具有废气净化系统的大型二冲程涡轮增压压缩点火内燃发动机技术方案

本发明专利技术公开了一种十字头式大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机，具有包括连接到压缩机的废气驱动涡轮以便传送加压扫气的涡轮增压器，多个汽缸，其连接到扫气接收件以及到废气接收件；选择性催化还原反应器，其具有连接到废气接收件的出口的入口；排气导管，其将选择性催化还原反应器的出口连接到涡轮的入口；扫气导管，其经由扫气冷却器将压缩机的出口连接到扫气接收件的入口；辅助鼓风机，其在扫气导管中以便在发动机的低载荷情形下协助压缩机；可控制旁通导管，其从扫气导管中的位置延伸到排气导管中的位置，电控旁通鼓风机，其用于协助扫气从所述扫气导管到所述排气导管的流动；以及电子控制单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种十字头式大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机，优选地具有废气净化系统的发动机，尤其是具有选择性催化还原反应器的十字头式大型二冲程柴油发动机。
技术介绍
十字头式大型二冲程柴油发动机通常在大型船舶的推进系统中使用或者在发电厂中用作原动机。爆发的要求已经并且将会越来越难以满足，尤其是对于单氮氧(NOx)等级。利用选择性催化还原(SCR)反应器是已知协助在柴油发动机中减小NOx散发的措施。要求用于进入SCR转换器的废气的大约300到350℃的最小温度以便SCR反应器适当启动。然而，由于二冲程涡轮增压发动机的特征，在低发动机载荷(例如，低于相关发动机的最大持续定额的40％)下的排放废气温度相对低，即对于废气中的NOx来说太低以至于不能在SCR反应器中进行转化。由此，需要采取措施以增加在低发动机载荷情形下的废气的温度以便确保在低发动机载荷条件下移除NOx。在低载荷条件下还难以在大型涡轮增压二冲程柴油发动机中保持足够的清扫压力。因此，在这些低载荷情形下使用辅助鼓风机以保持扫气压力。由此，采取的用于增加在SCR反应器的入口处的废气的温度的任何措施都不应对扫气压力具有负面影响。DK177631公开了根据权利要求1的前序的大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机。需要克服或者至少减少了上述缺点的大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机。
技术实现思路
在此背景上，本专利技术的目的是提供可以通过SCR反应器在宽范围的发动机载荷条件下操作的大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机。通过提供十字头式大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机根据第一方面实现了此目的，包括涡轮增压器，其具有连接到压缩机的废气驱动涡轮以便传送加压扫气；多个汽缸，其连接到扫气接收件以及到废气接收件；选择性催化还原反应器，其具有连接到废气接收件的出口的入口；排气导管，其将选择性催化还原反应器的出口连接到涡轮的入口；扫气导管，其将所述压缩机的出口经由扫气冷却器连接到扫气接收件的入口；辅助鼓风机，其在所述扫气导管中以便在发动机的低载荷情形下协助所述压缩机；可控制旁通导管，其从所述扫气导管中的位置延伸到所述排气导管中的位置以便绕过所述多个汽缸；在所述可控制旁通导管中的电子控制的旁通鼓风机，其用于协助扫气从扫气导管流动到排气导管的流动；以及电子控制单元，其可操作地连接到电子控制的旁通鼓风机，此电子控制单元构造为控制扫气从扫气导管通过可控制旁通导管到排气导管的流动。在低发动机载荷处进入选择性催化反应器的废气的温度对于适当转换废气中的NOx来说太低。通过在旁通导管中使用旁通鼓风机扫气的受控流动可以从扫气导管引导到在选择性催化还原反应器的下游与涡轮增压器的涡轮的上游的位置处的排气导管。此措施在不负面地影响扫气压力同时确保从SCR反应器中的废气移除NOx的情况下，增加了在低发动机载荷条件下进入选择性催化还原反应器的废气的温度。在第一方面的第一实施中，可控制旁通导管还包括通过电子控制单元控制的电子控制阀。在第一方面的第二实施中，电子控制单元构造为控制扫气从扫气导管通过可控制旁通导管到排气导管的流动以确保进入选择性催化还原反应器的废气的温度在给定阈值以上。在第一方面的第三实施中，电子控制单元构造为当辅助鼓风机工作时启动旁通鼓风机。在第一方面的第四实施中，电子控制单元构造为当发动机载荷在预定阈值以下时启动辅助鼓风机。在第一方面的第五实施中，电子控制阀可以采用在完全闭合位置与完全打开位置之间的多个位置，并且其中电子控制单元构造为通过调节电子控制阀的位置控制扫气从扫气导管通过可控制旁通导管到排气导管的流动。在第一方面的第六实施中，发动机还包括在废气接收件的出口与选择性催化还原反应器的入口之间的温度传感器，电子控制单元接收来自温度传感器的信号。在第一方面的第七实施中，此阀是比例式阀并且优选地通过电子控制单元在闭合环路中控制。在第一方面的第八实施中，电子控制单元构造为以开/关方式控制旁通鼓风机并且构造为通过控制电子控制阀的位置调节扫气通过可控制旁通导管的流动。在第一方面的第九实施中，可控制旁通导管在压缩机与辅助鼓风机之间的位置处连接到扫气导管。在第一方面的第十实施中，通过电子驱动马达驱动旁通鼓风机。在第一方面的第十一实施中，排气导管包括用于使旁通扫气与废气混合的三个端口混合点。在第一方面的第十二实施中，可以通过电子控制单元使扫气冷却器停用。在第一方面的第十三实施中，作为第一措施电子控制单元构造为建立扫气通过旁通导管的流动，并且作为第二措施使扫气冷却器停用。在第一方面的第十四实施中，扫气冷却器可以通过电子控制单元变成加热器。在第一方面的第十五实施中，作为第三措施电子控制单元构造为使扫气冷却器变成加热器。在第一方面的第十六实施中，可控制旁通导管从压缩机与辅助鼓风机之间的位置延伸到选择性催化还原反应器的出口与排气导管中的涡轮的入口之间的位置。通过详细的描述根据本专利技术的大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机的其它目的、特征、优点与特性将会变得显而易见。附图说明在下面的本说明书的详细部分中，将参照附图中示出的示例性实施方式更加详细地说明本专利技术，在附图中:图1是根据本专利技术的实施方式的发动机的示意图；图2是根据另一个实施方式的发动机的示意图；图3是根据另一个实施方式的发动机的示意图；图4是根据另一个实施方式的发动机的示意图；图5示出了另一个实施方式的示意图；图6至图10示出了利用扫气的减少冷却的其它实施方式；以及图11至图15示出了利用扫气的主动加热的其它实施方式。具体实施方式在十字头式大型涡轮增压二冲程柴油发动机以及用于操作根据本专利技术的十字头式大型涡轮增压二冲程柴油发动机的方法的下面的详细描述中将通过实例实施方式进行描述。十字头式大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机的构造与操作是众所周知的并且将不需要在本文本中的进一步说明。下面提供了关于废气净化系统的操作的其它细节。图1示出了根据本专利技术的大型二冲程压缩点火内燃发动机1的第一实例实施方式的示意性描述。发动机可以例如，用作远洋轮船中的主发动机或者用作用于操作发电站中的发电机的固定发动机。例如，发动机的总输出可以在从5000kW到110000kW的范围。发动机1设有成直线布置在彼此旁边的多个汽缸。每个汽缸都设有与它们汽缸盖相关联的排气阀。可以通过排气阀打开与关闭排气通道。发动机的十字头将活塞杆连接到曲轴的大端。排气弯管连接到废气接收件6。废气接收件6与此行汽缸平行地布置。废气接收件6是具有特别地适合发动机的特征的尺寸的大容器以便最佳气体流动、反压与声学考虑。通常地，废气接收件6是由钢板制成的大的中空圆柱形本体。由于大的尺寸与重量废气接收件从发动机构造悬置具有操作振动方面的目的。从废气接收件6的出口废气流经由选择性催化反应器8(SCR反应器)被朝向涡轮增压器的涡轮12引导并且其从SCR反应器8的出口经由排气导管10被引导到涡轮12。由此，废气接收件6的出口连接到SCR反应器8的入口。废气流动通过SCR反应器8并且废气中的NOx在SCR反应器中被移除或者通过将NOx转换成氮和氧数量至少大致减小。SCR反应器8的出口连接到将热的、加压废气引导到涡轮12的排气导管10。在涡轮12的下游废气被处置到大气中。涡轮增压器还包括由涡轮12驱动的压缩机14。压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种十字头式大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机，其包括：涡轮增压器，其具有废气驱动涡轮(12)，该废气驱动涡轮(12)连接到用于传送加压扫气的压缩机(14)；多个汽缸，其连接到扫气接收件(22)并且连接到废气接收件(6)；选择性催化还原反应器(8)，其具有连接到所述废气接收件(6)的出口的入口；排气导管(10)，其将所述选择性催化还原反应器(8)的出口连接到所述涡轮(12)的入口；扫气导管(16)，其经由扫气冷却器(18)将所述压缩机(14)的出口连接到所述扫气接收件(22)的入口；辅助鼓风机(20)，其在所述扫气导管(16)中以在所述发动机(1)的低载荷情形下协助所述压缩机(14)；其特征在于，可控制旁通导管(26)，其从所述扫气导管(16)中的位置延伸到所述排气导管(10)中的位置以便绕过所述多个汽缸，在所述可控制旁通导管(26)中的电子控制的旁通鼓风机(46)，其用于协助扫气从所述扫气导管(16)流动到所述排气导管(10)；以及电子控制单元(33)，其可操作地连接到所述电子控制的旁通鼓风机(46)，所述电子控制单元(33)构造为控制所述扫气从所述扫气导管(16)通过所述可控制旁通导管(26)到所述排气导管(10)的流动。...

【技术特征摘要】
2015.06.19 DK PA2015003541.一种十字头式大型涡轮增压二冲程压缩点火内燃发动机，其包括：涡轮增压器，其具有废气驱动涡轮(12)，该废气驱动涡轮(12)连接到用于传送加压扫气的压缩机(14)；多个汽缸，其连接到扫气接收件(22)并且连接到废气接收件(6)；选择性催化还原反应器(8)，其具有连接到所述废气接收件(6)的出口的入口；排气导管(10)，其将所述选择性催化还原反应器(8)的出口连接到所述涡轮(12)的入口；扫气导管(16)，其经由扫气冷却器(18)将所述压缩机(14)的出口连接到所述扫气接收件(22)的入口；辅助鼓风机(20)，其在所述扫气导管(16)中以在所述发动机(1)的低载荷情形下协助所述压缩机(14)；其特征在于，可控制旁通导管(26)，其从所述扫气导管(16)中的位置延伸到所述排气导管(10)中的位置以便绕过所述多个汽缸，在所述可控制旁通导管(26)中的电子控制的旁通鼓风机(46)，其用于协助扫气从所述扫气导管(16)流动到所述排气导管(10)；以及电子控制单元(33)，其可操作地连接到所述电子控制的旁通鼓风机(46)，所述电子控制单元(33)构造为控制所述扫气从所述扫气导管(16)通过所述可控制旁通导管(26)到所述排气导管(10)的流动。2.根据权利要求1所述的发动机，其中所述可控制旁通导管(26)还包括由所述电子控制单元(33)控制的电子控制阀(28)。3.根据权利要求1或2所述的发动机，其中所述电子控制单元(33)构造为控制扫气从所述扫气导管(16)通过所述可控制旁通导管(26)到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·斯柯达哥，
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