[发明专利]用于改善车辆系统中的后处理装置的起燃或再生行为的方法

说明书

技术领域

本发明是针对一种包括后处理装置的车辆发动机系统，并且特别地针对具有大热惯性的部件的旁路，以便辅助例如催化器的早期起燃以及这些后处理装置的再生。

背景技术

涡轮增压器是一类强制性进气系统。它们将压缩空气传送到发动机进气端从而允许燃烧更多的燃料，因此增加了发动机的马力而没有明显地增加发动机的重量。这可以允许使用一台较小的涡轮增压的发动机来替代一台较大物理尺寸的自然吸气的发动机，因此减少了车辆的质量以及空气动力学的前端面积。涡轮增压器利用了来自发动机的排气流动来驱动一台涡轮机，该涡轮机进而驱动空气压缩机。为了在一种简单系统的容量之外供应空气，该涡轮增压器系统可以采取不同的构型。

涡轮增压器由五个主要部件组构成。图1示出了一种典型的涡轮增压器的一个区段。这个涡轮增压器由一个涡轮机壳体1组成，该壳体连接到一个轴承壳体5上。在该轴承壳体的相反末端上有一个压缩机盖2。该轴承壳体支撑了一个转子组件，该转子组件由一个涡轮机叶轮3和一个压缩机叶轮4组成。该涡轮机壳体通常是以一种来自高韧性铸铁家族的材料铸造而成，该轴承壳体通常是以灰口铁铸造而成并且该压缩机盖通常是以一种铝合金铸造而成。一种典型的、商品化柴油机尺寸的涡轮机壳体的质量是大约17kg。这些涡轮机壳体具有的典型壁厚为5至6mm。这是该涡轮增压器总质量的约65％。该轴承壳体是构成该涡轮机壳体的质量的另外4kg，加上轴承壳体，是总质量的85％。

为了实现更多增压，使用串联的或多级涡轮增压器，其中一个第一级(低压)压缩机排放进入下一个(高压)下游压缩机的进口，该下游压缩机接着进一步将已经压缩的空气增压至甚至更高的水平。串联的涡轮增压器可以具有多个级，但是为清楚起见，本讨论将仅仅讨论两级构型，因为这是在客车和商品化柴油发动机的通常生产中使用数量最高的。对于多个涡轮增压器而言“涡轮机壳体加轴承壳体的质量”比“总涡轮增压器重量”的比率将是与单一涡轮增压器类似的比率，因此例如当两个涡轮增压器的涡轮机壳体加轴承壳体的质量为大约34kg时，它将仍是这些涡轮增压器的总质量的85％。

一个物体的热惯性是与材料的热传导率、密度和体积热容量相关的一种本体材料特性。使用热惯性来描述一个几何体在经受其热环境的变化时达到热平衡的能力。在发动机系统的背景下，得到的是一个在几何上受限定的物体用来改变温度所花费的时间。质量相等时，具有高的热惯性的材料将比具有低热惯性的材料花费更多时间来改变温度。在具有相同材料但不同质量的两个物体的情况下，具有较大质量的物体将比具有较小质量的物体具有更大的热惯性(正如一立方米的铸铁将比一立方毫米的铸铁花费更长时间来达到温度平衡)。在本发明的背景下，术语“热惯性”用来描述固有的动态温度过滤(dynamic temperature filtration)，即从在排气与发动机中和排气系统中的材料之间存在的初始温度差相对较慢地达到平衡。这个热惯性进而是由于气体与壁材料之间的热传递、该材料的体积热容量(涉及该材料的热传导率)、该材料的比热和密度以及周围介质(例如空气、水和材料)的热效应造成的。

一个物体的热惯性由下式计算：

热惯性＝κ.ρ.C

其中κ＝该材料的本体热传导率，单位Wm^-1.K^-1

并且ρ＝该材料的密度，单位Kg m^-3

并且C＝比热容，单位J.kg^-1.K^-1

这些单位是tiu。

在热惯性的计算中，对于给定的材料，例如铸铁，比热和密度将保持为常数。因此热惯性与该材料的本体热传导率是成比例的。

因为热传导率是对于在一个时间段Δt内、在温度变化ΔT内以热能变化ΔQ经过具有厚度Y和面积A的材料传输的热量的度量，该热传导率κ可以通过下式计算：

κ=ΔQ·YΔt·A·ΔT]]>