采用低压排气再循环设置和可枢转阀瓣的增压内燃式发动机制造技术

提供采用低压排气再循环设置和可枢转阀瓣的增压内燃式发动机。提供了一种发动机系统，该发动机系统包括：压缩机，该压缩机包括位于叶轮上游的入口和压缩机壳体；导流装置，其包括穿过阀壳体延伸的第一分隔件，阀壳体限定气流导管的边界；和包括排气再循环(EGR)阀和阀壳体的阀单元，EGR阀被联接到在EGR导管和压缩机入口之间的连结点并包括阀瓣，该阀瓣具有与第一分隔件配合的凹部并且围绕与阀瓣前缘相邻的安装接口枢转，阀壳体与压缩机壳体联接，其中在EGR阀的致动期间阀瓣中的凹部与第一分隔件之间的相对位置是变化的。

A turbocharged internal combustion engine with low pressure exhaust recirculation and pivotable valve disc

A turbocharged internal combustion engine with low pressure exhaust recirculation and pivotable valve disc is provided. Provided is an engine system comprising a compressor comprising an inlet located upstream of the impeller and a compressor housing; a diversion device comprising a first separator extending through the valve housing, which defines the boundary of the airflow conduit; and a valve unit comprising an exhaust recirculation (EGR) valve and a valve housing. The EGR valve is connected to the junction point between the EGR conduit and the compressor inlet and includes a disc. The disc has a concave fit with the first separator and pivots around the mounting interface adjacent to the front edge of the disc. The valve housing is connected to the compressor housing, in which the concave part of the disc is one of the first separators during the actuation of the EGR valve. The relative position between them is variable.

