутреннего сгорания требуются управляющие элементы - обычно в виде подъемных клапанов - и исполнительные механизмы для привода этих управляющих элементов. Механизм привода клапана, требуемый для срабатывания клапана и содержащий сам клапан, называется приводом клапана. Головка цилиндров часто служит для размещения приводов клапанов.The internal combustion engine comprises a cylinder block and at least one cylinder head, which are connected to each other at the edge of the cylinder forming unit. Controls for overcharging an internal combustion engine require control elements — typically in the form of lift valves — and actuators to drive these control elements. The valve actuator mechanism required to actuate the valve and containing the valve itself is called a valve actuator. The cylinder head often serves to accommodate valve actuators.

Во время перезаряда газообразные продукты сгорания выводятся через выпускные отверстия цилиндров, и загрузка камер сгорания, то есть впуск свежей смеси или воздуха, происходит через впускные отверстия. Задача привода клапана -открывать и закрывать впускные и выпускные отверстия в нужное время, быстро открывая максимально возможные сечения потока, чтобы снизить потери дросселирования при втекании и вытекании потоков газа, а также чтобы обеспечить оптимальную загрузку камеры сгорания свежей смесью и эффективный, то есть полный, выпуск выхлопных газов. Поэтому в известных устройствах цилиндры часто выполняются также с двумя или несколькими впускными и выпускными отверстиями. И те, по меньшей мере, два цилиндра двигателя внутреннего сгорания, к которым относится настоящее изобретение, также имеют, по меньшей мере, два выпускных отверстия.During recharging, the gaseous products of combustion are discharged through the exhaust openings of the cylinders, and the loading of the combustion chambers, that is, the intake of fresh mixture or air, takes place through the inlets. The task of the valve actuator is to open and close the inlet and outlet openings at the right time, quickly opening the maximum possible flow cross-sections, in order to reduce throttling losses when gas flows in and out, and also to ensure optimal loading of the combustion chamber with a fresh mixture and is effective, i.e. full, exhaust emission. Therefore, in known devices, cylinders are often also made with two or more inlet and outlet openings. And those at least two cylinders of the internal combustion engine to which the present invention relates also have at least two outlets.

В известных устройствах впускные каналы, ведущие к впускным отверстиям, и выпускные каналы, то есть выхлопные линии, подсоединенные к выпускным отверстиям, по меньшей мере, частично встроены в головку цилиндров. Выхлопные линии цилиндров обычно соединяются для формирования одной общей выхлопной линии, или же - как в двигателе внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению - в пучки для формирования двух или нескольких общих выхлопных линий. Соединение выхлопных линий для формирования общей выхлопной линии вообще и в контексте настоящего изобретения обозначается как выхлопной коллектор, причем та часть общей выхлопной линии, которая расположена в общей выхлопной линии выше по потоку относительно турбины, согласно настоящему изобретению считается принадлежащей к выхлопному коллектору.In known devices, inlet channels leading to inlet openings and exhaust channels, i.e. exhaust lines connected to the outlet openings, are at least partially integrated into the cylinder head. The exhaust lines of the cylinders are usually connected to form one common exhaust line, or, as in the internal combustion engine according to the present invention, in bundles to form two or more common exhaust lines. The connection of the exhaust lines to form a common exhaust line in general and in the context of the present invention is referred to as an exhaust manifold, and that part of the common exhaust line which is located in the common exhaust line upstream of the turbine according to the present invention is considered to belong to the exhaust manifold.

В данном случае с целью наддува двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы подаются на расположенные ниже по потоку относительно коллектора турбины, по меньшей мере, двух турбонагнетателей, работающих от выхлопных газов, и, при необходимости, в одну или несколько систем дополнительной обработки выхлопных газов.In this case, in order to pressurize the internal combustion engine, exhaust gases are supplied to at least two turbochargers operating from exhaust gases located downstream of the turbine manifold and, if necessary, to one or more exhaust gas after-treatment systems.

Преимущество турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов, например, перед механическим нагнетателем, заключается в том, что между нагнетателем и двигателем внутреннего сгорания не имеется или не требуется механического соединения для передачи мощности. И если механический нагнетатель получает энергию, требуемую для его работы, целиком от двигателя внутреннего сгорания, снижая тем самым выходную мощность и, следовательно, негативно влияя на эффективность, то турбонагнетатель, работающий от выхлопных газов, использует энергию горячих выхлопных газов.An advantage of an exhaust gas turbocharger, for example, over a mechanical supercharger, is that there is no mechanical connection between the supercharger and the internal combustion engine to transmit power. And if a mechanical supercharger receives the energy required for its operation entirely from the internal combustion engine, thereby reducing the output power and, consequently, negatively affecting the efficiency, then the exhaust turbocharger uses the energy of hot exhaust gases.

Турбонагнетатель, работающий от выхлопных газов, содержит компрессор и турбину, которые размещены на одном валу; поток горячих выхлопных газов подается на турбину, и газы расширяются в упомянутой турбине с выделением энергии, в результате чего вал приводится во вращение. Энергия, передаваемая потоком выхлопных газов турбине и, в конечном счете, валу, используется для привода компрессора, который тоже размещен на этом валу. Компрессор сжимает и выдает поступающий в него воздух для смеси, в результате чего достигается наддув, по меньшей мере, двух цилиндров. Для воздуха смеси может быть предусмотрено устройство охлаждения, с помощью которого сжатый воздух горения охлаждается перед подачей в цилиндры.An exhaust gas turbocharger includes a compressor and a turbine that are located on one shaft; a stream of hot exhaust gases is supplied to the turbine, and the gases expand in said turbine with the release of energy, as a result of which the shaft is rotated. The energy transmitted by the exhaust stream to the turbine and, ultimately, to the shaft, is used to drive the compressor, which is also located on this shaft. The compressor compresses and delivers the incoming air for the mixture, as a result of which at least two cylinders are pressurized. A cooling device may be provided for the mixture air, by means of which the compressed combustion air is cooled before being fed into the cylinders.

Наддув служит прежде всего для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания. При наддуве воздух, требуемый для процесса горения, сжимается, в результате чего в каждый цилиндр за один рабочий цикл может быть подана увеличенная масса воздуха. Таким образом, масса горючего и, следовательно, среднее давление могут быть увеличены. Наддув - подходящее средство для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания при сохранении неизменным рабочего объема или для снижения рабочего объема при сохранении той же мощности. В любом случае, наддув ведет к повышению объемной выходной мощности и улучшению отношения мощности к массе. Таким образом, для тех же граничных условий транспортного средства, можно сдвинуть нагрузочный режим в сторону повышенных нагрузок, при которых удельное потребление горючего будет ниже.Supercharging is primarily used to increase the power of the internal combustion engine. When pressurized, the air required for the combustion process is compressed, as a result of which an increased mass of air can be supplied to each cylinder in one working cycle. Thus, the mass of fuel and, consequently, the average pressure can be increased. Supercharging is a suitable means to increase the power of an internal combustion engine while maintaining the working volume unchanged or to reduce the working volume while maintaining the same power. In any case, boost leads to an increase in volumetric output power and an improvement in power-to-mass ratio. Thus, for the same boundary conditions of the vehicle, it is possible to shift the load mode in the direction of increased loads, at which the specific fuel consumption will be lower.

Осуществление наддува с использованием выхлопных газов часто вызывает затруднения, причем, в принципе, стремятся получить заметное улучшение эксплуатационных характеристик во всех диапазонах скоростей вращения. Однако в известных устройствах в случае определенного недобора оборотов двигателя наблюдается значительное падение крутящего момента. Упомянутое падение крутящего момента становится понятно, если учесть, что степень наддува зависит от перепада давления в турбине. Например, если обороты двигателя снижаются, это ведет к меньшему массовому расходу выхлопных газов и, следовательно, к меньшему перепаду давления в турбине. Это также приведет к сдвигу в сторону меньших оборотов двигателя и снижению степени наддува, что равносильно падению крутящего момента.The implementation of pressurization using exhaust gases often causes difficulties, and, in principle, tend to get a noticeable improvement in performance in all ranges of rotation speeds. However, in the known devices in the case of a certain shortage of engine speed, a significant drop in torque is observed. The mentioned drop in torque becomes clear when you consider that the degree of boost depends on the pressure drop in the turbine. For example, if the engine speed is reduced, this leads to a lower exhaust gas mass flow rate and, consequently, to a lower pressure drop in the turbine. This will also lead to a shift towards lower engine speeds and a lower degree of boost, which is equivalent to a drop in torque.

Принципиальная возможность противодействовать падению давления заряда заключается в уменьшении размера поперечного сечения турбины и соответствующем увеличении перепада давления в турбине. Это, однако, просто сдвинуло бы падение крутящего момента дальше в сторону меньших оборотов. Далее, упомянутый подход, то есть уменьшение размера поперечного сечения турбины, имеет ограничения, в то время как желаемые увеличения наддува и эксплуатационных характеристик должны быть возможны без ограничений даже при высоких скоростях вращения, то есть при больших расходах выхлопных газов.The fundamental possibility of counteracting a drop in charge pressure is to reduce the size of the cross section of the turbine and a corresponding increase in the pressure drop in the turbine. This, however, would simply push the torque drop further toward lower revs. Further, the aforementioned approach, that is, reducing the cross-sectional dimension of the turbine, has limitations, while the desired increase in boost and performance should be possible without restrictions even at high speeds of rotation, that is, at high exhaust gas rates.

