具有双流涡轮的机械增压式内燃发动机和用于操作这种内燃发动机的方法技术

一种机械增压式内燃发动机可以包括具有可变叶片几何形状的双流涡轮。一种操作装置的示例方法允许内燃发动机在低排气流速下的最佳操作。

【技术实现步骤摘要】
具有双流涡轮的机械增压式内燃发动机和用于操作这种内燃发动机的方法相关申请的交叉引用本申请要求2013年1月17日提交的德国专利申请No.102013200671.3的优先权，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。
技术介绍
包括涡轮增压器或机械增压器的内燃发动机具有排气歧管，其中汽缸的排气管路在内燃发动机中被分组。机械增压器的涡轮被提供在排气排放系统中。在低负荷和/或低转速下起增压作用的脉冲(impulse)可以增加可能在怠速操作和/或低负荷期间下降的涡轮旋转速度。增加涡轮旋转速度的一种方案是将汽缸分组以形成排气歧管。这限制了涡轮的数量，并且增加了供应给每个涡轮的脉冲的频率。在另一方案中，可以使用双流涡轮，以便转子/叶轮(rotor)由两个相邻的双排气蜗壳支持。另外，喷嘴环叶片被附接至可轴向移动的壁以调整入口通道的可变喷嘴涡轮可以被用来优化到转子的气流。专利技术人认识到的这种设置的一些问题在接近怠速或低负荷运行时出现。应当针对具体的发动机类型设定分组汽缸，或排气管路中的压力波动可以相互减弱。由于双流涡轮中的两个蜗壳的供应压力，转子入口处的排气的切向速度可以极大地改变。在其使用寿命期间，可变喷嘴涡轮中的喷嘴环叶片可能被堵塞或经历减少的运动。另外，喷嘴环叶片的低压侧的气体泄漏可能发生。
技术实现思路
一种方案涉及一种机械增压式内燃发动机，其具有至少一个缸盖以及至少两个汽缸，其包含：每个汽缸具有至少一个出气口以用于通过排气排放系统从汽缸中排放排气，并且每个出气口被排气管路毗连；其中以形成两组的方式配置至少两个汽缸，每组在每种情况下具有至少一个汽缸，并且在每种情况下，每个汽缸组的汽缸的排气管路合并，以形成总排气管路，以便形成排气歧管。另外，两个总排气管路被连接至双通道涡轮，双通道涡轮包含转子，转子被安装在涡轮外壳中的可旋转轴上，以便在每种情况下，一个总排气管路被连接至双通道涡轮的两个进气口中的一个，并且通过壁使两个通道相互分开直到转子，以便两个通道的气流被相互分开地引导至转子。双通道涡轮包含在第一通道的转子端部处的第一组可调导向叶片和在第二通道的转子端部处的第二组可调导向叶片。以此方式，可以优化汽缸的配置以降低排气管路中的衰减以及减少喷嘴环叶片的潜在问题。另一方案涉及一种操作包括涡轮的机械增压式内燃发动机的方法，其中第一组可调导向叶片被提供在第一通道的转子侧端部处，而第二组可调导向叶片提供在第二通道的转子侧端部处。这种方法可以降低转子入口处的排气的切向速度的变化。应该理解提供上述
技术实现思路
以简化形式介绍了选择性概念，其在具体实施方式中将被进一步描述。这不意味着确定所要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述任何缺点或本公开中的任何部分的实施方式。附图说明图1a沿转子的旋转轴线以半剖面的方式示意地示出了根据第一实施例的双流涡轮的基本结构。图1b以分割的侧视图的形式示意地示出了图1a中所示的双流涡轮的环状件以及导向叶片和调整机构。图1c示意地示出了在图1b中图示说明的环状件以及导向叶片和调整机构(沿调整机构的杆的旋转轴线剖开)。图1d示意地示出了关于调整机构的杆的旋转轴线被横向地剖开的两个导向叶片和盘状件。图2示意地示出了内燃发动机的描述。图3示意地示出了两个导向叶片和盘状件部分在双流涡轮中的连接的示例。