CN102635434B - 用于使得增压的内燃机工作的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用来使得增压的内燃机特别是靠重油工作的船用柴油内燃机工作的方法，其中把内燃机（10）的废气输送给废气涡轮增压器的涡轮机（15），用于使得废气减压，其中把在这种情况下所获取的能量在废气涡轮增压器的压缩机（12）中用来压缩待输送给内燃机（10）的增压空气，其中为了限制增压空气的增压压力，在内燃机（10）的下游且在涡轮机（15）的上游使得水在至少部分蒸发的情况下引入到废气中。

Description

用于使得增压的内燃机工作的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于使得增压的内燃机工作的方法。
背景技术
增压的内燃机例如增压的船用柴油内燃机在实践中已广为公知。因而就增压的内燃机而言，内燃机的废气被输送给废气涡轮增压器的涡轮机，并在涡轮机中减压，其中在涡轮机中减压废气所获取的能量用来驱动废气涡轮增压器的压缩机，以便通过内燃机的压缩机来压缩待输送的增压空气。
由现有技术还已知，为了提高内燃机的功率，在压缩之后把被压缩的增压空气引导通过增压空气冷却器，以便由此把压缩后的冷却空气输送给内燃机。
为了限制待输送给内燃机的增压空气的增压压力，由实践已知，把离开内燃机的一部分废气通过所谓的废气门引导经过涡轮机，以便由此减小可在涡轮机中产生的能量。除了在废气方面干预限制增压压力外，由实践还已知在增压空气方面干预限制增压压力，例如在内燃机上游对一部分被压缩的增压空气进行所谓的增压空气吹除。
尽管由实践已知有各种不同的方案用来限制增压压力，但需要有一种新的方案用来限制待输送给增压的内燃机的增压空气的增压压力。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提出一种用来使得增压的内燃机工作的新的方法。采用一种根据权利要求1的用来使得增压的内燃机工作的方法，即可实现该目的。根据本发明，为了限制增压空气的增压压力，在内燃机的下游且在涡轮机的上游使得水在至少部分蒸发的情况下引入到废气中。采用该发明第一次提出，在内燃机的下游且在涡轮机的上游使得水在至少部分蒸发的情况下引入到废气中。由此可以降低废气温度，进而最终能减少可在涡轮机中产生的能量。由此可实现的对增压压力的限制可以特别简单地应用于内燃机，由此例如可以应用于靠重油工作的船用柴油内燃机。
优选水以规定的压力和规定的温度引入到废气中，其中水的规定温度在环境压力情况下或者在内燃机的下游在废气压力情况下处于水的沸点温度以下20°K和5°K之间，其中水的规定压力在内燃机的下游处于废气压力的2倍和5倍之间。当水以规定的压力和规定的温度被引入到废气中时，可以实现特别有效地限制增压压力。由此可以通过规定的温度使得水尽可能接近沸点，进而实现使得废气中的水彻底迅速蒸发。通过压力可以实现在水引入到废气中时使得水精细地雾化。
根据本发明的一种有利的改进方案，当增压空气的当前增压压力小于极限值时，不把水引入到废气中，而当增压空气的当前增压压力大于极限值时，就把水引入到废气中，使得被引入的水的量或质量流跟当前增压压力与极限值之间的偏差相关。对引入到废气中的水的量或质量流的上述调节或控制特别简单且有效。
附图说明
本发明的优选改进方案可由从属权利要求和下面的说明得到。本发明的实施例将借助附图予以详述，但本发明不局限于这些实施例。附图示出：
图1为用来阐述本发明的方法的增压的内燃机的示意图，该方法用于使得增压的内燃机工作；和
图2为用来进一步阐述本发明的方法的曲线图。
具体实施方式
图1所示为增压的内燃机的非常示意性的视图，该内燃机优选是用重油工作的船用柴油内燃机。
根据图1，给真正的内燃机10输送增压空气11，增压空气事先在废气涡轮增压器的压缩机12中被压缩，且在压缩机12中经过压缩之后，在增压空气冷却器13中被冷却至规定的温度。
离开内燃机10的废气14在废气涡轮增压器的涡轮机15中被减压，其中在这种情况下得到的能量用来驱动废气涡轮增压器的压缩机12。
为了限制被输送给内燃机10的增压空气11的增压压力，在本发明的范畴内，在内燃机10的下游且在涡轮机15的上游，把水在至少部分地蒸发的情况下引入到废气14中，其中引入到废气14中的水在其引入到废气14中时优选完全蒸发。
图1示出一种装置16，借此能在内燃机10的下游且在涡轮机15的上游把水引入到废气14中，其中这种引水装置16可以是独立的喷嘴装置，或者也可以是废气涡轮增压器的有时本来就有的洗涤装置。
下面参照图2来介绍本发明的方法的工作方式，其中在图2中通过有待在涡轮机15中减压的废气14的熵s，一方面绘制出废气14的焓h，另一方面绘制出其温度T。在图2中还示出等压线，即恒定压力p的曲线。
用点17、18和19来表示废气14在涡轮机15中减压，如按照现有技术，在未把水引入到废气14中的情况下形成这种减压。因而点17表示待减压的废气14，其具有压力pz、温度Tz或焓hz，即废气14直接在内燃机10下游的废气状态。
在等熵效率为100%的理想涡轮机15中，用点17表示的废气（压力pz、温度Tz、焓hz）被减压到点18，而对于等熵效率小于100%的实际涡轮机来说，被减压到点19（压力py、温度Ty、焓hy）。在涡轮机15中进行这种减压时，可以获取与焓差⊿h=hy-hz相关的功率或能量。
根据本发明，如果在内燃机10的下游且在涡轮机15的上游，在水蒸发的情况下把水引入到废气14中，则可以通过水的引入和蒸发使得废气从点17（压力pz、温度Tz、焓hz）沿着图2中所示的等压线（pz=px）例如过渡到点17′（压力px、温度Tx、焓hx），由此通过水的引入和蒸发一方面减小了废气14的温度（Tz>Tx），另一方面减小了其焓（hz>hx）。
当所述废气17′（压力px、温度Tx、焓hx）在涡轮机15中减压时，对于等熵效率为100%的理想涡轮机来说，所述废气被减压到点18′，而对于等熵效率小于100%的实际涡轮机来说，被减压到点19′（压力py、温度Ty、焓hy），其中在这种情况下所形成的焓差⊿h′小于当水在涡轮机15中未被引入和蒸发时会形成的焓差⊿h。因此通过本发明可以减小在废气14减压时由涡轮机15提供的能量或功率。
此外，当根据本发明减小增压压力时，压力pz也下降，直至产生新的平衡。
因此根据本发明，为了限制增压空气11的增压压力，减小由涡轮机15提供的、在压缩机12中用于压缩增压空气11的功率或能量，即在涡轮机15的上游且在内燃机10的下游把水引入到废气14中并蒸发。
水以规定的压力和规定的温度被引入优选被喷入到废气14中。水的规定温度在环境压力情况下在水的沸点温度以下20°K和5°K之间，特别是在环境压力情况下在沸点温度以下15°K和10°K之间。同样可行的是，在内燃机10的下游，进而在涡轮机15的上游，在废气压力情况下，水的温度处于水的沸点温度以下20°K和5°K之间，特别是15°K和10°K之间。水以规定的压力引入到废气14中，在内燃机10的下游，进而在涡轮机15的上游，所述压力在废气压力的2倍和5倍之间，优选在3倍和4倍之间。
待引入到废气14中的水的量或质量流经过优选地确定，使得当增压空气的当前增压压力小于极限值时，不把水引入到废气14中，而当增压空气的当前增压压力大于极限值时，就根据当前增压压力与极限值之间的偏差把水引入到废气中。当超过增压压力pL的极限值pL,MAX时被引入到废气14中的水的水质量流mW优选按照下述等式来确定：
mW=k*(pL,MAX-pL)
其中该等式是引入到废气14中的水的质量流mW跟在超过极限值情况下当前增压压力pL与极限值或最大允许的增压压力pL,MAX之间的差的线性关系式，其中k是恒定的比例因数。
附图标记清单
10内燃机
11增压空气
12压缩机
13增压空气冷却器
14废气
15涡轮机
16引水装置

Claims (10)

1.一种用来使得增压的内燃机工作的方法，其中把内燃机（10）的废气输送给废气涡轮增压器的涡轮机（15），用于使得废气减压，其中把在这种情况下所获取的能量在废气涡轮增压器的压缩机（12）中用来压缩待输送给内燃机（10）的增压空气，其中，为了限制增压空气的增压压力，在内燃机（10）的下游且在涡轮机（15）的上游使得水在至少部分蒸发的情况下引入到废气中，当增压空气的当前增压压力小于极限值时，不把水引入到废气中，而当增压空气的当前增压压力大于极限值时，就把水引入到废气中，使得被引入的水的量或质量流跟当前增压压力与极限值之间的偏差相关。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增压的内燃机包括靠重油工作的船用柴油内燃机。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使得水在引入到废气中时彻底蒸发。
4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，使得水以规定的压力和规定的温度引入到废气中并雾化。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述引入包括喷入。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使得水的规定温度在环境压力情况下处于水的沸点温度以下20°K和5°K之间。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使得水的规定温度在内燃机（10）的下游在废气压力情况下处于水的沸点温度以下20°K和5°K之间。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使得水的规定压力在内燃机（10）的下游处于废气压力的2倍和5倍之间。
9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，使得水通过废气涡轮增压器的引水装置（16）引入到废气中。
10.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，使得水通过废气涡轮增压器的独立的喷嘴装置（16）引入到废气中。
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