具有排气和扫气接收器的大型慢速运行涡轮增压两冲程内燃发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种设置有排气接收器和扫气接收器的具有十字头的大型慢速运行的单流涡轮增压两冲程内燃发动机。
【背景技术】
[0002]具有十字头的大型慢速运行两冲程内燃发动机通常应用于大型船舶的推进系统中或者在发电厂中用作原动机。这些发动机具有设置在活塞和曲轴之间的十字头。
[0003]排放要求已经并将越来越难以满足，尤其是相对于单氮氧化物的级别。
[0004]排气再循环是一种已知有助于小快速运行的柴油发动机降低NOx排放的措施。然而，到现在仅有极少数商业经营的大型二冲程柴油发动机使用排气再循环。原因是难以在大型二冲程柴油发动机中执行排气再循环。
[0005]一种已知的方法是将排气从涡轮机的低压侧通过EGR冷却器路由至发动机压缩机的入口。不幸的是，这种方法需要所有的排气每次被膨胀和再压缩气体被膨胀和压缩，进而导致效率损失。此外，EGR是通过设计为冷却洁净空气的中间冷却器/后冷却器进行路由，洁净空气与在这种情况中需要被冷却的含颗粒空气相反。结果是，颗粒会淤积冷却器，导致其效率的损失。
[0006]另一种已知的EGR的方法从排气接收器泵送排气进入位于新鲜空气中间冷却器下游的进气接收器。同时缓和中间冷却器的淤积，该方法需要其它额外鼓风机泵送再循环废气到入口侧。
[0007]又另一种方法是保留发动机的所有汽缸中的内部EGR。虽然这是一个相对简单的方法，这种方法存在的缺点是EGR未被冷却，因此不太有效。
[0008]在大型二冲程柴油发动机中实施排气再循环已经被证明是具有挑战性的一个原因是从排气接收器传输再循环排气进入扫气气流所需要的电力的量。在大型两冲程柴油发动机中，扫气压力通常比大型二冲程柴油发动机中的排气接收器中的压力高大约0.3巴之多。因此，鼓风机或其它装置需要用于迫使再循环排气从排气接收器进入扫气系统。在大缸径12或14气缸二冲程柴油发动机中，例如MAN B&ff 12K98MC-C发动机，驱动这样鼓风机所需的电力接近0.5MW。用在排气系统上的是大量的能量并且用于利用这样大电力需求驱动鼓风机的电驱动马达是极其昂贵的。此外，克服该压力差的任何鼓风机或装置被放置在燃烧过程中的“脏”侧，这构成对鼓风机材料的显著要求。
[0009]因此，由于这些部件的尺寸，在用于大型二冲程内燃发动机的排气再循环系统中用于器械例如鼓风机和驱动马达的第一成本总计为一大笔钱。此外，从EGR操作到非EGR操作的改变已经构成例如相对于涡轮增压器的均衡的挑战。
【发明内容】
[0010]基于该背景，本申请的目的是提供一种具有排气再循环系统的大型低速运行涡轮增压二冲程内燃发动机，其克服了或者至少降低了以上指出的问题。
[0011]该目的是通过提供一种具有十字头的单流类型的大型低速运行涡轮增压二冲程内燃直列发动机，发动机包括:单个气缸列，每个气缸在该气缸的下部分处或者附近设置有扫气端口并且在该气缸的顶部处设置有单个排气阀；涡轮增压器，其具有驱动压缩机的涡轮机；细长扫气接收器，其沿着该气缸列延伸，该扫气接收器经由该扫气端口连接至该气缸；细长排气接收器，其沿着该气缸的列延伸，该排气接收器经由该排气阀连接至该气缸；该扫气接收器被纵向地分割为至少两个扫气接收器部分，第一扫气接收器部分连接至一个或者多个初级气缸并且第二扫气接收器部分连接至一个或多个次级气缸；该第一扫气接收器部分设置有入口并且该第二扫气接收器部分设置有入口 ；该第二扫气接收器部分可选择地连接至该第一扫气接收器部分；该排气接收器被纵向地分割为至少两个排气接收器部分，第一排气接收器部分经由一个或者多个排气管道连接至该一个或者多个初级气缸并且第二排气接收器部分经由一个或者多个排气管道连接至一个或者多个次级气缸，该第一排气接收器部分设置有出口并且该第二排气接收器部分设置有出口，该第二排气接收器部分可选择地连接至该第一排气接收器部分。
[0012]通过提供设置为可选择地连接至彼此的在相应的接收器中具有部分的分隔的排气接收器和分隔的扫气接收器，变得能够在所有气缸连接至一个大型扫气接收器和连接至一个大型扫气器接收器的传统的发动机的运行和具有连接至扫气接收器的第一部分和连接至排气接收器的第一部分的多个初级气缸和连接至扫气器接收器的第二部分和连接至排气接收器的第二部分的多个次级气缸的非传统发动机的运行之间切换。通过提供分别用于初级气缸和用于次级气缸的接收器的专用部分，变得能够与次级气缸不同地操作初级气缸，例如基于不同燃料和不同的EGR率。通过进一步提供接收器中的部分之间的选择性连接，变得能够快速地或者自动地在不同操作模式下切换，进而提供例如在限制排放级别的区域尽可能干净地操作发动机和在较少限制排放级别的区域尽可能燃料有效地操作发动机之间的切换所需要的额外灵活性。
[0013]产生用于初级气缸的排气的次级气缸可以基于降低所需要的NOX降低量的不同的燃料/不同过程运行，例如这些次级气缸可以基于蒸馏液和乙醇操作，同时初级气缸基于重燃油操作。
[0014]特别对于利用气体作为燃料操作的发动机，解决方案似乎更有利。
[0015]在实施例中，该第一排气接收器部分通过在该细长排气接收器中的横壁与该第二排气接收器部分离。
[0016]在另一个实施例中，该第一排气接收器部分具有中空内部空间并且其中该第二排气接收器部分具有中空内部空间。
[0017]在另一个实施例中，该细长排气接收器具有限定腔室的中空圆柱形，该腔室是被延伸穿过该排气接收器的内部的横壁纵向分隔。
[0018]在另一个实施例中，该横壁设置有可选择地关闭的开口以用于建立该第一排气接收器部分和该第二排气接收器部分之间的选择性流体连接。
[0019]在另一个实施例中，该可选择地关闭的开口被电子地控制并且可操作地连接至该发动机的电子控制单元。
[0020]在另一个实施例中，该第一扫气接收器部分与该第二扫气接收器部分通过该细长扫气接收器中的横壁分隔。
[0021]在另一个实施例中，该第一扫气接收器部分具有中空内部空间并且其中该第二扫气接收器部分具有中空内部空间。
[0022]在另一个实施例中，该细长扫气接收器具有限定腔室的中空圆柱形，该腔室是被延伸穿过该排气接收器的内部的横壁纵向分隔。
[0023]在另一个实施例中，该横壁设置有可选择地关闭的开口以用于建立该第一扫气接收器部分和该第二扫气接收器部分之间的选择性流体连接。
[0024]在另一个实施例中，该可选择地关闭的开口是电子可控制的并且可操作地连接至该发动机的电子控制单元。
[0025]根据本公开的发动机的进一步目的、特征、优点和性能将从详细的描述变得明显。
【附图说明】
[0026]在本说明书的以下详细部分中，参考附图中示出的示例性实施例将更详细地解释本发明。
[0027]图1是根据示例性实施例的大型二冲程柴油发动机的正视图。
[0028]图2是图1的大型二冲程发动机的侧视图。
[0029]图3是根据图1的大型二冲程发动机的横截面示意图。
[0030]图4是更详细地示出进气和排气系统的图1的发动机的示意图。
[0031]图5是更详细地示出进气和排气系统的图1的发动机的另一个实施例的示意图；
[0032]图6是更详细地示出进气和排气系统的图1的发动机的另一个实施例的示意图；
[0033]图7是更详细地示出进气和排气系统的图1的发动机的另一个实施例的示意图；
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