用于具有涡轮增压器的内燃发动机的排气后处理装置的制作方法

本发明涉及一种用于具有涡轮增压器的内燃发动机的排气后处理装置，尤其是用于汽油发动机的排气后处理装置。此外，本发明涉及一种机动车辆。

背景技术：

结合内燃发动机，尤其是汽油发动机，利用在气门控制正时中具有大的重叠的空气扫气来获得高的特定目的扭矩。这归因于这样的事实，即在这种情况下，涡轮增压器的压缩机远离压力喘振管路在相对高的通流速率下以高效率运行。然而，这导致内燃发动机的稀运行，其中获得仅约为1.3的排气/空气混合比λ(λ)。然而，未来的排放要求要求在整个运行范围内具有近似化学计量的排气混合气或排气/空气比。这又意味着几乎不可能进行空气扫气操作。

例如在文献us2012/0204541a1中公开了用于定位在内燃发动机和排气后处理装置之间，具体是定位在排气歧管的区域中的混合装置。文献us9,677,499b2已经描述了一种具有涡轮增压器的内燃发动机，其中还给出了用于进行空气扫气操作或扫气的方法的描述。

技术实现要素：

在所述背景下，本发明的目的是提供一种用于具有涡轮增压器的内燃发动机的有利的排气后处理装置，该装置尤其使得即使在严格的排放要求下也可以进行空气扫气操作。另一个目的在于提供一种相应有利的机动车辆。

所述目的通过根据本专利权利要求1的排气后处理装置以及通过根据本专利权利要求11的机动车辆来实现。从属权利要求涉及本发明的其他有利的实施方式。

根据本发明的排气后处理装置被设计用于具有涡轮增压器的内燃发动机，该涡轮增压器包括涡轮。排气后处理装置包括布置在涡轮下游的排气入口区域。排气入口区域包括用于控制流入排气后处理装置的排气质量流的阀。

在排气入口区域中布置用于控制排气质量流的阀的优点是，涡轮增压器的压缩机可以高效地运行，并且在空气扫气方面的优点可以继续被利用。此外，可以改善压力脉冲增压(pressurepulsecharging)。排气后处理装置或一个或多个催化转化器的入口处的排气的温度和速度分布也可以在所述一个或多个催化转化器的利用方面进行优化。此外，可以具体通过在混合区中由阀产生内燃发动机下游的排气的延迟燃烧来改善冷起动操作，其中特别是减少了热损失。

阀优选地被设计成就其开口的横截面而言是可变地可控的。换句话说，流动横截面可以优选地通过阀改变。该阀可以例如被设计成隔膜的形式，优选地是虹膜隔膜(irisdiaphragm)的形式。

阀可以有利地被设计成就其开口的横截面而言以步进或连续方式可控。借助于流动横截面的控制，可以控制流向排气后处理装置的排气质量流，并且以此方式可以控制排气/空气质量比或排气/空气混合比。以此方式，甚至可以在不违反排放要求的情况下执行空气扫气操作。

在另一种变型中，排气入口区域包括纵向轴线。在此，阀可以这样设计，使得其减小在垂直于排气入口区域的纵向轴线的平面中的流动横截面。该实施例，特别是与隔膜(特别是虹膜隔膜)形式的阀的设计结合，具有以下优点：在阀的下游产生混合区域，在该混合区域中通过隔膜状设计可以产生涡流或再循环流。阀可以具体地被成形为几何形状，以便用作涡流发生器，也就是说，使得在阀的下游产生涡流或再循环流。以此方式，尤其是通过涡轮增压器的压缩机实现了排气与供应的空气的改善的混合。

在另一种变型方案中，排气入口区域可以被设计成在流动方向上呈锥形打开。在此，具体地，排气入口区域可以被设计成在阀的上游和/或下游在流动方向上呈锥形打开。在流动方向上的锥形开口设计的优点在于，可以在阀的下游实现更好的混合，因为锥形开口尤其还可以引起或增强涡流或再循环流。