【技术实现步骤摘要】
采用低压排气再循环设置和可枢转阀瓣的增压内燃式发动机相关申请的交叉引用本申请要求于2017年5月12日提交的德国专利申请No.102017208070.1的优先权。为了所有目的，上述申请的全部内容通过引用并入本文中。
本专利技术总体上涉及具有压缩机和带可枢转阀瓣(flap)的排气再循环阀的发动机系统。
技术介绍
近年来，有朝向机械增压发动机发展的趋势，其中用于汽车制造业的所述发动机的经济意义持续稳定增加。机械增压被用于增加发动机功率，使得发动机中的燃烧过程中的空气被压缩，由此在每个工作循环中将更大的空气质量供给每个汽缸。通过这种方式，能够增加燃料质量并因此增加平均压力。这样，机械增压可以增加内燃发动机的功率，同时保持不变的体积排量，或者可以在保持相同功率的同时减小体积排量。在所有情况下，机械增压都会导致体积功率输出的增加以及更有利的功率重量比。如果减小了体积排量，则可能将负荷集群转移到更高的负荷，在该负荷下比燃料消耗率更低。因此在内燃发动机开发过程中，机械增压有助于不断降低燃料消耗，也就是说可以提高内燃发动机的效率。使用适当的变速器构造，还可以实现所谓的降速，由此同样实现较低的比燃料消耗率。在降速的情况下，事实证明较低发动机转度下的比燃料消耗率通常较低，特别是在相对较高负载的情况下。
技术实现思路
为了至少解决上述部分问题，提供了一种发动机系统。该发动机系统包括：压缩机，该压缩机包括位于叶轮上游的入口和压缩机壳体；导流装置，该导流装置包括延伸穿过阀壳体的第一分隔件，所述阀壳体限定气流风道的边界；以及阀单元，所述阀单元包括排气再循环(EGR)阀和阀壳体，所述排气再循环阀联接到在EGR导管和压缩机入口之间的连结点处并且包括具有凹部的阀瓣，该凹部与第一分隔件相配合且围绕相邻阀瓣前缘的安装接口枢转，所述阀壳体联接至所述压缩机壳体，在所述排气再循环阀致动期间，所述阀瓣的凹部与第一分隔件之间的相对位置是变化的。分隔件和阀瓣凹部之间的相互作用使得进入压缩机的气流(例如，排气再循环气流和新鲜气流)能够被分离，以减少形成冷凝的可能性。这样，降低了冷凝液滴撞击叶轮的可能性，和/或减少了撞击叶轮的冷凝液滴的量。因此，进气系统中产生的噪音会降低，并且叶轮叶片受损的可能性也会降低，从而提高压缩机的效率和压缩机的使用寿命。应该理解，上面的概述以简化的形式介绍本申请的构想，这些构想将在下文的详细描述中被进一步阐述。上述概述并不意味着确定要求保护主题的关键点或基本特征，本申请的保护范围由随附详细描述的权利要求书唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中提到的任何缺陷的实施方式。附图说明图1A以侧视图示出了内燃发动机的第一示例的被布置在进气系统中的阀单元以及排气再循环设置，其部分以截面图的方式示出且阀瓣处于关闭位置。图1B以侧视图示出了图1所示的内燃发动机的进气系统，且阀瓣处于打开位置。图2以平面图示出了图1所示的内燃发动机的进气系统，其部分以截面图的方式示出。图3在流动方向上以贯穿阀瓣的横截面示出了图1A中所示实施例。图4示出了图1A所示的阀单元和排气再循环设置的剖面透视图。图1A‐图4大致按比例显示。然而，如果需要，在其它示例中可以使用其它相对尺寸。具体实施方式增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器，已经用于内燃发动机以增加发动机的功率重量比。为了增压，通常使用排气涡轮增压器，其中压缩机和涡轮机被布置在同一轴上。热排气流被供给到涡轮机，并且在涡轮机中膨胀，伴随能量释放，由此轴被带动旋转。通过排气流向涡轮机并且最终到达轴而释放的能量被用于驱动同样布置在轴上的压缩机。压缩机输送并压缩输送给它的充气空气(chargeair)，由此获得汽缸的增压。增压空气冷却器可以设置在压缩机下游的进气系统中。增压空气冷却器可用于在被压缩的充气空气进入至少一个汽缸之前冷却该空气。冷却器降低温度并因此增加充气空气的密度，使得冷却器也有助于提升汽缸的充气/增压，也就是说有助于获得更大的空气质量。发生由于冷却导致的压缩。排气涡轮增压器相对于可由辅助驱动器驱动的机械增压的优点是，排气涡轮增压器利用热排气的排气能量，而机械增压器直接或间接地从内燃发动机获取能量，并且因此至少由于驱动能量不来自能量回收源，所以会对效率产生不利地影响，也就是说降低了效率。如果机械增压器不是由电机驱动，即不是电驱动的，则在机械增压器和内燃发动机之间可能需要用于动力传输的机械或运动学连接，这也可能影响发动机舱中的包装。机械增压器相对于排气涡轮增压器的一个潜在优点是，机械增压器可以在更大的发动机运行窗口期间产生充气压力并使其可用。在一个示例中，不管内燃发动机的运行状态如何，机械增压器都可以提供增压。这特别适用于可由电机驱动的机械增压器，并且因此与曲轴的转速无关。在现有技术中，特别是在通过排气涡轮增压实现发动机所有速度范围内的功率增加时遇到了困难。在下冲低于某个发动机转速的情况下观察到相对严重的扭矩下降。如果考虑到充气压力比取决于涡轮机压力比或涡轮机功率，则所述扭矩下降是可以理解的。如果发动机转速降低，则会导致排气质量流量减小，并因此导致涡轮机压力比或涡轮机功率降低。因此，对于降低的发动机转速，增压压力比也同样降低。这相当于扭矩下降。这里描述的内燃发动机具有用于机械增压目的的压缩机，其中，由辅助驱动器驱动的机械增压器和排气涡轮增压器的压缩机都可以归入“压缩机”这一表述之下。通过本文描述的机械增压的目标配置，不仅可以获得燃料消耗方面的优势，即提高内燃发动机的效率，而且可以获得关于排气排放方面的优势。通过例如柴油发动机的适当机械增压，在一些情况下，氮氧化物排放可以因此而降低，且减少或消除任何效率损失。同时，碳氢化合物排放会受到积极影响。与燃料消耗直接相关的二氧化碳的排放随着燃料消耗的下降而下降。然而，为了遵守某些污染物排放标准，除了机械增压设置之外还可以采取进一步的措施。在这里，研发工作的重点可能是减少氮氧化物排放，这在柴油发动机中是亟需重视的。由于氮氧化物的形成是由过量的空气和/或高温引起的，所以降低氮氧化物排放的一个方案可能涉及开发具有较低燃烧温度的燃烧过程。在此，排气再循环(EGR)，也就是说燃烧气体从出口侧到入口侧的再循环，可以有利于实现这一目的，其中排气再循环可以减少氮氧化物的排放，同时增加排气再循环率。在此，排气再循环率xEGR被确定为：xEGR＝mEGR/(mEGR+mair)，其中mEGR表示再循环排气的质量，并且mair表示供应的空气。可能还需要考虑通过排气再循环提供的氧气。为了获得氮氧化物排放的减少，在一个实例中，可以使用高的排气再循环率，其可以是xEGR≈60％至70％的数量级。根据本文所述的内燃发动机，可以通过压缩机被机械增压，也可以配备排气再循环设置。在排气再循环设置中，再循环管线可以从排气排出系统分支出并通向进气系统，从而在压缩机的上游形成连接点，如同在低压EGR设置的情况那样，其中已经通过布置在排气排放系统中的涡轮机的排气被再循环到入口侧。为此，在一个示例中，低压EGR设置可以包括再循环管线，该再循环管线从涡轮机下游的排气排放系统分支出，并且在压缩机上游通向进气系统。然而，在其它示例中，EGR气体也可以在压缩机的下游排出。本文所述的内燃发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃发动机，包括：用于向汽缸供应充气空气流的进气系统；从所述汽缸排放排气的排气排放系统；被布置在所述进气系统中的至少一个压缩机，其中所述压缩机配备有至少一个叶轮，所述至少一个叶轮在压缩机壳体中被安装在可旋转轴上；第一排气再循环设置，所述第一排气再循环设置包括再循环管线，所述再循环管线从所述排气排放系统分支出并通向所述进气系统，以便在所述至少一个叶轮的上游形成连结点；阀单元，其被布置在所述进气系统中的所述连结点处并且包括阀壳体和设置在所述阀壳体中的阀瓣，在周向上由边缘界定的所述阀瓣围绕相对于新鲜空气流横向延伸的旋转轴线可枢转，使得所述阀瓣在第一端部位置中时利用前侧阻挡所述进气系统并打开所述再循环管线，并且在第二端部位置中时利用排气侧后侧覆盖所述再循环管线并打开所述进气系统；以及导流装置，所述导流装置被设置在所述进气系统中在所述阀瓣的所述旋转轴线与所述至少一个叶轮之间，所述导流装置包括两个间隔开的分隔件，其中所述阀瓣具有两个间隔开的凹部，所述凹部在所述阀瓣的与所述旋转轴线相反地设置且垂直于所述阀瓣的所述旋转轴线延伸的边缘处形成开口；并且其中所述两个间隔开的分隔件与所述两个凹部接合，使得与所述阀瓣相互作用的所述两个间隔开的分隔件将所述新鲜空气和所述再循环排气彼此分开。...

【技术特征摘要】
2017.05.12 DE 102017208070.11.一种内燃发动机，包括：用于向汽缸供应充气空气流的进气系统；从所述汽缸排放排气的排气排放系统；被布置在所述进气系统中的至少一个压缩机，其中所述压缩机配备有至少一个叶轮，所述至少一个叶轮在压缩机壳体中被安装在可旋转轴上；第一排气再循环设置，所述第一排气再循环设置包括再循环管线，所述再循环管线从所述排气排放系统分支出并通向所述进气系统，以便在所述至少一个叶轮的上游形成连结点；阀单元，其被布置在所述进气系统中的所述连结点处并且包括阀壳体和设置在所述阀壳体中的阀瓣，在周向上由边缘界定的所述阀瓣围绕相对于新鲜空气流横向延伸的旋转轴线可枢转，使得所述阀瓣在第一端部位置中时利用前侧阻挡所述进气系统并打开所述再循环管线，并且在第二端部位置中时利用排气侧后侧覆盖所述再循环管线并打开所述进气系统；以及导流装置，所述导流装置被设置在所述进气系统中在所述阀瓣的所述旋转轴线与所述至少一个叶轮之间，所述导流装置包括两个间隔开的分隔件，其中所述阀瓣具有两个间隔开的凹部，所述凹部在所述阀瓣的与所述旋转轴线相反地设置且垂直于所述阀瓣的所述旋转轴线延伸的边缘处形成开口；并且其中所述两个间隔开的分隔件与所述两个凹部接合，使得与所述阀瓣相互作用的所述两个间隔开的分隔件将所述新鲜空气和所述再循环排气彼此分开。2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述轴线布置成靠近所述阀瓣的边缘区段。3.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述轴线布置成靠近所述进气系统的壁区段。4.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述两个间隔开的分隔件中的每一个在周向上具有边缘，并且面向所述阀瓣的边缘形成圆弧，所述圆弧围绕所述阀瓣的所述旋转轴线延伸。5.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述导流装置包括环形件，所述环形件用作保持所述两个间隔开的分隔件的支撑件。6.根据权利要求5所述的内燃发动机，其中所述环形件布置在所述压缩机壳体中。7.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述两个间隔开的分隔件被紧固到所述进气系统的壁。8.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述阀瓣在所述边缘处至少部分成区段地配备有密封元件，所述密封元件相对于所述两个间隔开的分隔件和/或所述阀壳体密封所述阀瓣。9.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述密封元件为条状形式。10.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述密封元件为珠状形式。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·库斯克，C·W·维格利德，D·勒特格，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US