CN108691696A - 用于内燃机的气体导引装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的至少一个气缸(2)的气体导引装置，尤其是汽车的至少一个气缸(2)的气体导引装置，所述气体导引装置具有：至少一个进气通道(100)，用于将气体输入气缸(2)；至少一个排气通道(200)，用于将气体排出气缸(2)；至少一个桥接装置，尤其是旁路通道(300)，用于连接进气通道(100)和排气通道(200)和开关装置(6，10)，用于将气体导引装置切换到用于使气体从排气通道(200)通过桥接装置(300)进入进气通道(100)的排气再循环‑工作模式和用于使气体从进气通道(100)通过桥接装置(300)进入排气通道(200)的辅助空气‑工作模式。

Description

用于内燃机的气体导引装置
技术领域
本发明涉及一种用于至少一个内燃机的气缸的气体导引装置、一种具有内燃机和所述气体导引装置的汽车、一种用于可选地切换气体导引装置的方法以及一种用于执行所述方法的计算机程序产品。
背景技术
从企业内部的实践来看，一方面已知所谓的废气再循环装置(AGR或“排气再循环”，EGR)，其中，排出气体在气缸的下游提取并且在气缸的上游又被回引。
同样从企业内部的实践来看，已知所谓的二次或次级空气，其中，燃烧空气在气缸上游提取并且在气缸下游被输入。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，改进一种用于内燃机的气体导引装置。
该技术问题通过一种用于内燃机的气体导引装置解决，所述气体导引装置具有：
至少一个进气通道，用于将气体输入气缸；
至少一个排气通道，用于将气体排出气缸；
至少一个桥接装置，尤其是旁路通道，用于连接进气通道和排气通道；和
开关装置，用于将气体导引装置切换到用于使气体从排气通道通过桥接装置进入进气通道的排气再循环-工作模式和用于使气体从进气通道通过桥接装置进入排气通道的辅助空气(Nachluft)-工作模式。
所述技术问题还通过一种用于根据内燃机和/或排出气体清洗装置的运行状态将根据本发明所述的气体导引装置可选地切换到排气再循环-工作模式和辅助空气-工作模式的方法解决，并且所述技术问题还通过一种用于执行所述方法的计算机程序产品解决，其具有程序代码，所述程序代码存储在计算机可读的媒介上。
根据本发明的一种实施方案，用于一个或多个，尤其是所有的内燃机的气缸，尤其是汽车的气缸的气体导引装置具有至少一个进气通道，通过该至少一个进气通道将气体，尤其是新鲜空气，尤其是带有新鲜空气的空气-燃料-混合气可输入或输入气缸或者为此设置或应用。
根据本发明的一种实施方案，气体导引装置具有至少一个排气通道，通过该至少一个排气通道将气体，尤其是排出气体从气缸中可输出或输出或者为此设置或应用。
根据本发明的一种实施方案，气体导引装置具有至少一个桥接装置，尤其是旁路通道，尤其是(气体)管道，用于连接尤其是在一个气缸(或多个气缸)上游的进气通道和尤其是在一个气缸(或多个气缸)下游的排气通道，并且气体导引装置具有开关装置，通过该开关装置将气体导引装置，尤其是桥接装置，尤其是旁路通道可切换或切换到
-排气再循环-工作模式，在该排气再循环-工作模式中使气体从排气通道通过桥接装置，尤其是旁路通道，尤其是管道可输入(可导引回)或输入(导引回)进气通道，或者为此设置或应用，并且尤其是备选或尤其是根据内燃机和/或排出气体清洗装置的运行状态可选地进行，
-辅助空气-工作模式，在该辅助空气-工作模式中(相反的)气体从进气通道通过桥接装置，尤其是(相同的)旁路通道，尤其是管道可输入或输入排气通道中，或者为此设置或应用，
或者(开关装置)为此设置或应用。在一种实施方案中，用于连接进气通道和排气通道的桥接装置，尤其是旁路通道，在流体技术上平行于一个或多个气缸布置，以便绕过一个或多个，尤其是所有的内燃机气缸。
因此，在一种实施方案中可以通过相同的桥接装置，尤其是相同的旁路通道，可选地，尤其是根据工作点，在排气再循环-工作模式中使排出气体从一个或多个气缸中又输入进气通道并因此在一种实施方案中减少有害物质排放和/或燃料消耗，并且在辅助空气-工作模式中将新鲜空气单独地或与燃料共同地在一个或多个气缸之后输入，并因此在一种实施方案中，燃烧排出气体中的氧化有害物质，尤其是碳氢化合物和/或燃烧排出气体中的剩余燃料，并因此(更)快速加热尤其是后置的排出气体清洗装置并因此尤其是在内燃机(冷)启动时又减少了有害物质排放。
在一种实施方案中，通过将相同的桥接装置，尤其是相同的旁路通道，既用来回收排出气体、也用于在一个或多个气缸之后输入辅助空气或次级(新鲜)空气，可以节省结构空间、成本和/或重量并因此尤其又节省燃料。
在一种实施方案中，内燃机是汽油发动机，这特别有利的应用。在另一种实施方案中，内燃机是柴油机。
在一种实施方案中，开关装置将气体导引装置，尤其是桥接装置，尤其是旁路通道，尤其是备选地或可选地，尤其是根据内燃机和/或排出气体清洗装置的运行状态，切换到封闭-工作模式或为此设置或为此应用，在该封闭-工作模式中，切断桥接装置的通流，尤其是旁路通道的通流。
借此，在一种实施方案中，尤其是如果根据内燃机和/或排出气体清洗装置的运行状态—排气再循环和辅助或次级(新鲜)空气输入都不是有利的或被要求的，则可以减少桥接装置，尤其是旁路通道的流动损失和/或桥接装置，尤其是旁路通道的负荷。
在一种实施方案中，开关装置具有一个或多个泵，通过此泵使气体在排气再循环-工作模式中和/或在辅助空气-工作模式中可输送或被输送经过桥接装置，尤其是旁路通道，或为此设置或应用。
借此，在一种实施方案中，在排气再循环-工作模式和/或在辅助空气-工作模式中，可以克服反作用于期望的强制流动或(通)流方向的压力降或也不用引起该期望的强制流动或(通)流方向(以期望的程度)的、在排出气体和进气通道之间的压力降实现期望的强制流动或(通)流方向或辅助压力降。
在一种实施方案中，为了或者通过在排气再循环和辅助空气-工作模式之间切换，泵的输送方向可反向或被反向。
借此，可以在一种实施方案中，实现或辅助桥接装置，尤其是旁路通道的可选的相反方向的通流。
同样，在一种实施方案中，泵也只具有一个统一的或固定的输送方向。因此，在一种扩展设计中，桥接装置，尤其是旁路通道的相反方向的通过可以通过相应的多路阀实现或辅助，例如至少一个具有不同流通路径的换向阀，通过该一个或多个换向阀将泵的入口和/或出口可选地与输入或排出气体通道可连接或连接。同样，在一种实施方案中，泵也可以仅在排气再循环-工作模式中或仅在辅助空气-工作模式中工作并且在另一种工作模式中被动地或无驱动的或在流动技术上被桥接或桥接。
在一种实施方案中，开关装置具有一个或多个调节阀，尤其是用于可选地打开或封闭桥接装置，尤其是旁路通道，和/或可选地打开或封闭泵的入口和/或出口。
作为补充或备选，在一种实施方案中，气体导引装置具有一个或多个，尤其是相反方向的和/或平行的止回阀。
在一种实施方案中，既通过这种阀也通过相应(可控制的)泵实现在桥接装置、尤其是旁路通道中的期望的通流(方向)。
在一种实施方案中，气体导引装置具有至少一个气体冷却器，所述至少一个气体冷却器至少在排气再循环-工作模式中，尤其是没有辅助空气-工作模式中或者也可以在辅助空气-工作模式中，冷却流动通过桥接装置、尤其是旁路通道的气体，尤其是来自排气通道的排出气体，或为此设置或应用。
借此，在一种实施方案中，(进一步)减少有害物质排放和/或燃料消耗。在一种扩展设计中，气体冷却器布置在泵的入口的上游，和/或泵布置在较冷的一侧或布置在气体冷却器的出口的下游，使得泵有利地仅被施加冷却了的排出气体。
在一种实施方案中，气体导引装置具有至少一个排出气体清洗装置，尤其是催化器，其中，排气通道设置用于将气体输送给排出气体清洗装置。
借此，在一种实施方案中，可以(进一步)减少有害物质排放和/或燃料消耗。
在一种实施方案中，气体导引装置具有至少一个用于提高进气通道中压力的压缩机。在一种扩展设计中，桥接装置，尤其是旁路通道在压缩机的上游或在压缩机的下游与进气通道连接。
作为补充或备选，气体导引装置在一种实施方案中具有至少一个通过排气通道中的排出气体可驱动的或被驱动的涡轮机，尤其是用于驱动压缩机。在一种扩展设计中，桥接装置，尤其是旁路通道在涡轮机的上游或在涡轮机的下游与排气通道连接。
因此，在一种实施方案中，尤其是所谓的高压-排气再循环装置、所谓的低压-排气再循环装置或它们的组合尤其是借助至少一个泵实现，在所述高压-排气再循环装置中，排出气体在较高的压力下在涡轮机之前提取并且在压缩机之后被回收，在所述低压-排气再循环装置中，排出气体在较低的压力下在涡轮机之后提取并且在压缩机之前被回收。
