[发明专利]具有辅助鼓风机的大型发动机和操作方法

说明书

本发明涉及具有辅助鼓风机的大型发动机和操作方法。纵向扫气大型发动机(1)具有至少一个气缸(2)，该气缸具有用于燃烧空气‑燃料混合物的燃烧室(20)、用于将增压空气(42)供应到气缸中的扫气空气开口(21)和用于将燃烧气体从气缸排出的出口阀。大型发动机还包括：用于增压空气(42)的进气接收器(3)和涡轮增压器(4)，进气接收器流动连接到扫气空气开口，涡轮增压器可借助于燃烧气体驱动以在进气接收器中提供增压空气(42)。此外，大型发动机具有至少一个辅助鼓风机(5)，利用该鼓风机能将附加扫气空气引入进气接收器中。在辅助鼓风机(5)的上游布置有节流装置(51，510)，利用节流装置能改变附加扫气空气(52)的质量流。

技术领域

本发明涉及一种纵向扫气大型发动机和一种用于操作所述纵向扫气大型发动机的方法。

背景技术

大型发动机可以设计为二冲程或四冲程发动机，例如设计为纵向扫气二冲程大型柴油发动机。这种大型发动机通常用作船舶的驱动单元或者甚至用于固定操作中，例如用于驱动大型发电机以产生电能。发动机通常在连续操作中运行相当长的时间，这对操作安全性和可用性提出了高要求。因此，对于操作者来说，特别长的维护间隔、低磨损和操作材料的经济处理是中心标准。

几年来，废气的质量是另一个重要的问题，其重要性日益增加，特别是废气中的氮氧化物浓度。在此，用于相应的排放阈值的法定要求和极限值越来越加强。结果，特别是在二冲程大型柴油发动机中，被污染物高度污染的传统重燃料油的燃烧以及柴油或其它燃料的燃烧变得更有问题，因为符合排放阈值变得越来越困难，技术上更复杂，因此更昂贵，或者最后，不可能进行有意义的符合。

因此，在实践中，长期以来存在对所谓的“双燃料发动机”的需求，即，能够以两种不同燃料操作的发动机。在气体模式中，燃烧气体(例如天然气，如LNG(液化天然气))或采取液化石油气形式的气体或适于驱动内燃发动机的另一种气体，而在液体模式中，可以在同一发动机中燃烧合适的液体燃料，如汽油、柴油、重燃料油、醇类、油衍生物和它们的水混合物、生物燃料或其它合适的液体燃料。在这种情况下，发动机可以是二冲程和四冲程发动机，特别是纵向扫气二冲程大型柴油发动机。

因此，双燃料大型柴油发动机不仅可以在柴油操作中操作(柴油操作的特征在于燃料的自燃)，而且可以在奥托操作中操作(奥托操作的特征在于燃料的强制点火)。特别地，燃料的自燃也可用于另一燃料的强制点火。

在液体模式中，通常将燃料直接引入到气缸的燃烧室中，并根据自燃原理或根据扩散燃烧原理在燃烧室中燃烧。在气体模式中，已知的是根据奥托原理将气态气体与扫气空气混合，以便在气缸的燃烧室中产生可燃的混合物。在这种低压方法中，通常通过在适当的时刻将少量液体燃料喷射到气缸的燃烧室中或预燃室中来执行气缸中的混合物的点火，这然后导致空气-气体混合物的点火。当然，空气-气体混合物也可以以本身已知的另一种方法电气地点火或强制点火。双燃料发动机在操作期间可从气体模式切换到液体模式，反之亦然。

尤其在气体模式中，扫气空气与气体的正确比率，即所谓的空气-气体比或空气-燃料比的调节至关重要。在液体模式或柴油模式中，空气与燃料的这种比率也很重要，但是在气体模式中非最佳空气-燃料比的影响通常比在液体模式中更显著。

用于大型发动机中的气缸的扫气空气或增压空气通常由涡轮增压器提供，涡轮增压器产生扫气空气的质量流，扫气空气的质量流准备在扫气空气压力或增压压力下引入气缸中。涡轮增压器，也称为废气涡轮增压器，通常包括涡轮和由涡轮驱动的压缩机，其中涡轮由来自大型发动机的废气驱动。压缩机吸入新鲜的环境空气并对环境空气进行压缩以提供扫气空气。通常，增压空气冷却器仍然位于涡轮增压器的下游，以在扫气空气被供应到气缸之前冷却扫气空气。