颗粒物排放少的发动机制造技术

本发明专利技术涉及船舶发动机(1)，其具有一个进气歧管(2)，其特征在于，船舶发动机具有催化装置(10)，催化装置实施具有有机金属化合物、尤其是甲基环戊二烯基三羰基锰化合物的催化剂前体与燃料的混合；并且，催化装置(10)布置在压缩装置的上游，以致该压缩装置使具有燃料和催化剂前体的混合物的压力增大到大于或等于2巴、乃至大于或等于4巴的压力值，该压力值在混合物进入进气歧管(2)处测得。合物进入进气歧管(2)处测得。合物进入进气歧管(2)处测得。

Engines with low particulate emissions

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒物排放少的发动机


[0001]本专利技术涉及颗粒物排放少的发动机，特别是用于船舶推进装置的特大柴油涡轮发动机。本专利技术还涉及减少这种发动机颗粒物排放的方法。本专利技术也涉及适于这种发动机的催化装置。

技术介绍

[0002]用于船舶推进装置的特大柴油涡轮发动机，是二冲程的即低速的发动机，或者四冲程的即半高速的发动机。这些发动机可产生1兆瓦至最大近100兆瓦的功率。其消耗液态燃料，其通称“燃料油”，包括重燃料油(英语为FOL或HFO)、简称MDO的中间燃料油(英文名称“船用柴油”)以及稠度和硫含量低的轻燃料油，轻燃料油接近地面上使用的民用燃料油。这些发动机的缺陷是排放来自不完全燃烧的组分，为颗粒物状的也称为“未燃尽固体”，其含有未氧化碳，在日常用语中被称为烟灰，以及“未然尽气体”。颗粒物是有机物颗粒，特别是超细颗粒，炭烟灰，更常说的英语术语为黑炭，其尺寸从几纳米到十微米。这种柴油发动机排放的颗粒的平均尺寸约为100纳米。来自“未燃尽气体”的气体组分是不同类型的，包括一氧化碳、未燃尽的烃类化合物、多环芳烃、挥发性有机化合物、非挥发性非甲烷有机化合物。来自发动机不完全燃烧的上述这些不同的排放物是固体颗粒或者气体成分，对人类卫生产生许多严重影响。
[0003]汽车领域存在处理小型发动机排放的固体颗粒污染排放物的解决方案。其在于近乎完全燃烧，特别是基于使用过滤器。但是，由于比例和成本因素，这些过滤解决方案难以适用于所有现有的发动机，尤其是上述船舶发动机。另外，这些解决方案的缺陷是降低发动机的热力效率，从而形成过量消耗。
[0004]同时，在在另一个领域的文献FR2837214中述及现有技术的一个解决方案，其一方面提出三羰基甲基环戊二烯基锰类催化蒸汽与锅炉的燃烧空气混合，另一方面提出直接在燃料中注入该催化剂的细液滴，以便在锅炉的输出端减少硫和氮的氧化物。该解决方案可显著减少锅炉燃烧所产生的污染。该文献也涉及锅炉特定领域，提出催化剂可减少排放物污染，所述这些排放物是硫化成分。
[0005]本专利技术总目标是提出一种解决方案，通过降低这些发动机排放的有害颗粒物质，其可改善发动机，特别是特大型船舶柴油发动机。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术涉及船舶发动机，其具有一个进气歧管，其特征在于，其具有催化装置，催化装置实施具有有机金属化合物、尤其是甲基环戊二烯基三羰基锰组分的催化剂前体与助燃剂的混合；并且，催化装置布置在压缩装置的上游，以致该压缩装置使具有助燃剂和催化剂前体的混合物的压力增大到大于或等于2巴，乃至大于或等于4巴的压力值，该压力值在混合物进入进气歧管处测得。
[0007]船舶发动机可以是具有涡轮增压机的涡轮发动机；压缩装置是涡轮增压机；并且，
催化装置定位在涡轮增压机的上游，以致所述具有助燃剂和催化剂前体的混合物从催化装置的出口被引向涡轮增压机，混合物在涡轮增压机处经历压力增大，然后从涡轮增压机被引向进气歧管。
[0008]船舶发动机可具有冷却热量交换器，冷却热量交换器布置在涡轮增压机与进气歧管之间，以便使具有助燃剂和催化剂前体的混合物冷却到低于或等于50℃、乃至低于或等于40℃的温度。
[0009]压缩装置可具有至少两个串联布置的涡轮压缩机。船舶发动机可具有至少一个热交换器，热交换器布置在两个涡轮压缩机之间，用于冷却具有助燃剂和催化剂前体的混合物。
[0010]该发动机可以是具有涡轮增压机的涡轮发动机；并且，从催化装置排出的具有助燃剂和催化剂前体的混合物通过布置在涡轮增压机和冷却热量交换器下游的注入区域连接至朝进气歧管的进气管。
[0011]注入区域可具有扩散穿孔板，扩散穿孔板具有开有多个十字孔的多孔中空金属主体且扩散穿孔板定位在与助燃剂流的方向垂直的平面中，用于获得催化剂前体蒸汽与助燃剂流的混合物。
[0012]催化装置可具有媒介，媒介具有纤维素纤维和/或织物纤维例如一些棉纤维，催化剂前体以液态注入媒介上和被蒸发并且接触所述媒介而混合于助燃剂。
[0013]催化装置可具有液态的催化剂前体的容器，且催化装置配置成用于至少部分地蒸发助燃剂中的所述催化剂前体。
