在專利申請EP2721266 A2中公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的旁通閥門裝置，該旁通閥門裝置包括：具有第一進(jìn)口、第二進(jìn)口、第一出口和第二出口的導(dǎo)管；具有第一位置和第二位置的閥門，在第一位置中，流體從第一進(jìn)口到第一出口的流動以及流體從第二進(jìn)口到第二出口的流動是被允許的，而流體從第一進(jìn)口到第二出口的流動以及流體從第二進(jìn)口到第一出口的流動是被堵塞的，在第二位置中，流體從第一進(jìn)口到第二出口的流動以及流體從第二進(jìn)口到第二出口的流動是被允許的，而流體從第一進(jìn)口到第一出口的流動以及流體從第二進(jìn)口到第二出口的流動是被堵塞的，導(dǎo)管包括連接第一進(jìn)口和第一出口的第一導(dǎo)管元件以及連接第二進(jìn)口和第二出口的第二導(dǎo)管元件，其中第一導(dǎo)管元件和第二導(dǎo)管元件中的每一者均包括用于在第一導(dǎo)管元件和第二導(dǎo)管元件之間布置閥門的法蘭。

在專利申請EP0953738A2中公開了一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的廢氣排放控制系統(tǒng)，該廢氣排放控制系統(tǒng)包括：排氣凈化裝置，該排氣凈化裝置設(shè)置在所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣通道中；流向轉(zhuǎn)換裝置，該流向轉(zhuǎn)換裝置包括四個(gè)端口且被設(shè)置在比所述排氣凈化裝置布置在更上游的排氣通道處；第一排氣通道，該第一排氣通道連接到所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)且進(jìn)一步連接到所述流向轉(zhuǎn)換裝置的第一部分；第二排氣通道，該第二排氣通道與大氣連通且進(jìn)一步與所述流向轉(zhuǎn)換裝置的第二端口連通；第三排氣通道，該第三排氣通道連接到所述排氣凈化裝置的一側(cè)且進(jìn)一步連接到所述流向轉(zhuǎn)換裝置的第三端口；以及第四排氣通道，該第四排氣通道連接到所述排氣凈化裝置的另一側(cè)且進(jìn)一步連接到所述流向轉(zhuǎn)換裝置的第四端口，其中所述流向轉(zhuǎn)換裝置可被轉(zhuǎn)換到第一位置和第二位置，在所述第一位置，通過將第一端口連接到第三端口并將第二端口連接到第四端口而允許排氣穿過所述排氣凈化裝置沿第一方向流動，在所述第二位置，通過將第一端口連接到第四端口并將第二端口連接到第三端口而允許排氣穿過所述排氣凈化裝置沿與第一方向相反的第二方向流動。

在專利申請US2001013223A1中公開了一種排氣清潔系統(tǒng)，該排氣清潔系統(tǒng)包括：至少一個(gè)SOX捕集器；在排氣系統(tǒng)中與至少一個(gè)SOX捕集器串聯(lián)布置的至少一個(gè)NOX吸收收集器；以及用于控制排氣流的方向的裝置，該裝置使得排氣流首先通過SOX捕集器而后通過NOX吸收收集器或者首先通過NOX吸收收集器而后通過SOX捕集器。在該系統(tǒng)中，用于控制排氣流的方向的裝置包括活板、閥門或滑板。

在專利申請DE10120592A1中公開了一種排氣凈化器，該排氣凈化器包括：布置在發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)中的催化NOX吸收/還原裝置；用于引導(dǎo)還原物質(zhì)的給料裝置；以及用于交換催化NOX吸收/還原裝置的上游側(cè)和下游側(cè)的交換裝置。

