FI119949B - Menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämoottorin yhteydessä - Google Patents

Menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämoottorin yhteydessä Download PDF

Info

Publication number
FI119949B
FI119949B FI20055493A FI20055493A FI119949B FI 119949 B FI119949 B FI 119949B FI 20055493 A FI20055493 A FI 20055493A FI 20055493 A FI20055493 A FI 20055493A FI 119949 B FI119949 B FI 119949B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
turbine
combustion air
water
exhaust gas
engine
Prior art date
Application number
FI20055493A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20055493A0 (fi
FI20055493A (fi
Inventor
Daniel Paro
Janne Maeki
Original Assignee
Waertsilae Finland Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waertsilae Finland Oy filed Critical Waertsilae Finland Oy
Priority to FI20055493A priority Critical patent/FI119949B/fi
Publication of FI20055493A0 publication Critical patent/FI20055493A0/fi
Priority to PCT/FI2006/050370 priority patent/WO2007031599A1/en
Priority to DE602006019745T priority patent/DE602006019745D1/de
Priority to EP06778553A priority patent/EP1924760B1/en
Priority to AT06778553T priority patent/ATE496202T1/de
Publication of FI20055493A publication Critical patent/FI20055493A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI119949B publication Critical patent/FI119949B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
    • F02C7/1435—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages by water injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/002—Cleaning of turbomachines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F02C3/305—Increasing the power, speed, torque or efficiency of a gas turbine or the thrust of a turbojet engine by injecting or adding water, steam or other fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
    • F02M25/028—Adding water into the charge intakes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

