[发明专利]带有低压EGR装置的机械增压内燃发动机及其操作方法

说明书

一种机械增压内燃发动机(1)，具有至少一个气缸(2)，进气系统(3)，排气排出系统(6)，排气涡轮增压器(8)，排气再循环装置(9)，以及‑排气再循环装置，其中在接合点(6a)下游的所述排气排出系统(6)中提供附加的涡轮(10)，所述附加的涡轮至少经由驱动轴(10c)驱动地连接至电机(12)，所述电机(12)可操作作为从所述附加的涡轮(10)接收功率的发电机(12a)。

技术领域

本发明涉及具有以下部分的机械增压内燃发动机

-至少一个气缸，

-进气系统，其用于将增压空气供应至所述至少一个气缸，

-排气排出系统，其用于所述排气的排出，

-排气涡轮增压器，其包括布置在所述排气排出系统中的涡轮和布置在所述进气系统中的压缩机，

-排气再循环装置，其包括从所述涡轮下游的所述排气排出系统分支出来且通向所述压缩机上游的所述进气系统的再循环管路，其中形成了接合点，至少一个排气后处理系统被提供在所述涡轮和所述接合点之间，以及

-排气再循环装置，其包括从所述涡轮上游的所述排气排出系统分支出来且通向所述压缩机下游的所述进气系统的再循环管路。

本发明也涉及用于操作所述类型的内燃发动机的方法。

在本发明的上下文中，表述“内燃发动机”特别地包含奥托循环发动机，但是也包含柴油发动机和利用混合动力燃烧过程并且也利用混合动力驱动的混合动力内燃发动机，其中混合动力内燃发动机不仅包括内燃发动机也包括能够驱动地连接至内燃发动机且从内燃发动机接收功率或作为可激活辅助驱动、附加地输出功率的电机。

背景技术

内燃发动机曾经是更普遍地被装备有机械增压，其中机械增压主要是一种用于增加功率的方法，其中用于发动机中的燃烧过程所需要的增压空气被压缩，其结果是，更大质量的增压空气能够在每个工作循环被供应至每个气缸。以该方式，燃料质量能够增加且因此平均压力能够增加。

对于机械增压，通常使用排气涡轮增压器，在排气涡轮增压器中的压缩机和涡轮被布置在同一轴上。热排气流被供给至涡轮且在涡轮中膨胀，伴随能量释放，其结果是，轴开始旋转。通过排气流供应至轴的能量用于驱动同样被布置在轴上的压缩机。压缩机传送并压缩供给至它的增压空气，其结果是，获得气缸的机械增压。增压空气冷却器有利地被提供在压缩机下游的进气管路中，借助于增压空气冷却器，压缩的增压空气在进入所述至少一个气缸之前被冷却。冷却器降低了增压空气的温度且因此增加了增压空气的密度，使得冷却器也有助于提升气缸的增压，也就是说，有助于更大的空气质量。实际上，压缩通过冷却发生。

排气涡轮增压器与(例如)机械增压器相比的优势是不需要增压器和内燃发动机之间的用于传输功率的机械连接。在机械增压器从内燃发动机直接抽取(extract)用来驱动机械增压器所需要的能量，且从而减少了可用功率且从而不利地影响效率的同时，排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。

机械增压是用于在维持不变的容积排量(swept volume)的同时增加内燃发动机的功率、或在维持相同功率的同时减少容积排量的合适的手段。在任何情况下，机械增压引起体积功率输出的增加和更权宜的功率重量比。如果容积排量减少，因此在给定的相同车辆边界条件下可能朝向更高的负荷转换负荷聚集体(load collective)，在更高的负荷下，具体的燃料消耗更低。内燃发动机的机械增压因此有助于努力使燃料消耗最小化，也就是说，提升了内燃发动机的效率。

借助于合适的变速器配置，另外可能实现所谓的自动降速，由此同样地实现更低的具体燃料消耗。在自动降速的情况下，利用在较低发动机转速下尤其是在存在相对高的负载时的具体燃料消耗通常更低的事实。