廢氣系統和用於使內燃機運行的方法與流程
2023-06-13 09:51:21 1
本發明涉及一種內燃機的廢氣系統和一種用於使內燃機運行的方法。內燃機尤其地是柴油發動機且優選地為汽油發動機。廢氣系統尤其地包括向內燃機導入新鮮空氣或由新鮮空氣、燃料以及必要時廢氣組成的可燃混合物並且將廢氣導離內燃機的管路。
背景技術：
由文獻wo01/11208a1例如已知一種帶有二級空氣吹入系統和廢氣再循環的內燃機。
二級空氣吹入系統尤其地用於在內燃機冷起動期間減少hc和co。利用該系統，將新鮮空氣吹到廢氣側上並且由此獲得hc(碳水化合物)和co(一氧化碳)的二次氧化。同時，提高廢氣溫度，從而布置在廢氣管路中的催化器更早到達為了轉化有害物質所需的最低溫度。
廢氣再循環系統尤其地在內燃機的部分負載範圍中用於減少nox(氮氧化物)。在此，經由廢氣再循環管路將廢氣引導回內燃機的吸入側並且在此與吸入空氣混合。通過該再循環，降低燃燒溫度並且由此減少氮氧化物的產生。
在文獻wo01/11208a1中提出，在二級空氣吹入系統中布置壓縮機或者例如泵，經由壓縮機從吸入管路中取出新鮮空氣並且將其輸送給廢氣管路。此外，廢氣管路經由廢氣通道與進氣歧管相連接。在此，利用在廢氣管路和進氣歧管之間的壓差。
技術實現要素：
由此出發，本發明所基於的目的是，至少部分地緩和由現有技術已知的問題並且尤其地簡化廢氣系統並且實現更強地影響廢氣產生和處理。
這利用根據權利要求1的特徵的廢氣系統以及通過根據權利要求7的特徵的方法實現。從屬權利要求的對象是有利的改進方案。在權利要求中單獨闡述的特徵可以技術上合理的方式相互組合併且可通過從說明書中闡述的實情以及通過附圖中的細節來補充，其中，指出了本發明的其它實施變型方案。
本發明涉及一種用於內燃機的廢氣系統，其至少包括：
a.用於向內燃機輸送氣體的空氣輸送管路；
b.用於從內燃機中導出廢氣的廢氣管路；以及
c.用於使空氣輸送管路與廢氣管路相連接的連接管路；
其中，在連接管路中並且在廢氣管路之外布置泵，泵適合用於將廢氣從廢氣管路中輸送到空氣輸送管路中。
那麼，廢氣系統特別地尤其包括向內燃機導入新鮮空氣或由新鮮空氣、燃料以及必要時廢氣組成的可燃混合氣的管路以及將廢氣導離內燃機的管路。空氣輸送管路尤其地包括吸入部，經由該吸入部從環境向內燃機引入新鮮空氣。那麼，空氣輸送管路布置在內燃機上遊。廢氣管路在下遊從內燃機中延伸出來。經由廢氣管路將廢氣從內燃機、尤其地經由至少一個廢氣處理單元(例如催化器、過濾器、消聲器等)導出到環境處。
尤其地，在空氣輸送管路與廢氣管路之間布置連接管路。那麼，連接管路相對於內燃機並行地連接空氣輸送管路和廢氣管路。可行的是，連接管路鄰近地和/或直接地設置在內燃機處，例如也在不包括壓縮機的情況下。在該連接管路中布置至少一個泵(例如電泵)，其可將廢氣從廢氣管路中輸送到空氣輸送管路中。泵尤其地設置並設定成，將廢氣運送到空氣輸送管路中。藉助於泵，可確定並調節被引回到空氣輸送管路中的廢氣的體積流，其中，該體積流不受到(在不存在泵的情況下)在廢氣管路與進氣歧管之間的壓差限制。
根據優選的設計方案，泵附加地適合用於將氣體從空氣輸送管路輸送到廢氣管路中。
泵尤其地(也)設置並設定成，用於將氣體/空氣輸送到廢氣管路中。那麼，如果泵將體積流從廢氣管路輸送至空氣輸送管路，則實現廢氣再循環。如果泵在相反的方向上輸送，即從空氣輸送管路到廢氣管路中，則實現二級空氣吹入，從而剛好在冷起動的情況中可實現更快速地達到布置在廢氣管路中的催化器的最低溫度。此外，可通過附加地提供(未燃燒的)新鮮空氣獲得hc和co的二次氧化，從而剛好可至少部分地使布置在廢氣管路中的顆粒過濾器再生。
尤其地，設置剛好一個(唯一的)連接管路，通過該連接管路將氣體從空氣輸送管路運送向廢氣管路(第一體積流)並且將廢氣從廢氣管路運送向空氣輸送管路(第二體積流)。在此，兩個體積流(時間上偏移地和/或根據需求)流過相同的連接管路。
尤其地，通過泵不經由內燃機運送兩個體積流，而是僅僅通過連接管路來運送。在此顯然包括，將被引回到空氣輸送管路中的廢氣重新輸送給內燃機。
