专利名称：用于后处理助燃空气供应的增压空气旁路的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及一种排气系统，更具体地说，涉及一种用于后处理助燃空气供应 的增压空气旁路。
背景技术：
本部分的陈述只提供涉及本公开内容的背景信息，并可能不构成现有技术。车辆可包括用于处理由内燃发动机产生的排气的后处理装置。例如，许多车辆包 括在排出流从车辆排出之前收集来自排出流的材料(例如烟灰)的柴油机微粒过滤器，且 这些车辆通常包括为了减少收集到的材料而点燃喷射的燃料的燃烧器。而且，一些车辆包 括碳氢化合物喷射器(例如，火焰重整器、尿素喷射器)，其将碳氢化合物喷射到排出流中， 以在排出流从车辆排出之前减少不受欢迎的物质，比如氮氧化物(NOx)。这些后处理装置典型地接收来自空气供应的空气来发挥作用。例如，燃烧器接收 用于点燃燃料的空气，以减少由关联的微粒过滤器收集的材料。在多数常规系统中，泵被用 于将空气供应到后处理装置。该泵可由发动机驱动，或者该泵可自驱动。这些常规后处理空气供应系统会相对复杂，并且会包括大量部件。另外，各部件会 占据大量空间并因此难以集成到车辆中。此外，这些常规空气供应系统会引起发动机系统 的附加损失，这会降低发动机系统的效率。
发明内容
公开一种用于车辆的发动机系统。该车辆包括内燃发动机、接收吸入流体流的吸 入流体系统以及接收来自所述发动机的排出流的排出流体系统。该车辆还包括涡轮增压器 装置，该涡轮增压器装置包括将压缩流体流供应到内燃发动机的压缩机构件和由所述排出 流致动的能量供应构件。该车辆进一步包括与所述排出流操作性连通以处理所述排出流的 后处理装置。所述发动机系统具有旁路流体系统，该旁路流体系统为所述内燃发动机设置 旁路并包括上游端和下游端。所述上游端接收来自所述压缩机构件的所述压缩流体流的一 部分，所述下游端在所述能量供应构件下游与所述排出流体系统流体连通。所述旁路流体 系统将所述压缩流体流的所述一部分供应到所述后处理装置。另一方面，公开一种用于车辆的发动机系统。所述发动机系统包括内燃发动机和 接收吸入流体流的吸入流体系统。所述发动机系统进一步包括接收来自所述发动机的排出 流的排出流体系统。而且，所述发动机系统包括涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置包括与 所述吸入流体流操作性连通的压缩机构件和与所述排出流操作性连通并被所述排出流致 动的能量供应构件。所述能量供应构件将能量传递到所述压缩机构件，所述压缩机构件向 所述内燃发动机供应压缩流体流。此外，所述发动机系统包括与所述排出流操作性连通以 处理所述排出流的后处理装置。所述发动机系统另外还包括旁路流体系统，该旁路流体系 统为所述内燃发动机设置旁路并包括上游端和下游端。所述上游端接收来自所述压缩机构 件的所述压缩流体流的一部分，所述下游端在所述能量供应构件下游与所述排出流体系统流体连通。所述旁路流体系统将所述压缩流体流的所述一部分供应到所述后处理装置。又一方面，公开一种引导流动通过发动机系统的方法。所述发动机系统包括内燃 发动机、吸入流体系统、排出流体系统、包括压缩机构件和能量供应构件的涡轮增压器装 置、后处理装置以及为所述内燃发动机设置旁路的旁路流体系统。所述方法包括经由所 述吸入流体系统接收吸入流体流；经由所述排出流体系统接收来自所述发动机的排出流； 并经由所述排出流致动所述涡轮增压器装置的所述能量供应构件。所述方法还包括将能量 从所述能量供应构件传递到所述压缩机构件，以将压缩流体流供应到所述内燃发动机。而 且，所述方法包括将所述后处理装置提供为与所述排出流操作性连通以及经由旁路流体系 统接收所述压缩流体流的一部分。此外，所述方法包括通过所述旁路流体系统将所述压缩 流体流的所述一部分引导至所述能量供应构件下游，并到达所述后处理装置。另一方面，公开一种用于车辆的发动机系统。所述发动机系统包括内燃发动机、接 收吸入流体流的吸入流体系统以及接收来自所述发动机的排出流的排出流体系统。所述发 动机系统还包括涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置包括与所述吸入流体流操作性连通的 压缩机构件和与所述排出流操作性连通并被所述排出流致动的能量供应构件。所述能量 供应构件将能量传递到所述压缩机构件，所述压缩机构件向所述内燃发动机供应压缩流体 流。所述发动机系统另外包括流体冷却器，该流体冷却器在所述压缩机构件下游与所述吸 入流体系统能操作地联接以降低所述压缩流体流的温度。