[发明专利]气缸、往复活塞式内燃机及其操作方法

说明书

本发明涉及供气系统、气缸、往复活塞式内燃机及其操作方法。一种用于往复活塞式内燃机的供气系统(1)包括具有进气喷嘴(3)的进气阀(2)，所述进气喷嘴(3)被构造成使得所述进气喷嘴(3)能够布置在所述往复活塞内燃机的气缸(4)的气缸壁(41)中，以致被作为燃料提供的燃料气体(5)能够通过在供气系统(1)的安装状态下的进气喷嘴(3)被供应到所述气缸(4)的燃烧空间(42)。根据本发明，设置有用于确定所述阀体(6)的位置的监测系统，所述监测系统用于监测流入所述燃烧空间(42)中的燃料气体。

技术领域

本发明涉及用于往复活塞式内燃机(具体地，用于直流扫气大型二冲程柴油机)的具有监测系统的供气系统、往复活塞式内燃机、具有供气系统的气缸以及操作往复活塞式内燃机的方法。

背景技术

大型柴油机时常用作轮船的驱动单元或者还用于固定操作，例如，用于驱动产生电能的大型发电机。在这个方面，发动机通常在相当长的时间段内以持续操作运行，这样使得对操作安全性和可用性的要求高。在特别长的保养间隔中，燃料和工作材料的低耗损和经济操纵因此是操作人员操作机器的中心标准。除了其他的决定因素之外，这种大缸径低速运行柴油机的活塞运行行为是保养间隔长度、可用性、润滑剂消耗的决定因素，也直接是操作成本并因此是操作效率的决定因素。

多年来愈发重要的其他必要点是排放的质量，特别地，排放中的氮氧化物浓度。对应废气排放标准的法律条文和限值现在已经越来越严格，在不久的将来还将更加严格。特别地，这将为大型二冲程柴油机带来以下后果：受污染物重污染的典型重油的燃烧还有柴油或其他燃料的燃烧将变得愈发更成问题，因为遵守废气排放标准将变得越来越困难、技术上更复杂且因此成本更高，或者因为最终对这些标准的遵守甚至明显不再可能，以致对应的发动机将必须停止操作或者至少以复杂和/或成本高的方式进行改装。

实际上，因此，长期以来需要所谓的“双燃料”发动机，即，可使用两种不同的燃料进行操作的发动机。在这个方面，一方面，例如天然气形式(例如，所谓的“液化天然气”(LNG))的气体、或液化石油气形式的气体或适于驱动内燃机的其他气体应该频繁被燃烧，另一方面，诸如汽油、柴油、重燃油或其他合适液体燃料的另一种燃料可在同一个发动机中被燃烧。在这个方面，发动机可以是二冲程发动机和四冲程发动机，并且在这个方面，它们可以是小型发动机、中型发动机或者还可以是大型发动机，特别地，还可以是诸如用作轮船中的驱动单元但也时常用于在电站中产生电能的直流扫气大型二冲程燃油机。

然而，对纯气体发动机(即可只用气体进行操作而没有替代地用柴油、重油或另一种燃料进行操作的发动机)的需求也日益增加，特别是当需要高废气排放标准时；可以仅通过气体燃烧用合理的技术努力经济地且切合实际地遵守该高废气排放标准。例如，在WO2010 147071 A1中阐述了这种纯气体发动机。其他现有技术可例如见于DE 10 2010005814 A1。

不管是双燃料发动机还是纯气体发动机，将燃料气体引入对应往复活塞式内燃机的气缸的燃烧空间中的过程对于此发动机的可靠的安全操作而言都是起决定性重要作用的。

在这个方面，将燃料气体供应到往复活塞式内燃机的燃烧空间中的供气系统具有多个不同的功能，这些功能另外以一定方式相互影响，使得不同的部分功能必须相互精确地配合。另外，供气系统的精确构造可(例如，除了别的之外)取决于给定或优选的操作状态，例如，发动机主要在满负荷范围内还是在部分负荷范围内操作或者是否必须在这些操作模式之间进行频繁变化。或者，发动机是例如双燃料发动机还是纯气体发动机。或者，供气系统的具体实施方式还可取决于技术人员本身熟悉的往复活塞式内燃机的发动机构造尺寸、发动机功率、排量、优选的转数范围或其他构造变量或操作状态。

在这个方面，特别地，对于大型二冲程柴油发动机，供气系统不仅具有计量将被引入发动机燃烧空间中的气体的量的功能，如四冲程发动机时常充分要求的。对于大型二冲程柴油发动机，除了其他要求之外，通过供气系统引入的气体与扫气空气的正确且可靠的混合是决定性的一点(除了别的之外)。