图4是用于基于排气流速调整导向叶片的示例方法。图5是用于同时和/或独立地调整导向叶片的示例方法。具体实施方式本申请涉及一种机械增压式内燃发动机，其具有至少一个缸盖以及至少两个汽缸，其中-每个汽缸具有至少一个出气口以用于通过排气排放系统从汽缸中排放排气，并且每个出气口被排气管路毗连，-至少两个汽缸被配置成形成两组，且每组在每种情况下具有至少一个汽缸，-在每种情况下，每个汽缸组的汽缸的排气管路合并，以形成总排气管路，以便形成排气歧管，以及-两个总排气管路被连接至双通道涡轮，双通道涡轮包含转子，转子被安装在涡轮外壳中的可旋转轴上，以便在每种情况下，一个总排气管路被连接至双通道涡轮的两个进气口中的一个，其中每个进气口被双通道涡轮中的一个通道毗连，并且通过壁使两个通道相互分开直到转子，以便两个通道的排气流被相互分开地引导至转子。本申请还涉及一种用于操作所述类型的内燃发动机的方法。表述“内燃发动机”具体包括奥托循环发动机，不过也包括柴油发动机和混合动力内燃发动机(即利用混合燃烧过程而操作的内燃发动机)。内燃发动机具有相互连接以形成汽缸的缸体和缸盖。缸盖通常用于保持气门驱动装置。为了控制充气交换，内燃发动机需要控制元件(一般以气门的形式)和用于致动这些控制元件的致动装置。气门运动所需的气门致动机构(包括气门本身)被称为气门驱动装置。在充气交换期间，通过至少两个汽缸的出气口排放燃烧气体，并且通过进气口进行燃烧室的充气(即新鲜混合气或充气空气的吸入)。根据现有技术，毗连出气口的排气管路被至少部分地集成在缸盖中，并且被合并以形成共同的总排气管路，或被分组以形成两个或更多个总排气管路。合并排气管路以形成总排气管路一般被称为排气歧管。汽缸的排气管路在特定情况(即排气排放系统的特定构造)下进行合并的方式基本依赖于针对其优化内燃发动机的操作性能的操作范围。在机械增压式内燃发动机的情况下，其中排气涡轮增压器的至少一个涡轮被提供在排气排放系统中，并且该机械增压式内燃发动机意图在较低的发动机转速和/或负荷范围内(即在相对低的排气流速的情况下)表现出满意的操作行为(特别是满意的增压行为)，则所谓的脉冲增压是期望的，即优选的。这里，在排气排放系统中(尤其在充气交换期间)发生的动力波现象应该被用于增压的目的，以及用于改善内燃发动机的操作行为。在充气交换期间，从内燃发动机气缸排放燃烧气体基本上基于两种不同的机理。当出口阀在充气交换开始时在接近于下止点处打开时，由于在燃烧末期气缸内存在的高压水平和在燃烧室与排气管路之间的相关大压差，燃烧气体以高速流动穿过排出口进入排气排放系统。所述压力驱动的流动过程由高压峰值协助，该高压峰值还被称为预出口振动(pre-outletshock)，并且沿排气管路以声速传播，其中，随着传播距离的增加，压力由于摩擦而在更大程度或更小程度上被消耗(即减小)。在充气交换的进一步过程期间，气缸中和排气管路中的压力是平衡的，以便燃烧气体不再主要以压力驱动的方式被排出，而是由于活塞的往复运动被排出。在低负荷或发动机转速(即低排气流速)下，预出口振动可以有利地用于脉冲增压，因此即使在低涡轮转速下也可能获得高的涡轮压力比。以此方式，通过排气涡轮增压，即使仅在低排气流速(即低负荷和低发动机转速)的情况下，也可能产生高的充气压力比，即在入口侧产生高充气压力。已经证明脉冲增压对于加速涡轮转子(即增加涡轮旋转速度)是特别有利的，该涡轮转子在内燃发动机的怠速操作或者低负荷期间可能有显著程度的降低，并且在负荷需求增加的情况下应当通过排气流动以尽可能少的延迟再次频繁地加速该涡轮转子。转子的惯性以及轴承设置中的摩擦一般会减慢转子到更高转速的加速，并且因此阻碍充气压力中的立即上升。