具有停缸和多級渦輪增壓系統的發動機技術方案

本發明專利技術涉及一種具有停缸和多級渦輪增壓系統的發動機。一種內燃發動機包括限定第一和第二汽缸的汽缸體、和聯接至汽缸體的氣缸蓋。發動機還包括通道，所述通道具有用于從汽缸蓋排出燃燒后氣體的第一出口和第二出口。發動機還包括用于選擇性地激活和停用第一汽缸的機構以及具有低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機的渦輪增壓系統。低流量渦輪增壓機由來自第一出口的氣體驅動，高流量渦輪增壓機由來自第二出口的氣體驅動。渦輪增壓系統還包括第一流動控制裝置，當第一和第二汽缸被激活時，第一流動控制裝置將氣體經由第一和第二出口導向至渦輪增壓機。當第一汽缸被停缸時，第一流動控制裝置還將氣體經由第一出口僅導向至低流量渦輪增壓機并阻擋第二出口。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及一種具有停缸和多級渦輪增壓系統的內燃發動機。
技術介紹
內燃發動機(ICE)常常被調用以基于可靠的基礎在延長的時間段內產生可觀水平的功率。許多這樣的ICE組件采用渦輪增壓裝置，諸如排氣渦輪機驅動的渦輪增壓機，以在氣流進入發動機的進氣歧管之前壓縮所述氣流，以便增加功率和效率。具體地，渦輪增壓機是離心壓氣機，其迫使與可通過環境大氣壓實現的相比更多空氣、且因此更多氧氣進入ICE的燃燒腔室。被迫入ICE的含氧空氣的附加質量改進發動機的容積效率，允許其在給定循環中燃燒更多燃料，且由此產生更多功率。另外，ICE在方法上被開發為消耗更少量的燃料。各種技術常常被并入ICE中，以產生要求的功率，同時允許目標發動機以更加燃料高效的模式操作。這樣的燃料節省技術可當發動機功率需求減少時切斷一些發動機汽缸的操作，并且甚至當不需要發電機功率時完全停止發動機。
技術實現思路
本專利技術涉及一種內燃發動機，包括：汽缸體，限定第一汽缸和第二汽缸；汽缸蓋，聯接至汽缸體，并配置為供應空氣和燃料至第一汽缸以及第二汽缸，用于在其中的相應燃燒，以及從第一和第二汽缸排出燃燒后氣體；通道，與汽缸蓋流體連通，并具有用于排出燃燒后氣體的第一出口和第二出口；機構，配置為選擇性地激活和停用第一汽缸；和渦輪增壓系統，配置為將正從環境接收的空氣流加壓，用于遞送至汽缸蓋，渦輪增壓系統包括：低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機，其中，每一個渦輪增壓機配置為將空氣流加壓，用于遞送至汽缸蓋，且其中，低流量渦輪增壓機由來自第一出口的燃燒后氣體驅動，高流量渦輪增壓機由來自第二出口的燃燒后氣體驅動；和第一流動控制裝置，配置為當第一和第二汽缸激活時選擇性地將燃燒后氣體經由第一和第二出口導向至相應的低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機，以及當第一汽缸經由所述機構停用時將燃燒后氣體經由第一出口導向至低流量渦輪增壓機并阻擋第二出口。在該發動機中，進一步包括操作地連接至汽缸蓋的排氣歧管，其中排氣歧管限定第一出口和第二出口中的每一個。在該發動機中，排氣歧管集成到汽缸蓋中。在該發動機中，第一流動控制裝置安裝在第二出口處。在該發動機中，第一流動控制裝置還配置為：當第一和第二汽缸激活且發動機運行不超過(upto)預定速度時，將燃燒后氣體經由第一出口導向至低流量渦輪增壓機并阻擋第二出口。在該發動機中，進一步包括可編程控制器，所述控制器配置為調節第一流動控制裝置的操作；其中，控制器被編程為：打開第一流動控制裝置，以導向燃燒后氣體用于驅動低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機；以及關閉第一流動控制裝置，以導向燃燒后氣體用于驅動低流量渦輪增壓機，并阻止燃燒后氣體驅動高流量渦輪增壓機。在該發動機中，低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機中的每一個包括相應的渦輪機葉輪，所述渦輪機葉輪配置為接收燃燒后氣體；以及高流量渦輪增壓機包括廢氣門閥，所述廢氣門閥配置為選擇性地打開和關閉用于高流量渦輪增壓機的渦輪機葉輪周圍的燃燒后氣體的旁路。在該發動機中，低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機中的每一個包括相應的壓縮機，所述壓縮機配置為將空氣流加壓；每一個壓縮機包括入口和出口；且渦輪增壓系統還包括第二流動控制裝置，該第二流動控制裝置配置為選擇性地打開和關閉低流量渦輪增壓機的壓縮機的入口和出口之間的流體路徑。在該發動機中，控制器還配置為調節第二流動控制裝置的操作并對打開第二流動控制裝置連同打開第一流動控制裝置進行協調。在該發動機中，低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機串聯布置，使得空氣流在已經被高流量渦輪增壓機的壓縮機接收且已通過其之后被低流量渦輪增壓機的壓縮機接收。本專利技術還涉及一種車輛，包括：從動輪；和動力傳動系，包括內燃發動機和變速器組件，所述變速器組件操作地連接至發動機并配置為將發動機扭矩傳遞至從動輪，所述發動機包括：汽缸體，限定第一汽缸和第二汽缸；汽缸蓋，聯接至汽缸體，并配置為供應空氣和燃料至第一汽缸以及第二汽缸，用于在其中的相應燃燒，以及從第一和第二汽缸排出燃燒后氣體；通道，與汽缸蓋流體連通，并具有用于排出燃燒后氣體的第一出口和第二出口；機構，配置為選擇性地激活和停用第一汽缸；和渦輪增壓系統，配置為將正從環境接收的空氣流加壓，用于遞送至汽缸蓋，渦輪增壓系統包括：低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機，其中，每一個渦輪增壓機配置為將空氣流加壓，用于遞送至汽缸蓋，且其中，低流量渦輪增壓機由來自第一出口的燃燒后氣體驅動，高流量渦輪增壓機由來自第二出口的燃燒后氣體驅動；和第一流動控制裝置，配置為當第一和第二汽缸激活時選擇性地將燃燒后氣體經由第一和第二出口導向至相應的低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機，以及當第一汽缸經由所述機構停用時將燃燒后氣體經由第一出口導向至低流量渦輪增壓機并阻擋第二出口。在該車輛中，發動機還包括操作地連接至汽缸蓋的排氣歧管，且其中，排氣歧管限定第一出口和第二出口。在該車輛中，排氣歧管集成到汽缸蓋中。在該車輛中，第一流動控制裝置安裝在第二出口處。在該車輛中，第一流動控制裝置還配置為：當第一和第二汽缸激活且發動機運行不超過(upto)預定速度時，將燃燒后氣體經由第一出口導向至低流量渦輪增壓機并阻擋第二出口。在該車輛中，還包括可編程控制器，所述控制器配置為調節第一流動控制裝置的操作；其中，控制器被編程為：打開第一流動控制裝置，以導向燃燒后氣體用于驅動低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機，以及關閉第一流動控制裝置，以導向燃燒后氣體用于驅動低流量渦輪增壓機，并阻止燃燒后氣體驅動高流量渦輪增壓機。在該車輛中，低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機中的每一個包括相應的渦輪機葉輪，所述渦輪機葉輪配置為接收燃燒后氣體；以及高流量渦輪增壓機包括廢氣門閥，所述廢氣門閥配置為選擇性地打開和關閉用于高流量渦輪增壓機的渦輪機葉輪周圍的燃燒后氣體的旁路。在該車輛中，低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機中的每一個包括相應的壓縮機，所述壓縮機配置為將空氣流加壓；每一個壓縮機包括入口和出口；且渦輪增壓系統還包括第二流動控制裝置，該第二流動控制裝置配置為選擇性地打開和關閉低流量渦輪增壓機的壓縮機的入口和出口之間的流體路徑。在該車輛中，控制器還配置為調節第二流動控制裝置的操作并對打開第...

