涡轮增压器的涡轮升压的制作方法
【专利摘要】披露了一种操作涡轮升压以改善内燃机操作响应并提高排放控制设备的效率的方法。用于涡轮增压的内燃机的涡轮增压器的涡轮升压向涡轮增压器的涡轮提供加压的空气并增加内燃机排气中的氧而不会增加内燃机燃烧氧含量。
【专利说明】涡轮增压器的涡轮升压
【背景技术】
[0001]本文描述的实施例涉及提高低排放内燃机的性能并维持内燃机排放控制设备的效率。具体地，所述实施例涉及在提高排气氧化催化剂的效率的同时在低内燃机转速下的涡轮增压器瞬态响应。
[0002]空气通过一个或多个涡轮增压器被引入到许多内燃机内。柴油内燃机可具有两个涡轮增压器:低压涡轮增压器，其向高压涡轮增压器的入口提供空气，该高压涡轮增压器向所述柴油内燃机提供空气。所述涡轮增压器具有排出加压空气的压缩机。所述涡轮增压器的压缩机由涡轮增压器的涡轮驱动，该涡轮增压器的涡轮由内燃机排气驱动。当通往涡轮增压器的涡轮的排气流减少时，涡轮增压器提供加压空气的效率降低。
[0003]柴油内燃机的排放控制的一个方面是使排放气体转向到内燃机空气进气内。使排气转向进入内燃机空气进气减少了可供驱动涡轮增压器的排气并减少了内燃机排气中氧的体积百分比。
【发明内容】
[0004]实施例涉及在一个或多个位置将加压空气引入低排放内燃机的排气系统中，在这些位置空气将增加驱动涡轮增压器的涡轮的能量。
[0005]实施例可还涉及在一个或多个位置将空气引入低排放内燃机的排气系统，在这些位置进入柴油氧化催化剂的排气流的氧含量增加了。
[0006]实施例可还涉及在一位置在涡轮增压器的涡轮壳体内设置喷嘴，在该位置通过喷嘴被引入的高压空气将驱动涡轮增压器的涡轮而不会有害地增加阻止排气流至涡轮增压器的涡轮的压力。
[0007]附图简述
[0008]图1是柴油内燃机的空气进气和排气系统的示意图。
[0009]图2是柴油内燃机的空气进气和排气系统的示意图。
[0010]图3是涡轮增压器的涡轮壳体的横截面示意图。
[0011]图4是柴油内燃机的空气进气和排气系统的另一实施例的示意图。
[0012]图5是柴油内燃机的空气进气和排气系统的另一实施例的示意图。
[0013]图6是柴油内燃机的空气进气和排气系统的另一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0014]实施例在这里描述了低排放内燃机。在一个方面，提高了低排放柴油内燃机的操作响应，并且对于柴油内燃机的低排放操作的排气排放设备的效率得以维持。下面参照示出实施例的附图对实施例进行描述。然而，这些概念可以许多不同的形式体现并且不应当被解释成局限于本文所陈述的实施例或这些实施例的任何方面。
[0015]图1示出柴油内燃机20的空气进气和排气排放系统10。空气12被吸入低压涡轮增压器的压缩机14，低压涡轮增压器的压缩机14压缩空气12并推动它到并通过中间冷却器16，空气12从中间冷却器16流至高压涡轮增压器的压缩机18，高压涡轮增压器的压缩机18进一步压缩空气12并将其推向增压空气冷却器24。空气12从增压空气冷却器24传递至排放气体再循环阀26，来自内燃机20的排放气体32通过该排放气体再循环阀26与空气12混合。空气12和排放气体32的混合物被引向内燃机20的进气歧管36。
[0016]离开内燃机20并流至排放气体再循环阀26的排放气体32被引向排放气体再循环(EGR)冷却器38，冷却的排放气体32从该排放气体再循环(EGR)冷却器38被引向排放气体再循环阀26。排放气体32也从内燃机20被引向高压涡轮增压器的涡轮42，高压涡轮增压器的涡轮42驱动高压涡轮增压器的压缩机18。排放气体32从高压涡轮增压器的涡轮42被引向低压涡轮增压器的涡轮44，低压涡轮增压器的涡轮44驱动低压涡轮增压器的压缩机14。
[0017]排放气体32随后从低压涡轮增压器的涡轮44被引向柴油氧化催化剂46。柴油氧化催化剂46催化排放气体32中的烃和一氧化碳气态污染物的氧化。排放气体32随后被引向微粒过滤器48，该微粒过滤器48从排放气体32中去除微粒物质。排放气体32随后从系统10中被排出。
[0018]通过EGR冷却器38对排放气体32进行的转向减少了可供驱动高压和低压涡轮增压器的涡轮42和44的排气能量。在内燃机20的缓慢操作期间，这种转向可限制高压涡轮增压器的压缩机18和低压涡轮增压器的压缩机14向内燃机20供应空气的能力，这造成对来自内燃机20的增加能量的需求缺乏响应。
