一种内燃机排气升温系统的制作方法

本发明属于内燃机领域，具体涉及一种内燃机排气升温系统。

背景技术：

排气后处理设装置位于发动机涡轮增压器后的排气管中，以减少或除去气体(例如氮氧化物(no或no2，统称为nox)和颗粒排放物)，从而达到排放法规的要求。现在有各种不同类型的排气后处理装置，例如选择性催化还原技术(scr)是针对柴油车尾气排放中nox的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，在后处理过程中，定量给料单元会根据发动机电控单元给出的指令精确地将与发动机运行工况相匹配的尿素量喷入排气管，尿素分解出的氨与氮氧化物在催化器中经过催化还原反应最后生成无害的氮气(n2)和水(h2o)。颗粒捕捉器(dpf)能有效地捕捉排气中颗粒排放物。

在后处理装置的运行过程中，温度需要维持在最低阈值温度以上，使得系统可以有效地运行。例如，scr系统将具有最低阈值温度，若scr系统在最低阈值温度之下，则尿素可能不会分解并水解成nh3，在这种情况下，scr系统不会令人满意地降低nox水平。

随着工作时间的加长，dpf上堆积的颗粒物越来越多，将会增加排气背压，影响发动机的换气，导致输出功率降低，油耗增加。也需要排气温度提高一定温度以上，使排气中的某些氧化物，如no2及o2等也能自行氧化颗粒物过滤器中的颗粒物，从而实现颗粒物再生的目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种内燃机排气升温系统，能调节进入发动机进气系统循环废气量的同时，实现较高废气循环量的引入，此外通过实现第一组气缸闭缸，同时调节进气阀控制进气量，并配合缸内燃油喷射控制实现提升排气系统温度的作用。

一种内燃机排气升温系统，所述发动机至少由两组气缸构成，两组气缸连接同一个进气总管11，通过进气道3进行连接；两组气缸各自连接不同排气管路，第一组气缸1通过排气歧管5连接第一排气管路6，第二组气缸2通过排气歧管5连接第二排气管路7；所述进气总管11上设有进气阀4，用于控制可调流经进气总管11的进气量；第二排气管路7输入涡轮增压器15涡轮流道，流经涡轮流道后燃气进入排气后处理装置；

进气总管11与进气中冷器13连接，进气中冷器13与压气机14连接，气体依次经由压气机14、进气中冷器13和进气总管11进入系统；

第一排气管路6出口连接可调控制阀9，可调控制阀9具有两个出口，一个为egr出口，一个为排气出口；其中，egr出口通过egr管路10连接egr冷却器12，由egr冷却器12的排气管路输送至进气总管11，egr管路10进入进气总管11的egr入口位于进气总管中进气阀4下游；排气出口与第三排气管路8连接，第三排气管路8输入涡轮增压器15涡轮流道，流经涡轮流道后燃气进入排气后处理装置；

所述的可调控制阀9可以将第一组气缸1排气部分或全部再循环到发动机进气系统中，也可以封闭排气再循环到发动机进气系统中的egr管路；所述的可调控制阀可以将第一组气缸1排气部分或全部通过第三排气管路8经涡轮流道后输入排气后处理装置，也可以封闭第三排气管路8；所述的可调控制阀9可密封第一排气管路6，使第一组气缸排气无法通过egr管路流向进气系统，无法通过涡轮流道流向排气后处理装置；

当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，需要提高排气温度，可调控制阀9关闭排气出口，仅打开egr出口，第一组气缸1的排气将全部重新流入进气总管，仅有第二组气缸2流出的排气输入排气后处理装置，第一组气缸1将没有排气体流入后处理装置，同时第一组气缸1实现闭缸，停止向第一组气缸1送入燃料，第二组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变；或者当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，调节可调控制阀调节第一组气缸1排气在排气出口和egr出口的流量分配，使全部的第二组气缸2排气和部分第一组气缸1排气输入排气后处理装置，同时第一组气缸1减少送入燃料，第二组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变；为了进一步提高排气温度，可以调节进气阀，减少进入两组气缸的进气量，为了保持发动机输出功率不变，发动机喷油量不变；

