CN102639829A - 操作涡轮增压活塞发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操作涡轮增压活塞发动机的方法,该方法包括以下步骤:在一个时段运行发动机;关闭发动机;以及重启发动机。在自关闭发动机起的第一时间间隔之后,并且在涡轮增压器的涡轮机部和压缩机部正在旋转的同时,在重启发动机之前的第二时间间隔期间,将清洁剂引入到在所述涡轮机的上游的流道中流动的气流中。

Description

操作涡轮增压活塞发动机的方法
技术领域
本发明涉及涡轮增压活塞(turbocharged piston)发动机。更具体地,本发明涉及一种操作涡轮增压活塞发动机的方法,该方法包括以下步骤:在一段时间内运行发动机,关闭发动机,和重启发动机。
背景技术
在内燃机技术中,其中排气的能量为运行压缩机提供功率的涡轮增压器被普遍地用于增加发动机操作的效率。涡轮压缩机包括压缩机部,通过该压缩机部,加压的助燃空气被引入到发动机中。另外,涡轮压缩机包括用于驱动压缩机的涡轮机部。来自发动机的排气被引向涡轮机,该涡轮机将排气的能量转换为用于压缩机的驱动功率。作为与涡轮压缩机的涡轮机部相关的问题,诸如碳沉积物这样的垢的形成已经引起注意。在涡轮机的叶片中,以及在涡轮机的叶片和涡轮机壳体之间的间隙,垢的形成尤其是个问题,并且特别是当重燃油用作涡轮增压活塞发动机中的燃料时。限制气体的表面的表面温度上升到高水平,并且在该表面上形成的垢特别硬。垢的属性根据燃料的成分而改变;在包含钒和钠的重燃油的情况下,该问题尤其明显。
在公开EP 1 577 520A2中,示出了与活塞发动机相关联的涡轮压缩机装置,该装置包括彼此连接的压缩机单元和涡轮机单元,其中,涡轮机单元包括具有叶片的涡轮机叶轮以及以一定距离密封该涡轮机叶轮和叶片的涡轮机壳体。存在用于冷却介质的冷却空间,该冷却介质与涡轮机叶片的尖端基本上相邻地布置并且用于冷却涡轮机壳体和避免垢的形成。该装置提供了涡轮机壳体的有限区域的冷却,目的在于防止垢的形成。然而,上述公开没有涉及已经污秽的涡轮机的清洁。
已经提出几个方案用于在涡轮机保持运行的同时,将碳沉积物从涡轮机表面去除。公开US 5944483A示出了用于使用所谓的热冲击方法来对排气涡轮增压器涡轮机的喷嘴环进行湿法清洁的设备。用于对排气涡轮增压器涡轮机的喷嘴环进行湿法清洁的方法基于致污物的热冲击,并且包括如下的步骤:向紧邻地在喷嘴环的上游的排气管道重复地注入相对少量的水。在注入之间的延迟允许喷嘴环再加热到操作温度,从而每一次注入水都引起热冲击。执行该方法的设备包括安装在排气壳体中的注水喷嘴和控制系统。该方法要求在执行清洁的同时运行发动机。另外,利用热冲击使垢松懈也引起对涡轮增压器的结构的额外的应力和负载。
将碳沉积物从涡轮机表面去除的其它方法为在发动机的低负载下的连续注水。这在不利的条件下发生,即,它们本身引起大部分的污染。还已知的是使用硬粒子的干法清洁。
US 2008236150示出了设置有涡轮压缩机的活塞发动机,该涡轮压缩机在涡轮机的清洁期间可以以更高的输出操作。这是通过操作如下的活塞发动机来实现的,即,该活塞发动机包括涡轮压缩机,该涡轮压缩机包括压缩机和耦合到该压缩机以驱动该压缩机的排气涡轮机,在该方法中,通过在涡轮机的上游将空气和/或水添加到排气而对排气进行冷却,同时清洁剂被馈送到涡轮机。
WO 2005/049972A1公开了用于涡轮压缩机的轴流式涡轮机的旋转叶片和喷嘴环的清洁装置。该清洁装置包括伸出到在涡轮机的上游的流道中的棒形喷嘴。将清洁介质通过喷嘴的注入开口而注入到气流中。还提出的是,喷嘴可以有利地附接到额外的废气门突缘,由于流道通常设置有两个相对的废气门开口以便于在流道的任何一侧的废物门安装,因而通常存在该额外的废气门突缘。
通过在涡轮机的上游例如将水注入到排气流中而在发动机的操作期间清洁涡轮机使得松懈的垢容易被气体带到排气管道并且进入大气中,这是不期望的。
本发明的目的在于产生与活塞发动机相关联的涡轮压缩机装置,通过该装置,可以最小化与现有技术相关联的问题。
