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CN102459858A - 用于内燃机的废气回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于内燃机的废气回收系统，该废气回收系统带有排气通道(4)、进气通道(12)和废气回收通道(10)，该废气回收通道从所述排气通道(4)分支出并且通入所述进气通道(12)中。这种废气回收系统的调节很困难，因为废气回收通道中存在的废气脉冲导致对废气量的不精确测量。本发明因此建议，在废气回收通道(10)中在所述稳流元件的下游设置废气质量流量传感器(24)。因此可以确保对回收的废气量进行可靠测量。

Description

用于内燃机的废气回收系统
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的废气回收系统，该废气回收系统带有排气通道、进气通道和废气回收通道，该废气回收通道从排气通道分支出并且通入进气通道。
背景技术
这种系统是已知的。回收废气以公知的方式用于减少有害物质排放。也常见的是，在废气回收通道中布置一个废气回收阀和一个废气冷却器，借助于该废气冷却器可以在热机运转阶段之后降低回收的废气的温度，这导致额外减少在内燃机中产生的有害物质。
此外，现代的内燃机大多是涡轮增压的发动机，这种发动机具有两个废气回收线路。在此，第一线路布置在内燃机的高压区域内，第二线路布置在内燃机的低压区域内。以这种方式可以在控制温度的同时提高回收的废气质量流量。在高压线路中通常同样有废气回收阀和废气冷却器，该废气冷却器必要时可通过旁路通道绕过。
也已知的是，在排气线路中布置氧化催化器，该氧化催化器用于转化未燃烧的废气成分，尤其是CO和HC。该氧化催化器由金属或陶瓷蜂窝体组成，该蜂窝体配设有氧化催化涂层。这种催化器与温度有关，也就是说，在废气温度过低是其效率会下降。这种催化器装置例如由DE102005024984A1公开。
为了减小高压废气回收系统中的废气回收阀和废气冷却器的污染，在DE102005049309A1和DE102004042454A1中建议，在高压废气回收导管的废气回收阀或废气冷却器之前布置氧化催化器。
然而，这些文献没有给出如何能够测量或调节高压废气回收通道中的废气量的启示。
还由DE19838703A1已知，在催化器之前布置导流体，以便使催化器被均匀地流过。
为了实现将空气和回收的废气尽可能精确地定量配给到内燃机中，在DE102006038863A1中建议，在低压废气回收通道的入口上游在进气通道中设置第一空气质量流量计，并且在低压废气回收通道的入口的下游以及高压废气回收通道的入口的上游在进气通道中设置第二空气质量流量计。借助于这两个传感器评估和调节废气回收通道中的废气流。为此还使用抽吸负压传感器，高压废气回收导管的入口上游的压力传感器、排气弯管压力传感器、低压废气回收通道中的压力传感器以及进气导管中的增压空气温度传感器。通过各种测量获得了一个微分方程，借助于该微分方程计算出低压废气回流。现在，将结果用于通过减法由测得的空气量也确定高压回路中的废气流。
这种调节非常耗费并且需要高的器材开销。另外，尤其对于高压废气回流通道中的废气质量流产生不精确的测量结果，因为该废气质量流必须根据各种值计算出，这些值又可能存在测量误差，因此必须以放大测量误差为基础。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，创造一种废气回收系统，通过该废气回收系统可以尽可能精确地测量废气质量流并从而改善内燃机的可调节性。
该技术问题由此解决，即，在废气回收通道中在稳流元件的下游设置废气质量流量传感器。废气质量流量传感器使得能够直接测量高压废气回收通道中的废气质量流。稳流元件后面的装置使得均匀地流入废气质量流量传感器，这种均匀的入流在其它情况下不能获得，因为在废气回收通道中通常存在高的废气脉冲和强烈不均匀的流动分布，这些会导致测量结果错误。通过该措施实现了精确的废气量测量，这同时改善了内燃机的调节。
优选在废气回收通道中在废气冷却器和废气回收阀的上游设置废气质量流量传感器。这种装置具有这样的优点，即，通过存在的高温可以在很大程度上防止在废气质量流量传感器形成冷凝。此外，由于高温产生了较少的碳烟形成。因此，这种措施改善地更新了所获得的测量结果。
稳流元件有利地是催化器，因此不需要额外的装置开销。催化器通常由涂层的板构成，所述板使得废气流流动平稳，因此自动满足了该功能。
在一种优选的实施形式中，催化器是氧化催化器。该氧化催化器通常由涂有铂的蜂窝体构成，其通流导致流出的废气流的高度的稳定性和均匀性。另外通过氧化催化器避免了后续区域中的碳烟，因此再次提高了废气质量流量传感器的测量精度。
在本发明进一步的设计构造中，废气回收通道是高压废气回收通道，该高压废气回收通道在涡轮增压器的透平上游从废气通道分支处，并且在涡轮增压器的压气机的下游通入进气通道中。按本发明的装置刚好能特别有利地应用在内燃机的高压区域内，因为回收装置在此在必要时存在的柴油颗粒过滤器前面布置在燃烧室附近，在此存在高温和脉冲并且通常不存在清洁过的废气。
废气质量流量传感器优选按照热膜流速计的原理工作。热膜流速计在空气质量传感器中已经被构造为可靠并且最精确的系统。这种传感器例如记载在申请人的专利DE102005061533B4中。该传感器在很大程度上对废气中的碳烟和其它污染物不敏感，因为这些污染物可以被燃烧。
因此创造了一种废气回收系统，在该系统中，通过避免流动脉冲和流动不均匀性能够高精度地测量废气回收通道、并尤其是高压废气回收通道中的废气质量流，因此也可以实现对废气回收速率和内燃机中的燃烧过程的更精确调节。
附图说明
在图1中根据涡轮增压的内燃机示意示出了按本发明的废气回收系统的一种实施例并且将在以下说明该实施例。
具体实施方式
按本发明的废气回收系统由发动机缸体2构成，在发动机缸体中以公知的方式发生燃料空气混合物与输入的废气的燃烧。从发动机缸体2首先导出形式为排气弯管形式的排气通道4至涡轮增压器8的透平6，并且从该透平继续通向没有示出的排出口，沿流动方向看，在排气口之前可以设置排气盖以及低压废气回收通道的分支，在该低压废气回收通道中又设置有废气回收阀。
在透平6的上游从排气通道4分支出高压废气回收通道10。该高压废气回收通道通入内燃机的进气通道12中，在该进气通道中，在高压废气回收通道10的入口之前设置涡轮增压器8的压气机14以及连接在该压气机之后的增压空气冷却器16。必要时存在的低压废气回收通道在压气机14的上游通入进气通道12中，使得增压空气冷却器16必要时已经用废气-空气混合物加载。增压空气冷却器用于减小吸入的空气的温度，用以改善燃烧过程。
在高压废气回收通道10中设置有废气冷却器18以及连接在下游的废气回收阀20，其中，废气回收阀20沿流动方向看也可以布置在废气冷却器18的前面。在废气冷却器18和废气回收阀20的上游在高压废气回收通道10中设置氧化催化器22。该催化氧化器通常由涂覆有贵金属，如铂的气体导引板构成，所述气体导引板大多形成蜂窝体。
按照本发明，在氧化催化器22和废气冷却器18之间设置有废气质量流量传感器24，通过该废气质量流量传感器测量流过高压废气回收通道10的废气质量。该结果可以作为信号传输给未示出的发动机控制单元，并且用于调节废气回收阀20以及其它的发动机控制装置。
