根據獨立權利權要求，本發明涉及一種內燃機，一種用于清潔內燃機排氣的方法和一種改裝內燃機的方法。

背景技術：

由于空氣污染法規使得尤其是大型船舶的內燃機的排氣處理變得日益重要。

從專利US7356987可知，例如可以通過具有靜電除塵器的排氣再循環系統來處理來自內燃機的排氣。該系統設置到壓縮機的低壓側，因此其非常寬大且難以安裝。

技術實現要素：

因此，本發明的一個目的在于避免現有技術的缺點并提供一種內燃機，一種用于清潔來自內燃機的排氣的方法和一種改裝內燃機的方法，其可以足夠小以安置到現有的發動機空間中且容易安裝。

根據獨立權利要求，該目的通過內燃機，用于清潔內燃機排氣的方法和改裝內燃機的方法來實現。

尤其是，該目標通過內燃機，優選地用于大型船舶的兩沖程發動機來實現，該內燃機包括用于處置從燃燒室排出的排氣的排氣出口。該內燃機包括用于引導空氣進入燃燒室的空氣入口和通過排氣通道連接到排氣出口上的至少一個渦輪增壓器。顆粒過濾器裝置安裝到排氣出口的下游且位于渦輪增壓器的高壓側，尤其是渦輪增壓器的渦輪，優選地位于排氣通道內。

這樣的內燃機帶來了過濾排氣尤其是過濾顆粒物的可能性，由此排氣調節可以通過小的裝置實現。該顆粒過濾器裝置可以構造得更小，這是因為其被布置在渦輪增壓器的高壓側上。

渦輪增壓器的高壓側包括布置在發動機排氣出口與渦輪增壓器渦輪之間以及渦輪增壓器的壓縮機與發動機的空氣入口之間的所有的管路和裝置。實際上，所有布置在上述兩個管路之間的裝置都包含在渦輪增壓器的高壓側內。

該顆粒過濾器裝置可以包括靜電除塵器或者顆粒過濾器或者文丘里洗滌器或者干式洗滌器或者濕式洗滌器。可選擇地或者附加地，該顆粒過濾器裝置可以包括玻璃纖維。

靜電除塵器可以收集細顆粒物并由此清潔從內燃機排出的排氣。

顆粒過濾器裝置可包括旋風分離器。

旋風分離器的應用能夠收集較大的聚結顆粒并由此帶來更清潔的排氣。

靜電除塵器和旋風分離器的布置，優選首先布置靜電除塵器并在靜電除塵器的下游布置旋風分離器。當顆粒物從靜電除塵器收集板上落下時，這樣的布置可實現對通過旋風分離器已經收集到靜電除塵器收集板上的顆粒物的收集。可選擇地，排氣可以在靜電除塵器的下游側分流，由此僅排氣的一部分附加地通過旋風分離器。

排氣通道可以包括具備顆粒過濾器裝置的過濾通道和常規通道，由此僅一部分的排氣被過濾。

這樣使用顆粒過濾器裝置可以適應所實施的排放法規，由此能夠延長顆粒過濾器裝置的壽命。

內燃機可包括排氣再循環通道，其布置在內燃機的排氣出口和空氣入口之間，其中顆粒過濾器裝置布置在排氣再循環通道上，由此僅排氣的一部分被引導通過顆粒過濾器裝置并被重新引入空氣入口。

在該示例中，過濾通道通過排氣再循環通道實現。可選擇地，顆粒過濾器裝置可以布置在排氣再循環通道的連接點的上游，以使得所有的排氣都被引導通過顆粒過濾器裝置，且在顆粒過濾器裝置的下游，部分排氣被再循環，且部分排氣優選地被引導至渦輪增壓器的渦輪。

通過這樣的布置，顆粒物并沒有引入到燃燒室中，由此燃燒過程被優化。

至少一個選擇性催化反應器可以布置在顆粒過濾器裝置的下游。

使用選擇性催化反應器降低了NOx。作為還原劑，例如可以添加尿素或氨水。這樣的選擇性催化反應器使得排氣能夠符合限值規定。

內燃機可包括兩個或更多個顆粒過濾器裝置，尤其是一個顆粒過濾器裝置位于選擇性催化反應器上游，另一個顆粒過濾器裝置位于選擇性催化反應器下游。在這種情況下，位于選擇性催化反應器上游的第一顆粒過濾器裝置是用來過濾較大顆粒的顆粒過濾器裝置例如旋風分離器，位于選擇性催化反應器下游的第二顆粒過濾器裝置是用來過濾較小顆粒的顆粒過濾器裝置例如靜電除塵器。

至少一個熱交換器，優選地為冷卻器，可以安裝到顆粒過濾器裝置的上游或下游，或者至少兩個熱交換器可以安裝到渦輪增壓器的高壓側的排氣出口的下游，優選地一個熱交換器位于顆粒過濾器裝置的上游，一個熱交換器位于顆粒過濾器裝置的下游。

通過使用位于顆粒過濾器裝置上游或下游的熱交換器或者同時位于顆粒過濾器裝置上游和下游的熱交換器，通過顆粒過濾器裝置的排氣流的溫度可以被調節成，使得顆粒過濾器裝置操作最優化。附加的熱交換器或位于顆粒過濾器裝置下游的熱交換器的使用可以使得排氣溫度附加地適應于布置在顆粒過濾器裝置下游的所有其他裝置。

顆粒過濾器裝置，尤其是靜電除塵器，可以是干式除塵器或濕式除塵器。

干式除塵器的優勢在于干式除塵器不需要任何水，由此不需要水分后處理設備。濕式除塵器的優勢在于在除塵器中水的清潔作用，例如油性顆粒物不會阻塞除塵器。

添加劑添加裝置可以布置在顆粒過濾器裝置的上游和/或下游。

為了優化排氣的清潔/過濾和顆粒過濾器裝置的功能，添加劑添加裝置可以將添加物添加到排氣中。作為添加劑，可以添加固體或液體。該添加劑可以為堿性物質。該添加劑可以用來降低SOx和/或NOx。該添加劑可以為石灰巖(CaC)或石灰窯(CaO)或氫氧化鈣(Ca(OH)₂)或碳酸氫鈉(NaHCO₃)或碳酸鈉(Na₂CO₃)或氫氧化鈉(NaOH)或上述添加劑或其他添加劑的混合物。

添加劑添加裝置可以為布置在顆粒過濾器裝置上游或者下游的至少一個洗滌器，或布置在發動機高壓側的排氣出口下游的至少兩個洗滌器，優選地為一個洗滌器位于顆粒過濾器裝置的上游，一個洗滌器位于顆粒過濾器裝置的下游。

作為洗滌器中的添加劑，可以使用水和/或氫氧化鈉。自然也可以想到其他添加劑。

通過使用洗滌器作為添加劑添加裝置而無需附加裝置。此外，洗滌器可以用來直接清潔排氣，優選地在排氣再循環通道內。

內燃機可包括用于清潔顆粒過濾器裝置的清潔裝置，尤其是超聲清潔裝置或者加熱清潔裝置。

通過清潔裝置，顆粒過濾器裝置可以被清潔，由此相比于沒有清潔裝置而言具有較長的使用時間。

本發明的目的附加地通過一種內燃機排氣的清潔方法來實現，該內燃機優選地為大型船舶的兩沖程發動機，該方法包括將來自排氣出口的排氣引導通過位于內燃機的排氣出口和渦輪增壓器之間或者排氣出口和空氣入口之間的顆粒過濾器裝置的步驟。

一種可在如前述內燃機中實施的優選方法。

通過在高壓側使用顆粒過濾器裝置，排氣可以通過比較小的裝置來可靠地清潔。因此，顆粒過濾器裝置的特殊需求可以較低且容易地實施。

所有的排氣都可以直接引導至顆粒過濾器裝置。

按照這種方式，所有的排氣都可以被清潔。

來自顆粒過濾器裝置的排氣可以引導通過選擇性催化反應器，尤其是在進入渦輪增壓器的渦輪之前或之后。這樣，除了顆粒物質之外，甚至NOx也被降低。

排氣可以在進入顆粒過濾器裝置之前和/或之后，尤其是在內燃機的排氣出口和入口之間被冷卻。

這樣，顆粒過濾器裝置可以以最優方式工作，排氣可更進一步地在最佳的溫度范圍內以使得排氣再次進入內燃機中。

僅一部分排氣可以被引導通過顆粒過濾器裝置。

這樣，顆粒過濾器裝置可以僅在需要的時候使用，由此優化了它的使用壽命。

引導通過顆粒過濾器裝置的一部分排氣可以在循環通過排氣再循環通道且再次進入空氣入口。

這樣，較少的顆粒物重新進入到燃燒室中且燃燒過程得到優化。

添加劑、尤其是堿性物質，可以在排氣進入顆粒過濾器裝置之前或之后添加到排氣中。添加劑可以另選地或附加地為石灰巖(CaC)或石灰窯(CaO)或氫氧化鈣(Ca(OH)₂)或碳酸氫鈉(NaHCO₃)或碳酸鈉(Na₂CO₃)或氫氧化鈉(NaOH)或上述添加劑或其他添加劑的混合物。

這樣，對排氣地清潔達到最佳。可能的添加劑為水，氫氧化鈉，石灰巖，石灰窯，氫氧化鈣，碳酸氫鈉，碳酸鈉或上面已經提到的添加劑的混合物。

顆粒過濾器裝置可以通過清潔裝置來清潔，尤其是通過超聲清潔裝置或加熱清潔裝置。

這樣，過濾器被清潔且延長了壽命。

本發明的目標通過改裝內燃機的方法而附加地實現，在內燃機的排氣出口和渦輪增壓器之間或在內燃機的排氣出口和內燃機的空氣入口之間安裝顆粒過濾器裝置。

這種方法導致如前所述的內燃機。排氣中的顆粒物被降低且通過使用盡可能小的排氣處理裝置，官方的排氣限值得以遵守。

附圖說明

以下通過實施方式中的附圖進一步描述本發明。其示出了：

圖1是第一實施方式中內燃機的示意圖；

圖2是包括排氣再循環的第二實施方式中內燃機的示意圖；

圖3是包括排氣再循環的第三實施方式的示意圖；

圖4是包括選擇性催化反應器的第四實施方式的示意圖；

圖5是包括添加劑添加裝置的第五實施方式的示意圖；

圖6是包括清潔裝置的第六實施方式的示意圖。

具體實施方式

圖1顯示出內燃機1的示意圖。內燃機1包括渦輪增壓器4，所述渦輪增壓器4包括壓縮機4a和渦輪4b。內燃機1包括排氣出口2，排氣可以通過該出口從燃燒室排出。排氣出口2也可如現有技術中相同在以下所有實施方式中布置在排氣歧管上。排氣從排氣出口2引導通過在排氣通道5中的顆粒過濾器裝置6。通過顆粒過濾器裝置6過濾之后，排氣驅動渦輪增壓器4的渦輪4b并在之后被處理。經渦輪增壓器4的壓縮機4壓縮后的新鮮空氣通過空氣入口3引入內燃機1中。顆粒過濾器裝置6可以包括靜電除塵器和旋風分離器，其中靜電除塵器被布置在旋風分離器的上游。由于在排氣出口2和渦輪增壓器4的渦輪4b之間安裝有顆粒過濾器裝置6，因此顆粒過濾器裝置6相對較小。

圖2顯示出內燃機1的第二個實施方式。與實施方式1相同，內燃機1包括排氣出口2。排氣排氣出口2被引導通過排氣通道5。排氣通道5分為過濾通道7和常規通道8。常規通道8將排氣引導至渦輪增壓器4的渦輪4b。過濾通道7可作為排氣再循環通道9。排氣再循環通道將來自排氣通道5的排氣引導至在渦輪增壓器4的壓縮機4a和空氣入口3之間的通道。由此，在空氣入口3之前，來自壓縮機的新鮮空氣與來自排氣出口2的排氣混合。排氣再循環通道9包括顆粒過濾器裝置6，洗滌器12和鼓風機14。此外，在顆粒過濾器裝置6的前面和后面布置有熱交換器11。熱交換器11a布置在顆粒過濾器裝置6的上游，熱交換器11b布置在顆粒過濾器裝置6的下游。這樣，排氣的溫度可實現最佳適應：首先適應于顆粒過濾器裝置6所需的溫度，然后是洗滌器12的最佳溫度，并且被再次引入內燃機1中。顆粒過濾器裝置6包括靜電除塵器和旋風分離器。借助顆粒過濾器裝置6和洗滌器12，排氣在被再次引入內燃機1之前被清潔，這可以帶來燃燒過程的優化。鼓風機14增加排氣的壓力，尤其是在低負荷運行時，當渦輪增壓器4不能產生合適壓力水平時。

圖3顯示出內燃機1的第三個實施方式。與圖1和2顯示的第一和第二實施方式相同，內燃機1包括排氣出口2和空氣入口3。來自內燃機1的排氣通過排氣出口2進入排氣通道5。排氣通道5包括顆粒過濾器裝置6和布置在顆粒過濾器裝置6上游的可選擇的熱交換器11a。顆粒過濾器裝置6可以包括靜電除塵器和旋風分離器。在顆粒過濾器裝置6的下游，排氣通道5分為排氣再循環通道9和常規通道8。從排氣出口2出來的排氣穿過顆粒過濾器裝置6并通過常規通道8進入渦輪增壓器4的渦輪4b。在顆粒過濾器裝置6的下游，排氣再循環通道9將排氣分開以再循環進入內燃機1中。排氣再循環通道9包括第二熱交換器11b，洗滌器12和鼓風機14。通過渦輪增壓器4的壓縮機4a壓縮的新鮮空氣與再循環且清潔后的排氣混合，之后通過空氣入口3被再次引入到內燃機1中。在該實施方式中，所有的排氣在顆粒過濾器裝置6中過濾，使得排氣排放物全部被過濾，這與圖2中的實施方式相反。

圖4顯示出內燃機1的第四個實施方式，其與其他所有實施方式相同，包括排氣出口2和空氣入口3。從排氣出口2排出的排氣被引導通過包括顆粒過濾器裝置6和可選擇的選擇性催化反應器10的排氣通道5。該選擇性催化反應器10可安裝到渦輪增壓器4的渦輪4b的上游或者下游。渦輪增壓器4包括將新鮮壓縮后的空氣引導通過空氣入口3的壓縮機4a。顆粒過濾器裝置6包括靜電除塵器和旋風分離器，用來從排氣中去除顆粒物。選擇性催化反應器10將NOx從排氣中去除，使得符合排氣排放限值的規定。

圖5顯示出本發明內燃機1的第五個實施方式，如其他實施方式相同，其包括排氣出口2和空氣入口3。從排氣出口2排出的排氣引導通過排氣通道5，該排氣通道5包括顆粒過濾器裝置6和安裝到顆粒過濾器裝置6上游的添加劑添加裝置15。顆粒過濾器裝置6包括靜電除塵器和旋風分離器。來自顆粒過濾器裝置6的排氣被引導至渦輪增壓器4的渦輪。渦輪增壓器4包括壓縮機4a，其壓縮新鮮空氣并在壓縮后通過空氣入口3導入內燃機1中。

圖6顯示出具有排氣出口2和空氣入口3的內燃機1。來自內燃機1的排氣通過排氣出口2引入到排氣通道5。排氣通道5包括顆粒過濾器裝置6。在被引導通過顆粒過濾器裝置6之后，排氣被引導至渦輪增壓器4的渦輪4b。顆粒過濾器裝置6包括靜電除塵器，其可以通過清潔裝置13來清潔。該清潔裝置13為超聲或加熱清潔裝置。此外，顆粒過濾器裝置6包括旋風分離器來去除顆粒。該清潔裝置13可以應用到所有其他的實施方式中來清潔顆粒過濾器裝置6的靜電除塵器。