В известных устройствах использовались различные меры для улучшения характеристики крутящего момента двигателя внутреннего сгорания с наддувом.Known devices have used various measures to improve the torque characteristics of a supercharged internal combustion engine.

К примеру, одна из таких мер заключается в создании турбины малого поперечного сечения с одновременным обеспечением условий обдува выхлопными газами. Такая турбина называется также турбиной с перепускной заслонкой. Если массовый расход выхлопных газов превышает критическое значение, часть потока выхлопных газов в ходе так называемого обдува выхлопными газами направляется через перепускную линию мимо турбины. Упомянутый подход имеет тот недостаток, что параметры наддува неадекватны при относительно высоких оборотах двигателя или в случае относительно больших расходов выхлопных газов.For example, one of such measures is to create a turbine with a small cross-section, while at the same time providing conditions for blowing with exhaust gases. Such a turbine is also called a bypass damper turbine. If the mass flow rate of the exhaust gases exceeds a critical value, part of the exhaust gas flow during the so-called exhaust gas blowing is directed through the bypass line past the turbine. The mentioned approach has the disadvantage that the boost parameters are inadequate at relatively high engine speeds or in the case of relatively large exhaust gas flow rates.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Характеристика крутящего момента двигателя внутреннего сгорания с наддувом может быть улучшена еще больше с помощью нескольких турбонагнетателей, размещенных параллельно, то есть с помощью нескольких, размещенных параллельно, турбин относительно малого поперечного сечения, причем турбины приводятся в действие последовательно, по мере повышения расхода выхлопных газов.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine can be further improved by using several turbochargers arranged in parallel, that is, by using several turbines placed in parallel with a relatively small cross-section, the turbines being driven in series, as the exhaust gas flow increases.

Двигатель внутреннего сгорания с наддувом, содержащий, по меньшей мере, два размещенных параллельно турбонагнетателя, работающих от выхлопных газов, также является предметом настоящего изобретения, причем одна турбина выполнена как активируемая турбина, которая запускается выхлопными газами, то есть активируется, только при относительно высоких расходах выхлопных газов.A supercharged internal combustion engine comprising at least two parallel-mounted exhaust gas-driven turbochargers is also an object of the present invention, moreover, one turbine is designed as an activated turbine that is started by exhaust gases, that is, is activated only at relatively high flow rates exhaust gases.

При этом стремятся располагать турбины как можно ближе к выпускным отверстиям цилиндров, чтобы, во-первых, иметь возможность оптимально использовать энтальпию горячих выхлопных газов, которая в значительной мере определяется давлением и температурой выхлопных газов, и, во-вторых, обеспечить быстрое срабатывание турбонагнетателей. В связи с этим, в принципе, стремятся также свести к минимуму тепловую инерцию и объем трубопроводной системы между выпускными отверстиями цилиндров и турбинами, что может быть достигнуто снижением массы и длины выхлопных линий.At the same time, they strive to position the turbines as close to the cylinder exhaust openings as possible, firstly, to be able to optimally use the hot exhaust gas enthalpy, which is largely determined by the pressure and temperature of the exhaust gases, and, secondly, to ensure the fast response of the turbochargers. In this regard, in principle, they also strive to minimize thermal inertia and the volume of the pipeline system between the exhaust openings of the cylinders and the turbines, which can be achieved by reducing the mass and length of the exhaust lines.

Для того чтобы улучшить характеристику крутящего момента двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению, выхлопные линии, по меньшей мере, двух цилиндров соединяют, группируя их таким образом, чтобы от каждого упомянутого цилиндра, по меньшей мере, одна выхлопная линия вела к турбине первого турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов, и, по меньшей мере, одна выхлопная линия вела к турбине второго турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов.In order to improve the torque characteristic of the internal combustion engine according to the present invention, the exhaust lines of at least two cylinders are connected, grouping them in such a way that at least one exhaust line leads from each cylinder to the turbine of the first turbocharger operating from exhaust gases, and at least one exhaust line led to a turbine of a second exhaust gas turbocharger.

Согласно настоящему изобретению турбина первого турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов, то есть первая турбина, выполнена как активируемая турбина, и, соответственно, выпускные отверстия выхлопных линий, ведущих к упомянутой турбине, выполнены как активируемые выпускные отверстия. Активируемые выпускные отверстия открыты во время перезаряда, и тем самым первая турбина активируется, то есть приводится в действие выхлопными газами, только при относительно больших расходах выхлопных газов.According to the present invention, the turbine of the first exhaust gas-driven turbocharger, that is, the first turbine, is configured as an activated turbine, and accordingly, the exhaust ports of the exhaust lines leading to the turbine are configured as activated exhaust ports. The activated exhaust openings are open during overcharging, and thereby the first turbine is activated, that is, driven by the exhaust gases, only at relatively high exhaust gas rates.

В сравнении с принципами, согласно которым система с одиночной сплошной выхлопной линией располагается выше по потоку относительно двух турбин, вышеописанное группирование, то есть использование двух отделенных друг от друга выхлопных коллекторов, улучшает эксплуатационные характеристики двигателя внутреннего сгорания, в частности, при низкой скорости потока выхлопных газов, поскольку объем линии выше по потоку относительно второй турбины, через которую выхлопные газы текут непрерывно, уменьшается благодаря этой мере; она обеспечивает преимущества и, в частности, улучшает также срабатывание при низких нагрузках и оборотах двигателя, то есть при низкой скорости потока выхлопных газов.Compared with the principles according to which a single solid exhaust line system is located upstream relative to two turbines, the above-described grouping, that is, the use of two separate exhaust manifolds, improves the performance of an internal combustion engine, in particular at a low exhaust flow rate gases, since the volume of the line is upstream relative to the second turbine through which exhaust gases flow continuously, is reduced due to this measure; it provides advantages and, in particular, also improves response at low loads and engine speeds, that is, at a low exhaust gas flow rate.

Исходя из описанного выше уровня техники, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить двигатель внутреннего сгорания с наддувом согласно вводной части п. 1, демонстрирующий улучшенные эксплуатационные характеристики турбонаддува с использованием выхлопных газов.Based on the prior art described above, it is an object of the present invention to provide a supercharged internal combustion engine according to the introductory part of claim 1, demonstrating improved turbocharging performance using exhaust gases.

Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания такого типа.The next objective of the present invention is to provide a method of operating an internal combustion engine of this type.

Решение первой задачи достигается предложением двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащего, по меньшей мере, два турбонагнетателя, работающих от выхлопных газов, и, по меньшей мере, одну головку цилиндров, по меньшей мере, с двумя цилиндрами в ряд вдоль продольной оси головки цилиндров, причем эта, по меньшей мере, одна головка цилиндров может быть соединена на краю узла с блоком цилиндров и каждый цилиндр содержит, по меньшей мере, два выпускных отверстия для выпуска выхлопных газов, при этом, по меньшей мере, одно из этих выпускных отверстий выполнено как активируемое выпускное отверстие и к каждому выпускному отверстию подсоединена выхлопная линия, из числа которыхThe solution to the first problem is achieved by proposing a supercharged internal combustion engine comprising at least two exhaust gas turbochargers and at least one cylinder head with at least two cylinders in a row along the longitudinal axis of the cylinder head, moreover, this at least one cylinder head can be connected on the edge of the node with the cylinder block and each cylinder contains at least two exhaust outlets for exhaust gas, at least one of these outlets of the holes is made as an activated outlet and an exhaust line is connected to each outlet, of which

- выхлопные линии активируемых выпускных отверстий, по меньшей мере, двух цилиндров соединяются с образованием первого выхлопного коллектора для формирования первой общей выхлопной линии, соединенной с турбиной первого турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов, а- exhaust lines of activated exhaust openings of at least two cylinders are connected to form a first exhaust manifold to form a first common exhaust line connected to a turbine of a first exhaust gas turbocharger, and

- выхлопные линии прочих выпускных отверстий, по меньшей мере, двух цилиндров соединяются, с образованием второго выхлопного коллектора для формирования второй общей выхлопной линии, соединенной с турбиной второго турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов,- exhaust lines of the other exhaust openings of at least two cylinders are connected to form a second exhaust manifold for forming a second common exhaust line connected to the turbine of the second exhaust gas turbocharger,

причемmoreover

- выхлопные линии, по меньшей мере, двух цилиндров соединяются для формирования двух общих выхлопных линий в головке цилиндров, и- exhaust lines of at least two cylinders are connected to form two common exhaust lines in the cylinder head, and

- одна общая выхлопная линия размещена с дальней от края узла стороны другой общей выхлопной линии, при этом две общие выхлопные линии размещены со смещением вдоль продольной оси головки цилиндров с образованием разноса А.- one common exhaust line is located on the side farthest from the edge of the node of the side of the other common exhaust line, while two common exhaust lines are placed with an offset along the longitudinal axis of the cylinder head with the formation of separation A.

Согласно настоящему изобретению выхлопные линии, как активируемых выпускных отверстий, так и прочих выпускных отверстий, в каждом случае соединяются для формирования общей выхлопной линии в головке цилиндров, образуя таким образом встроенный выхлопной коллектор.According to the present invention, the exhaust lines of both the activated exhaust openings and other exhaust openings are in each case connected to form a common exhaust line in the cylinder head, thereby forming an integrated exhaust manifold.

