[发明专利]内燃机、排气系统和用于运行内燃机的方法

说明书

本发明涉及内燃机(100)、排气系统(101)和用于运行内燃机(100)的方法。所述内燃机(100)具有至少一个气缸(1)。所述内燃机(100)包括进气系统(3)和排气系统(101)。所述排气系统(101)包括：排气接收器(4)，其经由用于从所述气缸(1)排放排气的排气口(25)连接到所述气缸(1)；以及排气处理单元(5)，其包括至少一个排气冷却器(6)，并包括用于引导诸如水这样的冷却介质的导管系统(7)。所述排气系统(101)包括至少一个热交换器(11a，11b)，所述至少一个热交换器(11a，11b)包括流体连接或能流体连接到所述导管系统(7)的第一流体管线(12a，12b)并被配置为接收来自所述至少一个排气冷却器(6)的所述冷却介质。

技术领域

本发明涉及内燃机、排气系统和用于运行内燃机的方法。

本发明优选地涉及如同气缸的内径为至少200mm的大型船用发动机或固定式发动机的内燃机。发动机优选地是两冲程发动机或两冲程十字头式发动机。发动机可以是气体燃料发动机、双燃料或多燃料发动机。在这种发动机中，液体和或气体气体燃料的燃烧以及自燃或强制点火是可能的。

背景技术

内燃机可以是纵向冲洗的两冲程发动机。

术语“内燃机”也是指可不仅在狄塞尔模式下操作而且在奥托模式下操作或这二者的混合模式下操作的大型发动机，狄塞尔模式的特征在于燃料的自燃，而奥托模式的特征在于燃料的主动点燃。此外，术语“内燃机”特别地包括其中燃料的自燃用于另一燃料的主动点燃的双燃料发动机和大型发动机。

发动机速度优选地低于800RPM(尤其是对于四冲程发动机)，更优选地低于200RPM(尤其是对于二冲程发动机)，这个速度表明了低速发动机。

燃料可以是柴油或船用柴油或重质燃料油或乳状液或浆液或甲醇或乙醇以及像液态天然气(LNG)、液化石油气(LPG)等一样的气体燃料。

可按请求添加的其他可能燃料是：LBG(液化沼气)、生物燃料(例如，由藻类或海藻制成的油)、氨、氢、来自CO₂的合成燃料(例如，由电制气或电制液制成的)。

大型船舶——特别是用于运输货物的船只——常常是由内燃机——特别是柴油和/或气体燃料发动机(主要是二冲程的十字头式发动机)——提供动力的。在由发动机燃烧像重质燃料油、船用柴油、柴油或其他液体一样的液体燃料的情况下以及在由发动机燃烧像LNG、LPG或其他一样的气体燃料的情况下，来自该燃烧过程的排气需要被净化，以符合诸如IMO Tier III这样的现有规则。

为了降低气体/空气混合物的反应性和甲烷逃逸，已知的是提供低压排气再循环(EGR)，如例如在EP 3 722 572A1中展示的。为了燃烧的稳定性，有利的是对再循环的排气进行冷却。

涡轮增压器的压缩机会受到排气中的水分的影响和腐蚀。CN112628033A提出了一种具有冷凝分离部件和混合器的EGR系统。由于排气和新鲜空气被混合并且水被去除，因此布置系统的可能性是有限的。

US 10,054,085B2展示了一种包括EGR冷却器的动力系统，该EGR冷却器是单级热交换器或双级热交换器。用于气化用于动力系统的燃料的热可由热交换器提供。必须引导排气通过热交换器。

通常，低压EGR解决方案伴随有在发动机舱中要求有附加的空间。此外，低压EGR解决方案导致发动机后的低排汽焓，从而导致低蒸汽。蒸汽量的减少对标准排气节能器会引起问题。

发明内容

本发明的目的是避免现有技术的缺点，特别是提供需要减小的空间同时提供稳定的燃烧而不牺牲焓的内燃机、排气处理单元和操作内燃机的方法，其中，优选地防止了冷凝的不利效果。

内燃机具有至少一个气缸。特别地，内燃机是具有至少一个内径为至少200mm的气缸的大型船用发动机，所述大型船用发动机优选地为低压燃料气体发动机或双燃料发动机。