專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機并且尤其是可以有利地應(yīng)用于重油運行的 大型柴油機如船用柴油機中。
背景技術(shù)：
即使在船用柴油機中允許的氧化氮(NOx)排放限制值也在不斷地 下降。因此需要有也可以最終在大型柴油機中使用的減少內(nèi)燃機氧化氮 排放的解決方案。
由汽車工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)知道各種用于減少氧化氮排放的解決方案，但 是它們 一般地都不能夠直接地轉(zhuǎn)用到大型柴油機上。
例如DE4319294C1和DE102004054449A1分別描述了一種內(nèi)燃才幾， 該內(nèi)燃機在其廢氣系統(tǒng)中帶有氧化氮儲存催化器或氧化氮吸收器，用于 從廢氣流中去除氧化氮。為了再生這些廢氣清潔裝置，在這些文獻中提 出了各種不同的措施。
代替減少廢氣流中的在燃燒時產(chǎn)生的氧化氮，更大的目標是，在燃 燒過程本身中產(chǎn)生更少的氧化氮。已經(jīng)證明這可以通過在氣缸中減少氧 氣供給來實現(xiàn)。這種關(guān)系在圖1中示意地示出，其中內(nèi)燃機的氧化氮排 放量相對于氣缸中的氧濃度進行標注，其中針對環(huán)境空氣中的氧濃度， 將100%的氧化氮排放設(shè)定為基礎(chǔ)值。可以看到，內(nèi)燃機前的和由此氣 釭中的氧濃度的減小導致廢氣中的NOx濃度的減少。
氧供給的這種減少和由此氧化氮排放的減少例如可以通過廢氣系 統(tǒng)向內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)中的廢氣再循環(huán)(AGR)來實現(xiàn)，該內(nèi)燃機通常 配置有AGR冷卻裝置。受冷卻的廢氣再循環(huán)是一種減少車用柴油機中 的氧化氮排放的非常有效的方法。
原則上重油驅(qū)動的大型柴油才幾也可以用冷卻的AGR運行，其在大 約10%的AGR比率情況下例如導致大約35 %至40%的氧化氮減少。但 是在此情況下由于再循環(huán)的廢氣中的高的疏、顆粒和灰含量，在極短的 時間內(nèi)就導致大量的臟污以及腐蝕或侵蝕損害。被再循環(huán)的廢氣在輸入 到氣缸之前用顆粒過濾器、廢氣篩或類似物進行清潔的試驗到目前為止 也不是成功的。在高速運行的轎車發(fā)動機中，AGR相應(yīng)于行駛循環(huán)主要在內(nèi)燃機的 小功率下使用并且以負的吹洗壓差工作，即廢氣渦流增壓器的渦輪前的 廢氣壓力大于內(nèi)燃機的增壓空氣壓力。但是在大型發(fā)動機中大功率在循 環(huán)中是占據(jù)主要地位的。但是在大功率下，由于在重油發(fā)動機中要求低 的部件溫度和正的吹洗壓差，因此使廢氣再循環(huán)變得困難。
從現(xiàn)有技術(shù)中還知道，為了減低氧化氮排放，在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng) 中設(shè)置空氣分離單元來代替廢氣再循環(huán)。如在文獻DE10233182A1, DE102004041263A1和US6173567B1中所述的，空氣分離單元在進氣系 統(tǒng)中設(shè)置在增壓空氣冷卻器的下游和必要時設(shè)置在空氣清潔器的下游， 該空氣分離單元將吸入的環(huán)境空氣分離成具有降低的氧含量或提高的 氮含量的部分流和具有提高的氧含量的部分流。具有提高的氮含量的部 分流作為燃燒空氣被供給到內(nèi)燃機的氣缸，而具有提高的氧含量的另一 部分流被再次排放到環(huán)境中。具有提高的氮含量的燃燒空氣可以實現(xiàn)在 氣缸中應(yīng)用低的燃燒溫度，其結(jié)果是在燃燒中形成較少的氧化氮。在 DE102004049218A1中，這種空氣分離裝置與一個廢氣再循環(huán)裝置組合 地設(shè)置，它們可以相互獨立地控制。