而且，所述发动机系统包括与所 述排出流操作性连通以处理所述排出流的后处理装置。所述后处理装置包括用于减少从所 述排出流收集的材料的燃烧器和/或用于将碳氢化合物喷射到所述排出流中的碳氢化合 物喷射器。所述发动机系统进一步包括控制器和旁路流体系统，该旁路流体系统包括上游 端、下游端和旁通阀。所述上游端接收来自所述涡轮增压器装置的压缩流体流的一部分，所 述下游端在所述能量供应构件下游与所述排出流体系统流体连通。所述旁路流体系统将压 缩流体流的所述一部分供应到所述后处理装置。此外，所述控制器改变所述旁通阀的配置 以选择性地改变通过所述旁路流体系统的流动。进一步的应用领域将从这里所提供的说明书中显而易见。应当理解的是，说明书 和具体示例仅在于例示说明的目的，并非意在限定本公开内容的范围。
这里所描述的附图仅为了图示说明，并非意在以任何方式限定本公开内容的范围。图1为具有根据本公开内容教导的发动机系统的车辆的示意图；图2为图示说明操作图1的发动机系统的方法的流程图；图3为具有根据本公开内容教导的发动机系统另一实施例的车辆的示意图；以及图4为图示说明操作图3的发动机系统的方法的流程图。
具体实施例方式下文的描述实际上只是具有代表性，并非意在限定本公开内容、应用或使用。应该 理解的是，在附图中，相应的附图标记指示相似或相应的零件和特征。首先参见图1，车辆10被图示为具有根据本公开内容不同实施例的发动机系统12。发动机系统12包括内燃发动机14。内燃发动机14可为任何适当的类型，比如柴油发 动机、以汽油为动力的发动机等。发动机系统12进一步包括通常以16指示的吸入流体系统和通常以18指示的排 出流体系统。正如将要说明的，吸入流体系统16通常接收来自车辆10外的吸入流体流20， 排出流体系统18通常接收来自发动机14的排出流22。换言之，吸入流体流20穿过吸入流 体系统16到达发动机14。发动机14产生作为燃料燃烧产物的排出流22，排出流22流过 排出流体系统18并从车辆10排出。可以理解的是，流体吸入和排出系统16、18可包括用 于引导相应流体的流动的多个空心管、通路及类似结构。而且，发动机系统12包括涡轮增压器装置24。涡轮增压器装置24可为任何合适 的已知类型。在一些实施例中，涡轮增压器装置24包括压缩机构件26、能量供应构件28和 联接构件30。在一些实施例中，压缩机构件26与吸入流体流20操作性连通，能量供应构件 与排出流22操作性连通。更具体地说，在一些实施例中，压缩机构件26被设置在吸入流体 系统16内，能量供应构件28被设置在排出流体系统18中。能量供应构件28和压缩机构 件26可被固定到联接构件30上，涡轮增压器构件24可被支撑为相对于流体吸入和排出系 统16、18旋转。此外，压缩机构件26和能量供应构件28可各自包括多个翼片。操作时，随 着吸入流体流20流过吸入流体系统16，吸入流体流的流动被压缩机构件26压缩，从而压缩 机构件26向发动机14供应压缩流体流32。同样，排出流22的流动驱动能量供应构件28 旋转，该旋转能量经由联接构件30被传递到压缩机构件26。可以理解的是，涡轮增压器装 置24允许更大量的空气/燃料混合物进入到发动机14的汽缸中，从而提高发动机14的效 率。发动机系统12还可包括流体冷却器33。流体冷却器33在涡轮增压器装置24的 压缩机构件26下游被能操作地联接到吸入流体系统16。操作时，流体冷却器33在压缩流 体流32进入发动机14之前降低其温度。可以理解的是，流体冷却器33可为任何合适的已 知类型。此外，发动机系统12可包括后处理装置34。后处理装置34可与排出流22操作 性连通。换言之，后处理装置34可与排出流22流体连通，并被设置在排出流体系统18内。 可以理解的是，后处理装置34可为用于接收排出流22的至少一部分并处理排出流22的任 何合适的类型，比如柴油机微粒过滤器、碳氢化合物喷射器等。在图1表示的一些实施例中，后处理装置34包括在排出流22从车辆10排出之前 过滤来自排出流22的微粒(即烟灰)的柴油机微粒过滤器36。柴油机微粒过滤器36还可 包括燃烧器38和喷射器40。按照预定次数，喷射器40喷射燃料，燃烧器38点燃从喷射器 40喷射的燃料，柴油机微粒过滤器36收集的微粒物质在已知为“再生”的过程中减少。然 而，可以理解的是，后处理装置34可为用于处理(例如，减少不受欢迎的物质)排出流22 的任何合适的类型。发动机系统12另外包括旁路流体系统42。与流体吸入和排出系统16、18类似，旁 路流体系统42可包括多个管、通路等。该旁路流体系统在吸入流体系统16和排出流体系 统18之间提供流体连通，并为内燃发动机14设置旁路。另外，旁路流体系统42包括上游 端44和下游端46。上游端44接收来自涡轮增压器装置24的压缩机构件26的压缩流体流 32的一部分，下游端46在涡轮增压器装置24的能量供应构件28下游与排出流体系统18流体连通。正如将要说明的，旁路流体系统42将来自吸入流体系统16的压缩流体流32的 一部分供应到后处理装置34。旁路流体系统42可包括旁通阀48。旁通阀48可为用于选择性地改变通过旁路流 体系统42的流动状态的任何合适的类型。而且，旁通阀48可相对于旁路流体系统42被设 置在任何合适的位置。此外，发动机系统12可包括控制器50。控制器50可包括用于改变旁通阀48配置 (例如，改变阀48的位置)的电路、程序控制逻辑、计算机存储器和类似物。控制器50可与 旁通阀48以及后处理装置34连通。正如将要更详细地说明的，控制器50可根据后处理装 置34的预定作业计划表改变旁通阀48的配置(例如位置)。现在参见图2，其中图示一种操作发动机系统12和引导流体通过发动机系统12的 方法52。该方法开始于判定块54，在其中确定是否满足柴油机微粒过滤器36再生的条件。 换言之，判定块54包括确定预定作业计划表是否要求柴油机微粒过滤器36的再生。可以 理解的是，预定作业计划表可在任何合适的车辆状况下要求再生。例如，预定作业计划表可 在行驶一定里程之后、一旦在后处理装置34下游检测到的压力高于预定临界值或者类似 情况时要求再生。如果判定块54否定地回答，则方法52返回到方法52的开始。然而，如果判定块 54肯定地回答，则继续步骤56。在步骤56中，控制器50将使旁通阀48从基本关闭位置移动到打开位置以使通过 流体旁路系统42的流动开始的信号传递到后处理装置34。然后，在步骤58中，发生柴油机微粒过滤器36的再生。更具体地，喷射器40将燃 料喷射到由流体旁路系统42提供的流体中，并且燃烧器38点燃空气/燃料混合物以减少 由柴油机微粒过滤器36收集的微粒。可以理解的是，流体旁路系统42可结合排出流体系 统18将流体提供到燃烧器38，或者流体旁路系统42可将独立于排出流体系统18将流体提 供到燃烧器38，以使后处理装置34能够再生。然后，在步骤60中，控制器50传递使旁通阀48从打开位置移动到基本关闭位置 以基本阻止通过旁路流体系统42的流动的信号。因此，可以理解的是，控制器50控制旁通 阀48的配置和位置，从而根据柴油机微粒过滤器36的预定再生进度表使通过旁路流体系 统42的流动间歇以及通过旁路流体系统42的流动发生。同样可以理解的是，旁路流体系统42的上游端44在流体冷却器33下游。因而， 流过旁路流体系统42的压缩流体流32被流体冷却器33基本冷却。因此，喷射器40不太 可能发生过热和故障。现在参见图3，其中图示根据本公开内容的不同其它实施例的车辆110的发动机 系统112。可以理解的是，发动机系统112与如1和图2的发动机系统12基本相似。同样 可以理解的是，相似的部件用增加100的相似附图标记指示。发动机系统112包括带有上游端144和下游端146的旁路流体系统142。旁路流 体系统142的上游端144在冷却器133上游与吸入流体系统116流体连通。同样，在一些实施例中，发动机系统112包括后处理装置134，比如碳氢化合物喷 射器137 (例如，火焰重整器、尿素喷射器)。碳氢化合物喷射器137可为用于将碳氢化合物 喷射到排出流122中以减少发动机系统112排放的氮氧化物的任何合适的已知类型。
另外，发动机系统112可包括检测排出流122中的排放物的量的排放传感器 (emission sensor) 139。可以理解的是，排放传感器139可为任何合适的已知类型，比如检 测排出流122中的氮氧化物的量的氮氧化物传感器。控制器150与旁通阀148、后处理装 置134以及排放传感器139连通。如下文所描述的，控制器150根据由排放传感器139检 测到的排放物的量改变旁通阀148的配置(例如，所述位置)。现在参见图4，其中图示一种控制发动机系统112和引导流体通过发动机系统112 的方法170。方法170开始于步骤172，其中排放传感器139检测氮氧化物水平。然后，在 步骤172中，控制器150根据由排放传感器139检测到的氮氧化物水平计算旁通阀148的
所需位置。下一步，在步骤176中，控制器150传递信号以改变旁通阀148的位置，从而与在 步骤174中计算出的旁通阀148的所需位置匹配。在一些实施例中，旁通阀148在步骤176 中在部分关闭位置和完全打开位置之间改变。因此，流动被保持为基本连续，但在步骤176 中通过旁路流体系统142的流量是改变的。换言之，通过旁路流体系统142的流量作为从 发动机114的氮氧化物输出的函数而变化，且排放传感器139向旁通阀148提供反馈，以调 节通过旁通阀148到达碳氢化合物喷射器137的流体流动的量。在图3表示的一些实施例中，旁路流体系统142的上游端144在流体冷却器133 上游涡轮增压器装置124的压缩机构件126下游与吸入流体系统116流体连通。在该情况 下，流过旁路流体系统142的流体不会为了改进后处理装置134的性能而被流体冷却器133 冷却。因此，发动机系统12、112包括用于将空气供应到后处理装置34、134的旁路流体 系统42、142。可以理解的是，旁路流体系统42、142不需要独立的空气供应系统或由发动 机14、114驱动的空气供应系统即可将空气供应到后处理装置34、134。因此，发动机系统 112不会太复杂，能包括较少的部件，能更容易地集成到车辆10、110中，并且与现有技术的 发动机系统相比能够提高效率。而且，前面的讨论只公开并描述了本公开内容的示例性实施例。本领域技术人员 将容易地从这种讨论以及从附图和权利要求书认识到，在不脱离如以下权利要求书所限定 的公开内容的精神和范围的情况下，可在其中进行各种改变、改进和变化。
权利要求
一种用于车辆的发动机系统，该车辆包括内燃发动机、接收吸入流体流的吸入流体系统、接收来自所述发动机的排出流的排出流体系统、包括将压缩流体流供应到所述内燃发动机的压缩机构件和由所述排出流致动的能量供应构件的涡轮增压器装置以及与所述排出流操作性连通以处理所述排出流的后处理装置，所述发动机系统包括旁路流体系统，该旁路流体系统为所述内燃发动机设置旁路并包括上游端和下游端，所述上游端接收来自所述压缩机构件的所述压缩流体流的一部分，所述下游端在所述能量供应构件下游与所述排出流体系统流体连通，所述旁路流体系统将所述压缩流体流的所述一部分供应到所述后处理装置。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，进一步包括能操作地联接到所述旁路流体系统 的旁通阀，所述旁通阀选择性地改变通过所述旁路流体系统的流动。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，进一步包括控制器，该控制器改变所述阀的配 置以选择性地改变通过所述旁路流体系统的流动。
4.根据权利要求3所述的发动机系统，其中所述控制器根据所述后处理装置的预定作 业计划表改变所述阀的配置。
5.根据权利要求3所述的发动机系统，进一步包括检测所述排出流中的排放物的量的 排放传感器，并且其中所述控制器根据由所述排放传感器检测到的所述排放物的量改变所 述阀的配置。
6.根据权利要求3所述的发动机系统，其中所述控制器在基本关闭位置和打开位置之 间改变所述阀的配置，使得通过所述旁路流体系统的流动是间歇性的。
7.根据权利要求3所述的发动机系统，其中所述控制器在部分关闭位置和打开位置之 间改变所述阀的配置，使得通过所述旁路流体系统的流动是基本连续的。
8.一种用于车辆的发动机系统，包括内燃发动机；接收吸入流体流的吸入流体系统；接收来自所述发动机的排出流的排出流体系统；涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置包括与所述吸入流体流操作性连通的压缩机构件 和与所述排出流操作性连通以便被所述排出流致动的能量供应构件，所述能量供应构件将 能量传递到所述压缩机构件，所述压缩机构件向所述内燃发动机供应压缩流体流；与所述排出流操作性连通以处理所述排出流的后处理装置；和旁路流体系统，该旁路流体系统为所述内燃发动机设置旁路并包括上游端和下游端， 所述上游端接收来自所述压缩机构件的所述压缩流体流的一部分，所述下游端在所述能量 供应构件下游与所述排出流体系统流体连通，所述旁路流体系统将所述压缩流体流的所述 一部分供应到所述后处理装置。
9.根据权利要求8所述的发动机系统，进一步包括在所述压缩机构件下游与所述吸入 流体系统能操作地联接以降低所述压缩流体流的温度的流体冷却器。
10.根据权利要求9所述的发动机系统，其中所述后处理装置包括燃烧器，并且其中所 述旁路流体系统的所述上游端在所述流体冷却器下游与所述吸入流体系统流体连通。
11.根据权利要求9所述的发动机系统，其中所述后处理装置包括碳氢化合物喷射器， 并且其中所述旁路流体系统的所述上游端在所述流体冷却器上游与所述吸入流体系统流体连通。
12.根据权利要求8所述的发动机系统，其中所述后处理装置包括用于减少从所述排 出流收集的材料的燃烧器和用于将碳氢化合物喷射到所述排出流中的碳氢化合物喷射器 中的至少一个。
13.一种引导流动通过发动机系统的方法，所述发动机系统包括内燃发动机、吸入流体 系统、排出流体系统、包括压缩机构件和能量供应构件的涡轮增压器装置、后处理装置以及 为所述内燃发动机设置旁路的旁路流体系统，所述方法包括经由所述吸入流体系统接收吸入流体流； 经由所述排出流体系统接收来自所述发动机的排出流； 经由所述排出流致动所述涡轮增压器装置的所述能量供应构件； 将能量从所述能量供应构件传递到所述压缩机构件，以将压缩流体流供应到所述内燃 发动机；将所述后处理装置提供为与所述排出流操作性连通； 经由所述旁路流体系统接收所述压缩流体流的一部分；以及通过所述旁路流体系统将所述压缩流体流的所述一部分引导至所述能量供应构件下 游，并到达所述后处理装置。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括提供与所述旁路流体系统能操作地联接 的旁通阀，以及经由所述旁通阀改变通过所述旁路流体系统的流动。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括根据所述后处理装置的预定作业计划表 改变通过所述旁路流体系统的流动。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括检测所述排出流中的排放物的量，以及 根据检测到的所述排放物的量改变通过所述旁路流体系统的流动。
17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括改变通过所述旁路流体系统的流动，使 得通过所述旁路流体系统的流动是间歇性的。
18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括改变通过所述旁路流体系统的流动，使 得通过所述旁路流体系统的流动是基本连续的。
19.根据权利要求13所述的方法，进一步包括提供在所述压缩机构件下游与所述吸入 流体系统能操作地联接的流体冷却器，以及经由所述流体冷却器降低所述压缩流体流的温 度。
20.一种用于车辆的发动机系统，包括 内燃发动机；接收吸入流体流的吸入流体系统；接收来自所述发动机的排出流的排出流体系统；涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置包括与所述吸入流体流操作性连通的压缩机构件 和与所述排出流操作性连通以便被所述排出流致动的能量供应构件，所述能量供应构件将 能量传递到所述压缩机构件，所述压缩机构件向所述内燃发动机供应压缩流体流；流体冷却器，该流体冷却器在所述压缩机构件下游与所述吸入流体系统能操作地联 接，以降低所述压缩流体流的温度；与所述排出流操作性连通以处理所述排出流的后处理装置，所述后处理装置包括用于减少从所述排出流收集的材料的燃烧器和用于将碳氢化合物喷射到所述排出流中的碳氢 化合物喷射器中的至少一个； 控制器；和旁路流体系统，该旁路流体系统包括上游端、下游端和旁通阀，所述上游端接收来自所 述涡轮增压器装置的所述压缩流体流的一部分，所述下游端在所述能量供应构件下游与所 述排出流体系统流体连通，所述旁路流体系统将所述压缩流体流的所述一部分供应到所述 后处理装置，所述控制器改变所述旁通阀的配置，以选择性地改变通过所述旁路流体系统 的流动。
全文摘要
一种发动机系统包括发动机、流体吸入系统和流体排出系统。另外，所述发动机系统包括涡轮增压器装置，该涡轮增压器装置具有与吸入流体流操作连通的压缩机构件和与排气流操作连通并由此被所述排气流致动的能量供应构件。所述能量供应构件将能量传递到所述压缩机构件，所述压缩机构件向所述发动机供应压缩流体流。此外，所述发动机系统包括与所述排气流操作连通以处理所述排气流的后处理装置。所述发动机系统另外包括为内燃发动机设置旁路的旁路流体系统。所述旁路流体系统将所述压缩流体流的一部分供应到所述后处理装置。
文档编号F02B37/18GK101960119SQ200980107715
公开日2011年1月26日 申请日期2009年1月13日 优先权日2008年3月4日
发明者克里斯多佛·J·克莱因菲尔德 申请人:坦尼科汽车操作有限公司