用于汽油机的带有颗粒过滤器的EGR系统
阅读：17发布：2021-01-18
专利汇可以提供用于汽油机的带有颗粒过滤器的EGR系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于 汽油 机2的废气再循环系统1，其包括能够附连到汽油机2的排气 歧管 2.1上的排气管1.1、 涡轮 机3、能够附连到汽油机2的 进气歧管 2.2上的进气管1.2以及 压缩机 4，4a，4b。所述排气管1.1中设有一个主废气催化转化器1.6'以及至少一个废气 回 流管 _I 1.3a，所述废气回流管_I 1.3a分支于 涡轮机 3上游的排气管1.1并通向压缩机下游的进气管1.2。本发明至少还包括一个颗粒 过滤器 _I 1.4x，其位于所述废气回流管_I 1.3或者位于所述废气回流管_I 1.3上游的排气管1.1中。所述颗粒过滤器_I 1.4x具有三元/ 氧 化涂层。所述废气回流_I 1.3中在所述至少一个颗粒过滤器1.4x的下游设有至少一个冷却器_I 1.7,1.7*。，下面是用于汽油机的带有颗粒过滤器的EGR系统专利的具体信息内容。
1.用于汽油机(2)的废气再循环系统(1)，其包括能够附连到汽油机(2)的排气歧管(2.1)上的排气管(1.1)、涡轮机(3)、能够附连到汽油机(2)的进气歧管(2.2)上的进气管(1.2)以及压缩机(4，4a，4b)，其中至少包括一个废气回流管(1.3)，所述废气回流管(1.3)在所述涡轮机(3)的上游分支在所述排气管(1.1)上以及在所述压缩机的下游连通所述进气管(1.2)，其特征在于，至少还包括一个颗粒过滤器_I(1.4x)，所述颗粒过滤器_I(1.4x)位于所述废气回流管_I(1.3)中或者位于所述废气回流管_I(1.3)上游的排气管(1.1)中，其中所述颗粒过滤器_I(1.4x)具有三元/氧化涂层，所述废气回流管_I(1.3)中在所述至少一个颗粒过滤器(1.4x)的下游设有至少一个冷却器_I(1.7,1.7*)。
2.用于汽油机(2)的废气再循环系统(1)，其包括能够附连到汽油机(2)的排气歧管(2.1)上的排气管(1.1)以及能够附连到汽油机(2)的进气歧管(2.2)上的进气管(1.2)，其中所述排气管(1.1)中设有一个主废气催化转化器(1.6')以及至少一个废气回流管_II(1.3a)，所述废气回流管_II(1.3a)分支在所述排气管(1.1)上以及连通所述进气管(1.2)，其特征在于，
至少还包括一个颗粒过滤器_II(1.4a,1.4ax)，所述颗粒过滤器_II(1.4a,1.4ax)位于所述废气回流管_II(1.3a)或者位于所述废气回流管_II(1.3a)上游的排气管(1.1)中，其中所述废气回流管_II(1.3a)在所述废气催化转化器(1.6')的上游或者下游分支，其中当在所述废气催化转化器(1.6')的上游分支时，所述颗粒过滤器_II(1.4ax)是三元/氧化涂层；或者当在所述废气催化转化器(1.6')的下游分支时，在所述废气回流管_II(1.3a)中还额外设有一个颗粒过滤器(1.4ax*)，所述废气回流管_II(1.3a)中在所述颗粒过滤器(1.4a,1.4ax)的下游设有至少一个冷却器_II(1.7a)。
3.如权利要求2所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述排气管(1.1)中设有一个涡轮机(3)以及在所述进气管(1.2)中设有一个压缩机(4,4a,4b)，其中所述废气回流管_II(1.3a)在所述涡轮机(3)的下游分支于所述排气管(1.1)以及在所述压缩机(4,4a,4b)的上游连通于所述进气管(1.2)。
4.废气再循环系统(1)，其包括如权利要求1所述的HP-EGR以及如权利要求3所述的LP-EGR。
5.如权利要求1或4所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，位于所述废气回流管_I(1.3)中的所述颗粒过滤器_I(1.4)没有三元/氧化涂层；位于所述第一颗粒过滤器(1.4)的上游，还包括一个位于所述废气回流管_I(1.3)中的一个额外的废气催化转化器(1.6)。
6.如权利要求2、3或4所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，位于所述废气回流管_II(1.3a)中废气催化转化器的下游的所述颗粒过滤器_II(1.4a,1.4ax)具有或者没有三元/氧化涂层。
7.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，位于所述废气回流管(1.3)中的冷却器(1.7,1.7a,1.7*)及/或所述进气空气冷却器(5,5.1)被构造成一个排气发动机冷却水冷却器或者被构造成一个排气低温冷却水冷却器，且至少与所述颗粒过滤器(1.4,1.4x,1.4a,1.4ax)热隔断。
8.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，还包括至少一个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)，其分支于所述废气回流管(1.3)以及通向所述进气管(1.2)；其中在所述至少一个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)中还包括至少一个进一步的冷却器(1.7b,1.7c,1.7d)。
9.如权利要求7所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)分支于所述废气回流管_l(1.3)的第一颗粒过滤器(1.4,1.4x)的下游。
10.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述冷却器(1.7,1.7a,1.7*)在出口侧具有废气基准温度Ta，所述废气基准温度Ta超过所述废气中物质的露点温度。
11.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述至少一个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)通向位于所述压缩机(4,4a,4b)上游或者下游的进气管(1.2)。
12.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述进气管(1.2)中设有两个压缩机(4a,4b)，其中所述至少一个进一步的废气回流管(1.3b)通向在这两个压缩机(4a,4b)之间。
13.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述进气管(1.2)中设有两个压缩机(4a,4b)以及至少两个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)，其通过一个共同的分配管(13)平行连接且分支于所述废气回流管_I(1.3)；其中至少一个进一步的废气回流管(1.3c,1.3d)通向至少一个压缩机(4a,4b)的上游，及/或至少一个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c)通向至少一个压缩机(4a,4b)的下游。
14.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述进气管(1.2)中设有一个进气空气冷却器(5)及/或一个进气空气节流阀(6)，其中所述废气回流管_I(1.3)的开口位于：
a)进气空气冷却器(5)某一位置的下游及/或进气空气节流阀(6)某一位置的下游；或者
b)进气空气冷却器(5.1)某一位置的上游以及进气空气节流阀(6)某一位置的下游。
15.如权利要求13所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，一个新鲜空气冷却器(5.2)位于所述进气管(1.2)中以作为所述进气空气冷却器(5.1)的补充，其中所述新鲜空气冷却器(5.2)位于所述废气回流管(1.3)的开口的上游。
