[发明专利]内燃发动机

说明书

披露了一种二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机。该发动机包括至少一个气缸、气缸盖、活塞、燃料气体供应系统、扫气系统，该气缸具有气缸壁，该气缸盖布置在该气缸的顶部并且具有排气门。该燃料气体供应系统包括燃料气体阀，该燃料气体阀被配置为在压缩冲程期间将燃料气体注入该气缸中，使得该燃料气体能够与扫气混合。该发动机进一步包括预燃室和引燃燃料供应系统。该引燃燃料供应系统包括引燃燃料阀，该引燃燃料阀被配置为在压缩冲程期间将引燃燃料气体注入该预燃室中，从而使得该引燃燃料气体能够在点燃之前被压缩，该点火元件被配置为点燃该预燃室中的引燃燃料气体。

技术领域

本发明涉及一种二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机以及预燃室。

背景技术

二冲程内燃发动机在如集装箱船、散装货船以及油轮等船舶中用作推进发动机。减少来自内燃发动机的不利排气已经变得越来越重要。

减少不利排气的量的有效方式是将例如重燃油(HFO)的燃油换成燃料气体。可以在压缩冲程结束时将燃料气体注入气缸，此时可以通过气缸中的气体被压缩时所达到的高温或通过点燃引燃燃料而将燃料气体立即点燃。然而，在压缩冲程结束时将燃料气体注入气缸需要大型气体压缩机以便在注入之前对燃料气体进行压缩以克服气缸中的较大压力。

然而，大型气体压缩机的制造和维护是昂贵且复杂的。避免需要大型压缩机的一种方式是将发动机配置为在气缸中的压力明显较低的压缩冲程开始时注入燃料气体。

WO 2013007863披露了这种发动机。为了确保燃料气体的正确点燃，在气缸盖中设置了引燃预燃室。将一定量的引燃燃油注入引燃预燃室中，然后引燃燃油由于引燃预燃室中的温度和压力而自燃。这产生了火焰，火焰点燃气缸的主室中的燃料气体。

然而，注入一定量的引燃燃油将增加不利排气的量并且需要专用燃油供应系统，从而使得发动机更复杂。另外，对于具有燃料气体供应系统和燃油供应系统的双燃料发动机来说，如果发动机无法在没有燃油供应系统的情况下起作用，则部分损失具有两个燃料系统的额外的可靠性。

因此，提供改进的二冲程内燃发动机仍存在问题。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，该二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机包括至少一个气缸、气缸盖、活塞、燃料气体供应系统、扫气系统，该气缸具有气缸壁，该气缸盖布置在该气缸的顶部并且具有排气门，该活塞沿在下止点与上止点之间的中心轴线可移动地布置在该气缸内，该扫气系统具有布置在该气缸的底部的扫气入口，该燃料气体供应系统包括燃料气体阀，该燃料气体阀至少部分地布置在该气缸壁中并且被配置为在该压缩冲程期间将燃料气体注入该气缸中，使得该燃料气体能够与扫气混合并且允许扫气和燃料气体的混合物在点燃之前被压缩，其中，该发动机进一步包括预燃室和引燃燃料供应系统，该预燃室通过第一开口通入该气缸并且包括点火元件，该引燃燃料供应系统包括引燃燃料阀，该引燃燃料阀被配置为在压缩冲程期间将引燃燃料气体注入预燃室中，使得引燃燃料气体在点燃之前被压缩和与空气混合以在预燃室内部形成可燃混合物，点火元件被配置为点燃预燃室中的引燃燃料气体。

因此，通过使用燃料气体作为引燃燃料，可以避免由燃烧燃油产生任何不利的排气。此外，发动机可以被设计为具有较少的燃料供应系统、或如果发动机是双燃料发动机，则提供能够仅用燃料气体运行的更可靠的发动机。

内燃发动机优选地是用于功率为每缸至少400kW的推进船舶的大型低速带涡轮增压式二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机。内燃发动机系统可以包括涡轮增压器，该涡轮增压器由内燃发动机产生的废气驱动并且被配置为对扫气进行压缩。内燃发动机可以是双燃料发动机，该双燃料发动机具有在使用燃料气体运行时的奥托循环(Otto Cycle)模式以及在使用替代性燃料(例如重燃油或船用柴油)运行时的狄塞尔循环(Diesel Cycle)模式。这种双燃料发动机具有其自己的用于注入替代性燃料的专用燃料供应系统。在压缩期间，来自气缸的空气或气缸中形成的空气和燃料气体的混合物将流入预燃室中并且与引燃燃料气体混合。