CN117795182A - 用于机动车的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的内燃机(10)，具有：可被该内燃机(10)排气流过的排气道(20)；布置在该排气道(20)中且可由排气驱动的涡轮(28)；以及排气再循环装置(50)，该排气再循环装置具有排气再循环管线(52)，借助于该排气再循环管线，至少一部分的排气能够在布置于该涡轮(28)上游的分流部位(A1)处从该排气道(20)中被分流出并回输至该内燃机(10)的可被空气流过的进气道(18)并且能够在通入部位(E1)处被通入该进气道(18)，其中，在该进气道(18)中在该通入部位(E1)上游或下游布置有可电驱动的压缩机叶轮(32、92)，用于压缩流过该进气道(18)的空气。

Description

用于机动车的内燃机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于机动车的内燃机。
背景技术
一种同类型的用于机动车的内燃机例如已由DE 10 2018 006 413 A1公开了。内燃机具有可被内燃机排气流过的排气道以及布置在排气道中的且被排气流过的涡轮机叶轮/涡轮，其例如可以是排气涡轮增压器的组成部分。此外设有排气再循环装置，它具有排气再循环管线，借此可将至少一部分流过排气道的排气在设于涡轮上游的分流部位从排气道中分流出，并回输至可被空气流过的内燃机进气道以及在通入部位通入进气道和进而通入到流过进气道的空气中。
发明内容
本发明的任务是如此改进前面所述类型的内燃机，即，可以实现排放很少的运行。
该任务通过一种具有权利要求1的特征的内燃机来完成。在从属权利要求中说明具有合适的发明改进方案的有利设计。
为了如此改进如权利要求1的前序部分所述类型的、尤其是设计成柴油发动机的内燃机，即，可以实现排放很少的内燃机运行，本发明规定，在进气道中在通入部位的上游或下游设置电驱动的压缩机叶轮，用于压缩流过进气道的空气。这意味着，压缩机叶轮是电动压缩机的、即电力操纵的压缩机的组成部分，其中，该压缩机具有压缩机叶轮和电机，借助电机，压缩机叶轮能够被电驱动以压缩空气。空气的压缩也被称为增压或加压。由于压缩机叶轮是可电驱动的，因此实现电动辅助增压。通过电动辅助增压，与常见的解决方案相比可以减小尤其在分流部位与通入部位之间的驱动扫气压差，其中，该扫气压差被用于回输排气。排气回输也被称为排气再循环，在本发明中可以特别有利地执行排气再循环。本发明尤其基于以下认识和考量：为了提升内燃机的比功率并降低排放和消耗，已经确立了涡轮增压技术。在此情况下，设有尤其设计成排气涡轮增压器或起到排气涡轮增压器作用、或者可作为排气涡轮增压器运行的流体机械，其惯性在动态运行中导致延迟的增压压力形成。在低发动机转速下(例如尤其从空转起的起动过程中的恒定转速时)的载荷激增中，排气涡轮增压器具有低转速，或者说是增压压力。即，从初始状态起，在最大扭矩要求下无法立即释放最大力矩，而是仅最多以最小空燃比(λ)释放喷入量或力矩。扭矩形成跟随增压压力，其又取决于涡轮机尺寸、效率、惯性、焓供给和排气再循环率。一旦达到恒定增压压力，也就结束冒烟运行或贫氧运行。在所述依靠发动机的应用中，在动态扭矩形成与排气再循环率、即氮氧化物形成之间寻找折中，因为排气再循环减小新风质量流且因此提高增压压力需求以及降低对涡轮机的能量供应。最关键的时刻出现在冷启动之后且直到借助SCR(选择性催化还原)的氮氧化物净化达到运行温度之前。氮氧化物净化从约160摄氏度至180摄氏度开始起效，随着效率提升而增至约240至270摄氏度。接着，AGR率可降低或氮氧化物原排放可增大，以便关于氮氧化物排放/碳黑排放之间的目标冲突而产生少量的碳黑，因此延长用于使例如设计成柴油颗粒滤清器(DPF)的颗粒滤清器进行再生的再生间隔期，以及改善排气净化装置的老化和动态功率输送。为了改善所述目标冲突，具有更快速的增压压力形成的技术是行之有效的。所述技术也可以按照能源类型而彼此不同：
-较小的VTG涡轮机，在较低流通量范围内有较高效率，
-惯性较小的涡轮机，例如陶瓷材料或TiAl，
-机械附加压缩机，
-在涡轮机前的压缩空气吹入或空气吹入，
-电动附加压缩机，
-电动涡轮增压器。
在转速恒定时的载荷激增的情况下，对于依靠柴油发动机的应用场合得到以下关系，在此，直至达到最大扭矩之前，氮氧化物排放都降低。在相应的评估分析中，例如绘制出直至达到一定扭矩的时间或所做的功，即，正功率积分。以同样方式，氮氧化物质量流(NOx质量流)被积分。通过改变AGR率，得到不同的x和y值对，并且可以形成如下曲线，其表明前述关系/关联性、尤其是表明氮氧化物排放随“在达到所述力矩之前的时间”或随“所做的功”而变化的过程。通过尤其在具有恒定转速的负荷传递中添加电动压缩机或电动涡轮增压器，短暂的电动辅助促成了明显更快速的增压压力形成，但在没有调整应用的情况下也造成了大幅增加的氮氧化物流。应用调整导致了与氮氧化物排放、增压压力和扭矩形成相关的改善。已经发现，较小的、更强大的涡轮机略微改善在氮氧化物排放和有利的动力学之间的目标冲突。明显改善可以通过电动涡轮增压器或电动压缩机的使用来实现。电动辅助的形式影响到例如设计成高压排气再循环装置的或设计用于执行高压排气再循环的排气再循环装置的从分流部位到通入部位的驱动扫气压差。例如在电动涡轮增压器或电动附加压缩机中使用电动式压缩机叶轮允许提高也称为进风管压的存在于进气道内的压力，而没有也提高在涡轮前方存在于排气道中的压力。由此，从分流部位到通入部位的驱动扫气压差按照与初始水平无关的方式降低，由此无法循环排气。由此未得到氮氧化物排放的进一步改善，尽管可以更快速建立增压压力。
附图说明
从以下对优选实施例的说明中以及结合图得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自所说明的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出发明范围。
图中示出：
图1示出用于机动车的内燃机的第一实施方式的示意图；
图2示出内燃机局部的截面示意图；
图3示出内燃机的第二实施方式局部的截面示意图；
图4示出用于内燃机的涡轮机局部的前视示意图；
图5示出内燃机的第三实施方式局部的截面示意图；
图6示出内燃机的第四实施方式的截面示意图。
在图中，相同的或功能相同的零部件带有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以示意图示出用于机动车的内燃机10的第一实施方式。内燃机10优选设计成柴油发动机。内燃机10具有带有多个气缸14的发动机组12，其中，各个气缸14形成或界定内燃机10的相应燃烧室16。内燃机10具有可被空气流过的且也称为进气道的进气道18，借此将流过进气道18的空气送向且送入燃烧室16。此外，内燃机10具有可被来自燃烧室16的排气流过的排气道20，在其中设有也简称为集管的排气集管22。借助排气集管22，来自内燃机10的多个燃烧室16、尤其是全部燃烧室的排气汇集。内燃机10具有排气涡轮增压器24，其具有布置在排气道20中的具有涡轮28的涡轮机26。涡轮28可被流过排气道20的排气驱动。排气涡轮增压器24还包括布置在进气道18中的压缩机30，它带有压缩机叶轮32，借此可以通过压缩机叶轮32的驱动来压缩流过进气道18的空气。在此，压缩机叶轮32通过排气涡轮增压器24的轴34可被涡轮28驱动。在第一实施方式中，排气涡轮增压器24具有电机36，借助该电机，至少该压缩机叶轮32可被电驱动。故排气涡轮增压器24被设计成电动排气涡轮增压器，即，可电动运行的排气涡轮增压器。在进气道18中存在于压缩机叶轮32上游的压力用p1标示。在进气道18中，增压空气冷却器39布置在压缩机叶轮32下游且在燃烧室16上游，借助增压空气冷却器来冷却压缩空气。在增压空气冷却器39下游和燃烧室16上游存在于进气道18中的空气压力用p2s标示，其中，空气p2s也被称为增压压力，例如空气可借助压缩机叶轮32被压缩达该增压压力。在燃烧室16下游和涡轮28上游存在于排气道20中的压力用p3标示。
