[發明專利]具有排氣再循環系統的內燃發動機

有效

• 申請號: 201810282567.0
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108691668B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 邁克·蘇倫;馬蒂亞斯·特韋斯
• 申請（專利權）人: FEV歐洲有限責任公司
• 主分類號: F02D21/08
• 分類號: F02D21/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;劉剛

一種具有排氣再循環系統(50)的內燃發動機(10)，該內燃發動機包括用于確定進入到新鮮空氣系統(40、41)中的待循環的排氣的量的再循環閥(55)和被配置成用于依賴于燃燒周期來操控再循環閥(55)的控制系統。

技術領域

本發明涉及一種內燃發動機和一種用于排氣再循環的方法，該內燃發動機具有排氣再循環系統和用于控制進入到新鮮空氣系統中的待循環的排氣的量的再循環閥。

背景技術

在高的燃燒溫度(例如超過1800℃)的情況下，在發動機中產生越來越多的氮氧化物NOx。為了減少氮氧化物，尤其在奧托發動機和柴油發動機的情況下可以利用排氣再循環系統來降低燃燒溫度。

氧氣含量少且含有二氧化碳的排氣的再循環擠壓進氣管中的新鮮空氣并降低新鮮氣體的氧氣含量，這導致燃燒速度降低。此外，排氣相對于新鮮空氣的更高的熱容量降低了燃燒溫度，因為存在的二氧化碳吸收了一部分燃燒熱量。換言之：由于排氣不參與燃燒，但還是必須一起加熱，因而燃燒溫度降低。

在奧托發動機中，通過取消節流(Entdrosselung)、減小爆震趨勢和減小壁熱損失來減小燃料消耗也可以是至關重要的。

在排氣再循環系統中，在外部排氣再循環系統與內部排氣再循環系統之間進行了區分。在外部排氣再循環系統中，排氣的一部分經由引導系統、例如管被引導回進氣側并在該那里與新鮮氣體混合。進氣側尤其是進入氣缸中的入口之前的區域，該入口對于內燃發動機的所有氣缸而言是共用的。相比之下，在內部排氣再循環系統中，以如下方式來設定關閉相應的氣缸的一個或多個排氣閥的時刻以及打開一個或多個進氣閥的時刻：使得在下一個周期中在氣缸中存在更高的排氣含量。本發明僅僅涉及外部排氣再循環系統的裝置。

由于使用排氣渦輪增壓器，在進氣區域中的壓力升高。同時在排氣渦輪增壓器之前的排氣區域中的壓力升高。排氣渦輪增壓器的效率特性和在排氣系統和進氣系統中的其他構件的壓力損失特性導致：當在高負荷下、在低發動機轉速下使用內燃發動機時，在進氣區域中的壓力如此高，使得在排氣渦輪增壓器之前從排氣側到新鮮空氣側也許不存在足夠的壓降且由此不發生足夠的流體流(即，無有效的排氣再循環)。

用于排氣再循環系統的調節裝置是普遍已知的，例如在DE 10 2012104 155A1中公開的那樣。從US 8,783,020B2中已知利用翼形閥將新鮮空氣側與排氣區域連接，其中，如下地使用該翼形閥：使得該翼形閥可以選擇性地使新鮮空氣流動到排氣區域中。

發明內容

本發明的目的是，即使常規上是不可行的，也可以實現排氣再循環。這個目的是通過根據本發明所述的內燃發動機和用于控制內燃發動機的方法來實現的。優選的改進方案是在下文中給出。

一種具有排氣再循環系統的內燃發動機，該內燃發動機包括用于控制進入到新鮮空氣系統中的待循環的排氣的量的再循環閥和被配置成用于依賴于燃燒周期來操控再循環閥的發動機控制系統。術語“依賴于燃燒周期”尤其可以如此理解：依賴于燃燒周期的燃燒狀態(即，曲軸旋轉一圈或兩圈)產生不同的控制值。因此可能的是，依賴于燃燒狀態和/或依賴于曲軸或凸輪軸和/或尤其依賴于排氣系統中的壓力比率在一個工作循環中打開和關閉再循環閥至少一次。因此，在明顯短于一個工作循環的時間段上實現排氣再循環。再循環閥的相應的打開的時間段可以小于曲軸旋轉半圈。恰好在這樣的運行狀態中(其中排氣側的平均壓力小于新鮮空氣側的平均壓力)，常規而言借助就具體壓差而言不可被操控的再循環閥來實現排氣再循環是不可行的。根據本發明的實施方式在結構上不同于止回閥，該止回閥還可以被稱為翼形閥并且該止回閥可能被裝入排氣再循環系統的流體流中，并且只有當排氣側的壓力大于新鮮空氣側的壓力且該閥由于施加的壓差被打開時，該止回閥才允許流體通過。也就是說，翼形閥具有不同的缺點：首先，翼形閥不具有非常好的密封性，從而還在并非發動機控制系統所期望的時刻、在一定程度上發生新鮮空氣流不期望地進入到排氣側或者排氣流進入到新鮮空氣側。此外，這樣的閥需要用于激活的一定程度上的最小壓差并且在已經出現該壓差之后才打開。因此，這樣的閥不適合于快速且精確的流動控制。