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_2

文档序号:8540592阅读:来源:国知局
34]图8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;
[0035]图9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;
[0036]图10是示出另一种操作模式的图9的发动机的实施例的示意图;
[0037]图11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;
[0038]图12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;
[0039]图13是用于选择性连接和断开排气接收器和扫气接收器的两个部分的阀的示意图;以及
[0040]图14是用于选择性连接和断开排气接收器和扫气接收器的两个部分的另一个阀的示意图。
【具体实施方式】
[0041]在以下详细描述中,将通过示例性实施例描述大型低速二冲程发动机。图1至图3示出了具有曲轴42和十字头43的大型低速涡轮增压二冲程柴油发动机。图3在剖视图中示出了具有进气和排气系统的大型低速涡轮增压二冲程柴油发动机的示意图。在此示例性实施例中,发动机具有成列的四个气缸1,例如发动机是单列气缸。仅为了示出的目的,图1示出了具有四个气缸I的发动机。明显的是,事实上可以使用任何其它数量的气缸I而不偏离本发明的方面。大型涡轮增压二冲程柴油发动机具有由发动机框架45承载的成列的通常介于4和16个之间的气缸。发动机可以例如用作远洋船舶中的主发动机或者用作用于操作发电厂中的发电机的固定发动机。发动机的总输出可以例如介于从5000至110000KW的范围之内。
[0042]发动机是在气缸I的下部区域具有扫气端口 17和在气缸I的顶部具有排气阀4的二冲程单流类型的柴油发动机。发动机可以基于各种类型的燃料例如船用柴油、重质燃油或者气体(LPG、LNG、甲醇、乙醇)上操作。扫气从扫气接收器2传递至各个气缸I的扫气端口 17。气缸I中的活塞41压缩扫气,注射燃料,接下来燃烧并且生成排气。当排气阀4打开时,排气通过与相关的气缸I相关联的排气管道6流动进入排气接收器3并且通过第一排气管道向上至初级涡轮增压器5的涡轮机8,排气从初级涡轮增压器5的涡轮机8通过第二排气管道7流动离开。通过轴,初级涡轮增压器5的涡轮机8驱动经由气体进口 10供应的压缩机9。压缩机9传输增压扫气至导向扫气接收器2的扫气导管11。在实施例中(未示出),发动机具有多于一个的初级涡轮增压器。
[0043]扫气接收器2具有由例如板状金属构成的细长中空圆柱体和大致圆形的横截面轮廓以形成中空圆柱体。扫气接收器2沿着发动机的全长延伸并且将扫气供应给所有的气缸I。扫气接收器2具有实质的横截面直径和大的总容积,这是必须的,以为了防止由独立的气缸I的扫气端口 17打开和扫气进气导致的任何压力波动,即为了保证扫气接收器2中的恒定压力而不管独立气缸I的扫气的不规则消耗,。通常地,扫气接收器2的直径大于活塞I的直径。
[0044]在一个实施例中,例如对于具有大数量气缸I和巨大整体发动机长度的十分矩形发动机,发动机可以设置有两个扫气接收器2,每个扫气接收器具有其自己的壳体,扫气接收器2中的一个在气缸I的列的一端覆盖气缸I的大约一半并且另一个扫气接收器2在气缸的列的相对端部覆盖气缸的大约另一半。在现有技术中,发动机两个扫气接收器2将彼此流体连接。然而,在本发明中,两个扫气接收器将服务明显不均匀数目的气缸并且将不会在任何时候彼此流体连接。
[0045]排气接收器3具有例如由板状金属构成的细长中空圆柱体和大致圆形的横截面轮廓。板状金属被绝缘材料覆盖以避免热量损失。排气接收器3沿着发动机的全部长度延伸并且从所有气缸I经由延伸进入排气接收器3的各个排气管道6接收排气。排气接收机2具有相当大的横截面直径和大体积,这是所必需的,以为了防止由以高速打开和发送排气进入排气接收器3的各个气缸I的排气阀4导致的压力波动即进而保证排气接收器3中的恒定压力,而不管各个气缸I的排气的不规则传输。典型地,排气接收器3的直径比活塞I的直径更大。
[0046]在一个实施例中,例如对于具有大数量气缸I和巨大整体发动机长度的十分矩形发动机,发动机可以设置有2个排气接收器,排气接收器3中的一个在气缸I的列的一端覆盖气缸I的大约一半并且另一个排气接收器3在气缸的列的相对端部覆盖气缸I的大约另一半。在现有技术中,发动机的两个扫气接收器2将彼此流体连接。然而,在本发明中,两个扫气接收器将服务明显不均匀数目的气缸并且将不会在任何时候彼此流体连接。
[0047]在实施例(未不出)中,发动机包括两个排气接收器3,它们中的每个被分割成初级部分和次级部分,并且可以存在两个扫气器接收器,它们中的每个被分割成初级部分和次级部分。您同意这些方面使我们积极地覆盖了很长的发动机,其中不能够说具有覆盖12个气缸的初级部分和覆盖气缸的次级部分,因为12个气缸初级部分将太长了从而不能被单个壳体覆盖。
[0048]较小的扫气接收器和较小的排气接收器将服务无声的次级气缸,而较大的扫气接收器和较大的排气接收器将服务初级气缸。
[0049]参考图4,更详细地示出发动机的进气和排气系统。
[0050]扫气接收器2由在一个实施方式中是板状壁的分离壁21纵向地分割成为不等长度的第一扫气接收器部分2a和第二扫气器接收器部分2b,。在另一个实施例(未不出)中,第一扫气接收器部分2a和第二扫气接收器部分2b是例如由两个分离的接收器壳体形成的两个完全分离的体积。
[0051]同样地,排气接收器3被纵向地分割成为不等长度的第一排气接收器部分3a和第二排气接收器部分3b。在另一个实施例(未示出)中,第一排气接收器部分3a和第二排气接收器部分3b是例如由两个分离的接收器壳体形成的两个完全分离的体积。
[0052]气缸I被分割成为多个初级气缸I和多个次级气缸。通常存在比次级气缸I更大数量的初级气缸I。
[0053]第一扫气接收器部分2a和第一排气接收器部分3a沿着多个初级气缸I延伸并且连接至多个初级气缸I。
[0054]第一扫气接收器部分2a设置有入口并且第二扫气接收器部分2b设置有入口。
[0055]第二扫气接收器部分2b和第二排气接收器部分3b沿着多个次级气缸I延伸并且连接至多个次级气缸I。
[0056]第一排气接收器部分3a设置有出口并且第二排气接收器部分3b设置有出口。
[0057]因此,气缸列被分割成为多个初级气缸I和多个次级气缸I。仅用于说明的目的,图4示出了具有三个初级气缸I和一个次级气缸I的发动机。显而易见的是可以使用初级和次级气缸的数量的任何其它组合而不偏离本发明的方面。
[0058]扫气经由入口导管10路由至涡轮增压器5的压缩机9。压缩机9压缩扫气并且扫气导管11路由压缩的扫气至扫气接收器2。导管11中的扫气通过用于冷却压缩扫气的中间冷却器12,扫气以大约高达200°C至5°C和80°C之间的温度离开压缩机9。冷却的扫气经由由驱动马达驱动的辅助风机(未示出)通过,辅助风机在低或者部分负载条件下压缩充气流至充气接收器2。在较高的负载下,压缩机9传输充分压缩的扫气并且然后辅助风机经由止回阀(未示出)旁路。
[0059]扫气导管11通过汇总点28,在汇总点28,将再循环排气增加至扫气并且引导与再循环排气混合的扫气至第一扫气接收器部分2a的入口。从第一扫气接收器部分2a,扫气和再循环排气的混合参与在初级气缸I中的一个中的燃烧过程。在第一排气接收器部分3a中接收进而在初级气缸I中产生的排气。然而,利用再循环排气执行初级气缸I中的燃烧过程进而允许低NOx排放水平。
[0060]在第一排气接收器部分3a中接收的排气经由
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