CN104153873B - 具有可失活汽缸的内燃发动机及用于运行所述类型内燃发动机的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于涡轮增压多缸内燃发动机的方法和系统，所述发动机包括一个双通道涡轮机和至少两组汽缸，其中一组汽缸响应发动机负荷是否超过一个阈值而是可切换的。每组汽缸的排气管线都是以一种有目标的方式安排成与所述涡轮机联接，使得所述可切换组是被附接至一个通道并且激活的组是被附接至另一个通道以便减小压力脉冲行进距离的差异，其中一个切断元件是被设置在附接至所述可切换组的通道中并且可以被移动以便当这些汽缸失活时阻止排气流通过所述通道，从而改善所述发动机的部分失活和涡轮增压特性。

Description

具有可失活汽缸的内燃发动机及用于运行所述类型内燃发动 机的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年5月8日提交的德国专利申请No.102013208510.9、2013年5月8日提交的德国专利申请No.102013208516.8、以及2013年6月7日提交的德国专利申请No.102013210664.5的优先权，它们的全部内容通过引用结合在此以用于所有目的。

背景技术\概述

可以通过将发动机汽缸分成至少两个组，并且在低负荷情况下使一组汽缸失活来增加涡轮增压多缸内燃发动机的运行效率。两组或多组的排气管线可以被安排成与一个双通道涡轮机联接，从而使可失活汽缸组附接至一个通道并且使激活的汽缸组附接至另一个通道。

增加发动机运行效率的一种示例性方式是用可变气门驱动装置使一组汽缸失活，其中，在进气过程中流入到燃烧室里的充入空气质量通过进气门升程来控制，并且流入到排气系统里的排气通过排气门升程来控制。因此，这些气门在汽缸失活期间保持在闭合位置并且阻止排气从这些失活的汽缸流至涡轮机。增加发动机运行效率的另一种示例性方式是通过停止对汽缸的燃料供应和/或应用点火来使一组汽缸失活。在此，如果这些汽缸的相关联气门驱动装置未失活或可能不会失活，则这些失活汽缸继续参与充气交换。由此，充入空气可以流至涡轮增压器的涡轮机。

关于上面这种可变气门驱动装置方式诸位发明人注意到的潜在问题是与实施它们相关联的费用，因此可变气门驱动装置可能不适合批量生产。此外，可变气门驱动装置使部分失活期间流至涡轮增压器的总质量流量减小，从而减小涡轮机压力比。当使燃料供应和/或应用点火停止以使汽缸失活时，诸位发明人注意到的另一个潜在问题是，汽缸仍然参与充气交换，这会带来降低部分失活效益的影响。诸位发明人注意到的另一个潜在问题是，在发动机部分失活期间，当汽缸中的每一组(例如可失活汽缸组和激活汽缸组)都与一个通道联接时，该双通道涡轮机中压力脉冲可能会衰减。

至少部分地解决以上问题中的一些的潜在方式包括：包括至少两个汽缸的增压内燃发动机，其中每个汽缸都具有与排气管线邻接的用于经由排气排放系统排放废气的至少一个排出开口，以及与进气管线邻接的用于经由进气系统供应充入空气的至少一个进入开口。这些汽缸被配置的方式为使得它们形成至少两个组，在每种情况下每组具有至少一个汽缸，其中，第一组中的该至少一个汽缸是即使在内燃发动机发生部分失活的事件中依然运行的汽缸并且第二组中的该至少一个汽缸被形成为可以依据负荷切换的汽缸。设置了一个排气涡轮增压器，其包括安排在排气排放系统中的一个涡轮机和安排在进气系统中的一个压缩机。每个汽缸组中汽缸的排气管线在每种情况下都合并以形成一个总体排气管线，使得一个排气歧管得以形成并且这个两个总体排气管线是被连接至一个双通道涡轮机。该双通道涡轮机包括安装在一个涡轮机壳体中的可旋转轴上的至少一个转子，其方式为使得在每种情况下都有一个总体排气管线连接至该涡轮机的两个进入开口中的一个，其中每个进入开口都由该涡轮机的一个通道邻接。设置了一个第一切断元件，其在第一工作位置中阻断指配给第二汽缸组的通道并使该通道与该至少一个转子分离，并且在第二工作位置中打开该通道并将该通道连接至该至少一个转子。此外，可设置至少一个排气再循环安排。

举例而言，当发动机在一个临阈负荷以下持续运行一段时间以启动一次部分失活时，可以使燃料供应和/或应用点火停止以使可切换汽缸失活。在该部分失活期间，可以调节该切断元件以改变该通道与这些可切换汽缸的排气管线之间流体耦合的程度。这些可失活汽缸的响应发动机负荷的排气流控制使该涡轮增压器的涡轮机中压力脉冲免于衰减并且免去了机械地关闭汽缸的需要，从而改善总体发动机效率。此外，通过阻断该通道可以降低部分失活期间的排气排放物。

应当理解的是，提供以上概述是为了以简化的形式来介绍一组可选择的概念，在详细说明中会进一步描述这些概念。这并非意在指出所要求保护主题的关键的或本质的特征。另外，所要求保护主题并不限于解决以上或本披露的任何一个部分中所注意到的任何缺点的实施方式。

附图的简要说明

图1a、1b、和1c示意性地示出了涡轮增压内燃发动机的第一实施例。

图2a、2b、2c示意性地示出了涡轮增压内燃发动机的第二实施例。

图3示出了内燃发动机的一个示例汽缸。

图4示出了一种用于第一实施例的示例方法。

图5示出了一种用于第二实施例的示例方法。

图6示出了一种用于内燃发动机汽缸的示例方法。

图7示意性地示出了一个双流涡轮机的通向两个总体排气管线的两个通道的图解指配构型。

详细说明

本申请涉及一种增压的、应用点火的内燃发动机，该发动机具有至少两个汽缸，其中每个汽缸具有与排气管线邻接的用于经由排气排放系统排放排气的至少一个排出开口，并且每个汽缸具有与进气管线邻接的用于经由进气系统供应充入空气的至少一个进入开口。该至少两个汽缸可以被配置成使得它们形成至少两个组，在每种情况下各组具有至少一个汽缸，其中第一组中的该至少一个汽缸是即使在内燃发动机发生部分失活时仍在运行的汽缸，并且第二组中的该至少一个汽缸形成为可以依据负荷切换的汽缸。进一步地，设置了至少一个排气涡轮增压器，其包括安排在该排气排放系统中的一个涡轮机和安排在该进气系统中的一个压缩机。每个汽缸组的汽缸的排气管线在每种情况下都合并以形成一个总体排气管线从而形成一个排气歧管，并且这两个总体排气管线是被连接至一个双通道涡轮机。每个汽缸组的汽缸的排气管线可以是被连接至一个双通道涡轮机，其方式为使得在每种情况下一个总体排气管线连接至该涡轮机的两个通道之一，其中具有较大容积的第一总体排气管线是被连接至具有较小长度和较小容积的第一通道，并且具有较小容积的第二总体排气管线是被连接至具有较大长度和较大容积的第二通道。该双通道涡轮机包括安装在一个涡轮机壳体中的可旋转轴上的至少一个转子，其方式为使得在每种情况下一个总体排气管线是被连接至该涡轮机的两个进入开口之一，其中每个进入开口都是由该涡轮机的一个通道邻接。设置了一个第一切断元件，其在第一工作位置中阻断指配给第二汽缸组的通道并且使该通道与该至少一个转子分离，并且在第二工作位置中打开该通道并将该通道连接至该至少一个转子。进一步地，可以设置至少一个排气再循环安排。

本申请还涉及一种运行所述类型内燃发动机的方法。

上述类型的内燃发动机用作一个机动车辆驱动单元。在本申请的上下文中，表述“内燃发动机”包括柴油发动机、奥托循环发动机、利用混合燃烧过程的混合内燃发动机、以及混合驱动装置，该混合驱动装置包括该内燃发动机和一个电动机器，该电动机器在驱动方面连接至该内燃发动机并且接收来自该内燃发动机的动力或者作为可切换的辅助驱动装置输出额外动力。

在内燃发动机的研发中，降低燃料消耗是基本目标，其中努力的重点在于使总体效率获得提高。

例如，在奥托循环发动机的情况下，也就是说，在应用点火的内燃发动机的情况下，燃料消耗以及效率提出了一个潜在问题。这样的原因在于奥托循环发动机运行过程的原理。负荷控制一般是由设置在该进气系统中的一个节流阀瓣来进行。通过调节该节流阀瓣，可以在较大或较小程度上减小该节流阀瓣下游吸入空气的压力。节流阀瓣越是关闭，就是说所述节流阀瓣越是阻断该进气系统，通过该节流阀瓣的吸入空气的压力损耗越大，并且在该节流阀瓣下游且在进入该至少两个汽缸(也就是燃烧室)的进气口上游的吸入空气的压力越低。对于恒定的燃烧室容积，有可能用这种方式通过这些吸入空气的压力来设定空气质量，也就是量值。这还解释了为什么量值调节被证实是不利的，尤其是在部分负荷范围中，因为低负荷可能需要高的节流度以及进气系统中显著的压力减小，其结果是充气交换损失随着降低负荷及增加节流而增加。