在專利公開US6148613A中公開了一種供排氣的反向流催化轉(zhuǎn)換器用的閥門結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換器具有容器，該容器具有帶有彼此流體連通的第一端口和第二端口的頂端，使得被引導(dǎo)到第一端口和第二端口中的排氣流動通過容器中的固定不動的催化材料，轉(zhuǎn)換器包括閥門殼和閥門組件，閥門殼包括進(jìn)口腔和出口腔并且適合被安裝在容器的頂端上，進(jìn)口腔適于連接排氣管，且出口腔適于連接尾管，閥門組件操作地安裝在閥門殼中，用于使通過固定不動的催化劑的氣流反向，閥門組件適于在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置，進(jìn)口腔與第一端口連通且出口腔與第二端口連通，使得能夠形成沿第一方向通過固定不動的催化劑的氣流通道，在第二位置，進(jìn)口腔與第二端口連通且出口腔與第一端口連通，使得能夠形成沿與第一方向相反的第二方向通過固定不動的催化劑的氣流通道。

作為渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的催化裝置，使用了基于不同類型的催化工藝的裝置。選擇性催化還原(SCR)是借助于催化劑將氮氧化物轉(zhuǎn)換為二原子氮和水的工藝。在選擇性催化還原系統(tǒng)中，氣體形式的還原劑被添加到排氣流中且被吸附到催化劑上。一種典型的還原劑是尿素。選擇性催化還原系統(tǒng)被用于例如大型公用鍋爐、工業(yè)鍋爐、固體廢棄物鍋爐和大型船用發(fā)動機(jī)、機(jī)車和汽輪機(jī)。由于嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，SCR系統(tǒng)在船上變得更加常用。這樣，很多類型的發(fā)動機(jī)都設(shè)置有催化裝置，例如供選擇性催化還原(SCR)用的氧化催化劑和/或催化轉(zhuǎn)換器以滿足排放限制。在發(fā)動機(jī)的一些運(yùn)行條件下，有可能需要繞過催化裝置。發(fā)動機(jī)由此通常包括旁通裝置，用于引導(dǎo)排氣通過供SCR用的氧化催化劑或催化轉(zhuǎn)換器。對于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)來說，ITSCR(渦輪間選擇性催化還原)是排氣處理中減少氮氧化物的最有希望的解決方案之一，尤其是對于兩級渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)來說更是如此。

在渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)催化裝置例如SCR裝置中，尤其是ITSCR裝置被用于發(fā)動機(jī)，因?yàn)橛糜谡系綔u輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中的SCR的合適的解決方案已被證明是難以找到的。在發(fā)動機(jī)中，例如ITSCR被布置在兩渦輪增加級之間，但有時(shí)，其需要“被斷開連接”，也就是需要被繞過，以在不具有這種選項(xiàng)的情況下運(yùn)行發(fā)動機(jī)。這方面的問題是需要在TSCR工作或不工作的情況下具有好的且有效的排氣流。

本發(fā)明的目的是提供一種渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的旁通裝置以及包括旁通裝置的系統(tǒng)，在這些旁通裝置和系統(tǒng)中，前述問題且尤其是關(guān)于旁通的問題已被消除或至少被最小化。

本發(fā)明的一個(gè)具體的目的是創(chuàng)造一種渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的旁通裝置以及包括旁通裝置的系統(tǒng)，這些旁通裝置和系統(tǒng)可以在TSCR工作或不工作的情況下具有好的且有效的排氣流。

為實(shí)現(xiàn)上述目的以及隨后將變得明顯的那些目的，根據(jù)本發(fā)明的旁通裝置以關(guān)于系統(tǒng)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分的特征為特征。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)繼而以關(guān)于系統(tǒng)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分的特征為特征。有利的實(shí)施方式和特征被限定在從屬權(quán)利要求中。

