[发明专利]用于控制在增压内燃机进气口处的空气和废气的喷射的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于控制在涡轮增压内燃机进气口处注入的空气量的装置，该装置包括涡轮增压系统，该涡轮增压系统包括涡轮增压器(7)，该涡轮增压器(7)具有连接于所述涡轮增压器的至少一个废气出口的涡轮机(8)，该装置还包括外部空气压缩机(10)、用于将压缩空气从压缩机部分输送到涡轮机入口的管线(15、18)、以及在废气出口和压缩空气进气管线(4)之间的EGR管线(18、21)。该装置的特征在于，部分输送管线和EGR管线共用至少一个共同部分(18)。

本发明涉及用于控制将一定量空气馈送给涡轮增压内燃机、特别是固定式发动机或者汽车或工业车辆发动机的进气口的装置的架构和装置。

具体地，本发明适用于配备有废气再循环回路的发动机、特别是柴油发动机。

如广为人知的，内燃机所传递的功率取决于馈送入该发动机的燃烧室的空气量，该空气量本身与该空气的密度成比例。

因此，通常在允许外部空气进入燃烧室之前通过压缩外部空气来增加该空气量。这种被称为涡轮增压的运行可通过使用诸如涡轮增压器或驱动压缩机之类的任何装置实现，压缩机可为离心式或正排量压缩机。

用于涡轮增压的涡轮增压器包括通过轴连接于旋转压缩机的旋转单流道或双流道涡轮。来自发动机的废气流过涡轮，然后该涡轮被旋转。接着，该旋转被传递至压缩机，该压缩机通过它的旋转，在外部空气被馈送入燃烧室之前压缩外部空气。

如在法国专利申请第2,478,736号中更好地描述的那样，该申请旨在更进一步通过增加压缩机对外部空气的压缩，以便能够显着地扩增发动机压缩室中的这种压缩空气量。

这更具体地通过增加涡轮的旋转速度以及因此增加压缩机的旋转速度来实现。

因此使用称为增压回路的流体放大器回路，通过该流体放大器回路，离开压缩机的部分压缩空气被分流，以便在与废气混合的同时直接被允许进入涡轮机入口。然后，更大量的流体(压缩空气和废气的混合物)贯穿该涡轮，这允许增加涡轮的旋转速度，且因此增加压缩机的旋转速度。因此，该压缩机速度的增加允许在该压缩机中被压缩的外部空气在被馈送到发动机的燃烧室之前升高该外部空气的压力。

因此，压缩空气具有更高的密度，这允许增加燃烧室中包含的空气量。

这种类型的涡轮增压发动机，虽然令人满意，但涉及较明显的缺点。

实际上，在涡轮机入口处进入的压缩空气流并未被正确控制，这可能导致发动机功能失常。

因此，借助示例，在过大量的压缩空气分流(转移)到涡轮机入口的情况下，进入涡轮机的废气被所述空气冷却过多，这导致整体涡轮增压效率的降低。

此外，包括增压回路在内的当前的涡轮增压构想的主要困难之一在于其与废气再循环的兼容性。实际上，大多数柴油发动机配备有称为EGR回路的废气再循环回路，用于在源头限制NO_x排放。

废气再循环通常通过HP EGR(高压废气再循环)回路实现，该回路从涡轮机上游抽出废气并从进气压缩机下游送出废气。再循环废气严格地沿与从增压回路分流的空气相反的方向循环，两个回路之间可能存在冲突，其效果相互抵消。因此，需要限定特定的空气回路架构，以允许增压回路和HP EGR回路兼容。

文献EP-1,138,928描述了一种EGR回路和一个在所有方面都有区别的增压回路，这需要复杂的构造和控制。

另一方面，本发明涉及一种优化的空气回路和废气再循环架构，该架构能够在单个发动机中使用HP EGR或增压回路，同时避免各个管线和控制器的过大的复杂性。