[0014]液态催化剂前体可具有的有机金属的浓度或者甲基环戊二烯基三羰基锰的浓度，大于或等于催化剂前体总重量的90％。
[0015]船舶发动机可以是功率为1兆瓦至100兆瓦的发动机。
[0016]本专利技术还涉及降低船舶发动机的颗粒物排放的降低方法，其特征在于，降低方法包括实施以下阶段：
[0017]‑
使具有有机金属化合物、尤其是甲基环戊二烯基三羰基锰化合物的催化剂前体与助燃剂混合，然后
[0018]‑
由压缩装置使混合物的压力增大到大于或等于2巴、乃至大于或等于4巴的压力值，然后
[0019]‑
使加压混合物注入用于船舶发动机的燃烧室的进气歧管中。
[0020]本专利技术还涉及前述发动机的催化装置，其特征在于，催化装置具有液态的催化剂前体的容器，催化剂前体具有有机金属化合物，尤其是甲基环戊二烯基三羰基锰化合物；催化装置配置成用于至少部分地混合和蒸发助燃剂中的所述催化剂前体；并且，催化装置具有与船舶发动机的压缩装置连接用的连接件。
附图说明
[0021]在下面参照附图对非限制性具体实施方式的详述中，本专利技术的这些目的、特征和优越性将显而易见，附图如下：
[0022]图1示意地示出根据本专利技术一种实施方式的发动机。
[0023]图2示出根据本专利技术实施方式的发动机与现有技术的发动机相比，压力随发动机
曲轴的角度而变化的曲线。
[0024]图3示意地示出根据本专利技术一种实施方式的发动机变型。
具体实施方式
[0025]有利地，我们发现，使用有机金属化合物类的液态催化剂的前体，尤其是具有三羰基甲基环戊二烯基锰的催化剂的前体，在特定条件下使用，会意想不到地减少由特大型船舶发动机排放的颗粒，同时会提高发动机的效率。在将这种催化剂应用到锅炉中以减少硫化排放物之后，未预见这些意想不到的效果。
[0026]这种使用在下述特定实施方式的范围予以详述。
[0027]图1示意地示出根据本专利技术一种实施方式的船舶用特大型柴油涡轮发动机1。公知地，该发动机1具有进气歧管2，燃烧室3(气缸)，排气歧管4。发动机还具有涡轮增压机9，用于涡轮作用，由排气管5引导从排气歧管4向涡轮增压机9的排气制动。该涡轮增压机允许在助燃剂由进气管6到达进气歧管2中之前增大助燃剂的压力，在该实施方式中即增大空气的压力
[0028]根据所述实施方式，发动机具有催化装置10，催化装置布置在涡轮增压机9的上游。催化装置10在燃烧空气中使用上述催化剂前体的混合物。该催化装置10定位在涡轮增压机9的上游，以致具有空气(或者用作助燃剂的任何其他气体)和催化剂前体的混合物继而被引导通过涡轮增压机9。
[0029]催化装置10可以是FR3059565中述及的催化装置类型，允许蒸发液态的催化剂前体，然后混合并输送到燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.船舶发动机(1)，其具有进气歧管(2)，其特征在于，船舶发动机具有催化装置(10)，催化装置实施具有有机金属化合物、尤其是甲基环戊二烯基三羰基锰组分的催化剂前体与助燃剂的混合；并且，催化装置(10)布置在压缩装置的上游，以致该压缩装置使具有助燃剂和催化剂前体的混合物的压力增大到大于或等于2巴，乃至大于或等于4巴的压力值，该压力值在混合物进入进气歧管(2)处测得。2.根据权利要求1所述的船舶发动机(1)，其特征在于，船舶发动机为具有涡轮增压机(9)的涡轮发动机；压缩装置是涡轮增压机(9)；并且，催化装置(10)定位在涡轮增压机(9)的上游，以致所述具有助燃剂和催化剂前体的混合物从催化装置(10)的出口被引向涡轮增压机(9)，混合物在涡轮增压机处经历压力增大，然后从涡轮增压机(9)被引向进气歧管(2)。3.根据权利要求2所述的船舶发动机(1)，其特征在于，船舶发动机具有冷却热量交换器(8)，冷却热量交换器布置在涡轮增压机(9)与进气歧管(2)之间，以便使具有助燃剂和催化剂前体的混合物冷却到低于或等于50℃、乃至低于或等于40℃的温度。4.根据权利要求1所述的船舶发动机(1)，其特征在于，压缩装置具有至少两个串联布置的涡轮压缩机(19)。5.根据权利要求4所述的船舶发动机(1)，其特征在于，船舶发动机具有至少一个热交换器(18)，热交换器布置在两个涡轮压缩机(19)之间，用于冷却具有助燃剂和催化剂前体的混合物。6.根据权利要求4或5所述的船舶发动机(1)，其特征在于，船舶发动机为具有涡轮增压机(9)的涡轮发动机；并且，从催化装置排出的具有助燃剂和催化剂前体的混合物通过布置在涡轮增压机(9)和冷却热量交换器(8)下游的注入区域(16)连接至朝进气歧管(2)的进气管(6)。7.根据权利要求6所述的船舶发动机(1)，其特征在于，注入区...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP，
申请(专利权)人：艾科索弗泰克公司，
类型：发明
国别省市：