專利名稱：具有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種十字頭式的大型渦輪增壓二沖程內(nèi)燃活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，優(yōu)選地是具有 排氣凈化系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地涉及一種具有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的十字頭式大型二沖程 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
十字頭式的大型二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)被典型地用在大型船舶的推進(jìn)系統(tǒng)中，或者用作發(fā) 電站中的原動(dòng)機(jī)。排放要求已經(jīng)并且將會(huì)逐漸地難以滿足，特別是關(guān)于一氮氧化物(NOx)的 水平。排氣再循環(huán)(EGR)是已知的幫助柴油發(fā)動(dòng)機(jī)減少NOx排放的一種措施。然而，至今 還沒有在商業(yè)上運(yùn)行的使用排氣再循環(huán)的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。原因是已經(jīng)證實(shí)在大型 二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)施排氣再循環(huán)是極大的難題。已經(jīng)證實(shí)難以在大型二沖程柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)中實(shí)施排氣再循環(huán)的一個(gè)原因是事實(shí)上通常使用具有大量硫的重油來運(yùn)行這些發(fā)動(dòng)機(jī)。 因此，排氣中的硫含量遠(yuǎn)高于使用不具有硫含量或者具有低硫含量的燃油運(yùn)行的較小的柴 油發(fā)動(dòng)機(jī)。硫的高濃度大大減少了清潔方法和裝置的選擇，由于大部分的清潔方法和裝置 將不能耐受在大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中存在的硫和硫酸水平。一種已經(jīng)能夠抵抗這些高硫水平的用于清潔大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的技 術(shù)是濕式洗滌。在該技術(shù)中，排氣經(jīng)過將水用作洗滌溶液的所謂的濕式洗滌器。然而，由于與被洗滌的氣體一起向下游牽引的蒸發(fā)的水，所以具有用于清潔再循 環(huán)排氣的基于水的排氣洗滌器的大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣再循環(huán)系統(tǒng)將會(huì) 消耗相當(dāng)大量的水用于洗滌。例如對(duì)于MAN B&W型7S50MC發(fā)動(dòng)機(jī)EGR添加(S卩，20% 的掃氣氣體由來自排氣的再循環(huán)氣體組成)水可能是被洗滌氣體質(zhì)量流量的13%，或者 說是2. lm3/h。這表示著淡水的大量使用，而淡水是遠(yuǎn)洋航行船舶上的稀缺資源。另一個(gè)難題是需要大量的功率以將再循環(huán)的排氣從排氣接收器傳送到掃氣空氣 或氣體流(用于掃氣的壓縮空氣可能被添加除了再循環(huán)排氣以外的其它氣體成分；因此在 下文中，除非明確地指出，沒有進(jìn)一步區(qū)別地使用術(shù)語“掃氣空氣”和“掃氣氣體”)中。在 大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，掃氣空氣壓力典型地大約為0. :3bar，高于排氣接收器中的壓力。 因此，需要鼓風(fēng)機(jī)或其它裝置用于將再循環(huán)的排氣從排氣接收器推動(dòng)到掃氣空氣系統(tǒng)中。 在大型孔12或14氣缸二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如MAN 1I98MC-C發(fā)動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)這樣的鼓風(fēng) 機(jī)所需的功率將會(huì)接近5MW。這是用在排氣凈化系統(tǒng)上的相當(dāng)大量的能量。此外，用于驅(qū)動(dòng) 具有這樣大功率需求的鼓風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)非常昂貴。因此，在洗滌器出口處的質(zhì)量流量將會(huì)對(duì)應(yīng)于蒸發(fā)的水的質(zhì)量流量而增加，并且 將會(huì)增加位于洗滌器下游和加壓掃氣氣體冷卻器上游的EGR鼓風(fēng)機(jī)上的負(fù)荷。文獻(xiàn)DE 19809618 Al公開了一種具有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。 發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸具有三個(gè)用于排氣的出口。將來自三個(gè)出口中的一個(gè)出口的排氣收集并 再循環(huán)到掃氣空氣中。在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例中，在將再循環(huán)排氣引導(dǎo)經(jīng)過冷卻器和鼓風(fēng)機(jī)之前，在干式過濾器中清潔其中的煙灰微粒，從而將冷卻的再循環(huán)排氣推進(jìn)到掃氣空 氣中以用于再利用。盡管公開的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供了有害物質(zhì)排放的減少，但是仍然存在對(duì)于渦 輪增壓二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，其能夠提供有害物質(zhì)排放的改進(jìn)的減少。

發(fā)明內(nèi)容
基于該背景技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其 具有有效的并且在商業(yè)上可行的排氣再循環(huán)系統(tǒng)。通過提供一種十字頭式的大型二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)而實(shí)現(xiàn)該目的，其包括多個(gè)氣 缸，其中的每一個(gè)連接至排氣接收器；用于將至少一部分排氣供應(yīng)到掃氣空氣流中的排氣 再循環(huán)流動(dòng)通道；在所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道中的用于清潔再循環(huán)排氣的濕式洗滌器，所 述濕式洗滌器將水基液體用作洗滌溶液，從而將水蒸發(fā)到再循環(huán)排氣中并增加排氣的含水 量；在所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道中的所述濕式洗滌器下游的冷卻器，所述冷卻器用于將所 述排氣冷卻至使得再循環(huán)排氣中的至少一部分水汽凝結(jié)的溫度；用于使由再循環(huán)排氣冷卻 器產(chǎn)生的凝結(jié)水從排氣再循環(huán)流動(dòng)通道偏離的裝置；在所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道中的所述 冷卻器下游和用于使凝結(jié)水偏離的所述裝置下游的鼓風(fēng)機(jī)。包括濕式洗滌器、冷卻器、用于去除凝結(jié)水的裝置和鼓風(fēng)機(jī)的組合的排氣再循環(huán) 流動(dòng)通道提供了用于改進(jìn)排氣再循環(huán)系統(tǒng)的獨(dú)特解決方案。該結(jié)構(gòu)允許無能量(燃料)消 耗代價(jià)而凈化排氣。將水基液體用作洗滌溶液的濕式洗滌器能夠去除再循環(huán)排氣中存在的很大部分 的煙灰微粒和有害氣體。然而，在高溫排氣的洗滌過程中，洗滌溶液中存在的一部分水將會(huì) 不可避免地蒸發(fā)到排氣中，從而增加氣體的質(zhì)量流量。將在濕式洗滌器中處理的高溫排氣引導(dǎo)到濕式洗滌器下游的冷卻器，并冷卻至使 得相當(dāng)一部分蒸發(fā)水凝結(jié)的溫度。接下來，由分離或偏離裝置將凝結(jié)水從排氣分離，從而使 氣體的質(zhì)量流量減少偏離的凝結(jié)水的質(zhì)量流量。凝結(jié)水可能包含在洗滌過程中沒有被完全去除的進(jìn)一步的有害物質(zhì)，例如煙灰微 粒和溶解氣體。這些有害物質(zhì)隨著凝結(jié)水而被去除。因此，包含水的凝結(jié)的冷卻步驟促使 再循環(huán)排氣的進(jìn)一步清潔。在冷卻器中除去有害物質(zhì)還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，位于冷卻器下游的部件不會(huì)經(jīng)受有 害物質(zhì)，例如鼓風(fēng)機(jī)和掃氣氣體接收器，并且因此，在這些部件中不需要對(duì)于有害物質(zhì)的專 門措施。由于首先濕式洗滌器和冷卻器以及連接它們的部件將會(huì)需要更加耐久的材料或者 更短間隔的替換，因此能夠獲得改進(jìn)的使用壽命和材料成本的減少。將清潔的和冷卻的再循環(huán)排氣引導(dǎo)經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)，以獲得期望的壓力。由于在洗滌 過程中蒸發(fā)到排氣中的水的主要部分隨后在冷卻器中被除去，所以鼓風(fēng)機(jī)需要推進(jìn)減少的 氣體質(zhì)量流量，從而減少鼓風(fēng)機(jī)的能量消耗。最后，將再循環(huán)排氣引導(dǎo)到例如掃氣空氣接收 器，并且在燃燒過程中再利用。因此，本發(fā)明提供了一種解決方案，其減少了污染而不會(huì)使大型二沖程燃燒發(fā)動(dòng) 機(jī)的能量效率惡化。盡管在冷卻器中可能使用幾種類型的冷卻介質(zhì)，例如氣體或油，但是優(yōu)選地，冷卻器使用從水、淡水、脫鹽水、海水、以及它們的混合物中選擇的冷卻介質(zhì)?；谒睦鋮s介質(zhì) 是有效的且便宜的。為了避免排氣與冷卻介質(zhì)的不期望的混合，在冷卻器中的冷卻介質(zhì)在實(shí)體上與流 經(jīng)冷卻器的排氣分隔?？梢酝ㄟ^例如鈦板的金屬板或者另一種基于陶瓷或聚合物材料的實(shí) 體隔離物進(jìn)行分隔。然而，材料必須具有良好的導(dǎo)熱性并且能夠在腐蝕性環(huán)境中起作用。在使用的實(shí)施例中，其中使用在商業(yè)上可得到的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，冷卻器可以例如是緊 密逆流熱交換器單元，其具有用于引導(dǎo)優(yōu)選地為液體的冷卻介質(zhì)的帶散熱片的管道，并且 散熱片增加了從洗滌的排氣傳熱以將其冷卻的能力。在冷卻器中凝結(jié)并且從排氣中被除去的水可以被丟棄即可。然而，在水是稀缺資 源的地方，可以將從排氣再循環(huán)流動(dòng)通道除去的凝結(jié)水再利用為洗滌溶液。優(yōu)選地，在凝結(jié) 水再利用為洗滌溶液之前，將其凈化，例如從水中除去諸如煙灰微粒的有害物質(zhì)。這提供了 水的有成本效益的使用，這對(duì)于環(huán)境也是友好的。盡管可以通過任何已知的方法收集并偏離在冷卻器中凝結(jié)之后的水，但是優(yōu)選 地，使用同樣收集液滴以及甚至更小的漂移的水微粒的捕霧器，其通過利用慣性效果而起 作用，由于這樣的裝置提供凝結(jié)水的非常有效的收集，因此例如作為離心式分離機(jī)或具有 成角度的流動(dòng)。當(dāng)然，用于凝結(jié)水的分流的偏離的通道設(shè)置有所需的閥和/或泵。水霧捕獲器可以是冷卻器的集成部分，或者可以作為冷卻器下游的分離裝置。為了使根據(jù)本發(fā)明的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的維修成本最少，冷卻器優(yōu)選地自動(dòng)清洗。在再循環(huán)排氣到達(dá)鼓風(fēng)機(jī)之前，蒸發(fā)的水量已經(jīng)減少，這減少了鼓風(fēng)機(jī)上的負(fù)荷 并且減少了功率消耗。鼓風(fēng)機(jī)可以是例如商業(yè)上可得到的離心式壓縮機(jī)或風(fēng)扇。而且，由于冷卻，再循環(huán)排氣已經(jīng)獲得了較高的密度，這將會(huì)促進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)起作用。在將再循環(huán)排氣再利用為掃氣氣體之前，將排氣供應(yīng)到掃氣空氣接收器。然后將 再循環(huán)排氣沿著氣缸分布并引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)中作為掃氣空氣。本發(fā)明還涉及一種再循環(huán)來自十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的排 氣的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)氣缸，其中的每一個(gè)連接至排氣接收器。該方法包括將至少 一部分排氣從排氣接收器經(jīng)由排氣再循環(huán)流動(dòng)通道傳導(dǎo)至掃氣空氣接收器，其中排氣經(jīng)歷 下列步驟濕式洗滌步驟，其中使用水基液體作為洗滌溶液將排氣濕式洗滌，用于清潔排氣 再循環(huán)流動(dòng)通道中的再循環(huán)排氣，所述濕式洗滌步驟增加排氣的含水量；冷卻步驟，其中排 氣在濕式洗滌步驟之后被冷卻，用于將所述排氣冷卻至使得再循環(huán)排氣中的至少一部分水 汽凝結(jié)的溫度；使再循環(huán)排氣中的凝結(jié)水從排氣再循環(huán)流動(dòng)通道中的排氣偏離的步驟；鼓 風(fēng)步驟，其中使再循環(huán)流動(dòng)通道中的排氣傳導(dǎo)經(jīng)過增加再循環(huán)排氣中的壓力的鼓風(fēng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的方法提供選擇以具有高效率和有害物質(zhì)的較低排放地運(yùn)行二沖程 渦輪增壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。這通過在排氣再循環(huán)流動(dòng)通道中執(zhí)行的單元操作的獨(dú)特組合而實(shí) 現(xiàn)。洗滌步驟、冷卻/凝結(jié)步驟、凝結(jié)水的去除和鼓風(fēng)步驟的組合比期望的增加了更多的有 效性，從而在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率上提供了積極的影響。通過使蒸發(fā)的水至少部分地凝 結(jié)而減少氣體的質(zhì)量流量，引起了該積極效果。為了減少供應(yīng)至掃氣空氣接收器的氣體質(zhì)量流量并且減少鼓風(fēng)機(jī)上的負(fù)荷，優(yōu)選 地，冷卻步驟使得在濕式洗滌步驟過程中蒸發(fā)到排氣中的水的至少30%凝結(jié)，并且優(yōu)選地 使得在濕式洗滌步驟過程中蒸發(fā)到排氣中的水的至少70%凝結(jié)。更優(yōu)選地，冷卻步驟使得在濕式洗滌步驟過程中蒸發(fā)到排氣中的水的至少990%凝結(jié)，甚至更優(yōu)選地使得在濕式洗 滌步驟過程中蒸發(fā)到排氣中的或者由燃燒產(chǎn)生的水的至少95%凝結(jié)。為了使排氣中的盡可能多的水凝結(jié)，優(yōu)選地，冷卻步驟將排氣的溫度降低至少50 攝氏度，優(yōu)選地降低為僅比冷卻介質(zhì)的溫度高幾度，例如5攝氏度。通常期望將掃氣空氣的溫度保持為盡可能低，因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，再循 環(huán)排氣在進(jìn)入掃氣空氣接收器之前，經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的冷卻步驟而到達(dá)更高程度。 由此，再循環(huán)排氣有助于掃氣氣體的溫度控制。再循環(huán)排氣應(yīng)該能夠進(jìn)入掃氣氣體系統(tǒng)，這通過對(duì)再循環(huán)排氣加壓的鼓風(fēng)裝置而 實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，在鼓風(fēng)步驟中將排氣中的壓力增加至少lbar，更優(yōu)選地，在鼓風(fēng)步驟中將排 氣中的壓力增加至少2bar。因此，再循環(huán)排氣中的壓力應(yīng)該比掃氣空氣接收器中的總體壓 力高，并且形成了排氣到掃氣空氣接收器中的壓力驅(qū)動(dòng)流。從詳細(xì)的描述，根據(jù)本發(fā)明的大型二沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步的目的、特征、優(yōu)點(diǎn) 和性能將變得明顯。


在本說明書的下面的詳細(xì)部分中，將參照在附圖中示出的示例性實(shí)施例更詳細(xì)地 解釋本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，以及圖2顯示了本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將通過示例性實(shí)施例描述根據(jù)本發(fā)明的十字頭式的大型渦輪增壓二沖 程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，以及用于操作十字頭式的大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的方法的詳細(xì)說 明。十字頭式的大型渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作同樣是已知的，并且在本文中 不應(yīng)要求進(jìn)一步的解釋。在下文中提供了關(guān)于排氣系統(tǒng)的運(yùn)行的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1的第一示例性實(shí)施例。發(fā)動(dòng)機(jī) 1例如可以被用作遠(yuǎn)洋航行船舶中的主發(fā)動(dòng)機(jī)，或者被用作用于操作發(fā)電站中的發(fā)電機(jī)的 固定式發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的總輸出量可以例如是從5，000至110，OOOkff的范圍。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置有沿直線相互并排布置的多個(gè)氣缸2。每個(gè)氣缸2設(shè)置有與它們的氣 缸蓋相關(guān)聯(lián)的排氣門3。可以通過排氣門3而打開和閉合排氣通道。還示出了發(fā)動(dòng)機(jī)的十 字頭4，其將活塞桿連接至曲柄軸的較大末端。排氣彎管5連接至排氣接收器6。排氣接收 器6平行于氣缸2的排布置。從排氣接收器6，大部分排氣流經(jīng)由排氣導(dǎo)管8被朝向渦輪增 壓器7的渦輪引導(dǎo)。排氣流的其它小部分被再循環(huán)，并進(jìn)入將在下文中更詳細(xì)地描述的排 氣再循環(huán)流動(dòng)通道。將排氣處理到渦輪增壓器7的渦輪的下游的大氣中。渦輪增壓器7還包括連接至進(jìn)氣口的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)經(jīng)由掃氣氣體冷卻器10和 掃氣氣體導(dǎo)管11而將加壓的掃氣空氣傳遞到掃氣空氣接收器9。掃氣氣體從填充空氣接收 器9通過而到達(dá)單個(gè)氣缸2的掃氣空氣口 12。排氣導(dǎo)管8設(shè)置有分支14，其將一部分排氣引導(dǎo)到排氣再循環(huán)通道13中?？梢栽O(shè)置一種用于調(diào)整再循環(huán)排氣與掃氣氣體的總流量的比率的裝置，這可以通過控制鼓風(fēng)機(jī) 的動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。排氣再循環(huán)通道13將一部分排氣引導(dǎo)到掃氣空氣流中。排氣再循環(huán)通道 13包括濕式洗滌器15，其使用水基洗滌溶液而運(yùn)行，用于清潔排氣。將洗滌溶液從洗滌溶 液存儲(chǔ)器或來源23引導(dǎo)至洗滌器。洗滌器15使洗滌溶液霧化，從而將洗滌溶液分散為洗 滌器內(nèi)部中的微小液滴?？梢栽谝粋€(gè)或多個(gè)步驟中執(zhí)行洗滌溶液的霧化，并且洗滌溶液優(yōu) 選地是具有通?？捎觅|(zhì)量的水，例如海水。使洗滌溶液適當(dāng)超量地經(jīng)過霧化器噴嘴，從而避 免氣體中的沉淀，例如鹽或其它雜質(zhì)。在本實(shí)施例中根據(jù)排氣的溫度而控制洗滌溶液的溫 度。水滴與再循環(huán)排氣混合，并且提供適于從排氣吸收煙灰微粒以及硫和包含NOx的氣體 的大的表面積。液滴在洗滌器15的底部處在液滴收集器/水霧捕獲器中收集，并且丟棄至 出口，并進(jìn)一步到達(dá)再生器對(duì)。除了清潔再循環(huán)排氣以外，洗滌器15還提供再循環(huán)排氣的 初始冷卻。在洗滌過程中，在洗滌溶液中存在的一部分水蒸發(fā)到再循環(huán)排氣中，并且隨著再 循環(huán)排氣被帶走。而且，分散在洗滌器15中的許多微小液滴也隨著再循環(huán)排氣被帶走。將排氣從濕式洗滌器15經(jīng)由導(dǎo)管20而引導(dǎo)至冷卻器16。冷卻器16設(shè)置有內(nèi)置 的集成的水霧捕獲器。再循環(huán)排氣具有由燃燒初始產(chǎn)生的然后通過濕式洗滌過程而增加的 相對(duì)高的水汽含量。在冷卻器16中將再循環(huán)排氣冷卻，并且冷卻導(dǎo)致再循環(huán)排氣中的水汽 凝結(jié)。由控制單元(未示出)控制冷卻介質(zhì)的流動(dòng)速度和/或溫度，用于控制凝結(jié)速度。典 型地，冷卻介質(zhì)是水，并且具有在15°C至35°C范圍內(nèi)的溫度。在水霧捕獲器中捕獲凝結(jié)水， 并使其從排氣分離。捕霧器還可以捕獲可能存在的由再循環(huán)排氣從洗滌器15帶走的液滴。 將在水霧捕獲器中收集的液體偏離至導(dǎo)管18，在此處將其丟棄，經(jīng)過導(dǎo)管19再循環(huán)至再生 器M，或者以另一種方式處理。在再生器M中，將液體清潔并重新引導(dǎo)到洗滌器15中作為 洗滌溶液。再生器M還從洗滌器15接收使用過的洗滌溶液，用于清潔并且在洗滌器15中 再利用。來自水霧捕獲器的凝結(jié)水和使用過的洗滌溶液可能包含例如煙灰微粒，未燃燒的 燃料殘?jiān)?，以及例如NOx和硫化合物的溶解氣體，并且在再利用為洗滌器15中的洗滌溶液 之前，期望的是減少或除去凝結(jié)水和使用過的洗滌溶液中的這些物質(zhì)。冷卻器16中的冷卻介質(zhì)通常是水，其在冷卻器16中的分離的隔室中運(yùn)行，并且與 排氣沒有實(shí)體接觸，從而避免了交叉污染。導(dǎo)管21將冷卻器16的出口連接至鼓風(fēng)機(jī)17的入口。在冷卻和凝結(jié)之后，將排氣 引導(dǎo)至鼓風(fēng)機(jī)17，其增加再循環(huán)排氣的壓力。從鼓風(fēng)機(jī)17，將處理過的排氣引導(dǎo)至掃氣空 氣導(dǎo)管11，在該導(dǎo)管11中使排氣與其它掃氣氣體流混合，從而在所示實(shí)施例中，在進(jìn)入填 充空氣接收器9之前，在冷卻器10中進(jìn)一步冷卻。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1運(yùn)行時(shí)，排氣導(dǎo)管8中的排氣的溫度在200-450攝氏度范圍內(nèi)，這 也是進(jìn)入洗滌器15的排氣的溫度。在洗滌器15中，發(fā)生初始冷卻，并且經(jīng)由導(dǎo)管20離開 洗滌器15的排氣具有在60-100攝氏度范圍內(nèi)的溫度。排氣在冷卻器16中進(jìn)一步冷卻，并 且導(dǎo)管21中的排氣的溫度在20-50攝氏度范圍內(nèi)。在鼓風(fēng)機(jī)之后的導(dǎo)管22中的排氣的溫 度優(yōu)選地為大約20攝氏度，并且不高于40-60攝氏度。導(dǎo)管22中的排氣與導(dǎo)管11中的新 鮮掃氣空氣混合。圖2描繪了另一個(gè)實(shí)施例。相同的附圖標(biāo)記表示與圖1中相同的部件。在該實(shí)施 例中，鼓風(fēng)機(jī)17的出口與冷卻器10下游的掃氣空氣導(dǎo)管11連接，從而繞過冷卻器10。因 此，通過不具有受到來自線路22的再循環(huán)排氣中可能的有害(主要是腐蝕)成分影響的相對(duì)大的冷卻器10，該實(shí)施例產(chǎn)生有益的優(yōu)點(diǎn)，因此允許冷卻器10由具有較低的耐蝕性并且 因此更便宜的材料制成。由于具有20-60攝氏度范圍內(nèi)的溫度的來自導(dǎo)管22的再循環(huán)排氣與離開冷卻器 10的主要掃氣氣體流在然后能夠簡單地調(diào)整為恰好穩(wěn)定在所需水平上的溫度下混合，所以 本實(shí)施例提供了控制氣缸2中的掃氣氣體的溫度的進(jìn)一步選擇。盡管為了說明的目的已經(jīng)詳細(xì)描述了本申請(qǐng)的學(xué)說，但是應(yīng)該理解這樣的細(xì)節(jié)僅 用于該目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在其中進(jìn)行變化而不會(huì)背離本申請(qǐng)的學(xué)說的范圍。排氣再循環(huán)通道可以包括多于一個(gè)洗滌器或冷卻器，并且也可能增加其它的鼓風(fēng) 機(jī)以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的功能。還可能應(yīng)用其它的設(shè)備，例如過濾器和加熱器。還應(yīng)該注意到，有多種實(shí)施本發(fā)明的學(xué)說的設(shè)備的可替換方式。如在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“包括”不排除其它元件或步驟。如在權(quán)利要求中使 用的術(shù)語“一個(gè)(a)”或“一個(gè)(an)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其它單元可以滿足權(quán)利要 求中陳述的幾個(gè)裝置的功能。
權(quán)利要求
1.一種十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，包括多個(gè)氣缸O)，所述多個(gè)氣缸( 每一個(gè)連接至排氣接收器(6)，排氣再循環(huán)流動(dòng)通道(13)，所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道(1 用于將排氣的一部分供給 到掃氣空氣流中，冷卻器(16)，所述冷卻器(16)位于所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道(1 中，鼓風(fēng)機(jī)(17)，所述鼓風(fēng)機(jī)(17)位于所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道(1 中，其特征在于在所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道(1 中的用于清潔再循環(huán)排氣的濕式洗滌器(15)，所述 濕式洗滌器(1 使用水基液體作為洗滌溶液，從而將水蒸發(fā)到再循環(huán)排氣中并且增加再 循環(huán)排氣的含水量，所述冷卻器(16)位于所述濕式洗滌器(1 的下游，用于將所述排氣冷卻至使得再循 環(huán)排氣中的水汽的至少一部分凝結(jié)的溫度，用于使由所述冷卻器(16)產(chǎn)生的凝結(jié)水從所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道(13)離開的裝置，所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道(1 中的所述鼓風(fēng)機(jī)(17)位于所述冷卻器(16)的下游和 用于使凝結(jié)水離開的所述裝置的下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述 冷卻器(16)使用從水、淡水、脫鹽水、海水及其混合物中選出的冷卻介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)O)，其中所述 冷卻介質(zhì)與流過所述冷卻器(16)的再循環(huán)排氣在物理上分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述 冷卻器(16)是逆流冷卻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述 冷卻器(16)是順流冷卻器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述 冷卻器(16)具有在帶散熱片的管道中被引導(dǎo)的冷卻介質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中從所 述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道離開的凝結(jié)水被作為洗滌溶液進(jìn)行再利用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中在凝 結(jié)水作為洗滌溶液進(jìn)行再利用之前，將所述凝結(jié)水凈化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中通過 水霧捕獲器使凝結(jié)水離開。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述 水霧捕獲器是所述冷卻器(16)的一體部分，或者位于所述冷卻器的下游。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述 冷卻器(16)自動(dòng)清洗。
12.—種再循環(huán)來自十字頭式的大型渦輪增壓二沖程燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣的方法， 該發(fā)動(dòng)機(jī)(1)包括多個(gè)氣缸O)，所述多個(gè)氣缸( 每一個(gè)連接至排氣接收器(6)，所述方 法包括將排氣的至少一部分從所述排氣接收器(6)經(jīng)由排氣再循環(huán)流動(dòng)通道(1 傳導(dǎo)至掃 氣空氣接收器(9)，其中所述排氣經(jīng)歷下列步驟 冷卻步驟，鼓風(fēng)步驟，其中使所述再循環(huán)流動(dòng)通道(1 中的排氣傳導(dǎo)通過增加排氣中的壓力的 鼓風(fēng)機(jī)(17)， 其特征在于濕式洗滌步驟，其中使用水基液體作為洗滌溶液將所述排氣濕式洗滌，用于清潔所述 排氣再循環(huán)流動(dòng)通道中的再循環(huán)排氣，所述濕式洗滌步驟增加所述排氣的含水量，所述冷卻步驟，其中在所述濕式洗滌步驟之后將所述排氣冷卻，用于將所述排氣冷卻 至使得再循環(huán)排氣中的水汽的至少一部分凝結(jié)的溫度，以及使再循環(huán)排氣中的凝結(jié)水從所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道中的排氣離開的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述冷卻步驟使排氣中存在的水的至少50%凝 結(jié)，優(yōu)選地使排氣中存在的水的至少70%凝結(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述冷卻步驟使排氣中的水的至少80%凝結(jié)， 優(yōu)選地使排氣中的水的至少90%凝結(jié)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述冷卻步驟將被洗滌的排氣的溫度降低至少 50攝氏度，優(yōu)選地降低為僅比冷卻介質(zhì)的溫度高幾度的溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述排氣在進(jìn)入所述掃氣空氣接收器(9)之前 經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的冷卻步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在所述鼓風(fēng)步驟中將排氣中的壓力增加至少1巴。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在所述鼓風(fēng)步驟中將排氣中的壓力增加至少2巴。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。具體地，本發(fā)明涉及一種十字頭式的大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括多個(gè)氣缸，其中每一個(gè)連接至排氣接收器，用于將一部分排氣供應(yīng)到掃氣空氣流中的排氣再循環(huán)流動(dòng)通道，并且包括濕式洗滌器、冷卻器、用于除去凝結(jié)水的裝置和在所述排氣再循環(huán)流動(dòng)通道中的鼓風(fēng)機(jī)。本發(fā)明還涉及一種從十字頭式的大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)再循環(huán)排氣的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)氣缸，其中每一個(gè)連接至排氣接收器。
文檔編號(hào)F02D21/08GK102140978SQ20111002948
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者彼得·施約爾達(dá)格 申請(qǐng)人:曼恩柴油機(jī)渦輪公司,曼恩柴油機(jī)渦輪德國公司子公司