用于内燃发动机的涡轮增压器

文档序号:1918261 发布日期:2021-12-03 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 用于内燃发动机的涡轮增压器 (Turbocharger for an internal combustion engine ) 是由 S·赫 于 2021-05-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及用于内燃发动机的涡轮增压器。本公开提出了用于内燃发动机的涡轮增压器(102)。涡轮增压器(102)包括涡轮(1021)、压缩机(1022)、旁通导管(1025)、电子控制的旁通阀(1023)和至少一个预催化剂(1024)。涡轮(1021)在第一端处与发动机(101)的排气歧管(1012)流体连通并且在第二端处与废气管(1031)流体连通。旁通导管(1025)允许在发动机(101)的排气歧管(1012)和废气管(1031)之间的废气流动。电子控制的废气门(1023)被置于旁通导管(1025)内部。当前要求保护的发明的最重要的非限制特征是预催化剂(1024),其被置于电子控制的旁通阀(1023)下游的旁通导管(1025)中。(The present invention relates to turbochargers for internal combustion engines. The present disclosure presents a turbocharger (102) for an internal combustion engine. The turbocharger (102) includes a turbine (1021), a compressor (1022), a bypass conduit (1025), an electronically controlled bypass valve (1023), and at least one precatalyst (1024). The turbine (1021) is in fluid communication at a first end with an exhaust manifold (1012) of the engine (101) and at a second end with an exhaust gas duct (1031). The bypass conduit (1025) allows exhaust gas flow between an exhaust manifold (1012) of the engine (101) and the exhaust gas pipe (1031). An electronically controlled wastegate (1023) is disposed inside the bypass duct (1025). The most important non-limiting feature of the presently claimed invention is a pre-catalyst (1024) placed in bypass conduit (1025) downstream of electronically controlled bypass valve (1023).)

用于内燃发动机的涡轮增压器

技术领域

本公开涉及用于内燃发动机的涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器是涡轮机驱动的强制进气装置,其通过迫使额外空气进入到燃烧室中来增加内燃发动机的效率和功率输出。常规涡轮增压器具有两个主要部件,即涡轮机和压缩机。涡轮增压器的压缩机吸入周围空气并且对其进行压缩,之后该空气以增加的压力进入进气歧管。这导致在每个进气冲程上,更大质量的空气进入缸。使得涡轮增压器的离心式压缩机旋转所需的功率源自于发动机的废气的动能。

一些涡轮增压器具有废气门,其基本是使得废气从涡轮增压器的涡轮机叶轮转向废气管的阀。废气的这种转向调节涡轮机速度,这调节压缩机的旋转速度,这最终调节最大增压压力。然而当发动机是冷的且处于较低部分负载时,涡轮增压器将不生成增压压力而是替代性地用作热沉,从而降低排气温度并且增加废气管中的主要催化剂的升温时间。需要在冷阶段期间通过使得来自排气歧管的废气经由旁通阀旁通而利用废气的热能。

专利申请“US2010011764A1-用于后处理装置的被动预热控制的热操作旁通阀(Thermatically operated bypass valve for passive warmup control ofaftertreatment device)”公开了一种被动的热控旁通阀,以便使得排气能够绕过驱动涡轮增压器的涡轮机叶轮产生的焓损失,并且因此更快地将热量传递给催化剂或后处理。为了使汽车排气催化剂起作用,它们必须处于操作温度下。当发动机冷启动时,车辆(包括位于其内的排气系统和任意后处理装置)处于环境温度下。因为百分之六十至百分之八十的总排放发生在发动机冷启动和达120秒的怠速时,所以催化剂必须尽可能快地起作用。

发明内容

本发明提供了一种用于内燃发动机的涡轮增压器,所述涡轮增压器包括涡轮机和至少一个旁通导管,所述涡轮机在第一端处与所述发动机的排气歧管流体连通并且在第二端与废气管流体连通,所述旁通导管允许在所述发动机的所述排气歧管和所述废气管之间的废气流动,电子控制的旁通阀被置于所述旁通导管内部,其特征在于被置于所述电子控制的旁通阀下游的所述旁通导管中的预催化剂。

附图说明

参考以下附图描述本发明的实施例:

图1描绘了用于车辆设置的发动机(101)流程图。

具体实施方式

图1描绘了用于车辆设置的发动机(101)流程图。车辆设置包括内燃发动机、涡轮增压器(102)、中冷器(104)和至少一个废气处理管。内燃发动机(101)进一步包括进气歧管(1011)和至少一个排气歧管(1012)。排气歧管(1012)与涡轮增压器(102)流体连通。进气歧管(1011)与中冷器流体连通。进气歧管(1011)经由中冷器(104)从涡轮增压器(102)接收额外质量的压缩空气。除本领域技术人员所知的其它部件外,废气处理管包括至少一个主要催化剂(103)。

涡轮增压器(102)包括涡轮机(1021)、压缩机(1022)、旁通导管(1025)、电子控制的旁通阀(1023)和至少一个预催化剂(1024)。涡轮机(1021)在第一端处与发动机(101)的排气歧管(1012)流体连通并且在第二端处与废气管(1031)流体连通。旁通导管(1025)允许在发动机(101)的排气歧管(1012)和废气管(1031)之间的废气的流动。电子控制的旁通阀(1023)被置于旁通导管(1025)内部。当前要求保护的发明的最重要的非限制特征是预催化剂(1024),其被置于电子控制的旁通阀(1023)下游的旁通导管(1025)中。预催化剂(1024)是柴油氧化催化剂[DOC]或者稀燃NOx捕集催化剂(Lean NOx Trap)[LNT]。

电子控制的旁通阀(1023)是使得废气从涡轮增压器(102)的涡轮机(1021)转向预催化剂(1024)且进一步经由旁通导管(1025)到废气管(1031)中的阀。阀的打开和关闭由ECU控制。在没有主动废气门的可变几何涡轮增压器的情况下,旁通阀(1023)能够是专门设计的ECU控制的阀。如果已经存在的话,则主动废气门也能够针对所述目的被用作旁通阀(1023)。然而专门设计的旁通阀(1023)是优选的,因为主动废气门被设计成在高温下以大排气质量排出废气。这会将预催化剂(1024)暴露于导致热冲击的高排气温度。

在柴油发动机中的主要催化剂(103)是柴油氧化催化剂[DOC]或者稀燃NOx捕集催化剂[LNT],并且附加地车辆可以具有或者可以不具有基于选择性催化还原(SCR)的DeNOx系统。涡轮增压器(102)的预催化剂独立于主要催化剂,并且能够是柴油氧化催化剂[DOC]或者是具有用于LNT的再生的适当措施的稀燃NOx捕集催化剂(LNT)。然而在体积方面,预催化剂具有比主要催化剂小得多的体积。

在催化剂有效工作之前,催化剂需要处于特定温度下,即所谓的起燃温度[通常是180°C及以上]。直到达到这个温度,DeNOx系统才会有效工作。因此主要催化剂(103)需要最小激活能量,这由排气热来供应。然而当发动机(101)是冷的且处于较低部分负载时,涡轮增压器(102)不产生增压压力,而是替代性地用作热沉,从而降低废气的温度并且增加主要催化剂(103)的升温时间。

在发动机(101)的冷阶段期间废气的这个热能被本发明利用。在冷阶段期间电子控制的旁通阀(1023)被打开。这允许来自排气歧管(1012)的废气绕过涡轮增压器(102)并且流动通过旁通导管(1025)中的小的低排气温度优化的预催化剂(1024)。相比于主要催化剂(103)具有较小体积的预催化剂升温更快并且因此能够被用于进一步借助于放热反应增加排气温度。这进而使得主要催化剂(103)更快地升温并且允许更有效地转换来自冷发动机的排放物。

在高负载操作和升温条件期间,电子控制的旁通阀(1023)被关闭。因此现在,来自排气歧管(1012)的废气流向涡轮增压器(102)的涡轮机(1021)。涡轮增压器(102)现在执行其正常操作,即废气驱动涡轮增压器(102)的涡轮机(1021),这会调节压缩机(1022)的旋转速度,这最终将增压压力送回到发动机的进气歧管(1011)。因为预催化剂(1024)将在很短的持续时间内和低温废气中暴露于废气,因此其将经受较少的热冲击并且挂车发动机寿命具有更优寿命和效率。

研发用于内燃发动机(101)的涡轮增压器(102)的这个想法允许更快地释放升温措施并且有效地减少冷排放物。其在发动机(101)的冷阶段中有效地利用废气的能量来使主要催化剂升温,并且减少了冷阶段中的排放物。

必须理解的是,在上文具体实施方式中解释的实施例仅是说明性的并且不限制本发明的范围。对用于内燃发动机(101)的涡轮增压器(102)的任意修改被设想并且形成本发明的一部分。本发明的范围仅通过权利要求限制。

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