[發明專利]用于對進氣內燃機的經壓縮的增壓空氣進行冷卻的方法

無效

• 申請號: 201280056332.0
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103946509A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: F·格魯貝爾
• 申請（專利權）人: GE延巴赫兩合無限公司
• 主分類號: F02B29/04
• 分類號: F02B29/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧斐

技術領域

本發明涉及一種用于對進氣內燃機的經壓縮的增壓空氣進行冷卻的方法，其中所述經壓縮的增壓空氣以一個壓縮溫度為起點在第一冷卻裝置中被冷卻到第一下降溫度并且在下一個第二冷卻裝置中被冷卻到低于所述第一下降溫度的第二下降溫度。

背景技術

在進氣內燃機中有益的是：對輸送給內燃機的燃燒室的經壓縮的增壓空氣或者經壓縮的燃料空氣混合氣進行冷卻。由于冷的空氣比較熱的空氣具有更大的密度，所以可以用冷的空氣提高燃燒室的充氣程度并且由此提高內燃機的汽缸工作容積單位功率。因此通過經壓縮的增壓空氣的或者經壓縮的燃料空氣混合氣的盡可能低的進氣溫度可以對內燃機的功率限度施加有利的影響。

現在通常情況下分兩級進行空氣或者混合氣冷卻，其中在第一級中將混合氣或者增壓空氣從約200℃冷卻到約90℃，并且在第二級中將其進一步冷卻到約50℃。這種方式的冷卻的理由在于：由此大部分混合氣熱量或者增壓空氣熱量能夠被引入熱循環中并且由此得到利用并且總體上只有比較少的熱量部分必須被排出到周圍環境中。

然而混合氣溫度或者增壓空氣溫度因此不能下降到周圍環境溫度以下。這卻有益于無爆燃地獲取很高的發動機功率、實現很高的壓縮比和進一步降低氮氧化物的排放。

發明內容

因此本發明的目的是：提供一種相對現有技術得到改進的、用于對進氣內燃機內的經壓縮的增壓空氣進行冷卻的方法以及一種相應的內燃機。

根據本發明，這個目的通過具有權利要求1的特征的方法得以實現。在從屬權利要求中對本發明的有益的實施方式加以闡述。

根據本發明因此規定：經壓縮的增壓空氣在第二冷卻裝置之后在第三冷卻裝置內被冷卻到低于第二下降溫度的第三下降溫度，其中在內燃機運行期間僅僅暫時地在第三冷卻裝置內對經壓縮的增壓空氣進行冷卻。

在這些實施方式中使用的“增壓空氣”的概念并不視為局限于空氣，而是也包括燃料空氣混合氣。

通過為三個分別不同的冷卻循環系統設置三個分開的、串聯的增壓空氣冷卻裝置或者混合氣冷卻級可以實現對增壓空氣的進一步冷卻。因此一方面可以無爆燃地提供很高的發動機功率。另一方面經壓縮的增壓空氣的溫度的進一步降低能夠實現很高的壓縮比和不希望有的氮氧化物排放的進一步降低。這樣，壓縮比由此能夠達到直到15:1，這意味著相對傳統的約11:1至12:1的壓縮比的明顯提高。

規定：在內燃機的運行期間僅僅暫時地在第三冷卻裝置內對經壓縮的增壓空氣進行冷卻。

優選可以規定：在內燃機的功率要求大于該內燃機的可事先給定的基準功率、優選額定功率的期間第三冷卻裝置(3)被激活。可以為了所謂的峰值功率運行而規定：例如當內燃機應該給經由一個發電機而與該內燃機連接的電網輸出高于可事先給定的基準功率、例如額定負載的功率時，沿流動方向位于最后的或者第三冷卻裝置才暫時地激活。在這種情況下，可以由內燃機無時間限制地提供而不損害使用壽命或安全性的內燃機持續功率可以被限定為額定負載或者額定功率。當然也可以將任意的功率值或負載值規定為事先確定的基準值，從超過該基準值起第三冷卻裝置被激活。

根據另一種有益的實施變型可以規定：對輸送給內燃機和/或增壓空氣的燃料氣體的抗爆性進行檢測，其中，第三冷卻裝置在如下的時間間隔期間被激活，在該時間間隔內，燃料氣體的抗爆性處于能夠事先給定的基準值以下。

燃料氣體的抗爆性主要由較高級的(長鏈)碳氫化合物的含量確定，其中這種碳氫化合物的較高的含量導致抗爆性的降低。通過測定氣體成分、特別是較高級的碳氫化合物的含量，可以確定動力煤氣的抗爆性。可以使用甲烷值作為用于動力煤氣的抗爆性的常用標準。因此可以規定：作為用于動力煤氣的抗爆性的標準對該動力煤氣的甲烷值進行檢測。

通過出現爆燃可以識別到甲烷值的偏差。如果爆燃突然并且僅僅是暫時地出現，那么與導致爆燃界限的緩慢變化的內燃機上的磨損現象或沉積相反，這很可能可以歸因于氣體質量的惡化和由此甲烷值的降低。可以用眾所周知的方式對出現的內燃機爆燃進行檢測(例如借助爆燃傳感器)，并且爆燃界限可以用作用于甲烷值的標準，其中甲烷值的降低導致提前達到爆燃界限。在這種情況下，可事先給定的用于甲烷值的基準值可以由內燃機的正常運行中的爆燃界限導出以及例如在內燃機投入運轉時進行測定。