[0019]图2示出柴油内燃机20的空气进气和排气排放系统60。提供了加压空气源50。空气从源50被引向高压涡轮增压器的涡轮42以补充排气32的能量，该能量驱动高压涡轮增压器的涡轮42。除了增加排放气体32的质量和流动能量，将空气注入排放气体32增加了排放气体32中可供氧化的氧，并由此增加了柴油氧化催化剂46的效率而不会增加内燃机燃烧氧含量。
[0020]图3示出包括涡轮流增压入口 56的涡轮增压器的涡轮壳体54的横截面。流增压入口 56位于与排气入口 62分开的位置,并且在该位置壳体54的壁66靠近润轮(未不出)。流增压入口 56提供将空气引入壳体54的流动路径64，该流动路径64被弓丨导以正切于涡轮的旋转方向68从而在通过入口 56的空气流几乎直接撞击涡轮的位置驱动涡轮，并被引导至高压涡轮42的出口。将涡轮流增压入口 56定位在该位置使得流过流增压入口 56的空气驱动涡轮并离开高压涡轮增压器的涡轮42而不造成对进入排气入口 62的排气流的不期望的阻力。
[0021]图4示出柴油内燃机20的空气进气和排气排放系统70。提供了加压空气源50。空气从源50被引向低压涡轮增压器的涡轮44以补充排放气体32的能量，该排放气体32驱动涡轮增压器的涡轮44。低压涡轮增压器的涡轮44具有带有流增压入口 56的涡轮增压器的涡轮壳体54。如针对系统60描述的那样，空气被注入到壳体54中以驱动涡轮并增加排气32中可供氧化的氧，并由此增加柴油氧化催化剂46的效率。
[0022]图5示出空气进气和排气排放系统70的实施例。如图5所示，加压空气源50可以是增压器72。
[0023]图6示出柴油内燃机20的另一空气进气和排气排放系统80。压缩机进气阀82被定位在增压空气冷却器24和排放气体再循环阀26之间。压缩机进气阀82将空气12转向至压缩机预冷却器84。空气12从压缩机预冷却器84被引至压缩机86，该压缩机86压缩空气12并将空气12推向高压涡轮增压器的涡轮42，如空气进气和排气排放系统60上下文中描述的那样。空气12也被引至部分燃烧喷嘴88，该部分燃烧喷嘴88位于低压涡轮增压器的涡轮44和柴油氧化催化剂46之间的排放气体流32中。部分燃烧喷嘴86提高了流至柴油氧化催化剂46和柴油微粒过滤器48的排放气体32的温度。
[0024]加压空气源50可以是提供加压空气的任何装置，诸如增压器72和压缩机86。压缩机86可以是如所描述的起到压缩空气作用的任何设备。压缩机86可通过一个或多个装置驱动，包括电气地或机械地驱动。
[0025]实施例包括增加涡轮增压的内燃机的响应的方法，该方法包括提供加压空气源并响应增加内燃机功率的请求将加压空气从加压空气源引入流向涡轮增压器涡轮的内燃机排气流中。加压空气可通过涡轮增压器的涡轮的壳体内的流增压入口被引入到流向涡轮增压器涡轮的内燃机排气流中。加压空气源可以是增压器。空气可从进入涡轮增压的内燃机的进气的流动转向至加压空气源，并且加压空气源对从该向内燃机进气的流动转向的空气加压。空气可从加压空气源被提供进入从涡轮增压器至氧化催化剂的排气流中。空气可从加压空气源被提供至部分燃烧喷嘴，该部分燃烧喷嘴位于从涡轮增压器至氧化催化剂的排气流内。
【权利要求】
1.一种增加涡轮增压的内燃机的响应的方法，包括: 提供加压空气源；以及 响应增加内燃机功率的请求，将加压空气从所述加压空气源引入流向涡轮增压器的涡轮的内燃机排气流中。
2.如权利要求1所述的增加涡轮增压的内燃机的响应的方法，其特征在于，加压空气通过涡轮增压器的涡轮的壳体内的流增压入口被引入至所述涡轮增压器的涡轮的内燃机排气流中。
3.如权利要求1所述的增加涡轮增压的内燃机的响应的方法，其特征在于，所述加压空气源是增压器。
4.如权利要求1所述的增加涡轮增压的内燃机的响应的方法，其特征在于，空气从进入所述涡轮增压的内燃机的进气的流动转向至所述加压空气源，并且所述加压空气源对从到所述内燃机进气的流动转向的空气加压。
5.如权利要求1所述的增加涡轮增压的内燃机的响应的方法，其特征在于，还包括将空气从所述加压空气源提供至从涡轮增压器到氧化催化剂的排气流。
6.如权利要求1所述的增加涡轮增压的内燃机的响应的方法，其特征在于，还包括将空气从所述加压空气源提供至位于从涡轮增压器到氧化催化剂的排气流内的部分燃烧喷嘴。
【文档编号】F02B37/04GK104321510SQ201280073326
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2012年4月16日 优先权日:2012年4月16日
【发明者】J·扎戈内, J·G·舒希伯, R·米拉诺维克, J·莫雷斯 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司