[发明专利]汽车内燃机的空气引导系统的装置及使该装置运转的方法

说明书

本发明涉及汽车内燃机的空气引导系统的装置及使该装置运转的方法。系统具有形成在使排气膨胀的排气管线和压缩吸气的吸气管线之间的涡轮增压器。装置具备壳体；在内燃机和涡轮增压器的涡轮机侧之间从排气管线分支出的高压流动路径；在排气的流动方向上在涡轮增压器的涡轮机侧后方分支出的低压流动路径；在被吸入的空气质量流的流动方向上，在涡轮增压器的压缩器侧前方分支出的流动路径和排气热交换器。装置具备具有阀的第一流动路径及第二流动路径，它们与流动路径一同连接于入口区域。高压流动路径、低压流动路径及流动路径中的至少各一部分和排气热交换器被统合在壳体的内部，壳体由彼此连接的小型单元形成。本发明还涉及以规定的方式使装置运转的方法。

技术领域

本发明涉及汽车内燃机的空气引导系统的装置。上述系统具有在用于使排气膨胀的排气管线和用于压缩吸气(intake air)的吸气管线之间形成的涡轮增压器(turbocharger)。上述装置具有：壳体；在上述内燃机和上述涡轮增压器的涡轮机侧之间，从上述排气管线分支的具有阀的高压流动路径；沿着排气的流动方向，在上述涡轮增压器的涡轮机侧后方分支的具有阀的低压流动路径；沿着吸入的空气质量流的流动方向，在上述涡轮增压器的压缩器侧前方分支的流动路径和排气热交换器。

背景技术

在现有技术中公知有汽车内燃机的排气再循环系统。对于上述种类的排气再循环系统而言，在氮氧化合物此外还有碳氢化合物、微粒子或者二氧化碳的排放方面，为了遵守排气的法定标准/排出规定，或者减少油耗，会在吸入于内燃机的外气中混合已冷却或者未冷却的排气。在这种情况下，在从位于发动机外部的排气管线导出排气后，排气与外气混合而向新的燃烧过程供应。

为了控制贯穿涡轮增压器流动的排气质量流，即为了控制涡轮增压器的涡轮机侧，使用旁路阀(还表示为“废气门(waste gate)”)，并且为了控制贯穿涡轮增压器流动的吸入的空气质量流，即为了控制涡轮增压器的压缩器侧，作为安全阀(relief valve)或者排放阀(drain valve)(还表示为“排泄(Blow-Off)”阀或者“压力安全(Pop-Off)”阀)，使用溢出空气再循环阀(overrun air recirculation valve)。在增加压力(boost pressure)预定的情况下，尤其是作为瓣阀(flap valve)形成的旁路阀被配置于涡轮增压器的压缩器侧的致动器开放，为了最终防止涡轮机的旋转速度上升，排气质量流的至少一部分经过上述涡轮增压器的涡轮机旁而被引导。在该情况下，上述旁路阀被电动致动器或者加压容器的控制棒(control rod)控制。在发动机中由于性能要素急剧减少而使通过涡轮增压器的空气质量流急剧减少的情况下，为了不使上述涡轮增压器受损，尤其使用形成为座阀(seatvalve)的并且被压力差或电气控制的溢出空气再循环阀。

在现有技术中公知有由柴油发动机系统和汽油发动机系统等多种排气再循环系统，在该情况下，在高压区域及/或低压区域分别使用排气再循环。在低压区域进行排气再循环的情况下，所显示的不同点在于如催化剂那样在排气后处理前后抽出排气。在该情况下，排气再循环系统可以具有排气热交换器、大致形成为座阀或提升阀(poppet valve)的阀和具有大致作为瓣阀或者提升阀形成为电气式或者加压容器的旁路阀的旁路管线。

图1中示出具有排气再循环组合体(arrangement)2a’、2b’的现有技术中所公开的内燃机3的空气引导系统1’。上述系统1’具备用于吸入内燃机3用燃烧空气的吸气管线8。外气通过上述吸气管线8沿着流动方向9经过涡轮增压器5的压缩器侧而从外部被吸入。被压缩的空气通过中间冷却器(intercooler)10引导至内燃机3后向各个汽缸分配。燃烧时产生的排气通过排气管线4经过涡轮增压器5的涡轮机侧而排出。涡轮增压器5的涡轮机侧和压缩器侧例如通过杆而被机械连接，其结果上述涡轮机驱动上述压缩器，因此空气处理量(air throughput)增加或者内燃机3的活塞的吸入动作减少。涡轮增压器5最终由排气的剩余压力(residual pressure)获得用于压缩吸入的空气的能量。排气沿着排气的流动方向7通过涡轮增压器5的涡轮机侧和排气后处理装置6a、6b后向外部排出。