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_3

文档序号:8540592阅读:来源:国知局
第一排气接收器部分3a的出口离开第一排气接收器部分3a并且由第一排气导管18路由至涡轮增压器5的涡轮机8的入口,进而提供动力给涡轮增压器5。排气经由第二排气管道7离开涡轮机8。
[0061]第一排气导管18具有支路20,其路由部分排气至次级涡轮增压器15。次级涡轮增压器15的压缩机压缩扫气,并且导管16路由将所压缩的扫气从级涡轮增压器15路由至第二扫气器接收器部分2b的入口。中间冷却器52在扫气从次级祸轮增压器15至第二扫气接收器部分2b的路上冷却扫气。在一个实施例(未示出)中,发动机包括两个或者多个次级涡轮增压器。
[0062]从第二扫气接收器部分2b,扫气参与次级气缸I中的一个的燃烧过程(在本实施例中是一个单个次级气缸1,但是可以理解的是可以是多个的次级气缸)。在第二排气接收器部分3b中接收进而在次级气缸I中产生的排气。进而,执行次级气缸I中的燃烧过程而无须再循环排气。在一个实施例中,次级气缸I可以被配置为通过排气阀的定时进行内部排气再循环,以为了降低NOx排放。在另一个实施例中,次级气缸利用调水乳化燃油的注射水操作以便NOx降低。
[0063]在第二排气接收器部分3b中接收的排气经由第二排气接收器部分3b的出口离开第二排气接收器部分3b并且由排气再循环导管19路由至汇总点28,进而再循环排气与来自涡轮增压器5的涡轮机9的扫气混合。
[0064]第二排气接收器部分3b上的第二出口经由至旁路管道的可控阀33连接至第一排气导管18。这通过利用可控可变阀33旁路排气接收器的两个部分提供控制排气再循环(EGR)率的方法。控制EGR率的另一个方法是使用可变涡轮增压器。
[0065]通常,在大型涡轮增压二冲程内燃发动机中,气缸I的入口侧上的扫气中的压力将高于相关气缸的出口侧的排气中的压力,否则,不可能发生扫气,因为压力在支配的流方向可能在朝向入口的错误方向中。大型轮增压二冲程内燃发动机的这个方向使得其不可能简单地允许排气通过管道流动至用于排气再循环的入口侧而没有风机或者类似物的辅助。
[0066]利用根据本实施例的发动机,在正常发动机操作期间,第二扫气器接收器部分2b中的压力将高于第二扫气接收器部分3b中的压力,第二扫气接收器部分3b中的压力将高于第一扫气接收器部分2a中的压力,第一扫气接收器部分2a中的压力相反将高于第一排气接收器部分3a中的压力,即P_2b>P_3b>P_2a>P_3a。因此,该实施例提供具有排气再循环的发动机而无须风机。在100%负载下,对于进气和排气系统中的表压的典型数值可以例如是:
[0067]P_2b = 4.0 巴(g)
[0068]P_3b = 3.9 巴(g)
[0069]P_2a = 3.8 巴(g)
[0070]P_3a = 3.7 巴(g)
[0071]图5示出了与图4的实施例大致相同的另一个实施例,除了该实施例操作无须可控阀33并且单个中间冷却器12在汇总点28和第一扫气接收器部分2b的入口之间显示并且冷却扫气器和再循环排气的混合。根据该实施例的发动机的操作与图4的实施例的大致相同,除了没有使用控制阀33和在该实施例中,P_2b>P_3b>P_2a>P_3a,并且典型操作压力是如对于图4的实施例所指示的。该实施例的优点是不需要EGR冷却器,明显降低成本。
[0072]图6示出了与图4的实施例相似的实施例,除了该实施例不使用次级涡轮增压器。相反,鼓风机25用于增加扫气器导管11中压缩扫气的压力。导管26从扫气器导管11分支并且使用风机25路由压力增加的扫气至第二扫气接收器部分2b。因此,第二排气接收器部分3b中的压力高于第一扫气接收器部分2a中的压力,并且进而来自第二排气接收器部分3b中的排气将通过排气导管19和经由排气冷却器53流动至汇总点28。根据该实施例的发动机的操作与图4的实施例的大致相同,除了没有使用控制阀33和在该实施例中P_2b>P_3b>P_2a>P_3a,并且典型操作压力是如对于图4的实施例所指示的。该实施例的优点是不需要所选择的次级涡轮增压器和风机25处理“脏的”排气并且可以利用干净扫气操作。
[0073]图7示出了与图5的实施例相似的实施例,除了第二涡轮增压器15通过经由管道27来自第二排气接收器部分3b的排气驱动,并且导管26从扫气导管11分离并且将压缩的扫气供给给第二涡轮增压器15的压缩机的入口,使得第二涡轮增压器可以进一步增加扫气的压力至所需要的级别以用于将其发送至第二扫气接收器部分2b。根据该实施例的发动机的操作与图4的实施例的大致相同,并且在该实施例中P_2b>P_3b>P_2a>P_3a。在100%负载下,对于进气和排气系统中的表压的典型数值可以例如是:
[0074]P_2b = 4.0 - 6.0 巴(g)
[0075]P_3b = 3.9-5.9 巴(g)
[0076]P_2a = 3.8 巴(g)
[0077]P_3a = 3.7 巴(g)
[0078]该实施例的优点是EGR气体中的能量是可以再使用的而不是在冷却器中损失。另夕卜,较高的压力允许终极发动机调谐用于较低的NOx。
[0079]图8示出了与图7的实施例相似的实施例,除了存在更大数量的成列的气缸,也就是总共8个气缸,其中,6个初级气缸I分别连接至第一扫气接收器部分2a和第一排气接收器部分3b,并且2个次级气缸分别连接至第二扫气接收器部分2b和第二排气接收器部分3bο另外,中间冷气器52已经放置在导管16中。根据该实施例的发动机的操作与图7的实施例的大致相同,并且在此实施例中,P_2b>P_3b>P_2a>P_3a。在100%的负载下,对于进气和排气系统中的表压的典型数值可以例如是:
[0080]P_2b = 4.0 - 6.0 巴(g)
[0081]P_3b = 3.9-5.9 巴(g)
[0082]P_2a = 3.8 巴(g)
[0083]P_3a = 3.7 巴(g)
[0084]根据图9的实施例与图5的实施例相似,除了与图7和图8的实施例相似地存在大量气缸,并且多个阀77、78、79增加至系统。另外,第二涡轮增压器15的压缩机从支路导管26接收所压缩的扫气。根据该实施例的发动机的操作与图4的实施例相似,并且在此实施例中,P_2b>P_3b>P_2a>P_3a。在100%的负载下,对于进气和排气系统中的表压的典型数值可以例如是:
[0085]P_2b = 4.0 - 6.0 巴(g)
[0086]P_3b = 3.9-5.9 巴(g)
[0087]P_2a = 3.8 巴(g)
[0088]P_3a = 3.7 巴(g)
[0089]图10示出了原图9的实施例如何在不使用排气再循环的模式下操作。至此,将EGR导管19中的阀77关闭,将导管26中的阀79关闭和将用于第二涡轮增压器15的压缩机的入口管道中的阀78打开。另外,将分离第二扫气接收器部分2b与第一扫气接收器部分2a的壁21打开,并且将分离第二排气接收器部分3b与第一排气接收器部分3a的壁31打开,进而,在扫气接收器2和排气接收器3中仅有一个单一通过腔室。
[0090]为了打开壁21或者31,后者可以包括如图13所示的大型蝶阀45。蝶阀45的圆板可以优选地在位于图13中所示出的两个位置之间的所有致动器的导向下移动,以便打开或者关闭壁中的开口,使得排气接收器3上扫气接收器2的两个部分连接或者断开。
[0091 ] 在
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