为了减小所描述的损失，已经研发了使奥托循环发动机去节流的多种不同策略。

例如，用于使奥托循环发动机去节流的方案的一种方式是使奥托循环发动机工作过程具有直接喷射。燃料的直接喷射适用于实现分层的燃烧室充气。因此，燃料直接喷射到燃烧室内允许奥托循环发动机中在一定阈值范围内的品质调节。混合气形成是通过将燃料直接喷射到汽缸或者位于汽缸中的空气内发生的，而非通过外部混合气形成，在外部混合气形成中燃料是在进气系统中被引入到吸入空气中。

用于优化奥托循环发动机的燃烧过程的另一种选择包括使用一个至少部分可变的气门驱动装置。相比于气门升程和正时两者都不可变的常规气门驱动装置，通过可变气门驱动装置，可以在较大或较小程度上改变这些对燃烧过程并且因此对燃料消耗有影响的参数。如果可以改变进气门的关闭时间和进气门升程，则仅此就有可能进行免节流并且因此无损耗负荷控制。于是，在进气过程中流入燃烧室的混合物质量或充入空气质量不再由节流阀瓣而是由进气门升程和进气门的打开持续时间来控制。然而，可变气门驱动装置是非常昂贵的，并且因此通常不适于批量生产。

用于使奥托循环发动机去节流的解决方案的另一种方式是通过汽缸失活来提供的，也就是在一定负荷范围内使多个单体汽缸失活。因为多缸内燃发动机中一个汽缸失活会增加仍在运行的其他汽缸上的负荷，故通过部分失活可以使处于部分负荷运行的奥托循环发动机的效率提升，如果该发动机功率保持恒定，使得该节流阀瓣可能或必须被进一步打开以引入更大的空气质量到所述汽缸里，由此从总体上实现了内燃发动机去节流。在部分失活期间，永久运行的汽缸在更高负荷区域中运行，在该区域比燃料消耗更低。负荷集中得以朝更高负荷转移。

在部分失活期间仍在运行的汽缸由于供应的空气量或混合物质量更大此外展现了改善的混合物形成。在一个实例中，这些汽缸可容许更高的排气再循环率。

关于效率方面，获得进一步的优点可以在于，一个失活汽缸由于没有燃烧就不会因为热量从燃烧气体传递至燃烧室壁而产生壁热损失。

根据本申请的内燃发动机还是一种适用于部分失活的应用点火的内燃发动机，也就是一种具有至少一个可失活汽缸的内燃发动机。

不过，如下面将简要说明的那样，现有技术中所描述的具有部分失活的多缸内燃发动机以及用于运行所述内燃发动机的相关方法还具有相当大的改进潜力。

如果出于部分失活的目的而停止对可失活汽缸的燃料供应和/或使应用的点火失活，则这些失活的汽缸在所述汽缸的相关气门驱动装置未失活或者无法使其失活的情况下会继续参与充气交换。因此，由这些失活汽缸产生的充气交换损失有所减少，并且抵消了由部分失活所实现的燃料消耗和效率方面的改进，使得部分失活的益处至少部分地消失了，这就是说部分失活实际上产生了总体上不那么明显的改进。

在实践中，不宜通过提供可切换气门驱动装置来弥补上述不利影响，因为诸如可变气门驱动装置之类的可切换气门驱动装置是昂贵的并且可能不适于批量生产。

此外，在内燃发动机是由排气涡轮增压器增压的情况下，由于排气涡轮增压器的涡轮机必需按照一定的排气流量、也就是按照一定数量的汽缸来进行配置，因此可切换气门驱动装置会带来进一步的问题。如果使一个失活汽缸的气门驱动装置失活，则由于省去了通过该失活汽缸的质量流量，减少了通过该内燃发动机汽缸的总质量流量。作为结果，传导通过该涡轮机的排气质量流降低且涡轮机压力比降低。这带来的影响是，充气压力比同样降低，这就是说充气压力下降，并且少量的新鲜空气或充入空气会或可能会被供应至仍然在运行的汽缸。这些少量的充入空气流量还可能带来的影响是，压缩机会超出喘振阈值运行。

上述这些影响会导致限制部分失活的实用性，确切地讲会限制部分失活可以在其中使用的负荷范围。供应至部分失活期间处于运行状态的汽缸的充入空气流量的降低还使得燃烧有效性或品质降低并且对燃料消耗和污染物排放产生不利影响。

例如，部分失活期间的充气压力、并且因此供应至仍在运行的汽缸的充入空气流量可以例如通过小的涡轮机截面构型并且通过同时发生的排气排出而被增大，由此与部分失活相关的负荷范围也将被再次扩大。然而，这种方式具有的缺点是，当所有汽缸都在运行时增压性能是不够的。

部分失活期间的充气压力、并且因此供应至仍在运行的汽缸的充入空气流量可还以借助于使该涡轮机配备一种可变涡轮几何形状而被增大，这允许有效的涡轮横截面与当前排气质量流量相适配。然而，该涡轮机的上游排气排放系统中的排气背压随后可能会同时增大，反过来会导致这些仍在运行的汽缸中产生更高的充气交换损失。

进一步地，根据现有技术，与这些排出开口邻接的这些排气管线是被至少部分地集成在汽缸盖中，并且合并以形成一个共同的总体排气管线或者成组地合并以形成两个或更多的总体排气管线。多个排气管线合并形成的一个总体排气管线一般称作排气歧管，其中该总体排气管线可看作属于排气歧管。

该至少四个汽缸的排气管线在具体情况中的合并方式、也就是该排气排放系统的具体构型实质上依赖于该内燃发动机的优先考虑的运行范围，也就是该内燃发动机的运行性能最佳的运行范围。

在增压内燃发动机的情况下，其中一个排气涡轮增压器的至少一个涡轮机是被设置在该排气排放系统中并且这些发动机旨在于在低的发动机速度下和/或在相对低的排气流量的情况下展现出令人满意的运行性能，所谓的脉冲增压是期望的、也就是优选的。

在此，应该利用排气排放系统中(特别是在充气交换期间)发生的动力波(dynamicwave)现象以用于增压目的并改善该内燃发动机的运行性能。

充气交换期间，从该内燃发动机汽缸排空燃烧气体实质上是基于两种不同的机制。在该充气交换开始时当排气门接近下止点打开时，考虑到在燃烧结束时汽缸中占上风的高压水平以及该燃烧室和排气管线之间的相关联的高的压力差，这些燃烧气体高速流过该排出开口进入该排气排放系统。所述压力驱动的流动过程是由一个高的压力尖峰辅助的，该尖峰还被称作排出前激波(pre-outlet shock)并且沿该排气管线以声速传播，作为摩擦的结果，该压力会随着行进距离的增加而在较大或较小程度上消散、也就是降低。

在该充气交换的进一步的过程中，汽缸和排气管线中的压力是均衡的，使得这些燃烧气体不再主要以压力驱动的方式排空，而是作为活塞往复运动的结果而得以排放。

在发动机速度低时，能够有利地利用该排出前激波来进行脉冲增压，其中瞬间高压脉冲可以被用于涡轮机中的能量利用的最佳效果。用这种方式，即使仅在排气流量低、特别是在发动机速度低时，也有可能借助排气涡轮增压来产生高的充气压力比、也就是进口侧的高的充气压力。

脉冲增压已被证实对于使涡轮机转子加速、也就是对于提升涡轮机转速是特别有利的，该转速在内燃发动机怠速运行期间或在低的排气流量时可能会显著地下降，并且在一次增大负荷需求的事件中应该借助排气流量以尽可能小的延迟频繁地再次提升该转速。转子的惯性和轴-轴承安排中的摩擦总体上使该转子的加速度降低至更高的转速，从而阻碍该充气压力的迅速升高。

为了能够利用该排气排放系统中发生的动力波现象、特别是排出前激波来用于脉冲增压以改善内燃发动机的运行性能，这些压力尖峰或排出前激波必须被维持在该排气排放系统中。因此，如果这些排气管线中的压力脉冲不会彼此衰减或彼此抵消，那将是有利的。

就此而言，方便的是将这些汽缸分组或将这些排气管线合并，其方式为使得高的压力、特别是这些单体汽缸的排出前激波被维持在该排气排放系统中，并基本上可以防止相互影响。

冲气交换期间已经排出或排放到排气管线中的排气因此可以再次流通回到汽缸内，确切地讲是来源于另一个汽缸的压力波的结果。

已经证实，特别不利的是在该充气交换快要结束时汽缸的排出开口处正压力占上风，因为在该充气交换的这个阶段中，这些燃烧气体主要是由于活塞的行程运动而排出的。关于该充气交换，如果在一次气门重叠期间通过接受驱气损失而使排气基本上从该汽缸中清除的话，在气门重叠中当进气门打开时排气门仍未关闭，则会发生问题，特别是在发动机速度低时。

充气交换期间与这些汽缸的相互影响有关的问题愈加相关，因为在现代内燃发动机中，排气管线或排气歧管逐步被设计得越来越短，尤其是因为排气歧管愈加普遍地被集成到汽缸盖中。

短的排气管线可能具有的影响是，在充气交换期间内燃发动机的这些汽缸相互不利地影响，尤其是借助于所发生的清除残余气体实现的效果至少部分地抵消。

在此，内燃发动机利用了以下事实：这两个排气歧管和这个两个涡轮机通道两者都具有不同的容积，并且所述容积影响排气排放系统中的动力波现象，并且因此还影响脉冲增压或者限定该脉冲增压的压力脉冲。属于第一排气歧管并因此属于大容积排气歧管的第一总体排气管线是被连接至第一通道，该通道具有较小的长度和较小的容积，而属于第二排气歧管并因此属于小容积排气歧管的第二总体排气管线是被连接至第二通道，该通道具有较大的长度和较大的容积。

确切地讲，必须考虑到的是，包括一个歧管和一个通道的这些排气排放子系统的不同容积会在脉冲增压过程中造成与内燃发动机的运行性能相关的不利影响。

确切地讲，不同容积导致该转子上游的通道的末端处的不同幅值的压力脉冲。然而，这些压力脉冲的幅值变化对脉冲增压是不利的。相反，希望的是进入该转子的进口的上游的两个通道的末端处的压力脉冲具有相等幅值，并且因此这两个子系统的容积尽可能相等。

在从该排出开口到该转子的对应的排气排放子系统中这些压力脉冲必须覆盖的距离也是不同的、也就是具有不同的长度，由于这个原因，到达该转子处的压力脉冲之间的时间间隔同样是不同的、也就是变化的。

这些总体排气管线与这些通道的组合、也就是有针对性的组合还用于减少或消除距离的差异，使得这些压力脉冲有规律地并以相等的时间间隔到达该转子。

如上面详细讨论的那样，该内燃发动机的特征有利地在于，这两个汽缸组的两个排气排放子系统在排气容积方面的差异尽可能的小，这些子系统从对应的汽缸的排出开口延伸一直到该转子并且在各自情况下包括一个歧管和相关联的通道，并且这些压力脉冲必须覆盖相似的距离以到达该转子。

针对上述背景，本申请的目的是提供一种增压的、应用点火的内燃发动机，该内燃发动机在部分失活和排气涡轮增压方面有所改进。

本申请的一个进一步的子目标是限定一种用于运行所述类型内燃发动机的方法。

实现该第一个子目的在于一种增压的、应用点火的内燃发动机，该发动机具有至少两个汽缸，其中每个汽缸具有与排气管线邻接以用于经由排气排气排放系统而排放排气的至少一个排出开口，并且每个汽缸具有与进气管线邻接以用于经由进气系统而供应充入空气的至少一个进入开口。进一步地，该至少两个汽缸可以被配置成使得它们形成至少两个组，在每种情况下各组具有至少一个汽缸，其中第一组的该至少一个汽缸是甚至在内燃发动机的一次部分失活的事件中仍在运行的汽缸，并且第二组的该至少一个汽缸形成为可以依据负荷切换的汽缸。设置至少一个排气涡轮增压器，该涡轮增压器包括安排在该排气排放系统中的一个涡轮机和安排在该进气系统中的一个压缩机，该内燃发动机的特征在于，每个汽缸组的汽缸的排气管线在每种情况下都合并以形成一个总体排气管线，从而形成一个排气歧管并且可以使这两个总体排气管线连接至一个双通道涡轮机，该涡轮机包括安装在一个涡轮机壳体中的可旋转轴上的至少一个转子，其方式为使得在每种情况下一个总体排气管线是被连接至该涡轮机的这两个进入开口之中的一个。每个涡轮机进入开口都由该涡轮机的一个通道邻接，并且设置了一个第一切断元件，该元件在第一工作位置中阻断指配给第二汽缸组的第二通道并使所述第二通道与该至少一个转子分离、且在第二工作位置种打开所述第二通道并将所述第二通道连接至该至少一个转子。

在该第一子目标的一个进一步的实施例中，设置了至少一个排气再循环安排。

该内燃发动机配备了一个双通道涡轮机，从而例如在部分失活期间使增压性能、也就是转矩特性得以显著改善。

在部分失活期间，指配给这些可切换汽缸的第二通道可由一个切断元件阻断。这防止了如下情况，其中来源于这些仍在运行的汽缸的排气溢流到该第二通道中。用这种方式，可以利用发生在排气排放系统中的动力波现象来改善增压性能。

在这方面，必须考虑到的是，充气交换的过程中从汽缸中排空燃烧气体基本上是基于两种不同的机制。在该充气交换开始时当排气门打开时，由于在燃烧结束时汽缸中占上风的高的压力水平以及燃烧室和排气管线之间的相关联的高的压力差，燃烧气体以高速流过排出开口进入排气排放系统。所述压力驱动的流动过程是由一个高的压力尖峰辅助的，该尖峰还被称作排出前激波并且沿该排气管线以声速传播，作为摩擦的结果，该压力会随着行进距离的增加而在较大或较小程度上消散、也就是降低。在该充气交换的进一步的过程中，汽缸和排气管线中的压力得以均衡，使得燃烧气体不再主要以压力驱动的方式排空、而是可以作为活塞往复运动的结果而得以排放。

这些排出前激波的高压脉冲可以用于脉冲增压，由于这个原因，以下做法是有利的：使这些压力脉冲维持在排气排放系统中，采取措施以便更好地使得这些单体汽缸的压力脉冲不会彼此衰减或彼此抵消。

在此，对根据本申请的内燃发动机而言可能方便的是，当汽缸失活时该涡轮机的第二通道由一个切断元件阻断，使得仍在运行的汽缸的压力脉冲不能传播进入所述第二通道并被消散或衰减，其中位于该至少一个失活汽缸和该转子之间的第二通道中的排气容积可以起到阻尼作用。

在部分失活的背景下，在低负荷及低发动机速度的情况下，其中排气排放系统中压力波动的频率降低，例如对改善、也就是增加低发动机速度时的扭矩而言，根据本申请的内燃发动机是有利的。

在根据本申请的内燃发动机中，此外的情况是，在部分失活期间经由排气排放系统排放来自该至少一个失活汽缸的排气被防止，而不需要这些必须配备可切交换门驱动装置的可切换汽缸，这些可切交换门驱动装置会产生高昂成本。处于第一工作位置的第一切断元件阻断第二通道，并因此还阻断这些可以依据负荷切换的汽缸的排气管线。如果使所述汽缸的相关气门驱动装置继续运行并且不失活，则该至少一个失活汽缸会适时地继续参与充气交换。然而，该至少一个失活汽缸并不起到进入位于其排出开口与第一切断元件之间的排气容积或者穿过该涡轮机的输送作用。

通过根据本申请的内燃发动机，提供了在部分失活和排气涡轮增压方面得到改进的一种增压的、应用点火的内燃发动机。由此，本申请所基于的第一目标得以实现。

根据本申请的内燃发动机具有至少两个汽缸或至少两个组，在每种情况下各组具有至少一个汽缸。在这个方面，例如以下可被认为是根据本申请的内燃发动机：具有三个汽缸的内燃发动机，这些汽缸可以被配置成三个组，在每种情况下各组具有一个汽缸；或者具有六个汽缸的内燃发动机，这些汽缸可以被配置成三个组，在每种情况下各组具有两个汽缸。在部分失活的背景下，可以使三个汽缸组顺序地激活或失活，从而还可以实现双时切换。由此该部分失活被进一步优化。这些汽缸组还可以包括不同数量的汽缸，例如，在三缸发动机的情况下；这些汽缸可以形成具有一个汽缸的一组以及具有两个汽缸的一组。

根据本申请的实施例提高了内燃发动机在部分负荷运行中的、也就是在低负荷时的效率，其中低负荷可以是量值不到当前发动机速度下上阈值负荷的50％、优选是不到30％的负荷。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该第一切断元件是被提供在第二通道的转子侧末端处。用这种方式，使位于第一切断元件与转子之间的排气容积下降，并且源自这些运行中的汽缸的排气被最大可能程度地防止、也就是说停止从第一通道溢流到第二通道中。这导致对脉冲增压的优化。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中这些汽缸组的两个通道或两个总体排气管线或排气歧管可以彼此相连、也就是说具有至少一种连接。

在这方面，这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该涡轮机壳体中的两个通道彼此间是由一个壳体壁分离的，其中在转子侧该壳体壁在与该至少一个转子相距一段距离处终止，并且这样做有利于在其转子侧末端处形成这两个通道之间的连接。

以上详细描述的脉冲增压同样具有缺点。例如，作为排气排放系统中的压力脉冲的结果该充气交换一般会被削弱。这些汽缸在充气交换期间可能具有干扰、也就是彼此间的不利影响。源自于一个汽缸的压力波延伸穿过所述汽缸的排气管线并且还沿着其他汽缸的排气管线、可能一直到其排出开口，其结果是已经排出的排气可能再次进入所述汽缸。

