[发明专利]内燃发动机中排气再循环的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机中排气再循环的方法和装置。

背景技术

为了提高效率和对周围环境的适应性，排气再循环的方法和装置长期被用于内燃发动机中。特别是在柴油发动机中，已知排气再循环用于减少微粒和氮氧化物的排放。

在具有涡轮增压器的内燃发动机中，根据一种已知的方法能够从涡轮增压器的涡轮的上游抽取排气，并将排气提供给涡轮增压器的压缩机的下游的发动机的充气，特别是一般连接在所述压缩机下游的增压空气冷却器的下游。对于这种类型的排气再循环，排气回路处于发动机的高压和高温区，从而在那不会产生排气冷凝物。然而，这种高压排气再循环有一些严重的缺点，例如在柴油发动机的情况下具有相对高的微粒排放。

根据另一种方法，从涡轮增压器的涡轮的下游抽取排气，并将排气提供给涡轮增压器的压缩机的上游的吸入的充气。然而，对于这种低压排气再循环，由于再循环的排气冷却形成了冷凝物，其中冷凝物主要包含水但也包括有害的混合物，如硝酸、硫酸或亚硫酸。此外，冷凝物包括主要来自发动机微粒排放的微粒形式的固体物质。如果要被再循环的排气从特别包括微粒过滤器的排气后处理系统的下游分出，可以减小冷凝物的微粒含量。然而，即使在这种情况下，冷凝物还包含残余的微粒和来自排气系统的可能由于例如磨损或化学的或机械的影响已经从微粒过滤器或从排气后处理系统的其它组件和气流穿过的管路分离的微粒。下面，后述的微粒同样包含在表述“冷凝物”中，尽管它们至少部分具有与燃烧室中由于冷凝产生或直接产生的液体的或固体的排气的构成不同的来源和/或不同的成分。

如果夹带在排气的液滴或微粒形式中的冷凝物由于在压缩机上游的发生与充气的混合而进入压缩机，那么由于所述压缩机叶片非常高的速度，液滴和微粒都可能损坏压缩机的叶片。

因此在DE102005023958A1中提出再循环的排气通过冷凝分离器调节，并且排气的腐蚀性成分由此从排气流中去除。为了冷凝物的去除，提供热过程，由于热过程，包含在冷凝物中的酸被转化为无害的气体和水，并被添加到要被再循环的排气的分支下游的排气的主流中，并通过排气尾管排放到空气中。冷凝物热去除发生在多级装置中，其中通过加热元件，在高达450℃的温度下，有害的物质被蒸发并通过化学反应被分解。这与相对高水平的技术成本相关。此外，在所需加热体的不充分加热情况下，不能够防止有害的酸排放到环境中。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于内燃发动机中排气再循环的方法和装置，其中上述缺点不会发生。

所述目的通过根据本发明原理的设备和装置实现。

根据本发明，在具有排气涡轮增压器的内燃发动机中，排气的部分气流从涡轮增压器的涡轮的下游分出。所述排气的部分气流通过冷凝分离器并被提供给涡轮增压器的压缩机上游的吸入的充气。通过冷凝分离器从排气获取的冷凝物被供给涡轮增压器的压缩机下游的内燃发动机的进气口，即吸入的空气与再循环的排气的混合物。

通过所述措施，可实现再循环的排气基本上不受冷凝的液滴的影响，并且因此降低了甚至防止了损坏压缩机叶片的风险。由于包含在排气中的微粒经常作为冷凝物滴的冷凝核，因此微粒经常包含在冷凝物滴中并且因此同时在冷凝分离器中分离。然而，由于已知的冷凝分离器的操作模式，甚至与冷凝物滴没有关联的微粒也被分离了。这样，通过这种方式达到本发明的目的。此外冷凝物到发动机的充气的供给实现氮氧化物排放的减少。

根据本发明的一个优选实施例，在冷凝分离器中被分离的冷凝物被供给过滤器以分离固体物质。固体物质可以通过这种方法从冷凝物中去除。因此，供给到发动机的进气口的冷凝物几乎只包含液体成分，特别是水和水溶性有机化合物。这实现管路和用于处理冷凝物的任何其它部件(如泵、喷嘴)没有堵塞风险的供给，并允许发动机的排气质量的进一步改善。

在固体物质过滤器中从液体冷凝物中去除的固体物质可以通过冲洗过滤器或更换过滤器衬垫从所述固体物质过滤器中去除。然而，有可能将过滤器本身设计为可更换的。可能为冲洗或更换指定的预先定义的间隔，或者更新过滤器的间隔可能取决于操作参数或其它，例如取决于包含在排气中或收集在过滤器中的固体物质的数量。

根据本发明的进一步优选的实施例，液体冷凝物特别地直接喷射到发动机的空气供给中。这样，确保了包含在液体冷凝物中的化合物的均匀分布和好的反应能力，这可能使排气质量的进一步改善。

更优选的是液体冷凝物收集在箱体中并作为操作参数的函数被喷射。例如，这些操作参数可能涉及发动机，特别是负载和温度条件，也涉及排气的质量和成分。这样，可以实现仅当液体冷凝物在燃烧中可以被最佳利用时喷射液体冷凝物。