在排气道20中设有可被排气流过的排气后处理装置38。借助排气后处理装置38，排气被处理。在涡轮28下游和排气后处理装置38上游存在于排气道20中的压力用p4标示。用T4标示在排气道20内的排气的温度，也称为排气温度，其中，排气在涡轮28下游和排气后处理装置38上游具有温度T4。排气后处理装置38具有排气后处理部件40a-40d，其中，排气后处理部件40d布置在涡轮28下游和排气后处理部件40c上游。排气后处理部件40c布置在排气后处理部件40d下游和排气后处理部件40b上游，而排气后处理部件40b布置在排气后处理部件40c上游和排气后处理部件40a上游。排气后处理部件40d例如是氧化催化器、尤其是柴油氧化催化器(DOC)。排气后处理部件40c包括例如颗粒滤清器、尤其是柴油颗粒滤清器(DPF)。替代地或附加地，排气后处理部件40c可以具有SCR催化器。尤其是，排气后处理部件40c可以具有对于排气脱氮用选择性催化还原(SCR)起催化作用的涂层，颗粒滤清器尤其是柴油颗粒滤清器可以配设有该涂层。排气后处理部件40b例如是是SCR催化器、尤其是第二SCR催化器。排气后处理部件40a例如是氨阻断催化器(ASC)。
在第一实施方式中，在排气道20中在排气后处理装置38下游且因此在涡轮28下游设置排气活门/排气挡板42，借此可以在排气道18内蓄积排气。例如排气活门42布置在排气道20的管道构件中且可相对于该管道构件在至少两个彼此不同的位置之间运动、尤其摆动。由于该排气活门42，在第一位置，排气道20的可被排气流过的流动横截面的至少一个局部区域借助于排气活门42被锁闭，使得排气不能再流过该局部区域。在第二位置，排气活门42开通例如该局部区域。
涡轮机26、尤其是涡轮28配属有旁路装置44。旁路装置44包括旁路管线46，其也称为旁通管线或排气泄压管线。旁路管线46在连通部位V1和V2与排气道20流体连通，连通部位V1布置在涡轮28上游，连通部位V2布置在涡轮28下游、特别是在排气后处理装置38上游。借助旁路管线46，可以在连通部位V1将至少一部分流过排气道20的排气从排气道20分流出并通入旁路管线46中。分流出的排气可以流过旁路管线46并借助旁路管线46被送至连通部位V2，流过旁路管线46的排气在该连通部位从旁路管线46可流出且又可流入排气道20中。流过旁路管线46的排气从旁路绕过涡轮28，故涡轮28未被流过旁路管线46的排气驱动。旁路装置44还包括也称为排气放气阀或排气泄压阀或旁路阀的阀件48，借此可以调节流过旁路管线46的排气量。通过调节流过旁路管线46的排气量，例如可以调节涡轮机26的功率(也称为涡轮机功率)并由此调节增压压力(压力p2s)。
内燃机10具有第一排气再循环装置50，借此可以执行设计成高压排气再循环的排气再循环。故排气再循环装置50被设计成高压排气再循环装置。排气再循环装置50包括也称为排气再循环管线的再循环管线52。再循环管线52在分流部位A1流体连通至排气道20并在通入部位E1流体连通至进气道18，从而可借助再循环管线52在分流部位A1将至少一部分流过排气再循环装置50的排气从排气道20分流出并通入再循环管线52中。所分流出且被通入再循环管线52的排气可以流过再循环管线52并借助再循环管线52被送向通入部位E1。在通入部位E1，流过再循环管线52的排气可以从再循环管线52流出且因此流入进气道18，使得流过再循环管线52的排气在通入部位E1被通入进气道18和进而被通入流过进气道18的空气中。在第一实施方式中，排气再循环装置50设计成被冷却的以及未被冷却的排气再循环装置。这尤其是被理解如下：在再循环管线52中设置排气再循环冷却器54，借此可以冷却至少一部分的流过再循环管线52的排气。