另一种实施方案当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，需要提高排气温度，可以通过可变气门驱动系统关闭进、排气门，仅有第二组气缸2流出的排气输入排气后处理装置，第一组气缸1将没有排气体流出，停止向第一组气缸1送入燃料，第一组气缸1实现闭缸，第二组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变；为了进一步提高排气温度，可以调节进气阀，保证足够燃烧需要空气的情况下减少进气量。

所述的涡轮增压器15可以仅有一个流道或具有两个大小相等的对称涡轮流道、也可具有两个大小不相等的非对称涡轮流道；当涡轮增压器仅有一个流道时，第三排气管路8连接至第二排气管路7，通过第二排气管路7输入涡轮增压器涡轮流道；当涡轮增压器15具有双流道涡轮时，第二排气管路7输入涡轮增压器15的不对称涡轮的大流道，或者对称涡轮流道其中的一个流道；第一组气缸1排气可通过第三排气管路8输入涡轮增压器15的不对称涡轮的小流道，或者对称涡轮流道的另一个流道。

本发明的有益效果：

当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，需要提高排气温度，可调控制阀关闭排气出口，仅打开egr出口，第一组气缸的排气将全部重新流入进气总管，仅有第二组气缸排气流出输入排气后处理装置，第一组气缸实现闭缸，第一组气缸将没有排气体流出，同时调节进气阀，减少进入两组气缸的进气量，排气流量减少，即空速减少将增加排气在后处理装置中的滞留时间增加反应时间，有利于提高排气后处理转化效率；停止向第一组气缸送入燃料，第二组气缸将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变；将提升排气温度，使排气后处理装置依然能达到其高效运行需要温度，提高scr的转化效率，提高dpf主动再生效率，对排气中包含的有害物质进行特别充分的转换或处理，同时减小dpf被动再生次数，节省燃油；此外，第一排气管路出口设有可调控制阀能调节进入进气系统循环废气量的同时，在发动机所有工况仍然可实现较高废气循环量的引入，实现在发动机所有工况下egr率0％～50％之间灵活调节。此外通过节流或关闭第一排气管路，使第一组气缸排气无法通过egr管路流向进气系统，无法通过涡轮流道流向排气后处理装置，使排气背压升高，具有排气制动阀功能。

附图说明

图1是本发明一种内燃机排气升温系统示意图。

图中：1-第一组气缸；2-第二组气缸；3-进气道；4-进气阀；5-排气歧管；6-第一排气管路；7-第二排气管路；8-第三排气管路；9-可调控制阀；10-egr管路；11-进气总管；12-egr冷却器；13-进气中冷器；14-压气机；15-涡轮增压器。

具体实施方式

本发明一种内燃机排气升温系统可参考附图1的描述。

一种内燃机排气升温系统，所述发动机至少由两组气缸构成，两组气缸连接同一个进气总管11，通过进气道3进行连接；两组气缸各自连接不同排气管路，第一组气缸1通过排气歧管5连接第一排气管路6，第二组气缸2通过排气歧管5连接第二排气管路7；所述进气总管11上设有进气阀4，用于控制可调流经进气总管11的进气量；第二排气管路7输入涡轮增压器15涡轮流道，流经涡轮流道后燃气进入排气后处理装置；

进气总管11与进气中冷器连接，进气中冷器13与压气机14连接，气体依次经由压气机14、进气中冷器13和进气总管11进入系统；

第一排气管路6出口连接可调控制阀9，可调控制阀9具有两个出口，一个为egr出口，一个为排气出口；其中，egr出口通过egr管路10连接egr冷却器，由egr冷却器的排气管路输送至进气总管11，egr管路10进入进气总管11的egr入口位于进气总管11中进气阀4下游；排气出口与第三排气管路8连接，第三排气管路8输入涡轮增压器15涡轮流道，流经涡轮流道后燃气进入排气后处理装置；

所述的可调控制阀9可以将第一组气缸1排气部分或全部再循环到发动机进气系统中，也可以封闭排气再循环到发动机进气系统中的egr管路10；所述的可调控制阀9可以将第一组气缸1排气部分或全部通过第三排气管路8经涡轮流道后输入排气后处理装置，也可以封闭第三排气管路8；所述的可调控制阀9可密封第一排气管路6，使第一组气缸1排气无法通过egr管路10流向进气系统，无法通过涡轮流道流向排气后处理装置；