发明内容
通过操作涡轮增压活塞发动机的方法实现了本发明的目的,该方法包括以下步骤:在一个时段运行所述发动机;关闭所述发动机;以及重启所述发动机,其中,在自关闭所述发动机起的第一时间间隔之后,并且在涡轮增压器的涡轮机部和压缩机部保持旋转的同时,在重启所述发动机之前的第二时间间隔期间,将清洁剂引入到在所述涡轮机部的上游的流道中流动的气流中。按照该方式,清洁剂有效地分布到涡轮机部的表面,从而使在表面上的垢松动。因此,涡轮机部的清洁是有效的并且服务工作是简单的,并且可以在发动机的基本上短的关闭时段期间执行。
优选地,在引入清洁剂之后基本上立即执行发动机的启动,使得松动的垢不变干燥并且重新附着到表面。
在发动机的关闭之后,可以增加用于环境空气进入流道的流路,从而将另外的空气引向涡轮机部。按照该方式,在第二时间间隔期间,可以维持或者至少辅助涡轮机叶轮的旋转。第二时间间隔也可以称为清洁阶段。
根据本发明的实施方式,通过打开连接所述涡轮增压器的所述压缩机部的加压侧和所述涡轮机部的加压侧的旁通通路,可以增加用于所述环境空气进入所述流道的流路。
根据本发明的另一个实施方式,通过打开将所述涡轮增压器的所述涡轮机部的加压侧直接连接到所述环境空气的阀门,可以增加用于所述环境空气进入所述流道的流路。
有利地,清洁剂可以为水雾。水雾有效地湿润了所述涡轮机部的表面并且松动了垢。可以将水喷射到气流中,使得液滴尺寸小于1000μm。有利地,可以将水喷射到气流中,使得液滴尺寸小于100μm。水的温度可以优选地为大约20摄氏度。
根据实施方式,水可以再循环,在该情形中,由于在清洁过程期间的变暖,水的温度增加。
优选地,其中通过提供水雾而将所述涡轮机部的表面保持湿润的第二时间间隔为至少一个小时。
根据本发明的实施方式,可以通过发动机的空气启动系统来开始涡轮增压器的涡轮机部和压缩机部的旋转。这可以通过将启动空气导入到发动机的缸中来实现,空气从所述缸流过所述涡轮机部,从而辅助其旋转。
排水管可以布置于在涡轮机部的下游的流道中,并且在清洁阶段期间排水管是打开的。通过排水管收集没有被空气带走的水。
本发明的另一个实施方式是一种操作涡轮增压活塞发动机的方法,该方法包括:运行所述发动机;关闭所述发动机;以及重启所述发动机,其中,在自关闭所述发动机起的第一时间间隔之后,并且在涡轮增压器的涡轮机和压缩机正在旋转的同时,在第二时间间隔中,将清洁剂引入到在所述涡轮机的上游的流道中流动的气流中。在一个方面,所述方法可以进一步包括:例如在关闭所述发动机之后将环境空气气流引入所述流道中。例如,将所述环境空气气流引入所述流道中可以包括打开将所述涡轮增压器的所述涡轮机的加压侧连接到环境空气的通路。在一个方面,将所述环境空气气流引入所述流道中可以通过打开连接所述涡轮增压器的所述压缩机的加压侧和所述涡轮机的加压侧的旁通通路来实施。
在另一个方面,清洁剂可以包括水,并且可以将水喷射到所述气流中,使得水滴尺寸基本上小于1000微米(μm),或者基本上小于100μm。
该方法有利地应用到在船舶中的涡轮增压活塞发动机,并且气流通过船舶的通风管而传送到大气中,从而辅助所述涡轮增压器的压缩机部和涡轮机部的旋转。
根据本发明的另一个实施方式,所述涡轮增压活塞发动机可以为在船舶中的涡轮增压活塞发动机,并且其中,所述方法进一步包括:通过所述船舶的通风管将气流从所述涡轮机排放到大气中。在一个方面,所述方法可以进一步包括:通过利用所述船舶的所述通风管提供通气作用来辅助所述涡轮增压器的所述涡轮机和压缩机的旋转。
本发明具有几个优点。首先,它提供了清洁涡轮压缩机的安全的方法,因为发动机是停止的。本发明的方面可以对涡轮机部件仅引起最小的热应变,即,在清洁阶段之前,发动机已通常逐渐冷却1到2个小时。根据本发明的方面,在清洁之间的整个时段,涡轮增压器性能被保持为最佳。通过应用本发明的方面,包括喷嘴环、扩散道和涡轮机叶轮的涡轮机部件在整个制造商限定的使用寿命期间将保持在最佳状况下。
附图说明
在下面,将参考示意性的附图描述本发明,其中:
