用于汽油机的带有颗粒过滤器的EGR系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于汽油机2的废气再循环系统1，其包括能够附连到汽油机2的排气歧管2.1上的排气管1.1、涡轮机3、能够附连到汽油机2的进气歧管2.2上的进气管1.2以及压缩机4，4a，4b。所述排气管1.1中设有一个主废气催化转化器1.6'以及至少一个废气回流管_I 1.3a，所述废气回流管_I 1.3a分支于涡轮机3上游的排气管1.1并通向压缩机下游的进气管1.2。本发明专利技术至少还包括一个颗粒过滤器_I 1.4x，其位于所述废气回流管_I 1.3或者位于所述废气回流管_I 1.3上游的排气管1.1中。所述颗粒过滤器_I 1.4x具有三元/氧化涂层。所述废气回流_I 1.3中在所述至少一个颗粒过滤器1.4x的下游设有至少一个冷却器_I 1.7,1.7*。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于汽油机的带有颗粒过滤器的EGR系统
本专利技术涉及一种用于汽油机的废气再循环系统(EGR系统)，其包括能够附连到排气歧管上的排气管以及能够附连到进气歧管上的进气管，其中还包括一个可选的废气涡轮增压器(EGT)，以便在排气管中设有涡轮器。至少一个压缩机被布置在进气管中。其中，如果设有EGT，则需要至少一个废气回流管_I，其在所述涡轮机的上游分支在所述排气管上以及在所述压缩机的下游连通所述进气管，以共同形成高压EGR管；及/或包括至少一个废气回流管_II，其在所述涡轮机的下游分支在所述排气管上以及在所述压缩机的上游连通所述进气管，以共同形成低压EGR管。其中，排气管中还包括主废气催化转化器。本专利技术还涉及在此之前被提及的与废气回流管_II相关的EGR系统，其中没有EGT。在这种情况下，涉及一种纯自然吸气式或抽吸式发动机。在没有EGT的情况下，相应的需要将废气回流管_II连接到低压废气回流管的架构，其分叉于下游的压缩机。
技术介绍
汽油机包括所有的非柴油机、伴生地所有的外部点火引擎，具有火花塞的SI(火花点火)引擎以，及至少在一定的部分还包括一些自动点火引擎以及CAI(可控自动点火)引擎，其通过汽油燃料，例如汽油，酒精或气体进行工作。相反地，柴油机是自点火引擎、HCCI(均相充填压缩点火)引擎，其通过柴油、油或其他燃料进行工作。美国专利US5,671,600A揭示了一种用于柴油机的废气再循环系统。与废气回流管相连的一个颗粒过滤器被设置在排气出口或者排气管中。废气回流管在所述进气空气压缩机的上游通向进气管。在废气回流管中还设有用以改变废气质量流量的一个阀。颗粒过滤器保护进气空气压缩机或者进气空气冷却器以免遭污染。德国专利DE102011015629A1揭示了一种在汽油机的废气回流管中安装三元催化转化器以改善污染排放以及同时降低HC、NOx和CO。欧洲专利EP2194351B1揭示了一种集成有柴油颗粒过滤器的进气空气冷却器，以保护进气空气压缩机。德国专利DE102012107649B4揭示了一种在排气管中设置位于废气回流管上游以供给气压波加载装置的颗粒过滤器，申请人的相关知识也被用于柴油机中。美国专利US2014/0165560A1的图1揭示了一种柴油机的废气回流管，其中集成有一个颗粒过滤器以及一个AMOX催化转化器。根据其[0025]段所揭示了，此示例性的实施例也可以应用于汽油机。由于在持续理论配比或者富燃汽油机中不需要氨气作为降低NOx的还原剂，根据图1的实施方式，可以考虑在废气回流管中使用AMOX催化转化器来氧化过剩的氨气，但是这不适合于汽油机。美国专利US4,356,806A揭示了在汽油机的废气回流管中设置空气冷却器以及两个下游的过滤器来过滤杂质。德国专利DE102010046900A1揭示了适用于汽油机的废气回流管的两种变形，其中在位于涡轮机上游的主排气管中设置一个催化转化器以及下游的颗粒过滤器。废气回流管_I分支于涡轮机的上游且通向压缩机的下游。在这废气回流管_I中仅仅设有一个冷却器。废气回流管_II分支于颗粒过滤器的下游且通向压缩机的上游。同样地，在这废气回流管_II中也仅仅设有一个冷却器。英国专利GB2484495A揭示了一种用于汽油机的废气回流管，其中包含一个位于冷却器下游以及进一步位于氧化催化转化器下游的催化转化器。氧化催化转化器用以将引入上游的多余的碳氢化合物进行氧化，以为了燃烧颗粒物。
技术实现思路
本专利技术基于配置并安排用于汽油机的EGR系统，以实现在吸气系统中具有更低污染度以及改善燃烧。通过提高工作的可靠性，同时降低污染物排放，使改进引擎的效率成为可能。例如下文中所声明的，一种外部EGR系统，其至少包括一个废气回流管(EGR管)、一个废气再循环冷却器(EGR冷却器)以及一个废气再循环瓣阀(EGR阀)。这区别于内部EGR，其通过控制时间的叠来实现。用于汽油机的废气催化转化器通常具有三元涂层。三元涂层是催化地有效的涂层，其引起CO，HC和/或NOx的转换。CO和HC被氧化到CO2和H2O，同时NOx被分解为N2和O2。此三元涂层在决定因素方式方面与纯氧化涂层有差别，因为用纯氧化涂层不能有效催化降解NOx。同样，关于氧化涂层，至少在用于氧化NOx的氧化涂层和用于氧化HC与适当CO涂层的HC-Oxi涂层是不同的。