[发明专利]带有排气系统的内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分中所述特征的带有排气系统的内燃机。

背景技术

例如在“维基百科”—自由百科全书中，对二次空气系统说明如下：为遵守施行的废气排放标准和法规，在汽油发动机(Ottomotor)中使用二次空气系统。该二次空气系统主要包括二次空气泵和二次空气阀。在冷启动阶段，使用该系统将废气组分HC(碳氢化合物)和CO(一氧化碳)氧化。另外，该系统还将催化净化器很快地加热至运行温度。发动机控制装置通过进气量探测器(Lambdasonde)确认催化净化器的使用效力并随后切断二次空气泵。为了能够符合越来越严格的废气排放标准和法规，二次空气系统越来越重要。

作用原理：

通过二次空气吹入系统，在发动机(λ≤1，富足的燃料/空气混合物)的冷启动阶段和热运转阶段中，通过热力后燃来减少HC和CO有害物质。在该发动机工作状态中，经调节的三元催化净化器还未完全进入工作准备状态。

通常的现有技术：

为了达到例如加州SULEV尾气排放标准认证(超低排放机动车)以及为了遵守其他非常严格的汽油发动机废气排放极限值而使用二次空气吹入系统(SL-吹入)。这里，直接就在冷启动之后，在一定时间内借助于二次空气泵(SL-泵)将外界空气导入内燃机的热的废气气流中，用以(如上所述)启动再反应过程。这种再反应促使未完全燃烧的产物(HC、CO)氧化，这样一方面可以减少HC和CO的排放，另一方面废气催化净化器通过这种再反应的反应热能够快速达到转化温度(所谓的催化剂加热)。一般来说，是在气缸盖内尽可能接近排气阀的位置向废气排放通道中吹入二次空气，目的是通过吹入处的废气高温有利于启动再反应过程。在催化净化器加热过程中，通常将点火角调至稍晚(也就是在活塞的点火-OT(上止点)之后点燃)，由此有意地实现内燃机的低效率，但达到特别高的废气温度。如果可能有凸轮轴调整机构，就可以在二次空气吹入期间由内燃机启动和后续向起动行驶过渡的需求推导出一个或多个凸轮轴(n)的位置，以此实现进气阀和排气阀必要时的适当重叠以及由此在内燃机的燃烧室内达到少的剩余气体含量。如果超过某些极限值，例如自内燃机启动开始的时间极限值和/或催化净化器的温度极限值和/或内燃机的温度值和/或车辆速度极限值，则终止以二次气体吹入和较晚点火角工作的内燃机运行方式。

该技术的缺陷是例如片面地优化HC/CO未处理排放，而未考虑关于废气温度和NO_X排放的可能额外有利的潜能。尤其是在带有废气涡轮增压器(ATL)的内燃机中，为了达到SULEV-极限值，要求非常高的排气焓流(Abgasentalpiestrom)用以快速加热催化净化器，这是因为废气涡轮增压器的涡轮必须作为散热部件起作用并被补偿。为提供排气焓流，必须要使内燃机以很晚的点火角工作，以达到非常高的废气温度，这又要求给气缸充注大量的新鲜气体/燃料混合物以克服冷态内燃机的内部摩擦以及为例如空调压缩机或转向辅助泵这些消耗器供能。在这种运行条件下，在气缸(燃烧室)内氧气不足的情况下会形成大量的氮氧化物(NO_X)，其很容易超过例如SULEV极限值。

发明内容

本发明的目的就是要避免上述缺陷。

该目的通过权利要求1特征部分所述特征得以实现。

通过本发明的设计，有可能使得那些先前似乎无法保证SULEV标准认证的、具有多个燃烧室和/或废气涡轮增压器的发动机也能遵守例如SULEV-排放极限值。进一步有利地，可以减少催化净化器的贵金属装载量，而不会有违反现有SULEV-发动机排放标准之危险，这样可明显节约成本。另外，可以在不存在违反排放标准之危险的情况下减小催化净化器的格密度(单元密度)，从而使得流动阻力更小以及导致废气的排气背压也更小。这就可获得更高的功率值和扭矩值和/或取消以往所需要的补偿措施，体现出内燃机的标准方案模式和SULEV-方案模式之间的功率平等。此外，有利地将二次空气吹入点从气缸盖中移出，由此对于内燃机的标准方案模式和SULEV方案模式可实现相同部分/部件。从气缸盖头中移出二次空气吹入点，在SULEV设计的情况下还有利于气缸盖的冷却和强度。这样就提高了气缸盖或内燃机的全负荷适用性和使用寿命。

从属权利要求给出了本发明设计的其他有利改进方案。

附图说明

下文借助于唯一附图示出的优选实施例进一步描述本发明。

图1：示出SULEV内燃机的气缸盖连同排气系统一个部段的剖视图。

具体实施方式