具有廢氣再循環系統的大型慢速渦輪增壓二沖程內燃機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有十字頭的大型慢速單流式渦輪增壓二沖程內燃發動機，其設有用于排放與廢氣再循環或燃燒氣體再循環的系統。
【背景技術】
[0002]具有十字頭的大型慢速二沖程內燃機通常地用于大型船舶的推進系統中或者用作發電廠中的原動機。這些發動機具有布置在活塞與曲軸之間的十字頭。
[0003]排放要求已經并且將會越來越難以滿足，尤其是關于單氮氧化物等級。
[0004]廢氣再循環是已知用于協助小型快速柴油發動機減小NOx排放的措施。然而，到現在為止存在非常少量的利用廢氣再循環的商業上運營的大型二沖程柴油發動機。原因是難以在大型二沖程柴油機中執行廢氣再循環。
[0005]一種已知的方法是布線將廢氣從渦輪機的低壓側通過EGR冷卻器發送到發動機壓縮機的入口。不幸的是，此方法要求每次氣體膨脹與壓縮時全部排放物都膨脹與再壓縮，由此造成效率損失。此外，EGR布線通過中冷器/后冷器，其被設計為冷卻干凈空氣，與在此情形中其被要求冷卻的充滿顆粒的空氣相反。因此，顆粒將會弄臟冷卻器，造成它們的效力損失。
[0006]另一個已知的EGR方式是將廢氣從排放接收器栗送到新鮮空氣中冷器的下游的入口接收器中。盡管減緩了中冷器的污染，但是此方法要求額外的鼓風機以使再循環的廢氣栗送到入口側。
[0007]再一種方式是將內部EGR保持在發動機的全部氣缸中。盡管這是相對簡單的方法，但是此方法遭受的不足在于EGR未被冷卻，并且由此不那么有效。
[0008]已經證實在大型二沖程柴油發動機中執行廢氣再循環的如此具有挑戰性的一個原因是被要求用于將再循環的廢氣從廢氣接收器傳送到掃氣氣流中的功率值。在大型二沖程柴油機中，掃氣壓力通常地高達大約0.3巴，高于大型二沖程柴油發動機的廢氣接收器中的壓力。因此，需要鼓風機或其它裝置以用于迫使再循環的廢氣從廢氣接收器到掃氣系統中。在大口徑12或14氣缸二沖程柴油發動機中，諸如MAN B&ff 12K98MC-C發動機，要求驅動此鼓風機的功率可能接近0.5MW。這是在廢氣系統上使用的大量的能量，并且用于驅動具有這種大功率要求的鼓風機的驅動電機是極其昂貴的。此外，用于克服此壓差的任何鼓風機或裝置都放置在燃燒處理的“臟污”側上并且這對鼓風機材料提出了重要要求。
[0009]因此，用于在用于大型二沖程燃燒發動機的廢氣再循環系統中的例如鼓風機與驅動電機的機械裝置的第一成本總計相當大，這是由于這些部件的尺寸。
[0010]此外，將廢氣從廢氣管道吹動到增壓空氣管道的過程利用大量能量。
【發明內容】
[0011]在此背景上，本申請的目的是提供一種具有廢氣再循環系統的大型慢速渦輪增壓二沖程內燃機，其克服或者至少減少了上面指出的問題。
[0012]通過提供具有十字頭的單流式大型慢速渦輪增壓二沖程內燃直列發動機實現了此目的，此發動機包括:
[0013]單列氣缸，每個氣缸都在氣缸的下端處或氣缸的下端附近設有掃氣端口并且在氣缸的頂部處設有單個排氣閥；具有驅動壓縮機的渦輪機的渦輪增壓器；沿著該列氣缸延伸的細長掃氣接收器，掃氣接收器經由掃氣端口連接到氣缸；細長廢氣接收器，其沿著該列氣缸延伸，廢氣接收器經由排氣閥連接到氣缸，掃氣接收器被縱向地分成至少兩個掃氣接收器部分，第一掃氣接收器部分連接到一個或多個主氣缸并且第二掃氣接收器部分連接到一個或多個副氣缸。第一掃氣接收器部分設有入口并且第二掃氣接收器部分設有入口。第二掃氣接收器部分選擇性地可連接到第一掃氣接收器部分，廢氣接收器被縱向地分成至少兩個廢氣接收器部分，第一廢氣接收器部分經由一個或多個排放管道連接到一個或多個主氣缸并且第二排放氣體接收器部分經由一個或多個排放管道連接到一個或多個副氣缸。第一廢氣接收器部分設有出口并且第二廢氣接收器部分設有出口，第二廢氣接收器部分選擇性地可連接到第一廢氣接收器部分。
[0014]通過提供分開的廢氣接收器，分開的掃氣接收器具有與副氣缸相關的專用部分以及具有與主氣缸相關的其它專用部分，并且通過將廢氣從副氣缸引導到主氣缸的入口，建立了無需用于增強再循環廢氣的壓力的鼓風機或其它裝置的廢氣再循環。
[0015]產生用于主氣缸的廢氣的副氣缸可以以不同的燃料/不同處理運行，這減小了 NOx還原需要的數量，例如這些副氣缸可以利用餾分油或乙醇運行，同時主氣缸利用重燃料油上運行。
[0016]尤其對于利用氣體作為燃料來運行的發動機來說，此解決方法看起來是有利的。
[0017]在實施方式中，第一廢氣接收器部分與第二廢氣接收器部分通過細長廢氣接收器中的橫向壁分離。
[0018]在另一個實施方式中，第一廢氣接收器部分具有中空內部空間并且其中在第二廢氣接收器部分具有中空內部空間。
[0019]在另一個實施方式中，細長廢氣接收器具有限定腔體的中空圓柱形形狀，該腔體通過橫跨廢氣接收器的內部延伸的橫向壁縱向地拆分。
[0020]在另一個實施方式中，橫向壁設有選擇性地可閉合的開口以便在第一廢氣接收器部分與第二廢氣接收器部分之間建立選擇性的流體連接。
[0021 ] 在另一個實施方式中，選擇性地可閉合開口是電控制的并且可操作地連接到發動機的電子控制單元。
[0022]在另一個實施方式中，第一掃氣接收器部分與第二掃氣接收器部分通過細長掃氣接收器中的橫向壁分離。
[0023]在另一個實施方式中，第一掃氣接收器部分具有中空內部空間并且其中在第二掃氣接收器部分具有中空內部空間。
[0024]在另一個實施方式中，細長掃氣接收器具有限定腔體的中空圓柱形形狀，該腔體通過橫跨廢氣接收器的內部延伸的橫向壁縱向地拆分。
[0025]在另一個實施方式中，橫向壁設有選擇性地可閉合的開口以便在第一掃氣接收器部分與第二掃氣接收器部分之間建立選擇性流體連接。
[0026]在另一個實施方式中，選擇性地可閉合開口是電控制的并且可操作地連接到發動機的電子控制單元。
[0027]根據另一個方面，提供具有十字頭的單流式大型慢速渦輪增壓二沖程內燃直列發動機，此發動機包括:單列氣缸；具有驅動壓縮機的渦輪機的渦輪增壓器；每個氣缸都在氣缸的下端處或氣缸的下端附近設有掃氣端口并且在氣缸的頂部處設有單個排氣閥；沿著該列氣缸延伸的細長掃氣接收器，此掃氣接收器經由掃氣端口連接到氣缸；沿著該列氣缸延伸的細長廢氣接收器，該廢氣接收器經由排氣閥連接到氣缸，掃氣接收器被縱向地分成至少兩個掃氣接收器部分，第一掃氣接收器部分連接到一個或多個主氣缸并且第二掃氣接收器部分連接到一個或多個副氣缸，第一掃氣接收器部分設有入口并且第二掃氣接收器部分設有入口，廢氣接收器被縱向地分成至少兩個廢氣接收器部分，第一廢氣接收器部分經由一個或多個排放管道連接到一個或多個主氣缸并且第二廢氣接收器部分經由一個或多個排放管道連接到一個或多個副氣缸，第一廢氣接收器部分設有出口并且第二廢氣接收器部分設有出口，第二廢氣接收器部分的出口通過將容納在第二廢氣接收器部分中的廢氣引導到第一掃氣接收器部分的流體路徑連接到第一掃氣接收器部分的入口。
[0028]在另一個實施方式中，第一廢氣接收器部分的出口連接到管道，該管道將來自第一排放氣體接收器部分的廢氣的至少一部分引導到渦輪增壓器的渦輪機。
[0029]在另一個實施方式中，渦輪增壓器的壓縮機的出口連接到流動路徑，該流動路徑將由壓縮機傳送的壓縮空氣的至少一部分引導到第一掃氣接收器部分。
[0030]在另一個實施方式中，發動機還包括第二渦輪增壓器，第二渦輪增壓器的渦輪機通過來自第一廢氣接收器部分的廢氣驅動。
[0031]在另一個實施方式中，發動機還包括第二渦輪增壓器，第二渦輪增壓器的渦輪機通過來自第二廢氣接收器部分的廢氣驅動。
[0032]在另一個實施方式中，第二渦輪增壓器的壓縮機壓縮供給到第二掃氣接