Как уже упоминалось, в принципе, стремятся располагать турбину турбонагнетателя, работающего от выхлопных газов, как можно ближе к выпускным отверстиям цилиндров, чтобы сделать путь горячих выхлопных газов до ротора турбины как можно короче и сохранить малый объем линии выше по потоку относительно ротора турбины. В данном случае для достижения этой цели целесообразна существенная интеграция выхлопных линий или выхлопных коллекторов в головку цилиндров.As already mentioned, in principle, they seek to position the turbine of a turbocharger operating from exhaust gases as close as possible to the exhaust openings of the cylinders in order to make the path of hot exhaust gases to the turbine rotor as short as possible and to keep the small volume of the line upstream of the turbine rotor. In this case, to achieve this goal, it is advisable to significantly integrate exhaust lines or exhaust manifolds into the cylinder head.

Длина выхлопных линий уменьшается с помощью интеграции в головку цилиндров. Это, во-первых, снижает объем линии, то есть объем выхлопных газов выхлопных линий выше по потоку относительно турбины, так что срабатывание такой турбины улучшается. Во-вторых, укороченные выхлопные линии снижают также тепловую инерцию выхлопной системы выше по потоку относительно турбины, так что температура выхлопных газов на входе турбины увеличивается, в результате чего энтальпия выхлопных газов на входе турбины также повышается. И системы дополнительной обработки выхлопных газов, которые могут быть предусмотрены, быстрее достигают требуемой минимальной рабочей температуры. Кроме того, интеграция выхлопных линий согласно настоящему изобретению позволяет максимально компактно скомпоновать узел привода.The length of the exhaust lines is reduced by integration into the cylinder head. This, firstly, reduces the volume of the line, that is, the exhaust gas volume of the exhaust lines is upstream of the turbine, so that the response of such a turbine is improved. Secondly, shortened exhaust lines also reduce the thermal inertia of the exhaust system upstream of the turbine, so that the temperature of the exhaust gases at the turbine inlet increases, as a result of which the exhaust enthalpy at the turbine inlet also increases. And the exhaust aftertreatment systems that can be provided quickly reach the required minimum operating temperature. In addition, the integration of exhaust lines according to the present invention allows the drive unit to be assembled as compactly as possible.

Согласно настоящему изобретению общие выхлопные линии размещены со смещением вдоль продольной оси головки цилиндров с образованием разноса Δ.According to the present invention, the common exhaust lines are displaced along the longitudinal axis of the cylinder head with a spacing Δ.

Это смещение позволяет компактно выполнить головку цилиндров и одновременно обеспечивает достаточно большой разнос общих выхлопных линий. Таким образом, в отличие от вариантов осуществления, в которых общие выхлопные линии не имеют смещения вдоль продольной оси головки цилиндров, между общими выхлопными линиями, несмотря на компактное выполнение, остается достаточный конструктивный зазор. Это также облегчает размещение охлаждающих каналов в головке цилиндров между двух общих выхлопных линий, если предусмотрено устройство жидкостного охлаждения.This displacement allows for a compact cylinder head and at the same time provides a sufficiently large spacing of the common exhaust lines. Thus, unlike the embodiments in which the common exhaust lines are not displaced along the longitudinal axis of the cylinder head, a sufficient structural clearance remains between the common exhaust lines, despite the compact design. It also facilitates the placement of cooling channels in the cylinder head between two common exhaust lines, if a liquid cooling device is provided.

Согласно настоящему изобретению два выхлопных коллектора располагаются, по меньшей мере, частично один над другим, то есть с разносом друг от друга в направлении продольной оси цилиндра, поскольку одна общая выхлопная линия размещена с дальней от края узла стороны другой общей выхлопной линии.According to the present invention, two exhaust manifolds are arranged at least partially one above the other, i.e., spaced apart from each other in the direction of the longitudinal axis of the cylinder, since one common exhaust line is located on the side of the other common exhaust line that is farthest from the side edge of the assembly.

Таким образом, достигнуто решение первой задачи настоящего изобретения, а именно предложить такой двигатель внутреннего сгорания с наддувом, который демонстрирует улучшенные эксплуатационные характеристики турбонаддува с использованием выхлопных газов.Thus, the solution to the first objective of the present invention has been achieved, namely, to propose a supercharged internal combustion engine that demonstrates improved turbocharging performance using exhaust gases.

Интеграция выхлопных коллекторов в головку цилиндров дает также то преимущество, что позволяет извлечь выгоду из жидкостного устройства охлаждения, предусмотренного в головке цилиндров, поскольку коллекторы при этом не обязательно изготавливать из материалов, которые способны выдерживать высокие тепловые нагрузки и, соответственно, дороги.Integration of exhaust manifolds into the cylinder head also gives the advantage of benefiting from the liquid cooling device provided in the cylinder head, since the collectors are not necessarily made from materials that can withstand high thermal loads and, accordingly, are expensive.

Интеграция выхлопных коллекторов в головку цилиндров ведет также к снижению количества компонентов устройства и, следовательно, к уменьшению затрат, в частности, затрат на сборку и комплектацию.Integration of exhaust manifolds into the cylinder head also leads to a decrease in the number of components of the device and, consequently, to a reduction in costs, in particular, the costs of assembly and assembly.

Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению может также содержать две головки цилиндров.An internal combustion engine according to the present invention may also comprise two cylinder heads.

Согласно настоящему изобретению нет необходимости соединять выхлопные линии всех цилиндров головки для формирования двух общих выхлопных линий; действительно, описанным образом должны быть соединены только выхлопные линии, по меньшей мере, двух цилиндров.According to the present invention, it is not necessary to connect the exhaust lines of all the head cylinders to form two common exhaust lines; indeed, only the exhaust lines of at least two cylinders should be connected in the manner described.

Однако особенно выгодны варианты осуществления, в которых выхлопные линии всех цилиндров, по меньшей мере, одной головки цилиндров соединяются для формирования двух общих выхлопных линий.However, embodiments in which the exhaust lines of all cylinders of at least one cylinder head are connected to form two common exhaust lines are particularly advantageous.

Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению будут раскрыты в соответствии с зависимыми пунктами формулы изобретения.Further preferred embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be disclosed in accordance with the dependent claims.

Выгодны варианты осуществления, в которых разнос Δ между двумя общими выхлопными линиями соответствует разносу двух соседних выпускных отверстий цилиндра. Такой вариант осуществления ведет к симметричной конструкции головки цилиндров или к симметричному размещению выхлопных коллекторов в головке цилиндров.Embodiments are advantageous in which the spacing Δ between two common exhaust lines corresponds to the spacing of two adjacent cylinder outlets. Such an embodiment leads to a symmetrical design of the cylinder head or to a symmetrical arrangement of the exhaust manifolds in the cylinder head.

Выгодны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых разнос Δ между двумя общими выхлопными линиями лежит в следующих пределах: 3 мм ≤ Δ ≤ 45 мм.Such embodiments of a supercharged internal combustion engine are advantageous in which the spacing Δ between two common exhaust lines lies in the following limits: 3 mm ≤ Δ ≤ 45 mm.

Выгодны также варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых разнос Δ между двумя общими выхлопными линиями лежит в следующих пределах: 5 мм ≤ Δ ≤ 40 мм.Embodiments of a supercharged internal combustion engine are also beneficial in which the spacing Δ between two common exhaust lines lies in the following ranges: 5 mm ≤ Δ ≤ 40 mm.

В частности, выгодны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых разнос Δ между двумя общими выхлопными линиями лежит в следующих пределах: 20 мм ≤ Δ ≤ 35 мм.In particular, embodiments of a supercharged internal combustion engine are advantageous in which the spacing Δ between two common exhaust lines lies in the following ranges: 20 mm ≤ Δ ≤ 35 mm.

Головка цилиндров двигателя внутреннего сгорания это, в принципе, компонент, который подвергается воздействию высоких тепловых и механических нагрузок. Требования, предъявляемые к головке цилиндров согласно настоящему изобретению, особенно высоки. В данном контексте следует учесть, что двигатели внутреннего сгорания с наддувом подвергаются особенно высоким тепловым нагрузкам. А из-за интеграции выхлопных коллекторов тепловые нагрузки двигателя внутреннего сгорания и головки цилиндров еще более увеличиваются, так что к устройству охлаждения предъявляются повышенные требования.The cylinder head of an internal combustion engine is, in principle, a component that is exposed to high thermal and mechanical loads. The requirements for the cylinder head according to the present invention are particularly high. In this context, it should be noted that supercharged internal combustion engines are exposed to particularly high heat loads. And due to the integration of exhaust manifolds, the thermal loads of the internal combustion engine and cylinder head are further increased, so that increased demands are placed on the cooling device.

Поэтому выгодны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых имеется жидкостное устройство охлаждения.Therefore, such embodiments of a supercharged internal combustion engine in which there is a liquid cooling device are advantageous.