在本专利技术的框架中，这种三元涂层与HC-Oxi涂层组合在一起被称之为三元/氧化涂层。颗粒过滤器具体是指保持那些颗粒中大于25-15nm，尤其是大于10nm的。理论上，保持的颗粒物大小能够甚至更小。前述所指的颗粒过滤器也被称之为细粉尘颗粒过滤器。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术包括至少一个颗粒过滤器_I及/或至少一个颗粒过滤器_II，其中颗粒过滤器_I被放置在废气回流管_I中或者位于废气回流管_I上游的排气管中，颗粒过滤器_I具有三元/氧化涂层。颗粒过滤器_II被放置在废气回流管_II中或者位于废气回流管_II上游的排气管中。废气回流管_II分支于废气催化转化器的上游或者下游，其中，当分支于废气催化转化器的上游时，一个额外的颗粒过滤器被放置在废气回流管_II中；当分别位于至少一个颗粒过滤器_I或者颗粒过滤器_II的下游时，至少一个冷却器被分别设置于废气回流管或废气回流管_II中。本专利技术还包括具有颗粒过滤器的HP-EGR与具有颗粒过滤器的LP-EGR的组合。另外被认为也是一种解决方案的是没有EGT的准LP-EGR，其中进气管中没有压缩机且排气管中也没有涡轮机。废气回流管_l是高压的EGR管，其尤其适用于全负载范围。由于排除了对压缩机的任何损害，废气再循环的量可以增加，其与所包含的凝结水无关。废气回流管_II是低压的EGR管，其尤其适用于低转速。受限于低压的EGR管，废气流量受到凝结水的体积流量的限制，其必须通过压缩机来传递。在汽油机的EGR系统和吸气系统中，需要留意沉淀物，其被称之为“湿烟灰”或者“污垢”，其具有严重的影响，例如降低冷却能力、阻塞、破坏传感器或致动器，分布情况差，和在汽缸中的不规则燃烧。基于这些原因以及因为在汽油机在高负载运行中的低抽吸温度是有优势的，迄今EGR系统已经极少应用于汽油机，并受到限制。柴油机的情形与此不同。柴油颗粒物是更干燥的成分，与“湿烟灰”形成鲜明对比，其比较不会凝结和阻塞。柴油机也能够在更高的EGR温度下工作，其略微的缺点是消除NOx。对于带有EGR系统的汽油机，再循环废气的冷却对于优化燃烧是有利的。未冷却的再循环废气，尤其在高负荷和满载时，由于引入热废气，会导致较高的抽吸温度。这反过来导致注入损耗以及增加汽油机的爆震性。这导致降低引擎的性能以及导致高的排气温度。与在柴油机排气中传递的干燥成分形成对比，在汽油机排气中传递的颗粒是湿成分(“湿烟灰”)，其表现为极容易产生冷凝和阻塞。冷却相应地具有招致在再循环废气中增加冷凝物数量的后果，冷凝物包括水和/或碳氢化合物或碳氢化合物的混合物以及未完全燃烧的残余物。这导致增加以“湿烟灰”形式存在的积灰，伴随着湿阻塞或者在EGR系统中和在吸气系统中产生凝结的沉积物。冷却再循环废气因此是不利的，特别是考虑到用理论配比地操作汽油机，在再循环废气中的含水量高于柴油机，因此冷凝沉淀的量基本上是更大的。颗粒过滤器与冷却器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于汽油机(2)的废气再循环系统(1)，其包括能够附连到汽油机(2)的排气歧管(2.1)上的排气管(1.1)、涡轮机(3)、能够附连到汽油机(2)的进气歧管(2.2)上的进气管(1.2)以及压缩机(4，4a，4b)，其中至少包括一个废气回流管(1.3)，所述废气回流管(1.3)在所述涡轮机(3)的上游分支在所述排气管(1.1)上以及在所述压缩机的下游连通所述进气管(1.2)，其特征在于，至少还包括一个颗粒过滤器_I(1.4x)，所述颗粒过滤器_I(1.4x)位于所述废气回流管_I(1.3)中或者位于所述废气回流管_I(1.3)上游的排气管(1.1)中，其中所述颗粒过滤器_I(1.4x)具有三元/氧化涂层，所述废气回流管_I(1.3)中在所述至少一个颗粒过滤器(1.4x)的下游设有至少一个冷却器_I(1.7,1.7*)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.17 DE 1020141188136;2015.05.26 DE 102015101.用于汽油机(2)的废气再循环系统(1)，其包括能够附连到汽油机(2)的排气歧管(2.1)上的排气管(1.1)、涡轮机(3)、能够附连到汽油机(2)的进气歧管(2.2)上的进气管(1.2)以及压缩机(4，4a，4b)，其中至少包括一个废气回流管(1.3)，所述废气回流管(1.3)在所述涡轮机(3)的上游分支在所述排气管(1.1)上以及在所述压缩机的下游连通所述进气管(1.2)，其特征在于，至少还包括一个颗粒过滤器_I(1.4x)，所述颗粒过滤器_I(1.4x)位于所述废气回流管_I(1.3)中或者位于所述废气回流管_I(1.3)上游的排气管(1.1)中，其中所述颗粒过滤器_I(1.4x)具有三元/氧化涂层，所述废气回流管_I(1.3)中在所述至少一个颗粒过滤器(1.4x)的下游设有至少一个冷却器_I(1.7,1.7*)。2.用于汽油机(2)的废气再循环系统(1)，其包括能够附连到汽油机(2)的排气歧管(2.1)上的排气管(1.1)以及能够附连到汽油机(2)的进气歧管(2.2)上的进气管(1.2)，其中所述排气管(1.1)中设有一个主废气催化转化器(1.6')以及至少一个废气回流管_II(1.3a)，所述废气回流管_II(1.3a)分支在所述排气管(1.1)上以及连通所述进气管(1.2)，其特征在于，至少还包括一个颗粒过滤器_II(1.4a,1.4ax)，所述颗粒过滤器_II(1.4a,1.4ax)位于所述废气回流管_II(1.3a)或者位于所述废气回流管_II(1.3a)上游的排气管(1.1)中，其中所述废气回流管_II(1.3a)在所述废气催化转化器(1.6')的上游或者下游分支，其中当在所述废气催化转化器(1.6')的上游分支时，所述颗粒过滤器_II(1.4ax)是三元/氧化涂层；或者当在所述废气催化转化器(1.6')的下游分支时，在所述废气回流管_II(1.3a)中还额外设有一个颗粒过滤器(1.4ax*)，所述废气回流管_II(1.3a)中在所述颗粒过滤器(1.4a,1.4ax)的下游设有至少一个冷却器_II(1.7a)。3.如权利要求2所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述排气管(1.1)中设有一个涡轮机(3)以及在所述进气管(1.2)中设有一个压缩机(4,4a,4b)，其中所述废气回流管_II(1.3a)在所述涡轮机(3)的下游分支于所述排气管(1.1)以及在所述压缩机(4,4a,4b)的上游连通于所述进气管(1.2)。4.废气再循环系统(1)，其包括如权利要求1所述的HP-EGR以及如权利要求3所述的LP-EGR。5.如权利要求1或4所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，位于所述废气回流管_I(1.3)中的所述颗粒过滤器_I(1.4)没有三元/氧化涂层；位于所述第一颗粒过滤器(1.4)的上游，还包括一个位于所述废气回流管_I(1.3)中的一个额外的废气催化转化器(1.6)。6.如权利要求2、3或4所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，位于所述废气回流管_II(1.3a)中废气催化转化器的下游的所述颗粒过滤器_II(1.4a,1.4ax)具有或者没有三元/氧化涂层。7.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，位于所述废气回流管(1.3)中的冷却器(1.7,1.7a,1.7*)及/或所述进气空气冷却器(5,5.1)被构造成一个排气发动机冷却水冷却器或者被构造成一个排气低温冷却水冷却器，且至少与所述颗粒过滤器(1.4,1.4x,1.4a,1.4ax)热隔断。8.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，还包括至少一个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)，其分支于所述废气回流管(1.3)以及通向所述进气管(1.2)；其中在所述至少一个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)中还包括至少一个进一步的冷却器(1.7b,1.7c,1.7d)。9.如权利要求7所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)分支于所述废气回流管_l(1.3)的第一颗粒过滤器(1.4,1.4x)的下游。10.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述冷却器(1.7,1.7a,1.7*)在出口侧具有废气基准温度Ta，所述废气基准温度Ta超过所述废气中物质的露点温度。11.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述至少一个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)通向位于所述压缩机(4,4a,4b)上游或者下游的进气管(1.2)。12.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述进气管(1.2)中设有两个压缩机(4a,4b)，其中所述至少一个进一步的废气回流管(1.3b)通向在这两个压缩机(4a,4b)之间。13.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述进气管(1.2)中设有两个压缩机(4a,4b)以及至少两个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)，其通过一个共同的分配管(13)平行连接且分支于所述废气回流管_I(1.3)；其中至少一个进一步的废气回流管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·费歇尔，
申请(专利权)人：天纳克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE