大型低速运行的涡轮增压二冲程内燃机制造技术

本发明专利技术提供一种具有十字头型的大型低速运行二冲程单流式内燃机，包括：多个汽缸，每个连接至扫气接收器以及废气接收器；涡轮增压器，其具有接收来自废气接收器的废气的涡轮和提供增压扫气的压缩机；扫气路径，用于将增压扫气从涡轮增压器的压缩机的出口引导至扫气接收器；废气再循环路径，其用于将来自汽缸或者来自废气接收器的废气的至少一部分再循环至扫气接收器；鼓风机，用于将EGR流推动到扫气接收器中；传感器，用于提供表示扫气接收器中的O2水平或者CO2水平的信号；以及电子控制单元(ECU)，其接收来自传感器的所述信号。电子控制单元(ECU)被配置为响应于来自传感器的信号而控制EGR流。

【技术实现步骤摘要】
大型低速运行的涡轮增压二冲程内燃机
本专利技术涉及具有十字头以及废气或者燃气再循环的大型低速运行的涡轮增压二冲程内燃机。进一步地，本专利技术涉及用于操作具有十字头以及废气或者燃气再循环的大型低速运行的涡轮增压内燃机的方法。
技术介绍
具有十字头的大型低速运行的二冲程内燃机通常用在大型船舶的推进系统中或者用作发电厂的原动机。这些发动机具有在活塞和曲轴之间布置的十字头。排放需求已经并且将更加难以满足，尤其是关于单氮氧化物(NOx)水平。目前，许多理论选项存在，以通过施加到发动机过程的变化尤其是以下变化来减少在大型低速运行的二冲程涡轮增压内燃机中的NOx形成：●废气或者燃气再循环(EGR)●水乳化燃料的使用●新鲜充量增湿，即扫气加湿-(SAM)●选择性催化还原法(SCR)。废气再循环(EGR)为熟知的辅助小型快速运行柴油机以减少NOx排放的措施。然而，现在仅存在很少适于商业上操作的使用废气再循环的大型二冲程柴油机。原因在于已经证实了在大型二冲程柴油机中实现废气再循环具有挑战。已经证实了在大型二冲程柴油机中实现废气再循环具有挑战的一个原因在于：通常使用具有高含量硫磺的重燃油来操作这些柴油发动机的事实。因此，废气中的硫磺含量远高于在对没有或者具有很少硫磺含量的燃油进行操作的较小型柴油机中的硫磺含量。高浓度的硫磺极大地减少了清洗方法和设备的选择，这是因为大多数的清洗方法和设备不能忍受燃烧具有高硫含量的大型二冲程柴油机的燃烧重质燃料的废气中存在的硫磺和硫酸的水平。已经能够抵抗这些高硫磺水平的用于消除大型二冲程柴油机中的废气的一种技术是湿法洗涤(wetscrubbing)。在该技术中，废气通过了使用水作为涤气溶液的所谓湿式洗涤器。另一个挑战是需要大量功率来将再循环的废气从废气接收器运输到扫气流。在大型二冲程柴油机中，扫气压力通常比大型二冲程柴油机的废气接收器中的压力高多达大约0.3巴。因此，需要鼓风机或者其它装置，以用于将再循环的废气从废气接收器推动到扫气系统中。在大孔径12或14汽缸二冲程柴油机例如MANB&W12K98MC-C发动机中，用于驱动这种鼓风机所需要的功率将接近于0.5MW。这是相当大量的能量以在废气系统中使用电动机来驱动鼓风机，而这么大的功率需求是极其昂贵的。因此，由于这些部件的尺寸，所以用于大型柴油机的废气再循环系统中的机器(例如湿式洗涤器和鼓风机)的最初成本总计为实质总和。当大型低速运行的二冲程内燃机取决于该内燃机和涡轮增压器特性来在中负荷条件至低负荷条件例如低于该内燃机的最大持续额定的25％至45％下进行操作时，该内燃机需要辅助鼓风机以辅助涡轮增压器的压缩机在扫气接收器中获得足够高的扫气压力。因此，专用辅助鼓风机被设置在现存的大型低速运行内燃机中以用于在低负荷条件至中负荷条件下保证操作。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的一个目的在于提供一种具有更简单、更可靠以及较便宜的构造的十字头型和EGR的大型低速运行的二冲程单流式内燃机。通过提供具有十字头的大型低速运行的二冲程单流式内燃机及来实现上述目的，该内燃机包括：多个汽缸，每个汽缸连接至扫气接收器以及废气接收器；涡轮增压器，其具有接收来自废气接收器的废气的涡轮和提供增压扫气的压缩机；扫气路径，用于将增压扫气从涡轮增压器的压缩机的出口引导至扫气接收器；废气再循环路径，其用于将来自汽缸或者来自废气接收器的废气的至少一部分再循环至扫气接收器；鼓风机，用于将EGR流推动到扫气接收器中；以及传感器，用于提供表示扫气接收器中的O2水平或者CO2水平的信号。电子控制单元接收来自传感器的信号，并且该电子控制单元ECU被配置为响应于来自传感器的信号而控制EGR流。通过提供具有(在扫气接收器中的)O2传感器或者CO2传感器与(接收来自传感器的信号且被配置为响应于来自该传感器的信号而控制EGR流的)电子控制单元的组合的大型低速运行的二冲程单流式内燃机，可以提供以再循环废气的适当比率进行操作的准确简单且可靠的控制系统。根据实现方式，电子控制单元被配置为通过改变鼓风机的速度来控制EGR比率。根据另一种实现方式，电子控制单元被配置为当感测到的O2水平在第一阈值之上时增加EGR比率，并且其中电子控制单元被配置为当感测到的O2水平在第二阈值之下时降低EGR比率。根据另一种实现方式，电子控制单元被配置为当感测到的CO2水平在第一阈值之上时降低EGR比率，并且其中电子控制单元被配置为当感测到的CO2水平在第二阈值之下时增加EGR比率。根据本专利技术的大型低速运行的涡轮增压二冲程内燃机的进一步的目的、特征、优点和性质将从详细描述中变得显而易见。附图说明在本说明书的以下详细部分中，将参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释本专利技术，其中：图1是根据示例性实施例的内燃机的图解描述，图2是图1的内燃机的电子控制单元和控制阀的详细视图，并且图3是根据另一个示例性实施例的内燃机的图解描述。具体实施方式在下面的详细描述中，将通过示例性实施例描述根据本专利技术的具有十字头的大型低速的运行涡轮增压二冲程内燃机(柴油机)。具有十字头的大型低速运行涡轮增压二冲程内燃机的构造和操作是众所周知的，因此应当不需要在本文中进一步解释。下面提供关于废气系统的操作的进一步细节。图1示出单流型的大型低速运行的涡轮增压二冲程内燃机(柴油机)1的第一示例性实施例。内燃机(柴油机)机1可以例如用作远洋船舶中的主发动机或者用作操作发电站中发电机的固定发动机。发动机的总输出可以例如在2000到110000kW的范围内。该发动机设置有多个汽缸2，该多个汽缸2一个挨一个排成一行。每个汽缸2设置有与该气缸的汽缸盖相关联的排气阀3。可以通过排气阀3开通和关闭排气通路。也示出将活塞杆连接至曲轴的大头的发动机的十字头4a以及连接杆4b。排气弯管5连接至废气接收器6。废气接收器6设置为与汽缸行2平行。经由排气导管将废气的至少实质大部分从废气接收器6朝向涡轮增压器7(可能存在超过一个涡轮增压器39)的涡轮T引导。废气的另一部分被再循环并且进入下面将进一步详细描述的废气再循环流动路径。废气经由出口9a,9b或者通过废气旁路54的出口9c被布置到位于涡轮增压器7的涡轮下游的空气中。涡轮增压器7还包括连接至新鲜空气引入口10a的压缩机C。压缩机C经由扫气流动路径将增压扫气递送至扫气接收器11，在该示例性实施例中，该扫气流动路径包括冷却器12和水雾捕集器13。当扫气被冷却时，水雾捕集器13移除任何冷凝水。扫气路径从水雾捕集器13经由止回阀24继续到混合器室25。混合器室25也接收来自下面将更详细描述的废气再循环路径的再循环废气。扫气流动路径包括位于水雾捕集器13下游和止回阀24上游的分流点23。鼓风导管26在分流点23和鼓风机30的入口之间延伸。鼓风导管26允许扫气的一部分或者全部被引导至鼓风机30的入口。鼓风导管26包括止回阀27和鼓风控制阀28。扫气从分流点经由止回阀24或者经由鼓风导管26和鼓风机30进入混合器室25。在混合器室25中，经由止回阀24进入的扫气在EGR操作中与再循环废气混合，并且混合器室25的出口经由止回阀31连接至扫气接收器11。扫气路径为扫气单元36的一部分，在示例性实施例中，该扫气单元36包括扫气冷却器12、水雾捕集器13、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种十字头型的大型低速运行二冲程单流式内燃机(1)，包括：多个汽缸(2)，每个汽缸(2)连接至扫气接收器(11)以及废气接收器(6)；涡轮增压器(7)，其具有接收来自所述废气接收器(6)的废气的涡轮(T)和提供增压扫气的压缩机(C)；扫气路径，用于将所述增压扫气从所述涡轮增压器(7)的所述压缩机(C)的出口引导至所述扫气接收器(11)；废气再循环路径，其用于将来自所述汽缸(2)或者来自所述废气接收器(6)的废气的至少一部分再循环至所述扫气接收器(11)；鼓风机(30)，用于将EGR流推动到所述扫气接收器中；传感器(51)，用于提供表示所述扫气接收器(11)中的所述O2水平或者所述CO2水平的信号；以及电子控制单元(ECU)，其接收来自所述传感器(51)的所述信号，并且所述电子控制单元(ECU)被配置为响应于来自所述传感器(51)的信号而控制EGR流。

【技术特征摘要】
2013.10.29 DK PA2013006151.一种十字头型的大型低速运行二冲程单流式柴油内燃机(1)，包括：多个汽缸(2)，每个汽缸(2)连接至扫气接收器(11)以及废气接收器(6)；涡轮增压器(7)，其具有接收来自所述废气接收器(6)的废气的涡轮(T)和提供增压扫气的压缩机(C)；扫气路径，用于将所述增压扫气从所述涡轮增压器(7)的所述压缩机(C)的出口引导至所述扫气接收器(11)；废气再循环路径，其用于将来自所述汽缸(2)或者来自所述废气接收器(6)的废气的至少一部分再循环至所述扫气接收器(11)；鼓风机(30)，用于将EGR流推动到所述扫气接收器中；传感器(51)，用于提供表示所述扫气接收器(11)中的气体的O2水平或者CO2水平的信号；以及电子控制单元(ECU)，其接收来自所述传感器(51)的所述信号，并且所述电子控制单元(ECU)被配置为响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：米克尔·普里姆，
申请(专利权)人：曼柴油机欧洲股份公司曼柴油机德国分公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK