專(zhuān)利名稱(chēng)：排氣驅(qū)動(dòng)的輔助空氣泵以及使用它的產(chǎn)品和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本披露總體上涉及的領(lǐng)域包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣系統(tǒng)、其部件、渦輪增壓器系統(tǒng) 和部件、以及制造和使用它們的方法。
背景技術(shù)：
圖1是包括用于一個(gè)單級(jí)渦輪增壓器的現(xiàn)代換氣系統(tǒng)的一種產(chǎn)品或系統(tǒng)10的示 意圖。這樣一種系統(tǒng)可以包括一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)被構(gòu)造和安排為燃燒一種 燃料，如(但不限于)在氧氣存在的情況下的汽油或柴油燃料。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一 個(gè)換氣系統(tǒng)，該換氣系統(tǒng)包括一個(gè)空氣進(jìn)氣側(cè)14以及一個(gè)燃燒氣體排氣側(cè)16?？諝膺M(jìn)氣側(cè) 14可以包括連接到該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)歧管以便將空氣送入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12的這些汽缸 中?？梢詫⒁粋€(gè)主空氣進(jìn)氣管道20提供和連接在空氣進(jìn)氣歧管18的一端(或者制成其一 部分)并且該主空氣進(jìn)氣管道可以包括一個(gè)開(kāi)放端24用于通過(guò)其中吸取空氣。一個(gè)空氣 過(guò)濾器沈可以被定位于空氣進(jìn)氣管道20的開(kāi)放端M處或在其附近。燃燒氣體排氣側(cè)16可以包括連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)排氣歧管觀以便從其 中排出燃燒氣體。排氣側(cè)16可以進(jìn)一步包括一個(gè)主排氣管道30，該主排氣管道具有連接到 排氣歧管觀上(或者制成其一部分)的一個(gè)第一端32、并且可以具有一個(gè)開(kāi)放端34用于 將排氣排放到大氣中。這樣一個(gè)系統(tǒng)10可以進(jìn)一步包括從燃燒氣體排氣側(cè)16延伸到空氣進(jìn)氣側(cè)14的 一個(gè)第一排氣再循環(huán)(EGR)組件40。一個(gè)第一 EGR閥46可以被提供為與主排氣管道30處 于流體聯(lián)通并且被構(gòu)造和安排為使排氣從排氣側(cè)16流到空氣進(jìn)氣側(cè)14并且流入內(nèi)燃發(fā)動(dòng) 機(jī)12。第一 EGR組件40可以進(jìn)一步包括一個(gè)主EGR管線(xiàn)42，該管線(xiàn)具有連接到主排氣管 道30上的一個(gè)第一端41以及連接到空氣進(jìn)氣管道20上的一個(gè)第二端43。一個(gè)冷卻器44 可以被提供為與主EGR管線(xiàn)42處于流體聯(lián)通用于冷卻通過(guò)其中流動(dòng)的排氣。系統(tǒng)10可以進(jìn)一步包括一臺(tái)渦輪增壓器48，該渦輪增壓器具有與主排氣管道30 處于流體聯(lián)通的一臺(tái)渦輪機(jī)50并且具有與主空氣進(jìn)氣管道20處于流體聯(lián)通用于壓縮氣體 (如，但不限于通過(guò)其中流動(dòng)的空氣)的一臺(tái)壓縮機(jī)52?？梢栽趬嚎s機(jī)52下游的主空氣進(jìn) 氣管道20中提供一個(gè)空氣充氣冷卻器56?？梢栽谥骺諝膺M(jìn)氣管道20中流出壓縮機(jī)52的 下游并且在主EGR管線(xiàn)42的第二端43到主空氣進(jìn)氣管道20的接點(diǎn)的上游處提供一個(gè)節(jié) 流閥58。典型地在渦輪機(jī)50下游的一個(gè)主排氣管道30中可以提供多個(gè)排放物控制部件。 例如，在渦輪機(jī)50下游可以提供一個(gè)微粒過(guò)濾器M。在渦輪機(jī)50下游還可以提供其他排 放物控制部件，如(但不限于)一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器36以及一個(gè)消聲器38。還可以提供另外的 排氣后處理裝置，如稀NOx收集器?？扇芜x地，可以提供從渦輪機(jī)50下游的一個(gè)位置處的燃燒排氣側(cè)16延伸到空氣進(jìn)氣側(cè)14的一個(gè)第二排氣再循環(huán)(EGR)組件70。第二 EGR組件70可以包括一個(gè)第二 EGR 管線(xiàn)71，該管線(xiàn)具有連接到主排氣管道30上的一個(gè)第一端72以及連接到空氣進(jìn)氣管道20 上的一個(gè)第二端74。可以提供一個(gè)與第二 EGR管線(xiàn)71處于流體聯(lián)通的冷卻器78用于冷 卻通過(guò)其中流動(dòng)的排氣。可以提供一個(gè)第二 EGR閥76并且將其構(gòu)造和安排為控制通過(guò)第 二 EGR管線(xiàn)71流動(dòng)的排氣量。在第二 EGR管線(xiàn)的第一端到主排氣管道30的接點(diǎn)下游的主 排氣管道30中可以提供一個(gè)排氣節(jié)流閥120。排氣節(jié)流閥120可以用來(lái)控制進(jìn)入第二 EGR 管線(xiàn)71中的排氣量。當(dāng)這樣一個(gè)系統(tǒng)10包括一個(gè)微粒過(guò)濾器M時(shí)，微粒物質(zhì)(如，但不限于碳煙)被 收集在微粒過(guò)濾器M中。如果允許太多的微粒物質(zhì)積聚在微粒過(guò)濾器M中，這樣可能有 害地影響系統(tǒng)10或者其不同部件的工作或者可能有害地影響排放物。微粒過(guò)濾器M可以 被再生以燃盡微粒物質(zhì)從而允許將微粒過(guò)濾器M用于更有效地收集更多的微粒物質(zhì)而不 會(huì)有害地影響系統(tǒng)10的工作?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖2，在類(lèi)似于圖1所展示的一個(gè)系統(tǒng)10中，可以提供一個(gè)第二空氣進(jìn)氣 管線(xiàn)122并且該管線(xiàn)可以具有一個(gè)連接到主排氣管道30上的第一端124以及一個(gè)用來(lái)從 大氣吸取空氣的第二開(kāi)放端126。在第二空氣進(jìn)氣管線(xiàn)122中可以提供一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)127以 迫使空氣在微粒過(guò)濾器討上游的一個(gè)位置處進(jìn)入主排氣管道30之中。還可以提供一個(gè)燃 燒器1 來(lái)加熱流過(guò)第二空氣進(jìn)氣管線(xiàn)122的空氣從而協(xié)助微粒過(guò)濾器M的再生。這類(lèi) 鼓風(fēng)機(jī)127被典型地構(gòu)造和安排為提供了絕對(duì)出口壓力與入口壓力的小于或等于1. 1的壓 力比。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)示例性實(shí)施方案可以包括一個(gè)空氣換氣系統(tǒng)，該空氣換氣系統(tǒng)包括一個(gè)排氣 驅(qū)動(dòng)的空氣泵，該空氣泵被構(gòu)造和安排為將壓縮空氣傳送到一個(gè)微粒過(guò)濾器上游的一個(gè)位 置處的一個(gè)主排氣管道中以便為該微粒過(guò)濾器的再生提供氧氣。在一個(gè)示例性實(shí)施方案 中，一個(gè)排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵可以小于一個(gè)主渦輪增壓器。該排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵可以從連接 到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)主空氣進(jìn)氣管道或者從具有一個(gè)開(kāi)放端的一個(gè)第二空氣進(jìn)氣管道將 空氣傳送到主排氣管道中以便將空氣傳送到該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的這些汽缸中。本發(fā)明的其他示例性實(shí)施方案將從以下提供的詳細(xì)說(shuō)明中變得清楚。應(yīng)該理解， 詳細(xì)的說(shuō)明和具體的實(shí)例雖然披露了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，但僅旨在用于說(shuō)明的目的 而并非旨在限定本發(fā)明的范圍。


從詳細(xì)的說(shuō)明以及多張附圖中將會(huì)更加全面地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，在 附圖中圖1是包括與一個(gè)單級(jí)渦輪增壓器一起使用的現(xiàn)代換氣系統(tǒng)的一種先有技術(shù)系 統(tǒng)的示意圖。圖2是包括用于一個(gè)單級(jí)渦輪增壓器的現(xiàn)代換氣系統(tǒng)的一個(gè)先有技術(shù)系統(tǒng)的示 意圖。圖3是包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵的一個(gè)系統(tǒng)的示意圖。圖4是包括根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵系統(tǒng) 的示意圖。圖5是包括根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施方案的包括排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵的一 個(gè)換氣系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式對(duì)這種或這些實(shí)施方案的以下說(shuō)明在本質(zhì)上僅是示例性的(解說(shuō)性的)并且決非 旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。圖3展示了一個(gè)實(shí)施方案，它在幾個(gè)方面上可能類(lèi)似于圖1所展示的方案。圖3 同樣是一種包括發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)的產(chǎn)品或系統(tǒng)10的示意圖。這樣一種系統(tǒng)可以包括一臺(tái) 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)被構(gòu)造和安排為燃燒一種燃料，如(但不限于)在氧氣存在的 情況下的汽油或柴油燃料。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個(gè)換氣系統(tǒng)，該換氣系統(tǒng)包括一個(gè)空 氣進(jìn)氣側(cè)14以及一個(gè)燃燒氣體排氣側(cè)16?？諝膺M(jìn)氣側(cè)14可以包括連接到該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上 從而將空氣送到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12的多個(gè)汽缸中的一個(gè)歧管。一個(gè)主空氣進(jìn)氣管道20可以提 供和連接在空氣進(jìn)氣歧管18的一端處(或者制成其一部分)，并且該主空氣進(jìn)氣管道可以 包括一個(gè)開(kāi)放端M用于吸取經(jīng)過(guò)其中的空氣。一個(gè)空氣過(guò)濾器沈可以被定位于空氣進(jìn)氣 管道20的開(kāi)放端M處或者在其附近。燃燒氣體排氣側(cè)16可以包括連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12上的一個(gè)排氣歧管觀以便從 其中排放燃燒氣體。排氣側(cè)16可以進(jìn)一步包括一個(gè)主排氣管道30，該主排氣管道具有連接 到排氣歧管觀上(或者制成其一部分)的一個(gè)第一端32，并且可以具有一個(gè)開(kāi)放端34用 于將排氣排放到大氣中。這樣一個(gè)系統(tǒng)10可以進(jìn)一步包括一個(gè)第一排氣再循環(huán)(EGR)組件40，該組件從 燃燒氣體排氣側(cè)16延伸到空氣進(jìn)氣側(cè)14。一個(gè)第一 EGR閥46可以被提供為與主排氣管 道30處于流體聯(lián)通并且被構(gòu)造和安排為使排氣從排氣側(cè)16流到空氣進(jìn)氣側(cè)14并且流入 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12。第一 EGR組件40可以進(jìn)一步包括一個(gè)主EGR管線(xiàn)42，該管線(xiàn)具有連接到 主排氣管道30上的一個(gè)第一端41以及連接到空氣進(jìn)氣管道20上的一個(gè)第二端43。一個(gè) 冷卻器44可以提供為與主EGR管線(xiàn)42處于流體聯(lián)通用于冷卻通過(guò)其中流動(dòng)的排氣。系統(tǒng)10可以進(jìn)一步包括一個(gè)第一或主渦輪增壓器48，它具有與主排氣管道30處 于流體聯(lián)通的一個(gè)第一渦輪機(jī)50并且具有與主空氣進(jìn)氣管道20處于流體聯(lián)通以壓縮氣體 (如，但不限于通過(guò)其中流動(dòng)的空氣)的一個(gè)壓縮機(jī)52。該第一或主渦輪增壓器可以將大小 確定為使得第一渦輪機(jī)50有能力來(lái)傳送系統(tǒng)10的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12所要求的進(jìn)氣空氣的至 少百分之100。在壓縮機(jī)52下游的主空氣進(jìn)氣管20中可以提供一個(gè)空氣充氣冷卻器56。 在主空氣進(jìn)氣管道20中流出壓縮機(jī)52的下游處并且在主EGR管線(xiàn)42的第二端43到主空 氣進(jìn)氣管道20的接點(diǎn)的上游處可以提供一個(gè)節(jié)流閥58。典型地可以在渦輪機(jī)50下游的一個(gè)主排氣管道30中提供多個(gè)排放物控制部件。 例如，在渦輪機(jī)50下游可以提供一個(gè)微粒過(guò)濾器M。還可以在渦輪機(jī)50下游提供其他排 放物控制部件，如(但不限于)一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器36以及一個(gè)消聲器38。催化轉(zhuǎn)化器36的 位置不限于圖3所展示的位置，但它可以位于排氣側(cè)16中的多個(gè)位置處。還可以提供另外的多個(gè)排氣后處理裝置，如稀NOx收集器?？扇芜x地，可以提供從渦輪機(jī)50下游的一個(gè)位置處的燃燒排氣側(cè)16延伸到空氣 進(jìn)氣側(cè)14的一個(gè)第二排氣再循環(huán)(EGR)組件70。第二 EGR組件70可以包括一個(gè)第二 EGR 管線(xiàn)71，該管線(xiàn)具有連接到主排氣管道30上的第一端72以及連接到空氣進(jìn)氣管道20上的 第二端74?？梢蕴峁┡c第二 EGR管線(xiàn)71處于流體聯(lián)通用于冷卻流動(dòng)通過(guò)其中的排氣的一 個(gè)冷卻器78?？梢蕴峁┮粋€(gè)第二 EGR閥76并將其構(gòu)造和安排為控制流過(guò)第二 EGR管線(xiàn)71 的排氣量。在主排氣管中30中該第二 EGR管線(xiàn)的第二端到主排氣管道30的接點(diǎn)的下游處 可以提供一個(gè)排氣節(jié)流閥120。排氣節(jié)流閥120可以用來(lái)控制進(jìn)入第二 EGR管線(xiàn)71中的排 氣量。圖3不同于圖1之處在于，系統(tǒng)10還包括用來(lái)將壓縮空氣直接傳送到排氣側(cè)16中 的一個(gè)第二渦輪增壓器200。再次參見(jiàn)圖3，一個(gè)示例性實(shí)施方案可以包括一種產(chǎn)品或系統(tǒng)10，該產(chǎn)品或系統(tǒng) 可以包括被構(gòu)造并且安排為將空氣傳送給一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)空氣進(jìn)氣側(cè)14以及被 構(gòu)造并且安排為排放由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12所產(chǎn)生的燃燒氣體的一個(gè)排氣側(cè)16?？扇芜x地，可以 提供一個(gè)第一渦輪增壓器48并且它可以包括與排氣側(cè)16處于流體聯(lián)通的一臺(tái)渦輪機(jī)50 以及與空氣進(jìn)氣側(cè)14處于流體聯(lián)通以便對(duì)有待傳送到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12的空氣進(jìn)行壓縮的一 臺(tái)壓縮機(jī)52?？梢蕴峁┮粋€(gè)第二排氣管道206，該第二排氣管道具有連接在排氣側(cè)16的一個(gè)第 一位置處的一個(gè)第一端208以及連接在排氣側(cè)16的一個(gè)第二位置處的一個(gè)第二端210?？?以提供一個(gè)第二空氣管道212，該第二空氣管道具有一個(gè)空氣進(jìn)氣端或空氣接收端214以 及在一個(gè)微粒過(guò)濾器M上游處連接到排氣側(cè)16上的一個(gè)第二端216?？梢蕴峁┮粋€(gè)排氣 驅(qū)動(dòng)的空氣泵200，該空氣泵包括與第二排氣管道206處于流體聯(lián)通的一個(gè)第二渦輪機(jī)202 以及與第二空氣管道212處于流體聯(lián)通并且該空氣泵被構(gòu)造和安排為將壓縮空氣傳送到 微粒過(guò)濾器M上游的排氣側(cè)16中的一個(gè)第二壓縮機(jī)204，這可以被用于在一個(gè)實(shí)施方案中 增強(qiáng)該過(guò)濾器的再生?？梢蕴峁┮粋€(gè)燃燒器1 用來(lái)加熱通過(guò)第二空氣管道212流動(dòng)的壓 縮空氣。燃燒器1 可以被構(gòu)造并且安排為燃燒一種燃料，如(但不限于)汽油或柴油燃 料。在一個(gè)實(shí)施方案中，燃燒器1 被構(gòu)造并且安排為使用壓縮空氣來(lái)燃燒這種燃料。在 一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第二排氣管道206的第一端208可以在排氣歧管觀下游并且在主 EGR管線(xiàn)42到排氣側(cè)16的連接的上游的一個(gè)位置處被連接到排氣側(cè)16上。在一個(gè)示例性 實(shí)施方案中，第二排氣管道206的第二端210可以在主EGR管線(xiàn)42到排氣側(cè)16的連接的 下游并且在第一渦輪機(jī)50上游的一個(gè)位置處被連接到排氣側(cè)16上。在一個(gè)實(shí)施方案中，空 氣進(jìn)氣端214可以在開(kāi)放端M下游的一個(gè)位置處被連接到空氣進(jìn)氣側(cè)14上?？商娲?， 或者與其相組合，第二空氣管道212的空氣進(jìn)氣端214’可以向大氣開(kāi)放。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，在第二空氣管道212中在第二壓縮機(jī)204的任一側(cè)上 可以提供一個(gè)第一空氣閥220和/或第二空氣閥220’，以控制經(jīng)過(guò)第二壓縮機(jī)204并且進(jìn) 入排氣側(cè)16中的空氣流動(dòng)。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，在第二排氣管道206的第一端208 到排氣側(cè)16的連接點(diǎn)處或者在此連接點(diǎn)下游處可以提供一個(gè)第一排氣閥218和/或第二 排氣閥218’，以控制經(jīng)過(guò)第二排氣管道206以及第二渦輪機(jī)202的排氣流動(dòng)。在一個(gè)示例 性實(shí)施方案中，第二排氣管道206的第二端210可以在一個(gè)第一 EGR組件40下游并且在第 一渦輪機(jī)50上游的一個(gè)位置處被連接到排氣側(cè)16上。
在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在該輔助空氣泵的殼體內(nèi)提供閥220、和/或220’。該輔 助空氣泵殼體可以是一個(gè)鑄造材料的單一件或者連接在一起的兩個(gè)或更多件。在另一個(gè)實(shí) 施方案中，該輔助空氣泵可以容納有這些閥門(mén)220、220’或燃燒器128中的至少一個(gè)。現(xiàn)在參見(jiàn)圖4，在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第二排氣管道206的第一端208可以 在連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12上的排氣歧管28上被連接到排氣側(cè)16上。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中， 第二排氣管道206的第二端210可以在第一渦輪機(jī)50下游并且在第二空氣管道212的第 二端216到排氣側(cè)16的接點(diǎn)上游的一個(gè)位置處被連接到排氣側(cè)16上?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖5，在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第二排氣管道206的第一端208可以 在第一渦輪機(jī)50下游的一個(gè)位置處被連接到排氣側(cè)16上。第二排氣管道206的第二端 210可以在第一端208連接的下游處與在微粒過(guò)濾器M以及第二空氣管道212的第一端 216到排氣側(cè)16的連接的上游處的一個(gè)位置上被連接到排氣側(cè)上。一個(gè)第一排氣閥218可 以在介于第二排氣管道的第一端208與第二端210到排氣側(cè)16的連接之間的一個(gè)位置處 被連接到排氣側(cè)16上，以控制經(jīng)過(guò)第二排氣管道206的排氣流。在又一個(gè)實(shí)施方案中，這 些閥門(mén)218和221可以組合為位于第二排氣管道206的第一端208到排氣側(cè)16的接點(diǎn)處 的一個(gè)三通閥，以控制經(jīng)過(guò)排氣側(cè)16并且經(jīng)過(guò)第二排氣管道206的排氣流動(dòng)。第一渦輪增壓器48 (當(dāng)存在時(shí))與排氣驅(qū)動(dòng)的空氣輔助泵200的相對(duì)大小關(guān)系可 以改變。例如，在多個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方案中，排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵200可以在尺寸上與第一渦輪 增壓器48相同或者更小。第一渦輪增壓器48可以被構(gòu)造并且安排為提供該渦輪壓器的絕 對(duì)出口壓力與入口壓力的從大于1.2至大約2. 5的范圍內(nèi)的一個(gè)壓力比。第一渦輪增壓器 48可以被構(gòu)造并且安排為提供一個(gè)壓縮機(jī)50的能力，該能力足以提供內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12的空 氣進(jìn)氣要求的至少百分之100。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，排氣驅(qū)動(dòng)的空氣輔助泵200可 以被構(gòu)造并且安排為提供該泵的絕對(duì)出口壓力與入口壓力的從約1. 3至2. 5的壓力比。在 一個(gè)實(shí)施方案中，排氣驅(qū)動(dòng)的空氣輔助泵200可以被構(gòu)造并且安排為提供小于發(fā)動(dòng)機(jī)12所 要求的空氣流動(dòng)量。在一個(gè)實(shí)施方案中，排氣驅(qū)動(dòng)的空氣輔助泵200可以被構(gòu)造并且安排 為提供高達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)12所要求的二分之一的空氣流動(dòng)量。在一個(gè)實(shí)施方案中，排氣驅(qū)動(dòng)的空 氣輔助泵200可以被構(gòu)造并且安排為提供高達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)12所要求的三分之一的空氣流動(dòng)量。 在一個(gè)實(shí)施方案中，排氣驅(qū)動(dòng)的輔助泵200被構(gòu)造并且安排為作為一個(gè)排放物控制部件而 不作為用來(lái)增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的一個(gè)部件(如，一臺(tái)渦輪增壓器)來(lái)起作用。在不同的實(shí) 施方案中，排氣驅(qū)動(dòng)的輔助泵200可以被構(gòu)造為不是直接地、或者間接地將空氣傳送到發(fā) 動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣中。第一渦輪增壓器48和排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵200中的至少一個(gè)可以被構(gòu)造并且安排 為具有一種可變幾何形狀的渦輪機(jī)和/或壓縮機(jī)，例如(但不限于)具有多個(gè)可調(diào)節(jié)的葉 片以改變?cè)摐u輪機(jī)和/或壓縮機(jī)的能力。使用這種排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵200來(lái)為在微粒過(guò)濾器M上游的燃燒器1 和/或 給排氣側(cè)16提供壓縮空氣所提供的優(yōu)點(diǎn)是在相對(duì)較短的時(shí)間段內(nèi)使得微粒過(guò)濾器更加有 效地再生。從排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵200傳送到燃燒器1 或者傳送到微粒過(guò)濾器M的空氣 量實(shí)質(zhì)性地大于在氧氣的實(shí)質(zhì)性部分已經(jīng)被消耗并且發(fā)動(dòng)機(jī)12中的燃料被燃燒之后保留 在該排氣中的空氣量。此外，在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，在冷啟動(dòng)過(guò)程中可以按照為催化 轉(zhuǎn)化器36燃燒掉烴類(lèi)以及一氧化碳所需要的情況將富氧的空氣傳送到排氣側(cè)16上。其結(jié)果是，排氣溫度將顯著地增加，從而致使更快地達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度，由此在冷啟動(dòng) 之后不久就增加了由該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的NOx、烴類(lèi)以及一氧化碳的量值。此外，在又一個(gè)示例性 實(shí)施方案中，相對(duì)地冷的富氧空氣可以被傳送給催化轉(zhuǎn)化器36上游的排氣側(cè)16以控制催 化轉(zhuǎn)化器中的溫度，該催化轉(zhuǎn)化器典型地包括多個(gè)涂層，這些涂層對(duì)于高的排氣溫度是非 常敏感的。一個(gè)示例性實(shí)施方案可以包括一種方法，該方法包括使用排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵200 直接將壓縮空氣傳送到排氣側(cè)16中。另一個(gè)示例性實(shí)施方案可以包括一種方法，該方法包 括使用排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵200將壓縮空氣傳送給燃燒器128以支持微粒過(guò)濾器M的再生。 另一個(gè)示例性實(shí)施方案可以包括一種方法，該方法包括使用排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵200將壓縮 空氣傳送給排氣側(cè)16以支持在排氣側(cè)16中燃燒烴類(lèi)/ 一氧化碳。在另一個(gè)實(shí)施方案中可 以包括一種方法，該方法包括使用排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵200傳送壓縮空氣以冷卻排氣并且特 別是冷卻催化轉(zhuǎn)化器36。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，根據(jù)所計(jì)劃的再生策略，將排氣驅(qū)動(dòng) 的空氣泵200或者定位在第一渦輪壓器48上游并且與之相平行、或者在其下游。在一個(gè)示 例性實(shí)施方案中，可以將空氣或者從空氣進(jìn)氣側(cè)14或者從周?chē)髿庵形氲诙嚎s機(jī)204 中。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，一個(gè)第一排氣閥218可以或者位于第二渦輪機(jī)202 之前或者其之后以調(diào)節(jié)進(jìn)入第二渦輪機(jī)202中的排氣流。根據(jù)再生策略，這個(gè)閥可以是一 個(gè)開(kāi)/關(guān)式或者一個(gè)線(xiàn)性控制類(lèi)型的閥門(mén)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用一個(gè)第二排氣 閥218、221’來(lái)迫使排氣流入第二渦輪機(jī)202中。這個(gè)閥可以位于第一渦輪機(jī)50上游的排 氣側(cè)16中或者制成第一渦輪機(jī)50的一個(gè)整體部分。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第一和第二排 氣閥218、221可以被組合在一個(gè)部件之中。在又一個(gè)實(shí)施方案中，第二空氣閥220或220’ 可以或者位于第二壓縮機(jī)204的上游或者其下游以調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)第二壓縮機(jī)204的空氣流動(dòng)。 根據(jù)再生策略，這些閥220、220’或者可以是開(kāi)/關(guān)式或者一個(gè)線(xiàn)性控制類(lèi)型的閥。還可以 使用這些閥220、220’來(lái)避免通過(guò)第二壓縮機(jī)204的反向流動(dòng)。本發(fā)明的實(shí)施方案的以上說(shuō)明在本質(zhì)上僅僅是示例性的并且，因此，其多種變體 不得被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)品，包括被構(gòu)造并且安排為給一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)傳送空氣的一個(gè)空氣進(jìn)氣 側(cè)、被構(gòu)造并且安排為逐出由該發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的燃燒氣體的一個(gè)排氣側(cè)；該空氣進(jìn)氣側(cè)包括一個(gè)第一空氣管道，該排氣側(cè)包括一個(gè)第一排氣管道， 一個(gè)第二排氣管道，該第二排氣管道在一個(gè)第一端處被連接到該排氣側(cè)上并且在一個(gè) 第二端處被連接到該排氣側(cè)上，一個(gè)第二空氣管道，該第二空氣管道具有一個(gè)空氣接收端以及被連接到一個(gè)第一排氣 側(cè)上的一個(gè)第二端，一個(gè)排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵，該空氣泵包括與該第二排氣管道處于流體聯(lián)通的一個(gè)第二渦 輪機(jī)以及與該第二空氣管道處于流體聯(lián)通用來(lái)將壓縮空氣傳送到該排氣側(cè)中的一個(gè)第二 壓縮機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括一個(gè)第一渦輪增壓器，該第一渦輪增壓 器包括與該排氣側(cè)處于流體聯(lián)通的一個(gè)第一渦輪機(jī)以及與該空氣進(jìn)氣側(cè)處于流體聯(lián)通的一個(gè)第一壓縮機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且其中該輔助空氣 泵被構(gòu)造并安排為傳送小于該發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的空氣的一半。
4.如權(quán)利要求3所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括一個(gè)第一渦輪增壓器，該第一渦輪增壓 器包括與該排氣側(cè)處于流體聯(lián)通的一個(gè)第一渦輪機(jī)以及與該空氣進(jìn)氣側(cè)處于流體聯(lián)通的 一個(gè)第一壓縮機(jī)，并且其中該第一渦輪增壓器被構(gòu)造并安排為傳送至少百分之一百的運(yùn)行 該發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的空氣。
5.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該第二空氣管道的空氣接收端被連接到該空氣 進(jìn)氣側(cè)上。
6.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該第二空氣管道的空氣接收端是向大氣開(kāi)放的。
7.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括在該第二壓縮機(jī)上游的第二空氣管道中 的一個(gè)空氣閥。
8.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括在該第二壓縮機(jī)下游的一個(gè)空氣閥門(mén)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括被構(gòu)造并且安排為對(duì)流動(dòng)通過(guò)該第二空 氣管道的空氣進(jìn)行加熱的一個(gè)燃燒器。
10.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該第二空氣管道的第二端是在該第一排氣管 道中的一個(gè)催化經(jīng)器上游處被連接到該排氣側(cè)上。
11.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該排氣側(cè)進(jìn)一步包括被構(gòu)造并且安排為被連 接到一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)排氣歧管，并且其中該第二排氣管道的第一端在該排氣歧管 下游處被連接到該排氣側(cè)上。
12.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該排氣側(cè)進(jìn)一步包括一個(gè)排氣歧管并且其中 該第二排氣管道的第一端在該排氣歧管處被連接到該排氣側(cè)上。
13.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該第二排氣管道的第二端在該第一渦輪機(jī)上 游被連接到該排氣側(cè)上。
14.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該第二排氣管道的第二端是在該第一渦輪機(jī) 下游處被連接到該排氣側(cè)上。
15.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該第二排氣管道的第一端是在該第一渦輪機(jī) 下游處被連接到該排氣側(cè)上，并且其中該第二排氣管道的第二端是在該第二排氣管道的第 一端與該排氣側(cè)的接點(diǎn)處的下游被連接到該排氣側(cè)上。
16.如權(quán)利要求15所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括一個(gè)排氣閥，該排氣閥是在該第二排 氣管道的第一端到該排氣側(cè)的接點(diǎn)與該第二排氣管道的第二端到該排氣側(cè)的接點(diǎn)之間的 一個(gè)位置處被定位在該排氣側(cè)中。
17.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括一個(gè)排氣閥，該排氣閥是在該第二排氣 管道的第一端到該排氣側(cè)的接點(diǎn)與該第二排氣管道的第二端到該排氣側(cè)的接點(diǎn)之間的一 個(gè)位置處被連接到該排氣側(cè)上。
18.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括在該第二渦輪機(jī)上游在該第二排氣管 道中的一個(gè)第一閥。
19.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括在該第二排氣管道中該第二渦輪機(jī)下 游處的一個(gè)排氣閥。
20.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括在該第二排氣管道的第一端到該排氣 側(cè)的接點(diǎn)處的一個(gè)排氣閥。
21.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括從該排氣側(cè)延伸到該空氣進(jìn)氣側(cè)的一 個(gè)第一排氣再循環(huán)管線(xiàn)，并且進(jìn)一步包括一個(gè)在該排氣側(cè)的排氣閥，該排氣閥定位在該第 一排氣再循環(huán)管線(xiàn)到該排氣側(cè)的接點(diǎn)的上游或者在該第一排氣再循環(huán)管線(xiàn)到該排氣側(cè)的 接點(diǎn)的下游中的至少一個(gè)之處。
22.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，其中該第二排氣管道的第一端是在該第一渦輪機(jī) 下游處被連接到該排氣側(cè)上，并且該第二排氣管道的第二端是在該第二排氣管道的第一端 到該排氣側(cè)的連接點(diǎn)的下游處被連接到該排氣側(cè)上，并且該排氣側(cè)中的一個(gè)排氣閥是位于 該第二排氣管道的第一端和第二端到該排氣側(cè)的這些連接點(diǎn)之間。
23.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括一個(gè)汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之一，該發(fā)動(dòng)機(jī) 被連接到該排氣側(cè)以及空氣進(jìn)氣側(cè)上。
24.一種產(chǎn)品，包括一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)包括一個(gè)空氣 進(jìn)氣側(cè)以及一個(gè)排氣側(cè)；以及一個(gè)排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵，該排氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵被構(gòu)造并且安 排為將壓縮空氣傳送到該排氣側(cè)。
25.如權(quán)利要求M所述的一種產(chǎn)品，進(jìn)一步包括一個(gè)第一渦輪增壓器，該第一渦輪增 壓器包括與該排氣側(cè)處于流體聯(lián)通的一個(gè)第一渦輪機(jī)以及與該空氣進(jìn)氣側(cè)處于流體聯(lián)通 的一個(gè)第一壓縮機(jī)。
26.—種產(chǎn)品，包括一個(gè)輔助空氣泵以及一個(gè)燃燒器，其中該輔助空氣泵被構(gòu)造并且安 排為給該燃燒器傳送壓縮空氣，并且其中該輔助空氣泵具有至少1. 3的壓力比。
27.—種產(chǎn)品，包括一個(gè)模塊，該模塊包括接收一個(gè)輔助空氣泵的一個(gè)殼體以及一個(gè)閥 門(mén)或一個(gè)燃燒器中的至少一個(gè)。
28.一種方法，包括提供一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)包括一個(gè) 空氣進(jìn)氣側(cè)和一個(gè)排氣側(cè)，以及一個(gè)排氣驅(qū)動(dòng)的輔助空氣泵；并且使用該排氣驅(qū)動(dòng)的輔助空氣泵將壓縮空氣直接傳送到該排氣側(cè)中，并且其中該排氣驅(qū) 動(dòng)的輔助空氣泵被構(gòu)造并安排為傳送小于該發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的空氣。
29.如權(quán)利要求觀所述的一種方法，進(jìn)一步包括一個(gè)第一渦輪增壓器，該第一渦輪增 壓器包括與該排氣側(cè)處于流體聯(lián)通的一個(gè)第一渦輪機(jī)以及與該空氣進(jìn)氣側(cè)處于流體聯(lián)通 的一個(gè)第一壓縮機(jī)。
30.如權(quán)利要求觀所述的一種方法，其中該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器，并且其 中進(jìn)行了使用該第二渦輪增壓器將壓縮空氣直接傳送到該排氣側(cè)中，以冷卻該催化轉(zhuǎn)化
31.一種方法，包括提供一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)包括一個(gè)空 氣進(jìn)氣側(cè)和一個(gè)排氣側(cè)、一個(gè)由該排氣側(cè)驅(qū)動(dòng)的輔助空氣泵、一個(gè)在該排氣側(cè)中的微粒過(guò) 濾器、以及被構(gòu)造并且安排為傳送熱量給該微粒過(guò)濾器以使該微粒過(guò)濾器再生的一個(gè)燃燒 器，該微粒過(guò)濾器包括燃盡在其中所捕集的微粒，使用該輔助空氣泵將壓縮空氣傳送給該燃燒器以支持該微粒過(guò)濾器的再生。
32.如權(quán)利要求31所述的一種方法，進(jìn)一步包括一個(gè)第一渦輪增壓器，該第一渦輪增 壓器包括與該排氣側(cè)處于流體聯(lián)通的一個(gè)第一渦輪機(jī)以及與該空氣進(jìn)氣側(cè)處于流體聯(lián)通 的一個(gè)第一壓縮機(jī)。
33.一種方法，該方法包括提供一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)包括 一個(gè)空氣進(jìn)氣側(cè)以及一個(gè)排氣側(cè)、由該排氣側(cè)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)輔助空氣泵，使用該輔助空氣泵將壓縮空氣傳送給該排氣側(cè)以在該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中支持 在該排氣側(cè)中燃燒烴類(lèi)/一氧化碳。
34.如權(quán)利要求33所述的一種方法，進(jìn)一步包括一個(gè)第一渦輪增壓器，該第一渦輪增 壓器包括與該排氣側(cè)處于流體聯(lián)通的第一渦輪機(jī)以及與該空氣進(jìn)氣側(cè)處于流體聯(lián)通的一 個(gè)第一壓縮機(jī)。
全文摘要
一個(gè)示例性實(shí)施方案可以包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)包括一個(gè)排氣驅(qū)動(dòng)的輔助空氣泵以使空氣直接流入該換氣系統(tǒng)的排氣側(cè)之中。
文檔編號(hào)F02B33/44GK102084101SQ200980115798
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者T·A·格里索姆, V·喬爾格 申請(qǐng)人:博格華納公司