專利名稱：用于使得增壓的內(nèi)燃機(jī)工作的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分的用于使得增壓的內(nèi)燃機(jī)工作的方法。
背景技術(shù)：
增壓的內(nèi)燃機(jī)例如增壓的船用柴油內(nèi)燃機(jī)在實(shí)踐中已廣為公知。因而就增壓的內(nèi)燃機(jī)而言，內(nèi)燃機(jī)的廢氣被輸送給廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)，并在渦輪機(jī)中減壓，其中在渦輪機(jī)中減壓廢氣所獲取的能量用來驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)，以便通過內(nèi)燃機(jī)的壓縮機(jī)來壓縮待輸送的增壓空氣。 由現(xiàn)有技術(shù)還已知，為了提高內(nèi)燃機(jī)的功率，在壓縮之后把被壓縮的增壓空氣引導(dǎo)通過增壓空氣冷卻器，以便由此把壓縮后的冷卻空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)。為了限制待輸送給內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣的增壓壓力，由實(shí)踐已知，把離開內(nèi)燃機(jī)的一部分廢氣通過所謂的廢氣門引導(dǎo)經(jīng)過渦輪機(jī)，以便由此減小可在渦輪機(jī)中產(chǎn)生的能量。除了在廢氣方面干預(yù)限制增壓壓力外，由實(shí)踐還已知在增壓空氣方面干預(yù)限制增壓壓力，例如在內(nèi)燃機(jī)上游對(duì)一部分被壓縮的增壓空氣進(jìn)行所謂的增壓空氣吹除。盡管由實(shí)踐已知有各種不同的方案用來限制增壓壓力，但需要有一種新的方案用來限制待輸送給增壓的內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣的增壓壓力。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明的目的在于，提出一種用來使得增壓的內(nèi)燃機(jī)工作的新的方法。采用一種根據(jù)權(quán)利要求I的用來使得增壓的內(nèi)燃機(jī)工作的方法，即可實(shí)現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)明，為了限制增壓空氣的增壓壓力，在內(nèi)燃機(jī)的下游且在渦輪機(jī)的上游使得水在至少部分蒸發(fā)的情況下引入到廢氣中。采用該發(fā)明第一次提出，在內(nèi)燃機(jī)的下游且在渦輪機(jī)的上游使得水在至少部分蒸發(fā)的情況下引入到廢氣中。由此可以降低廢氣溫度，進(jìn)而最終能減少可在渦輪機(jī)中產(chǎn)生的能量。由此可實(shí)現(xiàn)的對(duì)增壓壓力的限制可以特別簡單地應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)，由此例如可以應(yīng)用于靠重油工作的船用柴油內(nèi)燃機(jī)。優(yōu)選水以規(guī)定的壓力和規(guī)定的溫度引入到廢氣中，其中水的規(guī)定溫度在環(huán)境壓力情況下或者在內(nèi)燃機(jī)的下游在廢氣壓力情況下處于水的沸點(diǎn)溫度以下20° K和5° K之間，其中水的規(guī)定壓力在內(nèi)燃機(jī)的下游處于廢氣壓力的2倍和5倍之間。當(dāng)水以規(guī)定的壓力和規(guī)定的溫度被引入到廢氣中時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)特別有效地限制增壓壓力。由此可以通過規(guī)定的溫度使得水盡可能接近沸點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使得廢氣中的水徹底迅速蒸發(fā)。通過壓力可以實(shí)現(xiàn)在水引入到廢氣中時(shí)使得水精細(xì)地霧化。根據(jù)本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案，當(dāng)增壓空氣的當(dāng)前增壓壓力小于極限值時(shí)，不把水引入到廢氣中，而當(dāng)增壓空氣的當(dāng)前增壓壓力大于極限值時(shí)，就把水引入到廢氣中，使得被引入的水的量或質(zhì)量流跟當(dāng)前增壓壓力與極限值之間的偏差相關(guān)。對(duì)引入到廢氣中的水的量或質(zhì)量流的上述調(diào)節(jié)或控制特別簡單且有效。


本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案可由從屬權(quán)利要求和下面的說明得到。本發(fā)明的實(shí)施例將借助附圖予以詳述，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。附圖示出
圖I為用來闡述本發(fā)明的方法的增壓的內(nèi)燃機(jī)的示意圖，該方法用于使得增壓的內(nèi)燃機(jī)工作；和
圖2為用來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的方法的曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖I所示為增壓的內(nèi)燃機(jī)的非常示意性的視圖，該內(nèi)燃機(jī)優(yōu)選是用重油工作的船用柴油內(nèi)燃機(jī)。
根據(jù)圖1，給真正的內(nèi)燃機(jī)10輸送增壓空氣11，增壓空氣事先在廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)12中被壓縮，且在壓縮機(jī)12中經(jīng)過壓縮之后，在增壓空氣冷卻器13中被冷卻至規(guī)定的溫度。離開內(nèi)燃機(jī)10的廢氣14在廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)15中被減壓，其中在這種情況下得到的能量用來驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)12。為了限制被輸送給內(nèi)燃機(jī)10的增壓空氣11的增壓壓力，在本發(fā)明的范疇內(nèi)，在內(nèi)燃機(jī)10的下游且在渦輪機(jī)15的上游，把水在至少部分地蒸發(fā)的情況下引入到廢氣14中，其中引入到廢氣14中的水在其引入到廢氣14中時(shí)優(yōu)選完全蒸發(fā)。圖I示出一種裝置16，借此能在內(nèi)燃機(jī)10的下游且在渦輪機(jī)15的上游把水引入到廢氣14中，其中這種引水裝置16可以是獨(dú)立的噴嘴裝置，或者也可以是廢氣渦輪增壓器的有時(shí)本來就有的洗滌裝置。下面參照?qǐng)D2來介紹本發(fā)明的方法的工作方式，其中在圖2中通過有待在渦輪機(jī)15中減壓的廢氣14的熵S，一方面繪制出廢氣14的焓h，另一方面繪制出其溫度T。在圖2中還示出等壓線，即恒定壓力p的曲線。用點(diǎn)17、18和19來表示廢氣14在渦輪機(jī)15中減壓，如按照現(xiàn)有技術(shù)，在未把水引入到廢氣14中的情況下形成這種減壓。因而點(diǎn)17表示待減壓的廢氣14，其具有壓力pz、溫度Tz或焓hz，即廢氣14直接在內(nèi)燃機(jī)10下游的廢氣狀態(tài)。在等熵效率為100%的理想渦輪機(jī)15中，用點(diǎn)17表示的廢氣(壓力Pz、溫度Tz、焓hz)被減壓到點(diǎn)18，而對(duì)于等熵效率小于100%的實(shí)際渦輪機(jī)來說，被減壓到點(diǎn)19 (壓力py、溫度Ty、焓hy)。在渦輪機(jī)15中進(jìn)行這種減壓時(shí)，可以獲取與焓差」h=hy-hz相關(guān)的功率或
倉tfi。根據(jù)本發(fā)明，如果在內(nèi)燃機(jī)10的下游且在渦輪機(jī)15的上游，在水蒸發(fā)的情況下把水引入到廢氣14中，則可以通過水的引入和蒸發(fā)使得廢氣從點(diǎn)17 (壓力pz、溫度Tz、焓hz)沿著圖2中所示的等壓線(pz=px)例如過渡到點(diǎn)17'(壓力px、溫度TxJthx),由此通過水的引入和蒸發(fā)一方面減小了廢氣14的溫度(TZ>TX)，另一方面減小了其焓(hz>hx)。當(dāng)所述廢氣17'(壓力px、溫度Tx、焓hx)在渦輪機(jī)15中減壓時(shí)，對(duì)于等熵效率為100%的理想渦輪機(jī)來說，所述廢氣被減壓到點(diǎn)18'，而對(duì)于等熵效率小于100%的實(shí)際渦輪機(jī)來說，被減壓到點(diǎn)19'(壓力py、溫度Ty、焓hy)，其中在這種情況下所形成的焓差」h'小于當(dāng)水在渦輪機(jī)15中未被引入和蒸發(fā)時(shí)會(huì)形成的焓差」h。因此通過本發(fā)明可以減小在廢氣14減壓時(shí)由渦輪機(jī)15提供的能量或功率。此外，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明減小增壓壓力時(shí)，壓力Pz也下降，直至產(chǎn)生新的平衡。因此根據(jù)本發(fā)明，為了限制增壓空氣11的增壓壓力，減小由渦輪機(jī)15提供的、在壓縮機(jī)12中用于壓縮增壓空氣11的功率或能量，即在渦輪機(jī)15的上游且在內(nèi)燃機(jī)10的下游把水引入到廢氣14中并蒸發(fā)。水以規(guī)定的壓力和規(guī)定的溫度被引入優(yōu)選被噴入到廢氣14中。水的規(guī)定溫度在環(huán)境壓力情況下在水的沸點(diǎn)溫度以下20° K和5° K之間，特別是在環(huán)境壓力情況下在沸點(diǎn)溫度以下15° K和10° K之間。同樣可行的是，在內(nèi)燃機(jī)10的下游，進(jìn)而在渦輪機(jī)15 的上游，在廢氣壓力情況下，水的溫度處于水的沸點(diǎn)溫度以下20° K和5° K之間，特別是15° K和10° K之間。