В данном случае выгодны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых, по меньшей мере, одна головка цилиндров оснащена, по меньшей мере, одним встроенным охлаждающим кожухом. Блок цилиндров, который может быть соединен, по меньшей мере, с одной головкой цилиндров, может быть также оснащен, по меньшей мере, одним встроенным охлаждающим кожухом.In this case, such embodiments of a supercharged internal combustion engine are advantageous in which at least one cylinder head is equipped with at least one built-in cooling casing. The cylinder block, which can be connected to at least one cylinder head, can also be equipped with at least one built-in cooling casing.

В принципе, устройство охлаждения возможно в виде воздушного или жидкостного устройства охлаждения. В случае воздушного устройства охлаждения двигатель внутреннего сгорания оснащается вентилятором, причем отвод тепла происходит с помощью воздушного потока, направляемого на поверхность головки цилиндров.In principle, a cooling device is possible in the form of an air or liquid cooling device. In the case of an air cooling device, the internal combustion engine is equipped with a fan, and heat is removed by air flow directed to the surface of the cylinder head.

За счет повышенной теплоемкости жидкостей, в сравнении с воздухом, количества тепла, отводимого с помощью жидкостного охлаждения, можно в значительной мере увеличить, сравнительно с возможностями воздушного охлаждения. Поэтому термически высоконагруженные двигатели внутреннего сгорания выгодно оснащать жидкостным устройством охлаждения.Due to the increased heat capacity of liquids, in comparison with air, the amount of heat removed by liquid cooling can be significantly increased, compared with the possibilities of air cooling. Therefore, thermally highly loaded internal combustion engines are advantageously equipped with a liquid cooling device.

Для жидкостного охлаждения требуется, чтобы головка цилиндров была снабжена, по меньшей мере, одним охлаждающим кожухом, то есть требуется размещение охлаждающих каналов, которые проводят хладагент через головку цилиндров, что влечет за собой сложную компоновку конструкции головки цилиндров. В данном случае, во-первых, тепло для отвода не обязательно подводить к поверхности головки цилиндров, как в случае воздушного устройства охлаждения. Тепло отводится хладагентом, обычно водно-гликолевой смесью, уже внутри головки цилиндров. В данном случае хладагент подается с помощью насоса, имеющегося в контуре охлаждения, так что упомянутый хладагент циркулирует в охлаждающем кожухе. Таким образом, тепло, которое отводится хладагентом, отводится изнутри головки цилиндров и вновь извлекается из хладагента в теплообменнике. Для этого теплообменник часто - и предпочтительно - размещают в передней части транспортного средства, где достаточно сильный воздушный поток обеспечивает требуемый теплообмен между хладагентом и воздухом.Liquid cooling requires that the cylinder head be provided with at least one cooling casing, that is, placement of cooling channels that conduct refrigerant through the cylinder head is required, which entails a complex layout of the cylinder head design. In this case, firstly, the heat for removal is not necessary to bring to the surface of the cylinder head, as in the case of an air cooling device. Heat is removed by a refrigerant, usually a water-glycol mixture, already inside the cylinder head. In this case, the refrigerant is supplied by means of a pump in the cooling circuit, so that said refrigerant is circulated in the cooling jacket. Thus, the heat that is removed by the refrigerant is removed from the inside of the cylinder head and is again extracted from the refrigerant in the heat exchanger. For this, the heat exchanger is often - and preferably - placed in front of the vehicle, where a sufficiently strong air flow provides the required heat exchange between the refrigerant and the air.

Выгодны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых, по меньшей мере, один охлаждающий кожух также расположен между двух общих выхлопных линий. Эта компоновка, в частности, охватывает варианты осуществления, в которых, по меньшей мере, один охлаждающий кожух проходит сквозь - то есть пересекает - воображаемую оболочку, охватывающую две общие выхлопные линии.Advantageous embodiments of a supercharged internal combustion engine in which at least one cooling jacket are also located between two common exhaust lines. This arrangement, in particular, encompasses embodiments in which at least one cooling jacket extends through — that is, intersects — an imaginary envelope spanning two common exhaust lines.

Головка цилиндров подвергается воздействию особенно высоких тепловых нагрузок в зоне общих выхлопных линий, поскольку две общие выхлопные линии обеспечивают увеличенные расходы выхлопных газов, сравнительно с одиночной выхлопной линией, то есть абсолютный расход выхлопных газов, тепло от которых передается к головке цилиндров, относительно велик. Во-вторых, общие выхлопные линии осуществляют вывод горячих выхлопных газов фактически непрерывно, тогда как выхлопная линия цилиндра пропускает поток горячих выхлопных газов только во время перезарядки соответствующего цилиндра.The cylinder head is exposed to particularly high heat loads in the area of the common exhaust lines, since the two common exhaust lines provide increased exhaust gas consumption compared to a single exhaust line, i.e. the absolute exhaust gas flow from which heat is transferred to the cylinder head is relatively large. Secondly, the common exhaust lines discharge the hot exhaust gases almost continuously, while the exhaust line of the cylinder allows the flow of hot exhaust gases to flow only during recharging of the corresponding cylinder.

В случае двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащего, по меньшей мере, одну головку цилиндров, которая оснащена, по меньшей мере, одним встроенным охлаждающим кожухом, выгодны такие варианты осуществления, которые отличаются тем, что, по меньшей мере, один встроенный охлаждающий кожух содержит нижний охлаждающий кожух, размещенный между выхлопными линиями и краем узла головки цилиндров, и верхний охлаждающий кожух, размещенный с той стороны выхлопных линий, которая расположена напротив нижнего охлаждающего кожуха.In the case of a supercharged internal combustion engine comprising at least one cylinder head that is equipped with at least one integrated cooling casing, embodiments that are characterized in that at least one integrated cooling casing comprises a lower cooling casing located between the exhaust lines and the edge of the cylinder head assembly, and an upper cooling casing located on the side of the exhaust lines that is opposite the lower cooling casing.

В связи с этим выгодны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых предусмотрено, по меньшей мере, одно соединение нижнего охлаждающего кожуха с верхним охлаждающим кожухом, расположенное на расстоянии от выхлопных линий, в наружной стенке, из которой выходят общие выхлопные линии головки цилиндров, причем это соединение служат для пропуска хладагента.In this regard, such embodiments of a supercharged internal combustion engine are advantageous in which at least one connection of the lower cooling casing to the upper cooling casing is provided, located at a distance from the exhaust lines, in the outer wall from which the common exhaust lines of the head exit cylinders, moreover, this connection serves to pass the refrigerant.

Хладагент может течь из нижнего охлаждающего кожуха в верхний охлаждающий кожух и наоборот через, по меньшей мере, одно соединение в наружной стенке головки цилиндров. Поэтому в головке цилиндров, по меньшей мере, одно соединение размещено с той стороны встроенных выхлопных коллекторов, которая удалена от, по меньшей мере, двух цилиндров. По меньшей мере, одно соединение расположено поэтому как бы снаружи встроенных выхлопных коллекторов.The refrigerant may flow from the lower cooling jacket to the upper cooling jacket and vice versa through at least one connection in the outer wall of the cylinder head. Therefore, in the cylinder head, at least one connection is located on the side of the integrated exhaust manifolds that is remote from at least two cylinders. At least one connection is therefore located, as it were, on the outside of the integrated exhaust manifolds.

Соединение в данном случае представляет собой отверстие или сквозной канал, который соединяет нижний охлаждающий кожух с верхним охлаждающим кожухом и через который возможен и реализуется обмен хладагентом между двумя охлаждающими кожухами.The connection in this case is a hole or a through channel that connects the lower cooling casing to the upper cooling casing and through which the exchange of refrigerant between the two cooling casing is possible and is realized.

Во-первых, это создает основное охлаждающее действие даже в зоне наружной стенки головки цилиндров. Во-вторых, обычный продольный поток хладагента, то есть поток хладагента в направлении продольной оси головки цилиндров, дополняется поперечным потоком хладагента, который течет поперек продольного потока и, предпочтительно, примерно в направлении продольной оси цилиндра. В данном случае поток хладагента, протекающий через, по меньшей мере, одно соединение, вносит значительный вклад в отвод тепла. В частности, соответствующим выбором размера поперечного сечения, по меньшей мере, одного соединения можно целенаправленно влиять на скорость потока хладагента в соединении и, тем самым, на отвод тепла в зоне упомянутого, по меньшей мере, одного соединения.Firstly, this creates a basic cooling effect even in the area of the outer wall of the cylinder head. Secondly, the usual longitudinal flow of refrigerant, that is, the flow of refrigerant in the direction of the longitudinal axis of the cylinder head, is complemented by a transverse flow of refrigerant that flows across the longitudinal flow and, preferably, approximately in the direction of the longitudinal axis of the cylinder. In this case, the flow of refrigerant flowing through the at least one compound makes a significant contribution to the removal of heat. In particular, by appropriately selecting the cross-sectional size of the at least one compound, it is possible to purposefully influence the flow rate of the refrigerant in the compound and, thus, the heat dissipation in the region of the at least one compound.

Поэтому в данном контексте осуществления головки цилиндров выгодны такие варианты, в которых нижний и верхний охлаждающие кожухи соединены друг с другом не по всей области наружной стенки, но, скорее, по меньшей мере, одно соединение занимает только часть области наружной стенки. Таким образом, скорость потока, по меньшей мере, в одном соединении может быть увеличена, что увеличивает конвекционную теплопередачу. Это также дает преимущества в плане механической прочности головки цилиндров.Therefore, in this context, the implementation of the cylinder head is advantageous in such cases in which the lower and upper cooling casings are not connected to each other over the entire area of the outer wall, but rather at least one connection occupies only part of the area of the outer wall. Thus, the flow rate in at least one connection can be increased, which increases convection heat transfer. It also offers advantages in terms of the mechanical strength of the cylinder head.