但是在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)中設(shè)置空氣分離裝置會對燃燒空氣產(chǎn)生 較高的流動阻力，因此廢氣渦輪增壓器的壓縮機必須提供更大的功率。 這尤其是在大型柴油機中是不利的。此外在這種空氣分離單元中，其設(shè) 置在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)中，燃燒空氣中的氮含量不能夠被直接地控制， 這在內(nèi)燃機的 一些工況下例如在低負荷下也是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于降低內(nèi)燃機的氧化氮排放的方法，該 方法也可以應(yīng)用于大型柴油^L。
該任務(wù)通過一種具有權(quán)利要求1的特征的內(nèi)燃機和一種具有權(quán)利要 求13的特征的方法解決。本發(fā)明的有利的實施例和擴展方案是從屬權(quán) 利要求的主題。
按照本發(fā)明的增壓內(nèi)燃機具有至少一個用于提供氮氣的氮氣供給 裝置和至少一個用于向燃燒空氣中供給氮氣的氮氣入口，該氮氣入口與 氮氣供給裝置連接。
在本發(fā)明的內(nèi)燃機中由此可以向燃燒空氣中供給氮氣質(zhì)量流，該氮 氣質(zhì)量流由氮氣供給裝置提供，尤其是在氮氣產(chǎn)生裝置中產(chǎn)生。由于該氮氣供給裝置不是集成在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)中的，如例如開頭所述的現(xiàn) 有技術(shù)中的空氣分離單元，因此燃燒空氣的流動阻力沒有升高并且可以 靈活地調(diào)節(jié)燃燒空氣中的氮含量。通過在燃燒空氣中的較高的氮氣比例 或較低的氧氣比例，可以減少內(nèi)燃機的氧化氮排放，如在后面更詳細描 述的圖2中所示的那么，其中相對于以燃料質(zhì)量為參照基準的附加氮氣 標出了氧化氮排放。
如果由氮氣供給裝置向燃燒空氣中供給了 一種較純較清潔的氣體， 那么將有利地產(chǎn)生很少的臟污和腐蝕損壞及侵蝕損壞，這種臟污和損壞
在用重油運行的大型柴油機中可以由廢氣再循環(huán)引起。與AGR不同， 對氮氣供給的控制或調(diào)節(jié)可以簡單、快速和精確地實施。此外按照本發(fā) 明的氮氣供給系統(tǒng)可以在具有和沒有AGR的現(xiàn)有內(nèi)燃機中無問題地進 行加裝。
用語"氮氣供給裝置，，此時不僅理解為用于例如由環(huán)境空氣產(chǎn)生氮 氣的氮氣供給裝置，而且理解為用于將環(huán)境空氣分離成用氮氣增富的 空氣和氮氣貧乏的空氣的裝置，和尤其也是氮氣儲存裝置，該氮氣儲存 裝置提供先前產(chǎn)生的氮氣，例如直接地從用于氣態(tài)氮的存儲器中，或者 間接地通過蒸發(fā)被儲存的液態(tài)氮來提供氮氣。
在具有一級增壓的內(nèi)燃機的設(shè)計方案中，氮氣入口可以設(shè)置在壓縮 沖幾的上游和/或下游。
具有二級增壓的內(nèi)燃機提供了附加的自由度。例如氮氣入口可以設(shè) 置在第一壓縮機的上游、設(shè)置在第一壓縮機和第二壓縮機之間和/或設(shè)置 在第二壓縮機的下游。
備選地或附加地也可以將氮氣入口直接地設(shè)置在內(nèi)燃機氣缸的上 游，尤其是直接地設(shè)置在內(nèi)燃機的氣缸上。
在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個氮氣入口通過氮氣管道與氮氣 供給裝置連接，在該氮氣管道中布置有控制或調(diào)節(jié)閥，用于控制或調(diào)節(jié) 進入燃燒空氣中的氮氣質(zhì)量流。