【技術保護點】
一種內燃發動機，包括：汽缸體，限定第一汽缸和第二汽缸；汽缸蓋，聯接至汽缸體，并配置為供應空氣和燃料至第一汽缸以及第二汽缸，用于在其中的相應燃燒，以及從第一和第二汽缸排出燃燒后氣體；通道，與汽缸蓋流體連通，并具有用于排出燃燒后氣體的第一出口和第二出口；機構，配置為選擇性地激活和停用第一汽缸；和渦輪增壓系統，配置為將正從環境接收的空氣流加壓，用于遞送至汽缸蓋，渦輪增壓系統包括：低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機，其中，每一個渦輪增壓機配置為將空氣流加壓，用于遞送至汽缸蓋，且其中，低流量渦輪增壓機由來自第一出口的燃燒后氣體驅動，高流量渦輪增壓機由來自第二出口的燃燒后氣體驅動；和第一流動控制裝置，配置為當第一和第二汽缸激活時選擇性地將燃燒后氣體經由第一和第二出口導向至相應的低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機，以及當第一汽缸經由所述機構停用時將燃燒后氣體經由第一出口導向至低流量渦輪增壓機并阻擋第二出口。

【技術特征摘要】
2014.07.11 US 14/329,0161.一種內燃發動機，包括：
汽缸體，限定第一汽缸和第二汽缸；
汽缸蓋，聯接至汽缸體，并配置為供應空氣和燃料至第一汽缸以及第二
汽缸，用于在其中的相應燃燒，以及從第一和第二汽缸排出燃燒后氣體；
通道，與汽缸蓋流體連通，并具有用于排出燃燒后氣體的第一出口和第
二出口；
機構，配置為選擇性地激活和停用第一汽缸；和
渦輪增壓系統，配置為將正從環境接收的空氣流加壓，用于遞送至汽缸
蓋，渦輪增壓系統包括：
低流量渦輪增壓機和高流量渦輪增壓機，其中，每一個渦輪增壓機
配置為將空氣流加壓，用于遞送至汽缸蓋，且其中，低流量渦輪增壓機由來
自第一出口的燃燒后氣體驅動，高流量渦輪增壓機由來自第二出口的燃燒后
氣體驅動；和
第一流動控制裝置，配置為當第一和第二汽缸激活時選擇性地將燃
燒后氣體經由第一和第二出口導向至相應的低流量渦輪增壓機和高流量渦
輪增壓機，以及當第一汽缸經由所述機構停用時將燃燒后氣體經由第一出口
導向至低流量渦輪增壓機并阻擋第二出口。
2.如權利要求1所述的發動機，進一步包括操作地連接至汽缸蓋的排
氣歧管，其中排氣歧管限定第一出口和第二出口中的每一個。
3.如權利要求2所述的發動機，其中，排氣歧管集成到汽缸蓋中。
4.如權利要求2所述的發動機，其中，第一流動控制裝置安裝在第二
出口處。
5.如權利要求1所述的發動機，其中，第一流動控制裝置還配置為：
當第一和第二汽缸激活且發動機運行不超過預定速度時，將燃燒...

【專利技術屬性】
技術研發人員：KJ吳，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US