CN103987936A - 往复式发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及往复式发动机(2)，该往复式发动机包括：发动机机体(14)；至少一个低压涡轮增压器(3)和两个高压涡轮增压器(6)；用于冷却由所述低压涡轮增压器(3)增压的低压增压空气的两个低压增压空气冷却器(9)和用于冷却由高压涡轮增压器(6)增压的高压增压空气的两个高压增压空气冷却器(11)。支架(12)附接到发动机机体的第一端(17)。所述支架(12)包括用于由高压涡轮增压器(6)增压的增压空气的两个相邻的高压腔室(16)，所述高压增压空气冷却器(11)布置在高压腔室(16)中。所述低压增压空气冷却器(9)被置于罩壳(19)中，这些罩壳在高压腔室(16)的两侧以可释放的方式附接到支架(12)。

Description

往复式发动机
本发明涉及一种往复式发动机，其包括低压涡轮增压器和高压涡轮增压器，这些增压器支撑到附接于发动机机体的支架。
在用于发电厂中并且用作船舶的主发动机和辅助发动机的大型涡轮增压的往复式发动机中，增压通常是以两级来执行，即：首先由低压增压器执行，然后由高压增压器执行。在这些增压级之间以及在高压增压器之后，增压空气在被引导到发动机的气缸之前进行冷却。这种增压能够以多达三个独立级来执行。在大型发动机中，涡轮增压器和增压空气冷却器尺寸较大，并且它们难以相对于发动机放置。在V型发动机中特别有问题，在所述V型发动机中，两个气缸列可以具有其自身的低压涡轮增压器、高压涡轮增压器和低、高压增压空气冷却器。
WO2009/147286公开了一种往复式发动机，其具有按V型构造布置的气缸。该发动机是两级涡轮增压的，并且包括两个低压增压空气冷却器和两个高压增压空气冷却器。涡轮增压器被放置在支架上，该支架连附接到发动机机体的另一端。支架包括低压空间和高压空间，这些增压空气冷却器被并排放置在这些空间中。穿过支架端部，增压空气冷却器能够被进行维护和从压力空间移除。然而，如果发动机和支架端部处的自由空间有限，就会难以进行所述维护和移除。
本发明的目的是提供一种改进的解决方案，用于关于往复式发动机放置涡轮增压器和增压空气冷却器。
本发明的目的能够通过权利要求1中所描述的方案来实现。根据本发明的往复式发动机包括包括：发动机机体；至少一个低压涡轮增压器和两个高压涡轮增压器；用于冷却由所述低压涡轮增压器增压的低压增压空气的两个低压增压空气冷却器和用于冷却由所述高压涡轮增压器增压的高压增压空气的两个高压增压空气冷却器。一支架附接到所述发动机机体的第一端，所述低压涡轮增压器和两个高压涡轮增压器支撑到所述支架。所述支架包括用于由所述高压涡轮增压器增压的增压空气的两个相邻的高压腔室，所述高压增压空气冷却器被布置在所述高压腔室中。进一步地，所述低压增压空气冷却器被置于罩壳中，这些罩壳在所述高压腔室的两侧以可释放的方式附接到所述支架。
本发明提供相当多的优点。涡轮增压器和增压空气冷却器被支撑或附接到所述支架，由此，涡轮增压器设备能够容易地相对于发动机放置。能够使得部件之间的连接通道变短，从而降低了涡轮增压器设备的质量。支架的重心能够被放置成靠近发动机机体，这减少了涡轮增压器设备的振动问题。在这种情况下，涡轮增压器设备和发动机以更好的且更可靠的方式运转。
低压增压空气冷却器被置于罩壳中，这些罩壳在高压腔室的两侧以可释放的方式附接到所述支架。因此，带有低压增压空气冷却器的罩壳能够从支架拆下，之后，能够从发动机的两侧将高压增压空气冷却器从高压腔室移除。这使得两级涡轮增压能够在其中发动机的在纵向方向上的自由空间(即发动机的端部)有限的应用中(例如一些船舶装备中)使用。同样，从增压空气收集大量污物和其它污染物的低压增压空气冷却器能够容易地从支架拆下以进行清理和维护。另外，本发明能够在现有发动机被升级为两级涡轮增压时应用。
根据本发明的实施方式，带有增压空气冷却器的支架附接到发动机机体的以下端部，即：曲轴从该端部伸出。典型地，发电机或变速箱连接到曲轴的端部，这使得难以从支架的发电机/变速箱侧移除增压空气冷却器。在该实施方式中，带有低压增压空气冷却器的罩壳能够从支架拆下，之后，能够在发动机机体的第一端与发电机/变速箱之间从发动机的两侧将高压增压空气冷却器从高压腔室移除。
下面，参照附图以示例性方式描述本发明，其中：
图1是两级涡轮增压的往复式发动机的示意图。
图2示出了图1的往复式发动机的局部侧视图，其中支架附接到发动机机体的第一端。
图3示出了图2的支架，其中低压增压空气冷却器附接到高压腔室的两侧。
图4示出了图3的支架，其中没有低压增压空气冷却器。
图5示了出图2至图4的支架。
图1是两级涡轮增压的往复式发动机2的示意图。该发动机是例如用作船舶的主发动机或辅助发动机或者用于发电厂中以在发电厂中发电的大型往复式发动机。在图1中示出了8个气缸10，但是典型地发动机2包括至少14个气缸，例如16至20个气缸。气缸10以V形构造布置。
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和低压涡轮机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和高压涡轮机8。低压涡轮增压器3是轴流式的，高压涡轮增压器6是径流式的。在低压压缩机4与高压压缩机7之间具有两个低压增压空气冷却器9，这两个低压增压空气冷却器9在将由低压压缩机4增压的增压空气引导到高压压缩机7之前对这些增压空气进行冷却。在高压压缩机7与发动机气缸10之间具有两个高压增压空气冷却器11，这两个高压增压空气冷却器11在将由高压压缩机7增压的增压空气引导到发动机气缸10之前对这些增压空气进行冷却。另选地，发动机2能够设置有仅仅一个低压涡轮增压器3和两个高压涡轮增压器6。同样在这种情况下，发动机2包括两个低压增压空气冷却器9和两个高压增压空气冷却器11。
图2示出了图1的往复式发动机的局部侧视图。发动机2包括发动机机体14和安装在该发动机机体14中的曲轴15。曲轴的一端(飞轮端)从发动机机体14的第一端17伸出。变速箱或发电机13连接到曲轴15。
支架12附接到发动机机体14的第一端17。支架12能够被支撑到发动机机体14的顶面。支架12附接在曲轴15的上方。支架12布置在发动机机体的第一端17与变速箱/发电机13之间。支架12能够是铸件。低压涡轮增压器3和高压涡轮增压器6支撑到支架12或安装在该支架12上。低压涡轮增压器3与发动机机体14并排放置，且比高压涡轮增压器6更靠近发动机机体14。低压涡轮增压器3部分地位于本发动机机体14的上方。
图2的支架在图3至5中被更详细地示出。支架12包括用于由高压涡轮增压器6增压的增压空气的两个相邻的高压腔室16。高压增压空气冷却器11布置在高压腔室16中。高压腔室16是支架12的一体部分。高压腔室16能够具有共用的分隔壁17。
低压增压空气冷却器9被置于罩壳19中，这些罩壳在高压腔室16的两侧以可释放的方式附接到支架12。罩壳19能够利用螺钉附接到支架12。高压腔室16包括侧壁20，这些侧壁面对低压增压空气冷却器9。侧壁20设置有开口21，穿过开口21能够将高压增压空气冷却器11从高压腔室16移除以及能够将高压增压空气冷却器11插入该高压腔室16中。高压腔室16包括前壁22，这些前壁面对变速箱/发电机13。前壁22设置有用于高压增压空气的进口连接件23。高压腔室16还包括后壁24，这些后壁面对发动机机体14。后壁24设置有用于高压增压空气的出口连接件25。低压增压空气冷却器9的罩壳19设置有用于低压增压空气的进口连接件26和出口连接件27。进口连接件26位于罩壳的后壁上。出口连接件27位于罩壳的前壁上。
用于冷却液的进口连接件和出口连接件布置在罩壳9和高压腔室16的底壁中。低压增压空气冷却器9连接到发动机的低温冷却回路和/或高温冷却回路。高压增压空气冷却器11连接到发动机的低温冷却回路。
低压压缩机4的出口连接到罩壳19的进口连接件26。罩壳的出口连接件27连接到高压压缩机7的进口。高压压缩机的出口连接到高压腔室16的进口连接件23。高压腔室的出口连接件25连接到通往气缸10的进气通道。
低压增压空气冷却器9和高压增压空气冷却器11布置成冷却器列29。高压增压空气冷却器11在冷却器列29的中间，低压增压空气冷却器9在冷却器列29的两端。冷却器列29横向于曲轴15的旋转轴线28布置。冷却器列29被水平地布置。
当发动机2在运转时，燃烧空气被引导进入低压压缩机4，经由该低压压缩机4将燃烧空气的压力升高。此后，低压增压空气被引导到罩壳19，在该罩壳19处所述低压增压空气由低压增压空气冷却器9冷却。冷却后的增压空气被从罩壳19引导到高压压缩机7，经由该高压压缩机7将增压空气的压力进一步升高。此后，高压增压空气被引导到高压腔室16并且由高压增压空气冷却器11冷却。冷却后的高压增压空气被从高压腔室16引导到气缸10而待用作燃烧空气。增压空气被引导到增压空气冷却器9、11的发动机冷却液冷却。排气被从气缸10引导通过高压涡轮机8，然后通过低压涡轮机5。高压涡轮机8驱动高压压缩机7，低压涡轮机5驱动低压压缩机4。
为了将高压冷却器11从高压腔室16移除，而将带有低压增压空气冷却器9的罩壳19从支架12拆下。此后，将高压增压空气冷却器11经由开口21从高压腔室16移除。高压增压空气冷却器11能够在第一端17与变速箱/发电机13之间从发动机2的一侧移除。
本发明包括偏离于上述的实施方式。
附图中示出的支架12也能够用于其它类型的发动机。例如，在发动机设置有仅仅一个低压增压空气冷却器和仅仅一个高压增压空气冷却器的情形下，低压增压空气冷却器能够被置于支架的一个高压腔室中，而高压增压空气冷却器能够被置于另一个高压腔室16中。

Claims (12)

1.一种往复式发动机(2)，该往复式发动机包括：
-发动机机体(14)；
-至少一个低压涡轮增压器(3)和两个高压涡轮增压器(6)；
-用于冷却由所述低压涡轮增压器(3)增压的低压增压空气的两个低压增压空气冷却器(9)和用于冷却由所述高压涡轮增压器(6)增压的高压增压空气的两个高压增压空气冷却器(11)；以及
-附接到所述发动机机体(14)的第一端(17)的支架(12)，所述低压涡轮增压器(3)和所述高压涡轮增压器(6)支撑到所述支架(12)，所述支架(12)包括用于由所述高压涡轮增压器(6)增压的增压空气的两个相邻的高压腔室(16)，所述高压增压空气冷却器(11)被布置在所述高压腔室(16)中，其特征在于，所述低压增压空气冷却器(9)被置于罩壳(19)中，这些罩壳在所述高压腔室(16)的两侧以可释放的方式附接到所述支架(12)。
2.如权利要求1所述的往复式发动机(2)，其特征在于，所述低压增压空气冷却器(9)和所述高压增压空气冷却器(11)布置成冷却器列(29)，使得所述高压增压空气冷却器(11)位于所述冷却器列(29)的中间，而所述低压增压空气冷却器(9)位于所述冷却器列(29)的两端。
3.如权利要求1所述的往复式发动机(2)，其特征在于，在所述发动机机体(14)中安装有曲轴(15)，所述曲轴(15)布置成从所述发动机机体(14)的所述第一端(17)伸出。
4.如权利要求3所述的往复式发动机(2)，其特征在于，所述冷却器列(29)横向于所述曲轴(15)的旋转轴线(28)布置。
5.如前述任一项权利要求所述的往复式发动机(2)，其特征在于，所述高压腔室(16)包括面对所述低压增压空气冷却器(9)的侧壁(20)，这些侧壁(20)设置有开口(21)，穿过这些开口能够将所述高压增压空气冷却器(11)从所述高压腔室(16)移除以及能够将所述高压增压空气冷却器(11)插入到所述高压腔室(16)中。
6.如前述任一项权利要求所述的往复式发动机(2)，其特征在于，所述高压腔室(16)的底壁设置有用于冷却液的进口连接件和出口连接件。
7.如前述任一项权利要求所述的往复式发动机(2)，其特征在于，变速箱或发电机(13)被连接到所述曲轴(15)。
8.如前述任一项权利要求所述的往复式发动机(2)，其特征在于，在所述高压腔室(16)的前壁(22)上布置有用于高压增压空气的进口连接件(23)。
9.如前述任一项权利要求所述的往复式发动机(2)，其特征在于，在所述高压腔室(16)的后壁(24)上布置有用于高压增压空气的出口连接件(25)。
10.如前述任一项权利要求所述的往复式发动机(2)，其特征在于，在所述罩壳(19)的后壁上布置有用于低压增压空气的进口连接件(26)。
11.如前述任一项权利要求所述的往复式发动机(2)，其特征在于，在所述罩壳(19)的前壁上布置有用于低压增压空气的出口连接件(27)。
12.如前述任一项权利要求所述的往复式发动机(2)，其特征在于，能够在所述第一端(17)与所述变速箱/发电机(13)之间从所述往复式发动机的两侧将所述罩壳(19)和所述低压增压空气冷却器(9)移除。
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