[发明专利]用于内燃机的带尾气净化设备的二级增压系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于内燃机的二级增压系统及其控制方法。

本发明尤其涉及来自这种类型内燃机的尾气的污染消除处理。

如公知的那样，由内燃机产生的功率取决于送入该内燃机的燃烧室的空气量。空气与燃料混合以由此获得混合物的燃烧。

由于这种空气量其本身与空气密度成正比，如果需要高功率，则通过压缩提供这种增量的空气，这种压缩一般是在允许空气进入该燃烧室前进行的。

被称为增压的这种操作一般是通过利用内燃机的尾气由涡轮机驱动的压缩机实现的，这种压缩机通常被称为涡轮增压器。

背景技术文献WO-2008/155,268记载一种具有两个增压级的内燃机，其在提高内燃机效率并减少其燃料消耗的同时允许将送入燃烧室的空气进一步压缩。

更准确地说，这两个级彼此关联地串联设置并包括两个涡轮增压器——高压(HP)涡轮增压器和低压(LP)涡轮增压器。HP涡轮增压器更具体地适用于低流量而LP涡轮增压器适用于较高的流量。

这些涡轮增压器包括由驱动轴连接于压缩机的各个膨胀涡轮。这两个涡轮如此配置以使HP涡轮增压器的涡轮被提供有取自内燃机尾气管的尾气，又向LP涡轮增压器的涡轮供气而同时LP涡轮增压器的压缩机又给HP涡轮增压器的压缩机供气。

如上面文献中更详细描述的那样，提供被称为EGR回路的燃烧气体再循环回路。该回路本质上包括被称为EGR管线的管线，其允许尾气从内燃机的尾气管上的分接头(一般在尾气集管输出口)引入到其进气口的连接点(更准确地称为进气配流器)

EGR电路因此允许将尾气添加至燃料混合物，以通过减少该混合物中的燃烧温度而显著提高氮氧化物(NOx)的产量。

附加的气体净化装置被容纳在该EGR管线的上游并在尾气下游。在下文中被称为预催化器的该净化装置进一步添加至主尾气净化设备，该设备是所有内燃机通常以催化器形式配备的。

为了能有效地处理包含在尾气中的污染物，最初处于环境温度下的这种主催化器通过流过其中的尾气来加热，直到达到将其点燃的足够温度水平为止。

为使污染物对大气环境的排放减至最小，就要使预催化器比主催化器更迅速地达到其点燃温度，因为它更靠近尾气输出口。这种预催化器因此允许更迅速地处理这些气体的部分污染物。

更具体地，这种预催化器较为有利地为氧化预催化器，它允许处理尾气中所含的HC(未燃烃)和CO(一氧化碳)。

然而，这种预催化器当被高尾气流量横越时会产生明显的压力差，其主要缺陷是形成妨碍将废气排放到内燃机汽缸外的背压。

为了避免这个，并且如前面提到的文献中更好描述地，需要将预催化器设置在配有HP涡轮机并允许该涡轮机对具有高流量的气体形成旁路的旁路管线下游。

当单独使用LP涡轮增压器时，不会因为该预催化器而产生压力降。

另一缺陷在于该预催化器不是设置成使再循环尾气在再次送入进气前被再次净化。由于该气体中所含的HC和CO的去除一方面有利于负载控制而另一方面只允许减少由该再循环尾气换气的内燃机的各个部件的污垢，这是更为不利的。

本发明旨在借助提供与增压系统相同功能并同时允许净化EGR电路的尾气的系统来克服前述缺陷。

发明内容

本发明因此涉及内燃机的二级增压系统，所述内燃机包括具有进气配流器和尾气集管的至少一个汽缸以及使尾气再循环至所述内燃机进气口的再循环管线，所述系统包括：具有涡轮增压器的高增压级，其包括连接于压缩机的膨胀涡轮；以及具有涡轮增压器的低压增压级，其包括连接于压缩机的膨胀涡轮；以及设置在尾气输出口和高压涡轮增压器的涡轮之间的尾气净化装置，其特征在于，其包括来自内燃机尾气输出口并终止于低压涡轮增压器的涡轮机的尾气旁路分支。

较为有利地，旁路分支可包括扼流装置。

较佳地，扼流装置可包括多位阀。

旁路分支可终止在将高压涡轮增压涡轮机的输出口连接于低压涡轮增压涡轮机的进气口的管线的接头处。

尾气净化装置可位于尾气输出口和尾气再循环管线之间。