CN103422982A

CN103422982A - 驱动系统及其工作方法

Info

Publication number: CN103422982A
Application number: CN2013101792022A
Authority: CN
Inventors: M.埃德; T.赛德尔; P.施特费
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-12-04
Also published as: JP2013238236A; KR20130127942A; DE102012208071A1; FI20135499A; FI126318B

Abstract

一种驱动系统及其工作方法，其中，该驱动系统带有：第一内燃机（10），其被设置用于利用第一种燃油工作且具有空气入口（11）；第二内燃机（20），其被设置用于利用与第一种燃油不同的第二种燃油工作且具有废气出口（22）；分支管路（90），其把第二内燃机的废气出口与第一内燃机的空气入口连接起来，从而可把由第二内燃机排出的废气供应给第一内燃机的空气入口。采用这种方式把废气反馈到第一内燃机中，由此可以针对于该第一内燃机独立于在其中燃烧的燃油的种类实现减少氧化氮排放，且能保护机器。

Description

驱动系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种带有内燃机的驱动系统以及这种驱动系统的工作方法，该内燃机设有废气反馈机构。

背景技术

例如由DE 10 2010 003 002 A1已知一种驱动系统，其带有大型柴油发动机作为内燃机，其中，作为用于减少氧化氮排放的措施，该驱动系统设置有用于大型柴油发动机的废气反馈机构。

用于大型柴油发动机的成本低廉的燃油是重油。可是在重油中含有大量并非所愿的物质比如硫。在大型柴油发动机内的燃烧过程中，硫会转化为二氧化硫和/或三氧化硫，且当在废气反馈中要反馈的废气物质流冷却时，与冷凝液化合而进一步转化为硫化的酸或硫酸。相应的酸性化合物在空气供应管线中对相关发动机构件有高腐蚀性作用，这会需要相应高价值的（昂贵的）材料组（Materialpakete）以及有可能还需要繁琐地提供水。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种驱动系统及其工作方法，使得可独立于在内燃机中燃烧的燃油的种类实现减少内燃机的氧化氮排放，且能保护机器。

这通过一种根据权利要求1的驱动系统或一种根据权利要求6的方法得以实现。本发明的改进在相应的从属权利要求中限定。

根据本发明的第一方面，提出一种驱动系统，带有：第一内燃机，其被设置用于利用第一种燃油工作且具有空气入口；第二内燃机，其被设置用于利用与第一种燃油不同的第二种燃油工作且具有废气出口；分支管路，其把第二内燃机的废气出口与第一内燃机的空气入口连接起来，从而可把由第二内燃机排出的废气供应给第一内燃机的空气入口。

本发明基于如下认知：为了减小燃油分子的氧化速度，进而降低燃烧温度，从而降低内燃机的氧化氮排放，主要把惰性气体引入到燃烧室中。

根据本发明，作为惰性气体，并非将第一内燃机的废气反馈，而是将第二内燃机的废气反馈到第一内燃机中，由此可以针对第一内燃机独立于在其中燃烧的燃油的种类实现减少氧化氮的排放，且能保护机器，具体为，使第二内燃机用相应的（优选低有害物质的）燃油工作。

优选在分支管路上设置有控制机构（比如控制阀），由此，待经由分支管路分支出来的废气的物质流可控制或可调节。

根据本发明的驱动系统的一种实施方式，在第一内燃机的空气入口上连接着空气供应管线，其中，空气供应管线具有空气冷却器，空气冷却器带有与第一内燃机的空气入口连接的冷却器出口，其中，分支管路在空气冷却器的空气流上游与第一内燃机的空气供应管线连接。

由此有利地实现经由分支管路反馈到第一内燃机中的废气的冷却，从而实现进一步降低燃烧温度，进而进一步降低氧化氮排放。

根据本发明的驱动系统的另一种实施方式，它还具有第一废气涡轮增压器，第一废气涡轮增压器具有废气涡轮机和压缩机，废气涡轮机带有与第一内燃机的废气出口连接的涡轮机入口，压缩机带有通过空气供应管线的第一连接管路与空气冷却器的冷却器入口连接的压缩机出口，其中，分支管路在压缩机的空气流下游与第一连接管路连接。

作为其替代方案，分支管路在压缩机的空气流上游与其压缩机入口连接。

根据本发明的驱动系统的又一种实施方式，它还具有第二废气涡轮增压器，第二废气涡轮增压器具有废气涡轮机和压缩机，废气涡轮机带有通过第二连接管路与第二内燃机的废气出口连接的涡轮机入口，压缩机带有与第二内燃机的空气入口连接的压缩机出口，其中，分支管路在废气涡轮机的废气流上游与第二连接管路连接。

作为其替代方案，分支管路在废气涡轮机的废气流下游与其涡轮机出口连接。

根据本发明的驱动系统的又一种其它的实施方式，它是船用驱动系统，其中，第一内燃机是船用驱动系统的主机（用于推动船舶），特别是优选要用重油工作的大型柴油发动机，其中，第二内燃机是船用驱动系统的副机，特别是发电机组的优选要用燃气（比如CNG、LPG或氢气）和/或柴油燃油工作的驱动电机。

根据本发明的该设计，由此可以实现船用驱动系统的主机在燃油成本方面优化地（用重油）工作，同时保证减少氧化氮排放、保护机器。由于用燃气和/或柴油燃油工作的副机的废气相对“纯净”或者有害物质低（特别是氧化硫低），因而在其冷却时基本上不产生或者仅产生少量的腐蚀性反应产物。

根据本发明的第二方面，提出根据本发明的一个、多个或全部前述实施方式采用任何能想到的组合的驱动系统的工作方法，其中，该方法至少具有如下步骤：第一内燃机用第一种燃油工作、第二内燃机用与第一种燃油不同的第二种燃油工作、从第二内燃机的废气出口分支出废气、把从第二内燃机分支出来的废气供应给第一内燃机的空气入口。

根据本发明的方法的一种实施方式，第一种燃油具有第一硫含量，其中，第二种燃油具有相比于第一硫含量有所减少的第二硫含量。

通过这种方式，第二内燃机的反馈到第一内燃机中的废气相比于第一内燃机的废气相对“纯净”或者氧化硫低，因而在其冷却时基本上不产生或者仅产生少量的腐蚀性反应产物。

根据本发明的方法的另一种实施方式，使用重油作为第一种燃油，其中，使用与重油不同的燃油作为第二种燃油。

由此能实现第一内燃机在燃油成本方面优化地利用重油工作，同时保证减少氧化氮排放、保护机器。

根据本发明的方法的又一种实施方式，使用燃气或柴油燃油作为第二种燃油。

这以有利的方式保证第二内燃机的反馈到第一内燃机中的废气相比于第一内燃机的废气相对“纯净”或者有害物质比如氧化硫低，因而在其冷却时基本上不产生或者仅产生少量的腐蚀性反应产物。

根据本发明的方法的又一其它实施方式，第二内燃机的废气以在第二内燃机的废气出口处存在的高压供应给第一内燃机的空气入口。

作为其替代方案，第二内燃机的废气以相比于在第二内燃机的废气出口处存在的高压有所减小的低压供应给第一内燃机的空气入口，所述低压优选是外界压力。

总之，本发明人认识到，若作为惰性气体并未使用例如靠重油工作的主机的废气，而是使用例如靠燃气和/或柴油工作的发电机组的废气，则基本上可以防止产生高腐蚀性的冷凝液。进而可以在任意选取主机的燃油配置时保证减少其氧化氮排放，且能保护机器。

具体而言，本发明还涵盖未通过对权利要求的明确引用而组合的特征所给出的实施方式，所以，本发明的公开特征―只要这在技术上有意义―可以任意地相互组合。

附图说明

下面借助优选的实施方式并参照附图详述本发明。

图1为根据本发明第一实施方式的驱动系统的示意图；

图2为根据本发明第二实施方式的驱动系统的示意图。

具体实施方式

如图1和图2中所示，本发明的驱动系统1、1′具有第一内燃机10、第二内燃机20、用于第一内燃机10的第一废气涡轮增压器30和用于第二内燃机20的第二废气涡轮增压器40。

第一废气涡轮增压器30具有用于第一内燃机10的废气的带有涡轮机入口和涡轮机出口的废气涡轮机31、用于第一内燃机10的增压空气的带有压缩机入口和压缩机出口的压缩机32。

第二废气涡轮增压器40具有用于第二内燃机20的废气的带有涡轮机入口和涡轮机出口的废气涡轮机41、用于第二内燃机20的增压空气的带有压缩机入口和压缩机出口的压缩机42。

驱动系统1、1′是船用驱动系统，其中，第一内燃机10是主机（用于推动船舶），第二内燃机20是副机。

具体而言，第一内燃机10是优选用重油（作为第一种燃油）工作的大型柴油发动机，第二内燃机20是优选用燃气和/或柴油燃油（作为与第一种燃油不同的第二种燃油）工作的发电机组的驱动电机。

第一内燃机10具有空气入口11和废气出口12。在第一内燃机10的空气入口11上连接着第一空气供应管线50，在第一内燃机10的废气出口12上连接着第一废气排出管线60。

第一空气供应管线50具有用于待冷却的待供应给第一内燃机10的增压空气的空气冷却器51以及多个连接管路52、53、54，所述空气冷却器带有冷却器入口和冷却器出口。

第一空气供应管线50的空气冷却器51的冷却器出口通过所述连接管路中的一个连接管路52与第一内燃机10的空气入口11流体连接。第一空气供应管线50的空气冷却器51的冷却器入口通过所述连接管路中的一个连接管路53与第一废气涡轮增压器30的压缩机32的压缩机出口流体连接。

第一废气排出管线60具有多个连接管路61、62，其中，第一废气涡轮增压器30的废气涡轮机31的涡轮机入口通过所述连接管路中的一个连接管路61与第一内燃机10的废气出口12流体连接。

第二内燃机20具有空气入口21和废气出口22。在第二内燃机20的空气入口21上连接着第二空气供应管线70，在第二内燃机20的废气出口22上连接着第二废气排出管线80。

第二空气供应管线70具有用于待冷却的待供应给第二内燃机20的增压空气的空气冷却器71以及多个连接管路72、73、74，所述空气冷却器带有冷却器入口和冷却器出口。

第二空气供应管线70的空气冷却器71的冷却器出口通过所述连接管路中的一个连接管路72与第二内燃机20的空气入口21流体连接。第二空气供应管线70的空气冷却器71的冷却器入口通过所述连接管路中的一个连接管路73与第二废气涡轮增压器40的压缩机42的压缩机出口流体连接。

第二废气排出管线80具有多个连接管路81、82，其中，第二废气涡轮增压器40的废气涡轮机41的涡轮机入口通过所述连接管路中的一个连接管路81与第二内燃机20的废气出口22流体连接。

驱动系统1、1′还具有分支管路90、90′，该分支管路把第二内燃机20的废气出口22与第一内燃机10的空气入口11连接起来，使得从第二内燃机20排出的废气可供应给第一内燃机10的空气入口11。确切地说，分支管路90、90′在空气冷却器51的空气流上游与第一内燃机10的第一空气供应管线50连接。

在分支管路90、90′上设置有控制阀91、91′形式的控制机构，其中，待经由分支管路90、90′分支出来的废气的物质流可控制或可调节。

根据本发明的在图1中示出的实施方式，就驱动系统1而言，分支管路90在第一内燃机10的第一废气涡轮增压器30的压缩机32的空气流下游与连接管路53连接，该连接管路把压缩机32的压缩机出口与第一空气供应管线50的空气冷却器51的冷却器入口连接起来。

此外，就本发明的驱动系统1的在图1中示出的实施方式而言，分支管路90在第二内燃机20的第二废气涡轮增压器40的废气涡轮机41的废气流上游与第二废气排出管线80的连接管路81连接，该连接管路把第二内燃机20的废气出口22与废气涡轮机41连接起来。

在第二废气排出管线80的该连接管路81中，在分支管路90的接头的废气流下游接入控制阀83形式的控制机构，由此，待经由连接管路81供应给第二废气涡轮增压器40的废气涡轮机41的废气的物质流可控制或可调节。

根据本发明的在图2中示出的实施方式，就驱动系统1′而言，分支管路90′在第一内燃机10的第一废气涡轮增压器30的压缩机32的空气流上游通过第一内燃机10的第一空气供应管线50的连接管路54与压缩机32的压缩机入口连接。

此外，就本发明的驱动系统1′的在图2中示出的实施方式而言，分支管路90′在第二内燃机20的第二废气涡轮增压器40的废气涡轮机41的废气流下游通过第二废气排出管线80的连接管路82与废气涡轮机41的涡轮机出口连接。

在第二废气排出管线80的该连接管路82中，在分支管路90′的接头的废气流下游接入控制阀83′形式的控制机构，由此，待经由连接管路82排出的废气的物质流可控制或可调节。

下面介绍图1和2中所示的驱动系统1、1′的根据本发明的工作方法的实施方式，其中，本发明的方法至少具有如下步骤：第一内燃机10用第一种燃油工作、第二内燃机20用与第一种燃油不同的第二种燃油工作、从第二内燃机20的废气出口22分支出废气、把从第二内燃机20分支出来的废气供应给第一内燃机10的空气入口11。

根据本发明，作为惰性气体，并非将第一内燃机10的废气反馈，而是将第二内燃机20的废气反馈到第一内燃机10中，由此可以针对第一内燃机10独立于在其中燃烧的燃油的种类实现减少氧化氮的排放，且能保护机器，具体为，使第二内燃机20用相应的（优选低有害物质的）燃油工作。

根据本发明的方法的一种实施方式，第一种燃油具有第一硫含量，其中，第二种燃油具有相比于第一硫含量有所减少的第二硫含量。通过这种方式，第二内燃机20的反馈到第一内燃机10中的废气相比于第一内燃机10的废气相对“纯净”或者氧化硫低，因而在其冷却时基本上不产生或者仅产生少量的腐蚀性反应产物。

根据本发明的方法的另一种实施方式，使用重油作为第一种燃油，其中，使用与重油不同的燃油作为第二种燃油。由此能实现第一内燃机10在燃油成本方面优化地利用重油工作，同时保证减少氧化氮排放、保护机器。

根据本发明的方法的又一种实施方式，使用燃气或柴油燃油作为第二种燃油。这以有利的方式保证第二内燃机20的反馈到第一内燃机10中的废气相比于第一内燃机10的废气相对“纯净”或者有害物质比如氧化硫低，因而在其冷却时基本上不产生或者仅产生少量的腐蚀性反应产物。

根据本发明的方法的一种被规定用于使得根据图1的驱动系统1工作的实施方式，第二内燃机20的废气以在第二内燃机20的废气出口22处存在的高压供应给第一内燃机10的空气入口11。

根据本发明的方法的一种被规定用于使得根据图2的驱动系统1′工作的实施方式，第二内燃机20的废气以相比于在第二内燃机20的废气出口22处存在的高压有所减小的低压供应给第一内燃机10的空气入口11，所述低压优选是外界压力。

总之，根据本发明可以确定，若作为惰性气体并未使用第一内燃机10的废气，而是使用第二内燃机20的低有害物质的废气，则基本上可以防止产生高腐蚀性的冷凝液，进而在任意选取第一内燃机10的燃油配置时保证减少其氧化氮排放，且能保护机器。

附图标记清单

1；1′ 驱动系统

10 内燃机

11 空气入口

12 废气出口

20 内燃机

21 空气入口

22 废气出口

30 废气涡轮增压器

31 废气涡轮机

32 压缩机

40 废气涡轮增压器

41 废气涡轮机

42 压缩机

50 空气供应管线

51 空气冷却器

52-54 连接管路

60 废气排出管线

61、62 连接管路

70 空气供应管线

71 空气冷却器

72-74 连接管路

80 废气排出管线

81、82 连接管路

83；83′ 控制阀

90；90′ 分支管路

91；91′ 控制阀

Claims

1. 一种驱动系统，带有：

第一内燃机（10），其被设置用于利用第一种燃油工作且具有空气入口（11）；

第二内燃机（20），其被设置用于利用与第一种燃油不同的第二种燃油工作且具有废气出口（22）；

分支管路（90；90′），其把第二内燃机（20）的废气出口（22）与第一内燃机（10）的空气入口（11）连接起来，从而可把由第二内燃机（20）排出的废气供应给第一内燃机（10）的空气入口（11）。

2. 如权利要求1所述的驱动系统，其中，在第一内燃机（10）的空气入口（11）上连接着空气供应管线（50），其中，空气供应管线（50）具有空气冷却器（51），空气冷却器带有与第一内燃机（10）的空气入口（11）连接的冷却器出口，其中，分支管路（90；90′）在空气冷却器（51）的空气流上游与第一内燃机（10）的空气供应管线（50）连接。

3. 如权利要求2所述的驱动系统，它还具有第一废气涡轮增压器（30），第一废气涡轮增压器具有废气涡轮机（31）和压缩机（32），该废气涡轮机带有与第一内燃机（10）的废气出口（12）连接的涡轮机入口，该压缩机带有通过空气供应管线（50）的第一连接管路（53）与空气冷却器（51）的冷却器入口连接的压缩机出口，其中，分支管路（90；90′）在压缩机（32）的空气流下游与第一连接管路（53）连接或者在压缩机（32）的空气流上游与其压缩机入口连接。

4. 如权利要求3所述的驱动系统，它还具有第二废气涡轮增压器（40），第二废气涡轮增压器具有废气涡轮机（41）和压缩机（42），该废气涡轮机带有通过第二连接管路（81）与第二内燃机（20）的废气出口（22）连接的涡轮机入口，该压缩机带有与第二内燃机（20）的空气入口（21）连接的压缩机出口，其中，分支管路（90；90′）在废气涡轮机（41）的废气流上游与第二连接管路（81）连接或者在废气涡轮机（41）的废气流下游与其涡轮机出口连接。

5. 如权利要求1－4中任一项所述的驱动系统，其中，该驱动系统是船用驱动系统，其中，第一内燃机（10）是船用驱动系统的主机，其中，第二内燃机（20）是船用驱动系统的副机。

6. 一种用于使得根据权利要求1－5中任一项的驱动系统工作的方法，具有：

第一内燃机（10）用第一种燃油工作；

第二内燃机（20）用与第一种燃油不同的第二种燃油工作；

从第二内燃机（20）的废气出口（22）分支出废气；

把从第二内燃机（20）分支出来的废气供应给第一内燃机（10）的空气入口（11）。

7. 如权利要求6所述的方法，其中，第一种燃油具有第一硫含量，其中，第二种燃油具有相比于第一硫含量有所减少的第二硫含量。

8. 如权利要求6或7所述的方法，其中，使用重油作为第一种燃油，其中，使用与重油不同的燃油作为第二种燃油。

9. 如权利要求6－8中任一项所述的方法，其中，使用燃气或柴油燃油作为第二种燃油。

10. 如权利要求6－9中任一项所述的方法，其中，第二内燃机（20）的废气以在第二内燃机（20）的废气出口（22）处存在的高压，或者以相比于在第二内燃机（20）的废气出口（22）处存在的高压有所减小的低压，供应给第一内燃机（10）的空气入口（11）。