专利名称：用于改善内燃机的废气再循环的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于改善具有废气涡轮增压器的内燃机、特别是柴油机的废气再 循环的方法和设备。
背景技术：
废气的再循环在内燃机中被用作为用于降低有害物质排放例如氮氧化物NOx的 可能性。在此，内燃机废气的一部分量被重新再循环到内燃机的进气系统中，其中例如控制 打开和关闭废气再循环阀。内燃机例如柴油机通常装备有废气涡轮增压器。但在废气再循环中，在不稳定的范围内出现这样的状态，在这些状态中废气压力 不足以将经由废气再循环取出的部分量输送到内燃机的进气管或进气歧管中。在这样的运 行状态中，结果便是NOx在废气中的过高含量。这样的具有废气涡轮增压器的内燃机例如活塞式内燃机如柴油机在加速时例如 具有称作“涡轮迟滞/盲区(Turboloch)”的运行状态。在此，内燃机在加油门的情况下仅 在一定的延迟时间之后才以转速提高作出反应，其中没有废气能量、亦即也没有足够的废 气压力提供用于驱动废气涡轮增压器并且因而没有提供被压缩的新鲜气体。为了消除该 “涡轮迟滞”，已经给出公开文献DE 102006008783A1和DE 102006785A1描述的一些解决建 议。在这里，例如从压缩空气储存器将压缩空气受控制地导入内燃机的进气管中，以便在内 燃机的新鲜气体需求提高时满足该需求。这借助一设置在涡轮增压器的压缩机和进气歧管 之间的进气管中的构件来实现，该构件具有压缩空气接头和受控制的活门。在供应压缩空 气时，将该受控制的活门关闭，从而压缩空气不是流入到废气涡轮增压器的压缩机中，而是 定向地流入进气管中。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于改善废气再循环的方法和设备，其中消除 或者说显著减少了上述缺陷并且创造另外的优点。所述目的通过一种具有权利要求1的特征的方法和通过一种具有权利要求6的特 征的设备来实现。本发明的基本构思在于，将在压缩空气吹入内燃机的进气管中时产生的负压用于 抽吸被再循环的废气。由此有利地实现，消除或者说显著地减少在内燃机的不稳定的运行范围内出现 的、废气具有过高的氮氧化物含量的状态。按照本发明的、用于改善具有废气涡轮增压器的内燃机、特别是柴油机的废气再 循环的方法具有以下方法步骤测定内燃机的运行参数，以便确定废气的压力值；根据这 样确定的废气的压力值受控制地供应压缩空气，以便在气体供应装置的供应段中产生负 压；借助所产生的负压将内燃机废气的一部分量抽吸到气体供应装置的供应段中；并且将 这样抽吸的部分量的废气经由与气体供应装置连接的进气管再循环到内燃机中。
压缩空气被以高的压力经由一受控制的阀例如磁阀或气动阀吹入。在此，直接在该阀的出口后面在小的区域内产生被吹入的空气的很高的流动速度、优选音速。在该区域 内便存在比在内燃机的进气管中明显更小的压力。在另一实施方式中优选的是，将该区域构成为文丘里结构，由此所产生的负压特 别强地显著起作用。再循环的废气的部分量被负压抽吸到该负压区域中。作为替代方案也 可以应用喷射泵结构。特别是在废气压力低的、内燃机的运行状态下实现将压缩空气吹入连同抽吸要再 循环的废气。当直接或间接测得的废气压力值低于能事先确定的值时，接通压缩空气阀。然 后建立负压并且通过接通如此打开废气再循环中的再循环阀，使得废气的要再循环的部分 量被抽吸。要再循环的被抽吸的废气被连同压缩空气一起吹入内燃机的进气管中。为了压缩 空气和被抽吸的废气定向地被引导到进气管中，可设置一调节元件，该调节元件使流动定 向地转向到进气管中。按照本发明的、用于改善具有废气涡轮增压器的内燃机、特别是柴油机的废气再 循环的设备具有废气再循环装置，该废气再循环装置与内燃机的排气管和进气管处于连 接；设置在废气再循环装置中的再循环阀，用于受控制地接通废气再循环；以及气体供应 装置，该气体供应装置设置在进气管和废气涡轮增压器的压缩机之间并且与压缩空气管联 接，其中气体供应装置还具有带有用于废气再循环装置的接头的抽吸通道，并且该抽吸通 道通入压缩空气管的供应段中。