纵向扫气的大型发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种纵向扫气的大型发动机，所述纵向扫气的大型发动机具有至少一个气缸(10)，在所述气缸中活塞(60)被布置成可沿着气缸轴线(X)来回移动，所述气缸具有气缸盖(20)，所述气缸盖与所述活塞(60)一起界定用于燃料的燃烧室(120)，所述大型发动机被设计成在气体模式下工作，在所述气体模式下预混合的空气燃料混合物在所述燃烧室(120)中燃烧，其中，所述气缸盖(20)中设置有多个出口阀(40)，用于从所述燃烧室(120)排出废气，并且其中，在每种情况下，在所述气缸盖(20)上在两个相邻的出口阀(40)之间设置有突起，所述突起延伸到所述燃烧室(120)中。室(120)中。室(120)中。

【技术实现步骤摘要】
纵向扫气的大型发动机


[0001]本专利技术涉及一种纵向扫气的大型发动机。

技术介绍

[0002]大型发动机，其可以被设计为二冲程或四冲程发动机，例如纵向扫气的二冲程大型柴油发动机，通常用作船舶的驱动单元或者甚至用于固定操作(stationary operation)中，例如用于驱动大型发电机以产生电能。发动机通常在连续工作中运行相当长的时间，这对工作安全性和可用性提出了高要求。因此，对于操作者来说，特别长的维护间隔、低磨损和操作材料的经济处理是中心标准。大型发动机通常具有内径(缸膛)至少为200mm的气缸。现在，使用具有高达960mm或甚至更大缸膛的大型发动机。
[0003]另一个重要方面是能量效率以及废气的质量，特别是废气中的氮氧化物浓度或硫负荷。另一个问题是未燃烧的烃，例如甲烷逃逸。
[0004]在此，法律要求和对应的废气极限值的极限值越来越严格。结果，特别是在二冲程大型柴油发动机的情况下，不仅被污染物高度污染的传统重质燃料油的燃烧而且柴油或其它燃料如天然气的燃烧正变得越来越成问题，因为符合废气极限值正变得越来越困难，技术上更加复杂，因此更加昂贵。
[0005]关于经济和有效的操作、符合废气极限值和资源的可用性，也正在寻求传统上用作大型发动机的燃料的重质燃料油的替代品。在此，既使用液体燃料，即以液态被引入到燃烧室中的燃料，又使用气体燃料，即以气态被引入到燃烧室中的燃料。
[0006]作为重质燃料油的已知替代物的液体燃料的实例是尤其从炼油厂遗留的其它重质烃、醇(尤其是甲醇或乙醇)、汽油、柴油，或者还有乳液或悬浮液。例如，已知的是，被称为MSAR(多相超细雾化残渣)的乳液被用作燃料。这些基本上是在特殊工艺中生产的重质烃例如沥青、重质燃料油或类似物和水的乳液。众所周知的悬浮物是煤粉和水的悬浮物，其也用作大型发动机的燃料。例如，天然气如LNG(液化天然气)已知为气体燃料。
[0007]另一种公知的利用重质燃料油的纯操作的替代是以这样的方式设计大型发动机，使得它们可以利用两种或甚至更多种不同的燃料工作，其中根据工作情况或环境，发动机利用一种燃料或利用另一种燃料工作。这种大型发动机，也称为多燃料大型发动机，其可以在工作期间从燃烧第一燃料的第一模式切换到燃烧第二燃料的第二模式，反之亦然。
[0008]可以用两种不同燃料工作的大型发动机的公知设计是目前使用的术语“双燃料发动机”的发动机类型。一方面，这些发动机可以在气体模式下工作，在气体模式下气体燃料，例如天然气或甲烷，被引入到燃烧室中用于燃烧，另一方面，在液体模式下工作，在液体模式下液体燃料例如重质燃料油或另一种液体燃料可以在同一发动机中燃烧。这些大型发动机可以是二冲程和四冲程发动机，特别是纵向扫气的二冲程大型柴油发动机。
[0009]还已知这样的大型发动机，其可以用两种不同的液体燃料工作，其中通常两种燃料都被贮存，使得即使在工作期间发动机也可以用第一燃料或第二燃料工作。还存在已知的设计，其中两种燃料在大型发动机的同一工作循环中被引入到燃烧室中。
[0010]可以用至少两种或甚至更多种不同的液体或气体燃料工作的大型发动机通常根据当前使用的燃料在不同的操作模式下工作。在通常被称为柴油操作的操作模式中，燃料的燃烧通常根据燃料的压缩点火或自点火的原理发生。在通常称为奥托操作的模式中，通过可点燃的燃料空气混合物的火花点火来进行燃烧。这种火花点火例如可以通过电火花例如用火花塞进行，或者也可以通过少喷射量的燃料的自点火进行，然后这引起另一种燃料的火花点火。在上述双燃料发动机的情况下，例如，已知气体模式是将气态气体与扫气空气混合，以便以此方式在气缸的燃烧室中产生可燃混合物。在该低压过程中，通常通过在适当的时刻将少量液体燃料喷射到气缸的燃烧室中或预燃室中来实现气缸中的混合物的点火，这然后导致空气气体混合物的点火。
[0011]此外，还已知奥托操作和柴油操作的混合形式。
[0012]此外，已知被设计为气体发动机的大型发动机。这些气体发动机仅被设计用于纯气体操作。例如，气体发动机可以被设计成使得其操作对应于双燃料发动机在气体模式下的操作。气体发动机通常在奥托操作下工作。例如，用于气体发动机的优选燃料是天然气。
[0013]在本申请的框架内，术语“大型柴油发动机”是指能够至少在柴油操作下工作的那些发动机。特别地，术语“大型柴油发动机”因此还包括这样的双燃料或多燃料大型发动机，所述双燃料或多燃料大型发动机除了柴油操作之外还可以在另一操作下工作，例如奥托操作。
[0014]在纵向扫气的大型发动机中，典型地，每个气缸具有扫气空气开口和用于排出废气的至少一个出口阀，扫气空气开口设置在气缸或气缸衬套的下端处，至少一个出口阀设置在气缸的上端处，例如设置在气缸盖中。通过扫气空气开口，新鲜的扫气或增压空气被供应到气缸的燃烧室，这是燃烧过程所需要的。通常，气缸的扫气空气开口通过活塞的移动而打开或关闭。当活塞在工作循环期间以及在其向下移动期间接近下止点时，扫气空气开口由活塞释放，使得扫气或增压空气可以流入气缸中。在活塞随后的向上移动期间，活塞关闭扫气空气开口，从而没有另外的扫气空气可以被引入到气缸中。
[0015]这意味着在气缸的扫气期间，新鲜扫气空气通过扫气空气开口流入气缸中，并且替换来自先前燃烧过程的残留在气缸中的热废气。这些废气通过出口阀排出。这种扫气过程通常不是完美的，即一定量的废气残留在气缸中。残留在气缸中的这种废气的量取决于气缸中的流动模式或流动轮廓。还存在热废气与新鲜扫气空气的部分混合，这加热了气缸中可用于下一个燃烧过程的空气。
[0016]特别地，如果大型发动机在预混合的空气燃料混合物将在燃烧室中被火花点火的气体模式下工作，则空气的这种加热可能导致气缸中的空气燃料混合物的不期望的自点火，这可能导致非常高的机械负载和极大地增加的排放值。此外，气缸中的空气温度的升高可能具有火花点火燃烧过程运行太快(快速燃烧)的效果，这也导致高机械负载和高排放值。
[0017]因此，特别是对于预混合的空气燃料混合物的燃烧，基本上能够尽可能地控制残留在气缸中的废气的量和气缸中扫气空气的温度，以便确保大型发动机的最有效和低排放的工作。
[0018]在纵向扫气的大型发动机中，流动轮廓主要由扫气空气开口和出口阀确定。虽然已经可以在很大程度上优化扫气空气开口的布置和设计，但是仍然明显需要改进废气出口
的面积。现今，纵向扫气的大型发动机的常见设计是提供出口阀，该出口阀居中地布置在气缸盖中。这种居中布置的出口阀显著地降低了气缸中心的废气的流速，导致相当大量的废气积聚在出口阀下方。在气缸的横截面上观察，气缸中心的流速显著低于气缸径向外部区域的流速。

