[发明专利]排气模块和内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分所限定的用于具有二级涡轮增压的内燃机的排气模块。本发明还涉及根据其他独立权利要求的前序部分的内燃机。

背景技术

二级涡轮增压在大型内燃机中的使用变得越来越普遍。表述大型内燃机这里是指这样的发动机，即，其例如用在发电厂或用作船上的主发动机或辅助发动机。往往，这种发动机是压燃式发动机，但是有时也使用火花点火式发动机，尤其是气体发动机。高充电压力对于提高发动机效率是所需要的，并且高压难以仅通过一个涡轮增压器来实现。具有二级涡轮增压的发动机包括串联连接的高压涡轮增压器和低压涡轮增压器。来自发动机的排气流过两个涡轮增压器的涡轮。类似地，入口空气首先由低压涡轮增压器的压缩机来压缩，然后由高压涡轮增压器的压缩机来压缩。涉及二级涡轮增压的问题在于涡轮增压器以及发动机和涡轮增压器之间的排气道和进气道需要大量空间。该问题在V形发动机的情况下最突出，需要双倍数量的涡轮增压器和管道。尤其是在航海应用中，希望能够将发动机以及所有的辅助设备装配在尽可能小的空间中。

在具有二级涡轮增压的当前大型内燃机中，排气系统通常由数个单独的管道制成，每个管道均具有围绕它的它自己的隔绝层。管道还被独立地支承。结果，系统重且占地面积大。管道还难以隔绝和支承，并且常常引起噪音和振动问题。除此之外，在工厂组装系统是耗时的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于内燃机的改进的排气模块。本发明的另一目的是提供一种改进的内燃机。根据本发明的排气模块的表征特征在权利要求1的特征部分中给出。根据本发明的内燃机的表征特征在另一独立权利要求的表征部分中给出。

根据本发明，用于内燃机的排气模块包括：第一高压管道，其用于将所述内燃机的第一排气歧管连接至第一高压涡轮增压器的涡轮入口；和第一低压管道，其用于将所述第一高压涡轮增压器的涡轮出口连接至第一低压涡轮增压器的涡轮入口，所述第一高压管道与所述第一低压管道成一体。所述排气模块中还结合有用于将所述内燃机的第二排气歧管连接至第二高压涡轮增压器的涡轮入口的第二高压管道以及用于将所述第二高压涡轮增压器的涡轮出口连接至第二低压涡轮增压器的涡轮入口的第二低压管道。

根据本发明的内燃机包括第一排气歧管、第二排气歧管、第一高压涡轮增压器、第二高压涡轮增压器、第一低压涡轮增压器和第二低压涡轮增压器以及如上所限定的排气模块；其中每个涡轮增压器均包括涡轮入口和涡轮出口。

本发明具有数个优点。因为高压管道与低压管道成一体，因此排气模块的结构是紧凑且轻的。重量减少可例如通过减小所选择的区域中的壁厚来实现。例如，由于较小的压差，高压管道和低压管道之间的壁可比单独管道的情况下更薄。还易于布置用于模块中的排气管道、旁路管道和废气门管道的刚性支承。管道可被最优化，使得它们的长度和流阻被最小化，这将产生更好的发动机性能、低燃料消耗量和减少的排放。整个排气模块可被布置在公共隔绝层内并且因此可利用较少的隔绝材料使模块隔绝，并且仍能实现非常良好的贮热容量和有效的噪声降低。这将产生涡轮增压器之后较高的排气温度，并且使得能够使用选择催化还原。由于排气模块的整体结构，从高压管道到低压管道的有效传热提高了低压涡轮增压器的效率。排气模块制造便宜，并且在发动机工厂或在现场的组装时间也被显著减少。

本发明适于与V形发动机结合使用，其中发动机的两侧设置有高压涡轮增压器和低压涡轮增压器。在该种内燃机中，在使用常规装置时，最成问题的是布置排气和涡轮增压系统所需的所有管道。与常规装置相比，根据本发明的排气模块可提供40%的重量节省。

根据本发明的实施方式，排气模块包括高压管道或低压管道的废气门出口。还存在与所述出口相连的用于废气门管道的支承件。

根据本发明的另一实施方式，排气模块中结合有至少一个用于涡轮增压器的支承件。

根据本发明的另一实施方式，排气模块是一体式铸件。

根据本发明的实施方式，排气模块被布置成至少部分地位于公共隔绝层内。

本发明的其它实施方式的特征在从属权利要求中给出。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施方式的排气模块。

图2示出了根据本发明的另一实施方式的排气模块。

图3示出了图2的排气模块沿线A-B的剖面图。

图4示出了根据本发明的实施方式的内燃机的一部分。

图5从另一角度示出了图3的内燃机。

图6示出了包括具有隔绝层的排气模块的内燃机的一部分。