大型柴油发动机和用于操作大型柴油发动机的方法技术

本发明专利技术涉及大型柴油发动机和用于操作大型柴油发动机的方法。提出了一种具有至少一个汽缸的大型柴油发动机，尤其是纵向扫气的二冲程大型柴油发动机，在该大型柴油发动机中，活塞被设置为可在顶部死点与底部死点之间来回移动，该大型柴油发动机具有：汽缸盖，其与活塞限制用于燃料的燃烧室；和燃料喷射喷嘴，其用于将燃料引入到燃烧室中。燃料喷射喷嘴包括：锥形座，其沿燃烧室的方向增大；和关闭体，其在关闭位置中与座相互作用而进行密封，并且其可借助于提升运动而被从座提升，使得在座与关闭体之间形成环形喷嘴孔口，借助该孔口，可以将燃料引入到燃烧室中。

Large Diesel Engines and Methods for Operating Large Diesel Engines

The invention relates to a large diesel engine and a method for operating a large diesel engine. A large diesel engine with at least one cylinder is proposed, especially a two-stroke diesel engine with longitudinal scavenging. In this large diesel engine, the piston is set to move back and forth between the top dead point and the bottom dead point. The large diesel engine has a cylinder head, which is used with piston restriction. A combustion chamber for fuel; and a fuel injection nozzle, which is used to introduce fuel into the combustion chamber. The fuel injection nozzle includes: a conical seat, which increases along the direction of the combustion chamber; and a closing body, which interacts with the seat in the closing position to seal, and can be lifted from the seat by means of lifting motion, so that an annular nozzle orifice is formed between the seat and the closing body, with which fuel can be introduced into the combustion chamber. In the combustion chamber.

【技术实现步骤摘要】
大型柴油发动机和用于操作大型柴油发动机的方法
本专利技术涉及一种大型柴油发动机，具体涉及纵向扫气的二冲程大型柴油发动机和用于操作大型柴油发动机的方法。
技术介绍
大型柴油发动机(例如纵向扫气的二冲程大型柴油发动机)经常用作用于船的驱动单元甚至用于稳定操作中，例如，驱动用于生成电能的大型发电机。发动机在连续操作中经常运行相当长的时段，这对操作安全性和可用性提出高要求。因此，特别长的维修间隔、低磨损以及操作材料的经济处理是操作员的中心准则。例如，大型柴油发动机或大型发动机通常具有内径(内膛)为至少200mm的汽缸。现今，使用具有多达960mm甚至更大的内膛的大型发动机。在过去几年中，废气的质量是越来越重要的另一个重要问题，具体为废气中的氧化氮浓度。因此，特别是在二冲程大型柴油发动机中，因为与排放阈值的遵守变得越来越困难、技术上更复杂且由此更昂贵或最终遵守不再有意义的可能，所以被污染物高度污染的传统重燃料的燃烧以及柴油或其他燃料的燃烧变得更成问题。因此，实际上，对所谓的“双燃料发动机”(即，可以用两种不同燃料操作的发动机)的需要已经长时间存在。在气体模式下燃烧气体(例如，诸如LNG(液化天然气)的天然气或适于驱动内燃机的另一种气体或气体混合物)，而在液体模式下可以在同一发动机中燃烧合适的液体燃料，诸如柴油或重燃料。在本申请的框架内，术语“大型柴油发动机”还提及不仅可以在以燃料的自燃为特征的柴油操作中操作还可以在以燃料的强制点燃为特征的奥托操作中操作(或以这两种操作的混合形式)的大型发动机。此外，术语“大型柴油发动机”还特别包括以上所提及的双燃料发动机或燃料的自燃用于另一种燃料的强制点燃的那些大型发动机。在液体模式下，燃料通常直接引入到汽缸的燃烧室中，并且根据自燃的原理在那里燃烧。在气体模式下，已知根据奥托原理混合气态的气体与扫气空气，以便在汽缸的燃烧室中产生可点燃混合物。在该低压方法中，汽缸中混合物的点燃通常通过在正确时刻将少量的液体燃料喷射到汽缸的燃烧室中或预燃室中来进行，该液体燃料然后导致空气气体混合物的点燃。双燃料发动机在操作期间可以从气体模式切换为液体模式，反之亦然。如果用液体燃料(例如重燃料或柴油)操作大型柴油发动机，则具有喷嘴体和喷嘴头的燃料喷射喷嘴通常用于将燃料引入到汽缸的燃烧室中。喷嘴头还被称为雾化器。一般说来，在喷嘴头中设置若干喷嘴孔口，燃料在例如多达800巴或更多的高压下借助这些喷射孔口喷射到燃烧室中。为了开始或结束喷射过程，在燃料喷射喷嘴中设置可移动喷嘴针，该针以打开或关闭到喷嘴孔口的通路的这种方式与阀座相互作用。关于优选经济、高效且低排放的操作和最低可能燃料消耗，已经对将液体燃料尽可能最佳地引入到燃烧室中的空气中做出努力，该空气通常在扭曲流动下。燃料在高压下的喷射、其雾化以及燃烧室中的空气的扭曲流动为了确保优选高效且低排放的燃烧过程而应导致燃烧室中的最佳可能混合物形成。为此，已知通常包括多于一个喷嘴孔口的大量不同喷嘴头，以便借助于若干燃料喷射确保良好混合物形成，这些燃料喷射例如以不同角度引入到燃烧室中或空气的扭曲流动中。当然，还已知且在大型柴油发动机中非常常见为了良好混合物形成而每汽缸设置多于一个燃料喷射喷嘴，其中，各燃料喷射喷嘴的喷嘴头可以具有若干喷嘴孔口。尽管有所有已知设计，但仍然存在关于燃料到燃烧室中的最佳可能引入的改进空间。关于到燃烧室中的燃料引入的另一个已知问题因以下事实而产生：打开或关闭燃料到喷嘴孔口的通路的阀座通常被设置为稍远离喷嘴孔口，以使其免于喷嘴头暴露到的高热、机械以及化学负荷集合。除了别的之外，机械负荷基于高喷射压力。热负荷由于燃烧室中的高温以及燃烧温度与新供应的扫除空气或充注空气的温度之间的大量温度变化而引起，而化学负荷主要是由于高温腐蚀或热腐蚀而产生。由于该原因，通常在阀座下游的喷嘴头中设置被设计为盲孔的纵向孔，从该纵向孔，孔以通向喷嘴孔口的方式分支。阀座与喷嘴孔口之间的空间距离涉及以下问题。在停止燃料喷射时，喷嘴针被压入到阀座中，使得不再用供给压力应用在处于阀座下游(即，在阀座与喷嘴孔口之间)的盲孔中的燃料。该部分燃料可能导致喷嘴头中的不期望沉积，并且可能在完成喷射之后借助到燃烧室中的喷嘴孔口变得不良雾化，或者它可能滴入它很少燃烧或根本不燃烧的位置中。这导致增大的燃料消耗，导致废气的另外污染(特别是具有氧化氮NOx)，并且导致未燃烧燃料在燃烧室的所有部分上和与废气接触的部件上的沉积。
技术实现思路
本专利技术致力于与液体燃料在燃烧室中的引入关联的这些问题。从现有技术开始，因此，本专利技术的目的是提出一种大型柴油发动机，尤其是纵向扫气的二冲程大型柴油发动机，其中，使得液体燃料到燃烧室中的特别良好的引入变成可能，这可以实现特别经济、高效以及低排放的操作。进一步地，本专利技术的目的是提出一种操作大型柴油发动机的方法，该方法允许液体燃料到燃烧室中的特别有利的引入。根据本专利技术，提出了一种具有至少一个汽缸的大型柴油发动机，尤其是纵向扫气的二冲程大型柴油发动机，在该大型柴油发动机中，活塞被设置为可在顶部死点与底部死点之间来回移动，该大型柴油发动机具有：汽缸盖，其中，汽缸盖和活塞限制用于燃料的燃烧室；和燃料喷射喷嘴，该燃料喷射喷嘴用于将燃料引入到燃烧室中，其中，燃料喷射喷嘴包括：锥形座，该锥形座沿燃烧室的方向增大；和关闭体，该关闭体在关闭位置中与座相互作用而进行密封，并且该关闭体可以借助于提升运动而被从座提升，使得在座与关闭体之间形成环形喷嘴孔口，燃料能经由该环形喷嘴孔口而被引入到燃烧室中。在根据本专利技术的大型柴油发动机中，燃料引入到汽缸的燃烧室中所借助的燃料喷射喷嘴的喷嘴孔口被设计为环状喷嘴孔口，该环状喷嘴孔口受沿着燃烧室的方向锥形地增大的座的限定。因此，燃料以中空锥或中空截锥的形式引入到燃烧室中。为中空锥形式的该燃料喷射导致燃料在燃烧室中的特别良好的空间分布，这导致与扫气空气或充注空气的非常良好的、特别均匀的混合物形成。这允许特别高效且低排放的燃烧。另外，已经示出，高湍流在中空锥形燃料喷射中占上风，这以积极方式促进与在燃烧室中螺旋地施加的充注空气流的混合。燃烧室中该特别有利的混合物形成允许大型柴油发动机的经济、高效以及低排放操作。在座或关闭体的整个圆周上延伸的环状喷嘴孔口还具有以下优点：因为燃料的雾化已经凭借喷嘴孔口的环状几何结构和产生的、进入燃烧室的燃料的中空锥形分布而发生，所以与已知大型柴油发动机相比，它允许燃料的特别低的喷射压力。由此，例如可以用100至500巴的喷射压力操作根据本专利技术的大型柴油发动机。低喷射压力对燃料消耗具有直接积极效果。燃料消耗因为加压燃料需要更少的工作而降低。根据本专利技术的所提出解决方案与用于大型柴油发动机的已知燃料喷射喷嘴相比的另一个优点是：根据本专利技术的大型柴油发动机的燃料喷射喷嘴没有盲孔，由此，也没有燃料可能在完成喷射过程之后从其滴入到燃烧室中的盲孔容积。因为关闭体在空间上被直接设置在座上并由此限制或关闭喷嘴孔口本身，所以在关闭体或喷嘴孔口的下游没有盲孔容积或死区容积。关闭体与座在喷射过程结束时的密封相互作用立即停止燃料到燃烧室中的侵入。以上所描述的、由于在大型柴油发动机中的已知燃料喷射喷嘴中的阀座与喷嘴孔口之间的空间距离而存在的问题还由根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有至少一个汽缸(2)的大型柴油发动机，尤其是纵向扫气的二冲程大型柴油发动机，在该大型柴油发动机中，活塞(3)被设置为能在顶部死点与底部死点之间来回移动，该大型柴油发动机具有：汽缸盖(5)，其中，所述汽缸盖(5)和所述活塞(3)限制用于燃料的燃烧室(6)；以及燃料喷射喷嘴(7)，该燃料喷射喷嘴用于将所述燃料引入到所述燃烧室(6)中，该大型柴油发动机的特征在于：所述燃料喷射喷嘴(7)包括：锥形座(73)，该锥形座沿所述燃烧室(6)的方向增大；以及关闭体(74)，该关闭体在关闭位置中与所述锥形座(73)相互作用而进行密封，并且该关闭体能借助于提升运动而被从所述锥形座(73)提升，使得在所述锥形座(73)与所述关闭体(74)之间形成环形喷嘴孔口，所述燃料能经由所述环形喷嘴孔口而被引入到所述燃烧室(6)中。

【技术特征摘要】
2017.05.19 EP 17171906.51.一种具有至少一个汽缸(2)的大型柴油发动机，尤其是纵向扫气的二冲程大型柴油发动机，在该大型柴油发动机中，活塞(3)被设置为能在顶部死点与底部死点之间来回移动，该大型柴油发动机具有：汽缸盖(5)，其中，所述汽缸盖(5)和所述活塞(3)限制用于燃料的燃烧室(6)；以及燃料喷射喷嘴(7)，该燃料喷射喷嘴用于将所述燃料引入到所述燃烧室(6)中，该大型柴油发动机的特征在于：所述燃料喷射喷嘴(7)包括：锥形座(73)，该锥形座沿所述燃烧室(6)的方向增大；以及关闭体(74)，该关闭体在关闭位置中与所述锥形座(73)相互作用而进行密封，并且该关闭体能借助于提升运动而被从所述锥形座(73)提升，使得在所述锥形座(73)与所述关闭体(74)之间形成环形喷嘴孔口，所述燃料能经由所述环形喷嘴孔口而被引入到所述燃烧室(6)中。2.根据权利要求1所述的大型柴油发动机，其中，设置有用于所述关闭体(74)的启动装置(10)，凭借该启动装置，所述关闭体(74)的所述提升运动的幅度成为可调的，使得能改变所述环形喷嘴孔口的开口流动横截面。3.根据权利要求2所述的大型柴油发动机，其中，所述启动装置(10)被设计为液压启动装置(10)。4.根据前述权利要求中任意一项所述的大型柴油发动机，其中，设置有弹簧元件(75)，该弹簧元件沿所述关闭位置的方向预加载所述关闭体(74)。5.根据前述权利要求中任意一项所述的大型柴油发动机，其中，所述锥形座(73)以至少90°的角度(α)增大。6.根据前述权利要求中任意一项所述的大型柴油发动机，其中，所述锥形座(73)以大于90°、优选大于100°的角度(α)增大，并且该角度至多为140°。7.根据前述权利要求中任意一项所述的大型柴油发动机，其中，所述燃料喷射喷嘴(7)被居中地设置在所述汽缸盖(5)中，使得其与所述汽缸(2)的纵轴(A)对准。8.根据前述权利要求中任意一项所述的大型柴油发动机，所述大型柴油发动机具有至少一个出口阀(8)，借...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·施密德，图尔汗·耶尔德勒姆，
申请(专利权)人：温特图尔汽柴油公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH