[發明專利]內燃發動機和操作內燃發動機的方法

有效

• 申請號: 201380039714.7
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN104508267B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: G·蒙內特
• 申請（專利權）人: 瓦錫蘭芬蘭有限公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N5/04;F02B37/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 王小東

技術領域

本發明涉及一種內燃發動機，該內燃發動機包括：渦輪增壓器單元，該渦輪增壓器單元具有至少一個壓縮件部件和至少一個渦輪機部件，所述至少一個壓縮機部件連接至所述發動機的入口側，而所述至少一個渦輪機部件連接至所述發動機的出口側，催化劑單元布置在所述發動機的出口側和所述至少一個渦輪機部件的入口側之間；以及控制系統，該控制系統被布置成用來控制所述內燃發動機的操作，其中所述至少一個渦輪機部件設置有具有第一流動控制裝置的第一旁路管道，該第一旁路管道在所述渦輪機部件的入口側和所述渦輪機部件的出口側之間延伸，所述催化劑單元設置有具有第二流動控制裝置的第二旁路管道，該第二旁路管道在所述催化劑單元的入口側和所述催化劑單元的出口側之間延伸。

本發明還涉及一種操作內燃發動機的方法。

背景技術

US 2010139269 A1公開了一種可增壓內燃發動機，該發動機包含：馬達，該馬達具有位于排氣側的排氣歧管；渦輪增壓器，該渦輪增壓器具有至少兩個渦輪增壓器階段并且在排氣側具有排氣入口和排氣出口。該發動機還具有初級催化轉換器，該催化轉換器在發動機缸體的排氣歧管和渦輪增壓器的排氣入口之間布置在排氣側。在該文獻的一個優選實施方式中，針對第一旁路裝置進行了設置，該設置用來通過第一旁路裝置橋接初級催化轉換器，該第一旁路裝置被構造成在打開狀態下將由發動機缸體產生的排氣引導經過初級催化轉換器。如果初級催化轉換器被設計成小于主催化轉換器并且因此僅構造成用于少量排氣，則這種第一旁路裝置的設置是有利的。這種較小的初級催化轉換器因而僅僅是針對發動機的冷運轉階段(即緊接著發動機啟動之后的時間段)構造的。在該時間段之后，當存在溫度更高、產出量更大的排氣時，其被第一旁路裝置橋接。結果，防止了輔助催化轉換器受到過度排氣產出量的影響并因此過快老化。

WO 9404804公開了一種大型二沖程拖輪增壓內燃發動機，該發動機具有連接在渦輪增壓器上游的用于將排氣中的NOx含量降低的反應器。布置有至少一個傳感器和控制單元，所述至少一個傳感器測量至少一個發動機參數，而在該控制單元中確定反應器是否被排氣加熱。加熱可能導致供應給渦輪增壓器的能量減少。當是這樣情況時，控制單元打開以將補充空氣或氣體供應給發動機，這可以通過啟動輔助送風機和/或通過致動渦輪增壓器渦輪旁路管道中的控制裝置來實現，從而向渦輪增壓器輸送功率對應增加的大量排氣。

如在WO 9404804中公開的，排氣在其被供應給反應器時必須具有至少300攝氏度的溫度，因而反應器必須在渦輪增壓器之前連接至排氣系統。當發動機負荷增加時，排氣溫度上升，這導致反應器變熱。由于反應器具有較大熱容量，將反應器加熱到較高溫度可能需要較長時間，而在該時段期間，反應器之后的排氣溫度將稍微低于反應器之前的溫度，這意味著反應器之后的排氣的能量含量就其本身來說并沒有大到足夠渦輪增壓器的壓縮機接收與瞬時發動機負荷對應的功率。換言之，反應器的大熱容量以及其連接在渦輪增壓器的上游具有如下影響，即從增加發動機負荷開始到對渦輪增壓器造成影響具有一定時間滯后，并且這種滯后隨著負荷的變化而增加。

為了解決該問題，WO 9404804建議，當反應器被同時冷卻的排氣加熱時以及在將補充空氣或氣體供應給渦輪增壓器這些時段期間，可以確保還在緊隨發動機負荷變化的時段中發動機接收到與發動機負荷正確匹配的量的凈化增壓空氣。饋送補充空氣可以通過輔助送風機來完成，從而該輔助送風機具有足夠容量來補償反應器的加熱。

WO 9404804中所示的輔助送風機的附加或另選選項是：旁路管道，該旁路管道可以將反應器和渦輪增壓器的渦輪機之間的排氣通路與所述渦輪機下游的排氣通路連接起來；完全或部分切斷該旁路管道的控制裝置；用于測量發動機參數的至少一個傳感器；和控制單元，該控制單元用于根據從傳感器接收的信號控制所述控制裝置。由于渦輪增壓器不需要所有排氣，因此為了將所需量的凈化增壓空氣輸送給發動機，將控制裝置調節到部分打開位置，使得渦輪增壓器的壓縮機精確地輸送期望量的空氣。優選地，該控制在輔助送風機啟動之前將旁路管道關閉。