具有廢氣凈化系統(tǒng)的大型二沖程渦輪增壓壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種十字頭式大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，具有包括連接到壓縮機(jī)的廢氣驅(qū)動渦輪的渦輪增壓器，多個汽缸，其連接到掃氣接收件以及到廢氣接收件；SCR反應(yīng)器，其具有連接到廢氣接收件的出口的入口；排氣導(dǎo)管，其將SCR反應(yīng)器的出口連接到渦輪的入口；掃氣導(dǎo)管，其經(jīng)由掃氣冷卻器將壓縮機(jī)的出口連接到掃氣接收件的入口；輔助鼓風(fēng)機(jī)，其在掃氣導(dǎo)管中以便在發(fā)動機(jī)的低載荷情形下協(xié)助壓縮機(jī)；可控制旁通導(dǎo)管，其從掃氣導(dǎo)管中的位置延伸到排氣導(dǎo)管中的位置，其包括通過電子控制單元控制的第一電子控制閥，掃氣導(dǎo)管包括通過電子控制單元控制的第二電子控制閥，其布置在其中可控制旁通導(dǎo)管連接到掃氣導(dǎo)管的位置的下游。
【專利說明】
具有廢氣凈化系統(tǒng)的大型二沖程渦輪増壓壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種十字頭式大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，優(yōu)選地具有廢氣凈化系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)，尤其是具有選擇性催化還原反應(yīng)器的十字頭式大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]十字頭式大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)通常在大型船舶的推進(jìn)系統(tǒng)中使用或者在發(fā)電廠中用作原動機(jī)。爆發(fā)的要求已經(jīng)并且將會越來越難以滿足，尤其是對于單氮氧(NOx)等級。
[0003]利用選擇性催化還原(SCR)反應(yīng)器是已知協(xié)助在柴油發(fā)動機(jī)中減小NOx散發(fā)的措施。要求用于進(jìn)入SCR反應(yīng)器的廢氣的大約300到350°C的最小溫度以便SCR反應(yīng)器適當(dāng)激活。
[0004]然而，由于二沖程渦輪增壓發(fā)動機(jī)的特征，在低發(fā)動機(jī)載荷(例如，低于相關(guān)發(fā)動機(jī)的最大持續(xù)定額的40 % )下的排放廢氣溫度相對低，即對于廢氣中的NOx來說太低以至于不能在SCR反應(yīng)器中進(jìn)行轉(zhuǎn)化。由此，需要采取措施以增加在低發(fā)動機(jī)載荷情形下的廢氣的溫度以便確保在低發(fā)動機(jī)載荷條件下移除N0X。
[0005]在低載荷條件下還難以在大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)中保持足夠的清掃壓力。因此，在這些低載荷情形下使用輔助鼓風(fēng)機(jī)以保持掃氣壓力。由此，采取的用于增加在SCR反應(yīng)器的入口處的廢氣的溫度的任何措施都不應(yīng)對掃氣壓力具有負(fù)面影響。
[0006]DK201000409公開了根據(jù)權(quán)利要求1的前序的大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
[0007]需要克服或者至少減少了上述缺點的大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在此背景上，本發(fā)明的目的是提供可以通過SCR反應(yīng)器在寬范圍的發(fā)動機(jī)載荷條件下操作的大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
[0009]通過提供十字頭式大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)根據(jù)第一方面實現(xiàn)了此目的，包括
[0010]渦輪增壓器，其具有連接到壓縮機(jī)的廢氣驅(qū)動渦輪以便傳送加壓掃氣；
[0011 ]多個汽缸，其連接到掃氣接收件以及到廢氣接收件；
[0012]選擇性催化還原反應(yīng)器，其具有連接到廢氣接收件的出口的入口；
[0013]排氣導(dǎo)管，其將選擇性催化還原反應(yīng)器的出口連接到渦輪的入口；
[0014]掃氣導(dǎo)管，其將所述壓縮機(jī)的出口經(jīng)由掃氣冷卻器連接到掃氣接收件的入口；
[0015]輔助鼓風(fēng)機(jī)，其在所述掃氣導(dǎo)管中以便在發(fā)動機(jī)的低載荷情形下協(xié)助所述壓縮機(jī)；
[0016]可控制旁通導(dǎo)管，其從掃氣導(dǎo)管中的位置延伸到排氣導(dǎo)管中的位置以便繞過多個汽缸；
[0017]可控制旁通導(dǎo)管包括通過電子控制單元控制的第一電子控制閥，
[0018]掃氣導(dǎo)管包括通過蓋電子控制單元控制的第二電子控制閥，
[0019]第二電子控制閥布置在其中可控制旁通導(dǎo)管連接到掃氣導(dǎo)管的位置的下游，
[0020]并且電子控制單元構(gòu)造為通過控制第一電子控制閥的位置以及通過控制第二電子控制閥的位置來控制掃氣從掃氣導(dǎo)管通過可控制旁通導(dǎo)管到排氣導(dǎo)管的流動。
[0021]在低發(fā)動機(jī)載荷處進(jìn)入選擇性催化反應(yīng)器的廢氣的溫度對于適當(dāng)轉(zhuǎn)換廢氣中的NOx來說太低。通過控制其中旁通導(dǎo)管從清掃導(dǎo)管分支的位置下游的控制閥的打開程度，并且通過控制在具有電子控制單元的旁通導(dǎo)管中的另一個控制閥的打開程度，掃氣的受控流動可以從掃氣導(dǎo)管引導(dǎo)到在選擇性催化還原反應(yīng)器的下游以及渦輪增壓器的渦輪的上游的位置處的排氣導(dǎo)管。此措施增加了在低發(fā)動機(jī)載荷條件下進(jìn)入選擇性催化還原反應(yīng)器的廢氣的溫度由此確保了從SCR反應(yīng)器中的廢氣移除N0X。
[0022]在第一方面的第一實施中，電子控制單元構(gòu)造為控制掃氣從掃氣導(dǎo)管通過可控制旁通線到排氣導(dǎo)管的流動以確保進(jìn)入選擇性催化還原反應(yīng)器的廢氣的溫度在給定閾值以上。
[0023]在第一方面的第二實施中，發(fā)動機(jī)還包括在廢氣接收件的出口與選擇性催化還原反應(yīng)器的入口之間的溫度傳感器，使得電子控制單元接收來自溫度傳感器的信號。
[0024]在第一方面的第三實施中，電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入選擇性催化反應(yīng)器的廢氣的溫度在給定第一閾值以下時朝向完全打開位置移動第一電子控制閥，和/或其中電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入選擇性催化反應(yīng)器的廢氣的溫度在給定第一閾值以下時朝向最小打開位置移動第二電子控制閥。
[0025]在第一方面的第四實施中，電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入選擇性催化反應(yīng)器的廢氣的溫度在給定第二閾值以上時朝向完全閉合位置移動第一電子控制閥，和/或其中電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入選擇性催化反應(yīng)器的廢氣的溫度在給定第二閾值以上時朝向朝向最大打開位置移動第二電子控制閥。
[0026]在第一方面的第五實施中，電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)發(fā)動機(jī)載荷在預(yù)定發(fā)動機(jī)載荷閾值以下時建立通過可控制旁通導(dǎo)管的掃氣的流動。
[0027]在第一方面的第六實施中，第一電子控制閥是可以采用閉合位置與打開位置之間的位置的調(diào)節(jié)閥。
[0028]在第二方面的第七實施中，第一電子控制閥是可以采用最小打開與最大打開位置之間的位置的調(diào)節(jié)閥。
[0029]在第一方面的第八實施中，可控制旁通導(dǎo)管從壓縮機(jī)與輔助鼓風(fēng)機(jī)之間的掃氣導(dǎo)管中的位置延伸到選擇性催化還原反應(yīng)器的出口與排氣導(dǎo)管中的渦輪的入口之間的位置。
[0030]在第一方面的第九實施中，排氣導(dǎo)管包括用于使旁通掃氣與廢氣混合的三個端口混合點。
[0031 ]在第一方面的第十實施中，可以通過電子控制單元使掃氣冷卻器停用。
[0032]在第一方面的第十一實施中，電子控制單元構(gòu)造為作為第一措施建立掃氣通過旁通線的流動并且作為第二措施使掃氣冷卻器停用。
[0033]在第一方面的第十二實施中，作為第三措施電子控制單元構(gòu)造為將掃氣冷卻器轉(zhuǎn)到加熱器中。
[0034]通過詳細(xì)的描述根據(jù)本發(fā)明的大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的其它目的、特征、優(yōu)點與特性將會變得顯而易見。
【附圖說明】
