[发明专利]用于具有涡轮增压器的内燃发动机的排气后处理装置

说明书

本发明涉及“用于具有涡轮增压器的内燃发动机的排气后处理装置”。描述了一种用于具有涡轮增压器的内燃发动机(32)的排气后处理装置(10)，所述涡轮增压器包括涡轮(21)。排气后处理装置(10)包括布置在涡轮(21)下游的排气入口区域(23)。排气入口区域(23)包括阀(26)，该阀优选地是虹膜隔膜的形式，用于控制流入排气后处理装置(10)的排气质量流。

技术领域

本发明涉及一种用于具有涡轮增压器的内燃发动机的排气后处理装置，尤其是用于汽油发动机的排气后处理装置。此外，本发明涉及一种机动车辆。

背景技术

结合内燃发动机，尤其是汽油发动机，利用在气门控制正时中具有大的重叠的空气扫气来获得高的特定目的扭矩。这归因于这样的事实，即在这种情况下，涡轮增压器的压缩机远离压力喘振管路在相对高的通流速率下以高效率运行。然而，这导致内燃发动机的稀运行，其中获得仅约为1.3的排气/空气混合比λ(λ)。然而，未来的排放要求要求在整个运行范围内具有近似化学计量的排气混合气或排气/空气比。这又意味着几乎不可能进行空气扫气操作。

例如在文献US 2012/0204541 A1中公开了用于定位在内燃发动机和排气后处理装置之间，具体是定位在排气歧管的区域中的混合装置。文献US 9,677,499 B2已经描述了一种具有涡轮增压器的内燃发动机，其中还给出了用于进行空气扫气操作或扫气的方法的描述。

发明内容

在所述背景下，本发明的目的是提供一种用于具有涡轮增压器的内燃发动机的有利的排气后处理装置，该装置尤其使得即使在严格的排放要求下也可以进行空气扫气操作。另一个目的在于提供一种相应有利的机动车辆。

所述目的通过根据本专利权利要求1的排气后处理装置以及通过根据本专利权利要求11的机动车辆来实现。从属权利要求涉及本发明的其他有利的实施方式。

根据本发明的排气后处理装置被设计用于具有涡轮增压器的内燃发动机，该涡轮增压器包括涡轮。排气后处理装置包括布置在涡轮下游的排气入口区域。排气入口区域包括用于控制流入排气后处理装置的排气质量流的阀。

在排气入口区域中布置用于控制排气质量流的阀的优点是，涡轮增压器的压缩机可以高效地运行，并且在空气扫气方面的优点可以继续被利用。此外，可以改善压力脉冲增压(pressure pulse charging)。排气后处理装置或一个或多个催化转化器的入口处的排气的温度和速度分布也可以在所述一个或多个催化转化器的利用方面进行优化。此外，可以具体通过在混合区中由阀产生内燃发动机下游的排气的延迟燃烧来改善冷起动操作，其中特别是减少了热损失。

阀优选地被设计成就其开口的横截面而言是可变地可控的。换句话说，流动横截面可以优选地通过阀改变。该阀可以例如被设计成隔膜的形式，优选地是虹膜隔膜(irisdiaphragm)的形式。

阀可以有利地被设计成就其开口的横截面而言以步进或连续方式可控。借助于流动横截面的控制，可以控制流向排气后处理装置的排气质量流，并且以此方式可以控制排气/空气质量比或排气/空气混合比。以此方式，甚至可以在不违反排放要求的情况下执行空气扫气操作。

在另一种变型中，排气入口区域包括纵向轴线。在此，阀可以这样设计，使得其减小在垂直于排气入口区域的纵向轴线的平面中的流动横截面。该实施例，特别是与隔膜(特别是虹膜隔膜)形式的阀的设计结合，具有以下优点：在阀的下游产生混合区域，在该混合区域中通过隔膜状设计可以产生涡流或再循环流。阀可以具体地被成形为几何形状，以便用作涡流发生器，也就是说，使得在阀的下游产生涡流或再循环流。以此方式，尤其是通过涡轮增压器的压缩机实现了排气与供应的空气的改善的混合。

在另一种变型方案中，排气入口区域可以被设计成在流动方向上呈锥形打开。在此，具体地，排气入口区域可以被设计成在阀的上游和/或下游在流动方向上呈锥形打开。在流动方向上的锥形开口设计的优点在于，可以在阀的下游实现更好的混合，因为锥形开口尤其还可以引起或增强涡流或再循环流。