根據(jù)本發(fā)明，渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的旁通裝置包括：殼體，該殼體具有第一排氣進(jìn)口和第一排氣出口以及第二排氣進(jìn)口和第二排氣出口；筒形可旋轉(zhuǎn)部分，該筒形可旋轉(zhuǎn)部分形成為具有第一排氣流通道、第二排氣流通道和旁通排氣通道，其中所述第一排氣流通道和第二排氣流通道在所述筒形可旋轉(zhuǎn)部分中形成為通過將所述筒形可旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)到第一位置而在所述第一排氣進(jìn)口和第二排氣出口之間以及所述第二排氣進(jìn)口和第一排氣出口之間提供流動連接，并且所述旁通排氣通道在所述筒形可旋轉(zhuǎn)部分中形成為U形，以在所述第一排氣進(jìn)口和所述第二排氣出口之間提供流動連接。

根據(jù)本發(fā)明，系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)、第一渦輪增壓器、第二渦輪增壓器以及位于第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器之間的催化裝置，其中旁通裝置是根據(jù)本發(fā)明的旁通裝置。

根據(jù)有利的特征，所述第一排氣進(jìn)口和第一排氣出口以及所述第二排氣進(jìn)口和第二排氣出口被定位成關(guān)于所述筒形可旋轉(zhuǎn)部分的縱向軸線偏離中心。

根據(jù)有利的特征，所述旁通裝置進(jìn)一步包括使所述筒形可旋轉(zhuǎn)部分在所述殼體中轉(zhuǎn)動的手動轉(zhuǎn)動裝置或驅(qū)動器。

根據(jù)有利的特征，所述可旋轉(zhuǎn)部分能在兩個(gè)位置之間旋轉(zhuǎn)；當(dāng)處在第一位置時(shí)，將排氣流引導(dǎo)到催化裝置，并且當(dāng)處在第二位置時(shí)，將排氣流引導(dǎo)成繞過所述催化裝置。

根據(jù)有利的特征，所述可旋轉(zhuǎn)部分能旋轉(zhuǎn)到所述第一位置和所述第二位置之間的增量位置，在該增量位置，排氣流被引導(dǎo)成穿過所述排氣流通道且穿過所述旁通通道。這提供了在發(fā)動機(jī)在該狀態(tài)下運(yùn)行的情況下當(dāng)不會發(fā)生完全阻止排氣流時(shí)使可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動的可能性，而且，這還提供了劃分排氣流且由此控制被引導(dǎo)到催化裝置中的排氣流的可能性。

根據(jù)有利的特征，所述筒形可旋轉(zhuǎn)部分具有兩個(gè)縱向部分，有利地，所述筒形可旋轉(zhuǎn)部分具有沿筒形形狀的縱向方向劃分的兩個(gè)不同的縱向半筒形部分。

根據(jù)有利的特征，呈直通流動管路的形式的兩個(gè)所述排氣流通道被定位在所述縱向部分中的一個(gè)縱向部分中，并且呈U形流動管路的形式的所述旁通排氣通道被定位在所述縱向部分中的另一個(gè)縱向部分中。

根據(jù)本發(fā)明的有利方面，旁通裝置包括殼體、可旋轉(zhuǎn)部分(有利的是筒形可旋轉(zhuǎn)部分，例如筒體或轉(zhuǎn)子)以及用于可旋轉(zhuǎn)部分的手動轉(zhuǎn)動裝置或驅(qū)動器(有利的是馬達(dá))。殼體的功能是支撐可旋轉(zhuǎn)部分和驅(qū)動器以及形成渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器和催化裝置之間的連接裝置?？尚D(zhuǎn)部分的功能是有效地偏離排氣流?？尚D(zhuǎn)部分成形為具有兩個(gè)縱向部分，且在一個(gè)縱向部分中具有兩個(gè)呈直通流動管路的排氣流通道，而在另一個(gè)縱向部分中具有呈U形流動管路的旁通排氣通道。有利地，兩個(gè)縱向部分被構(gòu)造為彼此連接以形成筒形可旋轉(zhuǎn)部分的兩個(gè)不同的半筒形部分。手動轉(zhuǎn)動裝置或驅(qū)動器的功能是使可旋轉(zhuǎn)部分在兩個(gè)位置之間旋轉(zhuǎn)，使得：當(dāng)處在第一位置時(shí)，排氣從第一級渦輪增壓器通過殼體的連接裝置并且通過兩個(gè)排氣流通道(即，可旋轉(zhuǎn)部分中的直通流動管路)中的一個(gè)而流到達(dá)催化裝置并且通過兩個(gè)直通流動管路中的另一個(gè)回到第二級渦輪增壓器。當(dāng)處在第二極端位置時(shí)，排氣從第一級渦輪增壓器通過殼體的連接裝置而流到旁通排氣通道(即，可旋轉(zhuǎn)部分中的U形流動管路)且從旁通排氣通道(即，U形流動通道)出來而流到第二級渦輪增壓器，跳過催化裝置。

下文中，將通過參照附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1A至圖1D示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的旁通裝置的可旋轉(zhuǎn)部分的簡化示例，

圖2A至圖2B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的旁通裝置的示例，以及

圖3示意性地示出了具有旁通裝置的排氣系統(tǒng)的簡化示例。

在隨后的描述以及圖1A至圖3中，除非另有說明，對應(yīng)的附圖標(biāo)記被用來指示相似的元件、部分和部分組件。應(yīng)被注意到的是，在附圖中，一些附圖標(biāo)記可能由于為了清楚的原因而被省略。在隨后的示例中，為了簡化公開的目的，將主要通過參照渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的旁通裝置來進(jìn)行描述，但應(yīng)注意的是，不僅是這個(gè)示例，特別是用于大型船舶或離岸裝備或發(fā)電站的發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的任何類型的旁通裝置都可具有根據(jù)本發(fā)明的類似的特征和特性。

圖1A至圖1D示出了根據(jù)本發(fā)明的旁通裝置10的簡化示例。圖1A中示出的旁通裝置10的可旋轉(zhuǎn)部分11不具有其殼體17(圖2A至圖2B)?？尚D(zhuǎn)部分11是筒形的且具有兩個(gè)縱向部分11、12，在該示例中，可旋轉(zhuǎn)部分被形成為由筒形形狀的縱向方向的平面劃分的兩個(gè)不同的縱向半筒形部分12、13，這兩個(gè)縱向部分中的其中一個(gè)縱向部分12包括兩個(gè)排氣流通道，這兩個(gè)排氣流通道是直通流動管路14、15且用于將氣流19引導(dǎo)到催化裝置中，有利地，引導(dǎo)到ITSCR中，且兩個(gè)縱向部分中的另一個(gè)縱向部分13包括旁通排氣通道，也就是U形流動管路16，用于使氣流19(圖1D)回到可旋轉(zhuǎn)部分11中且用于繞過催化裝置?？尚D(zhuǎn)部分11在其可旋轉(zhuǎn)方向上具有至少兩個(gè)位置：第一位置用于使排氣流經(jīng)過催化裝置且第二位置用于使排氣流跳過催化裝置。兩個(gè)位置之間的角度根據(jù)排氣流通道14、15以及旁通流通道的直徑從40°到50°變化，有利地，從43°到47°變化。可旋轉(zhuǎn)部分11還可以旋轉(zhuǎn)到第一位置和第二位置之間的增量位置，在該增量位置，排氣流被引導(dǎo)成穿過排氣流通道14、15且穿過旁通通道16。這樣，旁通裝置可以以開關(guān)模式和增量模式來使用。在開關(guān)模式中，旁通裝置相應(yīng)地啟用或停用催化裝置。在增量模式中，旁通裝置甚至可以調(diào)節(jié)催化裝置的使用。

圖1B中表示氣流19的方向的箭頭也可以關(guān)于由該箭頭表示的方向反過來，且因此氣流進(jìn)出可旋轉(zhuǎn)部分的進(jìn)出方向也可以反過來。兩個(gè)排氣流通道(也就是兩個(gè)直通流動管路)14、15被定位在一個(gè)縱向部分12中且大體上垂直于筒形形狀的縱向方向貫穿半筒形形狀且在筒形形狀的側(cè)壁中具有進(jìn)口開口和出口開口。U形流動管路16被定位在另一個(gè)縱向部分13中且在半筒形形狀內(nèi)形成沿縱向方向從縱向部分的一端到縱向部分的另一端的彎曲管路，且在筒形形狀的側(cè)壁中具有進(jìn)口開口和出口開口。

