二冲程大型柴油机制造技术

本发明专利技术涉及一种二冲程大型柴油机，其包括：至少一个通过缸和与曲轴共同作用的活塞限定的燃烧室，该燃烧室具有至少一个用于把废气排出到排气道中的排气口和至少一个用于从进气道输入扫气用气体的进气口；至少一个涡轮增压器(1)，该涡轮增压器具有在进气道中的压缩机和在排气道中的涡轮机；以及从排气道或燃烧室分支的并引导至进气道的再循环管路(3)，用来把废气分流导回到进气道中，在该再循环管路中有至少一个再循环压气机(10)，以便把导回的废气分流压入到进气道中的扫气用气流中。为了驱动再循环压气机，设有与再循环压气机以传递转矩的方式耦联的蒸汽涡轮机(8)，蒸汽涡轮机与再循环压气机形成无传动机构的蒸汽涡轮机组合体。

【技术实现步骤摘要】
二冲程大型柴油机
本专利技术涉及一种二冲程大型柴油机，它带有涡轮增压和废气再循环。
技术介绍
特别是在大型柴油机的情况下，多个涡轮增压级是常见的，用来从来自发动机的废气中提取能量，由此对要被输入发动机的增压空气或者要被输入发动机的增压气体进行压缩并且这样得到改善的燃烧。特别是在多缸发动机的情况下为此也使用多个涡轮增压器，它们一起形成涡轮增压器级。除了涉及从排出的燃烧气体或废气回收能量的措施如涡轮增压之外，当今的焦点是针对尽可能干净的燃烧。为此经常使废气的一部分再循环到发动机的进气侧，以便按照这种方式降低燃烧温度和由此降低发动机的NOX排放。在此在再循环管路中经常设有气体处理装置，例如废气清洗装置，从而不会不期望地把在导回的废气中所包含的硫和碳黑颗粒引回到燃烧室中，因为那样废气导回虽然将导致发动机的NOX排放降低，但是为此导致废气排放中提高的硫负担。在这样例如本申请人的德国专利文献DE102009010808B3示出了一种包括废气再循环的柴油机，在其中在再循环管路中存在洗气装置。在流过这种气体处理装置时，导致在导回的废气中的压力降。既使在没有流过这种气体处理装置的情况下，导回的废气中的压力经常也没有高到能把废气在无附加压缩机的情况下直接引导到进气道中的扫气用空气或增压空气中，该压力最后等于燃烧室中在取出导回废气的时刻的压力。这特别是在以下情况时成立，即当再循环管路在扫气用气体高压侧、在增压空气涡轮增压器或涡轮增压器级的下游要通入到进气道中，在所述涡轮增压器或涡轮增压器级上，要输入发动机的扫气用空气或增压空气被压缩。期望的是，导回的废气在扫气用气体高压侧导入到进气道中，并且由此再循环管路在涡轮增压器的涡轮机上游从进气道分支，以便也还不必把导回的废气送过涡轮增压器级的增压空气压缩机，由为这会将降低内燃机的总效率。在德国专利文献DE102007052118A1中描述了一种涡轮复合机动车柴油机，包括在高压侧的废气回引，也就是包括再循环管路在涡轮增压器的涡轮机上游从排气道的分支并且包括在增压空气压缩机的下游通入进气道中。在用来压缩增压空气的涡轮增压器的涡轮机的下游有一个另外的能由未导回的而是排出到环境中的废气流过的工作涡轮机集成到排气管路中，该工作涡轮机经由可控制的液压耦合器和传动机构连接到曲轴上。在此，导回的废气借助在再循环管路上安置的换热器冷却。这些换热器实施为蒸汽发生器并且与在废气管路上在工作涡轮机下游的其他的相应构成的换热器－蒸汽发生器一起用来驱动蒸汽涡轮机，该蒸汽涡轮机经由液压耦合器把驱动功率输出到曲轴上或传动系中的辅助总成例如发电机上。借助工作涡轮机可以一方面从排放到环境中的废气中提取没有被发动机涡轮增压器利用的能量。但是按照DE102007052118A，附加的工作涡轮机主要用来通过调节将工作涡轮机与曲轴连接的液压耦合器而调节在路径中对于排出的废气作为障碍的在工作涡轮机处出现的阻滞压力，并且由此调节导回废气相对于排出废气的份额和在排气道中在涡轮增压器上游存在的由导回废气具有的压力。将工作涡轮机与曲轴连接的液压耦合器因此最后被调节为，使再循环的废气升高到在扫气用气体高压侧在进气道中存在的压力水平上。