由此，相對於現有技術得到的優點是，一方面可在更大的範圍中調整被引回的廢氣量(第二體積流)並且另一方面僅僅設置唯一的通過其運送兩個體積流的連接管路。
尤其地，在連接管路中布置至少一個熱交換器或用於調節通過連接管路的流量的閥。可行的是，兩個部件共同地設置在連接管路中。可行的是，設置多個熱交換器和/或閥。
熱交換器尤其地為廢氣冷卻器，其用於冷卻通過連接管路向空氣輸送管路引回的廢氣。另一方面，熱交換器尤其地也為氣體預熱器，其預熱通過連接管路從空氣輸送管路引導到廢氣管路中的氣體。由於該預熱，剛好在冷起動的情況中可實現更快速地達到布置在廢氣管路中的催化器的最低溫度。
尤其地，熱交換器是內燃機的冷卻器。
閥尤其地用於調節通過連接管路的體積流。在此，也可使用節流閥或其它流動調節器作為閥。
根據另一有利的設計方案，(附加於連接管路)設置旁通管路，經由旁通管路將廢氣經過泵運輸到空氣輸送管路中。於是，旁通管路實現，在泵不工作時也可將廢氣從廢氣管路運輸到空氣輸送管路中。在這種情況中，可利用在空氣輸送管路與廢氣管路之間的壓差並且節省為了泵運行所需的能量。優選的是，旁通管路設定，使得在規定的時刻僅僅廢氣可流向空氣輸送管路。
尤其地，空氣輸送管路在連接管路上遊具有至少一個空氣過濾器或者在內燃機上遊具有壓縮機。可行的是，共同地設置兩個部件。可行的是，設置多個空氣過濾器和/或壓縮機。
於是，尤其地在吸入部與連接管路到空氣輸送管路中的通入部之間布置至少一個空氣過濾器。優選地，在連接管路的通入部下遊在空氣輸送管路中設置(唯一的)壓縮機，例如，廢氣渦輪增壓器的壓縮機，其渦輪側布置在廢氣管路中。
尤其地，廢氣管路在連接管路上遊具有至少一個催化器或者在連接管路下遊具有至少一個顆粒流過濾器。可行的是，共同地設置兩個部件。可行的是，設置多個催化器和/或顆粒過濾器。
此外，本發明涉及一種用於使內燃機運行的方法，其至少包括帶有用於向內燃機輸送氣體的空氣輸送管路、用於從內燃機中導出廢氣的廢氣管路以及用於使空氣輸送管路與廢氣管路相連接的連接管路的內燃機；其中，在連接管路中布置泵，泵至少適合(確切地說設置和/或設定成)用於將氣體從廢氣管路中運送到空氣輸送管路中；其中，該方法至少包括以下步驟：
a)使泵運行並且提高在廢氣管路和空氣輸送管路之間的壓力差，從而經由連接管路將廢氣從廢氣管路中輸送到空氣輸送管路中。
尤其地，該方法適合用於使帶有在此提出的廢氣系統的內燃機運行。
用於廢氣系統的實施方案可用於方法的進一步特徵化，且反之亦然。
如已經針對廢氣系統闡述的那樣，通過泵可進一步提高在空氣輸送管路與廢氣管路之間通常已經存在的壓力差，從而可在更大的極限中改變第二體積流。
根據優選的設計方案，泵附加地適合(確切地說設置和/或設定成)用於將氣體從空氣輸送管路中輸送到廢氣管路中，從而該方法附加地至少包括以下步驟：
b)使泵運行，從而經由連接管路將氣體從空氣輸送管路中運送到廢氣管路中。
尤其地在內燃機的不同的運行時刻(即交替地，確切地說不是共同地)進行這兩個步驟。
優選地，在兩個步驟a)和b)中，(僅僅)經由連接管路運送氣體和廢氣。那麼，尤其地設置剛好一個連接管路，通過該連接管路從空氣輸送管路向廢氣管路運送氣體(第一體積流)並且從廢氣管路向空氣輸送管路運送廢氣(第二體積流)。在此，兩個體積流分別流過相同的、唯一的連接管路且尤其地不流經內燃機。
此外，提出一種機動車，其至少包括帶有在此提出的廢氣系統的內燃機或者利用在此提出的方法可運行或運行的內燃機。對於所提出的廢氣系統和/或在此提出的方法的解釋可用於機動車的進一步特徵化。
附圖說明
下面根據附圖詳細闡述本發明以及技術領域。附圖顯示了尤其優選的實施例，然而本發明不限制於此。尤其地應指出的是，附圖以及尤其地所示出的大小比例僅僅是示意性的。相同的附圖標記表示相同的對象。其中：
圖1顯示了帶有廢氣系統的第一實施變型方案的機動車以及方法的步驟a)；
圖2顯示了帶有廢氣系統的第二、優選的實施變型方案的機動車以及方法的步驟a)和b)；
