[發明專利]用于控制在增壓內燃機進氣口處的空氣和廢氣的噴射的裝置和方法

在審

• 申請號: 201780039801.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN109415987A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: T·柯羅;B·沃爾特;S·范托利
• 申請（專利權）人: IFP新能源公司
• 主分類號: F02D23/02
• 分類號: F02D23/02;F02D41/00;F02B37/16;F02M26/05;F02M26/36;F02D21/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 江漪

本發明涉及一種用于控制在渦輪增壓內燃機進氣口處注入的空氣量的裝置，該裝置包括渦輪增壓系統，該渦輪增壓系統包括渦輪增壓器(7)，該渦輪增壓器(7)具有連接于所述渦輪增壓器的至少一個廢氣出口的渦輪機(8)，該裝置還包括外部空氣壓縮機(10)、用于將壓縮空氣從壓縮機部分輸送到渦輪機入口的管線(15、18)、以及在廢氣出口和壓縮空氣進氣管線(4)之間的EGR管線(18、21)。該裝置的特征在于，部分輸送管線和EGR管線共用至少一個共同部分(18)。

本發明涉及用于控制將一定量空氣饋送給渦輪增壓內燃機、特別是固定式發動機或者汽車或工業車輛發動機的進氣口的裝置的架構和裝置。

具體地，本發明適用于配備有廢氣再循環回路的發動機、特別是柴油發動機。

如廣為人知的，內燃機所傳遞的功率取決于饋送入該發動機的燃燒室的空氣量，該空氣量本身與該空氣的密度成比例。

因此，通常在允許外部空氣進入燃燒室之前通過壓縮外部空氣來增加該空氣量。這種被稱為渦輪增壓的運行可通過使用諸如渦輪增壓器或驅動壓縮機之類的任何裝置實現，壓縮機可為離心式或正排量壓縮機。

用于渦輪增壓的渦輪增壓器包括通過軸連接于旋轉壓縮機的旋轉單流道或雙流道渦輪。來自發動機的廢氣流過渦輪，然后該渦輪被旋轉。接著，該旋轉被傳遞至壓縮機，該壓縮機通過它的旋轉，在外部空氣被饋送入燃燒室之前壓縮外部空氣。

如在法國專利申請第2,478,736號中更好地描述的那樣，該申請旨在更進一步通過增加壓縮機對外部空氣的壓縮，以便能夠顯著地擴增發動機壓縮室中的這種壓縮空氣量。

這更具體地通過增加渦輪的旋轉速度以及因此增加壓縮機的旋轉速度來實現。

因此使用稱為增壓回路的流體放大器回路，通過該流體放大器回路，離開壓縮機的部分壓縮空氣被分流，以便在與廢氣混合的同時直接被允許進入渦輪機入口。然后，更大量的流體(壓縮空氣和廢氣的混合物)貫穿該渦輪，這允許增加渦輪的旋轉速度，且因此增加壓縮機的旋轉速度。因此，該壓縮機速度的增加允許在該壓縮機中被壓縮的外部空氣在被饋送到發動機的燃燒室之前升高該外部空氣的壓力。

因此，壓縮空氣具有更高的密度，這允許增加燃燒室中包含的空氣量。

這種類型的渦輪增壓發動機，雖然令人滿意，但涉及較明顯的缺點。

實際上，在渦輪機入口處進入的壓縮空氣流并未被正確控制，這可能導致發動機功能失常。

因此，借助示例，在過大量的壓縮空氣分流(轉移)到渦輪機入口的情況下，進入渦輪機的廢氣被所述空氣冷卻過多，這導致整體渦輪增壓效率的降低。

此外，包括增壓回路在內的當前的渦輪增壓構想的主要困難之一在于其與廢氣再循環的兼容性。實際上，大多數柴油發動機配備有稱為EGR回路的廢氣再循環回路，用于在源頭限制NO_x排放。

廢氣再循環通常通過HP EGR(高壓廢氣再循環)回路實現，該回路從渦輪機上游抽出廢氣并從進氣壓縮機下游送出廢氣。再循環廢氣嚴格地沿與從增壓回路分流的空氣相反的方向循環，兩個回路之間可能存在沖突，其效果相互抵消。因此，需要限定特定的空氣回路架構，以允許增壓回路和HP EGR回路兼容。

文獻EP-1,138,928描述了一種EGR回路和一個在所有方面都有區別的增壓回路，這需要復雜的構造和控制。

另一方面，本發明涉及一種優化的空氣回路和廢氣再循環架構，該架構能夠在單個發動機中使用HP EGR或增壓回路，同時避免各個管線和控制器的過大的復雜性。