[发明专利]优化发动机性能以高扭矩运行的装置、方法和系统

说明书

本发明提供了一种优化发动机性能以高扭矩运行的装置、方法和系统。一种内燃发动机系统例如柴油发动机可被优化以在靠近发动机的最大输出扭矩的扭矩水平下使用。这样的系统可以具有减轻NOx排放以满足适用的标准而不需要对排气进行后处理的排气再循环系统。该排气再循环系统可以利用控制系统、喷射器、排气、喷射器、脉冲俘获装置和/或增强其运行的其它部件。该系统可以利用与排气再循环系统相配合的涡轮增压器。该涡轮增压器可包括可变几何涡轮增压器，以及该涡轮增压器可以利用提供所需的燃料消耗和排放特性的排气泄压阀或其它部件。

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体地涉及为新兴市场中的运行而优化的发动机系统。

背景技术

新兴经济体中车辆和的内燃机的使用正在增加以支持经济增长。这已导致了对柴油发动机系统的需求有所增加。然而，现有的柴油发动机系统可能没有进行精心设计以满足新兴市场所带来的经济、管理或运行需求。

在柴油发动机系统的设计和制造中有许多需要权衡的地方。燃料的经济性、系统的成本、排放、功率、重量、可靠性、维护费用以及其他因素都可成为与发动机设计的相互关联的方面。因此，旨在满足发达市场的标准的现有发动机系统可能不能很好地适应新兴市场所带来的需求。

存在着更密切地匹配新兴市场的需求来设计柴油发动机的需求。理想情况下，这种发动机的设计应生产成本低廉、燃料消耗和其他的如柴油机排气处理液的消耗低、可靠，且能满足新兴市场有经验的操作条件下的输出需求。

发明内容

本申请的主题响应于现有技术的现状而形成且特别响应于现有技术中还没有通过现有的内燃机系统完全解决的问题和需求而形成。因此，本申请的主题形成为提供克服了现有技术中的内燃机系统中的至少一些缺点的内燃机装置、方法及系统。

在一个实施例中，提供了一种内燃机系统。该内燃机系统可包括内燃机，该内燃机包括多个燃烧汽缸。该内燃机可以接收空气且产生排气。空气处理系统向内燃机发送空气。空气处理系统包括双入口涡轮增压器且包括第一和第二进气蜗壳，其中所述第一和第二进气蜗壳中的每一个都接收来自内燃机的排气的一部分。排气后处理系统被连接到所述内燃机以接收排气。排气后处理系统从排气中去除污染物而不依赖于任何设计成用于减少NO_x的基于氨的选择性催化还原工艺。排气再循环系统将部分排气转移进入到要被内燃机接收的空气中。

双入口涡轮增压器可包括非对称的涡轮增压器，使得第一进气蜗壳的剖面面积与第二进气蜗壳的剖面面积不同。此外，双入口涡轮增压器可包括可变几何涡轮增压器，使得所述第一进气蜗壳和第二进气蜗壳中的一个的剖面面积是可调节的。在可变几何涡轮增压器中，也有可能第一进气蜗壳和第二进气蜗壳两者的剖面面积都是可调节的。

空气处理系统可包括排气阀门，该排气阀门转移部分排气使得该部分排气绕过非对称的涡轮增压器。该排气阀门可位于第一进气蜗壳和第二进气蜗壳中不提供排气再循环的那个，或者该排气阀门可位于提供排气再循环的那个。

该排气再循环系统可以被配置成使得内燃机系统满足中国针对NO_x.的FFM NS5排放要求而不需要排气后处理系统以实施任何旨在减少氮氧化物的后处理。该排气后处理系统可以包括由柴油机氧化催化剂和分流式过滤器中的任何一个。

排气循环率取决于所涉及的特定工况点而可能有所不同。例如，当在低转速、高负荷运转时，排气再循环系统可以提供范围在10％至25％之间的排气再循环率。然而，在其他工况点，排气再循环率可能高达约30％。此外，在某些情况下，可能希望有更高的排气再循环率和更低的NO_x输出，从而在典型的运行条件下允许有更好的制动燃料消耗率（BSFC）。