[0035]在下面的本說明書的詳細(xì)部分中，將參照附圖中示出的示例性實施方式更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，在附圖中:
[0036]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的發(fā)動機(jī)的示意圖；
[0037]圖2是根據(jù)另一個實施方式的發(fā)動機(jī)的示意圖；
[0038]圖3是根據(jù)另一個實施方式的發(fā)動機(jī)的示意圖；
[0039]圖4是根據(jù)另一個實施方式的發(fā)動機(jī)的示意圖；
[0040]圖5不出了另一個實施方式的不意圖；
[0041 ]圖6至圖1O示出了利用掃氣的減少冷卻的其它實施方式；以及
[0042]圖11至圖15示出了利用掃氣的主動加熱的其它實施方式。
【具體實施方式】
[0043]在十字頭式大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)以及用于操作根據(jù)本發(fā)明的十字頭式大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)的方法的下面的詳細(xì)描述中將通過實例實施方式進(jìn)行描述。
[0044]十字頭式大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的構(gòu)造與操作是眾所周知的并且將不需要在本文本中的進(jìn)一步說明。下面提供了關(guān)于廢氣凈化系統(tǒng)的操作的其它細(xì)
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[0045]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的大型二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的第一實例實施方式的示意性描述。發(fā)動機(jī)可以例如，用作遠(yuǎn)洋輪船中的主發(fā)動機(jī)或者用作用于操作發(fā)電站中的發(fā)電機(jī)的固定發(fā)動機(jī)。例如，發(fā)動機(jī)的總輸出可以在從5000kW到11 OOOOkW的范圍。
[0046]發(fā)動機(jī)I設(shè)有成直線布置在彼此旁邊的多個汽缸。每個汽缸都設(shè)有與它們汽缸蓋相關(guān)聯(lián)的排氣閥。可以通過排氣閥打開與關(guān)閉排氣通道。發(fā)動機(jī)的十字頭將活塞桿連接到曲軸的大端。排氣彎管連接到廢氣接收件6。廢氣接收件6與此行汽缸平行地布置。廢氣接收件6是具有特別地適合發(fā)動機(jī)的特征的尺寸的大容器以便最佳氣體流動、反壓與聲學(xué)考慮。通常地，廢氣接收件6是由鋼板制成的大的中空圓柱形本體。由于大的尺寸與重量廢氣接收件從發(fā)動機(jī)構(gòu)造懸置具有操作振動方面的目的。
[0047]從廢氣接收件6的出口廢氣流經(jīng)由選擇性催化反應(yīng)器8(SCR反應(yīng)器)被朝向渦輪增壓器的渦輪12引導(dǎo)并且其從SCR反應(yīng)器8的出口經(jīng)由排氣導(dǎo)管10被引導(dǎo)到渦輪12。由此，廢氣接收件6的出口連接到SCR反應(yīng)器8的入口。廢氣流動通過SCR反應(yīng)器8并且廢氣中的NOx在SCR反應(yīng)器中被移除或者通過將NOx轉(zhuǎn)換成氮和氧數(shù)量至少大致減小。SCR反應(yīng)器8的出口連接到將熱的、加壓廢氣引導(dǎo)到渦輪12的排氣導(dǎo)管10。在渦輪12的下游廢氣被處置到大氣中。
[0048]渦輪增壓器還包括由渦輪12驅(qū)動的壓縮機(jī)14。壓縮機(jī)14連接到空氣入口。壓縮機(jī)14將加壓掃氣經(jīng)由掃氣導(dǎo)管16傳送到掃氣接收件22，其包括用于冷卻掃氣的掃氣冷卻器18與用于在低發(fā)動機(jī)載荷下協(xié)助鼓風(fēng)的輔助鼓風(fēng)機(jī)20(通常地在發(fā)動機(jī)I的最大持續(xù)定額的40%以下)。掃氣冷卻器18布置在輔助鼓風(fēng)機(jī)20的上游。
[0049]掃氣冷卻器18通過作為冷卻介質(zhì)的水操作。掃氣冷卻器可以是多種類型中的一種。一種可能性是其中冷卻介質(zhì)不與掃氣直接物理接觸的板冷卻器。另一種可能性是其中冷卻介質(zhì)與掃氣直接接觸的洗滌器。
[0050]輔助鼓風(fēng)機(jī)20通常地由電馬達(dá)驅(qū)動(也可以由液壓馬達(dá)驅(qū)動)并且在低載荷條件下開始生效(通常地在最大持續(xù)定額的40%以下)以協(xié)助壓縮機(jī)14保持足夠的清掃壓力。當(dāng)不使用輔助鼓風(fēng)機(jī)20時，其經(jīng)由未示出的旁路繞過。輔助鼓風(fēng)機(jī)20由電子控制單元33控制并且通常地是工作或者不工作，即電子控制單元或者啟動輔助鼓風(fēng)機(jī)20 (在發(fā)動機(jī)載荷低于給定第一發(fā)動機(jī)載荷閾值)或者使輔助鼓風(fēng)機(jī)20停用(在給定第二發(fā)動機(jī)載荷閾值以上的發(fā)動機(jī)載荷)。
[0051]掃氣接收件22是沿著發(fā)動機(jī)的汽缸延伸的細(xì)長中空圓柱形本體。掃氣從掃氣接收件2通向各汽缸的掃氣端口并且進(jìn)入到汽缸中的燃燒室中。
[0052]可控制旁通導(dǎo)管26從掃氣導(dǎo)管16分支?？煽刂婆酝▽?dǎo)管26的另一端在三個端口混合點30處連接到排氣導(dǎo)管10?；旌宵c30位于SCR反應(yīng)器8的出口的下游并且位于渦輪12的入口的上游。
[0053]可控制旁通導(dǎo)管26的目的是提供繞過汽缸的從掃氣導(dǎo)管16到排氣導(dǎo)管10的掃氣的流動，并且由此增加了在低發(fā)動機(jī)載荷情形期間進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度。
[0054]在低發(fā)動機(jī)載荷情形期間，例如當(dāng)輔助鼓風(fēng)機(jī)20工作時，從掃氣導(dǎo)管16到排氣導(dǎo)管10通常地不存在確保足夠的流動通過可控制旁通導(dǎo)管26的充足的壓降。
[0055]旁通鼓風(fēng)機(jī)46協(xié)助掃氣流動通過可控制旁旁通導(dǎo)管26。旁通鼓風(fēng)機(jī)46例如由電驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動并且旁通鼓風(fēng)機(jī)46在電子控制單元33的控制下操作。在一個實施方式中，通過電子控制單元33以開/閉方式控制旁通鼓風(fēng)機(jī)46，S卩，電子控制單元33或者啟動旁通鼓風(fēng)機(jī)46或者停用旁通鼓風(fēng)機(jī)46。
[0056]電子控制閥28還用于在電子控制單元33的命令下調(diào)節(jié)掃氣從掃氣導(dǎo)管16經(jīng)由旁通導(dǎo)管26流動到排氣導(dǎo)管10。
[0057]在一個實施方式中，電子控制閥28是可以采用完全閉合位置與完全打開位置之間的多個位置的閥。通過電子控制單元33控制電子控制閥28的位置。
[0058]電子控制單元33構(gòu)造為控制掃氣從掃氣導(dǎo)管16通過可控制旁通導(dǎo)管26到排氣導(dǎo)管1的流動以確保進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度在給定第一閾值以上。
[0059]在一個實施方式中，電子控制單元33構(gòu)造為當(dāng)輔助鼓風(fēng)機(jī)20工作時啟動旁通鼓風(fēng)機(jī)46。
[0060]電子控制閥28可以采用完全閉合位置與完全打開位置之間的多個位置。在一個實施方式中，電子控制單元33構(gòu)造為當(dāng)輔助鼓風(fēng)機(jī)46工作時通過調(diào)節(jié)電子控制閥28的位置控制從掃氣導(dǎo)管16通過可控制旁通導(dǎo)管26到排氣導(dǎo)管10的掃氣的流動(以恒定等級)。
[0061]在一個實施方式中，發(fā)動機(jī)I在廢氣接收件6的出口與SCR反應(yīng)器8的入口之間設(shè)有溫度傳感器35。電子控制單元33接收來自溫度傳感器35的信號。
[0062]在一個實施方式中，電子控制閥28是成比例式閥并且優(yōu)選地例如響應(yīng)于來自溫度傳感器35的信號通過電子控制單元33在閉合環(huán)路中控制。
[0063]在一個實施方式中，電子控制單元33構(gòu)造為以開/關(guān)方式控制旁通鼓風(fēng)機(jī)46并且構(gòu)造為通過控制電子控制閥28的位置調(diào)節(jié)掃氣通過可控制旁通導(dǎo)管26的流動。
[0064]在一個實施方式中，電子控制單元33構(gòu)造為當(dāng)發(fā)動機(jī)載荷位于或者下降到預(yù)定第一發(fā)動機(jī)載荷閾值以下時啟動旁通鼓風(fēng)機(jī)26并且打開電子控制閥28，并且電子控制單元33構(gòu)造為當(dāng)發(fā)動機(jī)載荷位于或者升高到預(yù)定第二發(fā)動機(jī)閾值以上時閉合電子控制閥28。第一發(fā)動機(jī)載荷閾值和第二發(fā)動機(jī)載荷閾值無需是相同的并且可以定義為發(fā)動機(jī)的最大持續(xù)定額的百分比。