在本發(fā)明的另一個實施例中，還可以有利地利用氮氣產(chǎn)生裝置的用 氧氣增富的"廢氣，，。為此內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)此外具有至少一個用于向 燃燒空氣中供給用氧氣增富的空氣的空氣入口 ，該空氣入口也與氮氣供 給裝置連接。
按照本發(fā)明的該內(nèi)燃才幾可以選擇地構(gòu)造成在廢氣系統(tǒng)和進氣系統(tǒng)之間具有或沒有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。
氮氣質(zhì)量流可以通過電子控制裝置來控制或調(diào)節(jié)，該電子控制裝置 例如是內(nèi)燃機的發(fā)動機控制裝置的組成部分，但是也可以是單獨的控制 裝置。可以將內(nèi)燃機的功率、燃料噴射量和/或轉(zhuǎn)速、 一個或多個壓縮機 的增壓空氣壓力、氮氣供給裝置的氮氣壓力和/或氮氣量、和/或允許的 氧化氮量作為測量參數(shù)輸入該電子控制裝置，在其基礎(chǔ)上，例如借助于 特性曲線來控制或調(diào)節(jié)對向內(nèi)燃機的燃燒空氣中供給的氮氣質(zhì)量的控 制。因此例如在船用柴油機中可以在公海或遠海上減少供給的氮氣質(zhì)量
流，而在近海岸或沿海岸由于較低的NOx限制值則提高氮氣質(zhì)量流。 為此可以調(diào)節(jié)氮氣管道中的控制或調(diào)節(jié)閥或者在氮氣供給裝置中改變 產(chǎn)生速率。
尤其是在較高的氮氣質(zhì)量流的情況下，可以有利的是提高噴射壓 力，尤其是提高蓄壓管壓力。同樣在這種情況下可以實施后噴射。調(diào)整 增壓空氣也可以是有利的這例如可以通過靈活的增壓組實現(xiàn)，該增壓組 具有一個或多個壓縮機、具有可變的渦流幾何結(jié)構(gòu)和/或廢氣門。備選地 或附加地，可以依據(jù)供給的氮氣質(zhì)量流或與此相關(guān)的NOx的減少在壓 縮機特性曲線中改變內(nèi)燃機的工作點，其中大致是通過打開或關(guān)閉增壓 空氣和廢氣側(cè)之間的回流閥來進行。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點由從屬權(quán)利要求和以下對優(yōu)選實施例的 描述中給出。


在附圖中部分示意地示出
圖1是按照本發(fā)明的一個實施例的內(nèi)燃機在以環(huán)境空氣運行為參照 基準下相對于燃燒空氣的氧含量的氧化氮排放圖2是按照本發(fā)明的 一個實施例的內(nèi)燃機在以環(huán)境空氣運行為標準 下或進行標定下相對于附加供入燃燒空氣中的氮數(shù)量的氧化氮排放圖3是按照本發(fā)明的 一個第 一實施例的具有一級增壓的內(nèi)燃機的示 意圖4是一個可以應(yīng)用于本發(fā)明的內(nèi)燃機的氮氣產(chǎn)生裝置的示意圖； 圖5是按照本發(fā)明的一個第二實施例的具有二級增壓的內(nèi)燃機的示 意圖。
具體實施方式
本發(fā)明基于這樣的認識，即內(nèi)燃機的氧化氮排放可以通過燃燒空氣 中的較少的氧含量來降低。
在圖1中，橫軸上標注的是以質(zhì)量百分比表示的氧含量，縱軸上標
注的是以百分比表示的內(nèi)燃機的氧化氮排放。此時針對大約23.3 %的氧 含量(環(huán)境空氣)將氧化氮排放標定為(或稱標準化為)100%。
通過普通的廢氣再循環(huán)例如可以將燃燒空氣中的氧含量減少到大 約為22.3%,由此可以將氧化氮排放降低到大約70%。
如開頭所述，由于在重油運行的大型柴油機情況下廢氣再循環(huán)不是 沒有問題的，因此在本發(fā)明的一個實施例中，內(nèi)燃機的氣缸中被供給用 氮氣增富的增壓空氣。
在圖2中為此在橫軸上標出了燃燒空氣以百分比表示的相對于燃料 質(zhì)量的附加氮氣部分，該附加氮氣部分可以通過輸入氮氣進行調(diào)節(jié)。在 縱軸上標出的是內(nèi)燃機的氧化氮排放，此時針對沒有附加氮氣部分(0 % )的燃燒空氣將氧化氮排放標定為1.0。如從圖2中可以看見的，通 過大約相當于燃料耗量(即100% )的附加的氮氣質(zhì)量流，可以將氧化 氮排放減少大約25%,即減少到大約0.75。
結(jié)合發(fā)動機的內(nèi)部措施，例如米勒方法、升高壓縮等等，通過以下 描述的向內(nèi)燃機的燃燒空氣中供給氮氣，可以相對于現(xiàn)今的內(nèi)燃機(燃 料)消耗中性地將氧化氮減少50 %至以上。對于具有二級增壓的內(nèi)燃機， 氧化氮排放的減少可以達到高于65%的值。
參見圖3和4，現(xiàn)在詳細描述內(nèi)燃機的第一實施例。
內(nèi)燃機10包括多個具有相應(yīng)的燃燒室的氣缸12以及一個用于將燃 燒空氣供給到氣缸12的進氣系統(tǒng)16和一個用于將在燃燒中形成的廢氣 從氣缸中排出的廢氣系統(tǒng)14。該實施例的內(nèi)燃機IO設(shè)計帶有一級增壓 組。
廢氣渦輪增壓器18以已知的方式具有布置在進氣系統(tǒng)16中的用于 壓縮供給氣缸的燃燒空氣的壓縮機20和布置在廢氣系統(tǒng)14中的渦輪 22,該渦輪由來自氣缸12的廢氣流驅(qū)動并且與壓縮才幾20耦聯(lián)。在壓縮 機20的下游(圖3中右側(cè))設(shè)有一個布置在進氣系統(tǒng)中的增壓空氣冷 卻器24。
在內(nèi)燃機10的燃燒空氣中供入一個氮氣質(zhì)量流。此處可以在不同 的位置上通過相應(yīng)的氮氣入口 26實施氮氣質(zhì)量流的供入。例如可以在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)16中在廢氣渦輪增壓器18的壓縮機 20的上游設(shè)置一個氮氣入口 26a。附加地或備選地，可以在縮機20的 下游和增壓空氣冷卻器24的上游設(shè)置一個氮氣入口 26b和/或在進氣系 統(tǒng)16中在增壓空氣冷卻器24的下游設(shè)置一個氮氣入口 26c。尤其是當 對內(nèi)燃機10提出了關(guān)于負荷接入的更高的要求時，附加地或備選地， 直接在氣缸12的上游通過氮氣入口 26d供給氮氣或者將氮氣直接地供 入氣缸12 (沒有示出)也是有利的。
用于將氮氣質(zhì)量流供入內(nèi)燃機10的燃燒空氣或增壓空氣中的所述 氮氣入口 26不僅可以單個地而且可以以任意的多重組合進行布置。
各個氮氣入口 26通過氮氣管道52與形式為氮氣產(chǎn)生裝置44的氮 氣供給裝置連接。如圖4所示，氮氣產(chǎn)生裝置44中被供入環(huán)境空氣46, 該環(huán)境空氣在氮氣產(chǎn)生裝置44中被分離成用氮氣增富的第一部分流48 和用氧氣增富的第二部分流50。該分離過程可以例如借助于膜技術(shù)或壓 力變換吸收技術(shù)進行實施，同時本發(fā)明不局限于某種特定的氮氣產(chǎn)生裝 置。依據(jù)氮氣產(chǎn)生裝置44的實施情況的不同，可以達到直到高于500 巴的壓力和幾乎任意的輸送體積流。尤其是在生產(chǎn)設(shè)備中或船舶上經(jīng)常 已經(jīng)具有可供使用的氮氣產(chǎn)生裝置或氮氣儲存裝置。
