一种内燃机系统技术方案

本申请提供一种内燃机系统，包括：内燃机；涡轮机，连接到所述内燃机的排气端口并接收所述内燃机排出的气体；压气装置，连接到所述内燃机的进气端口并向所述内燃机供应经增压的气体；其中，所述涡轮机与一发电装置连接，并能够驱动所述发电装置产生电能，所述电能被供应到所述压气装置。根据本申请的内燃机系统具有瞬态特性好、全工况性能及排放水平优、排气能量利用率高、空间布置方便等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种内燃机系统
本申请涉及内燃机系统，并具体涉及船舶内燃机系统。
技术介绍
内燃机所能发出的最大功率主要是由缸内燃料燃烧所放出的热量决定，而该热量的大小受到每循环进入气缸空气量的限制。废气涡轮增压器通过利用发动机排出的废气能量，提高进气压力，可有效增大发动机的进气量，目前在船舶内燃机领域已得到广泛应用。但该系统尚存在以下缺点：(1)发动机低转速下性能指标差。低转速时由于发动机排气能量不足，涡轮转速较低，废气涡轮增压器往往难以发挥作用，建立有效的进气压力。这样的特性也决定了废气涡轮增压在发动机低转速时存在功率储备小、炭烟排放量大的缺点；(2)瞬态特性差。发动机瞬态加载后，燃油系统可迅速增加循环喷油量，从而适应发动机的功率需求，而废气涡轮增压器从排气能量发生变化到建立新的进气压力的需要较长时间，导致涡轮增压式发动机在加载过程中出现转速稳定时间长、炭烟排放量大的现象；(3)废气能量利用率较低。船舶中速内燃机涡轮增压器后的排气温度高达300-400℃，发动机废气中依然蕴藏着25％的燃油能量尚未被利用。且为防止发动机出现机械负荷超限、增压器超速等问题，部分发动机在高工况采用了废气旁通技术，将一部废气直接排入大气中，造成了较大的能量浪费，同时引起环境问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种内燃机系统，其能够消除或至少改善现有技术的上述问题。本申请提供一种内燃机系统，包括：内燃机；涡轮机，连接到所述内燃机的排气端口并接收所述内燃机排出的气体；压气装置，连接到所述内燃机的进气端口并向所述内燃机供应经增压的气体；其中，所述涡轮机与一发电装置连接，并能够驱动所述发电装置产生电能，所述电能被供应到所述压气装置。根据本申请的内燃机系统，所述压气装置通过致动装置来驱动。根据本申请的内燃机系统，所述压气装置的操作独立于所述涡轮机。根据本申请的内燃机系统，所述发电装置连接到电网，电能通过所述电网供应到所述致动装置。根据本申请的内燃机系统，所述致动装置包括电动机。在内燃机的排气端，本技术通过废气吹动涡轮机，涡轮机驱动发电机转动发电，经变频器并入船舶电网，供电动增压等设备使用。与废气涡轮增压系统相比，该系统中涡轮机与压气装置间的机械连接得到有效分离，使涡轮机的选配及其运行区域的控制，可以以排气能力利用率最高为目标，而不必考虑涡轮机与压气机、发动机间的匹配关系，有效避免将部分废气旁通至大气，提高发动机的排气能量利用率。涡轮机、压气装置安装布置的自由度也进一步提升，便于根据工作的实际情况统筹考虑。附图说明本技术的下列附图在此作为本技术的一部分用于理解本技术。附图中示出了本技术的实施例及其描述，用来解释本技术的原理。在附图中，图1示出根据本申请的内燃机系统的示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。图1示出根据本申请的内燃机系统的示意图。该系统包括变频器2、发电机3、涡轮机4、内燃机5、压气装置6和电动机7。压气装置6连接到内燃机5的进气端口，新鲜空气经压气装置6增压后被供应到内燃机5。内燃机5的进排气方向如图中箭头所示。涡轮机4连接到内燃机5的排气端口。内燃机5排出的气体经管路进入涡轮机4后，推动涡轮机4转动，涡轮机4与发电机3机械连接，进而可驱动发电机3转动发电。产生的电能例如可经变频器2后并入电网。在船舶内燃机领域，涡轮机驱动发电机产生的电能可并入船舶电网，由此能够缓解船舶上的用电问题。涡轮机4可以是定几何涡轮或者可变截面涡轮，更优的是采用可变截面涡轮，在发动机运行的不同工况，通过调节涡轮的流通面积，有效提高涡轮效率、提高排气能量利用率。回收内燃机5排出的气体作为动力源驱动发电机3发电，不但解决了气体直接排放带来的污染问题，同时通过回收气体中的能量避免了能量浪费。发电机3产生的电能可用于驱动与压气装置6连接的电动机7，因此，涡轮机4与压气装置6之间无需机械连接，即压气装置6的操作独立于涡轮机4。发电机3产生的电能也可如图1所示经过变频器2接入船舶电网，供压气装置6等使用。在内燃机5的进气端口侧，船舶电网经变频器8向电动机7供电，电动机7与压气装置6机械连接，进而驱动压气装置6增压，向内燃机5提供增压的新鲜空气。电动机7可根据内燃机5运行在不同工况(高、低、瞬态)对增压空气的需求来调节转速和功率，使压气装置6始终运行在高效率区，进而提高增压系统效率、提高瞬态特性和全工况性能。根据本申请的内燃机系统，压气装置6与涡轮机4单独地连接，不但极大地简化了系统，而且由于其增压比不受内燃机转速或排气能量的限制，在整个运行区域内可根据内燃机的进气量的实际需求自由调节，优化内燃机全工况的性能及排放指标。另外，电动机加速性能较好，可根据内燃机的功率需求，使进气迅速增压，有效改善内燃机瞬态特性，减少急加载过程中的炭烟排放。因此，根据本申请的内燃机系统具有瞬态特性好、全工况性能及排放水平优、排气能量利用率高、空间布置方便等特点。除用于船舶柴油机外，本申请可用于其他发动机其他领域，达到节能环保的目的。本技术已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本技术限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本技术并不局限于上述实施例，根据本技术的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本技术所要求保护的范围以内。本技术的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机系统，其特征在于，包括：内燃机；涡轮机，连接到所述内燃机的排气端口并接收所述内燃机排出的气体；压气装置，连接到所述内燃机的进气端口并向所述内燃机供应经增压的气体；其中，所述涡轮机与一发电装置连接，并能够驱动所述发电装置产生电能，所述电能被供应到所述压气装置。

【技术特征摘要】
1.一种内燃机系统，其特征在于，包括：内燃机；涡轮机，连接到所述内燃机的排气端口并接收所述内燃机排出的气体；压气装置，连接到所述内燃机的进气端口并向所述内燃机供应经增压的气体；其中，所述涡轮机与一发电装置连接，并能够驱动所述发电装置产生电能，所述电能被供应到所述压气装置。2.根据权利要求1所述的内燃机系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞，李先南，李新瑞，浦卫华，范建新，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31