CN103511064A - 二次空气喷射*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二次空气喷射***，所述二次空气喷射***将引入进气歧管的某些空气供应至排气歧管，所述二次空气喷射***可以包括：电动增压器，所述电动增压器压缩通过空气导管引入的空气；节流阀，所述节流阀安装在所述进气歧管的上游，并且通过控制穿过所述电动增压器的空气的量从而控制引入所述进气歧管的空气的量；二次空气阀，所述二次空气阀安装在从进气管线分支的分支路径上，所述进气管线连接所述电动增压器和所述节流阀，并且控制所述二次空气阀用于二次空气喷射的空气的量；和喷射器，所述喷射器通过将穿过所述二次空气阀的二次空气喷射至所述歧管的流道从而使从发动机排出的排放气体进行后燃烧。

Description

二次空气喷射***
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年6月15日提交的韩国专利申请第10-2012-0064353号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及二次空气喷射***。更具体地，本发明涉及二次空气喷射***，所述二次空气喷射***通过使引入进气歧管的空气分支从而将二次空气供应至排放气体。
背景技术
在常规的车辆进气/排气***中，进气空气通过进气歧管供应至发动机并且供应的进气空气在发动机中燃烧从而通过排气歧管排出至外部。
在该情况下，排放空气包括对人体无害的蒸汽（H2O）、氮气（N2）、二氧化碳气体（CO2）等，但是也包括毒性材料例如一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氧化氮（NOx）等。
使用通过供应空气至排放气体以造成后燃烧的二次空气喷射方法从而除去毒性成分。
图1为常规二次空气喷射***的示意图。
参考图1，通过空气滤清器42纯化进气空气44之后，通过二次空气泵（SAP）20压缩进气空气44，结果将压缩的空气供应至排气歧管50的流道51、52、53和54。空气滤清器42用于除去引入发动机10的空气中包括的杂质和水分。当供应二次空气时，在催化剂转化器60中减少毒性成分从而转化成无害成分。排放气体62通过上述过程排放至外部。在该情况下，通过二次空气阀30供应的二次空气的量被控制。
亦即，在初始起动时空气和气体在燃烧室内浓厚燃烧，并且通过使用二次空气泵20使空气与某些未燃烧的排放气体混合从而后燃烧。亦即，在排气***中的后燃烧的过程中未燃烧的碳氢化合物的浓度可以降低。
然而，为了达到该目的，由于特别需要提供二次空气泵，重量和体积增加。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供一种二次空气喷射***，所述二次空气喷射***通过使用应用于用作主增压源的循环的电动增压器从而协助涡轮增压器增压或者喷射空气至排放气体。
本发明的各个方面提供一种二次空气喷射***，所述二次空气喷射***将引入进气歧管的某些空气供应至排气歧管，所述二次空气喷射***包括：电动增压器，所述电动增压器压缩通过空气导管引入的空气；节流阀，所述节流阀安装在所述进气歧管的上游，并且通过控制穿过所述电动增压器的空气的量从而控制引入所述进气歧管的空气的量；二次空气阀，所述二次空气阀安装在从进气管线分支的分支路径上，所述进气管线连接所述电动增压器和所述节流阀，并且所述二次空气阀控制用于二次空气喷射的空气的量；和喷射器，所述喷射器通过将穿过所述二次空气阀的二次空气喷射至所述歧管的流道从而使从发动机排出的排放气体进行后燃烧。
所述二次空气喷射***还可以包括：涡轮增压器，所述涡轮增压器安装在所述进气管线上，并且包括压缩机和涡轮，所述压缩机压缩穿过所述电动增压器的空气，所述涡轮由穿过所述排气歧管的排放气体进行驱动从而驱动所述压缩机。
所述二次空气喷射***还可以包括：空气净化箱，所述空气净化箱安装在所述电动增压器的上游并且纯化引入的空气；和旁通阀，所述旁通阀从所述空气净化箱分支并且安装在旁通管线上，所述旁通管线与所述进气管线汇合，并且所述旁通阀控制引入所述进气管线的空气的量。
所述二次空气喷射***还可以包括：中间冷却器，所述中间冷却器安装在所述节流阀的上游并且冷却引入所述进气歧管的空气。
所述分支路径可以在所述压缩机的上游或下游分支，所述电动增压器由电动机和压缩机组成，并且所述压缩机由所述电动机驱动。
根据本发明的各个方面，甚至不用二次空气喷射泵即可减少排放气体的无害成分，并且可以在初始起动时通过活化催化剂而降低催化剂的贵金属量，并且当催化剂体系减少时由于背压的降低可以改进低速性能和高速性能。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方案，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为常规二次空气喷射***的示意图。
图2为显示根据本发明的协助涡轮增压器增压的示例性二次空气喷射***的图。
图3为显示根据本发明的应用至米勒循环的示例性二次空气喷射***的图。
图4为显示根据本发明的各个方面的节流阀上游处的示例性压力变化和涡轮增压器中的示例性旋转速度变化的图线。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个具体实施方案，这些具体实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性具体实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性具体实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性具体实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它具体实施方案。
在整个说明书中，同样的附图标记表示同样的元件。
图2和3是显示根据本发明的各个具体实施方案的二次空气喷射***的图。
本发明的各个具体实施方面提供一种二次空气喷射***，包括：电动增压器110和210，所述电动增压器110和210压缩通过空气导管180和280引入的空气；节流阀155和255，所述节流阀155和255安装在进气歧管130和230的上游，并且通过控制穿过电动增压器110和210的空气的量从而控制引入进气歧管130和230的空气的量；二次空气阀300和400，所述二次空气阀300和400安装在从进气管线190和292分支的分支路径310和410上，所述进气管线190和292连接电动增压器110和210和节流阀155和255，并且所述二次空气阀300和400控制用于二次空气喷射的空气的量；和多个喷射器320a、320b、320c、320d、245a、245b、245c和245d，所述多个喷射器320a、320b、320c、320d、245a、245b、245c和245d通过将穿过二次空气阀300和400的二次空气喷射至排气歧管140和240的流道145a、145b、145c、145d、420a、420b、420c和420d并且将引入进气歧管130和230的某些空气供应至排气歧管140和240从而使从发动机120和220排出的排放气体进行后燃烧（post-combusting）。电动增压器110和210由电动机111和211和压缩机112和212组成，并且压缩机112和212由电动机111和211驱动从而压缩引入的空气。
在本发明的各个具体实施方案中，二次空气喷射***包括：空气净化箱185和285，所述空气净化箱185和285安装在电动增压器110和210的上游并且纯化引入的空气；和旁通阀195和295，所述旁通阀195和295从空气净化箱185和285分支并且安装在旁通管线192和290上，所述旁通管线192和290与进气管线190和292汇合，并且所述旁通阀195和295控制引入进气管线190和292的空气的量；并且包括中间冷却器150和250，所述中间冷却器150和250安装在节流阀155和255的上游并且冷却引入进气歧管130和230的空气。
本发明的各个具体实施方案提供一种应用于涡轮增压器的增压协助***的二次空气喷射***，以及应用于用作主增压源的米勒循环的二次空气喷射***。
下文将更具体地描述本发明的各个具体实施方案的构造。
根据本发明的各个具体实施方案，所述***包括：涡轮增压器，所述涡轮增压器包括压缩机102和涡轮101，所述压缩机102和涡轮101压缩穿过电动增压器110的空气，并且涡轮101与排气歧管140连接并且由穿过排气歧管140的排放气体进行驱动从而驱动压缩机102。
在上述具体实施方案中，用于二次空气喷射的空气可以在压缩机102的上游或下游分支，并且当空气在压缩机102的上游分支时，低压空气可以供应至排气***，当空气在压缩机102的下游分支时，高压空气可以供应至排气***。因此，可以根据供应至排气***的空气压力选择分支位置。
在根据本发明的各个具体实施方案中，可以安装加热催化转化器（WCC）160和下置催化转化器（UCC）170催化剂，并且WCC 160催化剂被安装从而靠近发动机120和三元催化剂，在所述三元催化剂中对于THC、NOx和CO的纯化速度极佳。UCC 170安装在与WCC 160连接的排气管线165的预定位置处。
下文将参考图2更具体地描述各个具体实施方案的操作。
图2显示了根据本发明的各个具体实施方案的使用实施例，其中二次空气喷射***应用至涡轮增压器100协助***，并且参考图2，空气首先通过空气导管180引入，并且引入的空气在空气净化箱185中纯化和分支，然后，某些空气引入旁通管线192并且剩余空气引入电动增压器110。
旁通阀195安装在旁通管线192上从而控制通过旁通管线192循环的空气的量。引入电动增压器110的空气通过由电动机111致动的压缩机112压缩，因此，某些空气通过进气管线190引入压缩机102并且剩余空气引入分支路径310。压缩机102与涡轮101在相同轴上连接从而通过使用涡轮101中的废气能量驱动。
此外，通过分支路径310引入的二次空气以由二次空气阀300控制的二次空气流速供应至从排气歧管140的各个流道145a、145b、145c和145d排出的排放气体。排放气体通过供应的二次空气后燃烧从而除去排放空气的毒性成分。
通过压缩机102引入的空气通过穿过中间冷却器150而冷却从而引入进气歧管130和安装在进气歧管130的上游的节流阀155从而控制引入的空气的量。
引入进气歧管130的空气在发动机120中燃烧并且排出至排气歧管140，并且当排放气体引入涡轮101时，涡轮101和与涡轮101连结的压缩机102驱动。
WCC 160安装在涡轮101的下游，并且UCC 170安装在排气管线165上从而除去排放气体的毒性成分。
图4为显示根据本发明的各个具体实施方案的根据节流阀155上游处的压力变化的增压器110中的旋转速度变化的图线。可以看出节流阀155上游处的压力变化和增压器110的电动机111的旋转速度变化基本上同时产生。亦即，电动机111的旋转速度从35,000rpm增加至50,000rpm，同时节流阀155上游处的压力从1.1巴增加至1.3巴从而精确控制二次空气的喷射量。
此外，由于引入喷射器320的二次空气的喷射量甚至可以通过旁通阀195和二次空气阀300控制，节流阀155上游处的压力和二次空气的喷射量可以精确控制。亦即，通过检查节流阀155上游处的压力从而避免引入进气歧管130的进气量不足，当压力较低时，通过增压节流阀155上游处的压力并且增加电动机111的旋转速度从而避免引入进气歧管130的进气量不足。在该情况下，通过进一步打开旁通阀195增加打开速度从而增加引入的空气量，并且可以通过关闭二次空气阀300增加进气量。
可以通过如上所述精确控制二次空气的喷射量从而优化排放气体和催化剂的加热，并且可以通过整合电动增压器110和二次空气阀300在应用电动增压器110时减少排放气体从而节省由催化剂和贵金属的含量下降而造成的主要成本。
下文将参考图3描述根据本发明的其他具体实施方案。
图3为显示根据本发明的各个具体实施方案的应用至米勒循环的二次空气喷射***的示意图。参考图3，由于根据其他具体实施方案的二次空气喷射***与根据上述具体实施方案的二次空气喷射***基本上相似，除了省略涡轮增压器，将不描述与上述具体实施方案相同的元件，并且下文将描述其他具体实施方案的操作过程。
首先，外部空气首先通过空气导管280引入空气净化箱285从而纯化，然后纯化的空气分别分支并且引入旁通管线290和电动增压器110和210。旁通阀295安装在旁通管线290上从而控制穿过旁通管线290的空气的量，并且穿过电动增压器210的空气被由电动机211驱动的压缩机212压缩。压缩的空气在穿过中间冷却器250时冷却，并且冷却的空气通过进气管线292引入进气歧管230，并且分流阀255安装在进气歧管230的上游从而控制引入进气歧管230的空气的量。
在各个具体实施方案中，二次空气阀400安装在从进气管线292分支的分支路径410上。喷射二次空气的喷射器245a、245b、245c和245d安装在排气歧管240的各个流道420a、420b、420c和420d处。
在该情况下，引入进气歧管230的空气在发动机220中燃烧从而通过排气歧管240排出至外部，并且用于纯化排放气体中包含的毒性材料的催化剂设备260附接至排气歧管240从而除去排放气体的毒性成分。
在各个具体实施方案中，如上述具体实施方案，可以通过节流阀255、旁通阀295和增压器210的电动机211精确地控制二次空气的喷射量。
因此，可以优化排放气体和催化剂的加热并且可以通过减少排放气体降低催化剂和贵金属的含量从而节省主要成本。
根据本发明的各个具体实施方案的二次空气喷射***在起动之后在初始催化剂加热周期的过程中用作二次空气喷射泵，并且由于可以减少元件的数量，可以降低制备成本。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性具体实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性具体实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (8)

1.一种二次空气喷射***，所述二次空气喷射***将引入进气歧管的空气部分地供应至排气歧管，所述二次空气喷射***包括：
电动增压器，所述电动增压器压缩通过空气导管引入的空气；
节流阀，所述节流阀安装在所述进气歧管的上游，并且通过控制穿过所述电动增压器的空气的量从而控制引入所述进气歧管的空气的量；
二次空气阀，所述二次空气阀安装在从进气管线分支的分支路径上，所述进气管线连接所述电动增压器和所述节流阀，并且所述二次空气阀控制用于二次空气喷射的空气的量；和
喷射器，所述喷射器通过将穿过所述二次空气阀的二次空气喷射至所述歧管的流道从而使从发动机排出的排放气体进行后燃烧。
2.根据权利要求1所述的二次空气喷射***，还包括：
涡轮增压器，所述涡轮增压器安装在所述进气管线上，并且包括压缩机和涡轮，所述压缩机压缩穿过所述电动增压器的空气，所述涡轮由穿过所述排气歧管的排放气体进行驱动从而驱动所述压缩机。
3.根据权利要求2所述的二次空气喷射***，还包括：
空气净化箱，所述空气净化箱安装在所述电动增压器的上游并且纯化引入的空气；和
旁通阀，所述旁通阀从所述空气净化箱分支并且安装在旁通管线上，所述旁通管线与所述进气管线汇合，并且所述旁通阀控制引入所述进气管线的空气的量。
4.根据权利要求3所述的二次空气喷射***，还包括：
中间冷却器，所述中间冷却器安装在所述节流阀的上游并且冷却引入所述进气歧管的空气。
5.根据权利要求2所述的二次空气喷射***，其中：
所述分支路径在所述涡轮增压器的所述压缩机的上游或下游分支。
6.根据权利要求1所述的二次空气喷射***，其中：
所述电动增压器由电动机和压缩机组成，并且所述压缩机由所述电动机驱动。
7.根据权利要求1所述的二次空气喷射***，还包括：
空气净化箱，所述空气净化箱安装在所述电动增压器的上游并且纯化引入的空气；和
旁通阀，所述旁通阀从所述空气净化箱分支并且安装在旁通管线上，所述旁通管线与所述进气管线汇合，并且所述旁通阀控制引入所述进气管线的空气的量。
8.根据权利要求7所述的二次空气喷射***，还包括：
中间冷却器，所述中间冷却器安装在所述节流阀的上游并且冷却引入所述进气歧管的空气。
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