内燃发动机和用于操作其的方法
【专利摘要】本发明涉及内燃发动机和用于操作其的方法。一种内燃发动机(10)，具有多个缸(11)，且具有至少一个排气涡轮增压器(14)，其中，在该排气涡轮增压器(14)或各排气涡轮增压器(14)的涡轮(13)中，离开缸(11)的排气可膨胀，且其中，在该过程中提取的能量可用于以便在相应的排气涡轮增压器(14)的压缩机(16)中压缩待供给至缸(11)的充填空气，且其中，充填空气冷却器(19)位于相应的排气涡轮增压器(14)的压缩机(16)的上游，以便在充填空气在排气涡轮增压器(14)的压缩机(16)中压缩之后冷却该充填空气，且其中，在充填空气的冷却期间在相应的充填空气冷却器(19)中累积的冷凝物(21)可被供给到排气中。
【专利说明】
内燃发动机和用于操作其的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及根据权利要求1的前序的内燃发动机。本发明还涉及根据权利要求7的前序的用于操作内燃发动机的方法。
【背景技术】
[0002]排气增压内燃发动机(exhaustgas supercharged internal combust1nengine)从实践中是充分已知的。因此，排气增压内燃发动机包括至少一个排气涡轮增压器，其中，离开内燃发动机的缸的排气可在该排气涡轮增压器或各排气涡轮增压器的涡轮中膨胀。在排气的膨胀期间提取的能量用在相应排气涡轮增压器的压缩机中，以便压缩待供给至内燃发动机的缸的燃烧空气。典型地，充填空气冷却器布置在相应排气涡轮增压器的相应压缩机的下游，以便在相应空气冷却器的区域中冷却在相应压缩机中压缩的充填空Ho
[0003]在压缩的充填空气的冷却期间，在相应的充填空气冷却器的区域中，冷凝物可累积，因为在充填空气的冷却期间，冷却空气对水的吸收能力降低。在从实践已知的内燃发动机的情况下，该冷凝物被从内燃发动机排出和处置。
【发明内容】
[0004]从此着手，本发明基于创造新型内燃发动机和用于操作其的方法的目标。
[0005]该目标通过根据权利要求1的内燃发动机来解决。根据本发明，在充填空气的冷却期间在相应的充填空气冷却器中累积的冷凝物可被供给至排气中。
[0006]在根据本发明的内燃发动机的情况下，在充填空气冷却期间在相应的充填空气冷却器中累积的冷凝物不被从内燃发动机排出和处置，而是被供给至排气中。因此，排气在相应的排气涡轮增压器的相应涡轮的上游得到冷却。这在内燃发动机的接近排气温度极限值的所谓热带操作模式(tropical operating mode)中是有利的。而且，不再需要处置任何冷凝物。
[0007]根据第一有利的其他发展，内燃发动机包括单个排气涡轮增压器，其中，在充填空气的冷却期间在排气涡轮增压器的压缩机的充填空气冷却器中累积的冷凝物可在排气涡轮增压器的涡轮的上游供给到排气中。根据第二、备选的有利的其他发展，内燃发动机包括具有高压涡轮和高压压缩机的第一排气涡轮增压器和具有低压涡轮和低压压缩机的第二排气涡轮增压器，其中，在充填空气的冷却期间在第一排气涡轮增压器的高压压缩机的充填空气冷却器中累积的冷凝物可在第一排气涡轮增压器的高压涡轮的上游供给到排气中。在充填空气的冷却期间在第二排气涡轮增压器的低压压缩机的充填空气冷却器中累积的冷凝物可在第一排气涡轮增压器的高压涡轮的上游供给到排气中并且/或者在第二排气涡轮增压器的低压涡轮的上游供给到排气中。在本发明的第一有利的其他发展且在本发明的第二有利的其他发展的情况下，在充填空气冷却器的区域中累积的冷凝物都可以以限定的方式供给到排气中。
[0008]优选地，冷凝物可被经由管线供给到排气中，该管线从充填空气线路开始或从相应的充填空气冷却器开始向排出线路的方向延伸。该构造在设计方面是简单的。
[0009]用于操作内燃发动机的根据本发明的方法在专利权利要求7中限定。
【附图说明】
[0010]可由从属权利要求和以下说明获得本发明的优选的其他发展。本发明的示范实施例在附图的帮助下得到更详细的说明，而不限于其。其示出:
图1是根据本发明的第一内燃发动机的图；
图2是根据本发明的第二内燃发动机的图；
图3是根据本发明的第三内燃发动机的图;且图4是根据本发明的另一内燃发动机的图。
[0011 ] 参考标号列表10内燃发动机
11缸 12排气
13涡轮 13a尚压祸轮 13b低压涡轮 14排气涡轮增压器 14a排气涡轮增压器 14b排气涡轮增压器
15排气 16压缩机 16a尚压压缩机 16b低压压缩机 17燃烧气体 18充填空气 18a充填空气 18b充填空气 19充填空气冷却器 19a充填空气冷却器 19b充填空气冷却器 20充填空气 21冷凝物 21a冷凝物 21b冷凝物 22栗
23排出线路 24充填空气线路 25管线。
【具体实施方式】
[0012]本发明涉及内燃发动机且涉及用于操作此种内燃发动机的方法。
[0013]图1示出具有多个缸11的根据本发明的内燃发动机10的第一示范实施例，其中，燃料在内燃发动机10的缸11中燃烧。离开内燃发动机的缸11的排气12可在图1中经由排出线路而被供给至排气涡轮增压器14的涡轮13，其中，排气12在涡轮13中膨胀且作为膨胀的排气15离开涡轮13。
[0014]在排气12在排气涡轮增压器14的涡轮13中膨胀期间提取的能量用在排气涡轮增压器的压缩机16中，以便压缩燃烧空气17且将其作为压缩的充填空气18经由充填空气线路24提供至内燃发动机10，即其缸11。在此，排气涡轮增压器14的压缩机16被分配有充填空气冷却器19，在该充填空气冷却器19的区域中，在压缩机16中被压缩的充填空气18可被冷却，以便对内燃发动机1的缸11供应冷却的充填空气20。
[0015]在根据本发明的内燃发动机10的情况下，在充填空气18在充填空气冷却器19中冷却期间形成的冷凝物21可被供给至排气中，即供给到离开内燃发动机10的缸11的排气12中。
[0016]在该过程中，冷凝物21在排气涡轮增压器14涡轮13上游的可获得用于冷凝物21的足够的蒸发环路的距离的情况下被引入排气12中，以便在排气涡轮增压器14的涡轮13的区域中，所有的冷凝物21已蒸发。复杂的冷凝物处置在本发明的情况下可省略。借助于冷凝物21在排气12中的蒸发，排气12的温度可被降低，这尤其当在涡轮13在其温度极限附近操作的所谓热带操作模式中是有利的。
[0017]图2示出具有两级排气增压的内燃发动机10，其中，离开内燃发动机10的缸11的排气12首先经由第一排气涡轮增压器14a的高压涡轮13a经由排出线路23且随后经由第二排气涡轮增压器14b的低压涡轮13b被引导。在两个涡轮13a、13b中膨胀的排气12作为膨胀的排气15离开内燃发动机。
[0018]在涡轮13a、13b中提取的能量用在排气涡轮增压器14a、14b的压缩机16a、16b中，以便在它们中逐步地压缩燃烧空气17。在此，各压缩机16a、16b被各自分配有充填空气冷却器19a、19b，以便冷却离开相应压缩机14a、14b的压缩的充填空气18a、18b。因此，离开第二排气涡轮增压器14b的低压压缩机16b的充填空气18b在充填空气冷却器16b的区域中得到冷却。离开第一排气涡轮增压器14a的高压压缩机16a的充填空气18a在充填空气冷却器19a的区域中得到冷却。在充填空气冷却器19a的区域中得到冷却的充填空气20被经由充填空气线路24供应至内燃发动机10的缸11。
[0019]在图2的示范实施例中，在充填空气18a的冷却期间在高压压缩机16a的充填空气冷却器19a中累积的冷凝物21a被供应至排气12，S卩，在高压涡轮13a的上游，其中，在低压压缩机16b的充填空气冷却器19b的区域中累积的冷凝物21b被在低压涡轮13b的上游供应至排气。在此，相应的冷凝物21a和21b分别被在相应的涡轮13a和13b的上游分别以可获得分别用于蒸发冷凝物21a和21b的足够的蒸发环路的方式供应至排气，以便分别在相应的涡轮13a和13b的区域中，所有的冷凝物蒸发。
[0020]在多级排气增压的情况下，图3的形式是优选的。在图3的形式的情况下，在低压压缩机16b的充填空气冷却器19b的区域中累积的冷凝物21b正如在高压压缩机16a的充填空气冷却器19a的区域中累积的冷凝物21a—样，在第一排气涡轮增压器14a的高压涡轮13a的上游供应至离开缸11的排气12，S卩，同样以对于高压涡轮13a的上游的排气12中的冷凝物21a、21b的蒸发而言，可获的足够的蒸发环路的方式。
[0021]为了将在低压压缩机16b的充填空气冷却器19b的区域中累积的冷凝物21b在高压涡轮13a的上游供应至排气12，在图3中提供栗22，在其帮助下，可克服排气增压的低压区域与高压区域之间的压力梯度。
[0022]图4示出本发明的一个形式，其中，在低压压缩机16b的充填空气冷却器19b的区域中累积的冷凝物21b被部分地经由栗22与在高压压缩机16a的充填空气冷却器19a的区域中累积的冷凝物21a—起在高压涡轮13a的上游供应至排气12，而冷凝物21b的另一部分被在低压涡轮13b的上游送回排气中。
[0023]因此，本发明的目的是不排出和处置来自内燃发动机的，在充填空气的冷却期间在充填空气冷却器中累积的冷凝物，而是将所述冷凝物送回排气，以便由此通过冷凝物在排气中的蒸发来降低排气温度。
[0024]在相应的充填空气冷却器19、19a、19b的区域中累积的冷凝物21、21a、21b可在相应的充填空气冷却器19、19a、19b的区域中通过所谓的冷凝物分离器(未示出)而从充填空气分离。