根据本发明的实施方案，如果内燃机和/或排出气体清洗装置的一维或多维的工作参数，尤其是一个或多个温度、燃烧空气与燃料的燃气比λ、扭矩和/或转速位于排气再循环-区域中，则气体导引装置，尤其是桥接装置，尤其是旁路通道，根据内燃机和/或排出气体清洗装置的运行状态可选地转换到排气再循环-工作模式和辅助空气-工作模式，尤其是排气再循环-工作模式，和/或如果工作参数位于与之不同的辅助空气-区域中，则气体导引装置转换到辅助空气-工作模式。相应地，在一种实施方案中，气体导引装置具有控制装置，用于将气体导引装置，尤其是开关装置和/或桥接装置，尤其是旁路通道，根据内燃机和/或排出气体清洗装置的运行状态可选地切换到排气再循环-工作模式和辅助空气-工作模式，尤其是排气再循环-工作模式，如果内燃机和/或排出气体清洗装置的一维或多维的工作参数，尤其是一个或多个温度、燃烧空气与燃料的燃气比λ、扭矩和/或转速位于排气再循环-区域，则切换到排气再循环-工作模式和/或如果工作参数位于与之不同的辅助空气-区域，则切换到辅助空气-工作模式，尤其是在硬件技术和/或软件技术，尤其是程序技术上为了实施此处描述的方法而设置。
因此，在一种实施方案中，尤其是在内燃机(冷)启动时或在冷的排出气体清洗装置中或为了加热排出气体清洗装置，控制装置可以将气体导引装置转换到辅助空气-工作模式，和/或在内燃机的部分负载区域中(在热的排出气体清洗装置中)控制装置可以将气体导引装置转换到排气再循环-工作模式。
在本发明意义中的装置可以硬件技术地和/或软件技术地构成，尤其是优选与存储和/或总线系统数据或信号连接的，具有尤其是数字的处理单元，尤其是微处理器单元(CPU)和/或一个或多个程序或程序模块。CPU可以设计用于处理作为存储系统中存储的程序执行的命令，从数据总线中获得输入信号和/或将输出信号发送给数据总线。存储系统可以具有一个或多个，尤其是不同的存储媒介，尤其是光学的、磁性的、固体和/或其他非易失性媒介。程序可以这样提供，使得它能够体现或实施此处描述的方法，从而CPU可以执行这种方法的步骤并因此可以控制尤其是气体导引装置或其开关装置。
在一种实施方案中，完全或部分自动化地执行，尤其是通过控制装置执行一个或多个，尤其是所有的方法步骤。
附图说明
本发明其他有利的扩展设计从各从属权利和优选实施方式的下列说明中获得。为此部分示意出：
图1是根据本发明的实施方案的气体导引装置；
图2是用于切换根据本发明的实施方案的气体导引装置的开关装置的方法；并且
图3是根据本发明的另一种实施方案的气体导引装置。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于内燃机的多个气缸2的气体导引装置。
气体导引装置具有至少一个用于将燃烧空气输入气缸2的进气通道100、用于将排出气体从气缸2中排出的至少一个排气通道200、涡轮增压器以及催化器4，该涡轮增压器带有用于提高进气通道100中压力的压缩机1和通过排气通道200中的排出气体可驱动的用于驱动压缩机1的涡轮机3，该催化器4跟随在排气通道200之后，从而排出气体通过排气通道200输入该催化器4或排气通道200为此设置。
气体导引装置还具有至少一个用于连接气缸2上游的进气通道100和气缸2下游的排气通道200的旁路通道300和用于将气体导引装置切换到排气再循环-工作模式和辅助空气-工作模式的开关装置，排气再循环-工作模式用于将气体从排气通道200通过旁路通道300输入进气通道100，辅助空气-工作模式用于将气体从进气通道100通过相同的旁路通道300输入排气通道200，该旁路通道300在本实施例中具有调节阀6，该调节阀6通过ECU11控制。
开关装置还具有用于通过旁路通道300输送气体的泵10，泵的输送方向在图1的本实施例中可反转并且泵10同样通过ECU11控制。
调节阀6和泵10通过两个在流动技术上平行的分支401，402与相反方向作用的止回阀8，9连接，因此每次只流过两个分支401，402之一。
在分支401中设有用于冷却排出气体的气体冷却器7。
在本实施例中，旁路通道300在压缩机1的下游与进气通道100连接并且在涡轮机3的上游与排气通道200连接，如图1中通过实线表示。
在一个变型设计中，旁路通道300也可以在压缩机1的上游与进气通道100连接和/或在涡轮机3的下游与排气通道200连接，如图1中通过虚线表示。
尤其也可以实现高压-排气再循环装置(在图1中实线表示)或低压-排气再循环装置(在图1中虚线表示)或由高压和低压-排气再循环装置构成的组合。
ECU11从一个或多个传感器获得内燃机和/或催化器4的工作状态，尤其是工作参数。在本实施例中例示出一个催化器温度或氧气传感器5(Lambda传感器)，作为补充或备选，尤其是也可以使用MAP-传感器(歧管-绝对-压力传感器)来检测进气通道100中的绝对压力。
ECU11执行下面参照图2阐述的用于切换开关装置6，10的方法。
在第一步骤S10中，ECU11检验，是否基于传感器测得的内燃机和/或催化器4的运行状态执行排气再循环-工作模式。此种检验可以例如在部分负载工作中在热催化器4的情况下进行。
在这种情况下(S10：“是”)ECU11切换到排气再循环-工作模式，在排气再循环-工作模式中ECU11打开调节阀6并且控制用于使排出气体从排气通道200通过旁路通道300输入进气通道100的泵10(S20)。
这在图1中通过实线表示的流动(方向)箭头示意。可以看出，排出气体从排气通道200通过旁路通道300和分支401流入进气通道，在分支401中气体冷却器7冷却排出气体。然后，ECU11或所述方法重新执行步骤S10。
若基于传感器测得的内燃机和/或催化器4的运行状态不执行排气再循环-工作模式(S10：“否”)，则ECU11在步骤S30中检验，是否基于传感器测得的内燃机和/或催化器4的运行状态执行辅助空气-工作模式。这可以例如在内燃机启动时在冷催化器4的情况下进行。
在这种情况下(S30：“是”)，ECU11切换到辅助空气-工作模式，在辅助空气-工作模式中ECU11打开调节阀6，但相反地控制泵10以便将燃烧空气从进气通道100通过旁路通道300输入排气通道200(S40)。
这在图1中通过双点划线表示的流动(方向)双箭头示意。可以看出，泵10使燃烧空气从进气通道100通过旁路通道300和分支402输入排气通道200。然后，ECU11或所述方法重新执行S10。
若基于传感器测得的内燃机和/或催化器4的运行状态也不执行辅助空气-工作模式(S10，S30：“否”)，则ECU11切换到封闭-工作模式，在该封闭-工作模式中，ECU11关闭调节阀6并且使泵10运转(S50)。然后，ECU11或所述方法重新执行步骤S10。
图3示出根据本发明的另一个实施方案的用于内燃机的多个气缸2的气体导引装置。与图1的实施方案一致的特征通过相同的附图标记标示，因此参考前面的描述并且下面仅讨论区别部分。
在图3的实施方案中，输送方向和泵10是固定的。此外，调节阀6是4/3-换向阀，该换向阀具有三个档位：在图3所示的第一档位中，气体冷却器7的入口通过旁路通道300与排气通道200连接，泵10的出口、进而泵10的通流被关闭。在备选的第二档位中，泵10的出口与排气通道200连接，并且冷却器的入口、进而冷却器的通流被关闭，在备选的第三档位中气体冷却器7的入口和泵10的出口均相对排气通道200关闭或者说与排气通道200隔离开。
在排气再循环-工作模式(图2：S20)中，ECU11将调节阀6切换到图1所示的第一档位，而泵10不被驱动，因此排出气体由于压力差从排气通道200通过旁路通道300和气体冷却器7流入进气通道100。
在辅助空气-工作模式(图2：S40)中，ECU11将调节阀6切换到第二档位并且控制泵10，以便将燃烧空气从进气通道100通过旁路通道300输送到排气通道200中。
在封闭-工作模式(图2：S50)中，在第三档位中ECU11封闭调节阀6并且使泵10停止运转。
虽然在前面的描述中阐述了示例性的实施方案，但应当指出，还可以进行多种变型设计。
因此，例如代替具有可反向的输送方向的泵和具有固定的输送方向泵在排气再循环-工作模式中和在辅助空气-工作模式中气体都可以通过旁路通道300输送，方式是通过调节阀将泵的入口和出口可选地与进气通道100和排气通道200连接。
还应当指出，示例性的实施方案只是不应当限定保护范围、应用和构造的举例。相反通过前面的描述给本领域技术人员转换至少一个例示性的实施方案的教导，其中，可以进行尤其是在部件的功能和布置方面的各种变化，只要不偏离从各权利要求和与之等效的特征组合中获得的保护范围即可。
附图标记列表
1 压缩机
2 气缸