还必须考虑的是，如果该涡轮机承受恒定的排气压力，则该涡轮机可能更高效地运行。关于尽可能高的涡轮机效率，优选的是该涡轮机的、也就是该转子的上游的压力变化很小，以便实现所谓的冲压式增压。

借助于该涡轮机上游的相应的大的排气容积或尽可能大的排气容积，这些排气管线中的压力脉冲可以变平滑。在这个方面，这些通道的远至该转子的分离可能是高度不利的，其中该转子的上游的排气排放系统的容积被分成多个子容积。关于冲压式增压，因此有利的是使该涡轮机的这两个通道、并且因此这些汽缸组的这两个排气歧管彼此相连。

因此，所涉及的实施例提供了两个通道之间的一种连接。涡轮机壳体中设置的壳体壁使这些通道之间以尽可能最大的距离彼此分离，远至该转子上游一小段距离处的一个点。

为了从部分失活期间的脉冲增压切换到所有汽缸都在运行时的冲压式增压，能够打开和关闭这些通道之间的连接是必要的。

由于根据本申请的内燃发动机已经具有一个第一切断元件，该元件为了部分失活的目的从一个第二工作位置移动到一个第一工作位置以便阻断指配给该至少一个失活汽缸的第二通道，因此，同样能够利用该第一切断元件来打开和关闭这些通道之间的连接可以是非常有利的。

因此，这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该第一切断元件是被设置在第二通道的转子侧末端处并且处于第一工作位置时阻断该连接并处于第二工作位置时打开所述连接。

多个实施例可以是有利的，在这些实施例中第一总体排气管线是被连接至具有较小长度和较小容积的第一通道，并且第二总体排气管线连接至具有较大长度和较大容积的第二通道。这个措施用于降低并在理想情况下消除这两个容积之间的差值，这两个容积在各自情况下是由一个通道的容积和相关排气歧管的容积在该转子的上游产生的。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的一个第二实施例可以是有利的，在该实施例中该第一切断元件处于第一工作位置时将第二通道连接至再循环管线并同时阻断这两个通道之间的连接，并且处于第二工作位置时使第二通道与所述再循环管线分离并同时在这两个通道之间形成连接，其中该再循环管线延伸到可以根据负载切换的至少一个汽缸的进气管线中。

在该第二实施例中，来自这些失活汽缸的气体流或排气流被阻断并改道、确切地讲是被再循环。在该内燃发动机的部分失活期间，供应这些失活汽缸的并非是充入空气而是来自相关总体排气管线的排气，该排气经由再循环管线引入到失活汽缸的进气管线中以便降低该失活汽缸的充气交换损失。该再循环管线用作一个短路管线并影响失活汽缸的进口侧与出口侧之间的压力平衡。这相对大地有利于充气交换损失的降低。失活汽缸以压缩机的方式将这些再循环的排气从进口侧泵送到出口侧。

凭借在部分失活期间将热的排气传导通过这些失活汽缸，所述汽缸可能不会冷却。这在污染排放物方面、例如在未燃烧的碳氢化合物方面是具有优势的，因为失活汽缸在部分失活结束后立即再次达到或呈现它们的运行温度。严格地讲，在部分失活期间热的排气并非经由该再循环管线永久地再循环，而情况是，至少在该部分失活的第一个工作循环期间，在先工作循环的排气、并且因此是最终点火的工作循环的热排气被再循环。在该部分失活的后续工作循环中，慢慢冷却的排气与较大或较小百分率的相对冷的充入空气一起被引入到至少一个失活汽缸里。尽管如此，这在本案中仍被称作热排气的再循环。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中一个第三切断元件是被设置在该再循环管线中。该第三切断元件用于调节再循环排气流量以及一个失活汽缸的进口侧与出口侧之间的压力梯度。在这个方面，该第三切断元件还可以被用于使排气流量在部分失活期间保持恒定、也就是一致。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中在可以依据负荷切换的至少一个汽缸的进气管线中设置一个第二切断元件，该元件当该汽缸被激活时打开用于充入空气供应的进气管线并且当该汽缸失活时阻断所述进气管线。进一步地，在该第二实施例中，有利的是使该再循环管线在所述第二切断元件的下游延伸到可以依据负载切换的该至少一个汽缸的进气管线中。

例如，在一个第二实施例中，在部分失活期间，不给这些失活汽缸供应充入空气，而仅供应来自相关联的总体排气管线的排气。为此目的，这些失活汽缸的进气管线可以是由该第二切断元件来关闭，其中该再循环管线在这些切断元件下游延伸到与进气侧分离的进气管线中。因此，可以实现百分之百的排气再循环。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该第一切断元件、第二切断元件、和/或第三切断元件是可连续调节的。

例如，第三切断元件作为一个可连续调节的阀门允许对再循环进入这些失活汽缸中的排气流量的进行精确地投配，类似于通过一个EGR阀调节排气再循环安排的再循环率。再循环排气流量的大小确定能够以一种运行点特定的方式来执行，例如关于最低可能的充气交换损失。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该第一切断元件、第二切断元件、和/或第三切断元件是以一种两阶段的方式可切换的。

例如，该第一切断元件在部分失活期间阻断第二通道并且在部分失活结束后再次打开所述第二通道，为次目的一个以两阶段方式可切换的切断元件可以是足够的。类似的情况适用于安排在失活汽缸的进气管线中并且在部分失活结束后再次打开所述进气管线的第二切断元件。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该第一切断元件和/或第二切断元件和/或第三切断元件是一个阀门或一个可枢转的阀瓣或一个节流阀瓣。

这些切断元件可以是由一个发动机控制器电动地、液压地、气动地、机械地、或磁性地可控制的。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该第一切断元件是以平移方式可移位的一个元件、也就是一个滑动件。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该排气排放系统中设置了至少一个排气后处理系统，例如一个氧化催化转换器、三元催化转换器、存储催化转化器、选择性催化转化器、和/或颗粒过滤器。

在这种增压的、应用点火的内燃发动机具有四个直列安排的汽缸的情况下，多个实施例是有利的，在这些实施例中两个外汽缸和两个内汽缸在每种情况下形成一个组。

为了在部分失活期间基本上维持用于脉冲增压目的的排出前激波的压力脉冲，方便的是将这些汽缸以一种适合的方式分组，或者将这些排气管线以一种适合的方式合并，从而避免一组中的汽缸之间的相互影响。在具有四个直列安排的汽缸的一个汽缸盖中，在这个方面有利的是，在每种情况下将具有360℃A点火间隔的两个汽缸结合以形成一个汽缸组。例如，如果这些汽缸中的点火是按照点火顺序1-2-4-3或者按照点火顺序1-3-4-2开始的，则有利的是将这些外汽缸结合以形成一个第一组并且将这些内汽缸结合以形成一个第二个组。

该排气排放系统的这样一种分组或构型不仅具有关于可能的脉冲增压方面的、也就是关于在低发动机速度下改进内燃发动机的转矩特性方面的优点。实际上，进一步的优点也会出现，特别是关于剩余气体清除或关于减少汽缸中剩余气体百分率的方面。

在该内燃发动机中，这两个总体排气管线与这两个通道并不是不加区别地、也就是任意地而是以一种非常特定的方式结合以便通过该双通道涡轮机来优化脉冲增压。在此，该内燃发动机利用了以下事实：这两个排气歧管和这两个涡轮机通道两者都具有不同的容积，并且所述容积影响该排气排放系统中的动力波现象，并且因此影响脉冲增压或者限定该脉冲增压的压力脉冲。属于第一排气歧管并因此属于大容积排气歧管的第一总体排气管线是被连接至具有较小长度和较小容积的第一通道，而属于第二排气歧管并因此属于小容积排气歧管的第二总体排气管线是被连接至具有较大长度和较大容积的第二通道。

在从该排出开口到该转子的对应的排气排放子系统中这些压力脉冲必须覆盖的距离也是不同的、也就是具有不同的长度，由于这个原因，到达该转子处的压力脉冲之间的时间间隔同样是不同的、也就是变化的。

这些总体排气管线和这些管道的根据本发明的结合、也就是有针对性的组合还用于降低或消除距离的差异，使得这些压力脉冲有规律地并以相等的时间间隔到达该转子处。

该内燃发动机的多个实施例是有利的，在这些实施例中该第一排气器歧管与第二排气歧管相比具有更大的容积。原因是上面所陈述的那些。

该内燃发动机的多个实施例是有利的，在这些实施例中该双通道涡轮机一个双流式涡轮机(dual-flow turbine)，优选是在其中这两个通道在垂直于该至少一个转子的旋转轴线的截面中观察时是上下安排的并且至少沿着一个弧形区段以不同半径以螺旋形式围绕该至少一个转子的一个双流式涡轮机。

在双流式涡轮机的情况下，这两个通道是被安排在与该转子的轴相距不同半径距离处，由于该原因，该双流式涡轮机的两个通道不可避免地具有不同的长度和不同的容积，并且根据本发明的用于使这些总体排气管线与通道结合的措施具有特别有利的效果。

如果，使用双流式涡轮机作为一个双通道涡轮机，则多个实施例是有利的，在这些实施例中每个通道都在转子侧末端处具有一个排出开口，该排出开口沿者一个基本上180°的弧形区段围绕该至少一个转子。