MENETELMÄ TURBOKOMPRESSORILLA VARUSTETUN MÄNTÄMOOTTORIN YHTEYDESSÄ - FÖRFARANDE VID EN KOLVMOTOR FÖRSEDD MED EN TURBOKOMPRESSORANORDNING
5 Keksinnön kohteena on menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämootto-rin yhteydessä.
Moottoritekniikassa on tunnettua käyttää turbokompressoreita moottorin tehon lisäämiseen. Turbokompressori käsittää kompressoriosan, jolla moottorille syöte-10 tään paineistettua palamisilmaa. Lisäksi turbokompressori käsittää turpiiniosan, jolla kompressoria käytetään. Moottorilta tulevat pakokaasut johdetaan turpiiniin, joka muuntaa pakokaasujen energiaa kompressorin käyttövoimaksi.
Korkeissa palamislämpötiloissa mäntämoottorin sylinterissä syntyy typenoksideja 15 (NOx), jotka kulkeutuvat pakokaasujen mukana ilmaan. Typpioksidipäästöjen haitallisten ympäristövaikutusten takia niiden muodostumista pyritään estämään (primääriset menetelmät) tai muodostuneita typenoksideja poistetaan pakokaasuista (sekundääriset menetelmät).
20 Veden lisääminen palamisilman mukana palamistapahtumaan vähentää moottorin typpioksidipäästöjä. Vesi alentaa palamislämpötilaa sylinterissä, jolloin typenoksideja muodostuu vähemmän. Käytännössä veden lisääminen mäntämoottorin palamistapahtumaan on toteutettu kahdella vaihtoehtoisella tavalla. Vettä voidaan syöttää joko suoraan moottorin sylinterin paloillaan tai sekoittaa palamisilmaan en-25 nen sylinteriin johtamista. Kummassakin tapauksissa veden syöttö palamisilmaan lisää turpiinin läpi kulkevan pakokaasun massavirtaan. Lisääntynyt pakokaasun massavirta puolestaan kasvattaa turpiinin pyörimisnopeutta, jolloin on vaarana, että turboahdin pyörii ylikierroksilla. Pyörimisnopeuden liiallinen kasvu voidaan estää mitoittamalla turpiini suuremmalle massavirralle, mutta tällöin turbokompressorin 30 toiminta ei ole optimaalista tilanteissa, joissa palamisilman kostutus on poissa käytöstä.
2 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan ratkaisu, jolla mäntämoottorin turpiinin pyörimisnopeutta voidaan hallita palamisilman kostutuksen ollessa käytössä.
5
Keksintö perustuu siihen, että mäntämoottorilta turpiiniin johdettavaa pakokaasua jäähdytetään sekoittamalla siihen vettä samanaikaisesti, kun palamisilmaa kostutetaan.
10 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.
15 Turpiinille johdettavan pakokaasun jäähdyttäminen kompensoi palamisilman kostutuksen turpiinin pyörimisnopeutta lisäävää vaikutusta, jolloin turpiinin käyminen ylikierroksilla voidaan estää. Moottorin yhteydessä voidaan käyttää turpiinia, joka on optimoitu olosuhteisiin, joissa palamisilman kostutusta ei käytetä. Lisäksi pakokaasun jäähdyttäminen alentaa turpiinin komponentteihin kohdistuvaa termistä kuormi-20 tusta. Laivoihin asennetuissa moottoreissa pakokaasun jäähdytysvetenä käytetään esimerkiksi laivan ns. harmaata jätevettä eli vettä, jota on käytetty pesemiseen, astianpesuun, ruuanlaittoon, pyykinpesuun tms. Tällöin pakokaasun jäähdytyksen käyttökustannukset ovat alhaiset. Lisäksi keksinnön mukainen järjestely voidaan tehdä rakenteeltaan yksinkertaiseksi, ja se on helposti sovitettavissa moottorin yh-25 teyteen.
Keksintöä kuvataan seuraavassa esimerkinomaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää kaaviokuvana yhtä keksinnön mukaista järjestelyä.
30 Piirustuksessa on esitetty mäntämoottori 1, joka on varustettu turbokompressorilla 2. Turbokompressori 2 käsittää kompressorin 3 ja turpiinin 4, jotka on kytketty toi- 3 siinsa käyttöakselin 5 välityksellä. Käyttöakseli 5 on laakeroitu turbokompressorin 2 runkoon. Kompressorin 3 tehtävänä on paineistaa ja syöttää moottorille 1 ilmaa polttoaineen palamisilmaksi. Kompressori 3 käsittää siivillä varustetun, pyöritettävän roottorin moottorille 1 johdettavan palamisilman paineistamiseksi. Kompresso-5 rin 3 painepuolelle eli kompressorin 3 ja moottorin 1 sylintereiden 10 palotilojen väliin on sovitettu virtaustila 6 paineistetun palamisilman johtamiseksi sylintereihin 10. Virtaustilassa 6 on lämmönvaihdin 7 palamisilman jäähdyttämiseksi tai lämmittämiseksi. Lisäksi virtaustila 6 käsittää palamisilman syöttösäiliön 8, joka on sijoitettu palamisilman virtaussuunnassa lämmönvaihtimen 7 jälkeiseen kohtaan. Virtaustila 10 6 käsittää myös kunkin sylinterin 10 ja syöttösäiliön 8 väliin sovitettuja imukanavia 9 palamisilman johtamiseksi keräyssäiliöstä 8 sylintereihin 10.