3 涡轮机
4 催化器
5 传感器
6 调节阀
7 气体冷却器
8，9 止回阀
10 泵
11 ECU(控制装置)
100 进气通道
200 排气通道
300 旁路通道
401，402 分支

Claims (15)

1.一种用于内燃机的至少一个气缸(2)的气体导引装置，尤其是汽车的至少一个气缸(2)的气体导引装置，所述气体导引装置具有：
至少一个进气通道(100)，用于将气体输入气缸(2)；
至少一个排气通道(200)，用于将气体排出气缸(2)；
至少一个桥接装置，尤其是旁路通道(300)，用于连接进气通道(100)和排气通道(200)；和
开关装置(6，10)，用于将气体导引装置切换到用于使气体从排气通道(200)通过桥接装置(300)进入进气通道(100)的排气再循环-工作模式和
用于使气体从进气通道(100)通过桥接装置(300)进入排气通道(200)的辅助空气-工作模式。
2.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其中，所述开关装置(6，10)设置用于切换到封闭-工作模式，在所述封闭-工作模式中切断桥接装置(300)的通流。
3.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述开关装置(6，10)具有至少一个泵(10)，用于在排气再循环-工作模式和/或辅助空气-工作模式中通过桥接装置(300)输送气体通过桥接装置(300)。
4.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述泵(10)的输送方向是可反向的或固定的。
5.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述开关装置(6，10)具有至少一个调节阀(6)。
6.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述气体导引装置带有至少一个气体冷却器(7)，用于冷却至少在排气再循环-工作模式中流动通过桥接装置(300)的气体。
7.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述气体导引装置带有至少一个排出气体清洗装置，尤其是催化器(4)，其中，所述排气通道(200)设置用于将气体输送给排出气体清洗装置(4)。
8.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述气体导引装置带有至少一个压缩机(1)，用于提高进气通道(100)中的压力。
9.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述桥接装置(300)在压缩机(1)的上游或下游与所述进气通道(100)连接。
10.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述气体导引装置带有至少一个通过排气通道(200)中的排出气体可驱动的涡轮机(3)，所述涡轮机尤其是用于驱动压缩机(1)。
11.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述桥接装置(300)在所述涡轮机(3)的上游或下游与排气通道(200)连接。
12.根据前述权利要求之一所述的气体导引装置，其特征在于，所述气体导引装置带有控制装置(11)，用于根据内燃机和/或排出气体清洗装置(4)的运行状态将气体导引装置可选地切换到排气再循环-工作模式和辅助空气-工作模式。
13.一种汽车，所述汽车具有内燃机，所述内燃机带有至少一个气缸(2)和根据前述权利要求之一所述的、用于将气体输入气缸(2)并且将气体从气缸(2)排出的气体导引装置。
14.一种用于根据内燃机和/或排出气体清洗装置(4)的运行状态将根据前述权利要求之一所述的气体导引装置可选地切换到排气再循环-工作模式(S20)和辅助空气-工作模式(S40)的方法。
15.一种用于执行根据前述权利要求之一所述的方法的计算机程序产品，其具有程序代码，所述程序代码存储在计算机可读的媒介上。
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