一优选的实施方式规定，气体供应装置具有多个测量装置，用于沿流动方向在调 节元件前面和后面测量气体供应装置中的流动参数。由此能以简单的方式获得例如关于进 气管中的当前进气压力的测量值，其中这些测量装置例如是压力传感器。由进气压力和例 如发动机控制装置的另外的测量值如内燃机转速，也可以推断出废气压力。在另一实施方式中，气体供应装置是用于新鲜空气供给的装置的新鲜气体管段， 用于受控制地吹入压缩空气。在这里，得到鉴于所谓“涡轮迟滞”的压缩空气吹入的优点与 改善的废气再循环的组合。
现在根据实施例参照附图更详细地说明本发明。在这里示出图1示出一内燃机的示意图，该内燃机具有废气涡轮增压器、废气再循环装置和 按照本发明的用于改善废气再循环的设备；图2示出按照本发明的设备的气体供应装置的第一实施例的示意性剖视图；以及图3示出按照本发明的设备的气体供给装置的第二实施例的按图2的连接段X的 放大的示意性剖视图。
具体实施例方式相同的构件或具有相同功能的功能单元以相同的附图标记在图中标出。图1示出一内燃机1的示意图，该内燃机具有废气涡轮增压器9、废气再循环装置 34和按照本发明的用于改善废气再循环的设备。在该示例中，内燃机1是具有六个汽缸2、一个进气管3和一个排气管4的柴油机。进气管3经由气体供应装置10与废气涡轮增压器9的压缩机12连接，它经由空气滤清器7连接在用于新鲜气体TO的空气进口 5上。废 气涡轮增压器9的压缩机12与废气涡轮机13联接，该废气涡轮机在排气管4中设置在内 燃机1的用于废气AG的废气出口 6前面并且由废气AG驱动。此外，排气管4经由废气再循环装置34与进气管3经由气体供应装置10联接，下 面还要详细地描述该气体供应装置。废气再循环装置34分成一第一输入管段35和一第二 输入管段36。在这些输入管之间设置有一再循环阀37，该再循环阀例如可以是磁阀或气动 阀。气体供应装置10还与压缩空气管11连接，以便供应压缩空气DL。压缩空气DL例 如储存在压缩空气容器中和/或由压缩空气设备(未示出)产生。例如这可以是在商用车 中存在的压缩空气发生设备或附加的设备。发动机控制装置8与汽缸2的喷射设备连接。为此，仅象征性示出一条控制线14。 另一连接线15连接在气体供应装置10的控制单元16上。发动机控制装置8以已知的方式 控制内燃机并且不进一步阐述。经由连接线15获得气体供应装置10的另外的测量数据， 这在下面还要更详细地阐述。在该示例中，气体供应装置10是新鲜气体管段，如其在DE 102006008783A1和DE 102006008785A1联系所属的压缩空气发生所描述的那样。因而这里省去详细的阐述。气体供应装置10连同所属的功能单元在图2中以纵剖视图在第一实施例中示意 示出。气体供应装置10包括一管状体，该管状体以其带有用于新鲜气体入流17的入流 段28的右侧与废气涡轮增压器9的压缩机12 (见图1)连接。此外，在流动方向上(在图 2中从右向左)，能绕旋转轴21枢转地设置有一活门形式的调节元件20。该调节元件与调 整单元22和位置发送器23联接。通过调节元件20，气体供应装置10的管状体的通道横截 面并且因而入流17构成为可改变的。在气体供应装置10的左侧区域内设置有出流段29，该出流段与用于出流18的进 气管3连接(见图1)。在该示例中，在出流段29中在下侧设置有一具有供应段27的连接 段32，其中供应段27构成通道状的并且以一端与出流段29连通。供应段27的另一端与 阀30连接，该阀在这里构成为电磁阀并且以其连接侧构成为用于压缩空气管11的压缩空 气入流19(见图1)。在阀30的出口的上方，连接段32与抽吸通道33连接，该抽吸通道与 废气再循环装置34的第一输入管段35连通。再循环阀37和第二输入管段36连接到该第 一输入管段35上，它与排气管4连接(见图1)，这应由箭头表示。再循环阀37在该示例中 同样是电磁阀。此外，气体供应装置10沿流动方向在调节元件20前面在入流段28中以及沿流动 方向在调节元件20后面在出流段29中分别具有一个测量通道26。在每个测量通道26上 连接一个测量装置24、25，该测量装置在该示例中分别是压力传感器。气体供应装置10的控制单元16与控制元件20的位置发送器23和调整单元22、 测量装置24、25以及与阀30和37连接。此外，它与发动机控制装置8连接并且具有用于 排气管和/或废气涡轮增压器的另外的连接件例如压力传感器、温度传感器等的接头31。现在描述该设备的功能。
