專利名稱：具有渦輪增壓和低壓排氣再循環(huán)的內(nèi)燃發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機，其具有渦輪增壓機、內(nèi)燃發(fā)動機排氣管內(nèi)的第一顆粒過
濾器以及包括第二顆粒過濾器的低壓排氣再循環(huán)通道。本發(fā)明還涉及在具有渦輪增壓和低 壓排氣再循環(huán)的內(nèi)燃發(fā)動機上進行排氣再循環(huán)的方法。
背景技術：
具有渦輪增壓機、內(nèi)燃發(fā)動機排氣管內(nèi)的第一顆粒過濾器以及包括第二顆粒過濾 器的低壓排氣再循環(huán)的內(nèi)燃發(fā)動機以及在內(nèi)燃發(fā)動機上進行排氣再循環(huán)的方法已通過DE 102006038706A1為人所知。其中，為減少氮氧化物而再循環(huán)的排氣在第一顆粒過濾器的下 游和尾氣處理器以及消聲器的上游處從排氣管中分流出來。所述位于低壓排氣再循環(huán)通道 中的第二顆粒過濾器會被動地由高溫排氣加熱到最高800攝氏度。 在高壓排氣再循環(huán)中，再循環(huán)排氣在渦輪增壓機的渦輪上游被分流，與高壓排氣 再循環(huán)不同，在低壓排氣再循環(huán)中，再循環(huán)排氣是在通過顆粒過濾器之后在渦輪增壓機的 渦輪下游被分流的。因此，與高壓再循環(huán)相比，低負荷運行狀態(tài)下的低壓排氣再循環(huán)存在以 下不足背壓更高，進氣通道內(nèi)燃燒物質(zhì)的比例形成期/組成平衡過程更長。

發(fā)明內(nèi)容
作為本發(fā)明基礎的目的是提供改良的低壓排氣再循環(huán)
該目的通過本發(fā)明所述的裝置和方法得以解決。 當排氣再循環(huán)管道在第一顆粒過濾器上游從排氣管中分岔時，必須使更少的氣流 通過第一顆粒過濾器和/或催化氧化器，以降低排氣背壓。此外，能夠顯著減小排氣再循環(huán) 部件的體積。因而顯著改善了排氣再循環(huán)的響應速度?？杉訜岬念w粒過濾器能將再循環(huán)排 氣中含有的不允許進入到渦輪增壓機的壓縮機的煙灰和燃油微粒燃燒掉，這樣就使得顆粒 過濾器不容易堵塞。此外，與普通的顆粒過濾器相比，這樣一種可加熱的顆粒過濾器具有明 顯更小的尺寸。 在燃燒煙灰和燃油微粒時，不將可加熱的顆粒過濾器一直保持一個溫度值，而只
是在再生的意義上對其階段性地加熱，這是合理的。另外，合適的時間點是例如在渦輪增壓
機低速轉動的運行狀態(tài)，因而那些從過濾器上泄露的可能沒有燃燒或者只是部分燃燒的煙
灰和燃油微粒，就不會損壞渦輪增壓機的壓縮機。另外，在渦輪增壓機低速運轉時，通過過
濾器的氣體通量較小，因而所需投入的熱功率也小。 本發(fā)明其他的優(yōu)選方式可從各從屬權利或者說明書中獲知。


下面借助于附圖對本發(fā)明進行進一步的示例性解釋。 本發(fā)明的附圖為一個具有渦輪增壓和低壓排氣再循環(huán)的內(nèi)燃發(fā)動機的原理圖。所 述實施例雖只涉及柴油發(fā)動機，但是本發(fā)明同樣也能應用于其他各種內(nèi)燃發(fā)動機。
具體實施例方式
用示意圖描繪的多汽缸柴油發(fā)動機2具有進氣通道4和排氣通道6。所述排氣通 道6通過集氣器8連通至排氣管10，而排氣管10則連通至渦輪增壓機14的渦輪12上。所 述渦輪12通過轉軸16與渦輪增壓機14的壓縮機18接合。所述渦輪增壓機14可以是具 有固定幾何形狀的渦輪增壓機(FGT)或者可變幾何形狀的渦輪增壓機(VGT)。
在渦輪12的排氣口連接有排氣管20，其中順次安裝有柴油催化氧化器22、柴油顆 粒過濾器24、用于調(diào)節(jié)排氣背壓的調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及消聲器30，所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一個節(jié)流閥 26和一個在所述節(jié)流閥26旁路延伸的具有整合閥門的歧管28。 在渦輪12的下游及柴油催化氧化器22的上游，低壓排氣再循環(huán)管32與排氣管20 連接，所述低壓排氣再循環(huán)管32通過排氣再循環(huán)閥門34連通至新鮮空氣通道36，新鮮空氣 從空氣過濾器38導入至所述渦輪增壓機14的壓縮機18內(nèi)。 由壓縮機18壓縮的新鮮空氣與再循環(huán)排氣的混合物經(jīng)空氣進氣管40到達進氣冷 卻器和進氣分配器的組合體42，混合氣體在這里被冷卻，然后分配到進氣通道4中。所述進 氣冷卻器和進氣分配器42包括一個未顯示在圖中的歧管，根據(jù)需要，進氣混合氣體可被導 入進氣冷卻器和進氣分配器的組合體42或者導入位于進氣冷卻器和進氣分配器42旁路的 歧管。 另外，節(jié)氣閥44可以位于進氣管40內(nèi)，以便在關閉柴油發(fā)動機2時關閉進氣管 40。 所述低壓排氣再循環(huán)管32包括可加熱的顆粒過濾器46，再循環(huán)排氣流經(jīng)該顆粒 過濾器。所述顆粒過濾器46包括電子加熱器(例如以整合到過濾器陣列里由加熱絲或燈 絲組成的柵極47的形式)，通過所述電子加熱器，再循環(huán)排氣中煙灰和燃油微粒就可能被 燃燒掉。 在顆粒過濾器46的下游和排氣再循環(huán)閥門34的上游，所述低壓排氣再循環(huán)管32 還可能包括一個熱交換器48，其將含在排氣中的熱量導向任意的散熱器，比如進氣冷卻器 和進氣冷卻器的組合體42。所述熱交換器48包括未在圖中顯示的歧管，視情況而定，進氣 混合氣體可以被導入熱交換器48，或者導入位于熱交換器48旁路的歧管中。
權利要求
內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其具有渦輪增壓機(4)、置于內(nèi)燃發(fā)動機排氣管(20)內(nèi)的第一顆粒過濾器(24)和包括第二顆粒過濾器(46)的低壓排氣再循環(huán)管(32)，其特征在于，所述排氣再循環(huán)管(32)在所述排氣管(20)的所述第一顆粒過濾器(24)的上游分岔，而所述第二顆粒過濾器(46)具有加熱裝置(47)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其特征在于，所述第二顆粒過濾器(46)的 所述加熱裝置(47)以如下方式構造，S卩，該裝置能在所述第二顆粒過濾器內(nèi)產(chǎn)生實質(zhì)上高 于800攝氏度的溫度。
3. 根據(jù)權利要求l所述的內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其特征在于，所述第二顆粒過濾器實質(zhì)上小 于所述第一顆粒過濾器。
4. 根據(jù)前述任一權利要求所述的內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其特征在于，所述第二顆粒過濾器 (46)的所述加熱裝置為電子加熱器(47)。
5. 根據(jù)權利要求4所述的內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其特征在于，所述第二顆粒過濾器(46)的 所述電子加熱器具有一個或多個由加熱絲或燈絲組成的柵極。
6. 根據(jù)前述任一權利要求所述的內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其特征在于，所述排氣再循環(huán)管 (32)在所述第二顆粒過濾器(46)的下游和渦輪增壓機(14)的壓縮機(18)的上游接入到 新鮮空氣管道(36)中。
7. 根據(jù)前述任一權利要求所述的內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其特征在于，所述排氣管(20)在所 述排氣再循環(huán)管(32)的歧管的下游以及所述第一顆粒過濾器(24)的上游或下游具有催化 氧化器(22)。
8. 根據(jù)前述任一權利要求所述的內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動機為柴 油發(fā)動機。
9. 在具有渦輪增壓、低壓排氣再循環(huán)和置于排氣管(20)內(nèi)的第一顆粒過濾器(24)的 內(nèi)燃發(fā)動機中用于排氣再循環(huán)的方法，且其中低壓排氣再循環(huán)管(32)包含第二顆粒過濾 器(46)，其特征在于，再循環(huán)排氣在所述第一顆粒過濾器(24)上游從所述排氣管(20)中分 岔，和在所述第二顆粒過濾器(46)內(nèi)燃燒掉燃料包含在再循環(huán)排氣中的煙灰和燃油微粒。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，包含在再循環(huán)排氣中的煙灰和燃油微粒 是通過所述第二顆粒過濾器(46)內(nèi)由電子加熱的加熱絲或燈絲燃燒。
11. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，被除去煙灰和燃油微粒的再循環(huán)排氣在 所述內(nèi)燃發(fā)動機的渦輪增壓機(14)的壓縮機(18)上游被輸入到所述內(nèi)燃發(fā)動機的新鮮空 氣管道(36)中。
12. 根據(jù)權利要求9至ll之一所述的方法，其特征在于，所述排氣管(20)在所述排氣 再循環(huán)管(32)的歧管的下游以及所述第一顆粒過濾器(24)的上游或下游包括催化氧化器 (22)。
13. 根據(jù)權利要求9至12之一所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動機為柴油發(fā)動機。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機(2)，其具有渦輪增壓機(4)、置于內(nèi)燃發(fā)動機排氣管(20)內(nèi)的第一顆粒過濾器(24)和包括第二顆粒過濾器(46)的低壓排氣再循環(huán)管(32)。其中，當所述排氣再循環(huán)管(32)在排氣管(20)的第一顆粒過濾器(24)的上游分岔，而所述第二顆粒過濾器(46)具有加熱裝置時，一個體積較小、快速反應的低壓排氣再循環(huán)就可以實現(xiàn)。此外，所述發(fā)明也涉及到相應的排氣再循環(huán)方法。
文檔編號F01N3/021GK101725437SQ20091016840
公開日2010年6月9日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權日2008年10月22日
發(fā)明者C·維吉爾德, D·羅格 申請人:福特環(huán)球技術公司