Охлаждение головки цилиндров может быть дополнительно и с выгодой улучшено путем создания градиента давления между верхним и нижним охлаждающими кожухами, в результате чего скорость, по меньшей мере, в одном соединении увеличивается, что ведет к повышению конвекционной теплопередачи.The cooling of the cylinder head can be further and advantageously improved by creating a pressure gradient between the upper and lower cooling casings, as a result of which the speed of at least one joint increases, which leads to an increase in convection heat transfer.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одно соединение было размещено рядом с общими выхлопными линиями, поскольку зона вокруг общих выхлопных линий подвергается воздействию особенно высоких тепловых нагрузок, как уже было подробно объяснено выше.Preferably, at least one connection is placed next to the common exhaust lines, since the area around the common exhaust lines is exposed to particularly high heat loads, as has already been explained in detail above.

Выгодны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, которые оснащены переключаемым клапанным приводом для приведения в действие клапанов активируемых выпускных отверстий, при этом, например, толкатель клапана, который служит кулачковым следящим элементом и который расположен в силовом потоке, выполняется в виде активируемого толкателя клапана.Advantageous embodiments of a supercharged internal combustion engine that are equipped with a switchable valve actuator for actuating the valves of the activated exhaust openings, for example, a valve pusher which serves as a cam follower and which is located in the power flow, are in the form of an activated valve pusher .

Выгодны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых один турбонагнетатель, работающий от выхлопных газов, размещен возле головки цилиндров, а другой турбонагнетатель, работающий от выхлопных газов, размещен возле блока цилиндров. Такая компоновка позволяет сблизить две турбины, разместив их одну над другой в направлении продольной оси цилиндра, и компактно скомпоновать узел привода в целом.Advantageous embodiments of a supercharged internal combustion engine in which one exhaust turbocharger is located near the cylinder head and another exhaust turbocharger is located near the cylinder block. This arrangement allows you to bring two turbines closer, placing them one above the other in the direction of the longitudinal axis of the cylinder, and compactly assemble the drive unit as a whole.

Используемые турбины могут быть выполнены геометрически вариативно, с подгонкой геометрии к соответствующей рабочей точке двигателя внутреннего сгорания.The turbines used can be made geometrically variable, with the geometry adjusted to the corresponding operating point of the internal combustion engine.

В частности, вторая турбина также может быть выполнена как турбина с перепускной заслонкой; в этом случае, когда массовый расход выхлопных газов превышает критическое значение, выхлопные газы направляются через перепускную линию мимо турбины. Для этого в перепускной линии должен быть предусмотрен запорный элемент.In particular, the second turbine can also be designed as a turbine with a bypass damper; in this case, when the mass flow rate of the exhaust gases exceeds a critical value, the exhaust gases are directed through a bypass line past the turbine. For this, a shut-off element must be provided in the bypass line.

Перепускная линия может выводить газы ниже по потоку относительно турбин в одну из двух общих выхлопных линий или же, в предпочтительном варианте осуществления, в первый выхлопной коллектор выше по потоку относительно первой турбины.The bypass line may discharge gases downstream of the turbines to one of two common exhaust lines or, in a preferred embodiment, to the first exhaust manifold upstream of the first turbine.

В вариантах осуществления последнего типа перепускная линия может с выгодой использоваться для ускорения ротора первой активируемой турбины путем открытия перепускной линии незадолго перед активацией.In embodiments of the latter type, an overflow line can advantageously be used to accelerate the rotor of the first activated turbine by opening the overflow line shortly before activation.

Решение второй задачи настоящего изобретения, а именно предложения способа эксплуатации двигателя внутреннего сгорания раскрытого выше типа, достигается в способе, согласно которому активируемые выпускные отверстия, деактивированные при низкой скорости потока выхлопных газов, активируются, когда расход выхлопных газов превысит задаваемый заранее уровень.The second objective of the present invention, namely the proposal of a method of operating an internal combustion engine of the type disclosed above, is achieved in a method according to which activated exhaust openings deactivated at a low exhaust gas flow rate are activated when the exhaust gas flow exceeds a predetermined level.

То, что было сказано в отношении двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению, приложимо также к способу согласно настоящему изобретению. Активация выпускных отверстий равносильна активации первой турбины. Это не влияет на предварительное ускорение через перепускную линию, которая может быть предусмотрена, активируемой второй турбины, выполненной как турбина с перепускным клапаном.What has been said with respect to the internal combustion engine according to the present invention is also applicable to the method according to the present invention. Activating the outlet is equivalent to activating the first turbine. This does not affect the pre-acceleration through the bypass line, which may be provided, of the activated second turbine, designed as a turbine with a bypass valve.

В двигателе внутреннего сгорания без наддува расход выхлопных газов примерно соответствует оборотам двигателя и/или нагрузке двигателя внутреннего сгорания, в частности, зависит от регулирования нагрузки, используемого в конкретной ситуации. В традиционном двигателе, работающем по циклу Отто с количественной регулировкой, расход выхлопных газов увеличивается с повышением нагрузки даже при постоянных оборотах двигателя, тогда как в традиционных дизельных двигателях с качественной регулировкой расход выхлопных газов зависит просто от оборотов двигателя, поскольку в случае изменения нагрузки при постоянных оборотах двигателя меняется состав смеси, но не ее количество.In a naturally aspirated internal combustion engine, the exhaust gas flow rate approximately corresponds to the engine speed and / or the load of the internal combustion engine, in particular, it depends on the load regulation used in a particular situation. In a traditional quantitatively controlled Otto cycle engine, the exhaust gas flow increases with an increase in load even at constant engine speeds, while in traditional diesel engines with high-quality control, the exhaust gas flow simply depends on the engine speed, since in the case of constant load changes The engine speed changes the composition of the mixture, but not its quantity.

В соответствующем настоящему изобретению двигателе внутреннего сгорания, выполненном с количественной регулировкой, при которой нагрузка регулируется количеством свежей смеси, расход выхлопных газов может превысить соответствующий, то есть задаваемый заранее, уровень даже при постоянных оборотах двигателя, если нагрузка двигателя внутреннего сгорания превысит задаваемый заранее уровень нагрузки, поскольку расход выхлопных газов коррелирует с нагрузкой, причем расход выхлопных газов растет с повышением нагрузки и падает с ее уменьшением.In a quantitatively adjustable internal combustion engine in accordance with the present invention, in which the load is controlled by the amount of fresh mixture, the exhaust gas flow rate may exceed a corresponding, i.e. predetermined, level even at constant engine speeds, if the load of the internal combustion engine exceeds a predetermined load level , since the exhaust gas flow rate correlates with the load, and the exhaust gas flow rate increases with increasing load and decreases with its decrease HAND.

Напротив, в двигателе внутреннего сгорания с качественной регулировкой, при которой нагрузка регулируется составом свежей смеси и расход выхлопных газов зависит фактически только от скорости вращения, то есть пропорционален скорости вращения, расход выхлопных газов превысит задаваемый заранее уровень независимо от нагрузки, если обороты двигателя внутреннего сгорания превысят задаваемый заранее уровень.On the contrary, in an internal combustion engine with high-quality adjustment, in which the load is regulated by the composition of the fresh mixture and the exhaust gas flow actually depends only on the rotation speed, that is, is proportional to the rotation speed, the exhaust gas flow will exceed a predetermined level regardless of the load if the speed of the internal combustion engine will exceed the preset level.

Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению это двигатель внутреннего сгорания с наддувом, так что следует уделить внимание также давлению заряда со стороны впуска, которое может меняться с изменением нагрузки и/или оборотов двигателя и которое влияет на расход выхлопных газов. Следовательно, в такой общей форме вышерассмотренные зависимости расхода выхлопных газов от нагрузки или от оборотов двигателя справедливы только при определенных условиях. Поэтому способ согласно настоящему изобретению, в самых общих чертах, связан с расходом выхлопных газов, но не с нагрузкой или оборотами двигателя.The internal combustion engine according to the present invention is a supercharged internal combustion engine, so attention should also be paid to the charge pressure on the intake side, which may vary with load and / or engine speed and which affects the exhaust gas flow rate. Therefore, in such a general form, the above-considered dependences of the exhaust gas flow on the load or engine speed are valid only under certain conditions. Therefore, the method according to the present invention, in its most general terms, is associated with the consumption of exhaust gases, but not with the load or engine speed.

Если расход выхлопных газов вновь падает ниже задаваемого заранее уровня, активируемые выпускные отверстия - и вместе с ними активируемая турбина - снова деактивируются.If the exhaust gas flow drops again below a predetermined level, the activated exhaust openings - and with them the activated turbine - are again deactivated.

Выгодны такие варианты осуществления способа, в которых активируемые выпускные отверстия активируются, когда расход выхлопных газов превысит задаваемый заранее уровень и продержится на уровне, превышающем упомянутый заранее заданный расход выхлопных газов, в течение заранее задаваемого периода времени Δt1.Advantageous embodiments of the method are those in which the activated exhaust openings are activated when the exhaust gas flow exceeds a predetermined level and lasts above the predetermined exhaust gas flow for a predetermined time period Δt 1 .

