专利名称：具有涡轮增压和低压排气再循环的内燃发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃发动机，其具有涡轮增压机、内燃发动机排气管内的第一颗粒过
滤器以及包括第二颗粒过滤器的低压排气再循环通道。本发明还涉及在具有涡轮增压和低 压排气再循环的内燃发动机上进行排气再循环的方法。
背景技术：
具有涡轮增压机、内燃发动机排气管内的第一颗粒过滤器以及包括第二颗粒过滤 器的低压排气再循环的内燃发动机以及在内燃发动机上进行排气再循环的方法已通过DE 102006038706A1为人所知。其中，为减少氮氧化物而再循环的排气在第一颗粒过滤器的下 游和尾气处理器以及消声器的上游处从排气管中分流出来。所述位于低压排气再循环通道 中的第二颗粒过滤器会被动地由高温排气加热到最高800摄氏度。 在高压排气再循环中，再循环排气在涡轮增压机的涡轮上游被分流，与高压排气 再循环不同，在低压排气再循环中，再循环排气是在通过颗粒过滤器之后在涡轮增压机的 涡轮下游被分流的。因此，与高压再循环相比，低负荷运行状态下的低压排气再循环存在以 下不足背压更高，进气通道内燃烧物质的比例形成期/组成平衡过程更长。
发明内容
作为本发明基础的目的是提供改良的低压排气再循环
该目的通过本发明所述的装置和方法得以解决。 当排气再循环管道在第一颗粒过滤器上游从排气管中分岔时，必须使更少的气流 通过第一颗粒过滤器和/或催化氧化器，以降低排气背压。此外，能够显著减小排气再循环 部件的体积。因而显著改善了排气再循环的响应速度。可加热的颗粒过滤器能将再循环排 气中含有的不允许进入到涡轮增压机的压縮机的烟灰和燃油微粒燃烧掉，这样就使得颗粒 过滤器不容易堵塞。此外，与普通的颗粒过滤器相比，这样一种可加热的颗粒过滤器具有明 显更小的尺寸。 在燃烧烟灰和燃油微粒时，不将可加热的颗粒过滤器一直保持一个温度值，而只
是在再生的意义上对其阶段性地加热，这是合理的。另外，合适的时间点是例如在涡轮增压
机低速转动的运行状态，因而那些从过滤器上泄露的可能没有燃烧或者只是部分燃烧的烟
灰和燃油微粒，就不会损坏涡轮增压机的压縮机。另外，在涡轮增压机低速运转时，通过过
滤器的气体通量较小，因而所需投入的热功率也小。 本发明其他的优选方式可从各从属权利或者说明书中获知。
下面借助于附图对本发明进行进一步的示例性解释。 本发明的附图为一个具有涡轮增压和低压排气再循环的内燃发动机的原理图。所 述实施例虽只涉及柴油发动机，但是本发明同样也能应用于其他各种内燃发动机。
具体实施例方式
用示意图描绘的多汽缸柴油发动机2具有进气通道4和排气通道6。所述排气通 道6通过集气器8连通至排气管10，而排气管10则连通至涡轮增压机14的涡轮12上。所 述涡轮12通过转轴16与涡轮增压机14的压縮机18接合。所述涡轮增压机14可以是具 有固定几何形状的涡轮增压机(FGT)或者可变几何形状的涡轮增压机(VGT)。
在涡轮12的排气口连接有排气管20，其中顺次安装有柴油催化氧化器22、柴油颗 粒过滤器24、用于调节排气背压的调节系统以及消声器30，所述调节系统包括一个节流阀 26和一个在所述节流阀26旁路延伸的具有整合阀门的歧管28。 在涡轮12的下游及柴油催化氧化器22的上游，低压排气再循环管32与排气管20 连接，所述低压排气再循环管32通过排气再循环阀门34连通至新鲜空气通道36，新鲜空气 从空气过滤器38导入至所述涡轮增压机14的压縮机18内。 由压縮机18压縮的新鲜空气与再循环排气的混合物经空气进气管40到达进气冷 却器和进气分配器的组合体42，混合气体在这里被冷却，然后分配到进气通道4中。所述进 气冷却器和进气分配器42包括一个未显示在图中的歧管，根据需要，进气混合气体可被导 入进气冷却器和进气分配器的组合体42或者导入位于进气冷却器和进气分配器42旁路的 歧管。 另外，节气阀44可以位于进气管40内，以便在关闭柴油发动机2时关闭进气管 40。 所述低压排气再循环管32包括可加热的颗粒过滤器46，再循环排气流经该颗粒 过滤器。所述颗粒过滤器46包括电子加热器(例如以整合到过滤器阵列里由加热丝或灯 丝组成的栅极47的形式)，通过所述电子加热器，再循环排气中烟灰和燃油微粒就可能被 燃烧掉。 在颗粒过滤器46的下游和排气再循环阀门34的上游，所述低压排气再循环管32 还可能包括一个热交换器48，其将含在排气中的热量导向任意的散热器，比如进气冷却器 和进气冷却器的组合体42。所述热交换器48包括未在图中显示的歧管，视情况而定，进气 混合气体可以被导入热交换器48，或者导入位于热交换器48旁路的歧管中。
权利要求
内燃发动机(2)，其具有涡轮增压机(4)、置于内燃发动机排气管(20)内的第一颗粒过滤器(24)和包括第二颗粒过滤器(46)的低压排气再循环管(32)，其特征在于，所述排气再循环管(32)在所述排气管(20)的所述第一颗粒过滤器(24)的上游分岔，而所述第二颗粒过滤器(46)具有加热装置(47)。
2. 根据权利要求l所述的内燃发动机(2)，其特征在于，所述第二颗粒过滤器(46)的 所述加热装置(47)以如下方式构造，S卩，该装置能在所述第二颗粒过滤器内产生实质上高 于800摄氏度的温度。
3. 根据权利要求l所述的内燃发动机(2)，其特征在于，所述第二颗粒过滤器实质上小 于所述第一颗粒过滤器。
4. 根据前述任一权利要求所述的内燃发动机(2)，其特征在于，所述第二颗粒过滤器 (46)的所述加热装置为电子加热器(47)。
5. 根据权利要求4所述的内燃发动机(2)，其特征在于，所述第二颗粒过滤器(46)的 所述电子加热器具有一个或多个由加热丝或灯丝组成的栅极。
6. 根据前述任一权利要求所述的内燃发动机(2)，其特征在于，所述排气再循环管 (32)在所述第二颗粒过滤器(46)的下游和涡轮增压机(14)的压縮机(18)的上游接入到 新鲜空气管道(36)中。
7. 根据前述任一权利要求所述的内燃发动机(2)，其特征在于，所述排气管(20)在所 述排气再循环管(32)的歧管的下游以及所述第一颗粒过滤器(24)的上游或下游具有催化 氧化器(22)。
8. 根据前述任一权利要求所述的内燃发动机(2)，其特征在于，所述内燃发动机为柴 油发动机。
9. 在具有涡轮增压、低压排气再循环和置于排气管(20)内的第一颗粒过滤器(24)的 内燃发动机中用于排气再循环的方法，且其中低压排气再循环管(32)包含第二颗粒过滤 器(46)，其特征在于，再循环排气在所述第一颗粒过滤器(24)上游从所述排气管(20)中分 岔，和在所述第二颗粒过滤器(46)内燃烧掉燃料包含在再循环排气中的烟灰和燃油微粒。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包含在再循环排气中的烟灰和燃油微粒 是通过所述第二颗粒过滤器(46)内由电子加热的加热丝或灯丝燃烧。
11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，被除去烟灰和燃油微粒的再循环排气在 所述内燃发动机的涡轮增压机(14)的压縮机(18)上游被输入到所述内燃发动机的新鲜空 气管道(36)中。
12. 根据权利要求9至ll之一所述的方法，其特征在于，所述排气管(20)在所述排气 再循环管(32)的歧管的下游以及所述第一颗粒过滤器(24)的上游或下游包括催化氧化器 (22)。
13. 根据权利要求9至12之一所述的方法，其特征在于，所述内燃发动机为柴油发动机。
全文摘要
本发明涉及内燃发动机(2)，其具有涡轮增压机(4)、置于内燃发动机排气管(20)内的第一颗粒过滤器(24)和包括第二颗粒过滤器(46)的低压排气再循环管(32)。其中，当所述排气再循环管(32)在排气管(20)的第一颗粒过滤器(24)的上游分岔，而所述第二颗粒过滤器(46)具有加热装置时，一个体积较小、快速反应的低压排气再循环就可以实现。此外，所述发明也涉及到相应的排气再循环方法。
文档编号F01N3/021GK101725437SQ20091016840
公开日2010年6月9日 申请日期2009年8月24日 优先权日2008年10月22日
发明者C·维吉尔德, D·罗格 申请人:福特环球技术公司