[发明专利]大型柴油发动机和用于操作大型柴油发动机的方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。