Для предотвращения слишком частых переключений предлагается введение дополнительного условия для активации первой турбины, в частности активации активируемых выпускных отверстий в случае, если расход выхлопных газов только на короткое время превышает задаваемое заранее значение и затем падает вновь или колеблется вокруг заранее заданного значения расхода выхлопных газов, без его превышения, оправдывающего активацию первой турбины.To prevent over-frequent switching, it is proposed to introduce an additional condition for activating the first turbine, in particular, activating activated exhaust openings if the exhaust gas flow only briefly exceeds a predetermined value and then falls again or oscillates around a predetermined exhaust gas flow without its excess, justifying the activation of the first turbine.

По вышеуказанным причинам выгодны также такие варианты осуществления способа, в которых активируемые выпускные отверстия деактивируются, когда расход выхлопных газов падает ниже задаваемого заранее уровня и остается ниже этого заранее заданного уровня в течение заранее задаваемого периода времени Δt2.For the above reasons, such embodiments of the method are also advantageous in which the activated exhaust openings are deactivated when the exhaust gas flow falls below a predetermined level and remains below this predetermined level for a predetermined time period Δt 2 .

Если вторая турбина является турбиной с перепускной заслонкой, перепускная линия которой выходит выше по потоку относительно первой турбины в первый выхлопной коллектор, то выгодны такие варианты осуществления способа, в которых первая активируемая турбина ускоряется незадолго перед активацией путем открытия запорного элемента, размещенного в перепускной линии.If the second turbine is a turbine with a bypass damper, the bypass line of which goes upstream relative to the first turbine to the first exhaust manifold, then such embodiments of the method are advantageous in which the first activated turbine is accelerated shortly before activation by opening a shut-off element located in the bypass line.

По вышеуказанным причинам выгодны такие варианты осуществления способа, в которых активируемые выпускные отверстия, деактивированные при низкой скорости потока выхлопных газов, активируются, когда число nmot оборотов двигателя внутреннего сгорания превысят задаваемый заранее уровень.For the above reasons such advantageous embodiments of the method, in which the outlets are activated, deactivated at low exhaust gas flow rate are activated, when the number of revolutions n mot of the internal combustion engine exceed the level defined in advance.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Ниже настоящее изобретение будет раскрыто подробнее на двух примерах осуществления согласно ФИГ. 1 и 2. На ФИГ.:Below the present invention will be disclosed in more detail in two examples of implementation according to FIG. 1 and 2. In FIG:

на ФИГ. 1 схематически показан первый вариант осуществления двигателя внутреннего сгорания иin FIG. 1 schematically shows a first embodiment of an internal combustion engine, and

на ФИГ. 2 показаны в аксонометрической проекции литейные стержни выхлопных линий, встроенных в головку цилиндров, как иллюстрация второго варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания.in FIG. 2 is a perspective view of the casting rods of exhaust lines integrated in the cylinder head, as an illustration of a second embodiment of an internal combustion engine.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На ФИГ. 1 схематически показан первый вариант осуществления двигателя 1 внутреннего сгорания с наддувом, оснащенного двумя турбонагнетателями 8, 9, работающими от выхлопных газов. Каждый турбонагнетатель 8, 9, работающий от выхлопных газов, содержит турбину 8а, 9а и компрессор 8b, 9b. Горячие выхлопные газы расширяются в турбине 8а, 9а с выделением энергии. Компрессоры 8b, 9b сжимают нагнетаемый воздух, который подается в цилиндры 3 через впускные линии 11а, 11b и камеру давления 12, в результате чего реализуется наддув двигателя 1 внутреннего сгорания.In FIG. 1 schematically shows a first embodiment of a supercharged internal combustion engine 1 equipped with two exhaust turbochargers 8, 9. Each exhaust gas turbocharger 8, 9 comprises a turbine 8a, 9a and a compressor 8b, 9b. Hot exhaust gases expand in the turbine 8a, 9a with the release of energy. Compressors 8b, 9b compress the injected air, which is supplied to the cylinders 3 through the inlet lines 11a, 11b and the pressure chamber 12, as a result of which pressurization of the internal combustion engine 1 is realized.

Двигатель 1 внутреннего сгорания, изображенный на ФИГ. 1, представляет собой четырехцилиндровый однорядный двигатель, в котором цилиндры 3 размещены вдоль продольной оси 10а головки цилиндров, то есть в ряд. Каждый цилиндр 3 имеет два выпускных отверстия 4а, 4b, причем к каждому выпускному отверстию 4а, 4b подсоединена выхлопная линия 5а, 5b для выпуска выхлопных газов из цилиндра 3.The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-cylinder single-row engine in which cylinders 3 are arranged along the longitudinal axis 10a of the cylinder head, i.e. in a row. Each cylinder 3 has two exhaust openings 4a, 4b, with an exhaust line 5a, 5b connected to each exhaust opening 4a, 4b for discharging exhaust gases from the cylinder 3.

В каждом случае одно выпускное отверстие 4а каждого цилиндра 3 выполнено как активируемое выпускное отверстие 4а, которое открыто во время перезаряда, только если расход выхлопных газов превышает заданный заранее уровень. Таким образом, активируется, то есть приводится в действие выхлопными газами, первая турбина 8а, размещенная ниже по потоку. Выхлопные линии 5а активируемых выпускных отверстий 4а всех цилиндров 3 соединяются, с образованием первого выхлопного коллектора 6а, в головке цилиндров для формирования первой общей выхлопной линии 7а, соединенной с турбиной 8а первого турбонагнетателя 8, работающего от выхлопных газов (пунктирные линии).In each case, one outlet 4a of each cylinder 3 is configured as an activated outlet 4a, which is open during recharging only if the exhaust gas flow exceeds a predetermined level. In this way, the first turbine 8a located downstream is activated, i.e. driven by exhaust gases. The exhaust lines 5a of the activated exhaust openings 4a of all cylinders 3 are connected to form the first exhaust manifold 6a in the cylinder head to form a first common exhaust line 7a connected to the turbine 8a of the first exhaust gas turbocharger 8 (dashed lines).

Выхлопные линии 5b прочих выпускных отверстий 4b всех цилиндров 3 соединяются, с образованием второго выхлопного коллектора 6b, в головке цилиндров для формирования второй общей выхлопной линии 7b, соединенной с турбиной 9а второго турбонагнетателя 9, работающего от выхлопных газов (сплошные линии).The exhaust lines 5b of the other exhaust openings 4b of all cylinders 3 are connected to form a second exhaust manifold 6b in the cylinder head to form a second common exhaust line 7b connected to the turbine 9a of the second exhaust gas turbocharger 9 (solid lines).

Как можно видеть из ФИГ. 1, первый выхлопной коллектор 6а и второй выхлопной коллектор 6b отделены друг от друга выше по потоку относительно турбин 8а, 9а. Однако вторая турбина 9а также может быть выполнена как турбина с перепускной заслонкой, перепускная линия которой выводит газы в первый выхлопной коллектор 6а выше по потоку относительно первой турбины 8а. В этом случае выхлопные коллекторы 6а, 6b, по меньшей мере, могут соединяться через перепускную линию.As can be seen from FIG. 1, the first exhaust manifold 6a and the second exhaust manifold 6b are separated from each other upstream of the turbines 8a, 9a. However, the second turbine 9a can also be implemented as a turbine with a bypass damper, the bypass line of which discharges gases into the first exhaust manifold 6a upstream of the first turbine 8a. In this case, the exhaust manifolds 6a, 6b can at least be connected via an overflow line.

В данном случае выхлопные линии 5а, 5b соединяются для формирования двух общих выхлопных линий 7а, 7b в головке цилиндров, причем две общие выхлопные линии 7а, 7b размещены со смещением вдоль продольной оси 10а головки цилиндров с образованием разноса Δ.In this case, the exhaust lines 5a, 5b are connected to form two common exhaust lines 7a, 7b in the cylinder head, the two common exhaust lines 7a, 7b being positioned offset along the longitudinal axis 10a of the cylinder head to form a spacing Δ.

На ФИГ. 2 в качестве иллюстрации второго варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания показаны в аксонометрической проекции литейные стержни для образования выхлопных линий 5а, 5b, 7а, 7b, встроенных в головку цилиндров.In FIG. 2, as an illustration of a second embodiment of an internal combustion engine, cast rods are shown in perspective view to form exhaust lines 5a, 5b, 7a, 7b embedded in the cylinder head.

На ФИГ. 2, таким образом, показана система выхлопных линий 5а, 5b, 7а, 7b или выхлопных коллекторов 6а, 6b, встроенная в головку цилиндров, по каковой причине указаны также номера позиций выхлопных линий 5а, 5b, 7а, 7b и выхлопных коллекторов 6а, 6b.In FIG. 2 thus shows a system of exhaust lines 5a, 5b, 7a, 7b or exhaust manifolds 6a, 6b, integrated in the cylinder head, for which reason the position numbers of exhaust lines 5a, 5b, 7a, 7b and exhaust manifolds 6a, 6b are also indicated .

