CN1091495A - 运行一种船用柴油机的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于运行一内燃机，特别是由一废气涡轮增 压器1向各气缸供应压缩空气的船用柴油机的方法， 空气在进入气缸之前被冷却。但有部分增压空气旁 通过进气冷却器5。这部分增压空气的量以这样一 种方式来控制，即要保证进气冷却器5下游管路内的 全部增压室气的温度在露点以上并且不超过发动机 的最大允许温度。这种方法能够使进气空气压力增 高。旁通管路9上有一控制阀。进气冷却器5是水 冷式的，旁通管路9可设有一冷却水套12。

Description

本发明涉及一种运行内燃机、特别是一种由一废气涡轮增压器向各气缸供应增压空气的船用柴油机的方法，增压空气的一部分被引导通过一进气冷却器，而另一部分旁通过进气冷却器。本发明还涉及一种适用于实施这一方法的内燃机，特别是一种船用柴油机，它装备有一废气涡轮增压器和一进气冷却器，冷却器的一侧通过一增压空气管路连接于废气涡轮增压器，而另一侧连接于发动机的气缸，并且有一旁通过进气冷却器、且可用一阀门控制的旁通管路。

众所周知，诸如船用柴油机中用的进气冷却器的增压空气侧会被逐渐地脏污，而这将使其流动阻力相应地增加。这又将导致内燃机的进气压力降低以及发动机输出功率的相应减小，为了补偿功率的降低，需要增加燃料消耗。同时，废气涡轮增压器上的负荷也要增大。

已知的具有一废气涡轮增压器的内燃机（DE  3627686A1）有一装有一进气冷却器的进气管道。为了在这种内燃机的暖机过程中在整个负荷和速度范围内提供相当高的进气温度，同时又要避免当内燃机在工作温度下时由过高的进气温度引起的问题，从进气管路分支出一旁通管路并使其旁通过进气冷却器。先让进气空气的全部流量流过这一旁通管路直至内燃机内达到一规定的温度。一旦内燃机达到规定的工作温度，即用一适当的阀门元件关闭旁通管路，使全部增压空气通过进气冷却器。

本发明的目的在于规定一种方法以及一种适用于实施这一方法的内燃机，通过这种方法降低增压空气必须克服的阻力的总量级，结果，使发动机的输出功率增加，或在进气冷却器的阻力不断增大的情况下得以保持。同时，使发动机的燃料消耗量降低，以及废气涡轮增压器上的负荷也降低。

这一目的用依靠下述作法的上述类型的一种方法来实现：将水供给到进气冷却器作为冷却剂;包括发动机正常运转过程中，让一部分增压空气旁通过进气冷却器，并且用一种方式控制这些被旁通的增压空气的量，以保证进气冷却器下游管路内的全部增压空气的温度在露点之上，并且不超过发动机的最大允许温度。每当进气冷却器的全部可用冷却能力的利用使增压空气的温度降低到一非常低的水平时-例如，在冷却水温度低时，就使一部分增压空气不通过进气冷却器。对这部分增压空气的量以这样一种方式进行控制，即保证混合后得到的作为一个整体的增压空气的温度不超过进气冷却器下游的允许的温度水平。旁通过进气冷却器的增压空气量需要克服的阻力应明显地低于通过进气冷却器的增压空气的阻力。这就会使进气冷却器下游的增压空气压力有所需的增加，这也可降低废气涡轮增压器上的负荷以及增加发动机的输出功率，和/或在进气冷却器的阻力例如由于脏污而不断增大的情况下，使输出功率保持在一不变的数值。

本发明的方法主要是以将进气空气的温度保持在40～45℃之间的方式来运行发动机。

本发明的方法也可以配置成采用海水作为进气冷却器的冷却剂。由于船用柴油发动机的进气冷却器总是需要设计成即使在最高预料海水温度时也能保证维持规定的进气空气温度，当出现较高的温度时，特别是在25℃以下的较高温度时，总是要使一部分增压空气不通过进气冷却器，并且这些不通过进气冷却器的空气可以用于使进气空气的压力达到上述的增高。

本发明的方法还可以配置成使进气冷却器在一恒定的冷却剂流量下运转。这时增压空气的温度可仅用不通过进气冷却器的增压空气的比例来控制。

本发明的方法还可进一步设置成冷却不通过进气冷却器的增压空气，而不增加流动阻力。

实施这一方法的内燃机的特点在于其进气冷却器是水冷的冷却器。这种内燃机还可以根据本发明进一步配置成旁路管路设有一冷却水套。尽管这样一个冷却系统的效率相当低，但它不会使通过旁通管路的那部分增压空气的流动阻力有任何增加。

最后，本发明的内燃机可配置成穿过进气冷却器的增压空气管路和旁通管路汇合于进气冷却器下游的一混合室，而这一混合室连接于内燃机的各个气缸。进入混合室的两股增压空气流可以通过适当的调整来达到最佳。这种配置可以保证发动机运转时所有气缸内都有一恒定的进气空气温度。

下面来参照一发动机示意图说明本发明的方法和按照本发明的一种内燃机配置。

附图1表示了一常规设计的废气涡轮增压器1，它由未详细示出的一内燃机的排气驱动。这些排气是通过一排气管路输送到废气涡轮增压器1。

废气涡轮增压器1沿箭头3的方向吸入新鲜的空气并将吸入的空气送入一进气管路的第一段4中，它通向一海水冷却的进气冷却器5。被冷却的进气沿箭头6的方向离开进气冷却器5，通过进气管路的第二段7而进入一混合室8。系统还装有一旁通管路9，它旁通过进气冷却器5并连接于进气空气管路的第一段4，并且也通向混合室8。旁通管路9上设有一控制阀10。

混合室8通过各连接管路11连接至内燃机的各个气缸（未示出）。

进气冷却器5配有一连接点12，用于用作冷却剂的海水的进入和流出。

当由废气涡轮增压器1压出的全部增压空气通过进气管路4、7，再流过进气冷却器5，并且这一冷却器5是在最大冷却剂流量下运转时，增压空气的温度一般被降低到一非常低的程度。为了防止这种情况，发动机需要在一降低的冷却剂流量下运转。根据本发明的方法，一部分增压空气被通过旁通管路9和控制阀10分流，随后被送入混合室8而未经冷却。于是两股增压空气流在混合室8中混合，其中一般是已经过进气冷却器5并被冷却了的，而另一股是通过旁通管路9流到混合室8的。通过旁通管路9流过的那一部分增压空气由控制阀10控制，以保证混合室8中的全部增压空气的温度不超出内燃机进气的最高允许温度。为此，进气空气将需要被维持在40℃至45℃的温度范围内。这一措施可使混合室8中的进气空气的压力增高，因为通过旁通管路9输送过来的那部分增压空气压力要比通过进气冷却器5的那部分增压空气的压力高，这是因为进气冷却器5的流动阻力当然要比旁通管路9的阻力高得多。混合室8内的进气空气压力的增加将会使内燃机的输出功率增加，或者使得可以在一个较低的涡轮增压器1负荷下能获得相同的输出功率。使内燃机的各气缸都能得到更有效的扫气和进气。

通过控制旁通管路9的开度可以平衡增压空气的压降，其可能会由于，例如进气冷却器5的空气侧的脏污而产生。这样，根据用作冷却剂的海水的温度，本发明的方法可以使增压空气在进气冷却器5中被冷却到最低允许温度。随后由不通过进气冷却器5因而以未被冷却的状态进入混合室8的那部分增压空气使这一温度增高到内燃机的允许温度范围内。

旁通管路9可设有一冷却水套12，海水也从其中通过。这一冷却水套12不会增加旁通管路9的流动阻力，可是却能对从旁通管路9通过的那部分增压空气产生轻度的冷却作用。所以，可使一较大部分的增压空气通过旁通管路9流过，同时又能保持混合室8内的温度，其结果是，进气压力可进一步提高，废气涡轮增压器1上的负荷可进一步降低。

Claims (5)

1、用于运行一种船用柴油机的方法，其进气空气是从一废气涡轮增压器供给到船用柴油机的各气缸，所述进气空气是经过一水冷的进气冷却器，其特征在于：一部分增压空气旁通过进气冷却器，这种旁通方法也适用于船用柴油机的正常运行过程中，这些旁通的空气量以这样一种方式来控制，即要保证进气冷却器的下游管路内的全部增压空气的温度在露点之上，并且不超过船用柴油机的最大允许温度。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：进气空气温度被保持在40℃至45℃的范围内。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用海水作为进气冷却器的冷却剂。

4、如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于：进气冷却器持续不变地以最大冷却剂流量运行。

5、如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于：旁通过进气冷却器的那部分增压空气是由水套冷却的。

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