[发明专利]操作活塞式发动机的方法和检测汽缸盖垫片失效的结构

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的用于操作活塞式发动机的方法。本发明还涉及如其它独立权利要求限定的用于检测活塞式发动机的汽缸盖垫片(head gasket)失效的布置。

背景技术

在活塞式发动机中，汽缸的上端用汽缸盖封闭。在大型活塞式发动机(诸如船舶和发电厂发动机)中，发动机的每个汽缸通常都设置有自己的汽缸盖。在汽缸盖与发动机缸体或汽缸套的上端之间布置被称为汽缸盖垫片的垫片，以密封汽缸的上端。有缺陷的汽缸盖垫片可能导致一些问题。汽缸通常被冷却水通道包围，而有缺陷的汽缸盖垫片可能使冷却水泄漏到汽缸中并且燃烧产物从汽缸泄漏到冷却水通道中。泄漏降低了故障汽缸产生的功率。在最差情况下，泄漏的冷却水可能导致称为水击(water stroke)或液压锁紧的情况，这意味着汽缸中的水量超过压缩容积(死容积)，即，当活塞处于上死点时活塞、汽缸壁以及汽缸盖之间留下的容积。因为水几乎不可压缩，所以发动机可能停转或者发动机以某种方式损坏，致使水流出汽缸。在大多数情况下，造成显著损坏。因此，需要及时检测故障汽缸盖垫片，以确保发动机适当运行，并且避免因冷却水泄漏造成的损坏。

用于检测故障汽缸盖垫片的已知方法是监测冷却水的压力。从汽缸泄漏到冷却水通道中的气体升高了冷却水的压力，并提供了对泄漏汽缸盖垫片的指示。然而，还有可能增加冷却水的压力的其它几个原因。例如，冷却系统的故障阀或恒温器或者冷却水温度升高可能导致冷却水压力升高。因此，如果通过单独监测冷却水的压力检测故障汽缸盖垫片，那么可能发生误报。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于操作活塞式发动机的改进方法。权利要求1中给出了根据本发明的方法的特征化特征。本发明的另一目的是提供一种用于检测活塞式发动机的汽缸盖垫片失效的改进布置。其它独立权利要求中给出了所述布置的特征化特征。

根据本发明的方法包括以下步骤：监测被用于冷却所述发动机的汽缸的冷却液的压力；监测所述发动机的曲轴的扭转振动；比较所测量的冷却液压力与预定极限值；比较所测量的扭转振动与预定极限值；以及在所测量的冷却液压力超过其预定极限值并且所测量的扭转振动超过它们的预定极限值的情况下，诊断出泄漏的汽缸盖垫片。

根据本发明的布置包括：用于监测被用于冷却所述发动机的汽缸的冷却液的压力的装置；用于监测所述发动机的曲轴的扭转振动的装置；以及控制单元，该控制单元被配置成比较所测量的冷却液压力与预定极限值并且比较所测量的扭转振动与另一预定极限值，并且在所测量的冷却液压力超过其预定极限值并且所测量的扭转振动超过它们的预定极限值的情况下，诊断出泄漏的汽缸盖垫片。

利用根据本发明的方法和布置，可以可靠地检测出汽缸盖垫片失效。通过组合监测冷却液压力和监测扭转振动，触发报警的极限值可以降低。因此，可以及早地发现有缺陷的汽缸盖垫片，而误报的可能性被降低。

根据本发明的实施方式，所述冷却液的压力从高温冷却回路被监测。

根据本发明的实施方式，在诊断出泄漏的汽缸盖垫片的情况下，使所述发动机停机。

根据本发明的实施方式，仅在所述发动机的转速高于预定极限值的情况下，诊断出泄漏的汽缸盖垫片。扭转振动的水平在发动机起动期间通常较高，因此在起动期间可以忽略扭转振动。当发动机的转速接近怠速时，扭转振动的水平降低。

根据本发明的实施方式，用于所述冷却液压力的极限值被设定成高于测量点处的正常运行压力10％至50％。如果确定作为绝对值，那么所述极限值例如可以为高于测量点处的正常运行压力1巴(bar)至3巴。

根据本发明的实施方式，用于所述扭转振动的极限值被设定成高于在所述发动机的稳态运行期间测量的最大扭转振动值0.05度至0.25度(即，50毫度至250毫度)。这例如可以是高于在所述发动机的稳态运行期间测量的最大扭转振动值25％至100％。

附图说明

下面参照附图对本发明的实施方式进行更详细描述，附图示意性地示出了活塞式发动机连同冷却回路。

具体实施方式

图中示意性地示出了活塞式发动机1的冷却系统。发动机1是大型内燃机，诸如船舶的主或辅助发动机或者在发电厂处用于发电的发动机。图中示出了具有四个汽缸5的发动机，但是发动机1可以包括任何合理数量的汽缸5，它们按直列式或V型构造布置。