当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，需要提高排气温度，可调控制阀9关闭排气出口，仅打开egr出口，第一组气缸1的排气将全部重新流入进气总管11，仅有第二组气缸2流出的排气输入排气后处理装置，第一组气缸1将没有排气体流入后处理装置，同时第一组气缸1实现闭缸，停止向第一组气缸1送入燃料，第二组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变；或者当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，调节可调控制阀9调节第一组气缸1排气在排气出口和egr出口的流量分配，使全部的第二组气缸2排气和部分第一组气缸1排气输入排气后处理装置，同时第一组气缸1减少送入燃料，第二组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变；为了进一步提高排气温度，可以调节进气阀4，减少进入两组气缸的进气量，为了保持发动机输出功率不变，发动机喷油量不变。这样即使是在发动机较低的负载排气温度较低下，也能将温度很高的排气输入排气后处理装置。因此，即使在所述内燃机负载较低的情形下，排气后处理装置依然能达到其高效运行需要温度，并在该温度条件下对排气中包含的有害物质进行特别充分的转换或处理。提高dpf主动再生效率，对排气中包含的有害物质进行特别充分的转换或处理，同时减小dpf被动再生次数，节省燃油；排气流量减小，即空速减少将增加排气在后处理装置中的滞留时间增加反应时间，有利于提高排气后处理转化效率；调节进气阀4可以减小节气阀后的进气总管11内的压力，使进气总管11的egr入口处的压力减小，从而减小第一组气缸1排气管路的排气压力，减小泵气损失。

所述的可调控制阀9相关联地控制egr出口和排气出口的流通面积，当egr出口关闭时，即流通面积为零，排气出口的流通面积将最大；而egr出口流通面积增加时，排气出口的流通面积将减小，当排气出口关闭时，即流通面积为零，egr出口的流通面积将最大。在发动机所有工况下需要增加流向egr管路10的排气时，可以通过控制阀增加egr出口的流通面积，减小第一排气管路6废气流向egr管路10的阻力，同时减小排气出口流通面积，可以增加第一排气管路6中的废气流向第三排气管路8的阻力，有利于废气流向egr管路10。所述的可调控制阀9可以调节连接第一组气缸1的高压流道流向egr管路10和涡轮流道排气分配，实现对流入发动机进气系统排气量的调节。排气出口关闭时，即流通面积为零，egr出口的流通面积将最大，第一排气管路6所有废气将通过egr管路10流向发动机进气系统，达到egr率最大值为50％，因此可实现在发动机所有工况下egr率0％～50％之间灵活调节。

另一种实施方案当发动机冷启动及在中低负荷下运行时，需要提高排气温度，可以通过可变气门驱动系统关闭进、排气门，仅有第二组气缸2流出的排气输入排气后处理装置，第一组气缸1将没有排气体流出，停止向第一组气缸1送入燃料，第一组气缸1实现闭缸，第二组气缸2将通过增加喷油量保持发动机输出功率不变；为了进一步提高排气温度，可以调节进气阀4，保证足够燃烧需要空气的情况下减少进气量。

所述的涡轮增压器15可以仅有一个流道或具有两个大小相等的对称涡轮流道、也可具有两个大小不相等的非对称涡轮流道；当涡轮增压器15仅有一个流道时，第三排气管路8连接至第二排气管路7，通过第二排气管路7输入涡轮增压器15涡轮流道；当涡轮增压器15具有双流道涡轮时，连接第二组气缸2的排气管路输入涡轮增压器15的不对称涡轮的大流道，或者对称涡轮流道其中的一个流道；第一组气缸1排气可通过第三排气管路8输入涡轮增压器15的不对称涡轮的小流道，或者对称涡轮流道的另一个流道。

采用该方式便能特别有效地提高输入所述排气后处理装量的排气的温度，减小dpf被动再生的次数，这样便减少甚至不必要对所述内燃机的气缸进行燃料后喷射。这一点较为有利，因为这种燃料后喷射的实施时间靠后，因而气缸里可能会被燃料润湿，产生因相伴随的机油稀释而导致的机械问题。此外通过节流或关闭第一排气管路6，使第一组气缸1排气无法通过egr管路10流向进气系统，无法通过涡轮流道流向排气后处理装置，使排气背压升高，具有排气制动阀功能。