当废气压力由于内燃机1的一定的运行条件而减小时，这由内燃机1的传感器例 如用于转速、压力、温度的传感器确定。这些测量值在发动机控装置8中以及在车辆中存在 总线系统的情况下在该总线上是可用的并且能由控制单元16调用，例如经由与发动机控 制装置8的连接线15和/或经由接头31。控制单元16由这些值在与事先确定的阈值的比 较中得出，废气压力已低于该阈值并且废气再循环因而不再是可能的。现在控制单元控制 打开阀30，入流的压缩空气DL处于很高的压力下并且通过其高的、优选为音速的流动速度 在阀30的出口上在供应段27中产生高的负压。然后打开再循环阀37，由控制单元16的另 一信号控制地，并且废气的一部分量由废气再循环装置34抽吸到供应段27中，并由入流的 压缩空气一起拖走。同时，控制单元16发出一信号给控制元件20的调整单元22，以关闭或 减小至入流段28的横截面，从而压缩空气与再循环的废气的流动作为定向的出流18被引 导到内燃机1中的进气管3中。在运行条件改变时，阀30和37重新关闭并且控制元件20 相应地被调整以增大至入流段29的横截面。因此即使在低的废气压力下也可以获得废气再循环，由此即使在内燃机1的不稳 定的运行时也达到在废气AG中的降低的氮氧化物含量。为了提高供应段27内的负压，该供应段的几何可这样匹配，使得为被再循环的废 气产生特别有利的负压或抽吸条件。为此，图2示出在按照本发明的设备的第二实施例中 的、图2的局部X的剖视图。供应段27在这里构成为文丘里结构38。在最大流动速度的区 域内，其中当阀30打开并且压缩空气入流时存在最高的负压，设置有抽吸通道33带有废气 再循环装置34的连接的第一输入管35，由此通过负压在排气管4 (图1)中的低的废气压力 下能再循环更多的废气并且因而进一步减小废气AG的氮氧化物含量。本发明并不限于上述的实施例。本发明可在所附权利要求的框架内修改。因此例如可设想，供应段27的几何结构具有不同于文丘里结构的结构。例如可以应用喷射泵装置(按水射束泵的形式)，其中供应的压缩气体入流19由喷射器引导。喷射 器在此从连接段32的下端突出到供应段中，这未示出、但能容易地想到。所有通道、通口和接头的其他有利于流动的构造得到较小的流动阻力、特别是在 高压或负压的范围内。各阀也可以是能气动地或电磁地控制的。气体供应装置10可以是在DE 102006008783A1和DE 102006008785A1中描述的 压缩空气装置的新鲜气体管段并且与该压缩空气装置联接。附图标记清单1 内燃机2 汽缸3 进气管4 排气管5 空气进口6 废气出口7 空气滤清器8 发动机控制装置9 废气涡轮增压器
10气体供应装置11压缩空气管12压缩机13废气涡轮机14控制线15连接线16控制单元17新鲜气体入流18出流19压缩空气入流20调节元件21旋转轴22调整单元23位置发送器24第一测量装置25第二测量装置26测量通道27供应段28入流段29出流段30阀31接头32连接段33抽吸通道34废气再循环装置35第一输入管段36第二输入管段37再循环阀38文丘里结构AG 废气DL 压缩空气FL 新鲜气体
权利要求