16.如权利要求14所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述新鲜空气冷却器(5.2)在出口侧具有新鲜空气基准温度Tf，其中150°>＝Tf>＝90°；所述进气空气冷却器(5.1)在出口侧具有进入空气基准温度Tu，其中30℃<＝Tu<＝40℃。
17.如权利要求8至15所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述进气管(1.2)中设有一个进气空气冷却器(5)，其中至少一个进一步的废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)的开口位于所述进气空气冷却器(5)某一位置的上游。
18.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述废气回流管_I(1.3)及/或所述废气回流管_II(1.3a)中设有节流阀(1.8,1.8*,1.8a,1.8a*)；根据工作点的不同，在所述废气回流管(1.3,1.3a)中设有可调节的废气质量流量，其中所述节流阀(1.8,1.8*,1.8a,1.8a*)位于：
a)颗粒过滤器(1.4,1.4x,1.4a,1.4ax)的下游；或者
b)冷却器(1.7,1.7*,1.7a)的下游或者上游。
19.如权利要求7至17所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述各自进一步废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)在任何情况下均包括一个进一步的冷却器(1.7b,1.7c,1.7d)；或者在任何情况下均包括位于所述分配管(13)的一个进一步的冷却器(1.7b,1.7c,1.7d)且位于所述各自进一步废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)的上游。
20.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述排气管(1.1)具有两个相互平行且能够通过调节阀(1.9)进行切换的排气管部分(1.1a,1.1b)，其中所述废气催化转化器(1.6')位于所述排气管部分(1.1a)中，且所述颗粒过滤器(1.4ax)以及所述废气回流管_II(1.3a)的分支均位于平行的所述排气管部分(1.1b)中。
21.如权利要求7至19所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述废气回流管_II(1.3a)与所述进一步的废气回流管(1.3b)通过一个调节阀(1.9)耦合起来，其中在所述调节阀(1.9)的下游设有一个冷却器(1.7a/b)及/或在所述冷却器(1.7a/b)的下游设有节流阀(1.8a/b)。
22.如权利要求7至20所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，在所述各自进一步废气回流管(1.3b,1.3c,1.3d)中设有节流阀(1.8b,1.8c,1.8d)，其中所述节流阀(1.8b,1.8c,
1.8d)可选择地位于所述进一步的冷却器(1.7b,1.7c,1.7d)的下游。
23.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，还包括位于所述主废气催化转化器(1.6')下游的一个主颗粒过滤器(1.4',1.4a)，其没有用于转化CO,HC及/或NOx的催化地有效的涂层。
24.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述EGR管(1.3)分配给所述汽油机(2)的一个单一的气缸出口(2.3)。
25.如前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)，其特征在于，所述涡轮机(3)是一个可变几何(VTG)涡轮机。
26.汽油机(2)或者用于汽油机(2)的排气系统，其包括前述任意一项权利要求所述的废气再循环系统(1)。
27.如权利要求26所述的汽油机，所述汽油机具有容积Vh以及压缩容积Vk的排量(2.4)，其特征在于，压缩比Vv＝(Vh+Vk)/Vk，其中15:1<＝Vv<＝10:1。
28.如权利要求26至27项中任意一项所述的汽油机(2)，其特征在于，所述颗粒过滤器(1.4,1.4x,1.4a,1.4ax)具有总容积Vf，其满足如下规则：0.1Vh<＝Vf<＝1Vh或者0.1Vh<＝Vf<＝0.5Vh或者颗粒过滤器(1.4,1.4x,1.4a,1.4ax)具有若干个，它们共同形成所述总容积Vf。
29.如权利要求26至28项中任意一项所述的操作汽油机(2)的方法，其特征在于，—工作期间的废气再循环率，至少在HP-EGR以及至少在高负荷范围中和满载时，数值提高至高达20％，高达30％，高达40％或者高达50％；及/或
—通过点火角的提前调节，重力的燃烧中心能被带到更靠近曲柄角为8°的热力学最佳值；及/或
—用以输送到汽油机的油量被减少以及避免了全负荷富集。
30.如权利要求29所述的汽油机(2)的方法，其特征在于，上述方法步骤中至少一步被重复至少一次。
用于汽油机的带有颗粒过滤器的EGR系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于汽油机的废气再循环系统(EGR系统)，其包括能够附连到排气歧管上的排气管以及能够附连到进气歧管上的进气管，其中还包括一个可选的废气涡轮增压器(EGT)，以便在排气管中设有涡轮器。至少一个压缩机被布置在进气管中。其中，如果设有EGT，则需要至少一个废气回流管_I，其在所述涡轮机的上游分支在所述排气管上以及在所述压缩机的下游连通所述进气管，以共同形成高压EGR管；及/或包括至少一个废气回流管_II，其在所述涡轮机的下游分支在所述排气管上以及在所述压缩机的上游连通所述进气管，以共同形成低压EGR管。其中，排气管中还包括主废气催化转化器。
[0002] 本发明还涉及在此之前被提及的与废气回流管_II相关的EGR系统，其中没有EGT。在这种情况下，涉及一种纯自然吸气式或抽吸式发动机。在没有EGT的情况下，相应的需要将废气回流管_II连接到低压废气回流管的架构，其分叉于下游的压缩机。
背景技术
[0003] 汽油机包括所有的非柴油机、伴生地所有的外部点火引擎，具有火花塞的SI(火花点火)引擎以，及至少在一定的部分还包括一些自动点火引擎以及CAI(可控自动点火)引擎，其通过汽油燃料，例如汽油，酒精或气体进行工作。相反地，柴油机是自点火引擎、HCCI(均相充填压缩点火)引擎，其通过柴油、油或其他燃料进行工作。
[0004] 美国专利US 5,671,600 A揭示了一种用于柴油机的废气再循环系统。与废气回流管相连的一个颗粒过滤器被设置在排气出口或者排气管中。废气回流管在所述进气空气压缩机的上游通向进气管。在废气回流管中还设有用以改变废气质量流量的一个阀。颗粒过滤器保护进气空气压缩机或者进气空气冷却器以免遭污染。
[0005] 德国专利DE 10 2011 015 629 A1揭示了一种在汽油机的废气回流管中安装三元催化转化器以改善污染排放以及同时降低HC、NOx和CO。
[0006] 欧洲专利EP 2 194 351 B1揭示了一种集成有柴油颗粒过滤器的进气空气冷却器，以保护进气空气压缩机。
[0007] 德国专利DE 10 2012 107 649 B4揭示了一种在排气管中设置位于废气回流管上游以供给气压波加载装置的颗粒过滤器，申请人的相关知识也被用于柴油机中。
[0008] 美国专利US 2014/0165560 A1的图1揭示了一种柴油机的废气回流管，其中集成有一个颗粒过滤器以及一个AMOX催化转化器。根据其[0025]段所揭示了，此示例性的实施例也可以应用于汽油机。由于在持续理论配比或者富燃汽油机中不需要氨气作为降低NOx的还原剂，根据图1的实施方式，可以考虑在废气回流管中使用AMOX催化转化器来氧化过剩的氨气，但是这不适合于汽油机。
[0009] 美国专利US 4,356,806 A揭示了在汽油机的废气回流管中设置空气冷却器以及两个下游的过滤器来过滤杂质。
[0010] 德国专利DE 10 2010 046 900 A1揭示了适用于汽油机的废气回流管的两种变形，其中在位于涡轮机上游的主排气管中设置一个催化转化器以及下游的颗粒过滤器。废气回流管_I分支于涡轮机的上游且通向压缩机的下游。在这废气回流管_I中仅仅设有一个冷却器。废气回流管_II分支于颗粒过滤器的下游且通向压缩机的上游。同样地，在这废气回流管_II中也仅仅设有一个冷却器。
[0011] 英国专利GB 2 484 495 A揭示了一种用于汽油机的废气回流管，其中包含一个位于冷却器下游以及进一步位于氧化催化转化器下游的催化转化器。氧化催化转化器用以将引入上游的多余的碳氢化合物进行氧化，以为了燃烧颗粒物。
发明内容
[0012] 本发明基于配置并安排用于汽油机的EGR系统，以实现在吸气系统中具有更低污染度以及改善燃烧。通过提高工作的可靠性，同时降低污染物排放，使改进引擎的效率成为可能。
[0013] 例如下文中所声明的，一种外部EGR系统，其至少包括一个废气回流管(EGR管)、一个废气再循环冷却器(EGR冷却器)以及一个废气再循环瓣阀(EGR阀)。这区别于内部EGR，其通过控制时间的叠来实现。
[0014] 用于汽油机的废气催化转化器通常具有三元涂层。三元涂层是催化地有效的涂层，其引起CO，HC和/或NOx的转换。CO和HC被氧化到CO2和H2O，同时NOx被分解为N2和O2。此三元涂层在决定因素方式方面与纯氧化涂层有差别，因为用纯氧化涂层不能有效催化降解NOx。
[0015] 同样，关于氧化涂层，至少在用于氧化NOx的氧化涂层和用于氧化HC与适当CO涂层的HC-Oxi涂层是不同的。
[0017] 颗粒过滤器具体是指保持那些颗粒中大于25-15nm，尤其是大于10nm的。理论上，保持的颗粒物大小能够甚至更小。前述所指的颗粒过滤器也被称之为细粉尘颗粒过滤器。
[0018] 本发明的目的是这样实现的：本发明包括至少一个颗粒过滤器_I及/或至少一个颗粒过滤器_II，其中颗粒过滤器_I被放置在废气回流管_I中或者位于废气回流管_I上游的排气管中，颗粒过滤器_I具有三元/氧化涂层。颗粒过滤器_II被放置在废气回流管_II中或者位于废气回流管_II上游的排气管中。废气回流管_II分支于废气催化转化器的上游或者下游，其中，当分支于废气催化转化器的上游时，一个额外的颗粒过滤器被放置在废气回流管_II中；当分别位于至少一个颗粒过滤器_I或者颗粒过滤器_II的下游时，至少一个冷却器被分别设置于废气回流管或废气回流管_II中。本发明还包括具有颗粒过滤器的HP-EGR与具有颗粒过滤器的LP-EGR的组合。另外被认为也是一种解决方案的是没有EGT的准LP-EGR，其中进气管中没有压缩机且排气管中也没有涡轮机。
[0019] 废气回流管_l是高压的EGR管，其尤其适用于全负载范围。由于排除了对压缩机的任何损害，废气再循环的量可以增加，其与所包含的凝结水无关。废气回流管_II是低压的EGR管，其尤其适用于低转速。受限于低压的EGR管，废气流量受到凝结水的体积流量的限制，其必须通过压缩机来传递。
[0020] 在汽油机的EGR系统和吸气系统中，需要留意沉淀物，其被称之为“湿烟灰”或者“污垢”，其具有严重的影响，例如降低冷却能力、阻塞、破坏传感器或致动器，分布情况差，和在汽缸中的不规则燃烧。基于这些原因以及因为在汽油机在高负载运行中的低抽吸温度是有优势的，迄今EGR系统已经极少应用于汽油机，并受到限制。柴油机的情形与此不同。柴油颗粒物是更干燥的成分，与“湿烟灰”形成鲜明对比，其比较不会凝结和阻塞。柴油机也能够在更高的EGR温度下工作，其略微的缺点是消除NOx。
[0021] 对于带有EGR系统的汽油机，再循环废气的冷却对于优化燃烧是有利的。未冷却的再循环废气，尤其在高负荷和满载时，由于引入热废气，会导致较高的抽吸温度。这反过来导致注入损耗以及增加汽油机的爆震性。这导致降低引擎的性能以及导致高的排气温度。与在柴油机排气中传递的干燥成分形成对比，在汽油机排气中传递的颗粒是湿成分(“湿烟灰”)，其表现为极容易产生冷凝和阻塞。
[0022] 冷却相应地具有招致在再循环废气中增加冷凝物数量的后果，冷凝物包括水和/或碳氢化合物或碳氢化合物的混合物以及未完全燃烧的残余物。这导致增加以“湿烟灰”形式存在的积灰，伴随着湿阻塞或者在EGR系统中和在吸气系统中产生凝结的沉积物。冷却再循环废气因此是不利的，特别是考虑到用理论配比地操作汽油机，在再循环废气中的含水量高于柴油机，因此冷凝沉淀的量基本上是更大的。颗粒过滤器与冷却器的组合，例如进气空气冷却器，正如欧洲专利EP 2 194 351B1中所揭示的柴油颗粒过滤器那样，因此不考虑汽油机。由于对颗粒过滤器中的废气进行直接或同时的冷却，对过滤器的独立再生以及再生所需要的高排气温度都被防止了。这可能导致过滤器的阻塞。
[0023] 除到目前为止所述描述的污染物以及阻塞风险之外，对于颗粒过滤器自我再生所要求的条件具有困难，尤其在颗粒过滤器中的空气过量时，只受限在非常清晰的工作范围内才能实现。在这种情况下，需要其它的主动再生措施，这对于操作和成本是不利的。与此相反，主动再生措施对于柴油机的颗粒过滤器是通常和基本的，由于在任何宽的引擎工作范围内，通常排气温度较低，主动再生是需要的。
[0024] 类似柴油颗粒过滤器，用于汽油机的颗粒过滤器固定颗粒，称为细粉尘。对于颗粒过滤器的再生，例如烧掉过滤颗粒，需要足够高的排气温度和充足的氧气。在准备活动阶段之后，这些前提条件通常出现在汽油机的EGR系统的温度。在汽油机的宽工作范围内，如在点火状态中(在汽油机工作在理论配比的λ＝1)，然而，缺乏剩余的氧气作为将颗粒过滤器中的颗粒烧掉的基础。相应地，只有随废气流入颗粒过滤器的颗粒，并随后与剩余的氧气才能在那里燃烧掉；其它的颗粒仍然保持着直到出现能够完全燃烧的足够好的燃烧条件。伴随着颗粒燃烧的再生只能在引擎在这样的运行状态中发生：其中废气中具有足够的氧气用于燃烧GPF(汽油颗粒过滤器)中的颗粒，例如在喷射关闭后，引擎处于推动阶段中。在此推动阶段中，例如引擎持续翻转和驱动进气阀与出气阀，EGR阀打开，氧气穿过并进入EGR系统，并流过集成在那里的颗粒过滤器。当进入到颗粒过滤器中的温度足够，颗粒就会被烧成CO2。在某种情况下，CO、HC和NOx也会发生。
[0025] 无论涉及哪种颗粒过滤器的提纯步骤，将伴随如下困难：已经确定的是，它仅仅伴随着渐增和以接近新鲜空气抽吸的水平对废气进行一贯的冷却，视情况而定，压缩和再次冷却。在汽油机中参考使用再循环废气的优势是显著的。然后，这种冷却同样也要求冷却器具有相当持续的冷却能力，但是，鉴于所描述的赃物污染，这是不能实现的。
[0026] 然而，如果用于细粉尘的颗粒过滤器被应用在EGR管，这并不会保护保护吸气系统免遭积灰，因为颗粒以及废气中携带的其他物质，但是，它的确能够保证，尤其是在EGR管内广泛伸出和持续使用废气冷却器。再循环废气的单独冷却能够在吸入管中降低冷却能力，并降低吸入管内的温度。这引起对于注入损耗的持久避免、爆震性的持续减少以及内在性能损耗的持久避免的最终分析。
[0027] 然而，使用颗粒过滤器不可避免地被“湿烟灰”污染是固有的。这种赃物污染与本发明所使用的上游三元催化转化器或者HC-氧化催化转化器是相反的。所述催化转化器能够被集成在颗粒过滤器中作为一种涂层，或者作为单独的催化转化器，其被设置在废气回流管中的上游或者设置在排气管中且位于废气回流管的分支的上游。通过此催化转化器，称为HC的碳氢化合物被氧化了，这样“湿烟灰”失去了它的附着与粘附性。这因此同时有利于颗粒过滤器的再生以及吸入的均匀性。
[0028] 废气中的氮氧化合物也引起了废气中水具有更低的pH值并凝结在冷却器内。这固有地导致增加冷却器的腐蚀，同样包括其他位于EGR线下游的组件以及新鲜空气系统。通过使用三元涂层，除对HC的氧化之外，特别地的减少了氮氧化合物。因此，冷凝水的pH值能够通过中性或者弱碱性值的持续影响被提高，这样如此巨大的腐蚀可以通过一种简单方式被抵消。此外，随着在再循环废气中氮氧化合物的减少，引擎的爆震性也有所改善。
[0029] 三元或者氧化催化转化器与EGR线内集成的或者位于下游的颗粒过滤器相结合，同时结合下游冷却器，不仅降低了EGR元件以及新鲜空气线下游组件内的赃物污染，而且提高了冷却器的使用性以及颗粒过滤器的再生能力，并因此导向在实践中尤其有用的检查间隔。除此之外，随着三元涂层的使用，涉及的元件对于耐腐蚀性的要求也能降低。特别地，在所有情况下，抗爆震性能也可以提高。一方面，这是对提高再循环废气的体积流量(EGR率)的前提，另一方面也是对早点调整点火角的前提。
[0030] 在测试根据本发明的废气再循环系统的框架中，还决定的是，在汽油机的运转操作中，在有足够和一致的冷却保证以及同时降低NOx的情况下，EGR率能够在获得值之上也被逐渐地增大。一个更好的爆震表现还可被实现，其允许点火角早一点被调整。这充分地确保了稳定的燃烧。在这个背景下，一个较高的压缩比也能够被使用。引擎的效率程度也因此被大幅增加，这不仅相应地减少了耗油量，而且降低了燃烧温度。
[0031] 根据本发明的外部EGR系统与汽油机确保降低了再循环废气中的颗粒，与此固有的是再循环废气的更实质的冷却具有更大的可能性，特别是在引擎处于高负荷和高转速下，因此也减少了耗油量。
[0034] 因此相较于柴油机，它的优缺点是不言自明的。考虑到在EGR系统中所使用的功能模态，其不能运用到汽油机。
[0035] 由于纯净后的再循环废气，实现了在废气再循环以及进气系统中降低污染物，提高冷却以及燃烧效果，同时了提高了运行的可靠性与降低污染排放，提高了汽油机的效率。
[0036] 由于三元催化转化器或氧化催化转化器，其优势是实现降低HC和NOx的量。以下情况是可能的，额外地或者作为替代，在废气回流管中的催化转化器的上游或者优选地在下游单独设置一个未涂覆的颗粒过滤器。这允许在排气管中额外增加压力，并因此避免汽油机更高的耗油量。
[0037] 在再循环废气被从排气系统的催化转化器的上游被抽出的情形下，额外的三元催化转化器可以被集成到废气回流管中。然而，这些催化转化器代表进一步的构件，其作为替代能够避免三元/氧化涂层的颗粒过滤器。
[0038] 无论如何，污染组分的氧化导致热显影，因此加热下游的颗粒过滤器。这将颗粒过滤器独立再生的应用从推力运转进一步扩大至引擎运转状态。
[0039] 颗粒过滤器的三元/氧化涂层与点火之下的引擎运转发生作用。上述情况也适用于颗粒过滤器的滤波效应。颗粒过滤器的再生发生在在插操作中发生推力运转中。由于空气盈余，催化还原是不可能的。在缺乏燃油供给时，在推动阶段中不是绝对必要的。由于颗粒过滤器与进一步不完全燃烧产物的催化转化相结合，同时关于燃烧产物以及颗粒物，被再循环到引擎的废气展现出高纯度。这对于在吸气系统中产生沉积，冷却以及在汽油机的燃烧与污染物排放都具有积极的影响。
[0040] 颗粒过滤器相应地固定烟灰及EGR延伸中的其他燃烧残余。由于三元/氧化涂层，导致形成沉积物(湿烟灰)的冷却的物质(HC,NOx,CO)被转换成热态的无害物质(CO2，H2O，N2)，最终产生了额外的惰性气体，其被导回到引擎。
[0041] 氮氧化合物的减少导致腐蚀的风险较小，但是首先有助于引擎的爆震性和更早的点火时间。最终，焦点被进一步优化，排气温度明显地降低。
[0042] 废气最好的净化允许再循环与引入的废气和加载量使用串联冷却。相应地，在引擎吸气系统中的冷凝物可以按如下方式引导：它的出现允许额外的优势。这在引擎抽吸中尤其是这样。从这里的冷却器中所析出的水在抽吸的下游被加热并再次蒸发。这导致进一步地降低吸入气缸的转载量的温度。
[0043] 这在引擎可能的填充上具有优点效果，并允许更低的转载压力。
[0044] 一个HP-EGR确保较高的排气温度，其在颗粒过滤器再生和减少污染物上具有积极效果。压缩机下游的开口具有更短调节伸展的优点。从涡轮机的上游分支与从压缩机的下游开口的组合被称之为高压EGR(HP-EGR)。然而，为了实施期望体积量的再循环废气，在排气系统和吸气系统之间，充分的高气压梯度将不会在所有预期的运行状态是有可能的。
[0045] 在再循环废气要求额外冷却的情形下，纯净的废气也能够被导入位于压缩机下游以及进气空气冷却器上游的吸气系统。相应地，废气不仅在EGR冷却器中被冷却，而且此外也在进气空气冷却器中被冷却。这种布置也是可能的：当进气空气冷却器被如此有效的配置，以至EGR管中的再循环废气不需要EGR冷却器。
[0046] 从涡轮机的上游分支与从压缩机的上游开口的组合被称之为最高压EGR(MP-EGR)，它确保在EGR管内甚至为更大的废气再循环所需的量具有一个实质压力差异。然而，这确实引起调节伸张比HP-EGR更长。如果必要的话，压缩机和涡轮机必须被调整到变化的吞吐量值。
[0047] 从涡轮机的下游分与从压缩机的上游开口的组合被称之为低压EGR(LP-EGR)。该布置具有以下优势：废气也能够被引回到在这样运行状态中吸气系统，其中压力梯度不足以满足HP-EGR。此外，LP-EGR的特征在于较低的排气温度。由于废气被从涡轮机的下游抽出来，因此EGR冷却器所需要的冷却能力可以被降低。同样，在抽吸伸展中的压缩机必须被调整到更大的吞吐量。
[0048] 在这方面这可能是有利的：如果位于废气回流管中的颗粒过滤器没有三元/氧化涂层，以及如果一个额外的废气催化转化器被位于废气回流管_l中的颗粒过滤器的上游，及/或位于废气回流管_lI中的废气催化转化器下游的颗粒过滤器II具有或者没有三元/氧化涂层。额外的废气催化转化器取代了三元/氧化涂层的功能。然而，进一步的压力损失也与额外的废气催化转化器相关联。随着位于废气催化转化器下游的废气回流管_lI的分叉，所述至少一个颗粒过滤器可以仍然展现一个三元/氧化涂层。这补充了主废气催化转化器的性能，由于尽量多的HC和NOx的化合物在EGR管中被转换。
[0049] 此外这也可以是有利的：位于所述废气回流管_I,_II中的冷却器_I,_II及/或所述进气空气冷却器被构造成一个排气发动机冷却水冷却器或者被构造成一个排气低温冷却水冷却器，且至少与所述颗粒过滤器热隔断。这允许获得为了各自EGR管的必要的冷却能力。在特别的实施例中，配置成可以切换的若干冷却器也能够在废气回收管中串联或者并联。冷却器与颗粒过滤器在空间上是分开的或者至少热隔离，为了颗粒过滤器在发动机宽运转状态下展现高温，以便在废气中氧气充盈，氧化再生过滤后的成分。以这种方式，颗粒过滤器尽可能大的工作范围能够用于再生。不同于废气发动机冷却水冷却器，废气低温冷却水冷却器是一种具有单独冷却回路的冷却器，同时与发动机冷却水相分离。它的冷却温度低于发动机冷却水冷却器。
[0050] 如果在排气管中具有涡轮机，废气回流管_II仅仅提供偏离废气回流管_l的技术效果。为此目的，废气回流管_II分支在涡轮机的下游，同时第一EGR管路分支在涡轮机的上游，这样，用第一管或各自的废气回流管_II，作为补充或选择，从那些下文所定义的不同的废气再循环架构是可能的，例如高压EGR(HP-EGR)或低压EGR(LP-EGR)。
[0051] 伴随所呈现的废气回流管_II，排气管中还包括至少一个位于废气回流管_I与废气回流管_II之间的颗粒过滤器。
[0052] 废气回流管_I也能够被连接于排气歧管及/或打开于进气歧管。典型地，如果有压缩机，废气回流管_II开放在压缩机的上游。
[0053] 根据本发明，如下特征的组合进入考虑，即
[0054] x)至少一个第一EGR管，其分支于排气管并在进气管中打开，其中一个颗粒过滤器被设置在EGR管中或者被设置在EGR管上游的排气管中；
[0055] y)在排气管中设置一个涡轮机；
[0056] z)提供第二EGR管，其分支于排气管并在进气管中打开，其中还设有至少一个颗粒过滤器，其位于第二EGR管中及/或位于第二EGR管上游的排气管中；
[0057] i)一个三元/氧化涂层的颗粒过滤器或位于颗粒过滤器上游的一个三元催化转化器；
[0058] j)位于EGR管中且位于颗粒过滤器下游的冷却器，其中应用特征i)+j)+x)或者如下特征结合之一：
[0059] i)+j)+x)+y)或者i)+j)+y)+z)或者i)+j)+x)+y)+z)。
[0060] 特征组i)+j)+z)，在没有涡轮机的情况下，对应于特征组i)+j)+x)。
[0061] 保护的是用于汽油机的一种废气再循环系统，其具有可被连接到汽油机的排气歧管上的排气管、涡轮机以及带有压缩机的进气管，其中压缩机能附连到汽油机的进气歧管上，其中排气管中具有一个主废气催化转化器，其中：
[0062] a1)包括至少一个废气回流管_I，其分支于涡轮机上游的排气管且开口于压缩机下游的进气管，及/或
[0063] b1)包括至少一个废气回流管_II，其分支于涡轮机下游的排气管且开口于压缩机上游的进气管，其中
[0064] a2)至少一个颗粒过滤器_l，其位于废气回流管_I中或者位于废气回流管_I上游的排气管中，其中颗粒过滤器展现出三元/氧化涂层；
[0065] b2)还包括至少一个颗粒过滤器_II，其位于废气回流管_II中或者位于废气回流管_II上游的排气管中，所述废气回流管_II分支于所述废气催化转化器的上游或者下游，其中当分支于废气催化转化器的上游时，所述颗粒过滤器_II是三元/氧化涂层；或者当分支于所述废气催化转化器的下游时，所述颗粒过滤器位于所述废气回流管_II中；
[0066] 以及，在所述至少一个颗粒过滤器的下游设置位于废气回流管中的至少一个冷却器。
[0067] 这也可能是有利的：如果还包括至少一个进一步的废气回流管，其分支于所述废气回流管以及通向所述进气管，其中至少一个进一步的废气回流管可选择性地还包括至少一个进一步的冷却器。带有所述额外的废气回流管可以实现废气再循环的截然不同的架构，特别是最高压力EGR。
[0068] 为此目的，这也可能是有利的：如果所述进一步的废气回流管分支于所述废气回流管_l的颗粒过滤器的下游。所述进一步的废气回流管因此被用于净化废气。
[0069] 为此目的，这也可能是有利的：如果主废气催化转化器被设置于废气回流管_I的分支的下游或者位于废气回流管_II的分支的上游或者位于废气回流管_II的分支的下游。取决于定位，确保了废气流的催化净化。通过结合涂覆的颗粒过滤器，整个废气流动可以发生彻底催化净化。
[0070] 为此目的，这也可能是有利的：带有HP-EGR，如果冷却器在出口侧具有废气基准温度Ta，所述废气基准温度Ta超过所述废气中物质的露点温度；例如250°>＝Ta>＝100°或者200°>＝Ta>＝105°。所述废气基准温度Ta在这种情况下选择尽量高，以尽量避免废气中物质的冷凝以及水。水的冷凝将会产生不利影响，它将汇集EGR管中的任何凹口，并可能突然被传递到燃烧系统。冷却到低于100℃仅分别发生在废气与进气管中的新鲜空气相混合或者与增压空气相混合，且在进入引擎之前不久的第二冷却状态。因此，冷凝水能够直接流入发动机燃烧室和通过蒸发在发动机燃烧上施加积极的影响。由于废气被颗粒过滤器净化，如同以下所解释的，不管是否进一步的冷却，靠近引擎的进气空气冷却器没有积灰的风险。
[0071] 在这种情况下，这也可能是有利的：如果所述至少一个进一步的废气回流管通向位于所述压缩机上游或者下游的进气管。通过所述进一步的废气回流管能够实现最高压EGR和高压EGR。
[0072] 这也可能是有利的：如果在所述进气管中设有两个压缩机，其中所述至少一个进一步的废气回流管通向在这两个压缩机之间。通过使用两个压缩机，最高压EGR、高压EGR及/或低压EGR之间的方案就能实现。
[0073] 这也可能是有利的：如果在进气管中设有两个压缩机以及至少两个进一步的废气回流管，其通过一个共同的分配管平行连接且分支于所述废气回流管_I；其中至少一个进一步的废气回流管通向至少一个压缩机的上游，及/或至少一个进一步的废气回流管通向至少一个压缩机的下游。在这种情况下，优选地每一台压缩机分配有一个涡轮机。至少一个废气回流管也能够是分配线的一部分，如果它被配置成一个分配管的延续。
[0074] 在这种情况下，有利地，可以在进气管中设置进气空气冷却器和/或进气空气节流阀，其中废气回流管_l的开口被设置于进气空气冷却器某一位置的下游及/或进气空气节流阀某一位置的下游。在进气管中，通常只有新鲜空气被运输到EGR管的开口的最远处。进气空气冷却器在这种情况也能够被认为是一种新鲜空气冷却器。
[0075] 可选地，这也可能是有利的：如果在进气管中设置进气空气冷却器和/或进气空气节流阀，其中所述废气回流管的开口位于进气空气冷却器某一位置的上游以及进气空气节流阀某一位置的下游。通过颗粒过滤器净化所述再循环废气，确保用于新鲜空气与废气相混合的进气空气冷却器被有效使用。使用颗粒过滤器阻止了进气空气冷却器的积灰。由于在汽油机中使用EGR管，在高负荷运行中的烟灰微粒和排气温度可以被明显地降低。因此，通过在EGR管中使用颗粒过滤器和/或在再循环废气中使用强冷却(EGR冷却)，进气空气冷却可以被强化到如下程度：其中排气温度可以减少到柴油机的水平，汽缸入口上游的吸气温度可以减少到不带EGR的汽油机的水平。最终能够实现降低汽油机的爆震性以及显著改善耗油量。
[0076] 这也可能是有利的：如果进气空气冷却器在出口侧具有进入空气基准温度Tu，Tu<＝50℃。由于进气空气的强冷却，汽油机的排气温度可以减少到与柴油机相当的水平(接近850℃)。这对于汽油机的爆震性具有非常积极的效果，并有可能显著改善燃油消耗。
[0077] 这也可能是有利的：如果一个新鲜空气冷却器位于所述进气管中以作为所述进气空气冷却器的补充，其中所述新鲜空气冷却器位于所述废气回流管的开口的上游。通过新鲜空气冷却器，在第一阶段中，与废气混合之前，新鲜空气就可以发生单独冷却。然而，由于介于150℃到160℃之间的压缩新鲜空气的温度水准不是非常高，新鲜空气的单独冷却也能被完成，其中前述新鲜空气与废气的混合能够在进气空气冷却器中一起被冷却。
[0078] 在这一点上，这也可能是有利的：如果新鲜空气冷却器在出口侧具有新鲜空气基准温度Tf，其中150°>＝Tf>＝90°；所述进气空气冷却器在出口侧具有在30℃至40℃或者45℃至50℃的进入空气基准温度Tu。在新鲜空气系统中获得的冷却效果的确相对较低，但是这种冷却对于越冷越好的新鲜空气和废气的混合而言，在任何情况下都是有益的。随着新鲜空气冷却器的使用，进气空气冷却器的输出可以相应的减少。此外，仍然能够实现较低的温度。
[0079] 降低汽油机的爆震性以及显著改善耗油量，可以通过EGR冷却器、进气空气冷却器以及可适用的新鲜空气冷却器对吸入增压空气的二级或三级的冷却来实现，利用不同的温度水平。
[0080] 在这种情况下，这也可能是有利的：如果所述进气管中设有一个进气空气冷却器，其中至少一个进一步的废气回流管的开口位于所述进气空气冷却器某一位置的上游。
[0081] 这也可能是有利的：如果在所述废气回流管_I及/或所述废气回流管_II中设有节流阀；根据工作点的不同，在所述废气回流管中设有可调节的废气质量流量，其中所述节流阀位于颗粒过滤器的下游或者冷却器的下游或者上游。在引擎的推动阶段中，用控制阀有可能利用再循环废气的的量来影响颗粒过滤器的再生。在特殊的实施例中，节流阀也可以被直接布置在颗粒过滤器的下游。为此目的，在同一壳体中布置结构也是可能的。节流阀的温度载荷在冷却器的下游是最低的。
[0082] 这也可能是有利的：如果各自进一步废气回流管在任何情况下均包括一个进一步的冷却器；或者在任何情况下均包括位于所述分配管的一个进一步的冷却器且位于所述各自进一步废气回流管的上游。以这种方式，在单条路径中的冷却能力被确保并且分布适当。
[0083] 此外，这也可能是有利的：如果所述排气管具有两个相互平行且能够通过调节阀进行切换的排气管部分，其中所述废气催化转化器位于所述排气管部分中，且所述颗粒过滤器以及所述废气回流管_II的分支均位于平行的所述排气管部分中。相应地，在保证每一情形的废气都被催化净化，可以避免使用进一步的废气回流管。
[0084] 此外，这也可能是有利的：如果所述废气回流管_II与所述进一步的废气回流管通过一个调节阀耦合起来，其中在所述调节阀的下游设有一个冷却器及/或在所述冷却器的下游设有节流阀。通过此架构布置，所述进一步的废气回流管可以被连接到冷却器和进气管，以实现一个最高压力EGR。作为替代，废气回流管_II可以被连接到冷却器和进气管，以实现一个低压EGR。
[0085] 此外，这也可能是有利的：在所述各自进一步废气回流管中设有节流阀，其中所述节流阀可选择地或优选地位于所述进一步的冷却器的下游。关于时间点和废气量，各种各样的进一步的废气回流管可以因此被激励。此外，节流阀可以防止极高温度装载。
[0086] 这也可能是有利的：还包括位于所述主废气催化转化器下游的一个主颗粒过滤器，其没有用于转化CO,HC及/或NOx的催化地有效的涂层。相应地，能够确保废气中颗粒被完全净化。主颗粒过滤器可以位于排气管中，附加颗粒过滤器可以位于废气回流管中。这能够被实现不论废气回流管是分支于主颗粒过滤器的上游或者下游。在这种情况下，主颗粒过滤器的多孔性可以大于在废气回流管中的的颗粒过滤器。相应地，废气回流管中颗粒过滤器的过滤能力大于该主颗粒过滤器。无论将废气排向周围环境的过滤标准为何，由于赃物污染效果，再循环废气带有的颗粒越少越好。
[0087] 这也可能是有利的：如果EGR管分配给所述汽油机的一个单一的气缸出口。EGR管因此仅从该气缸出口运输废气量。废气量能够通过改变阀的控制时间及/或EGR管的节流阀进行变化。
[0088] 这也可能是有利的：所述涡轮机是一个可变几何涡轮机(VTG涡轮机)。VTG涡轮机是具有可变几何尺寸涡轮的涡轮机，理论上是可以无限调节的。
[0089] 仅仅带有颗粒过滤器的EGR系统的使用允许位于VTG涡轮机上游的汽油机排气温度被降低了这样一个温度水平，其对应于从柴油机来的传统VTG涡轮机当今的热与经济负荷限制。
[0090] 较低的排气温度打开VTG涡轮机更大的应用范围，这因此作为汽油机两级装载系统的有意思的替代首次成为焦点。位于涡轮机进口上游的废气反压的VTG功能扩大了控制范围，允许EGR系统依照HP或MP配置，以实现对更高废气再循环率(EGR率)的功能范围的扩充，特别是在低发动机转速和高负载(LET-低端转矩)的情况下。因此，HP或MP配置现在可以覆盖映射区间，其过去被认为仅仅LP配置才能达到。在这种情况下，由于短的调节伸展，它们在动态响应行为中保留它们的优点，并可能提高它。此优点在利用VTG涡轮机时可以进一步增强，由于废气反压的扩充和柔性控制允许EGR率的扩充和柔性调节。EGR率或废气反压的调整或适应在更高的EGR率时逐渐重要，因为与柴油机相比，汽油机的反应对EGR率的改变更加敏感。
[0091] 带有颗粒过滤器的EGR系统因此让在汽油机中使用VTG涡轮机变得有吸引力，且给两级系统提供了经济的选择。相反地，在HP和MP架构下使用VTG涡轮机确保了在进一步的工作范围内的高EGR率。昂贵的以及高度合金的VTG涡轮机，例如汽油机中所应用的，因为没有单独的或二级的废气再循环，因此它们的成本较低。
[0092] 根据本发明的废气再循环系统确保了一个汽油机架构，其包括具有容积Vh以及压缩容积Vk的排量，其中，压缩比Vv＝(Vh+Vk)/Vk，其中15:1<＝Vv<＝10:1。压缩比应当设置为越高越好，数值优选地到1：11，1：12，1：13，1：14或1：15。由于爆震性的巨大减少和通过点火角的相应扩大，可以在汽油机中实现本质上更高的压缩比。排量Vh与压缩容积Vk的总和就是总共的燃烧室容积。
[0093] 为了避免带有过滤器的EGR在进入抽吸时出现磨损，在EGR中还设有位于颗粒过滤器下游的进一步过滤器或者筛子。
[0094] 这也可能是有利的：一种排气系统、及/或带有废气再循环系统的汽油机、或者至少具有容积Vh的排量与至少一个废气再循环系统的汽油机、及/或前述的排气系统，其中所述颗粒过滤器具有总容积Vf，其满足如下规则：0.1Vh<＝Vf<＝1Vh、或者尤其0.1Vh<＝Vf<＝0.5Vh、或者若干个颗粒过滤器它们共同形成所述总容积Vf。总容积Vf与颗粒过滤器的几何容积有关，同时，展示于壳体的容积用以收容颗粒过滤器。需要轴承装置的壳体的体积分数，例如轴承垫，在计算颗粒过滤器的几何容积时未被考虑。这些各不相同的颗粒过滤器能够以串联或者并联的方式被布置在不同的排气管中或者废气回流管中。
[0095] 这也可能是有利的：一种操作汽油机的方法，其中工作期间的外部EGR的废气再循环率在工作期限是上升的，至少在HP-EGR以及至少在高负荷范围中和满载时，数值提高至高达20％，高达30％，高达40％或者高达50％；及/或通过点火角调节，重力的燃烧中心能被带到更靠近曲柄角为8°的热力学最佳值；及/或
[0096] 用以输送到汽油机的油量被减少以及避免了全负荷富集，其中上述方法步骤中至少一步被重复至少一次。废气再循环率的提高也部分载荷的范围内也是可能的，虽然程度有些小。
[0097] 与再循环废气的净化和最佳冷却状态的背景不同，废气再循环率在工作期间有可能是上升的，至少在HP-EGR以及至少在高负荷范围直到引擎满载时，数值提高至高达20％，高达30％，高达40％或者高达50％。最终，汽油机的爆震性被降低到这样的程度：通过设置较早的点火角，重力的燃烧中心可以被带向靠近热力最优值。相应地，重力中心和参考的最优值(TDC之后的8°曲柄角)可以从目前的10°到15°的曲柄角减小到3°到7°，5°到10°或者7°到12°。减小是一小步一小步发生的，通过点火角的持续优化。
[0098] 通过上述描述，排气温度被明显地减少，燃烧稳定性明显地增加。因此，废气再循环率可能进一步的增加，从而汽油机的爆震性进一步降低，重力中心可以被进一步优化。
[0099] 通过减少爆震性、优化重力中心、增加燃烧稳定性，最终可以在没有全负荷富集作为零件保护的情况下做到，因为排气温度被明显降低了。全负荷富集可以通过各种步骤来减少，例如至少5％到10％、或者至少10％到30％、或者至少40％到70％。最终，全负荷富集不应当发生，同时理想配比率被应用。
[0100] 因此，对于明显提高的压缩比有可能使用汽油机，这样内在耗油量的优势能够被应用于汽油机的整个映射区间。
[0101] 因此，引擎的EGR兼容性再次被提高，其再次使提高废气再循环率成为可能，它反过来提供了以上所描述的优点。
[0104] 图1是HP和LP-EGR相结合的原理图。
[0105] 图2是MP-EGR的原理图。
[0106] 图3a，3b是HP和MP-EGR相结合的原理图，其包括连接于进气管的不同的冷却器布置以及进口。
[0107] 图4a，4b是HP，MP和LP-EGR相结合的原理图，其包括连接于进气管的不同的冷却器布置以及进口。
[0108] 图5a，5b是部分HP或者MP-EGR的原理图，其中气缸的整个排气正在被再循环。
[0109] 图6a至6c是图1中不同架构的部分代表图。
[0110] 图7是根据图1的HP-EGR的原理图，其中具有进气以及新鲜空气冷却器。
具体实施方式
[0111] 根据图1至图6所示的所有原理图中，本发明揭示了一种废气再循环系统1(EGR系统)，其被集成到汽油机2的排气和进气系统中。汽油机包括排量2.4、排气歧管2.1以及进气歧管2.2，同时还包括废气涡轮机3和进气空气压缩机4。所述排气和进气系统具有连接于汽油机2的排气歧管2.1上的排气管1.1，所述涡轮机3被集成到排气管1.1中。在所述排气管1.1的末端，废气8离开废气再循环系统1并进一步流入排气分支(未图示)。同时还包括连接于汽油机2的进气歧管2.2上的进气管1.2，所述压缩机4被集成在所述进气管1.2中。所述进气管1.2通过空气传输系统输入新鲜空气7(未图示)。作为补充，还包括至少一个废气回流管1.3，1.3a，1.3b(EGR管)，其在排气管1.1上分叉并且通向所述进气管1.2。
[0112] 在EGR管1.3，1.3a，1.3b中设置有颗粒过滤器1.4x，1.4ax；或者(如一些虚线所示)，在排气管1.1中位于EGR管1.3的上游设置一个主要的颗粒过滤器1.4x'。所述颗粒过滤器1.4x'用以过滤已经再循环或者正在再循环的废气8。所述颗粒过滤器1.4x，1.4ax，1.4x'设有氧化HC以及CO或者降低NOx的三元催化转化涂层，以满足三元催化转化的功能。至少一个碳氢氧化涂层被用于氧化HC和CO。这也适用于以下涉及的所有的颗粒过滤器。在三元/氧化涂层的指引下，涂层的变体在以后的描述中也共同涉及到。
[0113] 此外，在颗粒过滤器1.4x，1.4ax的下游，各自的EGR管1.3，1.3a还设有EGR冷却器1.7，1.7*，1.7a。分别位于EGR冷却器1.7，1.7a，1.7b的下游，或者位于进气管1.2的开口的上游，本系统还设有EGR节流阀1.8，1.8a，1.8b，用于在EGR管1.3，1.3a内调节质量流量。
[0114] 原则上，根据从排气管1.1上分支出来的EGR管以及通向所述进气管1.2的EGR管，在三种架构的废气再循环系统中会产生区别。
[0115] 从涡轮机3上游分支出来的EGR管_I 1.3与从压缩机4下游开口的EGR管_I 1.3的组合被称之为高压EGR(HP-EGR)。
[0116] 从涡轮机3上游分支出来的EGR管_I 1.3与从压缩机4上游开口的EGR管_I 1.3的组合被称之为最高压EGR(MP-EGR)。
[0117] 从涡轮机3下游分支出来的EGR管_II 1.3a与从压缩机4上游开口的EGR管_II 1.3a的组合被称之为低压EGR(LP-EGR)。
[0118] 这三种架构的EGR可以单独使用或者结合使用。
[0119] 为了进一步影响废气再循环的体积量，所述进气管1.2中在位于EGR管_I 1.3与进气管1.2的接合点的上游安装有节流阀。
[0120] 根据图1所示布置，不同的EGR架构彼此互补或者可供选择。在进气管1.2内，位于压缩机4的下游和EGR管1.3的开口的上游，设有进气空气冷却器5和进气空气节流阀6。
[0121] 这里是一个HP-EGR，由EGR pipe_I 1.3组成，其分支向上游的涡轮机3和压缩机4的下游的开放进入进气管1.2。
[0122] 所述进气空气节流阀6的开口位于下游。可选地，EGR管_l 1.3*通向进气空气节流阀6的上游以及进气空气冷却器5的上游。在这种情况下，进气空气节流阀6*同样位于EGR管_l 1.3*的开口的上游。
[0123] 在进气管1.2中，通常，新鲜空气7被运输直至EGR管_I 1.3的开口处。所述增压空气包括新鲜空气7和再循环废气8。颗粒过滤器可选择地如图1中虚线所示的那样，作为主要的颗粒过滤器1.4x'，同样位于排气管1.1中且位于EGR管_I 1.3的上游，这样它供应主排气管1.1。
[0124] 在涡轮机3的下游，在排气管1.1中设有主废气催化转化器1.6'，其被配置成三元的催化转化器。无论下文将要说明的示范性的实施方式，原则上用于每一种情况下的催化转化器1.6'可以是三元的催化转化器。如果汽油机2是一种稀燃发动机，那么可以考虑采用纯氧化催化转化器1.6。
[0125] 在催化转化器1.6'的下游，额外地或者作为替代，分叉出一个EGR管_II 1.3a，其连通在所述压缩机4的上游并形成一个LP-EGR。在这个里面还包括一个颗粒过滤器_II 1.4a、一个EGR冷却器_II 1.7a以及一个EGR节流阀1.8a。原则上，所述节流阀1.8a*也能被置于所述冷却器_II 1.7a的上游。
[0126] 作为这的替代，所述EGR管_II 1.3a*可以从催化转化器1.6'的上游进行分叉。在这种情况下，需要用到具有三元/氧化涂层的颗粒过滤器_II 1.4ax，同时用三元或者HC氧化催化转化器涂层，以为了补偿催化转化器1.6'的失效。同样这里应当注意，无论下文将要说明的示范性的实施方式，原则上用于每一种情况下的颗粒过滤器_II 1.4x，1.4ax可以是三元/氧化涂层。
[0127] 作为补充(如虚线所示的那样)，可以在排气管1.1中设置位于所述EGR管_II 1.3a下游的主颗粒过滤器1.4'。在这种情况下，所述主颗粒过滤器1.4'的多孔性大于EGR管_II 1.3a中的颗粒过滤器1.4ax。相应地，所述颗粒过滤器_ll 1.4ax的过滤能力要大于该主颗粒过滤器1.4'。
[0128] 作为上述LP-EGR的替代A1，所述主排气管1.1中设有催化转化器1.6'以及下游的主颗粒过滤器_l 1.4'，其中所述EGR管_II 1.3a首先在主颗粒过滤器1.4'的下游分支。在所述EGR管_II 1.3a中，除了所述EGR冷却器_II 1.7a和EGR节流阀1.8a之外，还设有额外的颗粒过滤器1.4ax*。这确保可能对再循环废气进行最完全的净化，以为了保护所述冷却器_II 1.7a。同样在这里，所述主颗粒过滤器1.4'的多孔性大于EGR管_II 1.3a中的颗粒过滤器_II 1.4ax。相应地，所述颗粒过滤器_ll 1.4ax的过滤能力要大于该主颗粒过滤器1.4'。
[0129] 作为上述LP-EGR的进一步可选的替代A2，所述排气管1.1设有相互平行的两条排气管1.1a，1.1b，其可以通过一个调节阀1.9的装置进行切换。所述排气管部分1.1a中设有一个主废气催化转化器1.6'。在相互平行的排气管部分1.1b中设有涂覆的颗粒过滤器_II 1.4ax以及用于EGR管_II 1.3a的分支。相应地，一个可切换的旁路被用于所述EGR管_II
1.3a，其中在这两种情况下，所述三元催化剂或者至少所述HC氧化催化剂被固定在所述排气管1.1a,1.1b中。
1.3a，其中在这两种情况下，所述三元催化剂或者至少所述HC氧化催化剂被固定在所述排气管1.1a,1.1b中。
[0130] 调节阀1.9也能够以如下方式配置：所述排气管部分不同量的废气能够同时穿过平行的排气管部分1.1a，1.1b。
[0131] 作为进一步的选择，在排气管部分1.1b中还可以使用非涂覆的颗粒过滤器_II 1.4a(未图示)。然而，在这种情况下，所述主废气催化转化器1.6*(由一些虚线所代表的)位于所述排气管1.1内且位于进入两个排气管部分1.1a,1.1b的分支的上游，以确保在阀1.9的任何位置都能对废气8催化净化。在这种情况下，此外，在所述EGR管_II 1.3a中(由一些虚线所代表的)还设有涂覆的颗粒过滤器_II 1.4ax*，为了确保在EGR管_II 1.3a中的废气能被净化。
[0132] 一方面，根据图1所示的HP-EGR以及变化的不同架构的LP-EGR，根据HP和LP的区分，在图6a,6b,6c中被再一次显示，其中变化的不同架构的LP-EGR可以单独或者结合使用。可选地，包含在LP-EGR以及EGR管_II 1.3*，其向上游的催化转化器1.6'分支，本身在图6c中所示。同样这里还包括主排气管1.1下游的主颗粒过滤器1.4'的变体。
[0133] 图2显示一个MP-EGR的配置。位于EGR管_l 1.3中的颗粒过滤器_II.4x展现了一个催化转化器涂层。作为这里排气管1.1的补充，在涡轮机3的下游设有一个主废气催化转化器1.6'，优选地为一个三元催化转化器。节流阀1.8位于所述冷却器_I 1.7的下游。作为替代，节流阀1.8*也可以位于颗粒过滤器_l 1.4x的下游。作为对此的补充，在主废气催化转化器1.6'下游的排气管1.1中还设有非涂覆的主颗粒过滤器1.4'。
[0134] 根据图3a中的实施例，从EGR管_I 1.3开始，其在排气管1.1上分支，所述废气再循环进一步通过平行布置的EGR管1.3b-1.3d继续进行。设置在EGR管_l 1.3中的是具有催化转化涂层的颗粒过滤器_l 1.4x，以及冷却器_l 1.7。EGR管1.3b-1.3d在所有情况下从一个分配管13上分叉，其反过来位于冷却器_I 1.7下游的EGR管_I 1.3上分支。所有的EGR管1.3-1.3d通向所述进气管1.2。每一个EGR管1.3-1.3d具有位于分配管13下游的节流阀1.8-
1.8d，其中所有的节流阀1.8-1.8d通过一个控制线9.1与控制器9相连，以用于控制或调节各自节流阀1.8-1.8d的位置，且可以单独控制。在各自节流阀1.8-1.8d的下游，在各自的EGR管1.3-1.3d中设有额外的或者进一步的冷却器1.7*，1.7b-1.7d。所述进气管1.2展现了两个压缩机4a，4b，其在所有情况下均被耦合到排气管1.1的涡轮机3a，3b。EGR管1.3，1.3b两者都向下游连通压缩机4a并形成一个HP-EGR。EGR管1.3b向上游的进气空气冷却器5连通，同时EGR管_I 1.3向下游的进气空气冷却器5连通。
1.8d，其中所有的节流阀1.8-1.8d通过一个控制线9.1与控制器9相连，以用于控制或调节各自节流阀1.8-1.8d的位置，且可以单独控制。在各自节流阀1.8-1.8d的下游，在各自的EGR管1.3-1.3d中设有额外的或者进一步的冷却器1.7*，1.7b-1.7d。所述进气管1.2展现了两个压缩机4a，4b，其在所有情况下均被耦合到排气管1.1的涡轮机3a，3b。EGR管1.3，1.3b两者都向下游连通压缩机4a并形成一个HP-EGR。EGR管1.3b向上游的进气空气冷却器5连通，同时EGR管_I 1.3向下游的进气空气冷却器5连通。
[0135] EGR管1.3d向上游的压缩机4b连通并形成一个MP-EGR。然而，EGR管1.3c在两台压缩机4a，4b之间连通，因此形成一个减小的MP-EGR。
[0136] 关于在图3a中的实施例，两个EGR冷却器1.7，1.7*中的一个在EGR管_l 1.3中可选择性地被省去(未图示)。
[0137] 位于涡轮机3a，3b下游的是一个三元催化转化器1.6'(主废气催化转化器)，从废气8或者主气流被进一步输送到排气系统开始。作为对此的补充，位于主废气催化转化器1.6'
[0138] 下游的排气管1.1中设有非涂覆的主颗粒过滤器1.4'。
[0139] 根据图3b的示例性实施例配置的一个类似的方式。在这种情况下，在EGR管_l 1.3中设有一个冷却器_l 1.7以及位于所述分配管13中的三个额外的冷却器1.7b-1.7d，其中冷却器_l 1.7位于分配管13分支的上游，所述冷却器1.7b-1.7d在任何情况下都位于各自EGR管1.3b-1.3d分支的上游。相应地，根据图3a所示的实施方式，额外的冷却器1.7*将不再需要。
[0140] 根据图3a和3b的示范性的实施方式，两者都确保一个极其弹性的EGR布置，这样始终一方面能够确保大规模的颗粒过滤和颗粒过滤器_I1.4x的再生，另一方面也确保能够向进气管1.2中输送所需的冷废气8，以满足发动机在全操作范围工作。
[0141] 根据图4a，4b所示的实施方式具有一个HP-EGR，一个MP-EGR以及一个LP-EGR。所述进气管1.2中设有进气空气冷却器5以及进气空气节流阀6，然而在位于涡轮机3下游的排气管1.1中设有一个三元催化转化器1.6'和一个下游的颗粒过滤器1.4a。
[0142] 根据如图4a中所示的实施例，在EGR管_I 1.3中首先设有一个涂覆的颗粒过滤器_I 1.4x。接下来，设有进一步的EGR管1.3b的分叉。当EGR管_I 1.3作为HP-EGR且在排气管1.1中通向所述进气空气节流阀6，进一步的EGR管1.3b，作为一个MP-EGR，通向上游的压缩机4。在EGR管_I 1.3中设有位于进一步的EGR管1.3b下游的冷却器_l 1.7和一个下游的节流阀1.8。在进一步的EGR管1.3b中同样还包括进一步的冷却器1.7b和一个下游的节流阀
1.8b。
1.8b。
[0143] 作为对此的补充，在排气管中还设有第二EGR管_II 1.3a，其分支在主废气催化转化器1.6'的下游、主颗粒过滤器1.4'的下游以及同时在涡轮机3的下游。同样它具有一个冷却器_II 1.7a和一个下游的节流阀1.8a，在它向上游的压缩机4打开进气管1.2之前，因此是一个LP-EGR。作为补充或选择(由一些虚线所代表的)，所述颗粒过滤器_II 1.4a可以位于EGR管_II 1.3a中。
[0144] 所述HP-EGR以及所述MP-EGR与所述LP-EGR可以任意组合。
[0145] 作为与图4a所示的实施方式不同，在如图4b所示的实施例中，进一步的EGR管1.3b和EGR管_II 1.3a通过一个调节阀1.9被耦合。这种结构具有以下优点：冷却器1.7a/b以及节流阀1.8a/b不是那么必要的。然而，另外或者替选地对HP-EGR而言，只有MP-EGR或LP-EGR能被实现。此外，在EGR管_I 1.3中的颗粒过滤器_l 1.4是非涂覆的，这样在上游就需要一个额外的废气催化转化器1.6。这种方式对于涂覆式的颗粒过滤器而言总是一种可能的替代。
[0146] 根据如图5a和5b所示的实施方式，EGR管_l 1.3被分配给汽油机2的单一汽缸出口2.3，并传递此气缸出口2.3的废气量。位于进气管1.2中是进气空气冷却器5和节流阀6，然而位于涡轮机3下游的排气管1.1设有一个三元催化转化器1.6'和一个下游的主颗粒过滤器1.4'。
[0147] 根据图5a所示的实施例揭示了一个HP-EGR。EGR管_I 1.3具有一个涂覆的颗粒过滤器_l 1.4x和一个下游的冷却器_l 1.7以及位于冷却器_I 1.7下游的节流阀1.8。
[0148] 在一个未图示的实施例中，一个未涂覆的颗粒过滤器_I 1.4也能与EGR管_I 1.3中的三元/氧化催化转化器相结合。
[0149] 根据如图5b所示的实施例，还包括一个补充的MP-EGR。为此目的，一个进一步的EGR管1.3b在涂覆颗粒过滤器_l 1.4x以及冷却器_l 1.7之间分叉，其打开向上游的压缩机4。在此进一步的EGR管1.3b中同样包括一个进一步的冷却器1.7b以及一个下游的节流阀
1.8b。在一个未图示的实施方式中，一个未涂覆的颗粒过滤器1.4也能与EGR管_I 1.3中的三元/氧化催化转化器相结合。
1.8b。在一个未图示的实施方式中，一个未涂覆的颗粒过滤器1.4也能与EGR管_I 1.3中的三元/氧化催化转化器相结合。
[0150] 图7所示的实施例，直到所述进气空气节流阀6的位置，基本符合于单独图1所示的HP-EGR架构。然而，在所述进气管1.2中设有两个冷却器。一个进气空气冷却器位于下游EGR管_I 1.3的开口处。作为新鲜空气冷却器5.2的第二冷却器位于上游EGR管_I 1.3的开口处。在下游进气空气冷却器5.1中，压缩的以及如果合适的，预冷新鲜空气7连同再循环和预冷废气8允许达到期望的进气空气温度，优选的为30℃到40℃。所述涡轮机3在设计师是一个VTG涡轮机，其材料属性通常与柴油机相同。所述颗粒过滤器_l 1.4x被配置成涂覆式的。
[0151] 元件符号清单
[0152] 1 废气再循环系统
[0153] 1.1 排气管，主排气管
[0154] 1.1a 排气管部分
[0155] 1.1b 排气管部分
[0156] 1.2 进气管
[0157] 1.3 废气再循环管_I，EGR管
[0158] 1.3* 废气再循环管_I，EGR管，可选择的
[0159] 1.3a 废气再循环管_II，EGR管
[0160] 1.3a* 废气再循环管_II，EGR管，可选择的
[0161] 1.3b 进一步的EGR管
[0162] 1.3c 进一步的EGR管
[0163] 1.3d 进一步的EGR管
[0164] 1.4 颗粒过滤器_I
[0165] 1.4a 颗粒过滤器_II
[0166] 1.4' 主颗粒过滤器
[0167] 1.4x 颗粒过滤器_I，涂覆的
[0168] 1.4x' 主颗粒过滤器_II，涂覆的
[0169] 1.4ax 主颗粒过滤器，涂覆的
[0170] 1.4ax* 颗粒过滤器，涂覆的，附加的或者可选择的
[0171] 1.6 附加的废气催化转化器，三元或氧化催化转化器
[0172] 1.6' 主废气催化转化器，三元或氧化催化转化器
[0173] 1.6* 废气催化转化器，三元或氧化催化转化器，可选择的
[0174] 1.7 冷却器_I
[0175] 1.7* 进一步的冷却器
[0176] 1.7a 冷却器_II
[0177] 1.7b 进一步的冷却器
[0178] 1.7c 进一步的冷却器
[0179] 1.7d 进一步的冷却器
[0180] 1.8 节流阀
[0181] 1.8* 位于1.7前端的可选的节流阀
[0182] 1.8a 节流阀
[0183] 1.8a* 节流阀
[0184] 1.8a/b 节流阀
[0185] 1.8b 节流阀
[0186] 1.8c 节流阀
[0187] 1.8d 节流阀
[0188] 1.9 阀
[0189] 2 汽油机
[0190] 2.1 排气歧管
[0191] 2.2 进气歧管
[0192] 2.3 汽缸出口
[0193] 2.4 排量
[0194] 3 废气涡轮机，涡轮机
[0195] 3a 涡轮机
[0196] 3b 涡轮机
[0197] 4 进气空气压缩机
[0198] 4a 压缩机
[0199] 4b 压缩机
[0200] 5 进气空气冷却器
[0201] 5.1 进气空气冷却器
[0202] 5.2 新鲜空气冷却器
[0203] 6 进气空气节流阀
[0204] 7 新鲜空气
[0205] 8 废气
[0206] 9 控制器
[0207] 9.1 控制线
[0208] 13 分配管
[0209] A1 替代
[0210] A2 替代
[0211] Vf 总容积
[0212] Vk 压缩容积
[0213] Vm 容积
[0214] Vv 压缩比
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