專利名稱：一種用于配置有廢氣再循環回路的內燃機的排氣系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于配置有廢氣再循環回路的內燃機的排氣 系統。
背景技術：
內燃機包括多個氣缸，每個氣缸通過至少一個對應的進氣門 連接到進氣歧管上并且通過至少一個對應的排氣門連接到排氣歧 管上。進氣歧管與用于接收新鮮進氣(即來自外界的空氣)的過濾 裝置連接，并通過蝶形閥調節，而排氣歧管連接到排氣系統，該排 氣系統可以將內燃機產生的氣體排放到大氣中，并限制噪音和污染 物含量。在根據"狄賽爾(diesel)"循環工作的內燃機(即供給柴油 燃料等)中，為了改進氣缸內的燃燒，提出了使用主再循環回路， 該主再循環回路通過再循環閥調節，并將排氣歧管連接到進氣歧 管，以將排氣歧管中一定量的廢氣導入進氣歧管中，所述廢氣由之 前氣缸內進行的燃燒所產生。為了不過度損害(penalise)發動機 的容積效率，在導入進氣歧管之前，再循環的廢氣可以通過連接在 主再循環管道上的熱交換器冷卻。配置有上述類型的主再循環回路的內燃機的例子在專利申請 EP1674698A2或者專利申請DE4240239A1中公開了。為了減少在氣缸內燃燒過程中產生的NOx，最近提出了使用輔助再循環回路，該輔助再循環回路將排氣系統中的一定量的廢氣提供到由催化器(catalyser)和防塵過濾器構成的氣體處理裝置的 下游。必須注意的是，通過輔助再循環回路進行再循環的廢氣顯示 了相對于由主再循環系統再循環的廢氣具有較低的平均溫度，并且 因此允許獲得氣缸中燃燒室的較好的冷卻，最終大大降低N0x的生 成；此外，由輔助再循環系統再循環的廢氣的顆粒物含量大大低于 主再循環回路再循環的廢氣，從而在燃燒以及氣缸內的潤滑上產生 較少的負效應。一個設置有主再循環回路和輔助再循環回路的內燃機的實例 已經在專利申請EP1621755A2中公開了。實驗顯示，在帶有主再循環回路和輔助再循環回路的內燃機 內，用于壓縮進氣的渦輪增壓器的葉輪，很易于在發動機工作的最 初幾個月里發生破損。為了避免這個缺點， 一種加固葉輪的應用已 經被提出了，然而這卻導致了更高的制造成本以及更大的質量(即 更大的機械慣性和更長的響應延遲)。發明內容本發明的目的是為了提供一種用于帶有廢氣再循環回路的內 燃機的排氣系統，該排氣系統可以避免上述缺點的產生，而且其制 造過程簡便、成本低廉，并能有效保持用于壓縮進氣的壓縮機葉輪 的完整性。根據本發明，提供了一種用于內燃機的排氣系統，所述內燃 機設置有通向進氣歧管的新鮮進氣的供氣管路和沿供氣管路布置 的渦輪增壓器；該排氣系統包括用于將內燃機產生的廢氣釋放至大氣的排放管路；至少一個氣體處理裝置，該氣體處理裝置沿著排放管路設置， 并包括氧化催化器和防塵過濾器；以及再循環回路，該再循環回路包括由再循環閥調節的再循環管 路，再循環管路將處理裝置下游的排放管路連接到渦輪增壓器的壓 縮器上游的進氣管路，用以將排放管路中一定量的廢氣導入進氣管 路中；所述消音器的特征在于再循環回路包括一個過濾器，該過 濾器沿著再循環管路設置并包括一個設置成封閉再循環管路的金 屬網。
參照示出了本發明非限制性實施例的附圖，現在將說明本發 明，其中圖1是具有根據本發明制造的排氣系統的內燃機的結構簡圖； 圖2是圖l所示的排氣系統的再循環系統的結構簡圖；圖3是圖l所示的再循環回路的過濾器的透視圖；以及圖4是圖3所示的過濾器的分離透視圖。
具體實施方式
如圖1，附圖標記1示出了依照"狄塞爾"循環運行的內燃機(即以柴油等作為燃料的)整體。發動機1包括四個氣缸2，每個 氣缸都通過至少一個相應的進氣門(未示出)連接進氣歧管3，并 通過至少一個相應的排氣門(未示出)連接到排氣歧管4。進氣歧管3通過進氣管路5吸進新鮮空氣(即來自外界的空 氣)，進氣管路5帶有空氣濾清器6并由蝶形閥7調節；進氣歧管3通過相應的進氣管路8與氣缸2相連。根據如圖1所示的實施例， 進氣管路8由于配置有渦流型(swirl type)的扼流(choking) 系統而分叉。類似的，排氣歧管4也通過相應的排氣管9與氣缸2相連； 排氣系統10與排氣歧管4相連，系統10將把燃燒產生的氣體釋放 到大氣中，并且包括排氣管路ll，管路11配置有由氧化催化器13 和防塵(anti-particulate)過濾器14構成的廢氣處理裝置12。 防塵過濾器14包括耐高溫材料塊體(brick),廢氣流動通過該塊 體，并且該塊體捕獲其中的顆粒物質；防塵過濾器14的塊體必須 通過升高塊體的溫度來循環再生，以便于燒掉塊體內部捕獲的顆粒 物質。排氣系統IO還包括了至少一個消音器15，該消聲器連接到 處理裝置12的下游。發動機1包括一個渦輪增壓器16，該渦輪增壓器具有壓縮沿 著進氣管路5的空氣的功能，從而提高容積效率。具體地，渦輪增 壓器16包括沿處理裝置12上游的排放管路11布置的渦輪17，以 及設置在蝶形閥7的進氣管路3的下游的壓縮機18。渦輪17包括 葉輪19，該葉輪受到流過排放管路11的廢氣的作用而轉動，且與 壓縮機18的葉輪20機械連接，以便于將轉動運動傳遞至葉輪20。具有冷卻進氣以便于進一步提高容積效率功能的熱交換器21 (通常稱為"中間冷卻器")沿進氣管路5布置并且在壓縮器18和 進氣歧管3之間。發動機1包括再循環回路22，該回路包含由再循環閥24調節 的再循環管23，并且該回路在進氣歧管3的上游附近處將排氣管 路4與供氣管路5直接相連，從而將排氣歧管4中且由先前氣缸2 中燃燒所產生的一定量的廢氣引入供送管路5中。優選地，再循環閥24設置在與供氣管路5的交匯處；具體地，再循環閥24沿著供 氣管路5設置在與再循環管路24的交匯處。為了不過度損害發動 機的容積效率，在被導入進氣歧管3之前，再循環廢氣通過沿著再 循環管路23設置的熱交換器25進行冷卻。此外，本發明還提供再循環回路26，該回路包括由再循環閥 28調節的再循環管路27，并且該回路將處理裝置12下游的排放管 路11連接到渦輪增壓器16的壓縮器18上游的進氣管路5，從而 將排放管路11中由先前氣缸2內燃燒所產生的一定量的廢氣引入 進氣管路5中。優選地，再循環閥28設置在與供氣管路5的交匯 處；具體地，再循環閥28沿供氣管路5布置在與再循環管路27的 交匯處。為了不過度抑制(penalise)發動機的容積效率，在被導 入進氣管路5之前，再循環廢氣通過至少一個沿著再循環管路27 設置的熱交換器29進行冷卻。如圖2所示，處理裝置12包括金屬管狀支撐體30，在該金屬 管狀支撐體中串連布置有氧化催化器13和防塵過濾器14。優選地， 在管狀支撐體30內部，氧化催化器13與防塵過濾器14間隔一定 距離，以便于在氧化催化器13和防塵過濾器14中限定一個空間。根據附圖2所示的實施例，再循環回路26包括一對沿再循環 管路27布置的熱交換器29，每個熱交換器都是空氣-空氣 (air-air)型的，并且包括帶有波紋管狀側表面(這樣，熱交換 表面將可以增加至比光滑的管狀元件大五倍)的管狀元件。此外， 由于這種構造的功效，每個熱交換器29都能夠毫無困難地吸收熱 膨脹。再循環管路27包括三個管31、 32、 33，在其之間插入兩個熱 交換器29;具體的，其中第一管31與處理裝置12的孔口剛性連接，中間管32呈一個90。的曲線且由一個管夾34固定在內燃機1 的一個元件上，末端管33成"S"狀，并且與再循環閥28的孔口 剛性連接。具休的；末端管33通過連接凸緣35固定到再循環閥28的孔 口，該凸緣通過一對螺桿37固定在再循環閥28的相對應的連接凸 緣36上，并且支撐著沿著再循環管路27布置的過濾器38。如圖3 所示，過濾器38包括金屬網(mesh) 39，該金屬網設置成封閉再 循環管路27。根據附圖中所示的實施例，過濾器38的金屬網39 呈錐形(更優選錐尖朝向供氣管路5定向)；根據不同的實施例(未 圖示)，過濾器38的金屬網39是平的(這個方案明顯更簡化且成 本低廉，但從另一個角度來說過濾面積也更小)。過濾器38的金屬網39上的規則開口的最大尺寸小于180|im; 優選的，過濾器38的金屬網39上的規則開口的尺寸在120pm至 160pm之間。根據圖3和4的實施例所示，過濾器38的金屬網39與插入 在連接凸緣35和再循環閥28之間的密封件40成整體。具體地， 過濾器38的金屬網39具有一個扁平邊緣41，該邊緣封套在密封 件40的兩個互相連接的半部40a和40b之間。如上所述的排氣系統10具有許多優點，因為它制作簡單、成 本低廉，同時能夠保持用于壓縮進氣的壓縮機18的葉輪20的完整 性，同時，也不會抑制再循環回路26的性能。這個結果是由過濾 器38的存在而得到的，其一方面不會導致再循環回路26中的顯著 的負荷損失，另一方面還可以避免在防塵過濾器14最初幾個月的 使用壽命中從防塵過濾器14分離的碎片(或者其它存在于排氣系 統10中的固體顆粒)與壓縮進氣的壓縮機18的葉輪20接觸。確實，已經發現了在防塵過濾器14的最初幾個月的使用壽命過程中， 尺寸大于200pm的碎片會從防塵過濾器14分離出來，而這些碎片 是可以對壓縮進氣的壓縮機18的葉輪20造成傷害的。如上所述的過濾器38能夠簡宇有效地保護用于壓縮進氣的壓 縮機18的葉輪20的完整性，成本非常低，而且并不會影響再循環 回路26的性能。此外，如上所述的過濾器38能夠容納所有的由防 塵過濾器14在最初幾個月的使用壽命中可能釋放的碎片，不會受 到過度的阻礙，從而不需要任何清潔和更換予以干涉。
權利要求
1.一種用于內燃機(1)的排氣系統(10)，所述內燃機設置有通向進氣歧管(3)的新鮮空氣的供氣管路(5)和沿供氣管路(5)布置的渦輪增壓器(16)；排氣系統(10)包括用于將內燃機(1)產生的廢氣釋放至大氣的排放管路(11)；至少一個氣體處理裝置(12)，所述氣體處理裝置沿排放管路(11)布置并且包括氧化催化器(13)和防塵過濾器(14)；以及再循環回路(26)，所述再循環回路包括由再循環閥(28)調節的再循環管路(27)，并且所述再循環管路將處理裝置(12)下游的排放管路(11)連接到渦輪增壓器(16)的壓縮機(18)上游的進氣管路(5)，以將排放管路(11)中一定量的廢氣導入進氣管路(5)中；所述內燃機(1)的特征在于再循環回路(26)包括過濾器(38)，所述過濾器沿再循環管路(27)布置并包括金屬網(39)，所述金屬網設置成封閉再循環管路(27)。
2. 如權利要求1所述的排氣系統(10)，其特征在于過濾 器(38)設置在靠近與供氣管路(5)的交匯處。
3. 如權利要求2所述的排氣系統(10)，其特征在于再循 環閥(28)設置在與供氣管路(5)的交匯處；再循環管路(27) 的一根管終止于連接凸緣(35)，所述凸緣固定在再循環閥(28) 上且支撐著過濾器(38)。
4. 如權利要求3所述的排氣系統(10)，其特征在于再循 環閥(28)沿著供氣管路(5)設置在與再循環管路(27)的交匯處。
5. 如權利要求3所述的排氣系統(10)，其特征在于過濾器(38)的金屬網(39)與插入連接凸緣(35)和再循環閥(28) 之間的密封件(40)成整體。
6. 如權利要求3所述的排氣系統(10)，其特征在于過濾 器(38)的金屬網(39)具有一個扁平邊緣(41)，所述邊緣封套 在密封件(40)的兩個互相連接的半部(40a， 40b)之間。
7.如權利要求1所述的排氣系統(10)，其特征在于: 器(38)的金屬網(39)是平坦的。
8. 如權利要求1所述的排氣系統(10)，其特征在于過濾 器(38)的金屬網(39)是錐形的。
9. 如權利要求8所述的排氣系統(10)，其特征在于過濾 器(38)的金屬網(39)是錐頂朝向供氣管路(5)的錐形。
10. 如權利要求l所述的排氣系統(10)，其特征在于過濾 器(38)的金屬網(39)的規則開口的最大尺寸小于18(^m。
11. 如權利要求10所述的排氣系統(10)，其特征在于過 濾器(38)的金屬網(39)的規則開口的最大尺寸小于160pm。
12. 如權利要求11所述的排氣系統(10)，其特征在于過 濾器(38)的金屬網(39)的規則開口的尺寸在120,至160拜之 間。
13. 如權利要求l所述的排氣系統(10),其特征在于再循 環回路(26)包括至少一個沿著再循環管路(27)設置的熱交換器(29)。
14. 如權利要求13所述的排氣系統(10)，其特征在于再 循環回路(26)包括一對沿著再循環管路(27)設置的熱交換器(29)。
15. 如權利要求14所述的排氣系統(10)，其特征在于再 循環管路(27)包括三根管(31,32,33)，在其間插入兩個熱交換 器(29);其中第一管(31)與處理裝置(12)的孔口剛性連接， 中間管(32)呈一個90°的曲線且由管夾(34)固定到內燃機(1) 的元件，末端管(33)成"S"狀并與再循環閥(28)的孔口剛性 連接。
16. 如權利要求13所述的排氣系統(10)，其特征在于每 個熱交換器(29)都是空氣-空氣型的，并且包括一個帶有波紋管 狀外表面的管狀元件。
17. 如權利要求1所述的排氣系統(10)，其特征在于處理 裝置(12)包括一個同樣的管狀支撐體(30)，在其內串接設置有 氧化催化器(13)和防塵過濾器(14)。
18. 如權利要求17所述的排氣系統(10)，其特征在于在 管狀支撐體(30)內部，氧化催化器(13)與防塵過濾器(14)間 隔一定距離，以在氧化催化器(13)和防塵過濾器(14)之間限定 一個空間。
全文摘要
一種用于內燃機的排氣系統，所述內燃機設置有通向進氣歧管的新鮮空氣的供氣管路和沿供氣管路布置的渦輪增壓器；排氣系統包括用于將內燃機產生的廢氣釋放至大氣的排放管路；至少一個氣體處理裝置，所述氣體處理裝置沿排放管路布置并且包括氧化催化器和防塵過濾器；以及再循環回路，所述再循環回路包括由再循環閥調節的再循環管路，并且所述再循環管路將處理裝置下游的排放管路連接到渦輪增壓器的壓縮機上游的進氣管路，以將排放管路中一定量的廢氣導入進氣管路中；設置有過濾器，所述過濾器沿再循環管路布置并包括金屬網，所述金屬網設置成封閉再循環管路。
文檔編號F02M25/07GK101225778SQ20071018008
公開日2008年7月23日 申請日期2007年12月21日 優先權日2006年12月21日
發明者博拉 E·梅洛內, M·皮達里亞, M·納爾迪 申請人:馬格內蒂·馬雷利排氣系統公司