[发明专利]一种用于稀薄燃烧的增压装置及发动机系统

说明书

本发明提供了一种用于稀薄燃烧的增压装置，所述增压装置为不带有废气旁通阀的涡轮增压器，包括连通发动机排气出口及三元催化器入口的涡轮，所述涡轮包括涡壳、叶轮和氧气分离器，所述氧气分离器设于所述涡壳与所述叶轮之间，发动机燃烧产生并经发动机排气出口排出的废气，经所述涡轮入口带动所述叶轮做功时，叶轮把废气压至氧气分离器表面，氧气分离器用于分离废气中的氧气，氧气过滤后的废气经所述三元催化器排出。本发明的增压装置不需额外增加稀薄燃烧后处理装置，降低复杂度和成本，且该增压装置可全工况全时采用稀薄燃烧，充分发挥了稀薄燃烧高热效率的特点。本发明还涉及一种发动机系统。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种用于稀薄燃烧的增压装置及发动机系统。

背景技术

稀薄燃烧是一种发动机的燃烧方式，不同于传统的当量比燃烧，稀薄燃烧通过引入过量空气，降低燃烧温度进而减小NO_x排放的同时，也大幅降低了传热损失，从而提高了发动机的热效率。

然而，传统的三元催化器只适用于当量空燃比附近的狭窄范围，如在稀薄燃烧中使用传统三元催化器进行催化还原，必然导致排气后处理效果大打折扣，因而需要适用于稀薄燃烧的后处理技术。目前，稀薄燃烧的后处理技术方案如下：

现有第一技术方案中:主动式SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原技术)，该后处理装置需要自带尿素罐，利用尿素产生的NH₃将排气中的NO_x还原成无毒的N₂，但由于主动式SCR需自带尿素罐，加大整车布置难度，且尿素需要定时加注，提高使用难度、降低使用范围。

现有第二技术方案中：LNT(Lean NO_X trap，稀燃NO_X捕集技术):利用发动机混合气浓度变化而进行周期性的吸附—催化还原的一种稀薄燃烧后处理装置，捕集阶段LNT在稀薄燃烧条件下吸附尾气中的NO_X，还原阶段LNT在浓混合气的条件下将所吸附的NO_X还原成无毒的N₂，LNT的工作原理需要发动机间断性地处于浓混合气区域，以牺牲油耗的代价换取低NO_x排放，且浓稀切换频率需要根据不同发动机运行工况进行标定，加大标定难度，对EMS(Engine Management System,发动机管理系统)的控制策略也提出了更高要求。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种结构简单、操作方便且可直接利用传统的三元催化器对排气中的NO_x进行后处理的用于稀薄燃烧的增压装置及发动机系统。

本发明提供了一种用于稀薄燃烧的增压装置，所述增压装置为不带有废气旁通阀的涡轮增压器，包括连通发动机排气出口及三元催化器入口的涡轮，所述涡轮包括涡壳、叶轮和氧气分离器，所述氧气分离器设于所述涡壳与所述叶轮之间，发动机燃烧产生并经发动机排气出口排出的废气，经所述涡轮入口带动所述叶轮做功时，叶轮把废气压至氧气分离器表面，氧气分离器用于分离废气中的氧气，氧气过滤后的废气经所述三元催化器排出。

一实施例中，所述涡壳与所述氧气分离器之间形成有用于收集分离出的氧气的收集腔，所述收集腔连通发动机进气系统入口。

一实施例中，所述收集腔通过氧气循环管道连通发动机进气系统入口，所述氧气循环管道内设有单向阀。

一实施例中，所述氧气循环管道的出口向外凸伸出所述增压装置。

一实施例中，所述氧气分离器为能够吸附并过滤废气中的氧气分子的氧气分子筛。

一实施例中，所述增压装置还包括与所述涡轮同轴连接的压气机。

一实施例中，所述压气机和所述涡轮的连接轴上设有能量回收电机。