此外，排气再循环装置50具有另一旁路管线56，其在部位S1、S2处流体连通至再循环管线52。通入部位S1在再循环管线52中布置在排气再循环冷却器54上游，通入部位S2在再循环管线52中布置在排气再循环冷却器54下游和通入部位E1上游。借助另一旁路管线56，可以将至少一部分的流过再循环管线52的排气在部位S1从再循环管线52分流出并通入另一旁路管线56中。被通入另一旁路管线56的排气流过另一旁路管线56且借助另一旁路管线56被输送至部位S2。在部位S2，流过另一旁路管线56的排气可以从另一旁路管线56流出且流入再循环管线52。流过另一旁路管线56的排气从旁路绕过排气再循环冷却器54。这意味着，流过另一旁路管线56的排气没有流过排气再循环冷却器54且因此未借助排气再循环冷却器54被冷却，而是保持未被冷却。在另一旁路管线56中设有阀件58，借助该阀件可以调节流过另一旁路管线56的排气量。
排气再循环装置50还包括排气再循环阀60，借此可以调节流过再循环管线52的排气量、即借助再循环管线52在分流部位A1从排气道20分流出的排气量。在进气道18中，尤其在增压空气冷却器39下游且在燃烧室16上游、特别是在通入部位E1上游设有节流阀62，借此可以调节燃烧室16待被供以的流过进气道18的空气量。
此外，内燃机10具有第二排气再循环装置64，其设计成低压排气再循环装置。这意味着，借助第二排气再循环装置64能执行设计成低压排气再循环的排气再循环。为此，排气再循环装置64包括第二再循环管线66，其也被称为第二排气再循环管线。第二再循环管线66在第二分流部位A2处流体连通至排气道20并在第二通入部位E2流体连通至进气道18。借助第二再循环管线66，可以在第二分流部位A2将至少一部分的流过排气道20的排气从排气道分流出并通入第二再循环管线66中。在分流部位A2被分流出且被通入第二再循环管线66中的排气可以流过第二再循环管线66并且借助第二再循环管线66被引导至通入部位E2。在通入部位E2，流过再循环管线66的排气可以从再循环管线66流出并流入进气道18中，使得流过再循环管线66的排气在通入部位E2通入或能够通入进气道18且因此通入流过进气道18的空气中。还可以从图1中看到，通入部位E2在进气道18中布置在压缩机叶轮32上游。分流部位A2在排气道20中布置在涡轮28下游，尤其在排气后处理装置38下游且在排气活门42上游。还可以看到分流部位A1在涡轮28上游布置在排气道20中。
第二排气再循环装置64可具有布置在第二再循环管线66中的尤其第二排气再循环冷却器68。借助排气再循环冷却器68能够冷却流向且流过再循环管线66的排气。此外，例如第二排气再循环装置64具有布置在第二再循环管线66中的第二排气再循环阀70。借助排气再循环阀70可以调节流过再循环管线66的排气量、即在分流部位A2处借助再循环管线66从排气道20分流出且被通入再循环管线66中的排气量。
因使用设计成电动涡轮增压器的排气涡轮增压器24，可以通过电气辅助将更多功率馈送入压缩机30。从分流部位A1到通入部位E1和进而从p3到p2s的驱动AGR的扫气压差减小。在当前情况下，例如假定AGR率不够且涡轮机26尤其就涡轮机26的可变涡轮机几何形状(VTG)和/或排气泄压阀而言尽量最佳协调于动力学或AGR要求。通过关闭也称为进气节流阀的节流阀62，可以减小也称为进风管压且在进气道18中尤其是存在于增压空气冷却器39、38下游的压力例如像压力p2s。电动获得的附加增压压力应该被人为地节流。另外，压缩机30中的吸收曲线更接近喘振极限。提高AGR驱动扫气压差的另一可能性是排气活门42。它允许更高的扫气压差而没有对压缩机30的回馈。由于压力p4升高，涡轮机功率尤其是至少基本上与p3/p4成比例地降低。这通过电动涡轮增压器被补偿。
图1所示的也称为发动机或内燃发动机的内燃机10除了从p3到p2s的呈排气再循环装置50形式的高压AGR段外还具有从环境压力到p1的呈排气再循环装置64形式的低压AGR段，其在此具有排气活门42，借此例如可以主动影响、尤其调节环境压力到p1的扫气压差。低压AGR段因此是附加的低压AGR段，其允许更快速的增压压力形成，因为通过涡轮机26，整个AGR质量流得以被利用。作为替代可借助电动涡轮增压器来轻松实现该优点，而不一定需要作为氮氧化物和动力学措施的低压AGR段或低压排气再循环。另外，低压排气再循环在温度很低时尤其因为形成冷凝物和结冰而不一定可供使用。
伴随省掉低压AGR段(排气再循环装置64)，排气活门42也可供使用。因此缘故或于是，例如提出尤其设计成电动涡轮增压器的排气涡轮增压器24，其具有排气再循环阀或给其配备排气再循环阀(就像例如排气再循环阀60)，这例如在图2中被示出。在图2中可以看到可被流过排气道20的排气流过的排气输送件的局部并用72来标示。排气输送件72例如是涡轮机壳体，在其中可转动地布置有涡轮28。另外，排气输送件72在此可以是如下排气输送件，其在排气道20中可布置在涡轮28上游且尤其是在涡轮机壳体上游和因此在涡轮机壳体外。
在图2中可看到由箭头74表示的总排气流。迎流向涡轮28且由此驱动它的排气在图2中由箭头76表示，箭头78表示在涡轮28上游借助再循环管线52在分流部位A1从排气道20中分流出且因此不驱动涡轮28的排气。在此有利结构中，排气再循环阀60是这样的活门，其例如摆动为通向涡轮28的主排气流中。由此强制发生尤其是所需的排气再循环。在特殊情况下可以想到，集管段被完整封闭在涡轮机26中并且整个排气质量流被压迫向吸气侧且因此被循环。由此可以实现100％的AGR率。
图3示出内燃机10的第二实施方式的局部。排气输送件/导向件72例如可以是排气集管22，故尤其关于图2可以想到的是将排气再循环阀60布置在排气集管22中且可相对于排气集管22运动、尤其旋转以调节待循环排气量。与之相比，在图3所示的第二实施方式中，在排气输送件72、尤其是排气集管22中设有固定的且因此不可相对于排气输送件72(排气集管22)运动的岔分点80，借此可将由箭头74表示的总排气流分为涡轮机流(箭头76)和AGR流(箭头78)。
图1以前视示意图示出带有涡轮叶轮28的涡轮机26。可以从图4中看到涡轮机26可以具有可变的涡轮机几何形状(VTG)82。可变的涡轮机几何形状82包括相对于涡轮机壳体可运动的、尤其是可旋转的导流叶片84，借此例如可以改变尤其在涡轮机壳体中的可被迎流向涡轮28的排气流过的流动横截面。在图4中用86标示其中一个导流叶片84的旋转中心。此外，可被排气流过的最小间隙用88来标示。可变的涡轮机几何形状82例如是严密密封闭合的可变涡轮机几何形状，其中，径向最小间隙和轴向间隙被减至最小，从而涡轮机26的流通参数可被进一步减小。可能有的效率缺点和由此导致的较低涡轮机功率通过电动涡轮增压器来补偿。
图5示出内燃机10的第三实施方式。在第三实施方式中，附加于排气涡轮增压器24地在进气道18中设有附加压缩机90，其中，附加压缩机90是电动附加压缩机。另外，在第三实施方式中，排气涡轮增压器24未被设计成电动排气涡轮增压器，故未设置用于对压缩机叶轮32进行电驱动的电机。在此，压力p2s存在于附加压缩机90下游，其中，在增压空气冷却器/中间冷却器39下游且在附加压缩机90上游存在于进气道18中的压力用p2n标示。附加压缩机90具有布置在进气道18中的压缩机叶轮92，其附加于压缩机叶轮32设置。压缩机叶轮92布置在压缩机叶轮32下游且因此在增压空气冷却器39下游。另外，附加压缩机90包括电机94，借助电机可以驱动压缩机叶轮92。通过驱动该压缩机叶轮92，至少一部分流过进气道18的空气可被压缩。
压缩机叶轮92配属有具有另一旁路管线98的另一旁路机构96。另一旁路管线98在部位S3和S4处流体连通至进气道18。部位S3布置在压缩机叶轮92上游和压缩机叶轮32下游，尤其是在增压空气冷却器39下游。部位S4布置在压缩机叶轮92的下游和燃烧室16上游。借助旁路管线98，至少一部分流过进气道18的且尤其借助压缩机叶轮32被压缩的空气在部位S3从进气道18被分流且被通入旁路管线98中。被通入旁路管线98的空气流过旁路管线98并借助旁路管线98被送向部位S4。在部位S4，流过旁路管线98的空气可以从旁路管线98被送出并被通入进气道18。流过旁路管线98的空气绕过压缩机叶轮92且因此未借助压缩机叶轮92被压缩。
在图5所示的第三实施方式中，在旁路管线98中形成阀件100，阀件根据图5可设计成止回阀，其朝着部位S3锁闭，并在相反方向上、因此朝着部位S4打开，故阀件100允许流过旁路管线98的空气从部位S3向部位S4流动，但禁止、即避免空气在旁路管线98中从部位S4流回到部位S3。尤其规定，压缩机叶轮92和/或部位S3布置在通入部位E1下游且因此在AGR通入管线下游。这意味着，高压排气再循环在增压空气冷却器39之后且在电动附加压缩机90之前尤其在存在压力p2n的部位被送入进气道18。通过电动附加压缩机90被提高的增压压力没有降低驱动扫气压差。在此设计成止回阀的阀件100防止空气从p2s向p2n回流。阀件100在正常情况下、但或者在出现功能故障时是打开的，并且只在压力p2s大于压力p2n时关闭。在不控制电动附加压缩机90的情况下，阀件100(止回阀)是打开的。
或者可以想到，进气节流阀(节流阀62)取代例如设计成旁通阀的阀件100的功能。电动附加压缩机90还有如下优点，即，通过附加压缩机特性曲线族来扩展喘振极限，这在高AGR率下在低转速的情况下是有益的。附加压缩机90例如在扭矩形成期间非稳态地暂时以AGR运行并且压缩空气未被冷却。
通过所述实施方式可以获得与氮氧化物和动力学相关的目标冲突的明显改善。在相似的行驶功率下可以获得氮氧化物排放的显著降低。如此通过附加增压器90得到进一步优点，即，它用作高压级且未减小压缩机30的体积流，使其更加远离稳定极限(火花极限)。它可以非稳态地、即在动力学上以很高的高压AGR率运行。
在图中未示出的一个实施方式中可以想到，阀件100被设计成主动节流阀如节流阀62。因此例如可以借助阀件100尤其主动调节流过旁路管线98的、且因此从旁路绕过附加压缩机90的空气。为了节流运行，电动附加压缩机90应充分产生压力损失。这可通过停止运行或逆着流动方向的转动来达成。
最后，图6示出根据第四实施方式的内燃机10。在第四实施方式中，电动附加压缩机90布置在进气道18中，但同时是在压缩机30的压缩机叶轮32下游和增压空气冷却器39的上游。在第四实施方式中，排气涡轮增压器24被设计成电动排气涡轮增压器、即电动辅助型排气涡轮增压器并因此包括电机36。
附图标记列表
10 内燃机
12 发动机组
14 气缸
16 燃烧室
18 进气道
20 排气道
22 排气集管
24 排气涡轮增压器
26 涡轮机
28 涡轮
30 压缩机
32 压缩机叶轮
34 轴
36 电机
38 排气后处理装置
39 增压空气冷却器
40a-40d 排气后处理部件
42 排气活门
44 旁路装置
46 旁路管线
48 阀件
50 排气再循环装置
52 再循环管线
54 排气再循环冷却器
56 旁路管线
58 阀件
60 排气再循环阀
62 节流阀
64 排气再循环装置
66 再循环管线
68 排气再循环冷却器
70 排气再循环阀
72 排气输送件
74 箭头
76 箭头
78 箭头
80 岔分点
82 可变的涡轮机几何形状
84 导流叶片
86 旋转中心
88 最小间隙
90 电动附加压缩机
92 压缩机叶轮
94 电机
96 旁路机构
98 旁路管线
100 阀件
A1 分流部位
A2 分流部位
E1 通入部位
E2 通入部位
p1 压力
p2 压力
p2n 压力
p2s 压力
p3 压力
p4 压力
s1 部位
s2 部位
s3 部位
s4 部位
T4 温度。

Claims (7)

1.一种用于机动车的内燃机(10)，所述内燃机具有：
能被该内燃机(10)的排气流过的排气道(20)，
布置在该排气道(20)中且能由排气驱动的涡轮(28)，以及
排气再循环装置(50)，该排气再循环装置具有排气再循环管线(52)，借助于该排气再循环管线，至少一部分的排气能够在布置于该涡轮(28)上游的分流部位(A1)处从该排气道(20)中分流出并回输至该内燃机(10)的能被空气流过的进气道(18)，并且能够在通入部位(E1)处通入该进气道(18)，
其特征在于，
在该进气道(18)中在该通入部位(E1)上游或下游布置有能电驱动的压缩机叶轮(32、92)，用于压缩流过该进气道(18)的空气。
2.根据权利要求1所述的内燃机(10)，其特征在于，在该涡轮(28)下游在该排气道(20)中布置有排气活门(42)，用于阻拦排气。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机(10)，其特征在于，该排气再循环装置(50)具有排气再循环阀(60)，通过该排气再循环阀能调节流过该排气再循环管线(52)的排气量。
4.根据权利要求3所述的内燃机(10)，其特征在于，该涡轮(28)布置在能被排气流过的涡轮机壳体内并且能相对于该涡轮机壳体转动，其中，该排气再循环阀(60)也布置在该涡轮机壳体中并且为了调节排气量而能相对于该涡轮机壳体运动。
5.根据权利要求3所述的内燃机(10)，其特征在于，在该排气道(20)中布置有排气集管(22)，来自该内燃机(10)的多个燃烧室(16)的排气能够被汇集于该排气集管中，其中，该排气再循环阀(60)布置在该排气集管(22)中并且为了调节排气量而能相对于该排气集管(22)运动。
6.根据前述权利要求之一所述的内燃机(10)，其特征在于，该涡轮(28)是具有可变涡轮机几何形状(82)的涡轮机(26)的涡轮(28)。
7.根据前述权利要求之一所述的内燃机(10)，其特征在于，在进气侧布置有附加压缩机(92)，并且该排气再循环装置(50)的通入部位(E1)设置在该附加压缩机(92)之前。
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DE102015015794A1 (de) * 2015-12-02 2016-08-11 Daimler Ag Verfahren zum Aufheizen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs
DE102018006413A1 (de) 2018-08-14 2020-02-20 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen mit einem Abgaskrümmer und mit einem Abgasrückführventil
US10677140B1 (en) * 2019-04-04 2020-06-09 Gm Global Technology Operations, Llc Multi-port exhaust gas diverter valve for an internal combustion engine system
DE102019003576A1 (de) * 2019-05-22 2020-11-26 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen und Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen
GB2590942B (en) * 2020-01-08 2022-08-31 Perkins Engines Co Ltd Air intake system for use in an internal combustion engine

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