专利名称：活塞式内燃发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种活塞式内燃发动机，特别是涉及一种二冲程大型柴油发动机，其具有至少一个气缸，在气缸的后面设置一个排气总管而在气缸的前面设置一个增压空气存储器并且具有至少一个废气涡轮增压器，其涡轮可以由排气总管供给废气并且其压气机供给增压空气存储器以增压空气，一个增压空气冷却器设置在增压空气存储器的前面，其中设置一个用于废气再循环的装置，该废气可以相对于压气机在压力侧混合到增压空气中。
背景技术：
通过废气的一部分的再循环能够减少NOx的排出量，这是所期望的。相对于废气涡轮增压器的压气机，废气与增压空气在压力侧的混合具有这样的优点，即压气机和与其一起的整个废气涡轮增压器可以比较小。此外，借此确保敏感的压气机叶轮不与废气发生接触。
在由US-A-5 611 204已知的开头所述类型的设备中，为了使废气与增压空气混合，在增压空气冷却器的后面设置一个喷射器装置。然而在增压空气冷却器后面的区域中，增压空气还只具有比较小的动压力。为了实现废气与增压空气的混合，在此，喷射器装置必须对增压空气进行强烈的加速，这导致能量损失。因此可达到混合率向上是大大受限制的。
发明内容
由此出发，因此本发明的目的是，用简单而低成本的方式改进开头所述类型的设备，使其不仅可以达到高的混合率，而且还能完全或在相当大程度上防止能量损失。
按照本发明，这个目的在一种相关类型的配置中这样来达到，即将废气与增压空气的混合设定在增压空气冷却器的上游。
在增压空气冷却器的上游增压空气以较高的速度进行螺旋形运动。因此出现较高的增压空气的动压力。相反，静压力较小。另一方面在排气总管中仅存在静压力。因此产生一个足够大的压力降，以便没有多大的附加支持就能够混合较多的废气，由此，可以充分实现开头所述的基本优点并且仍然保持结构上的较少费用。因此利用按照本发明的措施可以避免已知设置开头所述的缺点而保留其优点。因此获得特别好的经济性。
上述措施的有利的实施形式和合乎目的的进一步构成说明于诸从属权利要求中。这样，废气与增压空气的混合合乎目的地至少部分地设置在压气机的出气壳体的区域。增压空气的动压力在那里是最高的。
在这种情况下建议，通过一个环形的筋条连接抽气接管与废气涡轮增压器的压气机的出气壳体。以这种方式得到一个环形室，其可以用作可供以废气的、与出气壳体的内腔连通的集气室。在这种情况下集气室与出气壳体内腔之间的连通可简单地通过穿过共同的壁的孔来实现。这样的措施因此可以用有利的方式将混合装置一体结合于压气机壳体中。因此得到一个最简单的、低成本的和紧凑的装置，其实际上可以不设置附加的部件。
按照另一实施形式，可以设置一个周围嵌接压气机抽气接管的、可连接于再循环管道的环形管道，该环形管道通过由其分出的短管在出气壳体壁部分上设置有混合口。在该实施形式中可以不用出气壳体与进气管之间的筋条，这常常是符合要求的。
另一可附加使用或替换使用的可能性可能在于，将废气与增压空气的混合至少部分地设置在从压气机的出气壳体通向增压空气冷却器的一个增压空气管道的部分中。只要其包括一个扩散器，则混合将合乎目地在扩散器的上游实现。所述的措施使混合装置形成良好的可接近性并因此能够以有利的方式实现一种简单的附加配置。
另一合乎目的的措施可能在于，在可供以废气的再循环管道的区域中设置一个调节装置。以这种方式能够调节出所要求的混合率。
另一有利的措施可能在于，将增压空气冷却器设计成设有用于喷入冷却剂的喷嘴的直接冷却器。其以有利的方式可特别防止内部的污染，从而废气的供给和因此在增压空气冷却器的上游进行废气与增压空气的混合是完全没有问题的。
上述措施的其他有利的实施形式和合乎目的的进一步构成说明于其余的从属权利要求中并且由以下借助于附图的实例描述可更详细地得知。
在以下描述的附图中图1为一二冲程大型柴油发动机具有通向废气涡轮增压器的压气机的再循环管道的示意图；图2为一个具有一体结合于压气机壳体中的混合装置的实施形式之剖面；图3为图2的一个变型；图4为一按照本发明的二冲程大型柴油发动机具有通入增压空气管道的再循环管道的示意图；以及图5为按照图4的装置的供给装置的剖面。
具体实施例方式
本发明的主要应用领域是柴油发动机，特别是二冲程大型柴油发动机，如船用发动机。这种发动机的基本结构和工作方式是已知的，因此在这方面不再需要更详细地说明。
在图1和4中示出了一种二冲程大型柴油发动机的一个气缸1，活塞2容纳于其中，活塞2限定一个燃烧室3。在气缸盖的区域设置一个通过阀4可控制的废气出口5，其通过一个排气接管6与一个排气总管7相连接。上述发动机的全部气缸1或至少一组气缸1均配置到该排气总管7上。
