[发明专利]用于运载工具的柴油发动机/燃气轮机的联合引擎

说明书

相关申请的交叉参引

本申请要求在2010年9月29日提交的德国专利申请Nr.102010046850.9的优先权，其公开内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种运载工具中的引擎。本发明尤其涉及一种具有柴油发动机和燃气轮机的联合引擎、所述联合引擎在运载工具中的应用、具有所述联合引擎的运载工具和用于驱动具有所述联合引擎的运载工具的方法。

背景技术

柴油机驱动设备和燃气轮机驱动设备都用在现有技术中。

柴油机技术作为驱动广泛应用在机动车、飞机和船舶中。柴油机技术的特征在于高效率，但是，发动机通常具有相对高的重量。尤其在飞机中，能够由高质量得出较高的能量消耗和增加的成本。

为了提高柴油发动机的功率，能够附加地使用涡轮增压器。所述涡轮增压器由废气涡轮组成，所述废气涡轮使用发动机的废气的能量来驱动预压缩器，所述预压缩器在发动机中提高了每运行周期的混合物通过量、进而提高了发动机的功率。涡轮增压器尤其在机动车中是已知的且广泛应用的。

燃气轮机技术尤其用在螺旋桨式飞机中，但是通常例如轴功率涡轮机也用在涡轮螺旋桨飞机、直升飞机和例如为装甲车的重型车辆中。运行所述燃气轮机的方法在WO2009/040112A2中描述。燃气轮机通常由压缩器、例如在DE10343049B3中描述的燃烧室、和涡轮组成。

燃气轮机的效率取决于运行点或负荷点。

发明内容

本发明的目的能够视为提供一种用于运载工具的燃料消耗低的驱动设备。

所述目的通过独立权利要求的主题来实现，其中示例性的设计方案体现在从属权利要求中。

根据本发明的第一个方面，联合引擎具有柴油发动机和燃气轮机，其中柴油发动机和燃气轮机相互连接并且共同作用，使得燃气轮机的部件能够用作为用于柴油发动机的涡轮增压器。

这具有下述优点，联合引擎不仅能够满足例如在飞机起飞时的峰值负荷要求，而且也能够满足例如在飞机巡航时的连续负荷要求。通过由燃气发动机和柴油发动机共同使用系统部件、尤其是一个或多个压缩器以及一个或多个涡轮，能够节约重量，从而也节约材料、能量和成本。尤其地，驱动设备是燃料消耗低的。

替代在权利要求1中已知的柴油发动机也能够使用另一个活塞式发动机，也就是例如汽油发动机或燃气发动机。也能够将一个或多个燃气轮机与一个或多个柴油发动机组合并且也能够将一个或多个压缩器以及一个或多个涡轮作为用于柴油发动机的涡轮增压器的部件。这能够是有利的，因此可行的是，在系统中提供冗余的驱动部件。

燃气轮机与柴油发动机相比具有明显改善的功率重量比。因此，燃气轮机尤其用在峰值负荷要求中。然而，在基本负荷运行中，例如在客机巡航时，燃气轮机与柴油发动机相比是低效的。

因此，燃气轮机技术较好地适合于短时间的峰值负荷，然而，有效的、但是笨重的柴油发动机较好地适合于正常行驶中的基本负荷运行。

为了提高驱动的功率，能够对柴油发动机附加地接入涡轮。在此，柴油发动机的废气能够由一个或多个动力涡轮继续使用。

根据一个示例性的实施形式，联合引擎的燃气轮机具有至少两个分开的压缩器和两个涡轮。在此，压缩器和涡轮在分开的轴上并联连接并且至少一个压缩器和一个涡轮能够用作为用于柴油发动机的涡轮增压器部件。与在燃气轮机中相比，在涡轮增压器系统中，通过系统的、且尤其是通过压缩器和涡轮的空气质量流量是小得多的。燃气轮机例如能够具有7kg/s的空气质量流量，柴油发动机在涡轮增压器运行中需要1kg/s的空气质量流量。为了提供更小的空气质量流量，能够使用相应的节流阀。根据压缩器和涡轮在哪种运行中运转，转速也有所不同。在涡轮增压器运行中，需要最大转速的大约三分之一。转速例如能够在燃气轮机模式中为14000RPM，在涡轮增压器运行中为4700RPM。

根据一个示例性的实施形式，燃气轮机具有用于涡轮的共同的燃烧室。共同使用又为系统节约了重量、材料和成本。然而，也可为了产生冗余的系统而构造多个燃烧室。在此可行的是，压缩器和涡轮分别经由燃烧室连接，或者也可行的是，一些压缩器和涡轮具有分开的燃烧室，并且其他的压缩器和涡轮具有共同的燃烧室。