Sylintereiden 10 ja turpiinin 4 painepuolen väliin on sovitettu pakokaasukanava 11 moottorilta 1 tulevan pakokaasun johtamiseksi turpiinille 4. Pakokaasukanavan 11 15 ensimmäinen pää on liitetty turpiiniin 4. Pakokaasukanava 11 on sijoitettu sylintereiden 10 muodostaman rivin suuntaisesti. Pakokaasukanavan 11 toinen pää ulottuu kauimpana turpiinista 4 olevan sylinterin läheisyyteen. Kukin sylinteri 10 on yhdistetty pakokaasukanavaan 11 haaraputkella 17. Turpiini 4 käsittää siivillä varustetun roottorin, jota pyöritetään moottorilta 1 tulevalla pakokaasulla. Lisäksi mootto-20 ri 1 käsittää polttoaineen syöttöelimet (ei kuvattu) polttoaineen syöttämiseksi sylintereihin 10.
Moottori 1 on varustettu palamisilman kostutuslaitteistolla, jolla palamisilman kosteuspitoisuutta voidaan nostaa moottorin 1 käydessä. Palamisilman kostutus vä-25 hentää palamisessa muodostuvien typenoksidien (NOx) määrää. Palamisilmaa kostutetaan ruiskuttamalla vettä palamisilman joukkoon. Vettä sekoitetaan pala-misilmaan virtaustilassa 6 ennen palamisilman johtamista lämmönvaihtimelle 7. Palamisilman kostutuslaitteisto käsittää syöttöputken 12, joka on yhdistetty veden käsittelyjärjestelmään. Syöttöputkeen 12 on yhdistetty virtaustilaan 6 avautuvia 30 ruiskutussuuttimia 15, joista vettä syötetään pisaroina tai sumuna virtaustilaan 6 palamisilman virtaussuunnassa ennen lämmönvaihdinta 7 olevaan kohtaan. Lisäk- 4 si syöttöputkessa 12 on venttiili 16, jolla veden virtaus ruiskutussuuttimille 15 voidaan sallia tai estää. Palamisilmaa voidaan vaihtoehtoisesti kostuttaa laitteistolla, joka syöttää vettä suoraan sylintereihin 10.
5 Turpiini 4 käsittää syöttöelimet 18 puhdistusaineen syöttämiseksi turpiinissa 4 olevaan pakokaasun virtauskanavaan. Puhdistusaineen avulla poistetaan turpiinin 4 pinnoille kertynyttä karstaa ja/tai muita epäpuhtauksia. Karstaa poistetaan etenkin turpiinissa 4 olevaan suutinrenkaan pinnalta ja roottorisiipiä ympäröivän virtaus-kanavan pinnalta. Suutinrenkaassa on siivet, jotka muuttavat pakokaasun virtaus-10 suunnan roottorisiiville sopivaksi ja lisäävät pakokaasun virtausnopeutta. Puhdistusaineen syöttöelimet 18 käsittävät suuttimia, joista puhdistusainetta ruiskutetaan pakokaasun virtauskanavaan ennen suutinrengasta olevaan kohtaan sekä järjestelyn puhdistusaineen johtamiseksi suuttimille. Puhdistusnesteen syöttöeliminä 18 voidaan käyttää esimerkiksi patentissa US 5,944,483 kuvattua järjestelyä, jolla tur-15 piini 4 voidaan puhdistaa märkäpuhdistusmenetelmällä eli joko ns. lämpöshokki-tyyppisellä puhdistuksella tai pesu-tyyppisellä puhdistuksella.
Turpiiniin 4 johdettavaa pakokaasua voidaan jäähdyttää sekoittamalla siihen vettä pakokaasukanavan 11 yhteyteen järjestetyillä syöttöelimillä 14. Syöttöelimet käsit-20 tävät pakokaasukanavaan 11 avautuvan putken 14. Edullisesti putki 14 avautuu lähimpänä turpiinia 4 olevan haaraputken 17 ja pakokaasukanavan 11 toisen pään väliseen kohtaan pakokaasukanavassa 11. Piirustuksen mukaisessa sovellusmuo-dossa putki 14 avautuu kahden kauimpana turpiinista 4 olevan haaraputken 17 väliseen kohtaan. Putkessa 14 on venttiili 13, jolla veden syöttö pakokaasukanavaan 25 11 voidaan sallia tai estää sekä säätää veden syöttömäärää. Putken 14 päässä on suutin, jolla pakokaasukanavaan 11 syötettävä vesi pisaroidaan höyrystymisen helpottamiseksi. Vettä syötetään sellaiselle etäisyydelle turpiinista 4, että syötettävä vesimäärä ehtii höyrystyä kokonaan tai oleellisesti kokonaan ennen turpiinille 4 saapumista.
30 5
Moottorin 1 käydessä palamisilmaa johdetaan kompressoriin 3, jolla sen paine nostetaan ympäristön painetta korkeammaksi. Paineistettu ilma johdetaan kompressorin 3 painepuolella olevaan virtaustilaan 6. Virtaustilassa 6 olevaan ilmaan ruiskutetaan vettä ruiskutussuuttimilla 15. Palamisilmaan sekoitettavan veden määrä sää-5 detään sellaiseksi, että sylintereihin 10 johdettava palamisilma on kylläistä tai oleellisesti kylläistä. Palamisilmaan syötettävän veden määrää säädetään avaamalla ja sulkemalla kulloisenkin tarpeen mukaan sopiva määrä veden ruiskutussuuttimia 15 ruiskutuspaineen ollessa kullakin suuttimella likimain vakio. Näin saadaan aikaiseksi sekä edullinen veden pisaranmuodostus tai sumutus ja samalla oikea määrä 10 vettä palamisilmaan.
