[发明专利]内燃发动机和操作内燃发动机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机，该内燃发动机包括：涡轮增压器单元，该涡轮增压器单元具有至少一个压缩件部件和至少一个涡轮机部件，所述至少一个压缩机部件连接至所述发动机的入口侧，而所述至少一个涡轮机部件连接至所述发动机的出口侧，催化剂单元布置在所述发动机的出口侧和所述至少一个涡轮机部件的入口侧之间；以及控制系统，该控制系统被布置成用来控制所述内燃发动机的操作，其中所述至少一个涡轮机部件设置有具有第一流动控制装置的第一旁路管道，该第一旁路管道在所述涡轮机部件的入口侧和所述涡轮机部件的出口侧之间延伸，所述催化剂单元设置有具有第二流动控制装置的第二旁路管道，该第二旁路管道在所述催化剂单元的入口侧和所述催化剂单元的出口侧之间延伸。

本发明还涉及一种操作内燃发动机的方法。

背景技术

US 2010139269 A1公开了一种可增压内燃发动机，该发动机包含：马达，该马达具有位于排气侧的排气歧管；涡轮增压器，该涡轮增压器具有至少两个涡轮增压器阶段并且在排气侧具有排气入口和排气出口。该发动机还具有初级催化转换器，该催化转换器在发动机缸体的排气歧管和涡轮增压器的排气入口之间布置在排气侧。在该文献的一个优选实施方式中，针对第一旁路装置进行了设置，该设置用来通过第一旁路装置桥接初级催化转换器，该第一旁路装置被构造成在打开状态下将由发动机缸体产生的排气引导经过初级催化转换器。如果初级催化转换器被设计成小于主催化转换器并且因此仅构造成用于少量排气，则这种第一旁路装置的设置是有利的。这种较小的初级催化转换器因而仅仅是针对发动机的冷运转阶段(即紧接着发动机启动之后的时间段)构造的。在该时间段之后，当存在温度更高、产出量更大的排气时，其被第一旁路装置桥接。结果，防止了辅助催化转换器受到过度排气产出量的影响并因此过快老化。

WO 9404804公开了一种大型二冲程拖轮增压内燃发动机，该发动机具有连接在涡轮增压器上游的用于将排气中的NOx含量降低的反应器。布置有至少一个传感器和控制单元，所述至少一个传感器测量至少一个发动机参数，而在该控制单元中确定反应器是否被排气加热。加热可能导致供应给涡轮增压器的能量减少。当是这样情况时，控制单元打开以将补充空气或气体供应给发动机，这可以通过启动辅助送风机和/或通过致动涡轮增压器涡轮旁路管道中的控制装置来实现，从而向涡轮增压器输送功率对应增加的大量排气。

如在WO 9404804中公开的，排气在其被供应给反应器时必须具有至少300摄氏度的温度，因而反应器必须在涡轮增压器之前连接至排气系统。当发动机负荷增加时，排气温度上升，这导致反应器变热。由于反应器具有较大热容量，将反应器加热到较高温度可能需要较长时间，而在该时段期间，反应器之后的排气温度将稍微低于反应器之前的温度，这意味着反应器之后的排气的能量含量就其本身来说并没有大到足够涡轮增压器的压缩机接收与瞬时发动机负荷对应的功率。换言之，反应器的大热容量以及其连接在涡轮增压器的上游具有如下影响，即从增加发动机负荷开始到对涡轮增压器造成影响具有一定时间滞后，并且这种滞后随着负荷的变化而增加。

为了解决该问题，WO 9404804建议，当反应器被同时冷却的排气加热时以及在将补充空气或气体供应给涡轮增压器这些时段期间，可以确保还在紧随发动机负荷变化的时段中发动机接收到与发动机负荷正确匹配的量的净化增压空气。馈送补充空气可以通过辅助送风机来完成，从而该辅助送风机具有足够容量来补偿反应器的加热。

WO 9404804中所示的辅助送风机的附加或另选选项是：旁路管道，该旁路管道可以将反应器和涡轮增压器的涡轮机之间的排气通路与所述涡轮机下游的排气通路连接起来；完全或部分切断该旁路管道的控制装置；用于测量发动机参数的至少一个传感器；和控制单元，该控制单元用于根据从传感器接收的信号控制所述控制装置。由于涡轮增压器不需要所有排气，因此为了将所需量的净化增压空气输送给发动机，将控制装置调节到部分打开位置，使得涡轮增压器的压缩机精确地输送期望量的空气。优选地，该控制在辅助送风机启动之前将旁路管道关闭。