用于v型内燃机的废气门排气线路及v型内燃机的制作方法_4

文档序号:8823031阅读:来源:国知局
有约60-110 cm的直径。
[0094]工业实用性
[0095]在下文中,将参考附图描述例如图1中所示的内燃机的操作。图1的内燃机I可以是V型双燃料内燃机,以诸如重燃油、柴油机油等的液体燃料运行,或以诸如天然气、丙烷等的气体燃料运行。当以液体燃料运行时,V型双燃料内燃机I可处于液体燃料模式(在下文中称为LFM),并且当以气体燃料运行时,V型双燃料内燃机I可处于气体燃料模式(在下文中称为GFM)。
[0096]一般地,V型双燃料内燃机可根据控制依赖于期望的空气-燃料比的发动机的λ(lambda)控制策略操作,使得可控制供应给气缸16A_16D、26A_26D中的每一个的空气和燃料的量具有期望的空气-燃料比。
[0097]当V型双燃料内燃机I处于LFM操作时,具有预定的空气-燃料比的液体燃料和压缩空气的混合物可提供给气缸16A-16D、26A-26D,并在这些气缸中燃烧。燃烧之后,排气可被引导到第一排气歧管14和第二排气歧管24中。随后,来自第一排气歧管14和第二排气歧管24的排气可被引导到分别用于驱动第一压缩机34和第二压缩机44的第一涡轮机32和第二涡轮机42,进而可经由第一进气歧管12和第二进气歧管22压缩供应给气缸16A-16D、26A-26D 的进气。
[0098]驱动第一涡轮机32和第二涡轮机42后,排气可分别通过第一排气短管50和第二排气短管60,并且然后可被引导到相关联的排气处理系统(图1中未示出)中,或经由排气管53、63直接排放到环境中。
[0099]应当注意,处于LFM时,废气门系统70和吹除系统80可不被操作。因此,第一节流阀V1、第二节流阀V2以及第三节流阀V3可处于关闭位置,并且因此可限制从其中通过的排气和压缩空气。
[0100]当V型双燃料内燃机I处于GFM操作时,具有期望的空气-燃料比的气体燃料和压缩空气的混合物可提供给气缸16A-16D、26A-26D,并在这些气缸中燃烧。在一些实施例中,本领域的技术人员将认识到,为启动气态的空气-燃料混合物的燃烧,少量所谓的点火燃料的液体燃料,如柴油燃料,可被注入到气缸16A-16D、26A-26D中,以点燃空气-燃料混合物,从而启动燃烧过程。燃烧后,排气可分别被引导到第一排气歧管14和第二排气歧管24中。
[0101]同时,发动机控制单元(图中未示出)可配置为基于诸如期望的发动机功率输出、加速踏板位置、歧管压力、气体压力或者适于计算期望的空气-燃料比的任何其他参数来连续地计算期望的空气-燃料比。
[0102]依赖于期望的空气-燃料比,发动机控制单元例如可控制诸如废气门系统70和/或吹除系统80的发动机部件。特别地,发动机控制单元可控制第一节流阀V1、第二节流阀V2以及第三节流阀V3。通过控制节流阀V1、节流阀V2、节流阀V3,可控制通过第一涡轮机和第二涡轮机的排气的量并引导到第一进气歧管12和第二进气歧管22的压缩空气的量。
[0103]通过控制驱动第一涡轮机32和第二涡轮机42的排气量,可控制进气的压缩,因为第一压缩机34和第二压缩机44的功率可由第一涡轮机32和第二涡轮机42的功率控制。为控制引导到第一涡轮机32和第二涡轮机42的排气量,发动机控制单元可通过启动第一致动器110和第二致动器210调整第一节流阀Vl和第二节流阀V2的各自的阀板214的位置。随后,第一致动器110和第二致动器210可产生致动器杆112和第一控制杆120的线性运动,这可使枢转销204转动。然后枢转销204的转动运动可使第二控制杆130沿向上或向下的方向移动,然后这可使接合到阀轴212的回转装置230转动阀轴212,从而调整阀板的位置,继而,调整通过第一节流阀Vl和第二节流阀V2的排气量。
[0104]类似地,发动机控制单元可控制第三节流阀V3,从而通过吹除从第一空气连接件11和第二空气连接件21流出的压缩空气,控制引导到第一进气歧管12和第二进气歧管22的进气量。
[0105]应当注意,第一流阀V1、第二节流阀V2和第三节流阀V3可彼此独立地控制。因为每个气缸组10、20期望的空气-燃料比,可彼此独立地计算,因此,可确保通过第一涡轮机32和第二涡轮机42的排气量可彼此独立地控制,这又可确保第一气缸组10和第二气缸组20可彼此独立地控制。
[0106]参照图1,通过第一涡轮机32和第二涡轮机42、废气门系统70以及排气系统80后,排气和吹除空气通常可分别被引导到第一排气短管50和第二排气短管60。随后,排气和吹除空气可分别经由排气管53、63被引导到例如排气处理系统或直接排放到环境中。
[0107]所公开的排气线路可用在中等尺寸到大尺寸的V型内燃机中。具体地,内燃机I可定尺寸并配置为在例如船只、较大船舶或发电厂中使用。
[0108]在此,术语“内燃机”可指内燃机可用作固定式动力提供系统的主要发动机或辅助发动机,动力提供系统例如用于产生热和/或电的发电厂以及诸如巡航班轮、货船、集装箱船和油轮的船舶/船只。用于内燃机的燃料可包括柴油、船用柴油、重燃油、替代燃料或它们的混合物以及天然气。
[0109]另外,在此使用的术语“内燃机”没有特别限制并包含任何满足以下的发动机,其中燃料与氧化剂发生燃烧反应产生高温高压气体,高温高压气体直接施加到发动机的可动部件,例如活塞或涡轮叶片,并使它移动一定距离,从而产生机械能。因此,本文所用的术语“内燃机”包括活塞发动机和涡轮机。
[0110]在下文中,汇总了关于具有用于控制节流阀的操作的控制系统的节流阀组件的各个方面:
[0111]方面1.一种用于控制内燃机(I)的热排气流的节流阀组件,所述节流阀组件包含:
[0112]节流阀(Vl,V2,V3 ),其包含限定气体路径(218 )的阀主体(216),延伸到气体路径(218 )的可枢转阀轴(212 ),以及刚性地安装到阀轴(212 )并通过可枢转阀轴(212 )在气体路径(218)中可转动的阀板(214);以及
[0113]控制系统(100,200,300),其包括:
[0114]致动器(110,210,310),其均配置为产生线性运动;以及
[0115]转换机构(201 ),其接合到致动器(110,210,310)并配置为将致动器(110,210,310)的线性运动转换成阀轴(212)的转动运动,用于打开和关闭节流阀(VI,V2,V3),
[0116]其中,致动器(110,210,310)与节流阀(VI,V2,V3)间隔开布置,使得防止致动器(110,210,310)受源于流经节流阀(VI,V2,V3)的热排气产生的热量的损害。
[0117]方面2.根据方面I所述的节流阀组件,其中,致动器(110,210,310)包含接合到转换机构(201)的致动器杆(112)。
[0118]方面3.根据方面I和2中任一项所述的节流阀组件,其中,转换机构(201)包含回转装置(230),回转装置(230)配置为接合到节流阀(VI,V2,V3)并致动节流阀(VI,V2,V3)。
[0119]方面4.根据方面3所述的节流阀组件,其中,转换机构(201)进一步包含第一控制杆(120),第一控制杆(120)包括第一端(122)以及第二端(124),第一端(122)接合到致动器(110,210,310)的致动器杆(112),并且第二端(124)接合到回转装置(230)。
[0120]方面5.根据方面4所述的节流阀组件,其中,回转装置(230)是滑轮,滑轮配置为中心地接合到节流阀(VI,V2,V3)的阀轴(212),并且第一控制杆(120)的第二端(124)偏心地接合到滑轮。
[0121]方面6.根据方面2所述的节流阀组件,其中,转换机构(201)包含:包括第一端
[122]和第二端(124)的第一控制杆(120)、包括第一端(132)和第二端(134)的第二控制杆(130)以及接合单元(220),其中
[0122]第一控制杆(120)的第一端(122)接合到致动器(110,210,310)的致动器杆(112),
[0123]第一控制杆(120)的第二端(122)接合到接合单元(220),
[0124]第二控制杆(130)的第二端(134)接合到接合单元(220),并且
[0125]第二控制杆(130)的第一端(132)配置为接合到节流阀(V1、V2、V3),用于致动节流阀(VI,V2,V3)o
[0126]方面7.根据方面6所述的节流阀组件,其中,接合单元(220)包含枢转销(204),枢转销(204)包括转动轴线(209)、第一凸角(206)以及第二凸角(208),第一控制杆(120)的第二端(122)相对于转动轴线(209)偏心地接合到第一凸角(206),并且第二控制杆(130)的第二端(134)相对于转动轴线(209)偏心地接合到第二凸角(208)。
[0127]方面8.根据方面1-8中任一项所述的节流阀组件,其中,致动器(110,210,310)是电致动器。
[0128]方面9.根据方面1-8中任一项所述的节流阀组件,其中,节流阀(VI,V2,V3)是用于控制内燃机(I)的排气流的废气门阀。
[0129]方面10.根据方面1-8中任一项所述的节流阀组件,其中,节流阀(VI,V2,V3)是用于控制内燃机(I)的气流的吹除阀。
[0130]方面11.一种内燃机(1),包含:
[0131]至少一个主排气路径(18,28),其均配置为将排气引导到涡轮增压器(30,40)的涡轮机(32,42);以及
[0132]废气门系统(70),其流体地连接到至少一个主气体路径(18,28)并配置为绕过涡轮机(32,42),废气门系统(70)包含至少一个根据方面1-9中任一项的节流阀组件。
[0133]方面12
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