Kostutettua palamisilmaa johdetaan lämmönvaihtimelle 7 ja lämmitetään tai jäähdytetään lämmönvaihtimella 7 tyypillisesti 70-75°C:een. Palamisilmaa voidaan lämmittää tai jäähdyttää esimerkiksi lämmönvaihtimeen 7 johdettavalla moottorin 1 15 matalalämpötilaisella jäähdytysvedellä. Lämmityksen/jäähdytyksen jälkeen palamisilma johdetaan palamisilman syöttösäiliöön 8. Syöttösäiliöstä 8 palamisilmaa johdetaan imukanavia 9 pitkin sylintereihin 10. Sylintereihin 10 syötetään polttoainetta, esimerkiksi raskasta polttoöljyä, jota poltetaan palamisilman avulla sylinte-reiden palotiloissa 10. Palamisessa muodostunutta pakokaasua johdetaan pako-20 kaasukanavaa 11 pitkin turpiinille 4. Turpiinin 4 läpi kulkiessaan virtaus pyörittää turpiinin 4 roottoria, jonka pyörimisliike välittyy akselin 5 välityksellä kompressorin 3 roottorille.
Kun palamisilman kostutus on käytössä eli kun syöttöputkesta 12 ruiskutetaan vet-25 tä palamisilman sekaan, johdetaan putkesta 14 samanaikaisesti vettä pakokaasu-kanavaan 11. Vettä syötetään pakokaasukanavaan 11 etenkin moottorin 1 käydessä täydellä teholla tai lähes täydellä teholla. Vesi höyrystyy pakokaasukanavassa 11 ja kulkeutuu pakokaasun mukana turpiinille 4. Veden syöttö pakokaasukanavaan 11 aloitetaan samanaikaisesti palamisilman kostutuksen kanssa. Kun pala-30 misilman kostutus lopetetaan, lopetetaan myös veden syöttö pakokaasukanavaan 11.
6
Veden syöttö pakokaasukanavaan 11 alentaa turpiinille 4 menevän pakokaasun lämpötilaa. Tällä estetään turpiinin 4 pyörimisnopeuden kasvu, jonka palamisilman kostutuksesta johtuva lisääntynyt pakokaasun massavirta aiheuttaa. Pakokaasu-5 kanavaan 11 syötettävän veden massavirta määritetään tapauskohtaisesti kuhunkin sovellukseen ja moottorin kuormitusolosuhteisiin sopivaksi. Pakokaasukanavaan 11 syötettävän veden massavirta säädetään sellaiseksi että, palamisilman kostutuksesta johtuva turpiinin 4 pyörimisnopeuden nousu kompensoituu kokonaan tai oleellisesti kokonaan.
10
Kun turpiiniin 4 kerääntynyttä karstaa ja muita epäpuhtauksia halutaan poistaa, käynnistetään turpiinin puhdistussekvenssi. Tällöin turpiiniin 4 ruiskutetaan moottorin 1 käydessä puhdistusainetta, esimerkiksi vettä. Puhdistusainetta kulkeutuu suihkutuspaineen vaikutuksesta ja pakokaasuvirran mukana karstoittuneille pinnoil-15 le, kuten suutinrenkaan pinnalle ja roottoria ympäröivän pakokaasu kanavan pinnalle. Puhdistusaineen puhdistusvaikutus voi olla ns. pesu-tyyppinen tai lämpöshokki-tyyppinen. Pesu-tyyppisessä puhdistuksessa puhdistusvaikutus perustuu puhdis-tusainepisaroiden mekaaniseen vaikutukseen ja lika-aineksen puhdistusaineeseen liukenemiseen. Lämpöshokki-tyyppisessä puhdistuksessa puhdistusvaikutus puo-20 lestaan perustuu likakerroksen ja sen tartuntapinnan erilaisiin lämpötilalaa-jenemisominaisuuksiin ja irrotusefektiin äkillisen jäähdytyksen kautta.
Optimaalisen puhdistustuloksen saavuttamiseksi turpiinille 4 johdettavan pakokaasun lämpötilan on oltava tietyllä tasolla puhdistussekvenssin aikana. Turpiiniin 4 25 menevän pakokaasun lämpötilaa mitataan pakokaasukanavaan 11 sijoitetulla mittalaitteella. Pesu-tyyppisessä puhdistuksessa turpiinille 4 johdettavan pakokaasun lämpötilan on tyypillisesti oltava alle 450°C ja lämpöshokkipuhdistuksessa alle 500°C. Lämpöshokkipuhdistuksessa pakokaasun lämpötilan on kuitenkin oltava yli 430°C. Moottorin 1 käydessä täydellä teholla turpiinille 4 tulevan pakokaasun läm-30 pötila on tyypillisesti 530-600°C, minkä takia moottorin tehoa on laskettava pakokaasujen lämpötilan laskemiseksi tai pakokaasuja on jäähdytettävä puhdistusse- 7 kvenssin ajan. Turpiinin 4 puhdistus voidaan suorittaa moottorin 1 käydessä täydellä tai lähes täydellä teholla, kun vesiruikutus pakokaasukanavaan 11 on käytössä. Tällöin veden ruiskutusmäärä putkesta 14 pakokaasukanavaan 11 säädetään sellaiseksi, että turpiinille 4 menevän pakokaasun lämpötila on käytettävälle puhdis-5 tusmenetelmälle sopiva. Turpiinin 4 puhdistus voidaan suorittaa samalla, kun pa-lamisilmaa kostutetaan.
Laivoissa on yleensä erilliset jätevesijärjestelmät ns. harmaille jätevesille (pesemiseen, astianpesuun, ruuanlaittoon, pyykinpesuun tms. käytetty vesi) ja ruskeille 10 jätevesille (käymälän huuhteluvesi). Laivakäytössä olevissa moottoreissa pakokaasua jäähdytetään sekoittamalla siihen laivan harmaata jätevettä. Pakokaasun jäähdytysvesi voi olla osittain harmaata jätevettä ja osittain muuta vettä tai kokonaan harmaata jätevettä.

