[发明专利]内燃机

说明书

本发明涉及一种具有将内燃机的废气再循环到内燃机的新鲜空气侧的废气再循环装置的内燃机。

现有技术

文首所述类型的内燃机已由现有技术中为人所知。在内燃机的发展中降低在内燃机中的燃烧中形成的有害物质起着越来越大的作用。一方面可以设置合适的废气净化装置或废气后处理装置，例如催化器，用于将形成的有害物质在它们从内燃机中排出之后从废气中过滤出来或者转换成无害产品。但是另一方面的目标是防止有害物质的形成。

实现该目标的一个可能性是设置废气再循环。在这种废气再循环情况下，在燃烧中形成的内燃机的废气不是被直接地排出和释放到环境中，而是与新鲜空气和燃料一起被重新地供给内燃机。为此目的，废气被再循环到内燃机的新鲜空气侧。以这种方式可以减少废气中含有的氧化氮的数量。通过废气再循环首先降低了内燃机中存在的燃烧温度。这是因为，尽管废气本身不参与燃烧，但是却必须在燃烧期间被加热。燃烧温度的这种降低的结果是减少了氧化氮(NO_x)成份。废气再循环也使氧气成份在燃烧期间减少。但是氧化氮优选在空气过量情况下形成，以便进一步减少氧化氮的数量。但是在此情况下要注意，在燃烧期间不应该存在过少的氧气，因为否则会形成碳氢化合物(HC)，这也是不希望的。

通过冷却被再循环的废气可以进一步改善再循环的效果。为此例如DE102006055814A1描述了一种内燃机，它具有涡轮增压器(增压装置)，其中内燃机的废气从废气系统中取出并且输入到新鲜空气管道中，从而新鲜空气与其中混合的废气一起在涡轮增压器的压缩机部分中压缩并且供给在进口侧的进气管。在进气管中结合有冷却元件并且是如此设计的，即可能形成的冷凝液只能够在内燃机的进气阀的方向上流动，并且因此与废气混合的新鲜空气在进气管内被冷却，其中进气管通到一个空气分配器中。由此废气被输回到压缩机透平之前的低压水平，以便能够将更大的废气量供到内燃机的新鲜空气侧并且随后与新鲜空气的温度一起降低废气的温度。

将更大数量的废气再循环到内燃机的新鲜空气侧的另一个可能性是在新鲜空气侧或在新鲜空气输入管中设置节流阀，以便暂时地降低在那里存在的压力，尤其是进气管压力。如果内燃机具有增压装置，那么被再循环的废气必须与新鲜空气一起被压缩。这意味着，必须显著提高增压器功率，因为必须考虑附加的废气质量流量。这也适用于使用节流阀的情况，因为增压装置现在必须补偿节流损失。但是由此也增大了燃料消耗，除了其他方面外，因为受减少的供内燃机使用的压力的限制使得进气功上升。

发明的公开

相反，具有在权利要求1中所述特征的内燃机具有优点，即可以将废气引回到内燃机的新鲜空气侧，而不必增大内燃机的燃料消耗和/或在设置有增压装置的情况下不必增大要求的增压器功率。这按照本发明是这样实现的，即废气再循环装置具有至少一个用于压缩被供给内燃机的新鲜空气侧的废气的压缩机。该压缩机用于压缩废气，亦即提高废气的压力。在此情况下，该压缩机附属于废气再循环装置，该压缩机因此在废气到达内燃机的新鲜空气侧并且在那里与供给内燃机的新鲜空气混合之前压缩该废气。压缩机直接地布置在一个废气再循环线路中，在该线路中只存在被再循环的废气。废气再循环装置因此是一个与新鲜空气侧分开存在的单元。该压缩机因此不是通常设置的内燃机的增压装置的压缩机。被再循环的废气由此在它到达新鲜空气侧之前，即在与新鲜空气会合之前被压缩。废气再循环装置的压缩机使得废气也能够在增压装置的压缩机的下游供到新鲜空气侧，因为该废气已经处于一个足够高的压力水平上。借助于该压缩机提高废气的压力，由此可以将更大数量的废气提供到新鲜空气侧并且因此重新供给内燃机。

本发明的一个扩展方案设置从废气中取出的热能，用于运行压缩机。这个变型实施方案实现了压缩机的特别高能效的运行。在废气中总是存在有热能，如果不被用于运行压缩机，则会未加利用地释放到内燃机的环境中。因此可以提高被再循环的废气的数量，而不必提高内燃机的燃料消耗或设置增压装置的更高的功率。为了从废气中摄取热能，可以设置一个蒸汽回路。

本发明的另一个扩展方案规定，为了提取热能设置了换热器。换热器由此例如是内燃机的废气系统的组成部分。换热器附属于该废气系统并且最好设置在考虑存在的增压装置和/或废气净化装置之后。但是，依据压缩机的能量需求，换热器也可以布置在废气系统的一个地点上，在该处废气具有较高的温度，即在增压装置和/或废气净化装置之前。