用于改善具有废气涡轮增压器(9)的内燃机(1)、特别是柴油机的废气再循环的方法，该方法具有以下方法步骤(i)测定内燃机(1)的运行参数，以便确定废气(AG)的压力值；(ii)根据这样确定的废气(AG)的压力值受控制地供应压缩空气(DL)，以便在气体供应装置(10)的供应段(27)中产生负压；(iii)借助所产生的负压将内燃机(1)的废气(AG)的一部分量抽吸到气体供应装置(10)的供应段(27)中；以及(iv)将这样抽吸的部分量的废气(AG)经由与气体供应装置(10)连接的进气管(3)再循环到内燃机(1)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当测得的废气(AG)的压力值低于事先确 定的比较值时，通过接通一阀(30)受控制地供应压缩空气(DL)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在接通阀(30)以及由此产生负压之后，在 接通一再循环阀(37)之后抽吸部分量的废气(AG)。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，压缩空气(DL)通过文丘里结构 (38)和/或喷射泵来引导，被抽吸的部分量的废气(AG)被导入该文丘里结构和/或喷射泵 中。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，被抽吸的部分量的废气(AG)借助 一调节元件(20)定向地被引导到进气管(3)中。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所供应的压缩空气(DL)被以音速供应。
7.用于改善具有废气涡轮增压器(9)的内燃机(1)、特别是柴油机的废气再循环的设 备，该设备具有废气再循环装置(34)，该废气再循环装置与内燃机(1)的排气管(4)和进气管(3)处 于连接；设置在废气再循环装置(34)中的再循环阀(37)，用于受控制地接通废气再循环；以及气体供应装置(10)，该气体供应装置设置在进气管(3)和废气涡轮增压器(9)的压缩 机(12)之间并且与压缩空气管(11)联接，其中气体供应装置(10)还具有带有用于废气再循环装置(34)的接头的抽吸通道 (33)，并且该抽吸通道(33)通入压缩空气管(11)的供应段(27)中。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述供应段(27)具有文丘里结构(38)
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述供应段(27)具有喷射泵结构，其中喷 射器引导压缩气体入流(19)。
10.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于，所述气体供应装置(10)构成为 具有调节元件(20)，以便定向到进气管(3)中地再循环废气。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述气体供应装置(10)具有多个测量 装置(24、25)，用于沿流动方向在调节元件(20)前面和后面测量气体供应装置(10)中的流 动参数。
12.根据权利要求7至11之一所述的设备，其特征在于，所述气体供应装置(10)是用 于新鲜空气供给的装置的新鲜空气管段，用于受控制地吹入压缩空气(DL)。
全文摘要
本发明涉及一种用于改善具有废气涡轮增压器(9)的内燃机(1)、特别是柴油机的废气再循环的方法，该方法具有以下方法步骤(1)测定内燃机(1)的运行参数，以便确定废气(AG)的压力值；(2)根据这样确定的、废气(AG)的压力值受控制地供应压缩空气(DL)，以便在气体供应装置(10)的供应段(27)中产生负压；(3)借助所产生的负压将内燃机(1)的废气(AG)的一部分量抽吸到气体供应装置(10)的供应段(27)中；以及(4)将这样抽吸的部分量的废气(AG)经由与气体供应装置(10)连接的进气管(3)再循环到内燃机(1)中。
文档编号F02M25/07GK101809274SQ200880108469
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月17日 优先权日2007年9月24日
发明者E·格鲁姆 申请人:克诺尔商用车制动系统有限公司