[發明專利]內燃機系統

有效

• 申請號: 201410602486.6
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104595012A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: M·法姆;M·韋爾戈德-勞爾森
• 申請（專利權）人: 曼柴油機和渦輪機公司-德國曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司之分公司
• 主分類號: F02B37/10
• 分類號: F02B37/10;F02B37/14;F01N3/20
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 管瑩;吳鵬

技術領域

本發明涉及一種內燃機(燃燒發動機，combustion?engine)系統和一種用于對來自內燃機系統的NO_x排放物的還原進行優化的NO_x還原方法。

背景技術

具有船用內燃機的船舶受到由國際海事組織(IMO)規定的NO_x排放量的限制。Tier?III的規定的最新提案設定了當船舶距排放控制區的岸邊一定距離內時將NO_x排放量降低到3.4g/kWh的目標。特別是，當出海時，船舶的發動機是冷的，并且因此，降低NO_x濃度所需的熱量形式的能量是有限的。稍后在航行過程中，發動機被加熱升溫，熱量不再是有限的資源。因此，NO_x還原在從一個港口到下一個港口的一個行程中是變化的。

NO_x還原是發展多年的主題，將氨注入催化反應器中的氣體的解決方案是降低NO_x濃度的已知方式。然而，當前方案使用旁路方案，其中廢氣的一部分繞過NO_x還原單元，從而能夠驅動渦輪，并因此驅動壓縮機以便以一定的壓力輸送掃氣。該方案不符合將NO_x排放量降低到3.4g/kWh的新目標，因此需要一種在發動機升溫的同時也符合目標的方案。

由WO?2013/004595已知用于內燃機的混合(動力)系統。

發明內容

本發明的一個目的是完全或部分地克服現有技術的上述缺點和不足。更具體地，本發明的一個目的是提供一種改進的內燃機系統，該系統即使在啟動過程中也能使NO_x排放量降低至3.4g/kWh。

將從下面的描述中變得明顯的上述目的連同許多其它目的、優點和特征根據本發明的方案通過一種內燃機系統實現，該內燃機系統包括：

-內燃發動機，該內燃發動機具有活塞直徑為至少20cm的氣缸，所述發動機產生廢氣，

-具有與軸相連的渦輪和與軸相連的壓縮機的渦輪增壓器，所述渦輪由來自內燃發動機的廢氣驅動，

-用于凈化來自內燃發動機的廢氣的NO_x還原單元，該NO_x還原單元包括：

-催化反應器，

其特征在于，所述發動機系統還包括用于驅動渦輪增壓器的軸以向壓縮機提供輔助動力的被電動地和/或液壓地提供動力的馬達。

通過具有用于驅動所述軸以便向壓縮機提供輔助動力的電動馬達，所述內燃機系統的NO_x排放可以符合IMO的規定。當出海時，發動機和NO_x還原單元是冷的，在發動機系統被加熱到其運行操作模式之前，NO_x還原單元使用來自廢氣的過多熱量來降低NO_x濃度，導致所述渦輪不能以適當的方式驅動壓縮機。因此，馬達被致動以驅動壓縮機，從而使掃氣(scavenging?gas)的壓力足以使發動機產生所需的動力。隨著NO_x還原單元被加熱到正常操作溫度，馬達不再需要幫助渦輪驅動壓縮機，因為廢氣不再在NO_x還原單元中被過度冷卻。

在現有技術的發動機系統中，當NO_x還原單元的反應器溫度不足以使廢氣能驅動渦輪從而驅動壓縮機以充分壓縮掃氣時，廢氣部分地(如果不是完全地)繞過NO_x還原單元。然而，這樣的旁通方案導致所排放的廢氣中NO_x濃度過高。

此外，所述馬達可以是電動馬達。

此外，所述馬達可以與軸連接。

此外，所述馬達可以接合一與所述軸接合的齒輪。

此外，所述馬達可驅動一驅動接合所述軸的液壓馬達的泵。

所述催化反應器可具有至少200升的容積。

此外，所述發動機可具有發動機數據，并且可以通過具有至少0.05％的硫含量的燃料來提供動力。

上述內燃機系統還可包括控制單元，該控制單元適于在渦輪不能驅動壓縮機以輸送特定氣體壓力的掃氣時致動所述馬達。

此外，上述內燃機系統還可包括用于測量所述發動機中的壓縮壓力或用于測量掃氣的壓力的壓力傳感器。

此外，所述控制單元可以在壓縮壓力或掃氣的壓力低于預定水平時致動所述馬達。

此外，上述內燃機系統還可包括用于測量渦輪增壓器的軸的速度的編碼器。

此外，所述控制單元可以在所述速度低于預定水平時致動所述馬達。