[发明专利]纵向扫气的两冲程大型柴油机及其运行的方法

说明书

技术领域

根据独立权利要求1和独立权利要求9的前序特征部分，本发明涉及一种用于纵向扫气的两冲程大型柴油机(longitudinally scavengedtwo-stroke large diesel engine)的运行的方法，和一种纵向扫气大型柴油机。

背景技术

为了增加往复式活塞内燃机比如例如用于船舶或产生电能的固定设备的大型柴油机的功率，在燃烧冲程之后新鲜空气依靠通常被设计为废气涡轮增压器的进气组在升高的压力下被引导到气缸的燃烧发动机中。在这种关系中可充分利用在燃烧冲程之后离开气缸燃烧室的废气的部分热能。出于这种目的，通过开启排气阀，热气体离开气缸燃烧室被传送到进气组。进气组本质上包括由进入进气组的热废气在压力下驱动的涡轮。对于它的角色，涡轮驱动压缩机，新鲜空气穿过该压缩机被吸入并且被压缩。具有涡轮的扩压器，其布置通常被简单地称为涡轮增压器并且特别地但不仅仅在两冲程大型柴油机的情形中；使用离心式压缩机作为压缩机，该压缩机之后是所谓的扩压器、进气冷却器、水分离器和进气接收器，被压缩的新鲜空气，也是公知的进气或扫气从该接收器处被最终进给到大型柴油机的气缸的单个燃烧室中。通过使用这种类型的进气组，新鲜空气的供给可因此被增加并且在气缸的燃烧室中的燃烧过程的效率可被改进。

在大型柴油机的情形中，取决于类型，空气的进给发生在气缸的不同位置处。因此，例如，在纵向扫气的两冲程发动机中，空气经由被布置在气缸的下部区域的运行表面中的扫气狭槽被引导到燃烧室中。在四冲程发动机中，进气一般经由一个或多个被布置在气缸盖中的进气阀来引导。在这种关系中，在气缸盖中装备有替代在气缸下部区域中的扫气狭槽的进气阀的两冲程发动机当然也是公知的。

对于将新鲜空气供给到气缸，上面所已提及的进气冷却器具有至关重要的意义。如本领域中的普通技术人员所充分公知的，公知的进气冷却器是基本上呈平行六面体形状的壳体，冷却装置被容纳在其中，进气穿过该冷却装置从进气冷却器的入口处流到进气冷却器的出口以冷却进气。在这种关系中，进气被大量冷却下来，典型地例如从250℃到50℃，使得除了冷却在进气冷却器中的气体，也在进气冷却器中冷凝了来自进气的水。

就此而论，在柴油内燃机的运行中，出现了相当数量的带来环境负面作用的氮氧化物(NO_X)。出于这个原因，为了保护环境已经做出了巨大的努力以开发具有显著减少(NO_X)排放的柴油机。例如可依靠氮氧化物的选择性催化还原来实现(NO_X)排放的减少。特别地在典型地用于船舶的运行中的大型柴油机中，提供相应的催化式排气净化器(如果有可能的话)通常由于缺少空间而变得非常困难。出于这种原因，一个技术人员只能专注于开发通常被称为的初级措施，其中在气缸的燃烧室中的氮氧化物的生成已经被减少了。

例如，在纵向扫气大型柴油机中为了由此减少扫气中的氧气含量将燃烧气体添加到气缸外的扫气或新鲜空气中(外部废气再循环)是公知的。这样可达到减少在燃烧过程期间形成的NO_X量。然而，这种解决方法的缺点是或者至少一部分燃烧气体必须穿过进气组的压缩机(涡轮增压器)被传送，其导致在压缩机中和在下面的进气冷却器中的显著污染，或者必须提供另外的泵以用于压缩燃烧气体，如果燃烧气体在压缩机的高压侧被首先供给到新鲜空气。在这种布置中，必须同样考虑到在后面情形中的进气冷却器的不利污染。

出于这种原因，在EP-A-653 558中提出的方法用于减少在具有进气组的两冲程大型柴油机的废气中的氮氧化物的量，其可被称为内部废气再循环，该进气组包括涡轮和压缩机。根据这种方法，在燃烧过程中产生的燃烧气体的一部分被残留在气缸中。这些残留的废气与在下面压缩冲程中流入的新鲜空气混合，然后相比于新鲜空气其具有减少的氧气浓度，使得在随后的燃烧过程中生产较少的氮氧化物。这样，在某种意义上有意识地实现了恶化的或减少的扫气，即在每一个情形中气缸外燃烧气体的扫气都是不完全的并且废气的相当部分被保留在了气缸中。

根据EP-A-653 558使用被设置在气缸外部的装置来获得气缸中燃烧气体部分的残留。这样，建议移去在压缩机出口和气缸入口之间的部分新鲜空气，使得比起通常的惯例有较少的新鲜空气量进入气缸中，在压缩冲程中比起通常其压缩较少的燃烧气体。备选地，还可做出将来自气缸中的燃烧气体传送越过进气组涡轮的建议，使得相对较少量的新鲜空气从压缩机处被传送到气缸。在这种变型中，由于驱动压缩机的涡轮功率降低了，因此新鲜空气的供给也减少了。