水以規(guī)定的壓力引入到廢氣14中，在內(nèi)燃機(jī)10的下游，進(jìn)而在渦輪機(jī)15的上游，所述壓力在廢氣壓力的2倍和5倍之間，優(yōu)選在3倍和4倍之間。待引入到廢氣14中的水的量或質(zhì)量流經(jīng)過優(yōu)選地確定，使得當(dāng)增壓空氣的當(dāng)前增壓壓力小于極限值時(shí)，不把水引入到廢氣14中，而當(dāng)增壓空氣的當(dāng)前增壓壓力大于極限值時(shí)，就根據(jù)當(dāng)前增壓壓力與極限值之間的偏差把水引入到廢氣中。當(dāng)超過增壓壓力的極限值Pumax時(shí)被引入到廢氣14中的水的水質(zhì)量流mw優(yōu)選按照下述等式來確定
mw=k* (pL； mx-Pl)
其中該等式是引入到廢氣14中的水的質(zhì)量流mw跟在超過極限值情況下當(dāng)前增壓壓力A與極限值或最大允許的增壓壓力間的差的線性關(guān)系式，其中k是恒定的比例因數(shù)。附圖標(biāo)記清單
10內(nèi)燃機(jī) 11 增壓空氣 12壓縮機(jī) 13增壓空氣冷卻器 14廢氣 15渦輪機(jī) 16引水裝置
權(quán)利要求
1.一種用來使得增壓的內(nèi)燃機(jī)特別是靠重油工作的船用柴油內(nèi)燃機(jī)工作的方法，其中把內(nèi)燃機(jī)(10)的廢氣輸送給廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)(15)，用于使得廢氣減壓，其中把在這種情況下所獲取的能量在廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)(12)中用來壓縮待輸送給內(nèi)燃機(jī)(10)的增壓空氣，其特征在于，為了限制增壓空氣的增壓壓力，在內(nèi)燃機(jī)(10)的下游且在渦輪機(jī)(15)的上游使得水在至少部分蒸發(fā)的情況下引入到廢氣中。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，使得水在引入到廢氣中時(shí)徹底蒸發(fā)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，使得水以規(guī)定的壓力和規(guī)定的溫度引入到特別是噴入到廢氣中并霧化。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，使得水的規(guī)定溫度在環(huán)境壓力情況下處于水的沸點(diǎn)溫度以下20° K和5° K之間。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，使得水的規(guī)定溫度在內(nèi)燃機(jī)(10)的下游在廢氣壓力情況下處于水的沸點(diǎn)溫度以下20° K和5° K之間。
6.如權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使得水的規(guī)定壓力在內(nèi)燃機(jī)(10)的下游處于廢氣壓力的2倍和5倍之間。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)增壓空氣的當(dāng)前增壓壓力小于極限值時(shí)，不把水引入到廢氣中，而當(dāng)增壓空氣的當(dāng)前增壓壓力大于極限值時(shí)，就把水引入到廢氣中，使得被引入的水的量或質(zhì)量流跟當(dāng)前增壓壓力與極限值之間的偏差相關(guān)。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使得水通過廢氣渦輪增壓器的引水裝置(16)引入到廢氣中。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使得水通過廢氣渦輪增壓器的獨(dú)立的噴嘴裝置(16)引入到廢氣中。
全文摘要
一種用來使得增壓的內(nèi)燃機(jī)特別是靠重油工作的船用柴油內(nèi)燃機(jī)工作的方法，其中把內(nèi)燃機(jī)(10)的廢氣輸送給廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)(15)，用于使得廢氣減壓，其中把在這種情況下所獲取的能量在廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)(12)中用來壓縮待輸送給內(nèi)燃機(jī)(10)的增壓空氣，其中為了限制增壓空氣的增壓壓力，在內(nèi)燃機(jī)(10)的下游且在渦輪機(jī)(15)的上游使得水在至少部分蒸發(fā)的情況下引入到廢氣中。
文檔編號(hào)F02B37/12GK102635434SQ201210029769
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月11日
發(fā)明者F.維爾茨 申請(qǐng)人:曼柴油機(jī)和渦輪機(jī)歐洲股份公司