图1例示了本发明的实施方式。
图2例示了本发明的另一个实施方式。
图3例示了本发明的又一个实施方式。
图4例示了本发明的又一个实施方式。
具体实施方式
图1示出了设置有涡轮压缩机2的活塞发动机1。涡轮压缩机2包括压缩机或压缩机部3和涡轮机或涡轮机部4,它们通过驱动轴5相互连接。驱动轴5经由轴承系统(未示出)而附接到涡轮压缩机2的壳体。压缩机3的任务是将加压的空气馈送到发动机1中以提供用于发动机1中的燃料的燃烧的加压助燃空气。压缩机部3包括设置有叶片的可旋转转子或叶轮,用于对要传送到发动机1中的助燃空气进行加压。在压缩机3与发动机1的发动机缸10的燃烧空间之间,流动空间、通路或通道6被调整为,例如位于压缩机3的高压侧。流动空间6适于将加压空气(即,输入物或助燃空气)传送到缸10。流动空间6可以包括用于冷却或加热助燃空气的热交换器7。另外,流动空间6可以包括一个或更多个增压空气容器8,该增压空气容器8在助燃空气的流动方向上位于热交换器7之后。流动空间6还包括位于每一个缸10和容器8之间的进气道9,用于将助燃空气从容器8传送到缸10。
排气管道11被布置在缸10和涡轮机部4的高压侧之间,用于将发动机的排气传送到涡轮机部4。排气管道11的第一端11a,即管道11的与涡轮机4最接近的一端,连接到涡轮机部4的入口。排气管道11可以典型地与成排布置的缸10基本上平行。排气管道11的第二端11b,即管道11的与涡轮机4距离最远的一端,可以向与涡轮机部4距离最远的缸的附近延伸。至少一部分缸10(但是典型地,每一个缸10)通过出气道或通道17而连接到排气管道11。涡轮压缩机2的涡轮机或涡轮机部4包括设置有叶片的叶轮或转子,所述叶片通过来自发动机1的排气而旋转。而且,发动机1可以包括用于将燃料提供到缸10的燃料馈送装置(未示出)。
根据传统技术,在发动机1运行的同时,助燃空气例如从环境空气引向压缩机部3,在该压缩机部3中,空气压力被增加到例如比环境空气压力高的水平。加压空气被引向在压缩机3的高压侧的流动空间6。在流动空间6中,助燃空气可以被传送到热交换器7,并且由热交换器7典型地冷却到40-100摄氏度。在冷却之后,助燃空气被引向增压空气容器8。助燃空气经由进气道9从容器8被引向缸10。燃料例如重燃油被馈送到缸10,并且通过传统的点火源,诸如压缩点火,在缸10的燃烧空间中,在助燃空气的存在下燃烧。通过燃烧生成的排气从缸10通过出气道17传送到排气管道11,并且通过排气管道11传送到涡轮机部4。在通过涡轮机4的同时,气流使涡轮机4的叶轮旋转,该涡轮机4的叶轮的旋转运动通过轴5传送到压缩机部3的转子。
根据本发明的一个方面,涡轮机部4设置有馈送装置16,该馈送装置16用于将清洁剂提供到流道或通道18,该流道或通道18通向涡轮机部4,例如通向涡轮机部4的高压入口。在实际中,流道18可以为发动机1的排气管道11的一部分,并且因此在本发明的各个方面的下面描述中,可以使用表述“流道18”和“排气管道11”。通过清洁剂,去除了在涡轮机4的表面上的聚集的碳沉积物和/或其它污染物,如稍后所描述的。在一个方面中,特别地从涡轮机部4中的喷嘴环(未示出)的表面和从转子叶片周围的涡轮机壳体的表面去除碳沉积物。喷嘴环设置有叶片,该叶片在排气流到涡轮机叶轮之前改变排气的流动方向,使得排气的流动适合于转子叶片,并且增加了排气的流速。
用于清洁剂的馈送装置16可以包括一个或更多个喷嘴或者开口,通过该喷嘴或者开口,清洁剂在涡轮机部4的喷嘴环的上游的一点被注入到流道18中。
根据本发明的实施方式,馈送装置16可以连接到加压水源24,并且因此清洁剂可以优选地为水。加压水源24可以优选地包括低压水源与高压泵(未示出)的组合,该高压泵用于将水馈送到馈送装置16中。
涡轮增压活塞发动机1可以进一步地设置有旁通通路、管道或通道20。旁通通路20从压缩机部3的加压侧通向涡轮增压器2的涡轮机部4的加压侧,并且可以设置有一个或更多个阀门22以打开或关闭通路20,如稍后描述的。
