CN102112716B - 活塞式发动机 - Google Patents

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Abstract

一种活塞式发动机，其包括：发动机体(14)，支架(12)附接到该发动机体；在所述支架(12)上设置的低压涡轮增压器(3)；以及在所述支架(12)上设置的高压涡轮增压器(6)。所述发动机包括用于对被所述低压涡轮增压器(3)加压的低压增压空气进行冷却的低压增压空气冷却器(19)和用于对被所述高压涡轮增压器(6)加压的增压空气进行冷却的高压增压空气冷却器(20)。所述支架(12)包括空气外壳(15)，该外壳包含用于低压增压空气的低压空间(16)以及用于高压增压空气的高压空间(17)，所述低压增压空气冷却器(19)设置在所述低压空间(16)中并且高压增压空气冷却器(20)设置在所述高压空间(17)中。

Description

活塞式发动机
技术领域
本发明涉及一种活塞式发动机，该活塞式发动机包括设置在支架上的低压涡轮增压器与高压涡轮增压器，该支架附接到发动机体。
背景技术
在发电厂中使用的大型涡轮增压活塞式发动机中以及在船只中用作主发动机和备用发动机的大型涡轮增压活塞式发动机中，通常在两个阶段进行增压，首先通过低压增压器进行增压然后通过高压增压器进行增压。在增压阶段之间以及在高压增压器之后，增压空气在被引导至发动机的缸体之前被冷却。这种增压可以在多达三个单独的阶段进行。在大型发动机中，涡轮增压器和增压空气冷却器尺寸大并且它们难以与发动机相连地设置。这在V型发动机中尤其是个问题，其中两列气缸都可能具有低压涡轮增压器、高压涡轮增压器以及它们自身的增压空气冷却器。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的方案以将涡轮增压器和增压空气冷却器与活塞式发动机相连地设置。
本发明的目的通过本发明的第一方面中所述的方法实现。根据本发明的活塞式发动机包括发动机体，支架附接到该发动机体。在该支架上设置有低压涡轮增压器和高压涡轮增压器。此外，该发动机包括用于对被低压涡轮增压器加压的低压增压空气进行冷却的低压增压空气冷却器和用于对被高压涡轮增压器加压的高压增压空气进行冷却的高压增压空气冷却器。所述支架包括空气外壳，该空气外壳包括用于低压增压空气的低压空间和用于高压增压空气的高压空间。所述低压增压空气冷却器设置在所述低压空间中，并且所述高压增压空气冷却器设置在所述高压空间中，所述空气外壳与所述支架是一体的。
本发明提供了相当大的益处。涡轮增压器、空气外壳以及增压空气冷却器设置在支架上或者与所述支架成一体，由此，涡轮增压装置容易与发动机相连地设置。此外，部件之间的连接通道可以实施为很短，减少了涡轮增压器设备的重量。支架的重心可以设置成靠近发动机体，这减轻了涡轮增压设备的振动问题。在这种情形中，涡轮增压设备和发动机都以更好且更可靠的方式运行。
在本发明的一个实施方式中，所述空气外壳的所述低压空间布置在所述高压空间周围，例如，布置在所述高压空间的两侧和端部。在这种情形中，所述高压空间与所述低压空间之间的壁两侧的压差比所述空气外壳中的压差小，其中大气压力作用在所述高压空间的壁的另一侧。由于该较小的压差，可以使所述高压空间的壁制得更薄，这减少了所述支架的重量以及导致的任何问题。出于安全的原因，例如为了防止泄露，更优选的是所述高压空间定位在所述空气外壳的中央并且被所述低压空间围绕。该布置还使传到所述空气外壳外的所述高压空间中的声音减弱。
附图说明
下面，以示意性的方式并参照附图描述本发明，其中：
图1是以两个阶段进行涡轮增压的活塞式发动机的示意图；
图2示出了图1的活塞式发动机的附接有支架的发动机体的俯视图；以及
图3示出了图2的支架的局部剖视图。
具体实施方式
图1是以两个阶段进行涡轮增压的活塞式发动机2的示意图。该发动机是例如用作船只的主发动机和备用发动机和用在发电厂中的大型活塞式发动机。发动机2是V型发动机。发动机2包括两个低压涡轮增压器3，每个低压涡轮增压器3都设置有低压压缩机4以及低压涡轮机5。发动机2还包括两个高压涡轮增压器6，每个高压涡轮增压器6都设置有高压压缩机7以及高压涡轮机8。在低压压缩机4与高压压缩机7之间具有低压增压空气冷却器9，该低压增压空气冷却器9用于在将由低压压缩机4加压的增压空气引导到高压压缩机7之前将其冷却。在高压压缩机7与发动机缸体10之间具有高压增压空气冷却器11，该高压增压空气冷却器11用于在将由高压压缩机7加压的增压空气引导到缸体10之前将其冷却。发生器装置13连接到发动机2。
支架12附接到发动机的发动机体14，在该支架上设置有低压涡轮增压器3和高压涡轮增压器6。低压涡轮增压器3并排地设置并且比高压涡轮增压器6更靠近发动机体14。低压涡轮增压器3部分地定位在发动机体14的上方。低压涡轮增压器3是轴向式的并且高压涡轮增压器6为径向式的。
在图2和图3中详细地示出了支架的结构。图2示出了没有盖部件的支架。支架12包括用于发动机的燃烧空气的空气外壳15。空气外壳15在支架12的下部，并且在低压涡轮增压器3和高压涡轮增压器6的下方。空气外壳15是支架12的固定部分，即与支架12是一体的。空气外壳15包括用于被低压压缩机5加压的增压空气的低压空间16以及用于被高压压缩机8加压的增压空气的高压空间17。低压增压空气冷却器9设置在低压空间16中并且高压增压空气冷却器11设置在高压空间17中。支架12可以通过铸造而制成。
低压空间16至少部分地布置在高压空间17周围，借此低压空间16中存在的压力作用在高压空间的壁上。低压空间16和高压空间17具有至少一个共同的分隔壁。在附图的实施方式中，低压空间16布置在高压空间17的两侧。而且，低压空间16布置在高压空间17的端部。在这种情形中，在低压空间16中存在的压力作用在高压空间17的两个侧壁和端壁上。低压空间16在高压空间17的两侧的部分通过低压空间16的在高压空间17的端部处的部分而彼此流动连通。在发动机2运行时，在高压空间17中的增压空气的压力大约是8bar或者高达10bar至16bar。在低压空间16中的增压空气大约是4bar，由此在高压空间17与低压空间16之间的壁两侧的压差大约是4bar或者高达6bar至10bar。因此，在高压空间17与低压空间16之间的壁可以实施为比该实施方式中的更薄，其中大气压力直接作用在高压空间17的壁上，从而高压空间17的壁两侧的压差大约是8bar或者高达10bar至16bar。高压空间17被分隔壁18分为两个分开的部分。空气外壳15的端部可以被打开，从而增压空气冷却器可以通过该端部进行维修和从空气外壳15中移除。
高压增压空气冷却器20设置在高压空间17的两个部分中。低压增压空气冷却器19设置在高压空间的两侧的低压空间16中。高压增压空气冷却器20和低压增压空气冷却器19连接到发动机2的冷却剂回路。在空气外壳15的盖子上具有入口21和出口22，该入口21用于将来自低压压缩机4的增压空气引导到低压空间16，该出口22用于将冷却的增压空气从低压空间16移除。此外，空气外壳15包括用于将来自高压压缩机7的增压空气引导到高压空间17的第二入口23。高压空间17包括用于将冷却的增压空气从高压空间17移除的第二出口。出口22设置在空气外壳15的外端部附近，并且入口21设置在空气外壳15的发动机侧端部附近。第二入口23设置在空气外壳15的外端部附近。出口22和第二入口23通过连接通道连接到高压压缩机7。入口21通过连接通道连接到低压压缩机5。
在发动机2运行时，燃烧空气被引导到低压压缩机4，通过该低压压缩机4燃烧空气的压力提高到大约4bar。此后，低压增压空气被引导到低压空间16，在低压空间16中被低压增压空气冷却器19冷却。冷却的增压空气从低压空间16被引导到高压压缩机7，通过该高压压缩机7增压空气的压力提高到大约8bar。此后，高压增压空气被引导到高压空间17并且被高压增压空气冷却器20冷却。冷却的高压增压空气从高压空间17被引导到缸体10以被用作燃烧空气。增压空气由发动机的被引导到增压空气冷器19、20的冷却剂所冷却。废气从缸体10被引导通过高压涡轮机8，接着通过低压涡轮机5。高压涡轮机8驱动高压压缩机7并且低压涡轮机5驱动低压压缩机4。
本发明包括偏离上述内容的实施方式。
作为两个单独的阶段的替代，涡轮增压可以以三个单独的阶段进行。在这种情形中，空气外壳包括具有用于不同压力等级的三种增压空气的空间。具有最高压力等级的空气空间设置在中央并且具有较低压力等级的空气空间围绕该具有最高压力等级的空气空间。
发动机2可以是直列式发动机。
发动机2可以仅设置一个低压涡轮增压器3并且仅设置一个高压涡轮增压器6。在这种情形中，仅有一个低压增压空气冷却器9和一个高压增压空气冷却器11。单件式的高压空间可以布置在空气外壳15的中央并且低压空间可以以与根据附图的实施方式所述类似的方式围绕该高压空间进行布置。

Claims (9)

1.一种活塞式发动机（2），该活塞式发动机包括：发动机体（14），支架（12）附接到所述发动机体；设置在所述支架（12）上的低压涡轮增压器（3）和设置在所述支架（12）上的高压涡轮增压器（6）；低压增压空气冷却器（19），该低压增压空气冷却器用于对被所述低压涡轮增压器（3）加压的低压增压空气进行冷却；以及高压增压空气冷却器（20），该高压增压空气冷却器用于对被所述高压涡轮增压器（6）加压的高压增压空气进行冷却；所述支架（12）包括空气外壳（15），该空气外壳包括用于低压增压空气的低压空间（16）和用于高压增压空气的高压空间（17），所述低压增压空气冷却器（19）设置在所述低压空间（16）中，并且所述高压增压空气冷却器（20）设置在所述高压空间（17）中，所述活塞式发动机的特征在于：所述空气外壳（15）与所述支架（12）是一体的。
2.根据权利要求1所述的发动机（2），其特征在于：所述高压空间（17）和所述低压空间（16）包括至少一个共同的分隔壁。
3.根据权利要求1或2所述的活塞式发动机（2），其特征在于：所述低压空间（16）至少部分地布置在所述高压空间（17）周围。
4.根据权利要求1或2所述的活塞式发动机（2），其特征在于：所述低压空间（16）布置在所述高压空间（17）的两侧。
5.根据权利要求4所述的活塞式发动机（2），其特征在于：所述低压空间（16）布置在所述高压空间（17）的端部。
6.根据权利要求5所述的活塞式发动机（2），其特征在于：所述低压空间（16）的位于所述高压空间（17）的两侧的部分通过在所述高压空间的所述端部处的所述低压空间（16）而彼此流动连通。
7.根据权利要求1或2所述的活塞式发动机（2），其特征在于：在所述支架（12）上设置有两个低压涡轮增压器（3）和两个高压涡轮增压器（6）。
8.根据权利要求7所述的活塞式发动机（2），其特征在于：在所述低压空间（16）中设置有两个低压增压空气冷却器（19），并且在所述高压空间（17）中设置有两个高压增压空气冷却器（20）。
9.根据权利要求8所述的活塞式发动机（2），其特征在于：所述高压增压空气冷却器（20）并排地设置，并且所述低压增压空气冷却器（19）设置在所述高压增压空气冷却器的两侧。
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