當用氮氣增富的第一部分流(氮氣質(zhì)量流)48通過氮氣管道52供 到內(nèi)燃機10的一個或多個氮氣入口 26時，如上所述，第二部分流50 例如又被排放到環(huán)境中。但是在本發(fā)明的一個實施例中，具有高氧氣部 分的該部分流50也可以收集起來，必要時被壓縮，和在需要時通過進 氣系統(tǒng)16中的一個或多個相應(yīng)的氧氣入口 (沒有示出)供到內(nèi)燃機的 增壓空氣中或者直接地供入氣缸12。用氧氣增富的部分流也可以在需要 時直接地引導到壓縮機20的壓縮機葉輪上。壓縮機通過該部分流被加 速(射流輔助)。增壓空氣的此時較高的氧氣部分或者使得內(nèi)燃機10 的煙氣排放在負荷接入期間較少地出現(xiàn)問題，或者允許更準確的負荷接 入。此外在低負荷或加速過程中可以供入用氧氣增富的氣體50。
如圖4所示，在將氮氣入口 26與氮氣產(chǎn)生裝置44連接的氮氣管道 52中優(yōu)選設(shè)置一個控制或調(diào)節(jié)閥54,其用于控制或調(diào)節(jié)進入內(nèi)燃機10 的燃燒空氣中的氮氣質(zhì)量流。這樣，可以簡單、快速和精確地調(diào)節(jié)燃燒 空氣中的氮含量。如果設(shè)置多個氮氣入口 26，它們各通過一個氮氣管道 53與氮氣產(chǎn)生裝置44連接，則每個氮氣管道52可以配置一個控制或調(diào)節(jié)閥54,或者多個或所有氮氣管道52通過一個中央控制或調(diào)節(jié)閥來控制。
對進入內(nèi)燃機的燃燒空氣中的氮氣質(zhì)量流的控制或調(diào)節(jié)通過電子 控制裝置(沒有示出)進行，該電子控制裝置或者是發(fā)動機控制裝置(沒 有示出)的組成部分或者是單獨的控制裝置。用于該控制裝置的相關(guān)的 測量參數(shù)是發(fā)動機功率、燃料噴射量、轉(zhuǎn)速、增壓空氣壓力、氮氣質(zhì)量 流的輸送壓力和輸送體積或類似參數(shù)等等。
輸送的氮氣量在發(fā)動機特性曲線中這樣地進行控制，使得它調(diào)節(jié)出 希望的氧化氮排放的減少。高氮氣質(zhì)量流和氧化氮排放的高減少率必要 時需要采取附加的措施。例如可能需要更高的蓄壓管壓力或后噴射，以 便克服上升的煙氣值。為了匹配增壓空氣，必要時可能需要具有可改變 的渦輪幾何結(jié)構(gòu)或廢氣門的靈活的增壓組。此外，可以在進氣系統(tǒng)和廢 氣系統(tǒng)之間布置一個回流閥或泄流閥(Umblaseventil),以便能夠在壓 縮機特性曲線中移動內(nèi)燃機的工作點(沒有示出)。
與借助于廢氣再循環(huán)減少氧含量的方法不同，用上述結(jié)構(gòu)來控制或 調(diào)節(jié)進入內(nèi)燃機10的燃燒空氣中的氮氣質(zhì)量流是非常簡單的。在負荷 接入時，氮氣的供給此外可以非?？焖俚刂袛嗷驕p少。由于氮氣產(chǎn)生裝 置44能夠提供純氮氣的非常高的體積流和壓力，因此也不需要用于提 高增壓壓力或清潔增壓空氣的任何單獨的裝置。
此外，采用本發(fā)明的內(nèi)燃機也可以無問題地規(guī)定氧化氮排放的"多 級限制值，，。例如在近海船舶上的大型柴油機中應(yīng)用時可以規(guī)定較低的 氮氣限制值，而在公海上只需要注意較高的限制值。
以下參見圖5詳細描述本發(fā)明的內(nèi)燃機的第二實施例。其中相同的 部件用相同的標號表示。
該實施例的內(nèi)燃機配有二級增壓，它包括第一廢氣渦輪增壓器28 和第二廢氣渦輪增壓器29,如圖5所示。第一廢氣渦輪增壓器(低壓渦 輪增壓器)28包括在內(nèi)燃機10的進氣系統(tǒng)16中的第一壓縮機30和在 內(nèi)燃機10的廢氣系統(tǒng)14中的第一渦輪32,它們以已知的方式相互連接。 在第一廢氣渦輪增壓器28的第一壓縮機30的下游在進氣系統(tǒng)16中設(shè) 有一個第一增壓空氣冷卻器34。第二廢氣渦輪增壓器(高壓渦輪增壓器) 29類似地包括在內(nèi)燃機10的進氣系統(tǒng)14中在第一增壓空氣冷卻器34 上游的笫二壓縮機36和在內(nèi)燃機10的廢氣系統(tǒng)14中的第二渦輪38,它們也相互連接。在第二廢氣渦輪增壓器29的第二壓縮機36的下游在 進氣系統(tǒng)中設(shè)有一個第二增壓空氣冷卻器40。也可以取消在第一廢氣渦 輪增壓器28的第一壓縮機30的下游的第一增壓空氣冷卻器34和/或在 第二廢氣渦輪增壓器29的第二壓縮機36的下游的第二增壓空氣冷卻器 40。
如在上述第一實施例中那樣，該內(nèi)燃機10的燃燒空氣中通過一個 或多個氮氣入口 42供入了氮氣質(zhì)量流，以便減少氧化氮排放。
氮氣入口 42a例如可以設(shè)置在內(nèi)燃機10的進氣系統(tǒng)16中的第一廢 氣渴輪增壓器28的第一壓縮機30的上游。附加地或備選地，可以在第 一壓縮機30和第一增壓空氣冷卻器34之間設(shè)置一個氮氣入口 42b，在 第一增壓空氣冷卻器34和第二廢氣渦輪增壓器29的第二壓縮機36之 間設(shè)置一個氮氣入口 42c,在第二壓縮機36和第二增壓空氣冷卻器40 之間設(shè)置一個氮氣入口 42d，和/或在進氣系統(tǒng)16中在第二增壓空氣冷 卻器40下游設(shè)置一個氮氣入口 42e。尤其是當對內(nèi)燃機IO提出了關(guān)于 負荷接入的特別的要求時，附加地或備選地，直接在氣缸12的上游通 過氮氣入口 42f供給氮氣或者將氮氣直接地供入氣缸12 (沒有示出)也 是可以設(shè)想的和是有利的。
在該實施例中，用于將氮氣質(zhì)量流供入內(nèi)燃機10的燃燒空氣或增 壓空氣中的氮氣入口 42也不僅可以單個地而且可以以4壬意的多重組合 進行布置。
各個氮氣入口 42如在上述實施例中那樣通過其中優(yōu)選設(shè)有控制或 調(diào)節(jié)閥54的氮氣管道52與氮氣產(chǎn)生裝置44連接。該氮氣產(chǎn)生裝置44 對應(yīng)于第一實施例中的氮氣產(chǎn)生裝置，因此在此處不重復對它的描述。
當然在該實施例中也可以類似于上面描述的方式附加地利用具有 氮氣產(chǎn)生裝置44的提高了氧含量的第二部分流50。
利用參照圖5描迷的內(nèi)燃機10的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)與上述第一實施 例相同的作用和優(yōu)點。因此不做重復的描述。但是由于多級增壓有利地 提高了靈活性，尤其是氮氣入口的設(shè)置位置的選擇，或?qū)Φ獨赓|(zhì)量流的 壓力和輸入的控制。
以上依據(jù)優(yōu)選實施例并且參照附圖詳細描述了本發(fā)明。但是本發(fā)明 自然不局限于所示的實施例，而是專業(yè)人員能夠認識到有許多種變型， 這些變型處于本發(fā)明的保護范圍中，如其在所附權(quán)利要求書中限定的那樣。
例如上述建議的由于減少內(nèi)燃機的氧化氮排放的解決方案也可以 無問題地應(yīng)用于已經(jīng)存在的設(shè)備中，亦即現(xiàn)有的內(nèi)燃機可以在一定的邊 緣條件下簡單地進行再裝備。
上述第一實施例示出了一種具有一級增壓的內(nèi)燃機和上述第二實 施例示出了 一種具有二級增壓的內(nèi)燃機。原則上本發(fā)明也可以以現(xiàn)相應(yīng) 的方式應(yīng)用于具有多于兩個壓縮/增壓級的內(nèi)燃機。
在上述實施例中，內(nèi)燃才幾10的增壓組各具有壓縮才幾20或30,它們 是廢氣渦輪增壓器18或28, 29的組成部分。備選地，當然也可以使用 其它類型的壓縮機用于增壓的內(nèi)燃機10。
雖然在上述實施例中的內(nèi)燃機10設(shè)計成總是在廢氣系統(tǒng)14和進氣 系統(tǒng)16之間沒有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，但是本發(fā)明自然也可以以相同的方 式應(yīng)用于具有廢氣再循環(huán)的內(nèi)燃機中。
本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于尤其是用重油運行的大型柴油機，如例如在船舶 上使用的大型柴油機。但是本發(fā)明自然也可以應(yīng)用于其它的內(nèi)燃機。
權(quán)利要求
1.增壓式內(nèi)燃機(10)，尤其是大型柴油機或船用柴油機，其特征在于，設(shè)有至少一個用于提供氮氣的氮氣供給裝置，尤其是用于產(chǎn)生氮氣的氮氣產(chǎn)生裝置(44)和/或用于放出被儲存的氮氣的氮氣儲存裝置；和設(shè)有至少一個用于向內(nèi)燃機的燃燒空氣中供給氮氣的氮氣入口(26a-26d；42a-42f)，該氮氣入口與氮氣供給裝置(44)連接。
2. 按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，內(nèi)燃機(10)具 有至少一個在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)(16)中的壓縮機(20; 30, 36 );并 且至少一個氮氣入口 (26a;42a-42f)布置在該壓縮機(20; 30， 36)的 上游。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機，其特征在于，內(nèi)燃機(10) 具有至少一個在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)(16)中的壓縮機(20; 30, 36); 并且至少一個氮氣入口 (26b-26d;42a-42f)布置在該壓縮機(20; 30, 36)的下游。
4. 按照權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機，其特征在于，內(nèi)燃機(10)具 有至少一個在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)(16)中的增壓空氣冷卻器(24; 34, 40)，該增壓空氣冷卻器布置在壓縮機(20; 30, 36 )的下游；并且至 少一個氮氣入口 (26a, 26b;42a-42d)布置在該增壓空氣冷卻器(24; 34, 40)的上游。
5. 按照權(quán)利要求3或4所述的內(nèi)燃機，其特征在于，內(nèi)燃機(IO) 具有至少一個在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)(16)中的增壓空氣冷卻器(24; 34, 40),該增壓空氣冷卻器布置在壓縮機(20; 30, 36)的下游；并且至 少一個氮氣入口 (26c， 26d; 42c-42f)布置在該增壓空氣冷卻器(24; 34, 40)的上游。
6. 按照前述權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)燃機，其特征在于，內(nèi)燃機 (10)具有在內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)(16)中的一個第一壓縮機(30)和一個在該第一壓縮機(30)下游的第二壓縮機(36);和至少一個氮氣入 口 (46a)布置在該第一壓縮機(30)的上游；和/或至少一個氮氣入口 (46b, 42c)布置在該第一壓縮機(30)的下游和該第二壓縮機(36) 的上游；和/或至少一個氮氣入口 (46d-42f)布置在該第二壓縮機(36 ) 的下游。
7. 按照前述權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)燃機，其特征在于，至少一個氮氣入口 (26d; 42f)在最后一個壓縮機(20; 36)之后布置在內(nèi)燃 機(10)的一個氣缸(12)的上游。
8. 按照前述權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 一個氮 氣入口布置在內(nèi)燃機(10)的一個氣缸(12)上。
9. 按照前述權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)燃機，其特征在于，氮氣入 口 ( 26a-26d; 42a-42f)通過氮氣管道(52 )與氮氣供給裝置(44 )連接， 在該氮氣管道(52)中布置有控制或調(diào)節(jié)閥(54)，用于控制或調(diào)節(jié)進 入所述至少一個氮氣入口 (26a-26d;42a-42f)的氮氣質(zhì)量流。
10. 按照前述權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)燃機，其特征在于，內(nèi)燃 機的進氣系統(tǒng)(16)具有至少一個用于向燃燒空氣中供給富氧空氣的空 氣入口，該空氣入口也與氮氣供給裝置(44)連接。
11. 按照前述權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)燃機，其特征在于，該內(nèi) 燃機(10)構(gòu)造成在廢氣系統(tǒng)(14)和進氣系統(tǒng)(16)之間沒有廢氣再 循環(huán)系統(tǒng)。
12. 按照權(quán)利要求1至10中之一所述的內(nèi)燃機，其特征在于，該 內(nèi)燃機(10)具有在廢氣系統(tǒng)(14)和進氣系統(tǒng)(16)之間的廢氣再循 環(huán)系統(tǒng)。
13. 用于控制按照前述權(quán)利要求中之一所述增壓式內(nèi)燃機的運行的 方法，其特征在于，向內(nèi)燃機(10)的燃燒空氣中供給氮氣質(zhì)量流，該 氮氣質(zhì)量流在氮氣供給裝置(44)中產(chǎn)生。
14. 按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，通過控制或調(diào)節(jié) 閥(54)控制或調(diào)節(jié)向內(nèi)燃機(10)的燃燒空氣中的氮氣質(zhì)量流的供給。
15. 按照權(quán)利要求13至14中之一所述的方法，其特征在于，向內(nèi) 燃機(IO)的燃燒空氣中供給用氮氣增富的空氣質(zhì)量流，該空氣質(zhì)量流 尤其也是在氮氣供給裝置(44)中產(chǎn)生。
16. 按照權(quán)利要求13至15中之一所述的方法，其特征在于，依據(jù) 內(nèi)燃機的功率、燃料噴射量、轉(zhuǎn)速、壓縮機的增壓空氣壓力、氮氣壓力、 氮氣量和/或允許的氧化氮量將所述氮氣質(zhì)量流供到內(nèi)燃機(10)的燃燒 空氣中。
17. 按照權(quán)利要求13至16中之一所述的方法，其特征在于，依據(jù) 供給的氮氣質(zhì)量流改變噴射壓力，實施后噴射，改變增壓壓力和/或在壓 縮機特性曲線中改變內(nèi)燃機的工作點。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(10)其特征在于，設(shè)有至少一個用于提供氮氣的氮氣供給裝置(44)和至少一個用于向燃燒空氣中供給氮氣質(zhì)量流的氮氣入口(26a-26d；42a-42f)，該氮氣入口與氮氣供給裝置(44)連接。通過將氮氣供入燃燒空氣中可以有效地減少內(nèi)燃機(10)的氧化氮排放。該系統(tǒng)可以特別有利地應(yīng)用于用重油運行的大型柴油機中。
文檔編號F02M25/00GK101555841SQ20091013432
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月12日
發(fā)明者G·廷希曼 申請人:曼柴油機歐洲股份公司