[0025]借助于管线25，冷凝物21、21a、21b可被分别从相应的充填空气冷却器19、19a、19b充填空气线路24开始朝排出线路23的方向引导，以便将冷凝物与排气混合。
【主权项】
1.一种内燃发动机(10)，具有多个缸(11)，且具有至少一个排气涡轮增压器(14、14a、14b)，其中，在该排气涡轮增压器(14、14a、14b)或各排气涡轮增压器(14、14a、14b)的涡轮(13、13a、13b)中，离开缸(11)的排气可膨胀，且其中，在该过程中提取的能量可用于以便在相应的排气涡轮增压器(14、14a、14b)的压缩机(16、16a、16b)中压缩待供给至缸(11)的充填空气，且其中，充填空气冷却器(19、19a、19b)位于相应的排气涡轮增压器(14、14a、14b)的压缩机(16、16a、16b)的下游，以便在充填空气在相应的排气涡轮增压器(14、14a、14b)的压缩机(16、16a、16b)中压缩之后冷却该充填空气，其特征在于，在充填空气的冷却期间在相应的充填空气冷却器(19、19a、19b)中累积的冷凝物(21、21a、21b)可被供给到排气中。2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，其包括单个排气涡轮增压器(14)，其中，在充填空气的冷却期间在排气涡轮增压器(14)的压缩机(16)的充填空气冷却器(19)中累积的冷凝物(21)可在排气涡轮增压器(14)的涡轮(13)的上游供给到排气中。3.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，其包括具有高压涡轮(13a)和高压压缩机(16a)的第一排气涡轮增压器(14a)和具有低压涡轮(13b)和低压压缩机(16b)的第二排气涡轮增压器(14b)，其中，在充填空气的冷却期间在第一排气涡轮增压器(14a)的高压压缩机(16a)的充填空气冷却器(19a)中累积的冷凝物(21a)可在第一排气涡轮增压器(14a)的高压涡轮(13a)的上游供给到排气中。4.根据权利要求3所述的内燃发动机，其特征在于，在充填空气的冷却期间在第二排气涡轮增压器(14b)的低压压缩机(16b)的充填空气冷却器(19b)中累积的冷凝物(21b)可在第一排气涡轮增压器(14a)的高压涡轮(13a)的上游供给到排气中。5.根据权利要求3或4所述的内燃发动机，其特征在于，在充填空气的冷却期间在第二排气涡轮增压器(14b)的低压压缩机(16b)的充填空气冷却器(19b)中累积的冷凝物(21b)可在第二排气涡轮增压器(14b)的低压涡轮(13b)的上游供给到排气中。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的内燃发动机，其特征在于，冷凝物(21、21a、21b)可被经由管线(25)供给到排气中，所述管线(25)从充填空气线路(24)开始或从相应的充填空气冷却器(19、19a、19b)开始向排出线路(23)的方向延伸。7.一种用于操作具有多个缸和具有至少一个排气涡轮增压器的内燃发动机的方法，其中，在该排气涡轮增压器或各排气涡轮增压器的涡轮中，离开缸的排气膨胀，且其中，在该过程中提取的能量用于以便在相应的排气涡轮增压器的压缩机中压缩待供给至缸的充填空气，且其中，在相应的排气涡轮增压器的压缩机的下游，在充填空气冷却器中冷却充填空气，其特征在于，在充填空气的冷却期间在相应的排气涡轮增压器的压缩机中累积的冷凝物被供给至排气。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在充填空气的冷却期间在第一排气涡轮增压器的高压压缩机的充填空气冷却器中累积的冷凝物在第一排气涡轮增压器的高压涡轮的上游供给到排气中。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在充填空气的冷却期间在第二排气涡轮增压器的低压压缩机的充填空气冷却器中累积的冷凝物在第一排气涡轮增压器的高压涡轮的上游供给到排气中。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在充填空气的冷却期间在第二排气涡轮增压器的低压压缩机的充填空气冷却器中累积的冷凝物在第二排气涡轮增压器的低压涡轮的上游供给到排气中。
【文档编号】F02B29/04GK105863819SQ201610084599
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月14日
【发明人】P.霍兰德, B.舍雷尔, M.埃普, J.迈尔
【申请人】曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司