内燃发动机可以被设计为汽油发动机。由于上述空气扫气操作特别是与汽油发动机结合使用很重要，因此作为汽油发动机的实施例是有利的。

根据本发明的机动车辆包括上述根据本发明的排气后处理装置。所述机动车辆具有结合根据本发明的排气后处理装置所述的特征和优点。机动车辆可以是乘用机动车辆、重型货车、公共汽车、小巴、摩托车或轻便摩托车。

附图说明

在附图中：

图1示意性地示出了对于具有三个汽缸的内燃发动机，排气/空气混合比对曲柄角的依赖性。

图2示意性地示出了涡轮增压器的涡轮以及根据本发明的排气后处理装置的细节。

图3示意性地示出了根据本发明的机动车辆。

具体实施方式

图1示意性地示出了对于具有三个汽缸的内燃发动机，排气/空气混合比对曲柄角的依赖性。在图1中，曲柄角在x轴上以度为单位绘制。排气/空气混合比绘制在y轴上。在此，在混合比＞0的情况下，存在浓混合气，而在混合比＜0的情况下，存在稀混合比。曲线1表示第一汽缸(cyl1)中的混合比，曲线2表示第二汽缸(cyl2)中的混合比，并且曲线3表示第三汽缸(cyl3)中的混合比。

在此，范围11、12和13表示曲柄角，在空气扫气操作期间对于所述曲柄角在相应的汽缸中产生稀混合气。在此，曲线1、2和3表示在空气扫气操作期产生的混合比。虚线表示各个汽缸的进气门(iv)和排气门(ev)的气门升程曲线。

图2以纵向截面(即，沿着纵向轴线28的截面)示意性地示出了根据本发明的排气后处理装置的细节。图2示出了具有出口22的涡轮增压器的涡轮21。排气后处理装置10包括排气入口区域23，该排气入口区域在流动方面被连接到涡轮21的出口22。排气经由排气入口区域23被引导至一定数量的催化转化器24。在所示的变型中，排气入口区域23被设计成使得其在排气25朝向所述一定数量的催化转化器24的流动方向上呈锥形地打开。

在排气入口区域23中布置有阀26，阀26用于控制流入排气后处理装置中的排气质量流。阀26被设计成以便就其开口的横截面而言以可变的方式可控。这由箭头27指示。在所示的变型中，阀被设计为虹膜隔膜的形式。在这种情况下，阀开口29的横截面可以通过隔膜在方向27上在垂直于排气入口区域23的纵向轴线28的平面中的位移而改变。阀开口29的横截面优选地被构造成以步进或连续方式可控。

流动通过阀26的排气的流动方向由附图标记30表示。由于阀26的隔膜状设计和排气入口区域23的锥形设计，在阀26的下游产生混合区域31。由于如图2中示出的阀26的几何设计(特别是隔膜形式)和(尤其是在阀26下游的)排气入口区域23的锥形设计，在所述混合区域31中产生涡流。以此方式，改善了排气与所供应的空气的混合，并且所供应的排气的流率能够被灵活地控制。

图3所示的机动车辆33包括具有涡轮增压器的内燃发动机32以及根据本发明的上述排气后处理装置10，该涡轮增压器包括涡轮。如上所述，根据本发明的机动车辆可以被构造为乘用机动车辆或重型货车或公共汽车或摩托车或轻便摩托车。所述机动车具有上面已经提到的特征和优点。

附图标记列表

1空气扫气期间第一汽缸中的混合比

2空气扫气期间第二汽缸中的混合比

3空气扫气期间第三汽缸中的混合比

10排气后处理装置

11曲柄角，在空气扫气操作期间对于该曲柄角在第一汽缸中产生稀混合气

12曲柄角，在空气扫气操作期间对于该曲柄角在第二汽缸中产生稀混合气

13曲柄角，在空气扫气操作期间对于该曲柄角在第三汽缸中产生稀混合气

21涡轮

22出口

23排气入口区域

24催化转化器

25排气的流动方向

26阀

27虹膜隔膜的横截面变化

28纵向轴线

29阀开口

30流动通过阀的排气的流动方向

31混合区域

32内燃发动机

33机动车辆