Литейные стержни или выхлопные коллекторы 6а, 6b, изображенные на ФИГ. 2, включают выхлопные линии 4а, 4b, 7а, 7b четырех цилиндров 3 четырехцилиндрового однорядного двигателя, в котором цилиндры 3 размещены вдоль продольной оси головки цилиндров. Каждый из четырех цилиндров 3 имеет два выпускных отверстия 4а, 4b, причем к каждому выпускному отверстию 4а, 4b подсоединена выхлопная линия 5а, 5b.Casting rods or exhaust manifolds 6a, 6b shown in FIG. 2 include exhaust lines 4a, 4b, 7a, 7b of four cylinders 3 of a four-cylinder single-row engine in which cylinders 3 are arranged along the longitudinal axis of the cylinder head. Each of the four cylinders 3 has two outlet openings 4a, 4b, with an exhaust line 5a, 5b connected to each outlet 4a, 4b.

Выхлопные линии 5а активируемых выпускных отверстий 4а соединяются для формирования первой общей выхлопной линии 7а в головке цилиндров, образуя таким образом первый встроенный выхлопной коллектор 6а, а выхлопные линии 5b прочих выпускных отверстий 4b соединяются для формирования второй общей выхлопной линии 7b в головке цилиндров, образуя таким образом второй встроенный выхлопной коллектор 6b.The exhaust lines 5a of the activated exhaust openings 4a are connected to form a first common exhaust line 7a in the cylinder head, thereby forming a first integrated exhaust manifold 6a, and the exhaust lines 5b of the other exhaust openings 4b are connected to form a second common exhaust line 7b in the cylinder head, thereby forming image of the second integrated exhaust manifold 6b.

Как можно видеть из ФИГ. 2, две общие выхлопные линии 7а, 7b встроенных выхлопных коллекторов 6а, 6b размещены со смещением вдоль продольной оси головки цилиндров, то есть также вдоль линии 10, которая параллельна продольной оси головки цилиндров, с образованием разноса Δ, причем общая выхлопная линия 7а первого встроенного выхлопного коллектора 6а расположена с той стороны общей выхлопной линии 7b второго встроенного выхлопного коллектора 6b, которая удалена от края узла. То есть общие выхлопные линии 7а, 7b располагаются одна выше другой, причем вторая общая выхлопная линия 7b размещена между краем узла и первой общей выхлопной линией 7а.As can be seen from FIG. 2, two common exhaust lines 7a, 7b of the built-in exhaust manifolds 6a, 6b are displaced along the longitudinal axis of the cylinder head, that is, also along line 10, which is parallel to the longitudinal axis of the cylinder head, with a spacing Δ, the common exhaust line 7a of the first built-in the exhaust manifold 6a is located on the side of the common exhaust line 7b of the second integrated exhaust manifold 6b, which is remote from the edge of the node. That is, the common exhaust lines 7a, 7b are located one above the other, with the second common exhaust line 7b located between the edge of the assembly and the first common exhaust line 7a.

Перечень номеров позиций для ссылокList of item numbers for links

1 Двигатель внутреннего сгорания с наддувом 3 Цилиндр1 supercharged internal combustion engine 3 cylinder

4а Активируемое выпускное отверстие4a Activated outlet

4b Выпускное отверстие4b Outlet

5а Выхлопная линия5a exhaust line

5b Выхлопная линия5b exhaust line

6а Первый выхлопной коллектор6a first exhaust manifold

6b Второй выхлопной коллектор6b Second exhaust manifold

7а Первая общая выхлопная линия7a first common exhaust line

7b Вторая общая выхлопная линия7b Second common exhaust line

8 Первый турбонагнетатель, работающий от выхлопных газов8 First exhaust gas turbocharger

8а Первая турбина, активируемая турбина8a first turbine, activated turbine

8b Первый компрессор8b First compressor

9 Второй турбонагнетатель, работающий от выхлопных газов9 Second exhaust gas turbocharger

9а Вторая турбина9a second turbine

9b Второй компрессор9b Second compressor

10 Линия, параллельная продольной оси головки цилиндров10 Line parallel to the longitudinal axis of the cylinder head

10а Продольная ось головки цилиндров10a the longitudinal axis of the cylinder head

11а Первая впускная линия11a first inlet line

11b Вторая впускная линия11b Second inlet line

12 Камера давления12 pressure chamber

nmot Число оборотов двигателя внутреннего сгоранияn mot Number of revolutions of the internal combustion engine

Δ Разнос общих выхлопных линий вдоль продольной оси головки цилиндровΔ Spacing of common exhaust lines along the longitudinal axis of the cylinder head

Claims (22)

1. Двигатель (1) внутреннего сгорания с наддувом, содержащий по меньшей мере два турбонагнетателя (8, 9), работающих от выхлопных газов, и по меньшей мере одну головку цилиндров по меньшей мере с двумя цилиндрами, расположенными (3) в ряд вдоль продольной оси головки цилиндров, причем головка цилиндров выполнена с возможностью соединения с блоком цилиндров на краю сборного узла, а каждый цилиндр (3) содержит по меньшей мере два выпускных отверстия (4а, 4b) для выпуска выхлопных газов, при этом по меньшей мере одно из этих выпускных отверстий выполнено как активируемое выпускное отверстие (4а), а к каждому выпускному отверстию (4а, 4b) подсоединена выхлопная линия (5а, 5b), причем1. A supercharged internal combustion engine (1), comprising at least two exhaust turbochargers (8, 9) and at least one cylinder head with at least two cylinders arranged (3) in a row along the longitudinal the axis of the cylinder head, the cylinder head being configured to be connected to the cylinder block at the edge of the assembly, and each cylinder (3) contains at least two exhaust openings (4a, 4b) for exhausting, at least one of these outlet openings about how activatable outlet (4a) and each outlet (4a, 4b) connected exhaust line (5a, 5b), wherein выхлопные линии (5а) активируемых выпускных отверстий (4а) по меньшей мере двух цилиндров (3) соединены с образованием первого выхлопного коллектора (6а) для формирования первой общей выхлопной линии (7а), соединенной с турбиной (8а) первого турбонагнетателя (8), аexhaust lines (5a) of activated exhaust openings (4a) of at least two cylinders (3) are connected to form a first exhaust manifold (6a) to form a first common exhaust line (7a) connected to a turbine (8a) of the first turbocharger (8), but выхлопные линии (5b) прочих выпускных отверстий (4b) по меньшей мере двух цилиндров (3) соединены с образованием второго выхлопного коллектора (6b) для формирования второй общей выхлопной линии (7b), соединенной с турбиной (9а) второго турбонагнетателя (9),exhaust lines (5b) of the other exhaust openings (4b) of at least two cylinders (3) are connected to form a second exhaust manifold (6b) to form a second common exhaust line (7b) connected to the turbine (9a) of the second turbocharger (9), при этомwherein выхлопные линии (5а, 5b) по меньшей мере двух цилиндров (3) соединены для формирования указанных двух общих выхлопных линий (7а, 7b) в пределах головки цилиндров,exhaust lines (5a, 5b) of at least two cylinders (3) are connected to form said two common exhaust lines (7a, 7b) within the cylinder head, а одна общая выхлопная линия (7а, 7b) размещена с дальней от края сборного узла стороны другой общей выхлопной линии (7а, 7b), при этом указанные две общие выхлопные линии (7а, 7b) размещены со смещением вдоль продольной оси (10а) головки цилиндров с образованием разноса Δ.and one common exhaust line (7a, 7b) is located on the side farthest from the edge of the assembly of the other common exhaust line (7a, 7b), while these two common exhaust lines (7a, 7b) are placed with an offset along the longitudinal axis (10a) of the head cylinders with spacing Δ. 2. Двигатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что разнос Δ между двумя общими выхлопными линиями (7а, 7b) соответствует разносу двух соседних выпускных отверстий цилиндра.2. The engine (1) according to claim 1, characterized in that the spacing Δ between the two common exhaust lines (7a, 7b) corresponds to the spacing of two adjacent cylinder outlet openings. 3. Двигатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что разнос Δ между двумя общими выхлопными линиями (7а, 7b) лежит в диапазоне 3 мм ≤ Δ ≤ 45 мм.3. The engine (1) according to claim 1, characterized in that the spacing Δ between the two common exhaust lines (7a, 7b) lies in the range of 3 mm ≤ Δ ≤ 45 mm. 4. Двигатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что разнос Δ между двумя общими выхлопными линиями (7а, 7b) лежит в диапазоне 5 мм ≤ Δ ≤ 40 мм.4. The engine (1) according to claim 1, characterized in that the spacing Δ between the two common exhaust lines (7a, 7b) lies in the range of 5 mm ≤ Δ ≤ 40 mm. 5. Двигатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что разнос Δ между двумя общими выхлопными линиями (7а, 7b) лежит в диапазоне 20 мм ≤ Δ ≤ 35 мм.5. The engine (1) according to claim 1, characterized in that the spacing Δ between the two common exhaust lines (7a, 7b) lies in the range of 20 mm ≤ Δ ≤ 35 mm. 6. Двигатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что содержит жидкостное устройство охлаждения.6. The engine (1) according to claim 1, characterized in that it contains a liquid cooling device. 7. Двигатель (1) по п. 6, отличающийся тем, что по меньшей мере одна головка цилиндров оснащена по меньшей мере одним встроенным охлаждающим кожухом.7. The engine (1) according to claim 6, characterized in that at least one cylinder head is equipped with at least one built-in cooling casing. 8. Двигатель (1) по п. 7, отличающийся тем, что по меньшей мере один охлаждающий кожух проходит между двумя общими выхлопными линиями (7а, 7b).8. The engine (1) according to claim 7, characterized in that at least one cooling casing extends between two common exhaust lines (7a, 7b). 9. Двигатель (1) по п. 7, отличающийся тем, что по меньшей мере один охлаждающий кожух содержит нижний охлаждающий кожух, размещенный между выхлопными линиями (5а, 5b) и краем сборного узла головки цилиндров, и верхний охлаждающий кожух, размещенный со стороны выхлопных линий (5а, 5b), противоположной нижнему охлаждающему кожуху.9. The engine (1) according to claim 7, characterized in that at least one cooling casing comprises a lower cooling casing located between the exhaust lines (5a, 5b) and the edge of the cylinder head assembly, and an upper cooling casing located on the side exhaust lines (5a, 5b) opposite the lower cooling jacket. 10. Двигатель (1) по п. 9, отличающийся тем, что имеется по меньшей мере одно соединение нижнего охлаждающего кожуха с верхним охлаждающим кожухом, расположенное на расстоянии от выхлопных линий (5а, 5b) в наружной стенке головки цилиндров, из которой выходят общие выхлопные линии (7а, 7b), причем это соединение служит для пропуска хладагента.10. The engine (1) according to claim 9, characterized in that there is at least one connection of the lower cooling casing to the upper cooling casing located at a distance from the exhaust lines (5a, 5b) in the outer wall of the cylinder head, from which the common exhaust lines (7a, 7b), and this connection serves to pass the refrigerant. 11. Двигатель (1) по п. 10, отличающийся тем, что указанное соединение размещено рядом с общими выхлопными линиями (7а, 7b).11. The engine (1) according to claim 10, characterized in that the said connection is located next to the common exhaust lines (7a, 7b). 12. Двигатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что вторая турбина (9а) выполнена как турбина с перепускной заслонкой, причем перепускная линия ответвляется от второго выхлопного коллектора (6b) выше по потоку относительно второй турбины (9а), и в перепускной линии имеется запорный элемент.12. The engine (1) according to claim 1, characterized in that the second turbine (9a) is designed as a turbine with a bypass damper, and the bypass line branches off from the second exhaust manifold (6b) upstream relative to the second turbine (9a), and The overflow line has a locking element. 13. Двигатель (1) по п. 12, отличающийся тем, что перепускная линия выводит газы в одну из двух общих выхлопных линий (7а, 7b) ниже по потоку относительно турбин (8а, 9а).13. The engine (1) according to claim 12, characterized in that the bypass line discharges gases into one of two common exhaust lines (7a, 7b) downstream of the turbines (8a, 9a). 14. Двигатель (1) по п. 12, отличающийся тем, что перепускная линия выводит газы в первый выхлопной коллектор (6а) выше по потоку относительно первой турбины (8а).14. The engine (1) according to claim 12, characterized in that the bypass line discharges gases into the first exhaust manifold (6a) upstream of the first turbine (8a). 15. Двигатель (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что один турбонагнетатель (8, 9) размещен возле головки цилиндров, а другой турбонагнетатель (8, 9) размещен возле блока цилиндров.15. The engine (1) according to one of the preceding paragraphs, characterized in that one turbocharger (8, 9) is located near the cylinder head, and the other turbocharger (8, 9) is located near the cylinder block. 16. Способ эксплуатации двигателя (1) внутреннего сгорания с наддувом по одному из предшествующих пунктов, согласно которому активируемые выпускные отверстия (4а), которые деактивируют при низкой скорости потока выхлопных газов, активируют, когда скорость потока выхлопных газов превысит задаваемый заранее уровень.16. A method of operating a supercharged internal combustion engine (1) according to one of the preceding claims, wherein the activated exhaust openings (4a), which deactivate at a low exhaust gas flow rate, are activated when the exhaust gas flow rate exceeds a predetermined level. 17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что активируемые выпускные отверстия (4а), которые деактивируют при низкой скорости потока выхлопных газов, активируют, когда число nmot оборотов двигателя внутреннего сгорания превысит задаваемый заранее уровень.17. The method according to p. 16, characterized in that the activated exhaust openings (4a), which deactivate at a low exhaust gas flow rate, activate when the number n mot of revolutions of the internal combustion engine exceeds a predetermined level.
RU2014135737A 2013-09-11 2014-09-03 Supercharged internal combustion engine and method to operate said engine RU2673634C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013218198 2013-09-11
DE102013218198.1 2013-09-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014135737A RU2014135737A (en) 2016-03-27
RU2673634C2 true RU2673634C2 (en) 2018-11-28

Family

ID=52478750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014135737A RU2673634C2 (en) 2013-09-11 2014-09-03 Supercharged internal combustion engine and method to operate said engine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014216814A1 (en)
RU (1) RU2673634C2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017200184A1 (en) 2016-01-28 2017-08-03 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with at least one cylinder head comprising at least two cylinders
USD1019504S1 (en) 2022-06-23 2024-03-26 Paccar Inc Exhaust manifold
US11933207B2 (en) * 2022-06-23 2024-03-19 Paccar Inc Pulse turbo charging exhaust system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004036384A1 (en) * 2004-07-27 2006-03-23 Bayerische Motoren Werke Ag Internal combustion engine has exhaust gases of first and second exhaust manifolds acting upon first and second worm drives of compressor respectively in low to medium RPM range of engine
DE102007046657A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-09 Audi Ag Internal combustion engine for use in motor vehicle, has two exhaust duct arrangements for connecting two sets of exhaust valves of cylinder with exhaust inlet of two exhaust gas turbochargers, respectively
US7540151B2 (en) * 2005-11-24 2009-06-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Drive device for a motor vehicle
RU2383756C1 (en) * 2008-08-08 2010-03-10 Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" Internal combustion engine with high limiting characteristic and high rate of load acceptance
EP2503126A1 (en) * 2011-03-25 2012-09-26 Ford Global Technologies, LLC Internal combustion engine equipped with waste gate turbines and method to operate such an engine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE519321C2 (en) 2001-06-29 2003-02-11 Saab Automobile Ways to operate an internal combustion engine and internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004036384A1 (en) * 2004-07-27 2006-03-23 Bayerische Motoren Werke Ag Internal combustion engine has exhaust gases of first and second exhaust manifolds acting upon first and second worm drives of compressor respectively in low to medium RPM range of engine
US7540151B2 (en) * 2005-11-24 2009-06-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Drive device for a motor vehicle
DE102007046657A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-09 Audi Ag Internal combustion engine for use in motor vehicle, has two exhaust duct arrangements for connecting two sets of exhaust valves of cylinder with exhaust inlet of two exhaust gas turbochargers, respectively
RU2383756C1 (en) * 2008-08-08 2010-03-10 Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" Internal combustion engine with high limiting characteristic and high rate of load acceptance
EP2503126A1 (en) * 2011-03-25 2012-09-26 Ford Global Technologies, LLC Internal combustion engine equipped with waste gate turbines and method to operate such an engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014135737A (en) 2016-03-27
DE102014216814A1 (en) 2015-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2605488C2 (en) Supercharged internal combustion engine and method to operate such an engine
RU2598495C2 (en) Internal combustion engine equipped with turbines with bypass valve and operation method thereof
RU2602017C2 (en) Supercharged internal combustion engine with separate exhaust manifolds and method to operate such engine
RU2637160C2 (en) Internal combustion engine with liquid cooling and method of internal combustion engine operation
CN106014607B (en) Exhaust-gas turbocharged internal combustion engine and method for operating same
US7540151B2 (en) Drive device for a motor vehicle
US8789368B2 (en) Internal combustion engine with cylinder head and turbine
US10316741B2 (en) Turbocharged combustion system
US8621865B2 (en) Internal combustion engine with liquid-cooled turbine
RU2621578C2 (en) Internal combustion engine with charge-air cooling
CN201474768U (en) Internal combustion engine with cylinder cover and turbine
CN107061040B (en) Ignition type liquid cooling internal combustion engine with cooling cylinder cover
CN105822379B (en) Engine brake device and method for operating an engine brake device
RU2598493C2 (en) Internal combustion engine with two turbochargers and operation method thereof
JP6557719B2 (en) Device for regulating the amount of air introduced into a supercharged internal combustion engine and method of using such a device
RU2606464C2 (en) Internal combustion engine with four cylinders located in row and operation method thereof
US20180128160A1 (en) Device built into a cylinder head for controlling amount of air fed into the intake of a turbocharged internal combustion engine and method using such a device
US20120055424A1 (en) Cylinder head with turbine
KR20110123286A (en) Internal combustion engine having sequential supercharging
RU2638901C2 (en) Supercharged internal combustion engine and method of operation of supercharged internal combustion engine
CN101858274A (en) The method that has the cylinder head of two gas exhaust manifolds and be used to operate explosive motor with described type cylinder head
RU2599220C2 (en) Turbocharged internal combustion engine and method for operation thereof
RU2623353C2 (en) Multi-cylinder internal combustion engine and method of multi-cylinder internal combustion engine actuation
RU2673634C2 (en) Supercharged internal combustion engine and method to operate said engine
CN101858273B (en) Cylinder head with two turbines arranged in parallel and method to operate an internal combustion engine equipped with such a cylinder head

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200904