在燃烧后从发动机缸体2排出到排气通道4中的废气根据废气回收阀20的开启部分经过进一步的排气通道4朝透平6流动，并且部分流动到高压废气回收通道10中。在此，废气流首先到达氧化催化器，在此废气与催化器催化的涂层接触。由此发生废气中的碳氢化合物氧化等，使得生产二氧化碳和水。另外，氧化催化器22起稳流元件作用，因为气体导引板通过其布置稳定从燃烧室脉冲地排出的废气流中的不均匀性和脉冲。这意味着，在氧化催化器22后面存在均匀的废气流。
废气流接着到达废气质量流量传感器24，该废气质量流量传感器按照热膜流速计的原理工作。这意味着，传感器的加热电阻被加热，其中，通过对流将该热电阻产生的热量传递给流动的介质。由此产生的加热电阻的温度变化或者为获得加热电阻温度的额外功率吸收是存在的质量流的量度。该传感器公知地非常可靠地工作。仅仅为了避免表面上的沉积，在使用在废气系统中时通常设置额外的加热丝用于燃烧沉积物。由于均匀的废气流，借助于该废气质量流量传感器24能实现非常精确的测量值。另外，通过布置在氧化催化器后面减少了在废气质量流量传感器的表面上形成碳烟，因为通过降低倾向于在废气质量流量传感器24的表面上沉积的碳氢化合物的份额而在表面上沉积更少的炭黑。
废气质量流量传感器24的这种布置的另一种优点是其在废气冷却器18之前的位置，因此由于高温几乎能够避免存在于废气中的水和其它废气成分的冷凝。由于高的废气温度，该区域中的炭黑沉积也明显少于废气冷却器18后面的区域。出于所述的原因，直接进行的废气质量流测量仅要求非常低的测量精度。
废气从废气质量流量传感器24继续流到废气冷却器18。在其冷的内壁上通常形成强烈的炭黑沉积，然而这种沉积通过连接在前面的氧化催化器得以减少，通过该氧化催化器明显减少了在所述壁上形成碳氢化合物凝结物。废气在废气冷却器18中被冷却，因此进气通道12并因此内燃机获得了明显更冷的废气-空气混合流，因此改善了燃烧并能够减少有害物质。
在废气冷却器18后面设置有废气回收阀20，通过该废气回收阀可调节经由高压废气回收通道10回收的废气量。这例如可以通过将废气质量流量传感器测得的废气量与根据发动机控制装置中存在的发动机数据的相应于发动机特性曲线存储的量进行比较，使得废气质量流量传感器24直接影响废气回收阀20的调节。
因此确保了对在高压管路中回收的废气质量流的精确测量，以改善发动机调节。
应当明确的是，本申请的保护范围不限于所描述的实施例。替代氧化催化器也可以设置其它的稳流元件，其中，在氧化催化器之后的布置具有额外的优点。同样也可以考虑将按本发明的废气回收系统用于其它发动机。

Claims (6)

1.一种用于内燃机的废气回收系统，该废气回收系统带有排气通道(4)、进气通道(12)和废气回收通道(10)，该废气回收通道从所述排气通道(4)分支出并且通入所述进气通道(12)中，其特征在于，在废气回收通道(10)中在所述稳流元件的下游设置废气质量流量传感器(24)。
2.如权利要求1所述的用于内燃机的废气回收系统，其特征在于，所述废气质量流量传感器(24)在废气冷却器(18)和废气回收阀(20)的上游布置在所述废气回收通道(10)中。
3.如权利要求1或2所述的用于内燃机的废气回收系统，其特征在于，所述稳流元件是布置在所述废气回收通道(10)中的催化器。
4.如权利要求1至3之一所述的用于内燃机的废气回收系统，其特征在于，所述催化器是氧化催化器(22)。
5.如权利要求1至4之一所述的用于内燃机的废气回收系统，其特征在于，所述废气回收通道(10)是高压废气回收通道，该高压废气回收通道在涡轮增压器(8)的透平(6)的上游从所述排气通道(4)分支出并且在所述涡轮增压器(8)的压气机(14)的下游通入到所述进气通道(12)中。
6.如权利要求1至5之一所述的用于内燃机的废气回收系统，其特征在于，所述废气质量流量传感器(24)按照热膜流速计的原理工作。
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