圖2A至圖2B中示出的旁通裝置10包括可旋轉(zhuǎn)部分11和殼體17。殼體17包括第一排氣進(jìn)口31A和第二排氣進(jìn)口31B以及第一排氣出口31B和第二排氣出口32B，也就是說，能夠在旁通裝置10的排氣流通道(即，直通流動管路14、15)的相應(yīng)的排氣進(jìn)口21A、22A和排氣出口21B、22B處定位在可旋轉(zhuǎn)部分11的第一位置且能夠在可旋轉(zhuǎn)部分11的旁通排氣通道(即，U形流動管路16)的相應(yīng)的排氣進(jìn)口21A和排氣出口21B處定位在可旋轉(zhuǎn)部分11的第二位置中的用于排氣流19(圖1B、圖1D以及圖3A至圖3B)的進(jìn)口開口和出口開口31A、31B、32A和32B；在第一位置中，將旁通裝置10連接到催化裝置側(cè)和渦輪增壓器側(cè)，而在第二位置中，將旁通裝置10連接到渦輪增壓器側(cè)并且繞過催化裝置。旁通裝置10包括殼體17，該殼體具有可釋放地連接至彼此的上部部分17A和下部部分17B，可旋轉(zhuǎn)部分11有利地是筒體或轉(zhuǎn)子，且驅(qū)動器18有利地是馬達(dá)。殼體17支撐可旋轉(zhuǎn)部分11和驅(qū)動器18，并且包括開口31A、31B、32A、32B，用于可旋轉(zhuǎn)部分11的流動管路14、15、16的進(jìn)口和出口21A、21B、22A、22B?？尚D(zhuǎn)部分11成形為具有兩個(gè)不同的縱向部分12、13且在一個(gè)縱向部分12上具有排氣流通道(即，直通流動管路14、15)，且在另一個(gè)縱向部分13上具有旁通排氣通道(即，U形流動管路16)。驅(qū)動器18使可旋轉(zhuǎn)部分11在殼體17中在兩個(gè)位置之間旋轉(zhuǎn)。當(dāng)可旋轉(zhuǎn)部分11處在其第一位置時(shí)，排氣流從第一級渦輪增壓器經(jīng)過殼體17的相應(yīng)的開口31A且經(jīng)過可旋轉(zhuǎn)部分11中的兩個(gè)直通流動管路14、15中的一個(gè)管路14而進(jìn)入催化裝置，且經(jīng)過兩個(gè)直通流動管路14、15中的另一個(gè)管路15而返回到第二級渦輪增壓器。當(dāng)處在第二位置時(shí)，排氣流19從第一級渦輪增壓器經(jīng)過殼體17的相應(yīng)的開口31A且經(jīng)過可旋轉(zhuǎn)部分11中的U形流動管路16而進(jìn)入第二級渦輪增壓器，且由此忽略了催化裝置。

圖2A至圖2B的示例還示出了旁通裝置10的部分和組件的細(xì)節(jié)的一些可能性。附圖標(biāo)記51指示波紋管，附圖標(biāo)記52指示安裝法蘭，附圖標(biāo)記53指示固定孔，附圖標(biāo)記54指示密封件，附圖標(biāo)記55指示銷，附圖標(biāo)記56指示軸承襯，附圖標(biāo)記57指示墊圈，附圖標(biāo)記58指示用于連接可旋轉(zhuǎn)部分11的區(qū)段，附圖標(biāo)記59指示驅(qū)動器18的固定元件，附圖標(biāo)記61指示可旋轉(zhuǎn)部分11的齒輪，附圖標(biāo)記62指示護(hù)罩，附圖標(biāo)記63指示軸承，附圖標(biāo)記64指示耦接頭，附圖標(biāo)記65指示驅(qū)動軸，附圖標(biāo)記66指示齒輪，附圖標(biāo)記67指示驅(qū)動器18的安裝基座，附圖標(biāo)記68指示固定元件且附圖標(biāo)記69指示用于可旋轉(zhuǎn)部分11的軸。

圖3示出了排氣系統(tǒng)，其包括第一渦輪增壓器47和第二渦輪增壓器48。第一渦輪增壓器47與第二渦輪增壓器48串聯(lián)連接。排氣系統(tǒng)還設(shè)置有催化裝置49，例如SCR(選擇性催化還原裝置)或有利的是ITSCR(渦輪間選擇性催化還原裝置)。第一渦輪增壓器47的渦輪進(jìn)口被連接到發(fā)動機(jī)42的排氣歧管46，且第一渦輪增壓器47的渦輪出口被連接到旁通裝置10的第一進(jìn)口21A、31A。旁通裝置10的第一出口21B、31B被連接到催化裝置49的進(jìn)口。催化裝置49的出口被連接到旁通裝置10的第二進(jìn)口22A、32A，且旁通裝置10的第二出口22B、32B被連接到第二渦輪增壓器48的渦輪進(jìn)口。當(dāng)旁通裝置10的可旋轉(zhuǎn)部分11處在第一位置時(shí)，如圖3A所示，排氣可從第一渦輪增壓器47流到旁通裝置10的第一進(jìn)口21A且經(jīng)由排氣流通道14(即，經(jīng)過流動管路14)而經(jīng)過旁通裝置10，且從第一出口21B流到催化裝置49。排氣從催化裝置49流經(jīng)旁通裝置10的第二進(jìn)口22A、32A以及排氣流通道15(即，經(jīng)過流動管路15)且從第二出口22B、32B流到第二渦輪增壓器48。當(dāng)需要繞過催化裝置49的時(shí)候，旁通裝置10的可旋轉(zhuǎn)部分11被旋轉(zhuǎn)到第二位置，如圖3B所示，且排氣流動通過旁通裝置10的第一進(jìn)口22B、32B以及旁通排氣通道(即，U形流動管路16)而流到旁通裝置10的第二出口22B、32B且流到第二渦輪增壓器48，從而防止排氣流到催化裝置49。

以上描述的只是本發(fā)明的一個(gè)有利示例，本發(fā)明并不被狹窄地限定于此。對本領(lǐng)域技術(shù)人員清晰的是，對于所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明來說，多種修改和變形都是可能的。

附圖中使用的附圖標(biāo)記

10 旁通裝置

11 可旋轉(zhuǎn)部分

12 第一縱向部分

13 第二縱向部分

14 排氣流通道，或直通流動管路

15 排氣流通道，或直通流動管路

16 旁通排氣通道，或U形流動管路

17 殼體

18 驅(qū)動器

19 氣體流動方向

21A 旁通裝置的第一進(jìn)口

21B 旁通裝置的第一出口

22A 旁通裝置的第二進(jìn)口

22B 旁通裝置的第二出口

31A 殼體的第一進(jìn)口

31B 殼體的第一出口

32A 殼體的第二進(jìn)口

32B 殼體的第二出口

42 發(fā)動機(jī)

46 排氣歧管

47 第一渦輪增壓器

48 第二渦輪增壓器

49 催化裝置

51 波紋管

52 安裝法蘭

53 固定孔

54 密封件

55 銷

56 軸承襯

57 墊圈

58 用于連接可旋轉(zhuǎn)部分的區(qū)段

59 用于驅(qū)動器的固定元件

61 可旋轉(zhuǎn)部分的齒輪

62 護(hù)罩

63 軸承

64 耦接頭

65 驅(qū)動軸

66 齒輪

67 用于驅(qū)動器的安裝基座

68 固定元件

69 用于可旋轉(zhuǎn)部分的軸