[发明专利]增压内燃机进气的装置、交通工具和增压内燃机进气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用涡轮增压器给内燃机增压进气的装置。本发明还涉及一种带有这种装置的交通工具以及一种用于增压内燃机进气的方法。

背景技术

对温度敏感的部件如涡轮增压器的涡轮或催化器不能在运行中承受任意高的废气温度。然而，常常通过消耗燃料的内燃机运行方式和/或以其它方式通过耗费的冷却方法降低废气的温度。因此，燃烧过程效率的提高通常由于必须遵守温度边界值而受到限制。

由DE 10 2007 058 964 A1已知，通过输入已冷却的二次气流降低废气导管中的温度。二次气流从新鲜空气导管或废气导管中获取、冷却并且借助压缩机压缩并且输送。由此可以根据需要输入冷却气体，并因此调节废气导管中的温度。然而，该装置较耗费并且尤其需要安装和运行另一个涡轮和压缩机。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，给出一种用于增压内燃机进气的装置，其使燃烧过程的效率能够提高并且同时在安装和运行时都不需要很大的技术或能量耗费。除此外，本发明的另一个技术问题是，给出一种用于增压内燃机进气的有效方法。

按本发明该技术问题通过一种用于增压内燃机进气的装置来解决。按本发明的用于增压内燃机进气的装置包括布置在新鲜空气导管中的压缩机、布置在废气导管中的、驱动压缩机的涡轮和在废气导管中沿废气的流动方向布置在涡轮之后的废气催化器。此外，该装置还包括一根在压缩机和内燃机之间从新鲜空气导管中分支出的冷却空气导管，其中，冷却空气导管在内燃机和催化器之间通入废气导管中，并且在冷却空气导管中连接有一膨胀阀。

根据本发明的一种基本思想，至少在内燃机的多种负载状态下，自然地在内燃机入口和出口之间存在压差，并因此在压缩机之后的新鲜空气导管和涡轮之前或之后的废气导管之间存在压差。通过从新鲜空气导管中分支出一条支流作为冷却空气并且基本上绝热地通过膨胀阀减压，可以将所述压差有针对性地用于废气的冷却。将通过膨胀而减压到废气导管中的压力水平的冷却空气输入废气导管中，并因此使废气冷却。

虽然需要首先压缩冷却空气，但这原本就会发生，其中，待利用的压差在一定的负载状态中形成。因此，按本发明的装置可以有针对性地利用该压差，并因此充分发挥了至今未被利用的潜能。

该装置只需要配设带有膨胀阀的冷却空气导管。因此该装置的优点是，通过技术上很简单和廉价的方式实现废气的冷却。因此可以在内燃机的区域内实现更高的废气温度并因此实现有效的、节省燃料的燃烧过程，而不会使温度敏感的部件，如涡轮和催化器受到的负载过大。

按本发明的一种实施形式，冷却空气导管沿废气流动方向在涡轮之前通入废气导管中。

该实施形式的优点是，催化器和温度敏感的涡轮都可以被冷却。

按一种可选的实施形式，冷却空气导管在涡轮和催化器之间通入废气导管。

在该实施形式中，涡轮相应未被冷却，而只有催化器被冷却空气冷却。该实施形式的优点是，可用于冷却空气膨胀并因此可用于冷却该冷却空气的压差大于在涡轮之前输入冷却空气时的压差。也就是说，如果可以取消对涡轮的冷却，则可以借助该实施形式实现对催化器更有力的冷却。

也可以考虑两种实施形式相互组合，并且在涡轮之前设置冷却空气导管的第一通入口并且在涡轮和催化器之间设置第二通入口。在这种情况下，可以在冷却空气导管中设置一个相应地控制冷却空气流的三通阀。那么，根据内燃机的负载状态和冷却需求可在涡轮之前就已开始降低废气温度或也可以在催化器之前才降低废气温度。

该实施形式的优点是，可以在均匀地减轻涡轮和催化器的热负载和只非常好地减轻催化器的热负载之间选择，并因此可以特别灵活地满足当前的冷却空气需求。

膨胀阀可设计为可调节式并因此可对冷却进行调节。

冷却空气导管有利地这样设置，使得从新鲜空气导管中分支出可调节的冷却空气量，例如数量级为新鲜空气导管容量的5％至10％。在冷却空气达到这种量时可以实现充分的冷却效果，而不会负面地影响燃烧过程。

按一种实施形式，可以这样调整涡轮的几何尺寸及形状，使得能够调节形成新鲜空气导管和废气导管之间的预先给定的压差。尤其可以规定，通过打开和封闭涡轮叶片之间的开口改变流动横截面并因此调节废气导管中的压差。

在此，新鲜空气导管和废气导管之间的压差是指冷却空气导管的各连通口之间的压差。

按本发明的用于增压内燃机的装置可以特别有利地使用在带有汽油或柴油发动机的交通工具中。