该内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该双通道涡轮机是一个孪生流式涡轮机(twin-flow turbine)，优选是在其中这两个通道是左右安排的并且至少沿着一个弧形区段以相等半径以螺旋形式围绕该至少一个转子的一个孪生流式涡轮机。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中设置了一个排气再循环安排，该安排包括一个管线，该管线从该排气排放系统分支并且延伸到该进气系统中。

排气再循环、也就是燃烧气体的再循环适用于减少氮氧化物的排放，其中有可能通过增大排气再循环率来相当大地降低氮氧化物的排放。在此，排气再循环率x_EGR被确定为x_EGR＝m_EGR/(m_EGR+m_{fresh air})，其中m_EGR指示再循环排气的质量并且m_{fresh air}指示供应的新鲜空气，该新鲜空气被传导通过该压缩机并被压缩。为了使氮氧化物的排放大幅降低，考虑了高排气再循环率，其量级可以是x_EGR≈60％至70％。

在此，这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中用于调节再循环排气流量的一个阀门是被安排在该排气再循环安排的管线中。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该排气再循环安排的管线在该至少一个排气涡轮增压器的涡轮机的上游从该排气排放系统分支并且在该至少一个排气涡轮增压器的压缩机的下游延伸到该进气系统中。

在所述的所谓高压EGR安排的情况下，排气是在该涡轮机的上游从排气排放系统提取并且在该压缩机的下游供给到该进气系统中，由此这些排气不经受排气后处理、例如在再循环之前被供应至一个颗粒过滤器，这是因为没有压缩机结垢的风险。

在一种应用点火的内燃发动机运行排气涡轮增压并且同时使用高压EGR的情况下，然而，因为再循环排气不再可供用于驱动涡轮机，可能出现冲突。例如，在一次增大排气再循环率的事件中，引入到该涡轮机中的排气流降低。通过该涡轮机的减小的排气质量流导致较低的涡轮机压力比，其结果是充气压力比也下降，这等同于较小的充入空气流。该问题的一种解决方案是所谓的低压EGR。与高压EGR相比，在低压EGR的情况下，已经流过该涡轮机的排气是被引入到进气系统中。为此目的，低压EGR安排具有一个再循环管线，该再循环管线在该涡轮机的下游从该排气排放系统分支并且在该压缩机的上游延伸到该进气系统中。

经由低压EGR安排而再循环到进口侧的排气与压缩机上游的新鲜空气混合。以这种方式产生的新鲜空气与再循环排气的混合物形成充入空气，该充入空气被供应至该压缩机并且被压缩。

由于在低压EGR安排内排气被传导通过该压缩机，因此所述排气必须先经受排气再处理、例如颗粒过滤器。必须防止压缩机中的沉积物，这些沉积物改变压缩机几何形状、例如流动截面并且由此削弱压缩机效率。

这种增压的、应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中每个汽缸都配备用于引入燃料的直接喷射系统。

在此，多个实施例是有利的，在这些实施例中每个汽缸都配备用于直接喷射目的的一个喷嘴。

在直接喷射内燃发动机的情况下，燃料供应比在具有进气管喷射的内燃发动机的情况下可以被更快且更可靠地失活，在具有进气管喷射的内燃发动机中进气管中的燃料残余会导致失活汽缸中产生不期望的燃烧。

尽管如此，这种应用点火的内燃发动机的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中一种进气管喷射被提供用于供应燃料的目的。

实现本申请所基于的第二个子目的、确切地讲是限定一种用于运行上述类型的增压的、应用点火的内燃发动机的方法在于一种方法，该方法的特征在于使第一切断元件在部分失活期间移动到第一工作位置。

关于根据本申请的内燃发动机已经陈述的内容也适用于根据本申请的方法，因为这个原因，此时总体上引用以上关于增压内燃发动机所做的陈述。不同的内燃发动机部分地要求不同的方法变体。

多种方法变体可以是有利的，在这些变体中第二个组的该至少一个可切换汽缸是根据该内燃发动机的负荷T的函数来切换的，其方式为使得所述至少一个可切交换缸在一个可预定负荷T_down未达到的情况下失活并且在一个可预定负荷T_up被超过的情况下被激活。

该阈值负荷是被预定用于未达预定点和超过预定点并且可以具有相等的幅值，尽管它们的幅值也可以是不同的。在一个实例中，可以设定单个阈值负荷，并且当未达到时这些可切换汽缸失活，并且当超过时这些可切换汽缸被激活。在另一个实例中，可以设定阈值负荷Tdown用于未达预定点，并且可以设定具有不同幅值的第二阈值负荷Tup用于超过预定点。当该内燃发动机在运行时，第一汽缸组的汽缸是永久处于运行的汽缸。第二汽缸组的切换、也就是所述第二个组的激活和失活会发生。

该方法的多个实施例可以是有利的，在这些实施例中该可预定负荷T_down和/或T_up是依赖于该内燃发动机的发动机速度n。于是，不存在一个特定的负荷，一旦未达到或者超过该负荷就会发生切换而不管发动机速度n。相反，接下来是一种发动机速度依赖型方式，并且限定了特性图谱中发生部分失活的区域。

考虑将该内燃发动机的另外的运行参数、例如发动机温度或该内燃发动机冷起动之后的冷却液温度用作一次部分失活的标准基本上是有可能的。

多种方法变体可以是有利的，在这些变体中使到该至少一个可切换汽缸的燃料供应在失活事件中失活。这会在燃料消耗和污染物排放方面产生优点，从而协助实现部分失活所追求的目标，确切地讲是降低燃料消耗和改善效率。

多种方法变体可以是有利的，在这些变体中每个汽缸都配备有一个点火装置，该点火装置用于启动一次应用的点火，其中该至少一个可切换汽缸的点火装置是在部分失活的事件中失活。

以上方法变体涉及在一种应用点火的内燃发动机情况下方法的使用，例如一种直接喷射奥托循环发动机，其汽缸可装配有用于启动应用点火的一个点火装置。

根据以下图1至图6，下面将基于增压内燃发动机的第一实施例和第二实施例来更详细地解释本申请。

图1a、图1b和图1c示意性地示出了这种增压的应用点火的内燃发动机13的第一实施例。所示出的示例内燃发动机13是一个直列四缸内燃发动机13，其中四个汽缸1、2、3、4可以沿汽缸盖的纵向轴线安排。因此，这些汽缸形成一条直线。

这些汽缸中的每一个都具有邻接进气管线5a、5b以用于经由进气系统6而供应充入空气的一个进入开口以及邻接排气管线7a、7b以用于经由排气排放系统8而排放排气的一个排出开口。为了使发动机13增压，设置了一个排气涡轮增压器12，该涡轮增压器包括安排在该排气排放系统8中的一个涡轮机12a以及安排在进气系统6的一个总体进气管线6a中的一个压缩机12b。供应至发动机13的汽缸1、2、3、4的新鲜空气在压缩机12b中压缩，该压缩机是由涡轮机12a通过轴12c来驱动的。反过来，该涡轮机是由排气流的焓来驱动。涡轮机12a是一个双通道涡轮机12a，在图1b和图1c中被展示为一个孪生流式涡轮机12A。

一个排气后处理系统16在涡轮机12a的下游被提供在排气排放系统8中。后处理系统16可以是一个选择性催化还原(SCR)系统、三元催化器(TWC)、氮氧化物捕集器、多种不同的其他排放物控制装置、或其任意组合。进一步地，在内燃发动机13运行期间，例如通过在一个空气/燃料比内运行发动机的至少一个汽缸可以周期性地重置后处理系统16。

汽缸1、2、3、4被配置的方式为使得它们形成至少两个组，在每种情况下各组具有两个汽缸。例如，两个外部汽缸1、4形成第一组，该组甚至在内燃发动机13的一次部分失活事件中仍在运行，并且两个内部汽缸2、3形成第二组，该组可依据负荷被切换并且在部分失活期间失活。在另一个实例中，这些汽缸能够以这样的方式分组，使得它们形成至少两个组，其中每个组具有至少一个汽缸。进一步地，能够以一种与上述类似的方式对具有多于或少于四个汽缸的发动机分组。

每个汽缸组的汽缸1、2、3、4的进气管线5a、5b合并以形成总体进气管线6a，使得一个进气歧管得以形成。进一步地，未示出的一个第二切断元件可以被定位在进气管线5b上以在第二汽缸组的一次部分失活事件中控制进气空气流。例如，该第二切断元件可以是一个阀瓣，该阀瓣当这些可切换汽缸被激活时打开以允许充入空气。

第一组的汽缸1、4的排气管线7a合并以形成一个总体排气管线7A并且第二组的汽缸2、3的排气管线7b合并以形成一个总体排气管线7B，使得一个排气歧管得以形成。这两个总体排气管线7A、7B是被连接至双通道涡轮机12a，其中每一个总体排气管线7A、7B都延伸到双通道涡轮机12a的通道14A、14B之中的一个中，如图1b和图1c进一步所详示的。来自第一汽缸组的总体排气管线7A连接至第一管道14A并且来自第二汽缸组的总体排气管线7B连接至第二通道14B。

图1b和图1c以沿着转子11的旋转轴线11a剖开的半截面示出了双通道涡轮机12a的这两个通道14A、14B，该涡轮机作为该增压内燃发动机的第一实施例的孪生流式涡轮机12A。孪生流式涡轮机12A的特征在于，两个通道14A、14B是被安排成彼此相邻并且以相等半径至少部分地围绕转子11。这两个通道14A、14B是在与涡轮机12A的轴11a相距相同的径向距离处安排在涡轮机壳体10中。

涡轮机壳体10的壳体壁10a将这两个通道14A、14B彼此隔开直到进入转子11的进口上游的一小段距离的一个点。壳体壁10a的转子侧自由端因此距离转子11具有一个间距，并且以这种方式有利于这两个通道14A、14B之间的一种连接10b的形成。

一个第一切断元件9是被定位在第二通道14B的转子侧自由端处，并且被示为具有平移位移的一个滑动件9a(如双箭头所示)。该第一切断元件可以被移动成使得连接10b如图1b所示的处于一个第二工作位置时打开，或如图1c所示的处于一个第一工作位置时关闭。例如，第二汽缸组可以当发动机负荷低于一个阈值时失活，并且为了阻断来自第二通道14B的排气，第一切断元件9可从第二工作位置移动至第一工作位置以关闭连接10b并阻断来自排气管线的排气流通过通道14B，其中第一组的激活汽缸仍然使排气流过第一通道14A。在另一个实例中，当发动机负荷高于一个阈值时，第一汽缸组和第二汽缸组是激活的并且该切断元件被置于该第二工作位置，从而允许排气流通过这两个通道14A、14B并打开连接10b。

进一步地，该第一切断元件可以被运行成响应增长的发动机负荷而改变该通道与排气管线之间流体耦合的程度。例如，随着发动机负荷增加，该第一切断元件能够以一种平移的方式从第一工作位置朝第二工作位置移动，从而增加该排气管线与该通道之间的开度。

图2a、图2b和图2c示意性地示出了增压内燃发动机13的第二实施例。试图解释的是与图1a、图1b、和图1c之间的差异，并且因此类似的部件以类似的数字标记。

描绘成直列四缸发动机的发动机13如先前图1a中所描述的那样将汽缸分组。第二组汽缸2、3的进气管线5b具有阀瓣19，这些阀瓣用作第二切断元件以用于当第二组汽缸2、3被切换时改变来自进气系统6的充入空气的供应。例如，当为了内燃发动机13的部分失活的目的而使第二组汽缸2、3失活时，这些阀瓣19可以阻断进气管线5b。在另一个实例中，在发动机正常运行期间当第二组汽缸2、3被激活时，这些阀瓣19可以打开进气管线5b以用于经由进气系统6将充入空气供应至这些内汽缸2、3中。

发动机13进一步包括用于排气再循环的一个高压EGR系统15。示出了一个高压EGR管线15a，从该管线是在涡轮机12a上游从排气排放系统8的总体排气管线7A分支并在压缩机12b的下游延伸到进气系统6的总体进气管线6a中。一个阀门18被包括用于调节再循环排气流量并且是被安排在EGR管线15a中。例如，当所有的汽缸都被激活以使NOx排放最小化时可以打开阀门18以增加EGR率。

每个汽缸组的汽缸1、2、3、4的排气管线7a、7b在每种情况下都合并以形成一个总体排气管线7A、7B，从而形成一个排气歧管。这两个总体排气管线7A、7B是被连接至双通道涡轮机12a，其中在每种情况下一个总体排气管线7A、7B延伸到涡轮机12a的一个通道14A、14B中。进一步地，一个EGR系统17是被联接到与连接至可失活的第二组汽缸的通道上。EGR系统17包括再循环管线17a，该管线是在双通道涡轮机12a的第二通道14B处从这些可切换汽缸的排气管线分支并在这些阀瓣19的下游延伸到这些可切换汽缸的进气管线5b中。进一步地，可以是EGR阀的一个第三切断元件22可以被定位在再循环管线17a中以改变再循环排气的流动。在一个实例中，当该切断元件正在被转换至第一位置时，可以增加该EGR阀的开度以允许较高的排气流量通过该再循环管线。

再循环管线17a用于在部分失活期间将排气引入这些失活汽缸。再循环管线17a可以用于在部分失活期间在这些失活汽缸2、3的进口侧与出口侧之间产生压力均衡，从而降低该部分失活期间所述汽缸2、3的充气交换损失。例如，该第三切断元件可以被运行成在部分失活期间给这些可切换汽缸提供一个恒定的再循环率。

图2b和图2c示出了第一切断元件20的工作位置，该切断元件被展示为一个滑动件20a。EGR管线17a被示为经由通路21a连接至第二通道14B。滑动件20a通过平移位移从第一工作位置(参见图2c)移动到第二工作位置(参见图2b)，并且反之亦然(参见双箭头)。第一切断元件20能够以一种依赖负荷的方式移动。

图2b示出了处于第二工作位置的滑动件20a。滑动件20a阻断通路21a，使该通道与EGR管线17a分离，并且打开连接10b。第二通道14B通向该转子并且排气流是通过EGR管线17a来阻断。

图2c示出了处于第一工作位置的滑动件20a。当滑动件20a处于第一工作位置时，EGR系统17经由通路21a而被连接，以使来自第二组汽缸2、3的排气流按确定路线通向该EGR管线17a。该滑动件阻断排气流通过第二通道14B、关闭这两个通道14A、14B之间的连接10b而同时打开通向EGR管线17a的一个通路。例如，将一个切断元件从第二位置转换至第一位置允许排气流通过再循环管线17a到这些可切换汽缸的进气管线。这可以响应一次增加发动机稀释的请求而发生。

在部分失活期间，再循环管线17a允许排气从排气侧再循环至该发动机的进气侧。可以通过阀门22来控制再循环气体的量。该再循环管线使得发动机排气侧7b与进气侧5b之间的压力平衡能够降低泵气损失。

图3示出了发动机13的一个示例汽缸30的示意图，该汽缸可以被使用在图1和图2中的一个或多个汽缸位置处。例如，汽缸30可以是一个可变排量的和/或多冲程的汽缸。汽缸30是由多个燃烧室壁136和活塞138至少部分地限定的。活塞138可以同该发动机的其他活塞一起经由曲柄臂联接至一个曲轴140。曲轴140可经由未示出的一个变速器而被联接至一台车辆的至少一个驱动轮。汽缸30可以由控制器120来控制。

控制器120在图3中被示为一个微型计算机，包括处理器106、输入/输出端口108、在这个实例中示为只读存储芯片110的用于可执行程序和校准值的一个电子存储介质、随机存取存储器112、保持存储器114、以及一个数据总线。控制器120可以通过输入/输出端口108与发动机13的多个不同的传感器和执行器通信。控制器120可以接收来自联接至发动机13的传感器的不同信号，包括来自质量空气流量传感器122的吸入质量空气流量(MAF)的测量值；经由踏板132的位置传感器134的来自车辆操作者130的一次请求或输入(PP)的指示；来自联接至曲轴140的霍尔效应传感器126(或其他类型)的一个点火拾波器(PIP)信号；来自进气门位置传感器的进气门位置(TP)；以及来自传感器124的绝对歧管压力信号MAP。发动机速度信号RPM可以由控制器120从PIP信号中产生。来自一个歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中的真空度或压力的指示。需要注意的是，可以使用以上传感器的不同组合，例如使用一个MAF传感器而无需MAP传感器，或反之亦然。

可以用计算机可读取的数据对存储介质只读存储芯片110进行编程，这些数据代表处理器106可执行的指令以用于执行以下描述的方法以及可预见的但并未专门列出的其他变体。控制器120可以接收来自不同传感器的输入数据、处理这些输入数据、并基于在其中编程好的对应于一个或多个例行程序的指令或代码而响应这些处理过的输入数据来触发这些执行器。在此参考图4、图5和图6来描述一个示例性的控制例行程序。

汽缸30可以接收来自一个进气系统6的进入空气并可以经由排气排放系统8排出燃烧气体。进气系统6和排气排放系统8可以经由对应的进气门150和排气门156选择性地与汽缸30联通。

进气系统6可包括具有一个节气门片的节气门162。在这个实例中，该节气门片的位置可以由控制器120通过多个信号来改变，这些信号被提供给包含于节气门162的一个电动机或执行器，该构型通常该被称作电子节气门控制(ETC)。以这种方式，进气门62可以被运行成来改变提供给汽缸30连同其他发动机汽缸的进气空气。该节气门片的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器120。可以沿进气系统6在多个不同点处测量压力、温度、和质量空气流量。例如，进气系统6可以包括用于测量进入节气门162的清洁空气质量流量的一个质量空气流量传感器122。清洁空气质量流量可以经由MAF信号与控制器120通信。

