[发明专利]带有排气控制的大型涡轮增压二冲程压缩点火式内燃发动机

说明书

一种具有十字头的大型涡轮增压二冲程压缩点火式内燃发动机，包括多个气缸，气缸具有气缸盖、排气阀和排气管道。气缸盖设置有排出阀，排出阀的入口流体连接到燃烧室，并且排出阀的出口流体连接到排放管道。排出阀设置有在关闭位置和完全打开位置之间在它们之间的中间位置范围内可运动的可移动阀构件。当可移动阀构件处于中间位置中的任何一处或处于完全打开位置时，排出阀允许气体从入口流向出口，而当可移动阀构件处于关闭位置时，排出阀防止气体从入口流向出口。可移动阀构件具有暴露于燃烧室中的压力的第一有效压力表面，且可移动阀构件具有暴露于用于将可移动阀构件推向关闭位置的液压的第二有效压力表面。

技术领域

本公开涉及对具有十字头的大型涡轮增压二冲程压缩点火式内燃发动机中的排气事件的控制。

背景技术

十字头式的大型二冲程涡轮增压压缩点火式内燃发动机例如用于大型远洋船舶的推进力或作为动力装置中的原动力。不仅由于尺寸庞大，这些二冲程柴油发动机还被构造为与任何其它内燃发动机不同。它们的排气阀可以重达400kg，活塞的直径达100cm，并且燃烧室中的最大工作压力通常为数百bar。在这些高压力水平和活塞尺寸下所涉及的力是巨大的。

由于例如错误的燃料喷射正时或燃料喷射量，偶尔可能在多个气缸之一中产生过高的压力。为了适应这些过高的压力，通过向将气缸盖连接到底座板并一起保持发动机结构的拉杆螺栓施加张力，精细地控制用于使气缸盖被压在气缸衬套顶部上的力。因此，当出现过高的压力时，气缸盖被升起并且在气缸衬套的顶部和气缸盖的底部之间释放过高的压力。在本领域中通常使用该系统，但其并非不存在问题。气缸盖升起是一种爆炸性气体泄漏，其中不受控制的气体在高达170db的巨响下释放。当发生这种侧向排气时，任何旁观者都可能由于暴露于热气喷射(其通常为火焰形式)而受到严重伤害。此外，极高温高压的气体侵蚀气缸衬套和气缸盖的精密加工的配合表面，并且损坏置于气缸衬套的顶部和气缸盖的底部之间的密封环。因此，排气事件通常会使得需要对这些表面进行加工并且更换密封环以获得所需的流体密封性。因此，排气之后的修复成本显著。此外，拉杆螺栓中的张力由于发动机和环境的温度变化而变化，因此无法很精确地进行控制。如果在拉杆螺栓中的张力相对高的时刻发生排气，则对活塞和曲轴的力在之前已经造成大头及其它昂贵发动机部件的损坏。这种情况与较好控制的排气相比甚至更昂贵。

大型船舶保险公司(船级社)要求大型船用发动机必须采取安全措施以防止燃烧室中的过高压力造成的损坏。

因此，一些现有技术的发动机在燃烧室的壁中设置有爆破片，该爆破片被设计成会失效从而保护发动机免受来自燃烧室中的过高压力的可能损坏。这些爆破片的缺点在于它们因暴露于燃烧室中波动的压力而随着时间的推移弱化，并且最终在相对小的过高压力(例如，由于小的失火)下早已失效。因此，爆破片往往会过早地失效。这是有问题的，特别是因为必须停止发动机以用新的爆破片替换已失效的爆破片。因此，目前最常用的具有爆破片的措施不是最佳的。

其它发动机设置了安全阀，从而符合当燃烧室中出现过高的压力时会打开以从燃烧室排出气体的要求。这些是弹簧加载式提升阀。然而，由于它们的最大开口不足以足够快地释放压力，所以排气事件的爆炸性质致使这些提升阀相对无效。因此，这些安全阀不能在足够短的时间内有效地提供所需的开口面积，并且仅在气缸盖升起之前具有指示器或气笛的效果，但这些已知的阀不能防止气缸盖升起。

GB 817,018公开了一种大型二冲程柴油发动机，其具有在气缸衬套和气缸盖之间的分离型套圈，该分离型套圈设有用于接收安全阀的孔。然而，该已知的安全阀不可靠，并且已停止使用该安全阀。

因此，需要一种用于十字头式大型二冲程压缩点火式内燃发动机的改进的排气控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供克服或至少减少上述问题的十字头式大型二冲程压缩点火式内燃发动机。

前述和其它目的通过独立权利要求的特征来实现。根据从属权利要求、说明书和附图，其它实施形式是显而易见的。