CN103764967B - 排气模块和内燃发动机 - Google Patents

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Abstract

用于V形发动机（11）的排气模块（1），该排气模块包括：用于将发动机（11）的第一排气歧管（13）连接到第一涡轮增压器（4）的涡轮入口的第一排气管（2）；以及第二排气管（3），其用于将发动机（11）的第二排气歧管（14）连接到第二涡轮增压器（5）的涡轮入口并横过第一排气管（2）。本发明还涉及一种内燃发动机（11）。

Description

排气模块和内燃发动机
技术领域
本发明涉及一种用于多缸内燃发动机的排气模块。本发明还涉及内燃发动机。
背景技术
轮船上的机舱内的可用空间常常是非常有限的，并且因此需要能够在尽可能小的空间里装配发动机和辅助设备，例如涡轮增压器。在V形发动机中，通常每个发动机组设置有一个自己的涡轮增压器，并因此这些涡轮增压器的定位可能存在问题。需要从旁路废气门引出复杂的导管结构，这增加了排气系统的尺寸和成本并且降低了可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于多缸内燃发动机的改进的排气模块，其中这些缸被布置为V形结构。本发明的另一目的在于提供一种改进的内燃发动机，其包括：布置在第一发动机组和第二发动机组内的多个气缸；用于从所述第一发动机组的气缸接收排气的第一排气歧管；用于从所述第二发动机组的气缸接收排气的第二排气歧管；处理来自所述发动机的所述第一发动机组的气缸的排气的第一涡轮增压器；以及处理来自所述发动机的所述第二发动机组的气缸的排气的第二涡轮增压器。
根据本发明的排气模块包括：第一排气管，该第一排气管用于将发动机的第一排气歧管连接到第一涡轮增压器的涡轮入口；以及第二排气管，该第二排气管用于将发动机的第二排气歧管连接到第二涡轮增压器的涡轮入口。所述第一排气管横过所述第二排气管。
根据本发明的内燃发动机包括以上限定的排气模块。
根据本发明的排气模块允许将两个径向涡轮增压器轴向地定位，这有助于减小发动机组件的宽度。该排气模块制造成本低且易于组装。
根据本发明的一个实施方式，该第二排气管的入口低于第一排气管的入口，并且第二排气管的出口低于第一排气管的出口。这就允许这两个排气管部分交叠地定位，这有助于使排气模块紧凑。
根据本发明的另一实施方式，该第二排气管被布置为在该第一排气管下方通过。根据本发明的另一实施方式，该第一排气管的出口相对于第一排气管的入口在水平面中成70度至110度角，并且第二排气管的出口相对于第二排气管的入口在水平面中成70度至110度角。当其中一个排气管被布置为在另一排气管下方通过并且这些排气管弯曲约90度时，涡轮增压器可以被布置在发动机端部的小空间中。
根据本发明的另一实施方式，该第一排气管的入口与第二排气管的入口指向相同的方向。因此该排气模块可被布置在发动机的一端并且直接从排气歧管接收排气。
根据本发明的另一实施方式，该第一排气管的出口相比于第二排气管的出口指向相反方向。因此涡轮增压器可被布置在该排气模块的相反两侧。
根据本发明的另一实施方式，该排气模块包括废气门管、布置在该第一排气管与该废气门管之间的第一连接管、布置在该第二排气管与该废气门管之间的第二连接管。根据本发明的另一实施方式，该废气门管的出口与第二排气管的入口指向相同的方向。通过第一排气管和第二排气管两者共用的废气门管，可以减少引自旁路废气门阀的导管数量，这降低了成本并且也提高了系统的可靠性。
根据本发明的另一实施方式，该废气门管被布置在该第一排气管和该第二排气管的下方。
根据本发明的另一实施方式，该排气模块由单件式铸件制成。
根据本发明的一个实施方式，该第一排气歧管和第二排气歧管被布置在发动机的顶端上，与该发动机的纵轴线平行。
根据本发明的另一实施方式，这些涡轮增压器为径向涡轮增压器，所述径向涡轮增压器布置在发动机的端部，使得这些涡轮增压器的轴平行于该发动机的纵轴线。
根据本发明的一个实施方式，该发动机的该第一涡轮增压器布置在该发动机的第二发动机组那一侧，并且该第二涡轮增压器布置在该发动机的第一发动机组那一侧。
根据本发明的另一实施方式，引自该发动机的进气系统的旁通管被连接到该排气模块的废气门出口。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施方式的排气模块。
图2从另一角度示出了图1中的排气模块。
图3示出了排气模块的横截面图。
图4结合发动机组及排气系统的其它部件示出了该排气模块。
具体实施方式
现在参照附图更详细地描述本发明的一些实施方式。
在图1至图3中，示出了根据本发明的一个实施方式的排气模块1。排气模块1被用于与大型内燃发动机的排气系统连接在一起，在该排气系统中气缸被布置成V形结构。发动机可以例如为轮船的主发动机或辅助发动机，或者是被用于在发电厂发电的发动机。排气模块1包括被整合到同一模块1中的两个排气管2、3。该排气模块1由单件式铸件制成。该排气模块1的材料可以例如为铸铁。第一排气管2被设置用于将发动机的第一排气歧管连接到第一涡轮增压器。第二排气管3被设置用于将发动机的第二排气歧管连接到第二涡轮增压器。该第一排气管2横过该第二排气管3。排气模块1可以位于发动机的一个端部并且被固定到例如涡轮增压器托架上。
排气模块1的第一排气管2可以被布置为通过入口2a从第一排气歧管接收排气。入口2a可以被直接地或者经由中间管连接到第一排气歧管。第一排气管2的入口端部设置有入口法兰12a，以将第一排气管2连接到排气系统的上游侧。排气模块1的第二排气管3可以被布置为通过入口3a从第二排气歧管接收排气。同样第二排气管3设置有入口法兰13a。入口法兰13a可被用于将第二排气管3直接连接到第二排气歧管或者连接到布置在第二排气歧管与第二排气管3之间的中间管。第一排气管2的另一端部可被布置为经由出口2b将排气引入到第一涡轮增压器的涡轮内。该出口端设置有用于将第一排气管2连接到第一涡轮增压器的出口法兰12b。第二排气管3的另一端部可被布置为经由出口3b将排气引入到第二涡轮增压器的涡轮内。该出口端设置有用于将第二排气管3连接到第二涡轮增压器的出口法兰13b。第一排气管2的出口2b相对于第一排气管2的入口2a在水平面中优选成70度至110度角，并且第二排气管3的出口3b相对于第二排气管3的入口3a在水平面中成70度至110度角。
除了第一排气管2和第二排气管3以外，排气模块1还包括托架6，以将排气模块1紧固至例如涡轮增压器托架。该第一排气管2和第二排气管3被布置在该托架6的上方。排气管2、3的入口端基本上指向相同的方向。第一排气管2的入口2a被布置为在竖向上比第二排气管3的入口3a距离托架6远。而且第一排气管2的出口2b被布置为在竖向上比第二排气管3的出口3b距离托架6远。第一排气管2的入口2a和第二排气管3的入口3a被布置在排气模块1的纵向中心线的相反两侧上。这里纵向方向是指排气被引入排气模块1内所沿的方向。每个排气管2、3都弯向排气模块1的中心线，使得出口2b、3b相对于入口2a、3a指向大致成90度的不同方向。因此，第一排气管2的出口2b基本上指向与第二排气管3的出口3b基本相反的方向。第二排气管3被布置为在第一排气管2的下方通过。第一排气管2和第二排气管3都被布置为横过排气模块1的中心线。第一排气管2的出口2b和第二排气管3的出口3b位于排气模块1的中心线的相反两侧并且从该中心线指向外。由于第一排气管2和第二排气管3被布置为部分相互交叠，因此排气模块1的宽度被最小化。排气模块1所占用的空间大大小于分立管可能会占用的空间。
排气模块1还包括废气门管8。通过该废气门管8，部分废气可以在需要时绕过涡轮增压器。废气门管8被布置在第一排气管2和第二排气管3的下方。废气门管8的出口7基本上与第一排气管2的入口2a及第二排气管3的入口3a指向相同的方向。第一连接管9被布置在第一排气管2与废气门管8之间，并且第二连接管10被布置在第二排气管3与废气门管8之间。因此，废气门管8被两个排气管2、3共用，这减少了排气系统中所需管道的数量。引自发动机的进气系统的旁通管可以被连接到废气门管8的出口7。通过旁通管，过量进气可以被引入排气系统以防止压缩机喘振。
在图4中，结合V形发动机11的发动机组示出了排气模块1。排气模块1被附接到涡轮增压器托架18上。发动机11包括布置在第一发动机组11a和第二发动机组11b中的多个气缸12。第一排气歧管13被布置为从第一发动机组11a的气缸12接收排气，并且第二排气歧管14被布置为从发动机11的第二发动机组11b的气缸12接收排气。第一排气歧管13和第二排气歧管14被布置在发动机11的顶端上并且平行于发动机11的纵轴线。排气歧管13、14位于发动机11的第一发动机组11a与第二发动机组11b之间。排气模块1从排气歧管13、14接收排气。排气模块1的入口2a、3a面向排气歧管13、14的出口。排气模块1没有直接连接到排气歧管13、14，而是发动机11设置有布置在排气模块1与排气歧管13、14之间的中间管15、16。第一中间管15将排气模块1的第一排气管2连接到发动机11的第一排气歧管13，并且第二中间管16将排气模块1的第二排气管3连接到第二排气歧管14。排气从第一排气管2被引入第一涡轮增压器4的涡轮中。排气从第二排气管3被引入到第二涡轮增压器5的涡轮中。涡轮增压器4、5为径向涡轮增压器，其轴平行于发动机11的纵轴线，即平行于曲轴方向。涡轮增压器4、5位于发动机11的端部并且被固定到涡轮增压器托架18。第一涡轮增压器4被布置在发动机11的第二发动机组11b那一侧，并且第二涡轮增压器5被布置在发动机11的第一发动机组11a那一侧。旁通管17被连接在发动机11的进气系统与排气模块1的废气门出口7之间。
本领域技术人员将理解的是，本发明不局限于上述的实施方式，而是可以在所附权利要求的范围内进行变化。

Claims (12)

1.一种用于多缸内燃发动机(11)的排气模块(1)，在所述发动机(11)中，气缸(12)被布置为V形结构，所述排气模块(1)包括：
第一排气管(2)，该第一排气管用于将该发动机(11)的第一排气歧管(13)连接到第一涡轮增压器(4)的涡轮入口；以及
第二排气管(3)，该第二排气管用于将该发动机(11)的第二排气歧管(14)连接到第二涡轮增压器(5)的涡轮入口，
所述第一排气管(2)横过所述第二排气管(3)，
其特征在于，所述第二排气管(3)被布置为从所述第一排气管(2)下方通过，
所述第一排气管(2)的出口(2b)相对于所述第一排气管(2)的入口(2a)在水平面中成70度至110度角，并且所述第二排气管(3)的出口(3b)相对于所述第二排气管(3)的入口(3a)在水平面中成70度至110度角。
2.根据权利要求1所述的排气模块(1)，其特征在于，所述第二排气管(3)的入口(3a)低于所述第一排气管(2)的入口(2a)，并且所述第二排气管(3)的出口(3b)低于所述第一排气管(2)的出口(2b)。
3.根据权利要求1或2所述的排气模块(1)，其特征在于，所述第一排气管(2)的入口(2a)与所述第二排气管(3)的入口(3a)指向相同的方向。
4.根据权利要求1所述的排气模块(1)，其特征在于，所述第一排气管(2)的出口(2b)相比于所述第二排气管(3)的出口(3b)指向相反的方向。
5.根据权利要求1所述的排气模块(1)，其特征在于，所述排气模块(1)包括废气门管(8)、布置在所述第一排气管(2)与所述废气门管(8)之间的第一连接管(9)以及布置在所述第二排气管(3)与所述废气门管(8)之间的第二连接管(10)。
6.根据权利要求5所述的排气模块(1)，其特征在于，所述废气门管(8)的出口(7)与所述第二排气管(3)的入口(3a)指向相同的方向。
7.根据权利要求5或6所述的排气模块(1)，其特征在于，所述废气门管(8)被布置在所述第一排气管(2)和所述第二排气管(3)的下方。
8.根据权利要求1所述的排气模块(1)，其特征在于，所述排气模块(1)由单件式铸件制成。
9.一种内燃发动机(11)，该内燃发动机包括：
布置在第一发动机组(11a)和第二发动机组(11b)内的多个气缸(12)；
用于从所述第一发动机组(11a)的气缸(12)接收排气的第一排气歧管(13)；
用于从所述第二发动机组(11b)的气缸(12)接收排气的第二排气歧管(14)；
处理来自所述发动机(11)的所述第一发动机组(11a)的气缸(12)的排气的第一涡轮增压器(4)；以及
处理来自所述发动机(11)的所述第二发动机组(11b)的气缸(12)的排气的第二涡轮增压器(5)，
其特征在于，所述发动机(11)包括根据权利要求1至8中任一项的排气模块(1)。
10.根据权利要求9所述的内燃发动机(11)，其特征在于，这些涡轮增压器(4，5)为径向涡轮增压器，所述径向涡轮增压器布置在所述发动机(11)的端部，使得这些涡轮增压器(4，5)的轴平行于所述发动机(11)的纵轴线。
11.根据权利要求9或10所述的内燃发动机(11)，其特征在于，所述第一涡轮增压器(4)被布置在所述发动机(11)的第二发动机组那一侧，并且所述第二涡轮增压器(5)被布置在所述发动机(11)的第一发动机组那一侧。
12.根据权利要求9或10所述的内燃发动机(11)，其特征在于，引自所述发动机(11)的进气系统的旁通管(17)被连接到所述排气模块(1)的废气阀门出口(7)。
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