燃气发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃气发动机，具有用于混合两种气体成分的混合单元，该气体成分被提供给燃气发动机的一个或多个燃烧室，混合单元特别是用于混合燃气和增压空气。本发明在此特别是涉及燃气发动机，该燃气发动机具有用于为气体成分至少之一增压的废气涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]在此，在图1a和Ib中示出两个由现有技术已知的变型，如燃气和增压空气的混合物形成可以在具有废气涡轮增压器的燃气发动机中实现。在此，分别示出具有废气涡轮增压器2的内燃机I，该废气涡轮增压器由在排气系5中设置的涡轮机3和布置在涡轮机上游的压气机4组成。增压空气的输送在此通过输送装置8实现，燃气的输送通过输送装置9实现。
[0003]在图1a中示出的装置中在无压力区域中实现混合物形成，例如通过文氏管气体混合器。气体混合器7因此在增压空气系中定位在压气机4之前。
[0004]虽然对于尽可能精确和动态的进气量控制有利的是，混合物形成的位置可以尽可能贴近地在燃烧室之前并因此在压气机4之后实现。然而，燃气无压力地喷入吸入空气中不再可能。
[0005]在图1b中示出的装置中，其中混合单元7在进气线路中设置在压气机4之后，因此也必须压缩燃气9。这在已知的装置中借助于机械或电气栗10实现。然而，整个系统的优化效率由此不可实现。
【发明内容】
[0006]本发明的任务因此在于，特别是在效率方面改善已知的燃气发动机。
[0007]该任务按照本发明通过按照权利要求1的燃气发动机解决。
[0008]按照本发明的燃气发动机包括用于混合至少两种气体成分的混合单元，该气体成分被提供给燃气发动机的一个或多个燃烧室。此外，燃气发动机具有至少两个压气机，通过该压气机将所述两种气体成分在输送给混合单元之前分开地压缩。按照本发明，两个压气机在此由设置在燃气发动机的排气系中的涡轮机驱动。特别是两种气体成分可以在此是增压空气和燃气。
[0009]本发明因此允许吸入空气和燃气分开压缩，从而介质的混合可以尽可能接近燃烧室实现。由此关于动态性、精确性和气缸平衡产生改善的混合物调节。此外，燃气的压缩可以按照本发明以如下效率实现，该效率对于已知方法是具有优势的，因为借助于废气涡轮增压器对两个气体成分进行压缩。
[0010]因此，按照本发明废气涡轮增压器的原理不仅用于增压空气，而且分开地也用于燃气。在此设有至少一个涡轮机，该涡轮机通过发动机的排气驱动，并且驱动用于两个气体成分的两个单独的压气机。
[0011]按照本发明在此也可以分开压缩并且仅仅在压缩之后混合不同于燃气和增压空气的其它气体介质和/或如果可能还有另外的气体成分。
[0012]此外，也可以通过压气机分开压缩两种以上的气体成分，该压气机由至少一个在排气系中设置的涡轮机驱动。
[0013]本发明因此基于借助于一个或多个废气涡轮增压器压缩吸入空气和燃气，其中两种介质在压缩期间保持分开。由此实现改善的混合物调节，因为混合物形成的调节接近燃烧室实现。纯燃气的压缩在此单独地实现，然而相对于现在存在的方法在效率上有优势。所述机器在此在功能上由两个栗组成，所述栗作用于两种或多种介质一一空气和一种或多种气态燃料一一，并且所述栗通过一个或两个涡轮机通过发动机的废气驱动。用于另外的介质的分开压缩的组合根据相同的原理同样是可能的。
[0014]在本发明的第一实施形式中，两个压气机在此共同由一个涡轮机驱动。该实施形式具有的优点在于，在驱动侧上不需要双倍的构件。此外，用于两种气体成分特别是用于燃气和增压空气的两个压气机的转速相互固定耦合。因此也不需要两个构件的单独调节。在一个特别优选的实施形式中，两个压气机和涡轮机在此设置在共同的轴上。由此产生特别简单的构造。
[0015]在第二实施形式中，两个压气机反之相互分开地通过两个在排气流中设置的涡轮机驱动。在此虽然需要略微更大的构造成本。然而可以借助于标准构件，因为实际上应用两个废气涡轮增压器，其中之一压缩第一气体成分而另一压缩另一气体成分。该废气涡轮增压器的两个涡轮机在此都设置在排气流中并且因此通过内燃机的废气驱动。
[0016]在第一变型中在此两个涡轮机串联地在排气流中设置。废气因此依次流经两个涡轮机。
[0017]在一个备选的实施变型中，两个涡轮机反之并联地设置在排气流中。优选地，在这样的布置中设有控制装置，例如阀装置或活门，通过其可以驱控流经第一或第二涡轮机的排气流的份额。
[0018]在所有按照本发明的实施形式中可以将一个或多个用于涡轮机的旁路设置在排气流中。有利地在此分别设有控制装置，例如阀装置或活门，通过其可以控制通过一个或多个旁路的排气流。
[0019]如果两个涡轮机串联地设置，那么有利地给每个涡轮机分别配置一个旁路，以便可以单独地控制流经相应涡轮机的排气流。通过单独设置的旁路管路可以独立地调节通过两个涡轮机的排气流。因此可以以最大的效率调节不仅绝对增压压力而且也可以调节混合比例(通过空气增压压力与燃气增压压力的比例)。备选地然而也可以考虑的是，设有唯一的旁路，该旁路桥接两个串联连接的涡轮机。因此通过控制器驱控通过两个涡轮机的排气流。
[0020]在具有两个并联设置的涡轮机的设置中，旁路有利地与两个涡轮机并行设置。
[0021]如果设有仅仅一个涡轮机用于驱动两个压气机，那么该涡轮机优选同样具有旁路，通过该旁路可以控制涡轮机的转速。
[0022]优选地，燃气发动机在此具有控制器，该控制器控制通过一个或多个旁路的流和/或一个或多个涡轮机的转速。
[0023]优选地，两个压气机如此设计，使得将增压空气压缩到1.5巴至6巴的超压或过压，而燃气被压缩到高2至4倍的压力。绝对增压压力和两个增压压力的比例依赖于寻求的混合和调节性能以及混合比例(λ)。在此同样可以设有控制器，控制器相应地驱控压气机或涡轮机。
[0024]此外，按照本发明的燃气发动机可以具有至少一个设置在压气机之一与混合单元之间或设置在混合单元之后的冷却器。在一个实施变型中，在两个压气机与混合单元之间分别设置冷却器。在此特别是可以在压气机与混合单元之间在增压空气系中设有增压空气冷却器和/或在压气机与混合单元之间在燃气系中设有燃气冷却器。在此，两个冷却器可以形成一个结构单元。在一个备选实施方案中，冷却器可以实现为在混合单元与燃烧室之间的混合冷却器。
[0025]在第一按照本发明的变型中，混合单元设置在用于各个燃烧室的进气线路的分支之前。因此在用于增压空气的压气机与进气线路的分支之间的任意位置上实现加压燃气的中央管进气或中央管扫气。
[0026]备选地，混合单元可以具有至少两个混合区域，所述混合区域分别设置在用于各个燃烧室的进气线路的分支之后。特别优选地因此实现加压燃气直接吹入每个单个的气缸的相应进气通道中。因此，在该变型中不仅在增压空气系中而且燃气系中实现分支。
[0027]燃气发动机优选具有控制器，通过控制器可以控制和