專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)，該廢氣回收系統(tǒng)帶有排氣通道、進(jìn)氣通道和廢氣回收通道，該廢氣回收通道從排氣通道分支出并且通入進(jìn)氣通道。
背景技術(shù)：
這種系統(tǒng)是已知的?；厥諒U氣以公知的方式用于減少有害物質(zhì)排放。也常見的是， 在廢氣回收通道中布置一個(gè)廢氣回收閥和一個(gè)廢氣冷卻器，借助于該廢氣冷卻器可以在熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)階段之后降低回收的廢氣的溫度，這導(dǎo)致額外減少在內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生的有害物質(zhì)。此外，現(xiàn)代的內(nèi)燃機(jī)大多是渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)廢氣回收線路。在此，第一線路布置在內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域內(nèi)，第二線路布置在內(nèi)燃機(jī)的低壓區(qū)域內(nèi)。以這種方式可以在控制溫度的同時(shí)提高回收的廢氣質(zhì)量流量。在高壓線路中通常同樣有廢氣回收閥和廢氣冷卻器，該廢氣冷卻器必要時(shí)可通過旁路通道繞過。也已知的是，在排氣線路中布置氧化催化器，該氧化催化器用于轉(zhuǎn)化未燃燒的廢氣成分，尤其是CO和HC。該氧化催化器由金屬或陶瓷蜂窩體組成，該蜂窩體配設(shè)有氧化催化涂層。這種催化器與溫度有關(guān)，也就是說，在廢氣溫度過低是其效率會下降。這種催化器裝置例如由DE1020050M984A1公開。為了減小高壓廢氣回收系統(tǒng)中的廢氣回收閥和廢氣冷卻器的污染，在 DE102005049309A1和DE10200404M54A1中建議，在高壓廢氣回收導(dǎo)管的廢氣回收閥或廢
氣冷卻器之前布置氧化催化器。然而，這些文獻(xiàn)沒有給出如何能夠測量或調(diào)節(jié)高壓廢氣回收通道中的廢氣量的啟
7J\ ο還由DE19838703A1已知，在催化器之前布置導(dǎo)流體，以便使催化器被均勻地流過。為了實(shí)現(xiàn)將空氣和回收的廢氣盡可能精確地定量配給到內(nèi)燃機(jī)中，在 DE102006038863A1中建議，在低壓廢氣回收通道的入口上游在進(jìn)氣通道中設(shè)置第一空氣質(zhì)量流量計(jì)，并且在低壓廢氣回收通道的入口的下游以及高壓廢氣回收通道的入口的上游在進(jìn)氣通道中設(shè)置第二空氣質(zhì)量流量計(jì)。借助于這兩個(gè)傳感器評估和調(diào)節(jié)廢氣回收通道中的廢氣流。為此還使用抽吸負(fù)壓傳感器，高壓廢氣回收導(dǎo)管的入口上游的壓力傳感器、排氣彎管壓力傳感器、低壓廢氣回收通道中的壓力傳感器以及進(jìn)氣導(dǎo)管中的增壓空氣溫度傳感器。通過各種測量獲得了一個(gè)微分方程，借助于該微分方程計(jì)算出低壓廢氣回流?，F(xiàn)在，將結(jié)果用于通過減法由測得的空氣量也確定高壓回路中的廢氣流。這種調(diào)節(jié)非常耗費(fèi)并且需要高的器材開銷。另外，尤其對于高壓廢氣回流通道中的廢氣質(zhì)量流產(chǎn)生不精確的測量結(jié)果，因?yàn)樵搹U氣質(zhì)量流必須根據(jù)各種值計(jì)算出，這些值又可能存在測量誤差，因此必須以放大測量誤差為基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
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因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，創(chuàng)造一種廢氣回收系統(tǒng)，通過該廢氣回收系統(tǒng)可以盡可能精確地測量廢氣質(zhì)量流并從而改善內(nèi)燃機(jī)的可調(diào)節(jié)性。該技術(shù)問題由此解決，即，在廢氣回收通道中在穩(wěn)流元件的下游設(shè)置廢氣質(zhì)量流量傳感器。廢氣質(zhì)量流量傳感器使得能夠直接測量高壓廢氣回收通道中的廢氣質(zhì)量流。穩(wěn)流元件后面的裝置使得均勻地流入廢氣質(zhì)量流量傳感器，這種均勻的入流在其它情況下不能獲得，因?yàn)樵趶U氣回收通道中通常存在高的廢氣脈沖和強(qiáng)烈不均勻的流動(dòng)分布，這些會導(dǎo)致測量結(jié)果錯(cuò)誤。通過該措施實(shí)現(xiàn)了精確的廢氣量測量，這同時(shí)改善了內(nèi)燃機(jī)的調(diào)節(jié)。優(yōu)選在廢氣回收通道中在廢氣冷卻器和廢氣回收閥的上游設(shè)置廢氣質(zhì)量流量傳感器。這種裝置具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，通過存在的高溫可以在很大程度上防止在廢氣質(zhì)量流量傳感器形成冷凝。此外，由于高溫產(chǎn)生了較少的碳煙形成。因此，這種措施改善地更新了所獲得的測量結(jié)果。穩(wěn)流元件有利地是催化器，因此不需要額外的裝置開銷。催化器通常由涂層的板構(gòu)成，所述板使得廢氣流流動(dòng)平穩(wěn)，因此自動(dòng)滿足了該功能。在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，催化器是氧化催化器。該氧化催化器通常由涂有鉬的蜂窩體構(gòu)成，其通流導(dǎo)致流出的廢氣流的高度的穩(wěn)定性和均勻性。另外通過氧化催化器避免了后續(xù)區(qū)域中的碳煙，因此再次提高了廢氣質(zhì)量流量傳感器的測量精度。在本發(fā)明進(jìn)一步的設(shè)計(jì)構(gòu)造中，廢氣回收通道是高壓廢氣回收通道，該高壓廢氣回收通道在渦輪增壓器的透平上游從廢氣通道分支處，并且在渦輪增壓器的壓氣機(jī)的下游通入進(jìn)氣通道中。按本發(fā)明的裝置剛好能特別有利地應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域內(nèi)，因?yàn)榛厥昭b置在此在必要時(shí)存在的柴油顆粒過濾器前面布置在燃燒室附近，在此存在高溫和脈沖并且通常不存在清潔過的廢氣。廢氣質(zhì)量流量傳感器優(yōu)選按照熱膜流速計(jì)的原理工作。熱膜流速計(jì)在空氣質(zhì)量傳感器中已經(jīng)被構(gòu)造為可靠并且最精確的系統(tǒng)。這種傳感器例如記載在申請人的專利 DE102005061533B4中。該傳感器在很大程度上對廢氣中的碳煙和其它污染物不敏感，因?yàn)檫@些污染物可以被燃燒。因此創(chuàng)造了一種廢氣回收系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，通過避免流動(dòng)脈沖和流動(dòng)不均勻性能夠高精度地測量廢氣回收通道、并尤其是高壓廢氣回收通道中的廢氣質(zhì)量流，因此也可以實(shí)現(xiàn)對廢氣回收速率和內(nèi)燃機(jī)中的燃燒過程的更精確調(diào)節(jié)。


在圖1中根據(jù)渦輪增壓的內(nèi)燃機(jī)示意示出了按本發(fā)明的廢氣回收系統(tǒng)的一種實(shí)施例并且將在以下說明該實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式按本發(fā)明的廢氣回收系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)缸體2構(gòu)成，在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中以公知的方式發(fā)生燃料空氣混合物與輸入的廢氣的燃燒。從發(fā)動(dòng)機(jī)缸體2首先導(dǎo)出形式為排氣彎管形式的排氣通道4至渦輪增壓器8的透平6，并且從該透平繼續(xù)通向沒有示出的排出口，沿流動(dòng)方向看，在排氣口之前可以設(shè)置排氣蓋以及低壓廢氣回收通道的分支，在該低壓廢氣回收通道中又設(shè)置有廢氣回收閥。
在透平6的上游從排氣通道4分支出高壓廢氣回收通道10。該高壓廢氣回收通道通入內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣通道12中，在該進(jìn)氣通道中，在高壓廢氣回收通道10的入口之前設(shè)置渦輪增壓器8的壓氣機(jī)14以及連接在該壓氣機(jī)之后的增壓空氣冷卻器16。必要時(shí)存在的低壓廢氣回收通道在壓氣機(jī)14的上游通入進(jìn)氣通道12中，使得增壓空氣冷卻器16必要時(shí)已經(jīng)用廢氣-空氣混合物加載。增壓空氣冷卻器用于減小吸入的空氣的溫度，用以改善燃燒過程。在高壓廢氣回收通道10中設(shè)置有廢氣冷卻器18以及連接在下游的廢氣回收閥 20，其中，廢氣回收閥20沿流動(dòng)方向看也可以布置在廢氣冷卻器18的前面。在廢氣冷卻器 18和廢氣回收閥20的上游在高壓廢氣回收通道10中設(shè)置氧化催化器22。該催化氧化器通常由涂覆有貴金屬，如鉬的氣體導(dǎo)引板構(gòu)成，所述氣體導(dǎo)引板大多形成蜂窩體。按照本發(fā)明，在氧化催化器22和廢氣冷卻器18之間設(shè)置有廢氣質(zhì)量流量傳感器 24，通過該廢氣質(zhì)量流量傳感器測量流過高壓廢氣回收通道10的廢氣質(zhì)量。該結(jié)果可以作為信號傳輸給未示出的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，并且用于調(diào)節(jié)廢氣回收閥20以及其它的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。在燃燒后從發(fā)動(dòng)機(jī)缸體2排出到排氣通道4中的廢氣根據(jù)廢氣回收閥20的開啟部分經(jīng)過進(jìn)一步的排氣通道4朝透平6流動(dòng)，并且部分流動(dòng)到高壓廢氣回收通道10中。在此，廢氣流首先到達(dá)氧化催化器，在此廢氣與催化器催化的涂層接觸。由此發(fā)生廢氣中的碳?xì)浠衔镅趸龋沟蒙a(chǎn)二氧化碳和水。另外，氧化催化器22起穩(wěn)流元件作用，因?yàn)闅怏w導(dǎo)引板通過其布置穩(wěn)定從燃燒室脈沖地排出的廢氣流中的不均勻性和脈沖。這意味著，在氧化催化器22后面存在均勻的廢氣流。廢氣流接著到達(dá)廢氣質(zhì)量流量傳感器M，該廢氣質(zhì)量流量傳感器按照熱膜流速計(jì)的原理工作。這意味著，傳感器的加熱電阻被加熱，其中，通過對流將該熱電阻產(chǎn)生的熱量傳遞給流動(dòng)的介質(zhì)。由此產(chǎn)生的加熱電阻的溫度變化或者為獲得加熱電阻溫度的額外功率吸收是存在的質(zhì)量流的量度。該傳感器公知地非?？煽康毓ぷ?。僅僅為了避免表面上的沉積，在使用在廢氣系統(tǒng)中時(shí)通常設(shè)置額外的加熱絲用于燃燒沉積物。由于均勻的廢氣流，借助于該廢氣質(zhì)量流量傳感器M能實(shí)現(xiàn)非常精確的測量值。另外，通過布置在氧化催化器后面減少了在廢氣質(zhì)量流量傳感器的表面上形成碳煙，因?yàn)橥ㄟ^降低傾向于在廢氣質(zhì)量流量傳感器M的表面上沉積的碳?xì)浠衔锏姆蓊~而在表面上沉積更少的炭黑。廢氣質(zhì)量流量傳感器M的這種布置的另一種優(yōu)點(diǎn)是其在廢氣冷卻器18之前的位置，因此由于高溫幾乎能夠避免存在于廢氣中的水和其它廢氣成分的冷凝。由于高的廢氣溫度，該區(qū)域中的炭黑沉積也明顯少于廢氣冷卻器18后面的區(qū)域。出于所述的原因，直接進(jìn)行的廢氣質(zhì)量流測量僅要求非常低的測量精度。廢氣從廢氣質(zhì)量流量傳感器M繼續(xù)流到廢氣冷卻器18。在其冷的內(nèi)壁上通常形成強(qiáng)烈的炭黑沉積，然而這種沉積通過連接在前面的氧化催化器得以減少，通過該氧化催化器明顯減少了在所述壁上形成碳?xì)浠衔锬Y(jié)物。廢氣在廢氣冷卻器18中被冷卻，因此進(jìn)氣通道12并因此內(nèi)燃機(jī)獲得了明顯更冷的廢氣-空氣混合流，因此改善了燃燒并能夠減少有害物質(zhì)。在廢氣冷卻器18后面設(shè)置有廢氣回收閥20，通過該廢氣回收閥可調(diào)節(jié)經(jīng)由高壓廢氣回收通道10回收的廢氣量。這例如可以通過將廢氣質(zhì)量流量傳感器測得的廢氣量與根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中存在的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線存儲的量進(jìn)行比較，使得廢氣質(zhì)量流量傳感器M直接影響廢氣回收閥20的調(diào)節(jié)。因此確保了對在高壓管路中回收的廢氣質(zhì)量流的精確測量，以改善發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)。應(yīng)當(dāng)明確的是，本申請的保護(hù)范圍不限于所描述的實(shí)施例。替代氧化催化器也可以設(shè)置其它的穩(wěn)流元件，其中，在氧化催化器之后的布置具有額外的優(yōu)點(diǎn)。同樣也可以考慮將按本發(fā)明的廢氣回收系統(tǒng)用于其它發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)，該廢氣回收系統(tǒng)帶有排氣通道G)、進(jìn)氣通道 (12)和廢氣回收通道(10)，該廢氣回收通道從所述排氣通道(4)分支出并且通入所述進(jìn)氣通道(1 中，其特征在于，在廢氣回收通道(10)中在所述穩(wěn)流元件的下游設(shè)置廢氣質(zhì)量流量傳感器04)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述廢氣質(zhì)量流量傳感器04)在廢氣冷卻器(18)和廢氣回收閥OO)的上游布置在所述廢氣回收通道(10)中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)流元件是布置在所述廢氣回收通道(10)中的催化器。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述催化器是氧化催化器02)。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述廢氣回收通道(10)是高壓廢氣回收通道，該高壓廢氣回收通道在渦輪增壓器(8)的透平(6)的上游從所述排氣通道(4)分支出并且在所述渦輪增壓器(8)的壓氣機(jī)(14)的下游通入到所述進(jìn)氣通道(12)中。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述廢氣質(zhì)量流量傳感器04)按照熱膜流速計(jì)的原理工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣回收系統(tǒng)，該廢氣回收系統(tǒng)帶有排氣通道(4)、進(jìn)氣通道(12)和廢氣回收通道(10)，該廢氣回收通道從所述排氣通道(4)分支出并且通入所述進(jìn)氣通道(12)中。這種廢氣回收系統(tǒng)的調(diào)節(jié)很困難，因?yàn)閺U氣回收通道中存在的廢氣脈沖導(dǎo)致對廢氣量的不精確測量。本發(fā)明因此建議，在廢氣回收通道(10)中在所述穩(wěn)流元件的下游設(shè)置廢氣質(zhì)量流量傳感器(24)。因此可以確保對回收的廢氣量進(jìn)行可靠測量。
文檔編號F02M25/07GK102459858SQ201080028536
公開日2012年5月16日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者A.托尼斯曼, K.格里姆, P.豪謝爾特, S.尼格林 申請人:皮爾伯格有限責(zé)任公司