[0065]在另一個實施方式中，電子控制閥28是在閉合環(huán)路中通過電子控制單元33控制的比例閥28。對此，控制器從溫度傳感器35接收關(guān)于在SCR反應(yīng)器8的入口處的廢氣溫度的信息，并且電子控制單元33構(gòu)造為響應(yīng)進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的測量溫度控制閥28的打開程度。由此，當(dāng)測量的溫度在最小期望溫度以下時電子控制單元33將增加電子控制閥28的打開程度以便增加廢氣的溫度，并且當(dāng)測量的廢氣溫度在最小期望溫度以上時將減小電子控制閥28的打開。
[0066]在圖1的實施方式中，旁通導(dǎo)管26在中冷器18與輔助鼓風(fēng)機(jī)20之前(上游)的位置處從掃氣導(dǎo)管16分支。
[0067]除了旁通導(dǎo)管26在中冷器18與輔助鼓風(fēng)機(jī)20之間的位置處從掃氣導(dǎo)管16分支以外，圖2的實施方式與圖1的實施方式基本上相同。
[0068]圖3示出了與圖1的實施方式類似的另一個實施方式，其中相同的附圖標(biāo)記指示發(fā)動機(jī)的相同部件。與圖1的實施方式的區(qū)別在于掃氣導(dǎo)管16設(shè)有第二電子控制閥48并且在旁通導(dǎo)管26中不存在旁通鼓風(fēng)機(jī)。
[0069]在此實施方式中，第一電子控制閥28是可以采用閉合位置與打開位置之間的位置的調(diào)節(jié)閥，并且第二電子控制閥48是可以采用最小打開位置與最大打開位置之間的位置的調(diào)節(jié)閥。
[°07°] 第二電子控制閥48布置在旁通導(dǎo)管26從掃氣導(dǎo)管16分支的位置的下游。通過電子控制單元33控制第二電子控制閥48。
[0071]電子控制單元33構(gòu)造為操作第一電子控制閥28與第二電子控制閥48，目的是當(dāng)發(fā)動機(jī)載荷在預(yù)定發(fā)動機(jī)載荷閾值以下時或者當(dāng)進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的測量或估計溫度在預(yù)定閾值以下時產(chǎn)生掃氣通過可控制旁通導(dǎo)管26的受控流動。
[0072]對此，電子控制單元33使通過第二電子控制閥48的流動節(jié)流并且打開第一控制閥28使得在電子控制閥的上游的壓力增加并且掃氣的控制部分將流動通過旁通導(dǎo)管16。
[0073]通過調(diào)節(jié)由第二電子控制閥48施加的節(jié)流的程度，電子控制單元33可以調(diào)節(jié)與控制掃氣通過旁通導(dǎo)管16的流動。優(yōu)選地，當(dāng)需要掃氣通過旁通導(dǎo)管16的流動時電子控制閥28完全打開，但是對于一定范圍的發(fā)動機(jī)載荷來說，第二電子控制閥48將完全地打開并且第一電子控制閥28將需要部分地打開以節(jié)流通過旁通導(dǎo)管16的流動以便避免太大流動通過旁通導(dǎo)管16。
[0074]當(dāng)進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度足夠高并且不需要掃氣通過旁通導(dǎo)管的流動時，電子控制單元33將會完全地打開第二控制閥48，使得其將施加對通過那里流動的最少可能數(shù)量的節(jié)流并且電子控制單元33將閉合第一電子控制閥28以防止掃氣通過旁通導(dǎo)管16的流動。
[0075]在一個實施方式中，電子控制單元33構(gòu)造為控制掃氣從掃氣導(dǎo)管16通過可控制旁通導(dǎo)管26到排氣導(dǎo)管10的流動以確保進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度在給定閾值以上。
[0076]在一個實施方式中發(fā)動機(jī)I包括在廢氣接收件6的出口與SCR反應(yīng)器8的入口之間的溫度傳感器35，使得電子控制單元33接收來自溫度傳感器35的信號。
[0077]在另一個實施方式中，電子控制單元33構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度在給定第一閾值以下時朝向完全打開位置移動第一電子控制閥28，并且電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度在給定第一閾值以下時朝向最小打開位置移動第二電子控制閥48。
[0078]在一個實施方式中，電子控制單元33構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度在給定第二閾值以上時朝向完全閉合位置移動第一電子控制閥28，和/或其中電子控制單元33構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度在給定第二閾值以上時朝向最大打開位置移動第二電子控制閥48。
[0079]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)I的第二示例性實施方式。如圖1中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識相同的部件。除了掃氣導(dǎo)管16中的掃氣冷卻器18的以下方面，根據(jù)圖5的實施方式與圖1的實施方式大致相同。
[0080]供給導(dǎo)管40將冷卻水傳送到掃氣冷卻器18并且返回導(dǎo)管42將溫水遠(yuǎn)離掃氣冷卻器18傳送。在第二實施方式中，電子控制旁通閥44在冷卻介質(zhì)旁通回路43中并且電子控制分離閥46在控制器33的命令下允許在不穿過掃氣冷卻器18的情況下使供給導(dǎo)管40中的冷水的供給偏離到返回導(dǎo)管42。包括栗50的再循環(huán)導(dǎo)管48與加熱器(或熱交換器)52確保水流動通過掃氣冷卻器18，其現(xiàn)在改變?yōu)榧訜崞鞑⑶矣行У赜米鳠峤粨Q器。加熱器52設(shè)有溫?zé)岬募訜峤橘|(zhì)，諸如來自發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的溫水并且加熱循環(huán)通過掃氣冷卻器18的介質(zhì)。[0081 ] 在第二實施方式中，電子控制單元33可以經(jīng)由閥44和46通過繞過冷卻介質(zhì)使冷卻器18停用。與此同時控制器33將啟動栗50以確保介質(zhì)在掃氣冷卻器18中循環(huán)。此外，控制單元33可以通過將加熱介質(zhì)傳送到加熱器52啟動加熱器52并且由此將掃氣冷卻器18改變?yōu)榧訜崞?。電子控制單?3構(gòu)造為采用多種措施以對于需要增加進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度而增加掃氣的溫度。
[0082]由此，如果足以允許一些掃氣經(jīng)過可控制旁通導(dǎo)管26到排氣導(dǎo)管10，則電子控制單元33將不再采取任何其它措施。然而，如果此第一措施不充分，則電子控制單元33將掃氣冷卻器18的冷卻功能停用。如果第二措施不充分，則電子控制單元33作為第三措施將掃氣冷卻器18轉(zhuǎn)換為加熱器以主動地加熱掃氣。
[0083]圖5示出了在系統(tǒng)的多個位置處的掃氣與廢氣的溫度的實例。此實例用于低發(fā)動機(jī)載荷情形，例如在相關(guān)發(fā)動機(jī)的最大連續(xù)定額40%以下。沒有括號的數(shù)字是溫度，其中掃氣穿過旁通導(dǎo)管26并且熱量在掃氣冷卻器18處增加到掃氣。括號中的數(shù)字是當(dāng)在沒有掃氣經(jīng)過旁通導(dǎo)管26并且通過掃氣冷卻器18冷卻掃氣的情況下發(fā)動機(jī)方便地操作時的溫度。通過新的措施進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度是攝氏325度并且此廢氣足夠熱以便在SCR反應(yīng)器8中轉(zhuǎn)換。在沒有新措施的情況下，進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度是攝氏220度并且此廢氣對于在SCR反應(yīng)器8中轉(zhuǎn)換來說不足夠熱。
[0084]圖6示出了經(jīng)由冷卻介質(zhì)供給導(dǎo)管40與冷卻介質(zhì)返回導(dǎo)管42的冷卻介質(zhì)到掃氣冷卻器18的供給與返回。
[0085]圖7至圖10示出了用于掃氣冷卻器18的冷卻能力的受控減小的各種實施方式。
[0086]在圖7中，發(fā)動機(jī)設(shè)有掃氣旁通導(dǎo)管17以便繞過掃氣冷卻器18。掃氣旁通導(dǎo)管17包括在電子控制單元33的命令下打開與閉合掃氣旁通導(dǎo)管17的電子控制閥23。掃氣導(dǎo)管16包括在電子控制單元33的命令下打開與閉合掃氣導(dǎo)管16的另一個電子控制閥21。由此，電子控制單元33可以根據(jù)增加掃氣的溫度的需要控制掃氣通過掃氣旁通導(dǎo)管17的流動并且由此增加了進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度。
[0087]在圖8中，冷卻介質(zhì)供給導(dǎo)管40設(shè)有電控分離閥46與冷卻介質(zhì)旁通回路43，此冷卻介質(zhì)旁通回路包括電控旁通閥44并且將冷卻介質(zhì)供給導(dǎo)管40直接地連接到冷卻介質(zhì)返回導(dǎo)管42。電子控制單元33命令電子閥44和46并且可以由此控制冷卻介質(zhì)穿過掃氣冷卻器18的程度(可以是開/關(guān)或者比例控制)。
[0088]在圖9中，包括再循環(huán)栗50的再循環(huán)導(dǎo)管48(在電子控制單元33的控制下)增加到圖5中示出的實施方式以使冷卻介質(zhì)能夠在掃氣冷卻器18中循環(huán)。
[0089]在圖10中，發(fā)動機(jī)設(shè)有其它(第二)掃氣冷卻器19。電子控制單元33構(gòu)造為控制冷卻掃氣冷卻器18、19中至少一個的冷卻能力，如上所述。
[0090]圖11至圖15示出了用于熱量到掃氣的受控增加的各種實施方式。
[0091]在圖11中，發(fā)動機(jī)設(shè)有連接到掃氣導(dǎo)管16的蒸氣噴射導(dǎo)管90。蒸汽噴射導(dǎo)管90包括在電子控制單元33的命令下的電控蒸氣噴射控制閥92。由此，掃氣的溫度以及由此進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度可以在掃氣壓力不下降的情況下通過可控制地噴射蒸汽如期望地增加。
[0092]在圖12中，發(fā)動機(jī)設(shè)有連接到掃氣導(dǎo)管16的廢氣噴射導(dǎo)管60。廢氣噴射導(dǎo)管60包括在電子控制單元33的命令下的電控廢氣噴射控制閥62。由此，掃氣的溫度以及由此進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度可以在掃氣壓力不下降的情況下通過可控制地噴射廢氣如期望地增加。
[0093]在圖13中，發(fā)動機(jī)在掃氣導(dǎo)管16中設(shè)有加熱單元27。加熱單元27經(jīng)由加熱介質(zhì)供給導(dǎo)管70供給有加熱介質(zhì)(諸如熱水或熱空氣)并且通過加熱介質(zhì)返回導(dǎo)管72遠(yuǎn)離傳送返回加熱介質(zhì)。加熱介質(zhì)供給導(dǎo)管70與加熱介質(zhì)返回導(dǎo)管72設(shè)有在電子控制單元33的命令下的電控閥。由此，掃氣的溫度以及由此進(jìn)入SCR反應(yīng)器8的廢氣的溫度可以在掃氣壓力不下降的情況下如期望地增加。
[0094]圖14的實施方式與圖9的實施方式基本上相同，但是進(jìn)一步包括熱交換器52以將熱量增加到循環(huán)通過掃氣冷卻器18的介質(zhì)。
[0095]在圖15的實施方式中，發(fā)動機(jī)在冷卻介質(zhì)供給導(dǎo)管40中設(shè)有熱交換器80以將熱量供給到流動通過冷卻介質(zhì)供給導(dǎo)管40的介質(zhì)。
[0096]盡管出于說明的目的詳細(xì)地描述了本發(fā)明的教導(dǎo)，但是應(yīng)該理解的是此細(xì)節(jié)僅用于此目的，并且其中在不偏離本申請教導(dǎo)的范圍的情況下本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以對其作出修改。
[0097]上述實施方式可以以各種可能的方式結(jié)合以改進(jìn)發(fā)動機(jī)的功能。
[0098]還應(yīng)該指出的是存在實施本發(fā)明的教導(dǎo)的裝置的多種另選方式。
[0099]如在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“包括”不排除其它的元件或步驟。如在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“一” (“a”)或“一個” (“an”)不排除多個。單個處理器或者其它單元可以實現(xiàn)在權(quán)利要求中引用的幾個裝置的功能。
【主權(quán)項】
1.一種十字頭式大型渦輪增壓二沖程壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其包括: 渦輪增壓器，其具有廢氣驅(qū)動渦輪(12)，該廢氣驅(qū)動渦輪(12)連接到用于傳送加壓掃氣的壓縮機(jī)(14); 多個汽缸，其連接到掃氣接收件(22)并且連接到廢氣接收件(6); 選擇性催化還原反應(yīng)器(8)，其具有連接到所述廢氣接收件(6)的出口的入口； 排氣導(dǎo)管(10)，其將所述選擇性催化還原反應(yīng)器(8)的出口連接到所述渦輪(12)的入P; 掃氣導(dǎo)管(I 6 )，其經(jīng)由掃氣冷卻器(18)將所述壓縮機(jī)(14)的出口連接到所述掃氣接收件(22)的入口； 輔助鼓風(fēng)機(jī)(20)，其在所述掃氣導(dǎo)管(16)中以在所述發(fā)動機(jī)(I)的低載荷情形下協(xié)助所述壓縮機(jī)(14); 