技术实现思路

[0019]为了解决这个问题，已经尝试在纵向扫气的气缸中设置多个出口阀，以便产生更有利的流动轮廓，该流动轮廓减少了残留在气缸中的废气的量。但是在此仍然存在改进的空间。
[0020]从现有技术出发，本专利技术的目的是提出一种纵向扫气的大型发动机，所述纵向扫气的大型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纵向扫气的大型发动机，所述纵向扫气的大型发动机具有至少一个气缸(10)，在所述气缸中活塞(60)被布置成能够沿着气缸轴线(X)来回移动，所述气缸具有气缸盖(20)，所述气缸盖与所述活塞(60)一起界定用于燃料的燃烧室(120)，所述大型发动机被设计成在气体模式下工作，在所述气体模式下预混合的空气燃料混合物在所述燃烧室(120)中燃烧，其中所述气缸盖(20)中设置有多个出口阀(40)，用于从所述燃烧室(120)排出废气，其特征在于，在每种情况下，在所述气缸盖(20)上在两个相邻的出口阀(40)之间设置有突起，所述突起延伸到所述燃烧室(120)中。2.根据权利要求1所述的纵向扫气的大型发动机，其中，所述气缸(10)具有布置在所述气缸盖(20)中的四个出口阀(40)。3.根据权利要求2所述的纵向扫气的大型发动机，其中，所述四个出口阀(40)布置成矩形结构。4.根据前述权利要求中任一项所述的纵向扫气的大型发动机，其中，每个突起(7)在径向方向上朝向所述气缸轴线(X)延伸。5.根据权利要求4所述的纵向扫气的大型发动机，其中，每个突起(7)被设计成使得当朝向所述气缸轴线(X)观察时，所述突起的垂直于所述径向方向测量的高度(H)减小。6.根据权利要求4或5所述的纵向扫气的大型发动机，其中，每个突起(7)被设计成使得当朝向所述气缸轴线(X)观察时，所述突起的垂直于所述径向方向测量的宽度(B)减小。7.根据前述权利要求中任一项所述的纵向扫气的大型发动机，其中，每个突起(7)基本上被设计成四面体，其中，所述四面体的基部在每种情况下被布置成径向向外，并且所述四面体的顶点被布置成径向向内，使得所述突起(7)被...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：温特图尔汽柴油公司，
类型：发明
国别省市：