燃氣發(fā)動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃氣發(fā)動機，具有用于混合兩種氣體成分的混合單元，該氣體成分被提供給燃氣發(fā)動機的一個或多個燃燒室，混合單元特別是用于混合燃氣和增壓空氣。本發(fā)明在此特別是涉及燃氣發(fā)動機，該燃氣發(fā)動機具有用于為氣體成分至少之一增壓的廢氣渦輪增壓器。
【背景技術】
[0002]在此，在圖1a和Ib中示出兩個由現(xiàn)有技術已知的變型，如燃氣和增壓空氣的混合物形成可以在具有廢氣渦輪增壓器的燃氣發(fā)動機中實現(xiàn)。在此，分別示出具有廢氣渦輪增壓器2的內燃機I，該廢氣渦輪增壓器由在排氣系5中設置的渦輪機3和布置在渦輪機上游的壓氣機4組成。增壓空氣的輸送在此通過輸送裝置8實現(xiàn)，燃氣的輸送通過輸送裝置9實現(xiàn)。
[0003]在圖1a中示出的裝置中在無壓力區(qū)域中實現(xiàn)混合物形成，例如通過文氏管氣體混合器。氣體混合器7因此在增壓空氣系中定位在壓氣機4之前。
[0004]雖然對于盡可能精確和動態(tài)的進氣量控制有利的是，混合物形成的位置可以盡可能貼近地在燃燒室之前并因此在壓氣機4之后實現(xiàn)。然而，燃氣無壓力地噴入吸入空氣中不再可能。
[0005]在圖1b中示出的裝置中，其中混合單元7在進氣線路中設置在壓氣機4之后，因此也必須壓縮燃氣9。這在已知的裝置中借助于機械或電氣栗10實現(xiàn)。然而，整個系統(tǒng)的優(yōu)化效率由此不可實現(xiàn)。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的任務因此在于，特別是在效率方面改善已知的燃氣發(fā)動機。
[0007]該任務按照本發(fā)明通過按照權利要求1的燃氣發(fā)動機解決。
[0008]按照本發(fā)明的燃氣發(fā)動機包括用于混合至少兩種氣體成分的混合單元，該氣體成分被提供給燃氣發(fā)動機的一個或多個燃燒室。此外，燃氣發(fā)動機具有至少兩個壓氣機，通過該壓氣機將所述兩種氣體成分在輸送給混合單元之前分開地壓縮。按照本發(fā)明，兩個壓氣機在此由設置在燃氣發(fā)動機的排氣系中的渦輪機驅動。特別是兩種氣體成分可以在此是增壓空氣和燃氣。
[0009]本發(fā)明因此允許吸入空氣和燃氣分開壓縮，從而介質的混合可以盡可能接近燃燒室實現(xiàn)。由此關于動態(tài)性、精確性和氣缸平衡產(chǎn)生改善的混合物調節(jié)。此外，燃氣的壓縮可以按照本發(fā)明以如下效率實現(xiàn)，該效率對于已知方法是具有優(yōu)勢的，因為借助于廢氣渦輪增壓器對兩個氣體成分進行壓縮。
[0010]因此，按照本發(fā)明廢氣渦輪增壓器的原理不僅用于增壓空氣，而且分開地也用于燃氣。在此設有至少一個渦輪機，該渦輪機通過發(fā)動機的排氣驅動，并且驅動用于兩個氣體成分的兩個單獨的壓氣機。
[0011]按照本發(fā)明在此也可以分開壓縮并且僅僅在壓縮之后混合不同于燃氣和增壓空氣的其它氣體介質和/或如果可能還有另外的氣體成分。
[0012]此外，也可以通過壓氣機分開壓縮兩種以上的氣體成分，該壓氣機由至少一個在排氣系中設置的渦輪機驅動。
[0013]本發(fā)明因此基于借助于一個或多個廢氣渦輪增壓器壓縮吸入空氣和燃氣，其中兩種介質在壓縮期間保持分開。由此實現(xiàn)改善的混合物調節(jié)，因為混合物形成的調節(jié)接近燃燒室實現(xiàn)。純燃氣的壓縮在此單獨地實現(xiàn)，然而相對于現(xiàn)在存在的方法在效率上有優(yōu)勢。所述機器在此在功能上由兩個栗組成，所述栗作用于兩種或多種介質一一空氣和一種或多種氣態(tài)燃料一一，并且所述栗通過一個或兩個渦輪機通過發(fā)動機的廢氣驅動。用于另外的介質的分開壓縮的組合根據(jù)相同的原理同樣是可能的。
[0014]在本發(fā)明的第一實施形式中，兩個壓氣機在此共同由一個渦輪機驅動。該實施形式具有的優(yōu)點在于，在驅動側上不需要雙倍的構件。此外，用于兩種氣體成分特別是用于燃氣和增壓空氣的兩個壓氣機的轉速相互固定耦合。因此也不需要兩個構件的單獨調節(jié)。在一個特別優(yōu)選的實施形式中，兩個壓氣機和渦輪機在此設置在共同的軸上。由此產(chǎn)生特別簡單的構造。
[0015]在第二實施形式中，兩個壓氣機反之相互分開地通過兩個在排氣流中設置的渦輪機驅動。在此雖然需要略微更大的構造成本。然而可以借助于標準構件，因為實際上應用兩個廢氣渦輪增壓器，其中之一壓縮第一氣體成分而另一壓縮另一氣體成分。該廢氣渦輪增壓器的兩個渦輪機在此都設置在排氣流中并且因此通過內燃機的廢氣驅動。
[0016]在第一變型中在此兩個渦輪機串聯(lián)地在排氣流中設置。廢氣因此依次流經(jīng)兩個渦輪機。
[0017]在一個備選的實施變型中，兩個渦輪機反之并聯(lián)地設置在排氣流中。優(yōu)選地，在這樣的布置中設有控制裝置，例如閥裝置或活門，通過其可以驅控流經(jīng)第一或第二渦輪機的排氣流的份額。
[0018]在所有按照本發(fā)明的實施形式中可以將一個或多個用于渦輪機的旁路設置在排氣流中。有利地在此分別設有控制裝置，例如閥裝置或活門，通過其可以控制通過一個或多個旁路的排氣流。
[0019]如果兩個渦輪機串聯(lián)地設置，那么有利地給每個渦輪機分別配置一個旁路，以便可以單獨地控制流經(jīng)相應渦輪機的排氣流。通過單獨設置的旁路管路可以獨立地調節(jié)通過兩個渦輪機的排氣流。因此可以以最大的效率調節(jié)不僅絕對增壓壓力而且也可以調節(jié)混合比例(通過空氣增壓壓力與燃氣增壓壓力的比例)。備選地然而也可以考慮的是，設有唯一的旁路，該旁路橋接兩個串聯(lián)連接的渦輪機。因此通過控制器驅控通過兩個渦輪機的排氣流。
[0020]在具有兩個并聯(lián)設置的渦輪機的設置中，旁路有利地與兩個渦輪機并行設置。
[0021]如果設有僅僅一個渦輪機用于驅動兩個壓氣機，那么該渦輪機優(yōu)選同樣具有旁路，通過該旁路可以控制渦輪機的轉速。
[0022]優(yōu)選地，燃氣發(fā)動機在此具有控制器，該控制器控制通過一個或多個旁路的流和/或一個或多個渦輪機的轉速。
[0023]優(yōu)選地，兩個壓氣機如此設計，使得將增壓空氣壓縮到1.5巴至6巴的超壓或過壓，而燃氣被壓縮到高2至4倍的壓力。絕對增壓壓力和兩個增壓壓力的比例依賴于尋求的混合和調節(jié)性能以及混合比例(λ)。在此同樣可以設有控制器，控制器相應地驅控壓氣機或渦輪機。
[0024]此外，按照本發(fā)明的燃氣發(fā)動機可以具有至少一個設置在壓氣機之一與混合單元之間或設置在混合單元之后的冷卻器。在一個實施變型中，在兩個壓氣機與混合單元之間分別設置冷卻器。在此特別是可以在壓氣機與混合單元之間在增壓空氣系中設有增壓空氣冷卻器和/或在壓氣機與混合單元之間在燃氣系中設有燃氣冷卻器。在此，兩個冷卻器可以形成一個結構單元。在一個備選實施方案中，冷卻器可以實現(xiàn)為在混合單元與燃燒室之間的混合冷卻器。
[0025]在第一按照本發(fā)明的變型中，混合單元設置在用于各個燃燒室的進氣線路的分支之前。因此在用于增壓空氣的壓氣機與進氣線路的分支之間的任意位置上實現(xiàn)加壓燃氣的中央管進氣或中央管掃氣。
[0026]備選地，混合單元可以具有至少兩個混合區(qū)域，所述混合區(qū)域分別設置在用于各個燃燒室的進氣線路的分支之后。特別優(yōu)選地因此實現(xiàn)加壓燃氣直接吹入每個單個的氣缸的相應進氣通道中。因此，在該變型中不僅在增壓空氣系中而且燃氣系中實現(xiàn)分支。
[0027]燃氣發(fā)動機優(yōu)選具有控制器，通過控制器可以控制和