[发明专利]具有全范围能力的低压废气再循环系统

说明书

技术领域

本发明总的涉及一种废气再循环(EGR)系统，更具体地，本发明涉及一种低压废气再循环系统，其可操作地在全范围条件下使废气再循环回到发动机，而不会使进气节流。

背景技术

内燃机，例如汽油机、柴油机和气体燃料发动机会排放空气污染物质的复杂混合物。这些空气污染物质由固体颗粒物质和包括氮氧化物(NOx)的气体化合物组成。随着对环境关注的不断增加，废气排放标准已经变得更加严格，并且根据发动机的类型、尺寸和/或等级规定了从发动机向大气排放的固体颗粒物质和气体化合物的量。

发动机制造商们为了遵守这些发动机排放的规定而已经采取的一种方法是采用废气再循环(EGR)。EGR系统使废气副产品再循环回到内燃机的进气供应源。被重新引向发动机气缸的废气降低了气缸里的氧气浓度，由此增加了混合物的热容并降低了气缸内的最大燃烧温度。降低的最大燃烧温度和减少的氧气减缓了能够形成NOx的化学反应的速度，由此减少了发动机排放的NOx的量。另外，废气中携带的颗粒物质在被重新引回到发动机气缸中后燃烧，从而进一步减少了废气副产品。

一种可用类型的EGR系统被称为低压系统。低压EGR系统从发动机涡轮的下游吸引低压废气并将该废气引导到位于发动机的压缩机上游的位置。Dismon等人的于2006年7月20日公开的美国专利公开文献No.2006/0156724(’724公开文献)中公开了低压EGR系统的一个例子。具体来说，’724公开文献公开了一种废气回流系统，其具有与涡轮串联并位于涡轮下游的颗粒捕集器。该废气回流系统还具有与颗粒捕集器串联并位于颗粒捕集器下游的催化器。从颗粒捕集器和催化器之间的位置处吸引的废气被回流到压缩机上游的空气入口通道。废气回流阀设置在废气管线中并且位于颗粒捕集器和催化器之间，以控制回流的废气的流量。

尽管’724公开文献的低压废气回流系统可以减少排放到大气中的NOx和颗粒物质的量，但却受到限制。具体来说，可能具有这样的情况，即废气和进气之间的压差不足以进行适当的操作。换句话说，再循环的废气的压力有可能与进气的压力基本相同或者甚至低于进气的压力。在这些情况中，废气的流动性很差或者根本无法流入空气入口通道。在没有足够废气回流的情况下，发动机的排放物将无法遵守环境规章。

此外，所公开的废气回流阀的布置也可能是成问题的。具体来说，由于该阀位于排气管线内，阀经受的温度可能过高。随着时间的推移，这些高温将会损害阀，有可能造成阀过早失效。

发明内容

本发明的EGR系统旨在克服前述的一个或多个问题。

在一个方面，本发明涉及一种用于发动机的废气处理系统。该废气处理系统可包括进气管路、排气管路和废气再循环管路。进气管路可被构造成将空气引入到发动机中。排气管路可被构造成从发动机引导废气，并包括由废气驱动的涡轮、与涡轮串联设置并位于涡轮的下游的颗粒过滤器，以及与颗粒过滤器串联设置并位于颗粒过滤器下游的催化装置。废气再循环管路被构造成将来自颗粒过滤器和催化装置之间的废气的至少一部分选择性地重新引导到进气管路。选择催化装置以在排气管路中形成背压，该背压足以确保在高于低怠速的发动机正常运行条件下，废气能够流入到进气管路，而不会使被引导到发动机的空气节流。

在另一方面，本发明涉及一种产生动力的方法。该方法可包括将进气与燃料混合，并使混合物燃烧以产生动力和废气流。该方法还可包括利用废气压缩进气并将颗粒物质从废气中除去。该方法还可包括对废气进行催化以还原废气的成分，并且将已减少了颗粒的废气重新引导以使之与进气混合。催化的步骤在废气中形成背压，该背压足以确保在高于低怠速的正常燃烧条件下，废气能够被重新引导以使之与进气混合，而不会使进气节流。

附图说明

图1是本发明的一种示例性动力单元的示意图。

具体实施方式

图1示出了具有废气处理系统102的动力单元100。出于本发明的目的，动力单元100被描绘和描述为四冲程柴油机。但是，本领域的技术人员将会认识到，动力单元100可以是任何其它类型的内燃机，例如汽油机或者气体燃料发动机。此外，动力单元100可以是任何其它类型的动力和废气产生装置，例如，炉子。总的说来，动力单元100可以燃烧燃料/空气混合物而产生动力和废气，并将废气引导到废气处理系统102。废气处理系统102可以接收废气，处理废气并将废气引导到大气中。