[发明专利]内燃机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机(燃烧发动机，combustion engine)系统和一种用于对来自内燃机系统的NO_x排放物的还原进行优化的NO_x还原方法。

背景技术

具有船用内燃机的船舶受到由国际海事组织(IMO)规定的NO_x排放量的限制。Tier III的规定的最新提案设定了当船舶距排放控制区的岸边一定距离内时将NO_x排放量降低到3.4g/kWh的目标。特别是，当出海时，船舶的发动机是冷的，并且因此，降低NO_x浓度所需的热量形式的能量是有限的。稍后在航行过程中，发动机被加热升温，热量不再是有限的资源。因此，NO_x还原在从一个港口到下一个港口的一个行程中是变化的。

NO_x还原是发展多年的主题，将氨注入催化反应器中的气体的解决方案是降低NO_x浓度的已知方式。然而，当前方案使用旁路方案，其中废气的一部分绕过NO_x还原单元，从而能够驱动涡轮，并因此驱动压缩机以便以一定的压力输送扫气。该方案不符合将NO_x排放量降低到3.4g/kWh的新目标，因此需要一种在发动机升温的同时也符合目标的方案。

由WO 2013/004595已知用于内燃机的混合(动力)系统。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术的上述缺点和不足。更具体地，本发明的一个目的是提供一种改进的内燃机系统，该系统即使在启动过程中也能使NO_x排放量降低至3.4g/kWh。

将从下面的描述中变得明显的上述目的连同许多其它目的、优点和特征根据本发明的方案通过一种内燃机系统实现，该内燃机系统包括：

-内燃发动机，该内燃发动机具有活塞直径为至少20cm的气缸，所述发动机产生废气，

-具有与轴相连的涡轮和与轴相连的压缩机的涡轮增压器，所述涡轮由来自内燃发动机的废气驱动，

-用于净化来自内燃发动机的废气的NO_x还原单元，该NO_x还原单元包括：

-催化反应器，

其特征在于，所述发动机系统还包括用于驱动涡轮增压器的轴以向压缩机提供辅助动力的被电动地和/或液压地提供动力的马达。

通过具有用于驱动所述轴以便向压缩机提供辅助动力的电动马达，所述内燃机系统的NO_x排放可以符合IMO的规定。当出海时，发动机和NO_x还原单元是冷的，在发动机系统被加热到其运行操作模式之前，NO_x还原单元使用来自废气的过多热量来降低NO_x浓度，导致所述涡轮不能以适当的方式驱动压缩机。因此，马达被致动以驱动压缩机，从而使扫气(scavenging gas)的压力足以使发动机产生所需的动力。随着NO_x还原单元被加热到正常操作温度，马达不再需要帮助涡轮驱动压缩机，因为废气不再在NO_x还原单元中被过度冷却。

在现有技术的发动机系统中，当NO_x还原单元的反应器温度不足以使废气能驱动涡轮从而驱动压缩机以充分压缩扫气时，废气部分地(如果不是完全地)绕过NO_x还原单元。然而，这样的旁通方案导致所排放的废气中NO_x浓度过高。

此外，所述马达可以是电动马达。

此外，所述马达可以与轴连接。

此外，所述马达可以接合一与所述轴接合的齿轮。

此外，所述马达可驱动一驱动接合所述轴的液压马达的泵。

所述催化反应器可具有至少200升的容积。

此外，所述发动机可具有发动机数据，并且可以通过具有至少0.05％的硫含量的燃料来提供动力。

上述内燃机系统还可包括控制单元，该控制单元适于在涡轮不能驱动压缩机以输送特定气体压力的扫气时致动所述马达。

此外，上述内燃机系统还可包括用于测量所述发动机中的压缩压力或用于测量扫气的压力的压力传感器。

此外，所述控制单元可以在压缩压力或扫气的压力低于预定水平时致动所述马达。

此外，上述内燃机系统还可包括用于测量涡轮增压器的轴的速度的编码器。

此外，所述控制单元可以在所述速度低于预定水平时致动所述马达。