往復(fù)式發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，該往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(14)；至少一個(gè)低壓渦輪增壓器(3)和兩個(gè)高壓渦輪增壓器(6)；用于冷卻由所述低壓渦輪增壓器(3)增壓的低壓增壓空氣的兩個(gè)低壓增壓空氣冷卻器(9)和用于冷卻由高壓渦輪增壓器(6)增壓的高壓增壓空氣的兩個(gè)高壓增壓空氣冷卻器(11)。支架(12)附接到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的第一端(17)。所述支架(12)包括用于由高壓渦輪增壓器(6)增壓的增壓空氣的兩個(gè)相鄰的高壓腔室(16)，所述高壓增壓空氣冷卻器(11)布置在高壓腔室(16)中。所述低壓增壓空氣冷卻器(9)被置于罩殼(19)中，這些罩殼在高壓腔室(16)的兩側(cè)以可釋放的方式附接到支架(12)。
【專利說明】往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)
[0001]本發(fā)明涉及一種往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括低壓渦輪增壓器和高壓渦輪增壓器，這些增壓器支撐到附接于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的支架。
[0002]在用于發(fā)電廠中并且用作船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的大型渦輪增壓的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中，增壓通常是以兩級(jí)來執(zhí)行，即:首先由低壓增壓器執(zhí)行，然后由高壓增壓器執(zhí)行。在這些增壓級(jí)之間以及在高壓增壓器之后，增壓空氣在被引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸之前進(jìn)行冷卻。這種增壓能夠以多達(dá)三個(gè)獨(dú)立級(jí)來執(zhí)行。在大型發(fā)動(dòng)機(jī)中，渦輪增壓器和增壓空氣冷卻器尺寸較大，并且它們難以相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)放置。在V型發(fā)動(dòng)機(jī)中特別有問題，在所述V型發(fā)動(dòng)機(jī)中，兩個(gè)氣缸列可以具有其自身的低壓渦輪增壓器、高壓渦輪增壓器和低、高壓增壓空氣冷卻器。
[0003]W02009/147286公開了一種往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有按V型構(gòu)造布置的氣缸。該發(fā)動(dòng)機(jī)是兩級(jí)渦輪增壓的，并且包括兩個(gè)低壓增壓空氣冷卻器和兩個(gè)高壓增壓空氣冷卻器。渦輪增壓器被放置在支架上，該支架連附接到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的另一端。支架包括低壓空間和高壓空間，這些增壓空氣冷卻器被并排放置在這些空間中。穿過支架端部，增壓空氣冷卻器能夠被進(jìn)行維護(hù)和從壓力空間移除。然而，如果發(fā)動(dòng)機(jī)和支架端部處的自由空間有限，就會(huì)難以進(jìn)行所述維護(hù)和移除。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的解決方案，用于關(guān)于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)放置渦輪增壓器和增壓空氣冷卻器。
[0005]本發(fā)明的目的能夠通過權(quán)利要求1中所描述的方案來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)包括包括:發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體；至少一個(gè)低壓渦輪增壓器和兩個(gè)高壓渦輪增壓器；用于冷卻由所述低壓渦輪增壓器增壓的低壓增壓空氣的兩個(gè)低壓增壓空氣冷卻器和用于冷卻由所述高壓渦輪增壓器增壓的高壓增壓空氣的兩個(gè)高壓增壓空氣冷卻器。一支架附接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的第一端，所述低壓渦輪增壓器和兩個(gè)高壓渦輪增壓器支撐到所述支架。所述支架包括用于由所述高壓渦輪增壓器增壓的增壓空氣的兩個(gè)相鄰的高壓腔室，所述高壓增壓空氣冷卻器被布置在所述高壓腔室中。進(jìn)一步地，所述低壓增壓空氣冷卻器被置于罩殼中，這些罩殼在所述高壓腔室的兩側(cè)以可釋放的方式附接到所述支架。
[0006]本發(fā)明提供相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)。渦輪增壓器和增壓空氣冷卻器被支撐或附接到所述支架，由此，渦輪增壓器設(shè)備能夠容易地相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)放置。能夠使得部件之間的連接通道變短，從而降低了渦輪增壓器設(shè)備的質(zhì)量。支架的重心能夠被放置成靠近發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，這減少了渦輪增壓器設(shè)備的振動(dòng)問題。在這種情況下，渦輪增壓器設(shè)備和發(fā)動(dòng)機(jī)以更好的且更可靠的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0007]低壓增壓空氣冷卻器被置于罩殼中，這些罩殼在高壓腔室的兩側(cè)以可釋放的方式附接到所述支架。因此，帶有低壓增壓空氣冷卻器的罩殼能夠從支架拆下，之后，能夠從發(fā)動(dòng)機(jī)的兩側(cè)將高壓增壓空氣冷卻器從高壓腔室移除。這使得兩級(jí)渦輪增壓能夠在其中發(fā)動(dòng)機(jī)的在縱向方向上的自由空間(即發(fā)動(dòng)機(jī)的端部)有限的應(yīng)用中(例如一些船舶裝備中)使用。同樣，從增壓空氣收集大量污物和其它污染物的低壓增壓空氣冷卻器能夠容易地從支架拆下以進(jìn)行清理和維護(hù)。另外，本發(fā)明能夠在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)被升級(jí)為兩級(jí)渦輪增壓時(shí)應(yīng)用。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，帶有增壓空氣冷卻器的支架附接到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的以下端部，即:曲軸從該端部伸出。典型地，發(fā)電機(jī)或變速箱連接到曲軸的端部，這使得難以從支架的發(fā)電機(jī)/變速箱側(cè)移除增壓空氣冷卻器。在該實(shí)施方式中，帶有低壓增壓空氣冷卻器的罩殼能夠從支架拆下，之后，能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的第一端與發(fā)電機(jī)/變速箱之間從發(fā)動(dòng)機(jī)的兩側(cè)將高壓增壓空氣冷卻器從高壓腔室移除。
[0009]下面，參照附圖以示例性方式描述本發(fā)明，其中:
[0010]圖1是兩級(jí)渦輪增壓的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0011]圖2示出了圖1的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的局部側(cè)視圖，其中支架附接到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的第一端。
[0012]圖3示出了圖2的支架，其中低壓增壓空氣冷卻器附接到高壓腔室的兩側(cè)。
[0013]圖4示出了圖3的支架，其中沒有低壓增壓空氣冷卻器。
[0014]圖5示了出圖2至圖4的支架。
[0015]圖1是兩級(jí)渦輪增壓的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)2的示意圖。該發(fā)動(dòng)機(jī)是例如用作船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)或輔助發(fā)動(dòng)機(jī)或者用于發(fā)電廠中以在發(fā)電廠中發(fā)電的大型往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。在圖1中示出了 8個(gè)氣缸10，但是典型地發(fā)動(dòng)機(jī)2包括至少14個(gè)氣缸，例如16至20個(gè)氣缸。氣缸10以V形構(gòu)造布置。
[0016]發(fā)動(dòng)機(jī)2包括兩個(gè)低壓渦輪增壓器3，每個(gè)低壓渦輪增壓器3都設(shè)置有低壓壓縮機(jī)4和低壓渦輪機(jī)5。發(fā)動(dòng)機(jī)2還包括兩個(gè)高壓渦輪增壓器6，每個(gè)高壓渦輪增壓器6都設(shè)置有高壓壓縮機(jī)7和高壓渦輪機(jī)8。低壓渦輪增壓器3是軸流式的，高壓渦輪增壓器6是徑流式的。在低壓壓縮機(jī)4與高壓壓縮機(jī)7之間具有兩個(gè)低壓增壓空氣冷卻器9，這兩個(gè)低壓增壓空氣冷卻器9在將由低壓壓縮機(jī)4增壓的增壓空氣引導(dǎo)到高壓壓縮機(jī)7之前對(duì)這些增壓空氣進(jìn)行冷卻。在高壓壓縮機(jī)7與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸10之間具有兩個(gè)高壓增壓空氣冷卻器11，這兩個(gè)高壓增壓空氣冷卻器11在將由高壓壓縮機(jī)7增壓的增壓空氣弓I導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸10之前對(duì)這些增壓空氣進(jìn)行冷卻。另選地，發(fā)動(dòng)機(jī)2能夠設(shè)置有僅僅一個(gè)低壓渦輪增壓器3和兩個(gè)高壓渦輪增壓器6。同樣在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)2包括兩個(gè)低壓增壓空氣冷卻器9和兩個(gè)高壓增壓空氣冷卻器11。
[0017]圖2示出了圖1的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的局部側(cè)視圖。發(fā)動(dòng)機(jī)2包括發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14和安裝在該發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14中的曲軸15。曲軸的一端(飛輪端)從發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14的第一端17伸出。變速箱或發(fā)電機(jī)13連接到曲軸15。
[0018]支架12附接到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14的第一端17。支架12能夠被支撐到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14的頂面。支架12附接在曲軸15的上方。支架12布置在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的第一端17與變速箱/發(fā)電機(jī)13之間。支架12能夠是鑄件。低壓渦輪增壓器3和高壓渦輪增壓器6支撐到支架12或安裝在該支架12上。低壓渦輪增壓器3與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14并排放置，且比高壓渦輪增壓器6更靠近發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14。低壓渦輪增壓器3部分地位于本發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14的上方。
[0019]圖2的支架在圖3至5中被更詳細(xì)地示出。支架12包括用于由高壓渦輪增壓器6增壓的增壓空氣的兩個(gè)相鄰的高壓腔室16。高壓增壓空氣冷卻器11布置在高壓腔室16中。高壓腔室16是支架12的一體部分。高壓腔室16能夠具有共用的分隔壁17。
[0020]低壓增壓空氣冷卻器9被置于罩殼19中，這些罩殼在高壓腔室16的兩側(cè)以可釋放的方式附接到支架12。罩殼19能夠利用螺釘附接到支架12。高壓腔室16包括側(cè)壁20，這些側(cè)壁面對(duì)低壓增壓空氣冷卻器9。側(cè)壁20設(shè)置有開口 21，穿過開口 21能夠?qū)⒏邏涸鰤嚎諝饫鋮s器11從高壓腔室16移除以及能夠?qū)⒏邏涸鰤嚎諝饫鋮s器11插入該高壓腔室16中。高壓腔室16包括前壁22，這些前壁面對(duì)變速箱/發(fā)電機(jī)13。前壁22設(shè)置有用于高壓增壓空氣的進(jìn)口連接件23。高壓腔室16還包括后壁24，這些后壁面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體14。后壁24設(shè)置有用于高壓增壓空氣的出口連接件25。低壓增壓空氣冷卻器9的罩殼19設(shè)置有用于低壓增壓空氣的進(jìn)口連接件26和出口連接件27。進(jìn)口連接件26位于罩殼的后壁上。出口連接件27位于罩殼的前壁上。
[0021]用于冷卻液的進(jìn)口連接件和出口連接件布置在罩殼9和高壓腔室16的底壁中。低壓增壓空氣冷卻器9連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫冷卻回路和/或高溫冷卻回路。高壓增壓空氣冷卻器11連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫冷卻回路。
[0022]低壓壓縮機(jī)4的出口連接到罩殼19的進(jìn)口連接件26。罩殼的出口連接件27連接到高壓壓縮機(jī)7的進(jìn)口。高壓壓縮機(jī)的出口連接到高壓腔室16的進(jìn)口連接件23。高壓腔室的出口連接件25連接到通往氣缸10的進(jìn)氣通道。
[0023]低壓增壓空氣冷卻器9和高壓增壓空氣冷卻器11布置成冷卻器列29。高壓增壓空氣冷卻器11在冷卻器列29的中間，低壓增壓空氣冷卻器9在冷卻器列29的兩端。冷卻器列29橫向于曲軸15的旋轉(zhuǎn)軸線28布置。冷卻器列29被水平地布置。
[0024]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)2在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃燒空氣被引導(dǎo)進(jìn)入低壓壓縮機(jī)4，經(jīng)由該低壓壓縮機(jī)4將燃燒空氣的壓力升高。此后，低壓增壓空氣被引導(dǎo)到罩殼19，在該罩殼19處所述低壓增壓空氣由低壓增壓空氣冷卻器9冷卻。冷卻后的增壓空氣被從罩殼19引導(dǎo)到高壓壓縮機(jī)7，經(jīng)由該高壓壓縮機(jī)7將增壓空氣的壓力進(jìn)一步升高。此后，高壓增壓空氣被引導(dǎo)到高壓腔室16并且由高壓增壓空氣冷卻器11冷卻。冷卻后的高壓增壓空氣被從高壓腔室16引導(dǎo)到氣缸10而待用作燃燒空氣。增壓空氣被引導(dǎo)到增壓空氣冷卻器9、11的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液冷卻。排氣被從氣缸10引導(dǎo)通過高壓渦輪機(jī)8，然后通過低壓渦輪機(jī)5。高壓渦輪機(jī)8驅(qū)動(dòng)聞壓壓縮機(jī)7,低壓潤(rùn)輪機(jī)5驅(qū)動(dòng)低壓壓縮機(jī)4。
[0025]為了將高壓冷卻器11從高壓腔室16移除，而將帶有低壓增壓空氣冷卻器9的罩殼19從支架12拆下。此后，將高壓增壓空氣冷卻器11經(jīng)由開口 21從高壓腔室16移除。高壓增壓空氣冷卻器11能夠在第一端17與變速箱/發(fā)電機(jī)13之間從發(fā)動(dòng)機(jī)2的一側(cè)移除。
[0026]本發(fā)明包括偏離于上述的實(shí)施方式。
[0027]附圖中示出的支架12也能夠用于其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置有僅僅一個(gè)低壓增壓空氣冷卻器和僅僅一個(gè)高壓增壓空氣冷卻器的情形下，低壓增壓空氣冷卻器能夠被置于支架的一個(gè)高壓腔室中，而高壓增壓空氣冷卻器能夠被置于另一個(gè)高壓腔室16中。
【權(quán)利要求】
1.一種往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，該往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)包括: -發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(14)； -至少一個(gè)低壓渦輪增壓器(3)和兩個(gè)高壓渦輪增壓器(6)； -用于冷卻由所述低壓渦輪增壓器(3)增壓的低壓增壓空氣的兩個(gè)低壓增壓空氣冷卻器(9)和用于冷卻由所述高壓渦輪增壓器(6)增壓的高壓增壓空氣的兩個(gè)高壓增壓空氣冷卻器(11);以及 -附接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(14)的第一端(17)的支架(12)，所述低壓渦輪增壓器(3)和所述高壓渦輪增壓器(6)支撐到所述支架(12)，所述支架(12)包括用于由所述高壓渦輪增壓器(6)增壓的增壓空氣的兩個(gè)相鄰的高壓腔室(16)，所述高壓增壓空氣冷卻器(11)被布置在所述高壓腔室(16)中，其特征在于，所述低壓增壓空氣冷卻器(9)被置于罩殼(19)中，這些罩殼在所述高壓腔室(16)的兩側(cè)以可釋放的方式附接到所述支架(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，所述低壓增壓空氣冷卻器(9)和所述高壓增壓空氣冷卻器(11)布置成冷卻器列(29)，使得所述高壓增壓空氣冷卻器(11)位于所述冷卻器列(29)的中間，而所述低壓增壓空氣冷卻器(9)位于所述冷卻器列(29)的兩端。
3.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(14)中安裝有曲軸(15)，所述曲軸(15)布置成從所述發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(14)的所述第一端(17)伸出。
4.如權(quán)利要求3所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，所述冷卻器列(29)橫向于所述曲軸(15)的旋轉(zhuǎn)軸線(28)布置。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，所述高壓腔室(16)包括面對(duì)所述低壓增壓空氣冷卻器(9)的側(cè)壁(20)，這些側(cè)壁(20)設(shè)置有開口(21)，穿過這些開口能夠?qū)⑺龈邏涸鰤嚎諝饫鋮s器(11)從所述高壓腔室(16)移除以及能夠?qū)⑺龈邏涸鰤嚎諝饫鋮s器(11)插入到所述高壓腔室(16)中。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，所述高壓腔室(16)的底壁設(shè)置有用于冷卻液的進(jìn)口連接件和出口連接件。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，變速箱或發(fā)電機(jī)(13)被連接到所述曲軸(15)。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，在所述高壓腔室(16)的前壁(22)上布置有用于高壓增壓空氣的進(jìn)口連接件(23)。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，在所述高壓腔室(16)的后壁(24)上布置有用于高壓增壓空氣的出口連接件(25)。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，在所述罩殼(19)的后壁上布置有用于低壓增壓空氣的進(jìn)口連接件(26)。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，在所述罩殼(19)的前壁上布置有用于低壓增壓空氣的出口連接件(27)。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于，能夠在所述第一端(17)與所述變速箱/發(fā)電機(jī)(13)之間從所述往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的兩側(cè)將所述罩殼(19)和所述低壓增壓空氣冷卻器(9)移除。
【文檔編號(hào)】F02B37/00GK103987936SQ201280056368
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月14日
【發(fā)明者】J·馬克 申請(qǐng)人:瓦錫蘭芬蘭有限公司