Claims (5)

1. Menetelmä laivakäytössä olevan, turbokompressorilla (2) varustetun mäntä-moottorin (1) yhteydessä, jossa menetelmässä 5. paineistetaan palamisilmaa kompressorilla (3), - poltetaan polttoainetta moottorin (1) sylintereissä (10) palamisilman avulla, ja - johdetaan palamisessa muodostunutta pakokaasua turpiiniin (4), tunnettu siitä, että samanaikaisesti sekä kostutetaan paineistettua palamisilmaa että jäähdytetään turpiinille (4) menevää pakokaasua sekoittamalla siihen laivan 10 harmaata jätevettä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakokaasuun sekoitetaan vettä sellaisella etäisyydellä turpiinista (4), että syötetty vesimäärä höyrystyy ennen turpiiniin (4) johtamista. 15
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakokaasuun sekoitettavan veden massavirta säädetään sellaiseksi, että palamisilman kos-tutuksesta johtuva turpiinin (4) pyörimisnopeuden nousu kompensoituu oleellisesti kokonaan. 20
4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että turpiiniin (4) syötetään puhdistusainetta.
5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että turpiinille (4) johdettavaa pakokaasua jäähdytetään alle 500°C:een, edullisesti alle 450°C:een.
FI20055493A 2005-09-16 2005-09-16 Menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämoottorin yhteydessä FI119949B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055493A FI119949B (fi) 2005-09-16 2005-09-16 Menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämoottorin yhteydessä
PCT/FI2006/050370 WO2007031599A1 (en) 2005-09-16 2006-08-30 Arrangement and method in connection with a piston engine having a turbocompressor
DE602006019745T DE602006019745D1 (de) 2005-09-16 2006-08-30 Anordnung und verfahren in verbindung mit einem kolbenmotor mit einem turboverdichter
EP06778553A EP1924760B1 (en) 2005-09-16 2006-08-30 Arrangement and method in connection with a piston engine having a turbocompressor
AT06778553T ATE496202T1 (de) 2005-09-16 2006-08-30 Anordnung und verfahren in verbindung mit einem kolbenmotor mit einem turboverdichter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055493 2005-09-16
FI20055493A FI119949B (fi) 2005-09-16 2005-09-16 Menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämoottorin yhteydessä

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20055493A0 FI20055493A0 (fi) 2005-09-16
FI20055493A FI20055493A (fi) 2007-03-17
FI119949B true FI119949B (fi) 2009-05-15

Family

ID=35151460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20055493A FI119949B (fi) 2005-09-16 2005-09-16 Menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämoottorin yhteydessä

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1924760B1 (fi)
AT (1) ATE496202T1 (fi)
DE (1) DE602006019745D1 (fi)
FI (1) FI119949B (fi)
WO (1) WO2007031599A1 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE470051T1 (de) * 2007-03-27 2010-06-15 Abb Turbo Systems Ag Reinigungsvorrichtung
FI124106B (fi) * 2009-12-18 2014-03-14 Wärtsilä Finland Oy Mäntämoottori
FI20115252A0 (fi) * 2011-03-14 2011-03-14 Waertsilae Finland Oy Menetelmä moottorin käyttämiseksi, pakokaasujärjestelmä ja hapetuskatalysaattori
FI20115253A0 (fi) * 2011-03-14 2011-03-14 Waertsilae Finland Oy Polttomoottorin käyttömenetelmä ja pakokaasujärjestelmä
CN108590840B (zh) * 2018-04-19 2020-05-08 浙江吉利控股集团有限公司 一种汽车发动机的涡轮增压器冷却系统
DE102018221902A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Absenkung der Abgastemperatur eines Verbrennungsmotors, Verbrennungsmotor
CN115623869A (zh) * 2021-05-13 2023-01-17 三菱重工船用机械株式会社 排气涡轮、增压器以及排气涡轮的清洗方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3421355A1 (de) * 1984-06-08 1985-12-12 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine mit abgasturbolader und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
GB2300024B (en) * 1995-04-11 1999-04-07 Ronald Stanley Carr Vehicle exhaust cleaner
FI116156B (fi) * 2000-07-11 2005-09-30 Marioff Corp Oy Menetelmä ja laite dieselmoottoreiden pakokaasujen puhdistamiseksi
FI114112B (fi) * 2001-03-14 2004-08-13 Marioff Corp Oy Menetelmä polttomoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi ja laitteisto kostean ilman syöttämiseksi polttomoottoriin
FI119119B (fi) * 2003-10-15 2008-07-31 Waertsilae Finland Oy Menetelmä ahdetun mäntämoottorin typpioksidipäästöjen (NOx) vähentämiseksi ja mäntämoottorijärjestely

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007031599A1 (en) 2007-03-22
EP1924760B1 (en) 2011-01-19
FI20055493A0 (fi) 2005-09-16
FI20055493A (fi) 2007-03-17
ATE496202T1 (de) 2011-02-15
EP1924760A1 (en) 2008-05-28
DE602006019745D1 (de) 2011-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI119949B (fi) Menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämoottorin yhteydessä
KR101335875B1 (ko) 피스톤 엔진 및 그에 관한 방법
KR101777982B1 (ko) 터보차지된 피스톤 엔진 작동 방법
CN100447385C (zh) 大型增压内燃发动机
FI119117B (fi) Menetelmä ja järjestely turboahdetun mäntämoottorin yhteydessä
FI114112B (fi) Menetelmä polttomoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi ja laitteisto kostean ilman syöttämiseksi polttomoottoriin
JP2013170539A (ja) 排ガス再循環システム
CN102003305B (zh) 液氧固碳零排放内燃机
FI120211B (fi) Turbokompressorin turpiiniyksikkö ja menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi
CN113389637B (zh) 一种进气加湿质调节氢转子机及控制方法
FI124106B (fi) Mäntämoottori
RU2316440C1 (ru) Силовая установка газотурбовоза с охлаждаемой турбиной и утилизацией тепла
RU2546387C1 (ru) Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с пониженным выбросом токсичных газов
JPH0122450B2 (fi)
RU2320497C1 (ru) Силовая установка газотурбовоза с утилизацией тепла
RU2323115C1 (ru) Силовая установка локомотива с регенерацией тепла
RU2327890C1 (ru) Силовая установка газотурбовоза

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 119949

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed