专利名称：用于内燃机的增压系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及借助废气涡轮增压器增压的内燃机领域。它涉及用于 具有多个废气涡轮增压器的内燃机的增压系统。
背景技术：
在大型两沖程发动机中可以使用多个废气涡轮增压器并联运行。 其中，通常在单个的两沖程发动机中同时只使用相同的废气涡轮增压
:运行条件。 A 一 、、 ， ' 、 w 、、
这种对称设计的增压导致那些为了输入和输出功率(power take in/power take out-PTI/PTO )与电机耦连的废气涡轮增压器与具有动力
涡轮机的系统相比在当前在经济上没有竟争力，因为必须给每个废气 涡轮增压器配备电机和与废气涡轮增压器相耦连的耦连装置。此外每 个电机在废气涡轮增压器平台上还需要空间，并且引起附加的维护费用。
发明内容
对于具有多个废气涡轮增压器的增压系统而言，电机与废气涡轮 增压器耦连并且组合废气涡轮增压器的可调节的分配器，则可将所需 要的电机和可调节的分配器的数量减少。减少可调节的分配器的结果 是减少涡轮损失，因为具有可调节的导引几何形状(Leitgeometrie ) 的涡轮机通常具有比固定的几何形状的涡轮机更高的效率。
其中，可考虑所提到的部件的多种组合
用于内燃机的增压系统，它包括两个或者两个以上的废气涡轮增 压器，其中至少一个废气涡轮增压器与电机耦连，并且其中至少一个 废气涡轮增压器配有可调节的涡轮机导引几何形状，其中至少 一个废 气涡轮增压器既不与电机耦连、也不配有可调节的涡轮机导？ 1几何形状。
用于内燃机的增压系统，它包括两个或者两个以上的废气涡轮增
4压器，其中，第一部分，即从一个废气涡轮增压器到少于所有的废气 涡轮增压器，与电机耦连，并且第二部分，即从一个废气涡轮增压器 到少于所有的废气涡轮增压器，配有可调节的涡轮机导引几何形状。
用于内燃机的增压系统，它包括两个或者两个以上的废气涡轮增 压器，其中， 一部分废气涡轮机的部分，即从一个废气涡轮增压器到 少于所有的废气涡轮增压器，分别和一个电机耦连，并且其中至少一 个和电机耦连的废气涡轮增压器配有可调节的涡轮机导引几何形状。 可选地，其余的常规的废气涡轮增压器既不与电机耦连、也不配有可 调节的涡轮机导引几何形状。
用于内燃机的增压系统，它包括两个或者两个以上的废气涡轮增 压器，其中，包括至少两个废气涡轮增压器的一部分废气涡轮机，即 从两个废气涡轮增压器到少于所有的废气涡轮增压器，分别和一个电 机耦连，其中，至少两个废气涡轮增压器分别和一个电机耦连，并且 所述与电机耦连的废气涡轮增压器中的至少一个废气涡轮增压器配 有可调节的涡轮机导引几何形状。可选地，其余的常规的废气涡轮增 压器既不与电机耦连、也不配有可调节的涡轮机导引几何形状。
用于内燃机的增压系统，它包括两个或者两个以上的废气涡轮增 压器，其中， 一部分废气涡轮增压器，即从一个废气涡轮增压器到少 于所有的废气涡轮增压器，分别和一个电机耦连，并且其余的废气涡 轮增压器分别配有可调节的涡轮机导引几何形状。
用于内燃机的增压系统，它包括两个或者两个以上的废气涡轮增 压器，其中，包括至少两个废气涡轮增压器的一部分废气涡轮机，即 从两个废气涡轮增压器到少于所有的废气涡轮增压器，分别和一个电 机耦连，其中，至少两个废气涡轮增压器分别和一个电机耦连，并且 其余的废气涡轮增压器分别配有可调节的涡轮机导引几何形状。
采用所建议的废气涡轮增压器配置可减少用于PTI/PTO运行的电 机的数量，在必要时可一直减少到整个增压系统使用唯一的电机。
通过使用在废气涡轮增压器上具有电机和可变化的涡轮机导引 几何形状的废气涡轮增压器，可将所需要的涡轮机导引几何形状单元 的数量减少到一个。在没有电机时，每个废气涡轮增压器需要一个可
调节的涡轮机导引几何形状单元。
和具有动力涡轮机的装置相比，由于废气涡轮增压器上的电机，可以放弃废气管道和快速切换的超速保护系统。对超过速保护的要求 小得多，因为只有部分涡轮机功率输送到电机。在必要时及时地减小
发动才几功率，和/或打开废气门(Waste Gate)也就够了 。
和具有动力涡轮机的系统相比对空间的需求小了，并且在2冲程
发动机/电动机厂家和船舶/造船厂之间的接口少了 ，因为电机通过废
气涡轮增压器借助船厂的内燃机提供。
在具有SCR ( selective catalytic reduction (选择性催化还原))催
化剂的系统中，由于催化剂的热惯性大，所以采用根据本发明的具有
电机(用于TP1/TP0)和可调节的涡轮机导引几何形状的增压系统对
内燃机进行增压是有利的。
这些附图是/ 、 、 ' 、 5 、弋、、-、，" '
图1:具有多个废气涡轮增压器的增压系统，其中一个废气涡轮 增压器和一个电机连接，并配有可调节的涡轮机导引几何形状。
图2:具有多个废气涡轮增压器的增压系统，其中两个废气涡轮 增压器分别和一个单独的电机连接，并且这两个废气涡轮机增压器中 的一个配有可调节的涡轮机导引几何形状。
图3:具有多个废气涡轮增压器的增压系统，其中两个废气涡轮 增压器共同地和一个电机连接，并且这两个废气涡轮增压器中的一个 配有可调节的涡4仑冲几导引几何形状。
图4:具有多个废气涡轮增压器的增压系统，其中一个废气涡轮
轮机导引几何形状:'"、、、 、T-。。、
图5:具有多个废气涡轮增压器的增压系统，其中一个废气涡轮 缩才几几何形状。
具体实施例方式
图1示出了用于内燃机10的且具有四个废气涡轮增压器的增压 系统。每个废气涡轮增压器包括一个压缩机20以及一个废气涡轮机。在这些图中，这些废气涡轮机的区别在于常规的废气涡轮机30和配
有可调节的导引几何形状的废气涡轮机31 。第 一废气涡轮增压器和电 机(电动机-发电机)连接，并且配有具有可调节的导引几何形状的废 气涡4仑机31。
废气涡轮增压器和电机之间的连接可借助可切换的离合器或者 不可切换的离合器实现。在电机和废气涡轮增压器之间可选地设置传 动机构。电机可设置在压缩机侧，或者是涡轮机侧，或者是集成到废 气涡轮增压器中，例如集成到过滤消声器中，或者设置在轴承之间。
承、i动轴承、'滑动轴承)'。口口可:过在废气涡I仑增压器中使用的相同 的油进行润滑或者在必要时也进行冷却。在必要时也可用空气或者水 进行冷却，其中，在使用空气时可使用专门的风扇或者电动机，或者 被电机加热的空气可由压缩机吸入，或者使用储气室中的空气进行冷却。
图2示出了用于内燃机10的又是具有四个废气涡轮增压器的增 压系统。每个废气涡轮增压器包括一个压缩机20以及一个废气涡轮 机。在这个增压系统中，在还是和一个电机连接并且配有具有可调节 的导引几何形状的废气涡轮机31的第一废气涡轮增压器的旁边，另 外的第二废气涡轮增压器和第二电机连接。这个第二废气涡轮增压器 的废气涡轮机30却不具有可调节的导引几何形状。
图3示出了用于内燃机10的又具有四个废气涡轮增压器的增压 系统。每个废气涡轮增压器包括一个压缩机20以及一个废气涡轮机。 和前一增压系统的不同之处在于，在这个增压系统中头两个废气涡轮 增压器和一个唯一的电机连接。这两个废气涡轮增压器之一的涡轮机
又具有可调节的导引几何形状。
最后图4示出了用于内燃机10的又具有四个废气涡轮增压器的 增压系统。每个废气涡轮增压器包括一个压缩机20以及一个废气涡 轮机。第一废气涡轮机又和一个电机连接。然而在这个增压系统中， 和电机连接的废气涡轮增压器的废气涡轮机不具有可调节的导引几 何形状，而是所有其它的废气涡轮增压器的废气涡轮机都具有可调节 的导引几何形状。
与电机耦连的第 一废气涡轮增压器的工作点可根据内燃机的工作点和其它参数，如环境、电动机污染、废气涡轮增压器污染、可能 安装的催化剂的状况、消耗器的电流需求和其他发电机的电流生产， 或者根据其它消耗器的需求的电流输送和发电机的功率，通过电机的 输出矩或者驱动矩进行控制或者进行调节。
为了使其余的没有和电机耦连的废气涡轮增压器能在所希望的 工作点上运行，将配有可调节的导引几何形状的废气涡轮机的涡轮面 缩小或者扩大，使得废气涡轮增压器达到确定的工作点。通过这一措 施，可选地使其余的废气涡轮增压器的工作点同与电机相连接的废气 涡轮增压器的工作点相适应。作为代替方案的是，也可根据内燃机等 的工作点来规定涡轮面，并且通过电机的输出矩或者驱动矩来控制或 者调节与电机相连接的废气涡轮增压器。
所建议的废气涡轮增压器配置从原则上讲也可在四沖程的发动 上使用，然而当前与所述配置相当的增压系统较少用于四冲程发动 机。
也可以使用具有两级增压的配置，特别是在高压级上。 代替电机或者涡轮机的可调节的导引几何形状的所提到的附加 措施，或者作为它们的补充，可选地使用可调节的压缩机几何形状， 或者可调节的压縮机回流装置(将已压缩的空气的回输或者排出)，
如图5中简图所示。第一废气涡轮增压器又和电机连接。在这个增压 系统中，是这样的废气涡轮增压器的压缩机，那些其废气涡轮机不和 电机连接的废气渴轮增压器的压缩机具有可调节的压缩机的几何形状。附图标记表
10 内燃枳』
20 压缩枳a
21 具有可调节的压缩才几几何形状的压缩枳』
30 涡轮枳i
31 具有可调节的导引几何形状的涡轮机 M 电机(电动机-发电机)
权利要求
1.用于内燃机的增压系统，其包括两个或者两个以上的废气涡轮增压器，其中至少一个废气涡轮增压器与电机耦连，并且其中至少一个废气涡轮增压器配有可调节的涡轮机-导引几何形状，其中至少一个废气涡轮增压器既不与电机耦连、也不配有涡轮机-导引几何形状。
2. 按照权利要求1所述的增压系统，其中， 一部分废气涡轮增压 器，即从一个废气涡轮增压器到少于所有的废气涡轮增压器，分别和 一个电机耦连，并且所述与电机耦连的废气涡轮增压器中的至少一个 废气涡轮增压器配有可调节的涡轮机-导引几何形状。
3. 按照权利要求2所述的增压系统，其中，其余的废气涡轮增压 器既不与电机耦连、也不配有可调节的涡轮机-导引几何形状。
4. 按照权利要求1所述的增压系统，其中，包括至少两个废气涡 轮增压器的一部分废气涡轮增压器，即从两个废气涡轮增压器到少于 所有的废气涡轮增压器，与电机耦连，其中，分别至少两个废气涡轮 增压器共同地与一个电机耦连，并且所述与电机耦连的废气涡轮增压 器中的至少 一个废气涡轮增压器配有可调节的涡轮机-导引几何形状。
5. 按照权利要求4所述的增压系统，其中，其余的废气涡轮增压 器既不与电机耦连、也不配有可调节的涡轮机-导引几何形状。
6. 按照权利要求1所述的增压系统，其中， 一部分废气涡轮增压 器，即从一个废气涡轮增压器到少于所有的废气涡轮增压器，分别和 一个电机耦连，并且其余的废气涡轮增压器分别配有可调节的涡轮机 -导引几何形状。
7. 按照权利要求1所述的增压系统，其中包括至少两个废气涡轮 增压器的一部分废气涡轮机，即从两个废气涡轮增压器到少于所有的 废气涡轮增压器，分别和一个电机耦连，其中，分别至少两个废气涡 轮增压器共同地与一个电机耦连，并且其余的废气涡轮增压器分别配 有可调节的涡轮机-导引几何形状。
8. 按照前述权利要求中任一项所述的增压系统，其中，在涡轮机 的前面或者后面设置废气催化器。
9. 按照权利要求1至8中任一项所述的增压系统，代替可调节的 涡轮机-导引几何形状，或者代替电机，所述增压系统包括可调节的压 缩机几何形状，或者可调节的压缩机回流装置。
10. 按照权利要求1至8中任一项所述的增压系统，其中至少一个废气涡轮增压器包括可调节的压缩机几何形状，或者可调节的压缩 机回流装置。
11. 内燃机，它包括按照前述权利要求中任一项所述的增压系统。
全文摘要
对于用于内燃机(10)的具有多个废气涡轮增压器的增压系统而言，将电机与废气涡轮增压器耦连并组合增压器涡轮机(31)的可调节的分配器。由此减少所需要的电机和可调节的分配器的数量。
文档编号F02B37/22GK101688467SQ200880021458
公开日2010年3月31日 申请日期2008年6月23日 优先权日2007年6月22日
发明者H·斯蒂斯尼, I·夫拉斯科斯, P·纽恩施万德 申请人:Abb涡轮系统有限公司