可控制旁通導(dǎo)管(26)，其從所述掃氣導(dǎo)管(16)中的位置延伸到所述排氣導(dǎo)管(10)中的位置以便繞過所述多個汽缸， 所述可控制旁通導(dǎo)管(26)包括通過電子控制單元(33)控制的第一電子控制閥(28)， 其特征在于， 所述掃氣導(dǎo)管(16)包括通過所述電子控制單元(33)控制的第二電子控制閥(48)， 所述第二電子控制閥(48)布置在所述可控制旁通導(dǎo)管(26)連接到所述掃氣導(dǎo)管(16)的位置的下游， 并且所述電子控制單元(33)構(gòu)造為通過控制所述第一電子控制閥(28)的位置以及通過控制所述第二電子控制閥(48)的位置來控制掃氣從所述掃氣導(dǎo)管(16)通過所述可控制旁通導(dǎo)管(26)到所述排氣導(dǎo)管(10)的流動。2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動機(jī)，其中所述電子控制單元(33)構(gòu)造為控制掃氣從所述掃氣導(dǎo)管(16)通過所述可控制旁通管路(26)到所述排氣導(dǎo)管(10)的流動，以確保進(jìn)入所述選擇性催化還原反應(yīng)器(8)的所述廢氣的溫度在給定閾值以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動機(jī)，還包括在所述廢氣接收件(6)的出口與所述選擇性催化還原反應(yīng)器(8)的入口之間的溫度傳感器(35)，所述電子控制單元(33)接收來自所述溫度傳感器(35)的信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的發(fā)動機(jī)，其中所述電子控制單元(33)構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入所述選擇性催化反應(yīng)器(8)的所述廢氣的溫度在給定第一閾值以下時朝向完全打開位置移動所述第一電子控制閥(28)，和/或其中所述電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入所述選擇性催化反應(yīng)器(8)的所述廢氣的溫度在所述給定第一閾值以下時朝向最小打開位置移動所述第二電子控制閥(48)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)，其中所述電子控制單元(33)構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入所述選擇性催化反應(yīng)器(8)的所述廢氣的溫度在給定第二閾值以上時朝向完全閉合位置移動所述第一電子控制閥(28)，和/或其中所述電子控制單元(33)構(gòu)造為當(dāng)進(jìn)入所述選擇性催化反應(yīng)器(8)的所述廢氣的溫度在所述給定第二閾值以上時朝向最大打開位置移動所述第二電子控制閥(48)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的發(fā)動機(jī)，其中所述電子控制單元(33)構(gòu)造為當(dāng)所述發(fā)動機(jī)載荷在預(yù)定發(fā)動機(jī)載荷閾值以下時建立掃氣通過所述可控制旁通導(dǎo)管(26)的流動。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的發(fā)動機(jī)，其中所述第一電子控制閥(28)是能夠采用閉合位置與打開位置之間的位置的調(diào)節(jié)閥。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的發(fā)動機(jī)，其中所述第二電子控制閥(48)是能夠采用最小打開與最大打開位置之間的位置的調(diào)節(jié)閥。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的發(fā)動機(jī)，其中所述可控制旁通導(dǎo)管(26)從所述壓縮機(jī)(14)與所述輔助鼓風(fēng)機(jī)(20)之間的所述掃氣導(dǎo)管(16)中的位置延伸到所述選擇性催化還原反應(yīng)器(8)的出口與所述渦輪(12)的入口之間的所述排氣導(dǎo)管(20)中的位置。
【文檔編號】F01N3/32GK106050373SQ201610447235
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】彼得·斯柯達(dá)哥
【申請人】曼柴油機(jī)歐洲股份公司曼柴油機(jī)德國分公司