[发明专利]防止涡轮增压机动车辆内燃发动机的压缩机上游的冷凝物形成的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于防止具有低压排气再循环的涡轮增压机动车辆内燃发动机的压缩机上游的冷凝物形成的方法和设备，其中低压排气从排气后处理单元经由排气再循环冷却器被再循环到压缩机的进气通道，如独立权利要求的前序部分所述。

背景技术

现代柴油发动机和奥托循环（Otto-cycle）发动机通常具有排气再循环（EGR），其中排气被引导返回至进气歧管以便尤其是减小汽缸中的温度峰值（由于混合物中低氧气浓度的设定）。以此方式，有可能进而实现减少或限制氮氧化物的排放，这是有必要的，以便遵守例如排气标准EURO6中规定的限值。

在具有排气涡轮增压器的内燃发动机的情况下，在低压排气再循环和高压排气再循环之间进行区分，其中也可以提供两者。在低压排气再循环的情况下，从排气后处理单元下游分支的排气质量流量在涡轮增压器的压缩机上游的位置被提供到新鲜空气中。在高压排气再循环的情况下，从排气歧管分支的排气质量流量在涡轮增压器的压缩机下游的位置被提供到新鲜空气中。根据当前的工况选择两种排气再循环中的一个。此处，存在较少颗粒物的冷却器低压排气再循环通常是优选的，尤其是因为进气没有被非常热的排气加热，这在高压排气再循环的情况下减小了容积效率，并且因为与在高压排气再循环的情况下一样，涡轮增压器的涡轮上游的排气质量流量没有减小。

然而，低压排气再循环存在的问题在于，根据被吸入的环境空气的的温度和湿度，水滴或冰粒可以从压缩机上游的进气冷凝出，其中水滴或冰粒可以损坏高速旋转的压缩机叶轮的叶片。特别是在机动车辆的内燃发动机运行在冰点以下的环境温度的情况下，存在这种风险，其中在这种情况下，环境温度被理解为表示机动车辆周围的空气的温度。

DE102010032693A1公开了一种用于防止具有低压排气再循环的涡轮增压机动车辆内燃发动机的压缩机上游的冷凝物形成的方法，该低压排气再循环从排气后处理单元经由排气再循环冷却器到压缩机的进气通道，在该方法中，低压排气再循环质量流量的一部分被引导通过绕过排气再循环冷却器的旁路，以便增加混合物温度并且因此消除压缩机上游的冷凝形成的趋势。然而，由于可以被再循环的排气量是有限的，如果环境温度非常低，则所述方法将达到其限值，而且内燃发动机的总体效率将受损害。

发明内容

本发明基于提出一种方法的目的，该方法可以在宽范围的工况和环境条件下被用于在低压排气再循环的情况下防止冷凝物形成，该方法可以以很少的代价实现，并且尽可能不损害内燃发动机的总体效率。

根据本发明，所述目的通过独立权利要求中提出的方法和设备实现。从属权利要求提出了本发明的有利改进。

根据本发明，根据环境温度，即机动车辆周围的空气的温度，压缩机从进气通道接收（除了再循环的排气之外）环境温度下的空气或者已经通过内燃发动机的废热加热的空气或者环境温度下的空气与被加热的空气的混合物。冷凝物在所述相对热的空气混合物中不容易形成，因此压缩机叶片被冰粒或水滴损坏的风险被减小甚至被消除。这使得遵守将来更严格的排气标准成为可能，该排气标准要求在某些工况下排气再循环，比如在氮氧化物存储催化转化器经常需要脱硫期间，甚至低于冰点的温度下。本发明使得有可能出于该目的而使用低压排气再循环的优点取代高压排气再循环的不利副作用。

根据US2007/0062490A1，内燃发动机的进气的一部分通过其废热加热，特别是通过冷却剂热交换器和/或排气热交换器加热是充分已知的。然而，这实现了提供热空气储存的目的，在从火花点火的运行模式快速转换到均匀压缩点火的运行模式的事件中，热空气提供空气燃料混合物的自动点火所需的能量。

在本发明的优选实施例中，当高于上限温度值的环境温度下，压缩机从进气通道基本上只接收处于环境温度的空气，在低于下限温度值的环境温度下，尽可能多的接收可用的经加热的空气（并且，如果需要，接收处于环境温度的额外空气），并且在上限温度值和下限温度值之间的环境温度下，通常接收处于环境温度的空气与经加热的空气的混合物。

优选选择较低的温度值，使得压缩机上游的冷凝物形成被可靠地防止或者至少被防止到没有压缩机叶片被冰粒或水滴损坏的风险的程度上。这在至少15℃的进气口温度下被确保。然而，较低的温度值可以更低，例如大约10℃，特别是如果当前空气的湿度被额外地纳入考虑时。如果环境温度非常低并且没有足够的废热可用，则另外可能的是由于低压排气再循环质量流量的一部分被引导通过绕过排气再循环冷却器的旁路而使用根据现有技术已知的用于防止冷凝物形成的方法。上限温度值优选地被选择成使得容积效率不会被不必要的损害。合适的值是例如20℃。