圖3顯示了帶有廢氣系統的第三實施變型方案的機動車；以及
圖4顯示了帶有廢氣系統的第四實施變型方案的機動車。
附圖標記清單
1廢氣系統
2內燃機
3空氣輸送管路
4氣體
5廢氣管路
6廢氣
7連接管路
8泵
9熱交換器
10閥
11旁通管路
12空氣過濾器
13壓縮機
14催化器
15顆粒過濾器
16壓力差
17機動車
18吸入部
19流動方向
20渦輪側。
具體實施方式
圖1顯示了帶有廢氣系統1的第一實施變型方案的機動車17和方法的步驟a)。廢氣系統1包括用於向內燃機2輸送氣體4的空氣輸送管路3，用於從內燃機2中導出廢氣6的廢氣管路5以及用於使空氣輸送管路3與廢氣管路5相連接的連接管路7。在連接管路7中並且在廢氣管路5之外布置泵8，其將廢氣6從廢氣管路5中運送到空氣輸送管路3中。在此，出現在廢氣管路5與空氣輸送管路3之間的壓力差16，通過泵8的運行可繼續提高壓力差16。示出了氣體4(新鮮空氣、必要時附加地廢氣6)在空氣輸送管路3中以及廢氣6在廢氣管路5中和在連接管路7中的流動方向19。
那麼，連接管路7以相對於內燃機2並行的方式使空氣輸送管路3與廢氣管路5相連接。通過泵8，可確定並調節被引導回空氣輸送管路3中的廢氣6的體積流，其中，該體積流不受到(在不存在泵8的情況下)在廢氣管路5和進氣歧管(空氣輸送管路3)之間的壓力差16限制。
此外，空氣輸送管路3在連接管路7上遊具有吸入部18和至少一個空氣過濾器12。空氣過濾器12在此布置在吸入部18與連接管路7到空氣輸送管路3中的通入部之間。
廢氣管路5在連接管路7上遊、即在內燃機2與連接管路7的通入部之間具有至少一個催化器14並且在連接管路7到廢氣管路5中的通入部下遊具有至少一個顆粒過濾器15。
圖2示出了帶有廢氣系統1的第二、優選的實施變型方案的機動車17，以及方法的步驟a)和b)。參考對圖1實施方案。在此，除了泵8，附加地在連接管路7中布置熱交換器9和閥10。
在此示出的是，泵8附加地適合用於將氣體4從空氣輸送管路3中運送到廢氣管路5中。示出了氣體4(新鮮空氣、必要時附加地廢氣6)在空氣輸送管路3中的、以及廢氣6在廢氣管路5中的以及氣體4或廢氣6在連接管路7中的流動方向19。
那麼，如果泵8運送從廢氣管路5向空氣輸送管路3的體積流，實現廢氣再循環。如果泵8在相反的方向上進行運送，即從空氣輸送管路3到廢氣管路5中，實現二級空氣吹入，從而剛好在冷起動時可實現更快速地達到布置在廢氣管路5中的催化器14和其它廢氣處理單元(過濾器15)的最低溫度。此外，可通過附加地提供(未燃燒的)新鮮空氣獲得hc和co的二次氧化，從而可剛好至少部分地使布置在廢氣管路5中的顆粒過濾器15再生。
設置剛好一個連接管路7，通過連接管路7從空氣輸送管路3向廢氣管路5運送氣體4(第一體積流)並且從廢氣管路5向空氣輸送管路3運送廢氣6(第二體積流)。在此，兩個體積流分別流過相同的連接管路7。
圖3顯示了帶有廢氣系統1的第三實施變型方案的機動車17。參考針對圖2的實施例。在此，在空氣輸送管路3中、在連接管路7的通入部下遊並且在內燃機2上遊附加地布置廢氣渦輪增壓器的壓縮機13，其渦輪側20在廢氣管路5中布置在連接管路的通入部上遊並且布置在內燃機2的下遊。
圖4顯示了帶有廢氣系統1的第四實施變型方案的機動車17。參考圖2的實施方案。在此，附加於連接管路7設置旁通管路11，通過旁通管路11可將廢氣6經過泵8經由旁通管路11運輸到空氣輸送管路3中。那麼，旁通管路11實現，廢氣6也可在泵8不運行時從廢氣管路5被運輸到空氣輸送管路3中。在這種情況中，可利用(在不存在泵8的情況下)在空氣輸送管路3和廢氣管路5之間的壓力差16並且節省為泵8的運行所需的能量。
應指出的是，部件，催化器、顆粒過濾器、壓縮機、渦輪側、閥、熱交換器和泵也可以其它順序布置且必要時附加地也可布置在廢氣系統的其它區域中。
通過本發明提出一種廢氣再循環系統，在其中，通過泵可調節被引導回空氣輸送管路中的體積流。通過泵可進一步提高被引導回來的體積流。此外，通過本發明實現一種二級空氣吹入系統，其利用廢氣再循環系統的連接管路。