现在,根据本发明的实施方式,操作涡轮增压活塞发动机1,使得首先在需要的时间段运行发动机1。发动机1可以典型地由重然油提供燃料,并且因此,从发动机1到涡轮机4的排气特别容易携带污垢。在运行期间,涡轮机部4可能会将碳沉积物积累为涡轮机表面上的垢。应当去除该垢,以使涡轮机部4的操作保持在适当水平的性能。运行发动机1的时间段的长度可以根据需要或者根据计划。在运行时间段之后,关闭发动机1。根据本发明的方面,关闭的时刻触发第一时间间隔,在该第一时间间隔期间,允许涡轮机部4冷却下来。因此,该第一时间间隔也可以称为冷却时段。在该冷却时段已经过去之后,在涡轮机部4的上游,将清洁剂引入在流道18中流动的气流中。优选地,清洁剂为水。在一个方面,水的引入被实现为,使得水作为水雾被引入到气流中。该第一时间间隔可以使得涡轮机部4冷却到如此的温度,即,在该温度下,水雾基本上不会即刻地从涡轮机4的表面蒸发。在实际中,一定量的水可能蒸发,但是与热冲击方法相比,该效果不是可相当的,因为表面的温度已经冷却到大约150摄氏度或更低。这也避免了如果在如此的操作条件下喷射水雾则可能引起的过度热冲击。第一时间间隔可以为至少大约1个小时。典型地,第一时间间隔可以在大约1个小时和大约2个小时之间。水雾的引入可能在第二时间间隔期间持续,在该第二时间间隔期间,通过连续地或间断地将水雾引入流过涡轮机部4的气流中而使涡轮机部4(具体地,在一个方面,喷嘴环和涡轮机叶轮)保持湿润。第二时间间隔可以优选地为至少1.5个小时,但是在一些情形中,清洁阶段可以甚至为2个小时或更多个小时。在清洁阶段之后,发动机1可以重启,并且根据本发明的方面,从涡轮机4的表面分离的松懈的垢可以从涡轮机部4的表面去除。在实际中,根据本发明的方面的清洁阶段的效果主要是从涡轮机4的表面松动或松懈垢,在清洁步骤期间,垢不一定从表面脱落或者被充分地从表面去除,但是在重启发动机1之后,可以被充分地去除。
在本发明的一个实施方式中,为了辅助维持和/或增加流过涡轮机部4的气流的流速,可以设置用于环境空气进入流道18的流路,该流路将另外的空气引入涡轮机部4。例如,在一个方面,这可能是重要的,因为可能有利的是,在水雾的引入期间,涡轮机叶轮保持旋转,并且增加的流速可以有利于该旋转。在实际中,可以优选地通过打开在连接的压缩机部3的高压侧和涡轮增压器2的涡轮机部4的高压侧的旁通通路20中的阀门22,而实现增加水和/或空气到涡轮机4的流动。阀门22的打开实质上打开了从压缩机部3到涡轮机部4的直接流路,并且旁通了发动机1的缸10。
在本发明的一个方面中,控制单元30可以与如在图1中所示的发动机1相连地设置。控制单元30可以设置为控制至少馈送装置16和旁通阀门22的操作,使得一旦发动机被关闭,控制单元30控制在旁通通路20中的阀门22使之打开,并且向涡轮机部4提供另外的空气,促进涡轮机部4的冷却。在经过第一时间间隔(冷却)之后,控制单元30可以控制馈送装置16,以开始将清洁剂例如水雾引入到在流道18中流动的气流中。第一时间间隔的持续时间可以存储到控制单元30中,并且控制单元可以保持馈送装置16的操作直到第二时间间隔已经过去。然后,控制单元30可以例如通过关闭阀门22而使馈送装置16无效。
在一个方面,可以将水喷射到气流中,使得液滴尺寸小于1000μm。然而,在另一个方面,有利地,将水喷射到气流中,使得液滴尺寸小于100μm。
根据本发明的实施方式,涡轮增压器2可以通过发动机的空气启动系统来维持旋转。在该情形中,存储在空气启动系统中的加压空气,优选间断地被准许进入排气管道,这保持了涡轮增压器2的涡轮机部4和压缩机部3旋转。涡轮压缩机2的涡轮机部4可以设置有排水管25,从而通过该排水管收集没有被空气带走的一定量的水雾。