在二冲程大型柴油机中，它包括在高压侧的废气回引，即包括再循环管路在涡轮增压器的涡轮机上游从排气道的分支以及包括在涡轮增压器的压缩机下游通入进气道中，相反通常在再循环管路中设有电动驱动的压缩机，以便把再循环气体升高到在扫气用气体高压侧在进气道中存在的压力水平上，例如从本申请人的国际专利文献WO94/29587A1(国际申请号PCT/DK93/00938)可得到。在那里在压缩机的上游在再循环管路中有洗气器。用来驱动再循环管路中的压缩机所需要的电功率在此可以例如从用来运行由内燃机驱动的船的船载电网的发电机组取得。但是由此降低了内燃机的总效率。另一种建议是，在这种类型的柴油机中经由液压工作的涡轮机驱动再循环管路中的风扇，该涡轮机又经由悬挂在发动机轴上的液压泵被供给高压液压油，参见美国专利申请US2009/0173071A1。在那里也已经公开了一种用来冷却引回的废气的冷却器。但是液压泵的在发动机轴处分接出的功率同样降低了柴油机的总效率。带有废气或燃烧气体再循环的二冲程大型柴油机的另一个实例从本申请人的德国专利文献DE10331187B4中得到。在这里可设有再循环压气机，即在再循环管路中设置的压缩机，用来把要导回的废气分流压缩到在扫气用气体高压侧、即在涡轮压缩机下游在进气道中存在的扫气用空气压力或增压空气压力。在再循环管路中设置的压缩机的电动辅助驱动器在此通过涡轮机得到支持，该涡轮机与再循环压气机一起形成低压涡轮增压器。该再循环涡轮机又由在涡轮增压器的增压空气压缩机下游的增压空气分支出来的、即被涡轮增压的增压空气分流驱动。该增压空气分流在再循环涡轮机驱动时被降低压力并且必须被导入到排气道中，不会有助于燃烧室增压。内燃机的总效率因此在这里降低了用来对用于驱动再循环涡轮机所需要的增压空气分流增压所使用的功率，并且降低了在电动的辅助驱动器上所消耗的功率。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的在于，在开头所述类型的内燃机中进一步提高总效率。本专利技术实现一种二冲程大型柴油机，其包括：至少一个通过缸和与曲轴共同作用的活塞限定的燃烧室，该燃烧室具有至少一个优选在排气阀的阀盘与相配的盘座之间形成的、用于把废气排出到排气道中的排气口和至少一个优选能通过活塞控制的、用于从进气道输入扫气用气体的进气口；至少一个涡轮增压器，该涡轮增压器具有在进气道中的压缩机和在排气道中的涡轮机；以及从排气道或燃烧室分支的并引导至进气道的再循环管路，用来把废气分流导回到进气道中，在该再循环管路中有至少一个再循环压气机，以便把导回的废气分流压入到进气道中的扫气用气流中；为了驱动再循环压气机，设有与再循环压气机以传递转矩的方式耦联的蒸汽涡轮机，蒸汽涡轮机与再循环压气机形成无传动机构的蒸汽涡轮机组合体；设有至少通过二冲程大型柴油机的一部分废气运行的蒸汽发生器，以便蒸发工作流体、优选水；并且工作流体管路包括至少一个从蒸汽发生器引导至蒸汽涡轮机的压力管，以便把蒸汽输送给与再循环压气机耦联的蒸汽涡轮机；在再循环管路中在蒸汽涡轮机的上游设有通过导回的废气分流运行的换热器，作为蒸汽发生器。按照本专利技术，柴油机、特别是二冲程大型柴油机具有无传动机构地与再循环压气机耦联的蒸汽涡轮机，用来驱动再循环压气机。有利地，由此在内燃机上总是出现的损耗热量可以用来驱动再循环压气机。由此可以例如在上述类型的大型的二冲程船用柴油机中节省大约2％的柴油机功率，否则为了驱动再循环压气机必须施加这样的柴油机功率。在此从燃烧室来的废气流特别适合用来分接出蒸汽发生的损耗热量。因此有利地设有至少通过内燃机的一部分废气运行的蒸汽发生器。这样可以例如在增压空气涡轮增压器级的废气低压侧上，蒸汽发生器由废气管路流过，该蒸汽发生器经由工作流体管路与蒸汽涡轮机连接，该蒸汽涡轮机与再循环压气机耦联。本专利技术特别是可以用在这种类型的内燃机中，其中，在增压空气涡轮增压器或涡轮增压器级的高压侧上废气再循环。在这种系统中特别有利的是，蒸汽发生器在再循环管路中设置在蒸汽涡轮机的上游。因为一方面在导回废气中包含的热能迄今没有被利用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
二冲程大型柴油机，其包括：至少一个通过缸（Z）和与曲轴共同作用的活塞（K）限定的燃烧室（B），该燃烧室具有至少一个优选在排气阀（A）的阀盘与相配的盘座之间形成的、用于把废气排出到排气道（12、15）中的排气口和至少一个优选能通过活塞（K）控制的、用于从进气道（11、13、14）输入扫气用气体的进气口；至少一个涡轮增压器（1），该涡轮增压器具有在进气道（11、13、14）中的压缩机（19）和在排气道（12、15）中的涡轮机（18）；以及从排气道（12、15）或燃烧室（B）分支的并引导至进气道（11、13、14）的再循环管路（3），用来把废气分流导回到进气道（11、13、14)中，在该进气道中有至少一个再循环压气机（10），以便把导回的废气分流压入到进气道（11、13、14)中的扫气用气流中；其特征在于，为了驱动再循环压气机（10），设有与再循环压气机（10）以传递转矩的方式耦联的蒸汽涡轮机（8），即与再循环压气机（10）形成无传动机构的蒸汽涡轮机组合体（8、10）的蒸汽涡轮机（8）。

【技术特征摘要】
2012.05.10 DE 102012009319.51.二冲程大型柴油机，其包括：至少一个通过缸(Z)和与曲轴共同作用的活塞(K)限定的燃烧室(B)，该燃烧室具有至少一个用于把废气排出到排气道(12、15)中的排气口和至少一个用于从进气道(11、13、14)输入扫气用气体的进气口；至少一个涡轮增压器(1)，该涡轮增压器具有在进气道(11、13、14)中的压缩机(19)和在排气道(12、15)中的涡轮机(18)；以及从排气道(12、15)或燃烧室(B)分支的并引导至进气道(11、13、14)的再循环管路(3)，用来把废气分流导回到进气道(11、13、14)中，在该再循环管路中有至少一个再循环压气机(10)，以便把导回的废气分流压入到进气道(11、13、14)中的扫气用气流中；其特征在于，为了驱动再循环压气机(10)，设有与再循环压气机(10)以传递转矩的方式耦联的蒸汽涡轮机(8)，所述蒸汽涡轮机(8)与再循环压气机(10)形成无传动机构的蒸汽涡轮机组合体；设有至少通过二冲程大型柴油机的一部分废气运行的蒸汽发生器(5)，以便蒸发工作流体；并且工作流体管路(4)包括至少一个从蒸汽发生器(5)引导至蒸汽涡轮机(8)的压力管，以便把蒸汽输送给与再循环压气机(10)耦联的蒸汽涡轮机(8)；在再循环管路(3)中在蒸汽涡轮机(8)的上游设有通过导回的废气分流运行的换热器，作为蒸汽发生器(5)；设有仅一个蒸汽节流阀(17)用于控制蒸汽涡轮机转速，该蒸汽节流阀设置在从蒸汽发生器(5)引导至蒸汽涡轮机(8)的压力管中；再循环管路(3)引导通过洗气装置(7)，所述洗气装置设置在蒸汽发生器(5)的下游和再循环压气机(10)的上游。2.按照权利要求1所述的二冲程大型柴油机，其特征在于：工作流体管路(4)在蒸汽发生器(5)的区域中构成为引导通过废气路径的管段或管束段；和/或工作流体管路(4)在蒸汽发生器(5)的区域中构成为蒸汽锅炉区段，该蒸汽锅炉区段包围构成为烟气管段或烟气管束段的废气路径。3.按照权利要求1所述的二冲程大型柴油机，其特征在于：所述排气口在排气阀(A)的阀盘与相配的盘座之间形成。4.按照权利要求1所述的二冲程大型柴油机，其特征在于：所述进气口能通过活塞(K)控制。5.按照权利要求1至4之一所述的二冲程大型柴油机，其特征在于：工作流体管路(4)从蒸汽涡轮机(8)引导至按照流动设置在下游的冷凝器(9)并且从那里引导至供给泵(...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·谢姆特鲁普，
申请(专利权)人：曼柴油机涡轮机欧洲股份公司曼柴油机涡轮机德国分公司，
类型：发明
国别省市：