为了能够利用在排气排放系统中发生的动力波现象(特别是预出口振动)来进行脉冲增压，以便改进内燃发动机的操作行为，必须保持排气排放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械增压式内燃发动机，其具有至少一个缸盖以及至少两个汽缸，其包含：每个汽缸具有至少一个出气口以用于通过排气排放系统从所述汽缸排放排气，并且每个出气口被排气管路毗连；至少两个汽缸被配置成形成两组，每组在每种情况下具有至少一个汽缸；在每种情况下，每个汽缸组的所述汽缸的所述排气管路合并以形成总排气管路，以便形成排气歧管，以及两个总排气管路被连接至双通道涡轮，所述双通道涡轮包含转子，所述转子被安装在涡轮外壳中的可旋转轴上，以便在每种情况下，一个总排气管路被连接至所述双通道涡轮的两个进气口中的一个，其中每个进气口被所述双通道涡轮中的一个通道毗连，并且通过壁使所述两个通道相互分开直到所述转子，以便所述两个通道的排气流被相互分开地引导至所述转子；并且其中第一组可调导向叶片被提供在第一通道的转子侧端部处，而第二组可调导向叶片被提供在第二通道的转子侧端部处。

【技术特征摘要】
2013.01.17 DE 102013200671.31.一种机械增压式内燃发动机，其具有至少一个缸盖以及至少两个汽缸，其包含：每个汽缸具有至少一个出气口以用于通过排气排放系统从所述汽缸排放排气，并且每个出气口被排气管路毗连；至少两个汽缸被配置成形成两组，每组在每种情况下具有至少一个汽缸；每个汽缸组的所述汽缸的所述排气管路合并以致两个汽缸组形成两个总排气管路，以及所述两个总排气管路被连接至双通道涡轮，所述双通道涡轮包含转子，所述转子被安装在涡轮外壳中的可旋转轴上，以便在每种情况下，一个总排气管路被连接至所述双通道涡轮的两个进气口中的一个，其中每个进气口被所述双通道涡轮中的一个通道毗连，并且通过壁使所述两个通道相互分开直到所述转子，以便所述两个通道的排气流被相互分开地引导至所述转子；其中第一组可调导向叶片被提供在第一通道的转子侧端部处，而第二组可调导向叶片被提供在第二通道的转子侧端部处，其中所述壁具有模块化构造，其中所述壁还包含环状件，其被固定地连接至所述涡轮外壳并且围绕所述转子并且形成所述壁的转子侧端部，其中所述环状件还包含圆形盘状件，其以齐平方式被可旋转地安装在所述环状件的圆形孔中；并且其中每个盘状件用于保持所述第一组的一个导向叶片并且用于保持所述第二组的一个导向叶片并且被共同旋转地连接至所述两个导向叶片。2.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其中共同的调整机构被提供用于两个导向叶片组，通过该共同的调整机构，能够同时并且沿相同方向调整两个组的导向叶片，其中所述共同的调整机构包括多个可旋转杆，所述多个可旋转杆中的每个杆被安装到所述第一组可调导向叶片中的一个导向叶片和所述第二组可调导向叶片中的一个导向叶片。3.根据权利要求1所述的机械增压式内燃发动机，其中，为导向叶片组提供调整机构，通过所述调整机构，一个组的导向叶片能够独立于另一组的导向叶片被调整。4.根据权利要求2所述的机械增压式内燃发动机，其中所述导向叶片被共同旋转地布置在可旋转杆上。5.根据权利要求2所述的机械增压式内燃发动机，其中所述多个可旋转杆延伸通过所述壁，并且在每个可旋转杆上共同旋转地布置有所述第一组的一个导向叶片和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·斯米利亚诺夫斯基，H·M·金德尔，U·施佩德，R·斯塔尔曼，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US