燃料喷射器166被示为直接联接至汽缸30以用于与信号FPW的脉冲宽度的成比例地在汽缸中直接喷射燃料，该信号是由控制器120通过电子驱动器168接收的。以这种方式，燃料喷射器166提供的是将燃料直接喷射到汽缸30中。例如，该燃料喷射器可以被安装在燃烧室的侧面中或燃烧室的顶部中。燃料可以通过一个燃料系统102而被输送至燃料喷射器66，该燃料系统包括例如一个燃料箱、一个燃料泵、以及一个燃料轨。

点火系统190可在选择运行模式下响应来自控制器120的点火提前信号SA通过火花塞192对汽缸30提供点火火花。尽管示出了多个火花点火部件，发动机13的汽缸30或一个或多个其他汽缸能够以一种压缩点火的模式运行，例如使用或不使用点火火花。

图3中所展示的汽缸30可以被调节成与如图1和2中所示的第一或第二实施例的部件匹配。例如，一个高压EGR管线可以被加入到汽缸30的排气排放系统8。

转到图4，示出了用于第一实施例的一种示例方法400。方法400可以调节该切断元件以响应增加的发动机负荷来改变一个可切换汽缸的通道与排气管线之间的流体耦合程度。

在402，该方法可以确定发动机速度。

在404，该方法可以确定这些阈值负荷。这些阈值负荷Tup和Tdown是用于确定发动机部分失活的预定负荷。在一个实例中，Tup和Tdown可以具有相等幅值。在这个实例中，Tup和Tdown的幅值可以是不同的。进一步地，这些阈值负荷可以是基于发动机速度的。例如，这些阈值可以是不考虑发动机速度来确定的，或者它们可以是基于一种依赖发动机速度的方式来确定的。这些阈值负荷可以被存储为该存储介质只读存储芯片中的特性图谱。

在406，该方法可以确定发动机负荷。

在408，该方法可以确定该发动机负荷是否低于阈值负荷Tdown。在低发动机负荷情况下，低于Tdown，使一个汽缸组失活会增加其余激活汽缸上的负荷，从而降低比燃料消耗并使负荷集中朝更高负荷转移。如果是，发动机负荷低于Tdown，则该方法可以进行到410并且确定发动机负荷是否持续一段时间Δt1低于Tdown。该时间周期允许发动机负荷的转移，而无需不必要的汽缸失活。例如，如果发动机负荷低于Tdown但在该时间周期Δt1期间然后增大，该方法可进行到428并继续运行而没有发动机失活。如果发动机负荷持续时间Δt1低于Tdown，则该方法可进行到412并且确定这些可切换汽缸是否失活。如果是，则这些汽缸失活，该方法可以进行到428并且继续运行。如果不是，则发动机未失活，该方法可以进行到414并且使这些可切换汽缸失活。

在416，该方法可以将该切断元件调节至如图1c所展示的第一工作位置。例如，调节该切断元件包括响应该发动机负荷持续一个预定时间周期低于该阈值而将该切断元件移动至第一工作位置。到与失活汽缸的排气管线联接的涡轮机的通道被阻断，以降低该涡轮机中的压力脉冲衰减。

如果不在408，发动机负荷不低于Tdown，则该方法可进行到418并且确定该发动机负荷是否高于Tup。如果发动机负荷不高于Tup，则该方法可进行到428并继续运行。如果是，发动机负荷高于Tup，则该方法可以进行到420并且确定发动机负荷是否持续一段时间周期Δt2高于Tup。在一个实例中，时间周期Δt2可设置成与Δt1相同。在另一个实例中，时间周期Δt2可以被设定成与Δt1不同。如果不是，发动机负荷未持续一段时间周期Δt2高于Tup，则该方法可进行到428并且继续运行。如果是，发动机负荷持续一段时间周期Δt2高于一个阈值，则该方法进行到422。

在422，该方法可以确定这些可切换汽缸是否被激活。如果是，可切换汽缸已经是被激活，则该方法可进行到428并且继续运行。如果不是，可切换汽缸未激活，则该方法可进行到424并且激活这些可切换汽缸。

在426，该方法可以将该切断元件调节至第二工作位置，其中联接至这些可切换汽缸的排气管线的通道被打开，以允许排气流进入该涡轮机，如图1b所展示的。当该发动机负荷持续一段时间周期高于该阈值时、例如在加速周期中，可以完成将该切断元件移动至第二位置。

转到图5，示出了用于内燃该发动机第二实施例的一种示例方法500，该方法包括转换一个切断元件，该切断元件是被定位在一个双通道涡轮机的一个通道中，其中该通道是与一个可切换汽缸的排气管线以及通向一个排气再循环管线的一个通路相连接。进一步地，该方法可以基于该切断元件的位置调节该再循环管线中一个EGR阀的位置。

在502，该方法可以确定发动机速度。

在504，该方法可以确定这些阈值负荷。这些阈值负荷Tup和Tdown是用于确定发动机部分失活的阈值负荷。在一个实例中，Tup和Tdown可以具有相等幅值。在另一个实例中，Tup和Tdown可以具有不同幅值。进一步地，这些阈值负荷可以是基于发动机速度的。例如，这些阈值可以不考虑发动机速度来确定，或者它们可以一种基于依赖发动机速度的方式来确定。这些阈值负荷Tup和Tdown可以被存储为该存储介质只读存储芯片中的特性图谱。

在506，该方法可以确定发动机负荷。

在508，该方法可以确定发动机负荷是否低于阈值负荷Tdown。在低发动机负荷情况下，低于Tdown，使一个汽缸组失活会增加其余激活汽缸上的负荷，从而降低比燃料消耗并使负荷集中朝更高负荷转移。如果是，发动机负荷低于Tdown，则该方法可以进行到510并且确定发动机负荷是否持续时间周期Δt1低于Tdown。该时间周期允许发动机负荷的转移，而不无需不必要的汽缸失活。例如，如果发动机负荷低于Tdown但在该时间周期Δt1中然后增大，该方法可以进行到536并继续运行而没有发动机失活。在另一个实例中，如果发动机负荷持续时间周期Δt1低于Tdown，则该方法可以进行到512并且确定这些可切换汽缸是否失活。如果是，这些汽缸失活，则该方法可以进行到536并且继续运行。如果不是，这些汽缸未失活，则该方法可以进行到514并且使可切换汽缸失活。

在516，该方法可以将该切断元件转换至第一工作位置，在该工作位置中排气从涡轮机流如该可切换发动机汽缸的一个进气管线中，如图2c所展示的。因此，在该第一位置没有排气从该涡轮机流至排气管线。进一步地，在518，这些阀瓣可以被调节成阻断进气空气进入这些失活汽缸。

在520，该方法可以调节用于该EGR管线的EGR管线阀门，该管线是与这些失活汽缸的涡轮机通道联接的。例如，该EGR管线阀门可以在这些可切换汽缸失活期间打开以允许排气再循环通过这些汽缸并且保持运行温度恒定。

如果不在508，发动机负荷不低于Tdown，则该方法可以进行到522并且确定发动机负荷是否高于Tup。如果发动机负荷不高于Tup，则该方法可以进行到536并继续运行。如果是，发动机负荷高于Tup，则该方法可以进行到524并且确定发动机负荷是否持续一段时间周期Δt2高于Tup。如果不是，发动机负荷并未持续一段时间周期Δt2高于Tup，则该方法可以进行到536并且继续运行。如果是，发动机负荷持续一段时间周期Δt2高于阈值Tup，则该方法可以进行到526。

在526，该方法可以确定这些可切换汽缸是否被激活。如果是，可切换汽缸已经被激活的，则该方法可以进行到536并且继续运行。如果不是，这些可切换汽缸未被激活的，则该方法可以进行到528并且将定位在该双通道涡轮机的通道中的切断元件转换至第二位置，在该位置中排气从涡轮机流如一个可切换汽缸的一个排气管线。

在530，该方法可以将该切断元件转换至第二工作位置，其中联接至该可切换汽缸的排气管线的通道被打开以允许排气流通向该涡轮机，如图2b所展示的。因此，没有排气从涡轮机流至这些可切换汽缸的进气管线。在532，该方法可以将这些可切换汽缸的进气管线上的阀瓣调节至一个打开位置以允许将进气充入空气引入这些可切换汽缸。

在534，该方法可以调节用于EGR管线的EGR管线阀门，该管线是与这些失活汽缸的涡轮机通道联接的。例如，EGR管线阀门可以在激活这些可切换汽缸的过程中被关闭以阻断进气空气当这些阀瓣打开时进入该再循环管线。

转到图6，概述了一种示例方法600，该方法可以被用来使汽缸运行最优化。例如，可以在这些可切换汽缸的运行状态改变之后运用方法600，例如在图4中的414、426以及图5中的514和528。在另一个实例中，可以基于发动机的运行条件来运用方法600，诸如来自驾驶员的一次加速请求。

在602，该方法可以基于发动机负荷调节对这些可切换汽缸和激活汽缸的燃料供给。例如，在部分失活期间，可以响应发动机负荷低于一个阈值来使这些可切换汽缸的燃料供给失活。