图2示出了其中人工实施该方法的本发明的另一个实施方式。当发动机1已经关闭时,可以打开通向涡轮机部4的流道18。在一个方面,可以便利地使用通常在大发动机中存在的废气门分支出口,所述大的发动机例如:打算用作船舶推进原动机和辅助发动机的、并且缸的直径大于或等于200mm的、并且/或者能够产生超过150kW/缸的功率的那些发动机。馈送装置16可以可拆卸地附接(例如安装)到废气门分支出口的突缘,使得它的喷嘴或喷射开口指向涡轮机部4的喷嘴环。馈送装置可以例如通过如在图2中所示的软管26与加压水源24耦合。在发动机1在第一时间间隔期间已经冷却下来之后,在馈送装置16中的阀门28可以被打开并且来自源24的水例如按照雾的形式可以引入到在流道18中流动的气流。这可以在上述的重启发动机之前的第二时间间隔期间实施。
在图2中,还示出了本发明的另一个实施方式,其中,存在与发动机1相连地设置的清洁剂循环系统200。诸如由排水管25收集的水这样的清洁剂可以通向清洁剂循环系统200,该清洁剂循环系统200将收集的水的可使用的部分返回到加压水源24。按照该方式,可以减少使用的水的量。例如来自涡轮机部的去掉的垢这样的废物可以与排水管25的水中分离,并且水的至少一部分可以再循环。
图3示出了本发明的另一个实施方式,其中,在设置于船舶100中的活塞发动机中实施该方法。这里示意性地示出了船舶100,并且船舶100可以例如为巡航船、渡船或货船。发动机1被设置在船舶100的发动机室110中,排气管道120从该发动机室110通向船舶100的通风管125。发动机1可以按照结合图1所公开的来操作,但是在第二时间间隔期间,即在清洁阶段期间,在辅助涡轮增压器的涡轮机4和压缩机3的旋转之后,气流可以通过船舶100的通风管125传送到大气中。在清洁阶段期间涡轮机叶轮的旋转可以是非常有益的。为了加强旋转,发动机室空气压力可以维持和/或控制在100-200帕斯卡(Pa)。另外,在一个方面,为了确保润滑油的循环,可以存在开始和/或维持涡轮增压器润滑油泵的操作的步骤。
在图3的实施方式中,也可以通过增加环境空气进入流道18的流路以将另外的空气引向涡轮机部4来实现流过涡轮机部4的气流的流速的维持和/或增加。这里,通过增加流道18的通气作用,通风管125的高度可以有利于气流。
例如,在一个方面,气流的增加是重要的,这是因为可能有利的是,在水雾的引入期间,涡轮机叶轮保持旋转并且增加的流速有利于该旋转。
在图4中,示出了本发明的又一个实施方式。除了下述内容以外,在图4中示出的实施方式对应于图1的实施方式。馈送装置16连接到低压水源24'和高压空气源24"。而且,在该情形中,清洁剂可以为水。低压水源24'和高压空气源24"可以连接到馈送装置16,从而通过馈送装置16引入的水通过加压空气而雾化。这对于固定装置可以是有利的实施方式,这是因为当水被加压空气雾化时,在馈送装置16中的喷射开口可以更大,例如,大于当水被未加压气体雾化时的喷射开口。在该方面,馈送装置16可以更加不易堵塞。
如在图3中所示,涡轮增压活塞发动机1可以进一步设置有分支通路20'。分支通路20'从环境空气通向涡轮增压器2的涡轮机部4的加压侧,并且可以设置有阀门22以打开和关闭通路20'。
在图4中,还示出了在清洁阶段维持涡轮增压器2旋转的另外的或可选的方式。在开始清洁阶段之前,可以启动与涡轮增压器相连的电动马达32,并且在清洁阶段维持电动马达的操作。马达32可以永久地与涡轮增压器相连接,即,马达32可以为所谓的功率输入(PTI)和/或功率输出(PTO)马达。马达32还可以与控制单元30连接以由该单元进行控制。可选地,马达32可以暂时地被耦合以用于所述目的。
作为示例,在具有460mm的内径的16个缸的V型发动机中测试本发明的方面,得到良好的结果。在发动机关闭并且适当地冷却下来的期间,执行涡轮机部的清洁。使用的加压水源是高压水系统(高达9MPa)。旁通阀门22被打开,并且在清洗阶段,涡轮机部4连续地旋转。在清洁阶段,从涡轮机部排出大约600-700公升(l)的水(以大约5-6l/min的速率)。
尽管通过与目前被认为的最优选的实施方式相关的示例描述了本发明,但是将理解的是,本发明不限于所公开的实施方式,而是旨在覆盖其特征的各种组合或修改以及包括在本发明的范围内的若干其它应用,如在所附的权利要求中所限定的。当组合在技术上可行时,与上述任何实施方式相关联地提到的详细内容可以与另外的实施方式组合地使用。

Claims (15)

1.一种操作涡轮增压活塞发动机的方法,所述方法包括以下步骤:运行所述发动机;关闭所述发动机;以及重启所述发动机,其中,在自关闭所述发动机起的第一时间间隔之后,并且在涡轮增压器的涡轮机和压缩机正在旋转的同时,在第二时间间隔中,将清洁剂引入到在所述涡轮机的上游的流道中流动的气流中。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法进一步包括以下步骤:在关闭所述发动机之后,将环境空气气流引入所述流道中。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,将所述环境空气气流引入所述流道中包括打开将所述涡轮增压器的所述涡轮机的加压侧连接到环境空气的通路。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法进一步包括以下步骤:通过电动马达维持所述涡轮增压器的所述涡轮机和压缩机的旋转。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,将所述环境空气气流引入所述流道中包括打开连接所述涡轮增压器的所述压缩机的加压侧和所述涡轮机的加压侧的旁通通路。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述清洁剂为水。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,将水喷射到所述气流中,使得水滴尺寸基本上小于100μm。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,引入水包括将水喷射到所述气流中,使得水滴尺寸基本上小于1000μm。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一时间间隔为至少一个小时。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法进一步包括:通过所述发动机的空气启动系统,开始所述涡轮增压器的所述涡轮机和压缩机的旋转。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法进一步包括:排空所述涡轮机的下游的流道,以及收集从所述涡轮机排出的至少一部分清洁剂。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述方法进一步包括:再循环所收集的清洁剂的至少一部分。
13.根据权利要求1所述的方法,其中,所述涡轮增压活塞发动机包括在船舶中的涡轮增压活塞发动机,并且其中,所述方法进一步包括通过所述船舶的通风管将气流从所述涡轮机排放到大气中。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述方法进一步包括:通过利用所述船舶的所述通风管提供通气作用来辅助所述涡轮增压器的所述涡轮机和压缩机的旋转。
15.根据权利要求2所述的方法,其中,所述清洁剂为水。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105065117A (zh) * 2015-07-24 2015-11-18 江苏恒尚动力高科有限公司 一种基于自动清洁装置的涡轮增压器
CN108869032A (zh) * 2018-02-23 2018-11-23 孙远 一种汽车涡轮增压系统的清洗方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8555627B2 (en) * 2005-07-19 2013-10-15 Avl List Gmbh Exhaust gas line of an internal combustion engine