通过在气缸套区域设置的可由活塞控制的扫气口8向燃烧室3供以增压空气。扫气口8与一个环形室连通，该环形室通过一根供气接管9与一个增压空气存储器10相连接。该增压空气存储器10同排气总管7一样在上述发动机的全部或至少一组气缸1上延伸。增压空气存储器10通过一个增压空气管道11与废气涡轮增压器13的压气机12的出口相连接，涡轮14可供以废气并且为此借助于一根排气管15与排气总管7相连接。
一个增压空气冷却器16设置在增压空气管道11中，通过该冷却器16冷却利用压气机压缩的增压空气。增压空气冷却器16可以设计成空气/水热交换器。在所示的实例中以有利的方式将其设计成直接冷却器，其设有可供以水的喷嘴17以便喷入冷却水。喷嘴17的供水没有更详细地示出。
为了降低NOx的排出量，一部分废气被再循环，亦即将一部分废气混合到供给扫气口8的增压空气中。为此设置一根由排气总管7或如所示实例中由排气管15分支出的再循环管道18。其设有一个设计成可调节的单向阀的调节装置19。通过调节装置19的操作可以调节通过再循环管道18的容积流量并从而调节混合率，因而始终可以达到最佳的情况。废气与增压空气的混合在本发明的全部实施形式中相对于压气机12在压力侧实现，亦即在压气机12的叶轮的下游和增压空气冷却器16的上游实现。
在按图1的装置中用实线表示的再循环管道18直接通向压气机12。由图2和3可知，压气机12具有一个按传动方式与涡轮14相连的叶轮20、一个在叶轮20前面设置的安装于未更详细示出的消音器的抽气接管21以及一个在叶轮20后面设置的周围嵌接抽气接管21的螺旋形出气壳体22，其周围嵌接抽气接管21。
在根据图2的实例中，废气与增压空气混合用的装置一体结合于压气机12中。出气壳体22在这种情况下通过一个环形筋条23支承到中心的抽气接管21上。以这种方式得到一个封闭的环形室24。环形室24连接于再循环管道18并且通过优选构成为孔的、在出气壳体22的限定该环形室的壁部分上的混合口25与在出气壳体22的内部延伸的气流通道相连接。因此环形室24用作可进入废气的、归属于出气壳体22的环形集气室。再循环管道18的接头合乎目的地设置在筋条23的部分中。在所示实例中筋条23设有连接管26，再循环管道18凸缘连接于该连接管26上。
在根据图3的实例中，设置一个周围嵌接抽气接管21、接近出气壳体22的环形管道33，其连接于再循环管道18，在所示实例中，所述环形管道33设有一个连接管34，再循环管道18凸缘连接于该连接管34。在该实施形式中出气壳体22同样设有混合口25。其位于出气壳体22的接近环形管道33的壁部分上。混合口25也可以适当地构成为孔，并通过由环形管道33分出的短管35连接于环形管道33。在该实施形式中可以完全或部分地去掉抽气接管21与出气壳体22之间的一个筋条。在按图3的实施形式中只是在圆周的一部分上设置筋条23。
在按照图4的实施形式中，废气与增压空气的混合不是直接在压气机12的区域实现，而是在增压空气管道11的连接于压气机12的出气壳体22上的一部分区域实现。这种情况通常设有一个图5中所示的通入增压空气冷却器16的扩散器11a。废气与增压空气的混合合乎目的地在扩散器11a的上游实现，在那里增压空气实际上具有同样的动压力如同在离开压气机12的出口壳体22时一样。
在根据图5的实施例中，增压空气管道11在压气机12的出气壳体22与扩散器11a之间的区域设有一个凸缘连接于出气壳体22的端部和扩散器11a的入口的接头27，其具有一跨接出气壳体22与扩散器11a之间距的管道部分11b，其为了形成混合口28设有径向孔并且穿过包括优选构成为环形室的集气室29的箱体30。该箱体30设有一连接管31，混合管道18凸缘连接于该连接管31。虽然，这里也可以代替环形集气室29而类似于图3设置一个环形管道，其通过短管与混合口28相连接。一般，为了实现废气的充分混合，增压空气的动压力是足够用的。在这种情况下管道部分11b可以设计成具有在其全长上保持相同直径的管段。在所示实例中管道部分11b设有一个配置混合口的收缩部分32，其导致增压空气的加速，亦即导致动压力的提高并因此导致静压力的下降。
必要时显然可以大致根据图5的方式接连地设置多个装置，如图4中用虚线所示的。同样可以设想，可以大致根据图2或3的方式直接在压气机12的出气壳体中设置一个或多个这样与废气的混合相组合的装置。这用虚线示于图1中。因此，显然本发明并不限于所示的诸实施例。
权利要求
1.活塞式内燃发动机，特别是二冲程大型柴油发动机，其具有至少一个气缸(1)，在气缸的后面设置一个排气总管(7)而在气缸的前面设置一个增压空气存储器(10)，并且具有至少一个废气涡轮增压器(13)，其涡轮(14)可以供以废气而其压气机(12)供给增压空气存储器(10)以增压空气，在增压空气存储器的前面设置一增压空气冷却器(16)，其中设置一个用于废气再循环的装置，该废气可以相对于压气机(12)在压力侧混合到增压空气中，其特征在于，废气与增压空气的混合设定在增压空气冷却器(16)的上游。
2.按照权利要求1所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，废气与增压空气的混合至少部分地设置在压气机(12)的出气壳体(22)的区域中。
3.按照权利要求2所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，在出气壳体(22)与由其包围的压气机(12)的抽气接管(21)之间的区域设置一个环形的集气室(24)，该集气室(24)设有一个可连接于可供以废气的再循环管道(18)的废气入口和通入出气壳体(22)内腔的混合口(25)。
4.按照权利要求3所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，集气室(24)通过一将出气壳体(22)与压气机(12)的抽气接管(21)相连接的筋条(23)构成，该筋条(23)包括废气入口，并且混合口(25)设计成在出气壳体(22)的限定集气室(24)的壁部分上的孔。
5.按照权利要求2所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，设置一接近压气机(12)的出气壳体(22)的、优选周围嵌接压气机侧的抽气接管(21)的环形管道(33)，其可连接于可进入废气的再循环管道(18)并且通过由环形管道(33)分出的短管(35)在出气壳体(22)壁部分上设置有通入出气壳体(22)内腔的混合口(25)。
6.按照上述权利要求之一项所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，废气与增压空气的混合至少部分地设置在增压空气管道(11)从压气机(12)的出气壳体(22)通向增压空气冷却器(16)的一个管道部分的区域中。
7.按照权利要求6所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，增压空气管道(11)设有在增压空气冷却器(16)的前面设置的扩散器(11a)并且废气与增压空气的混合设置在扩散器(11a)的上游。
8.按照权利要求6或7所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，一个由可连接于可供以废气的再循环管道(18)的、优选构成为环形室的集气室(29)包围的增压空气管道(11)的管道部分(11b)优选设有设计成孔的混合口(28)。
9.按照权利要求6或7所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，一个设有混合口(28)的增压空气管道(11)的管道部分(11b)由一可连接于可供以废气的再循环管道(18)之环形管道包围，该环形管道通过短管与混合口(28)相连接。
10.按照权利要求8或9所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，管道部分(11b)在混合口(28)的区域具有收缩部分(32)。
11.按照上述权利要求之一项所述的活塞式内燃机发动机，其特征在于，在可供以废气的再循环管道(18)的区域设置一个调节装置(19)。
12.按照上述权利要求之一项所述的活塞式内燃发动机，其特征在于，增压空气冷却器(16)设计成设有用于喷入冷却剂的喷嘴(17)的直接冷却器。
全文摘要
在具有至少一个气缸(1)的活塞式内燃发动机中,在气缸(1)的后面设置一根排气总管(7)而在气缸(1)的前面设置一个增压空气存储(10),并且具有至少一个废气涡轮增压器(13),其涡轮(14)可供以废气而其压气机(12)供给增压空气存储器(10)以增压空气,在增压空气存储器(10)的前面设置一个增压空气冷却器(16),其中设置一个用于废气再循环的装置,该废气可以相对于压气机(12)在压力侧混合到增压空气中,并通过将废气与增压空气的混合设定在增压空气冷却器(16)的上游可以达到高的混合率并在相当大程度上避免功率损失。
文档编号F02M25/07GK1379172SQ0210830
公开日2002年11月13日 申请日期2002年3月28日 优先权日2001年4月4日
发明者尼尔斯·谢姆特鲁普 申请人:曼B与W狄赛尔公司