在604，该方法可以调节点火正时。例如，在部分失活期间，对这些失活汽缸而言点火正时可以被停止。

在606，该方法可以调节高压EGR管线的阀门，该管线从这组激活汽缸的排气管线分支通向该总体进气管线。例如，在部分失活期间，该高压EGR管线的阀门开度可以被调制以调节这些激活汽缸的EGR率。随后该方法可以结束。

转到图7，该示意图描述了与两个总体排气管线7A、7B结合的一个双流式涡轮机12B的两个通道14A、14B的构型。该双流式涡轮机示出了两个通道14A、14B，这两个通道14A、14B在垂直于该至少一个转子11的旋转轴线11a的截面中观察时是上下安排的并且至少沿一个弧形区段以与转子11相距不同半径处以螺旋的形式围绕该至少一个转子11。这两个通道14A、14B具有不同的长度和不同的容积。

示出了相关联的四缸内燃发动机的排气排放系统，其中两个外汽缸1、4形成第一汽缸组与多个排气管线7a合并以形成总体排气管线7A。两个内汽缸2、3形成一个第二汽缸组与多个排气管线7b合并以形成总体排气管线7B。

在每种情况下，一个总体排气管线7A、7B是被连接至涡轮机12的两个通道14A、14B之中的一个。第一总体排气管线7A并且因此大容积的第一歧管是被连接至具有较小长度和较小容积的通道14A。第二总体排气管线7B并且因此小容积的第二歧管是被连接至具有较大长度和较大容积的第二通道14B。如先前的图1b、图1c、图2b和2c所展示的，可失活的第二汽缸组包括该通道中的切断元件。

以这种方式可以保证，在每种情况下都包括一个总体排气管线7A、7B和一个通道14A、14B的这两个排气排放子系统在转子11的上游都具有相似的容积或者容积之间的差异是尽可能小的。

需要注意的是，在此包括的示例性控制和评估例行程序可以用于不同的发动机和/或机动车辆系统构型。在此披露的控制方法和例行程序可以被存储为非临时性存储器中的可执行指令。在此所描述的这些具体的例行程序可以代表任意数量的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务处理、多线程、以及类似策略。因此，所展示的不同动作、操作、和/或功能能够所展示的顺序、并行地、或在一些情况下省略的方式来执行。同样，该处理顺序不是实现在此描述的示例性实施例的特征和优点所必须要求，而只是提供用于使展示和描述容易。根据使用的具体策略可以反复地执行这些示出的动作、操作、和/或功能中的一项或多项。进一步地，所描述的动作、操作、和/或功能可以图形化地表示有待编程到发动机控制系统中计算机可读取存储介质的非临时性存储器里的代码。

应当理解的是，在此披露的构型和例行程序本质上是示例性的，因为许多种变化都是可能的。例如，以上技术可以应用至V-6、I-4、I-6、V-12、对置4、以及其他的发动机类型。本披露的主题包括在此披露的不同系统和构型、以及多其他特征、功能和/或特性的的所有新颖的并且非显而易见的组合和子组合。

Claims (19)

1.一种增压的、应用点火的内燃发动机，包括：

至少两个汽缸，其中每个汽缸都具有至少一个排出开口，所述至少一个排出开口邻接一个排气管线以用于经由排气排放系统而排放排气；

每个汽缸都具有至少一个进入开口，该至少一个进入开口邻接一个进气管线以用于经由进气系统而供应充入空气；

至少两个汽缸配置成使得它们形成至少两个组，在每种情况下各组具有至少一个汽缸，该至少两个组包括第一汽缸组和第二汽缸组，其中该第一汽缸组的至少一个汽缸是即使在内燃发动机的部分失活事件中仍在运行的汽缸，并且该第二汽缸组的至少一个汽缸形成为能够以依据负荷的方式被切换的汽缸；

提供至少一个排气涡轮增压器，该涡轮增压器包括安排在该排气排放系统中的双通道涡轮机以及安排在该进气系统中的压缩机；

其中，

该第一汽缸组和该第二汽缸组的汽缸的排气管线在每种情况下都合并以形成一个总排气管线，从而形成一个排气歧管；并且

所述两个总排气管线连接至所述双通道涡轮机，该双通道涡轮机包括安装在涡轮机壳体中的可旋转轴上的至少一个转子，其方式为使得在每种情况下一个总排气管线是被连接至该双通道涡轮机的两个进入开口之一，其中每个进入开口都是由该双通道涡轮机的一个通道邻接，并且提供第一切断元件，该元件在第一工作位置阻断指配给该第二汽缸组的第二通道并且使所述第二通道与该至少一个转子分离，并且在第二工作位置打开所述第二通道并将所述第二通道连接至该至少一个转子；

其中所述第二汽缸组中每个汽缸的进气管线中分别在汽缸的上游提供第二切断元件，所述第二切断元件能够以依据负荷的方式被切换，当该汽缸被激活时所述第二切断元件打开用于供应充入空气的进气管线并且当该汽缸失活时阻断该进气管线。

2.如权利要求1所述的发动机，进一步包括至少一个排气再循环装置，其中排气经由各个所述第二切断元件下游的进气管线中的连接而输送至所述第二汽缸组中的汽缸。

3.如权利要求2所述的发动机，其中所述第一切断元件进一步定为成当其处于该第一工作位置时将该第二通道连接至该排气再循环安排；并且当该第一切断元件处于该第二工作位置时使该第二通道与该排气再循环装置分离。

4.如权利要求3所述的发动机，其中第三切断元件被提供在该排气再循环安排中。

5.如权利要求1所述的发动机，其中该第一切断元件是被定位在该第二通道的转子侧末端处。

6.如权利要求1所述的发动机，其中该涡轮机壳体中的这两个通道彼此间由一个壳体壁分离，其中在转子侧该壳体壁在与该至少一个转子相距一段距离处终止，从而在这两个通道之间形成一种连接。

7.如权利要求6所述的发动机，其中该第一切断元件处于该第一工作位置时阻断该连接并且处于该第二工作位置时打开该连接。

8.如权利要求1所述的发动机，其中该涡轮机的两个通道具有不同的长度和不同的容积；并且

其中，与第二排气歧管相比具有更大容积的第一排气歧管被连接至与该第二通道相比具有更小长度和更小容积的第一通道，并且该第二排气歧管是被连接至该第二通道。

9.一种用于具有可失活汽缸的内燃发动机的方法，包括：

经由可切换汽缸上游的各个进气管线中的各个阀瓣而选择性地使发动机的所述可切换汽缸失活且使所述发动机的剩余汽缸激活，和

响应于所述可切换汽缸是否经由所述阀瓣而激活或失活，调节切断元件，该元件被定位在一个双通道涡轮机的一个通道中，其中该通道与所述可切换汽缸的排气管线连接，所述调节包括响应增加的发动机负荷而改变该通道与该排气管线之间的流体耦合程度。

10.如权利要求9所述的方法，其中当该发动机负荷低于一个阈值并且该可切换汽缸失活时，该切断元件的第一工作位置阻止来自该排气管线的排气流通过该通道。

11.如权利要求10所述的方法，其中该切断元件的第一工作位置打开通向一个排气再循环管线的一个通路，该排气再循环管线与该通道联接以使排气按确定路线通向该可切换汽缸的进气管线。

12.如权利要求10所述的方法，其中调节该切断元件包括响应该发动机负荷持续一段时间低于该阈值持而将该切断元件移动至该第一工作位置。

13.如权利要求10所述的方法，其中当该发动机负荷高于阈值并且该可切换汽缸被激活时，该切断元件的第二工作位置允许来自该排气管线的排气流通过该通道。

14.如权利要求13所述的方法，其中在该第二工作位置中该切断元件阻断通向一个排气再循环管线的一个通路，该再循环管线与该通道联接以使排气按确定路线通向该可切换汽缸的进气管线。

15.如权利要求13所述的方法，其中调节该切断元件包括响应该发动机负荷持续一段时间高于该阈值而将该切断元件移动至该第二工作位置。

16.一种用于发动机的方法，包括：

经由进气阀瓣而选择性地使可切换汽缸失活；和

响应于增加的发动机稀释的请求，将定位在双通道涡轮机的一个通道中的切断元件从第二工作位置转换至第一工作位置，在该第二工作位置中排气从该涡轮机流入所述可切换汽缸的排气管线，在该第一工作位置中排气从该涡轮机流入该可切换汽缸的进气管线。

17.如权利要求16所述的方法，其中在该第二工作位置处，没有排气从该涡轮机流至该可切换汽缸的进气管线；并且

在该第一工作位置处，没有排气从该涡轮机流至该排气管线，

其中，所述方法进一步包括将再循环的排气输送到所述进气阀瓣下游。

18.如权利要求16所述的方法，进一步包括基于发动机负荷调节该可切换汽缸的燃料供给，并且其中响应该发动机负荷低于阈值而使燃料供给失活。

19.如权利要求16所述的方法，进一步包括再循环管线中的EGR阀，该再循环管线将该可切换汽缸的排气管线联接至该可切换汽缸的进气管线，其中该EGR阀的位置基于该切断元件的位置调节；并且

其中，响应该切断元件被转换至该第一工作位置而使该EGR阀的开度增大。