EP2574736A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-03 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Turbine washing for charged internal combustion engines
JP5986800B2 (ja) * 2012-05-18 2016-09-06 三菱重工業株式会社 過給機洗浄装置、これを備えた過給機およびこれを備えた内燃機関、並びに過給機の洗浄方法
KR20140044686A (ko) 2012-10-05 2014-04-15 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차 및 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법
JP6071639B2 (ja) * 2013-02-27 2017-02-01 三菱重工業株式会社 過給機の洗浄装置及び方法
JP6211367B2 (ja) * 2013-09-30 2017-10-11 三菱重工業株式会社 過給機洗浄装置、これを備えた過給機およびこれを備えた内燃機関、並びに過給機の洗浄方法
JP6104964B2 (ja) * 2015-02-27 2017-03-29 三菱重工業株式会社 エンジンの起動装置、起動方法、起動装置を備えた船舶
CN107882634B (zh) * 2017-12-12 2024-01-12 威海怡和专用设备制造有限公司 车载式舰船内燃机不解体清洗系统
US10731587B2 (en) * 2018-04-16 2020-08-04 Ford Global Technologies, Llc Detection of leaks and blockages in a vehicle exhaust system
CN114753915A (zh) * 2022-03-03 2022-07-15 金华欧仑催化科技有限公司 一种新能源混合动力汽车的排气系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4059123A (en) * 1976-10-18 1977-11-22 Avco Corporation Cleaning and preservation unit for turbine engine
CN1157370A (zh) * 1995-12-29 1997-08-20 亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司 废汽涡轮增压器-滑轮机的喷嘴环圈的湿法净化方法与装置
CN1880738A (zh) * 2005-06-18 2006-12-20 曼·B及W柴油机公开股份有限公司 内燃机的废气涡轮增压器
CN101263279A (zh) * 2005-09-16 2008-09-10 瓦特西拉芬兰有限公司 涡轮增压器清洁设备
CN101300406A (zh) * 2005-09-30 2008-11-05 Abb涡轮系统有限公司 涡轮的清洁
GB2459314A (en) * 2008-04-17 2009-10-21 Cummins Turbo Tech Ltd Turbocharger cleaning

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2234796A5 (zh) * 1973-06-19 1975-01-17 Semt
JPS5844438U (ja) * 1981-09-19 1983-03-25 石川島播磨重工業株式会社 無冷却構造形過給機のタ−ビン洗浄装置
CH667495A5 (de) * 1985-04-25 1988-10-14 Bbc Brown Boveri & Cie Aufgeladener schiffsdieselmotor.
JPS62187700A (ja) * 1986-02-14 1987-08-17 鹿島建設株式会社 超高タワ−式生産施設
US5400597A (en) * 1993-06-18 1995-03-28 Mirabile; Nicholas F. Turbocharger system with electric blower
JPH07174031A (ja) * 1993-12-20 1995-07-11 Toshiba Corp タービンロータのターニング方法
DE10040122A1 (de) * 2000-08-17 2002-02-28 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
JP3992458B2 (ja) * 2001-07-19 2007-10-17 本田技研工業株式会社 小型滑走艇のエンジンマウント構造
DE10307374A1 (de) * 2003-02-21 2004-09-02 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb eines teilgeschlossenen, aufgeladenen Gasturbinenkreislaufs sowie Gasturbinensystem zur Durchführung des Verfahrens
DE10355105A1 (de) 2003-11-24 2005-06-02 Abb Turbo Systems Ag Reinigungsvorrichtung
FI20045080A (fi) 2004-03-17 2005-09-18 Waertsilae Finland Oy Turbokompressorijärjestely mäntämoottorin yhteydessä ja menetelmä turbokompressorijärjestelyn käsittävän mäntämoottorin yhteydessä
DE102004029286B4 (de) * 2004-06-17 2009-01-22 Man Diesel Se Motorenanlage
JP4650233B2 (ja) * 2005-11-24 2011-03-16 株式会社Ihi 過給機
US7703272B2 (en) * 2006-09-11 2010-04-27 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab System and method for augmenting turbine power output
US7871473B2 (en) * 2006-09-20 2011-01-18 Borgwarner Inc. Automatic compressor stage cleaning for air boost systems
EP2071151A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-17 Siemens Aktiengesellschaft Method for cleaning turbine blades under operation conditions, corresponding turbine and turbocharger
US7921646B2 (en) * 2007-12-20 2011-04-12 General Electric Company Fluidic valve water drain
JP2009257255A (ja) * 2008-04-18 2009-11-05 Toyota Motor Corp 蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4059123A (en) * 1976-10-18 1977-11-22 Avco Corporation Cleaning and preservation unit for turbine engine
CN1157370A (zh) * 1995-12-29 1997-08-20 亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司 废汽涡轮增压器-滑轮机的喷嘴环圈的湿法净化方法与装置
CN1880738A (zh) * 2005-06-18 2006-12-20 曼·B及W柴油机公开股份有限公司 内燃机的废气涡轮增压器
CN101263279A (zh) * 2005-09-16 2008-09-10 瓦特西拉芬兰有限公司 涡轮增压器清洁设备
CN101300406A (zh) * 2005-09-30 2008-11-05 Abb涡轮系统有限公司 涡轮的清洁
GB2459314A (en) * 2008-04-17 2009-10-21 Cummins Turbo Tech Ltd Turbocharger cleaning

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105065117A (zh) * 2015-07-24 2015-11-18 江苏恒尚动力高科有限公司 一种基于自动清洁装置的涡轮增压器
CN108869032A (zh) * 2018-02-23 2018-11-23 孙远 一种汽车涡轮增压系统的清洗方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8602721B2 (en) 2013-12-10
JP5868328B2 (ja) 2016-02-24
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KR20120102652A (ko) 2012-09-18
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