活塞式內燃機和廢氣分配管路尤其是組合式廢氣分配裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種活塞式內燃機和廢氣分配管路尤其是組合式廢氣分配裝置，該內燃機包括多個缸套的氣缸組，每個氣缸組具有一個燃燒室和對應的出口閥，缸套的氣缸組的每個燃燒室與同一個廢氣總管流動連通，即在運行狀態下，廢氣從缸套的氣缸組的每個燃燒室經出口閥被供給廢氣總管，且所述廢氣能在凈化運行中從所述廢氣總管被送入廢氣反應器，還設有包括用于空氣壓縮的第一增壓組和第二增壓組的增壓裝置，來自廢氣反應器的廢氣能在凈化運行中被供給增壓組，使得借助第一增壓組和所述第二增壓組被壓縮的空氣經由對應的掃氣空氣開口被供給一個或多個缸套和/或氣缸組的缸套中的一個或多個缸套。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種活塞式內燃機(Hubkolbenbrennkraftmaschine)且尤其是縱向掃氣式大型二沖程柴油發動機以及廢氣分配裝置。
技術介紹
十字頭結構形式的大型柴油發動機(如優選在船舶結構或固定不動的設備中例如被用于產生電能)包括構成發動機框架的三個大型殼體部段。在除了帶有用于容納曲軸的曲軸主座的支承鞍座外還具有橫向支承件的基板上，由底板分隔地設置有所謂的支柱。已知的支柱根據大型柴油發動機的氣缸數包括多個對置的支承體，每個支承體具有垂直延伸的滑動面用于引導兩個相鄰的(通過推桿與曲軸相聯接的)十字頭。此時，相應的兩個對置的垂直延伸的支承體(包括滑動面)通過中間壁來附加支承。這些支承體通常通過同一個蓋板相互連接。于是，在支柱上方在蓋板處設置也常被稱為氣缸套的氣缸部段，其適用于容納多個缸套。所述底板、支柱和氣缸部段此時通過拉桿(在支柱區域內一般在支承體中延伸)如此相互連接，即，該拉桿在顯著的預緊作用下被螺栓固定在基板之中或之上。此外知道了各種不同類型的應對與穩定性和磨損相關的不同問題的支柱，其中在現有技術中提出了相應優化的解決方案。為了增大活塞式內燃機功率，但并非僅尤其是針對這種上述類型的內燃機，在燃燒沖程后，新風借助一般包括至少一個廢氣渦輪增壓器的增壓組在增大的壓力下被送入缸套燃燒室。此時可以充分利用在燃燒沖程之后離開缸套燃燒室的廢氣的一部分熱能。為此，熱的廢氣通過打開例如設于缸套的缸蓋內的出口閥從缸套燃燒室被供應給該增壓組。該增壓組在此一般由渦輪機構成，其通過在壓力下流入增壓組的加熱的廢氣來驅動。渦輪機又驅動壓縮機，由此吸入新風并進行壓縮。在帶有渦輪機的壓縮機(即除了名稱廢氣渦輪增壓器外也通常被簡稱為渦輪增壓器并且尤其是而并非只是在大型二沖程柴油發動機情況下大多以徑向壓縮機形式構成的裝置)下游，設置所謂的擴壓器、增壓空氣冷卻器、水分離器和進氣儲集器，從這里起，壓縮新風(也被稱為增壓空氣或掃氣空氣)最后被送入大型柴油發動機的缸套的若干燃燒室。因此，通過使用這樣的增壓組，可以增加新風供給并且提高在氣缸燃燒室內的燃燒過程的效率。在大型柴油發動機情況下，根據類型來實現在缸套的不同部位送入空氣。因此，例如在縱向掃氣式二沖程發動機中，空氣經由設置在缸套下側區域內的工作表面中的掃氣縫被送入缸套燃燒室。在小型四沖程發動機情況下，增壓空氣一般經由一個或多個例如設置在缸頭中的進氣門被送入氣缸燃燒室。此外，肯定也知道二沖程發動機，其代替在缸套下側區域中的掃氣縫而配設有設于缸套上部的進氣門。為了更好地理解隨后還要描述的本專利技術，圖1以用于說明不同組成部分的合作的示意圖示出從現有技術中迄今公開的大型柴油發動機的廢氣渦輪增壓器系統的原理性結構，該大型柴油機以具有縱向掃氣功能的大型二沖程柴油發動機形式構成并且以下總體用附圖標記1’來標示。為了更好地區分本專利技術與現有技術，與現有技術所公開的例子的特征相關的附圖標記分別帶單引號，而涉及本專利技術實施例的附圖標記不帶單引號。通常，大型柴油機1’按照本身已知方式包括氣缸組GZ’，其包含多個缸套GZ1’，缸套具有設于缸蓋內的進氣閥3’，在所述缸套GZ1’內，活塞K’以可在下死點UT’和上死點OT’之間沿工作面來回運動的方式設置。缸套GZ1’的缸壁連同缸蓋和活塞K’按照已知方式限定出缸套GZ1’的燃燒室2’。出于概覽考慮，在圖1中僅示例性示出一個缸套GZ1’。顯然，在實踐中所述氣缸組G’包括多個且一般是大量的缸套GZ1’。在缸套GZ1’的下側區域中設有多個掃氣空氣開口9’，它們以掃氣縫形式構成。根據活塞K’的位置，掃氣縫被活塞遮擋住或開啟。通過掃氣空氣開口9’，被稱為掃氣空氣81’的增壓空氣能流入缸套GZ1’的燃燒室2’。通過過設于缸蓋內的出口閥3’，燃燒時產生的廢氣5’流過廢氣總管4’(其經由出口閥3’在其打開狀態下與各自燃燒室2’流動連通)流入作為廢氣渦輪增壓器構成的增壓組71’。增壓組71’的廢氣渦輪增壓器如上所述按照本身已知方式作為主要組成部分地包括帶有用于空氣80’壓縮的壓縮機葉輪711’的壓縮機以及帶有用于驅動壓縮機葉輪711’的渦輪機葉輪712’的渦輪機，壓縮機葉輪通過一個軸按照已知方式有效穩定地與渦輪機葉輪712’連接。所述渦輪機和壓縮機設置在一個殼體中并因此構成所述廢氣渦輪增壓器，其大多以徑向壓縮機形式構成。所述渦輪機按照已知方式通過來自缸套GZ1’的燃燒室2’的流入的加熱廢氣5’被驅動。為了給缸套GZ1’的燃燒室2’充填掃氣空氣81’，通過壓縮機葉輪711’經由吸氣接管從環境吸入空氣80’并且該空氣在廢氣渦輪增壓器中被壓縮。壓縮空氣80’從廢氣渦輪增壓器通過設于下游的擴壓器720’和增壓空氣冷卻器730’經水分離器740’進入進氣儲集器750’，從這里起，壓縮空氣80’最后作為掃氣空氣81’通過呈掃氣縫形式構成的掃氣空氣開口9’在增大壓力下進入缸套GZ1’的燃燒室2’。利用一個或多個渦輪增壓器給發動機充填增壓空氣的原理很早就針對所有可能類型的發動機是已知的并且相應地早在幾十年前就成功應用在縱向掃氣式大型二沖程柴油發動機中。此外，在此期間，隨著逐步發展，由廢氣總管和包括擴壓器、增壓空氣冷卻器和水分離器的上述渦輪增壓系統構成的廢氣系統的形狀設計和布置總是在被進一步優化，因此，已知的廢氣系統此刻也很省地方地最佳并入發動機總體形狀中。這尤其在安裝于船舶中的縱向掃氣式大型二沖程柴油發動機中是一個很重要的點，因為在船體中原則上可供使用的空間少，因而節省地方地布置發動機的組成部件是一個重要因素。但是，就是在這一點上近年來出現明顯的問題，尤其在變得越來越嚴格的廢氣標準中能找到所述問題的起因，這因此首先是不期望見到的。因為廢氣規定變得越來越嚴格，近幾年來對廢氣質量的要求變得越來越多，在這里，并非只有但尤其是廢氣中的氮氧化物濃度是廢氣標準的焦點。在這里，針對相應廢氣極限值的法律規定和極限值總是變得越來越嚴格。這尤其在大型二沖程柴油發動機中造成含有大量有害物的典型重油的燃燒以及柴油或其它燃料的燃燒總是成問題的，這是因為遵守廢氣極限值越來越難且在技術上越來越復雜，因而更加昂貴，甚至擔心遵守廢氣極限值最終甚至可能不再有意義。因此在實踐中，近年來關于廢氣凈化、關鍵詞“廢氣催化器”以及替代型燃料做出了巨大努力。因此，即附加地或替代地，出于相同原因很早就已經要求所謂的“雙燃料發動機”，即能以兩種不同的燃料來驅動的發動機。在氣態模式中，燃氣如天然<本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種活塞式內燃機，該活塞式內燃機尤其是縱向掃氣式大型二沖程柴油發動機，該活塞式內燃機包括多個缸套(GZ1,GZ2)的氣缸組(GZ)，每個所述氣缸組具有一個燃燒室(2)和各自對應的出口閥(3)，其中所述缸套(GZ1,GZ2)的所述氣缸組(GZ)的每個燃燒室(2)與同一個廢氣總管(4)如此流動連通，即在運行狀態中，廢氣(5)能從所述缸套(GZ1,GZ2)的所述氣缸組(GZ)的每個燃燒室(2)經由各自對應的所述出口閥(3)被供應給所述廢氣總管(4)，并且為了進行處理，所述廢氣(5)能在凈化運行中從所述廢氣總管(4)被送入廢氣反應器(6)，并且該活塞式內燃機還設有增壓裝置(7,71,72)，該增壓裝置包括用于空氣(80)壓縮的第一增壓組(71)和第二增壓組(72)，來自所述廢氣反應器(6)的所述廢氣(5)能在凈化運行中被供應給這些增壓組，從而使得借助所述第一增壓組(71)和所述第二增壓組(72)被壓縮的所述空氣(80)能經由各自對應的掃氣空氣開口作為掃氣空氣被供應給一個或多個缸套(Z)和/或所述氣缸組(GZ)的所述缸套(GZ1,GZ2)中的一個或多個所述缸套，其特征在于，廢氣分配管路(10)如此以基本平行于所述內燃機的曲軸(11)的方式一方面在靠近所述第一增壓組(71)和所述第二增壓組(72)的區域內且另一方面相對于所述活塞式內燃機的豎向(VR)在所述廢氣總管(4)的集氣管段和所述曲軸之間延伸，從而使得所述廢氣(5)能從所述廢氣反應器(6)經由所述廢氣分配管路(10)被供應給所述第一增壓組(71)和所述第二增壓組(72)，其中所述廢氣分配管路(10)相對于所述豎向(VR)設置在一方面是所述第一增壓組(71)和所述第二增壓組(72)和另一方面是所述廢氣總管(4)之間以及靠近其中一個所述缸套(Z,GZ1,GZ2)。...

【技術特征摘要】
2014.10.07 US 62/060,9761.一種活塞式內燃機，該活塞式內燃機尤其是縱向掃氣式大型二沖程柴油發動
機，該活塞式內燃機包括多個缸套(GZ1,GZ2)的氣缸組(GZ)，每個所述氣缸組具有一
個燃燒室(2)和各自對應的出口閥(3)，其中所述缸套(GZ1,GZ2)的所述氣缸組(GZ)的每
個燃燒室(2)與同一個廢氣總管(4)如此流動連通，即在運行狀態中，廢氣(5)能從所述
缸套(GZ1,GZ2)的所述氣缸組(GZ)的每個燃燒室(2)經由各自對應的所述出口閥(3)被
供應給所述廢氣總管(4)，并且為了進行處理，所述廢氣(5)能在凈化運行中從所述廢
氣總管(4)被送入廢氣反應器(6)，并且該活塞式內燃機還設有增壓裝置(7,71,72)，該增
壓裝置包括用于空氣(80)壓縮的第一增壓組(71)和第二增壓組(72)，來自所述廢氣反應
器(6)的所述廢氣(5)能在凈化運行中被供應給這些增壓組，從而使得借助所述第一增
壓組(71)和所述第二增壓組(72)被壓縮的所述空氣(80)能經由各自對應的掃氣空氣開
口作為掃氣空氣被供應給一個或多個缸套(Z)和/或所述氣缸組(GZ)的所述缸套
(GZ1,GZ2)中的一個或多個所述缸套，其特征在于，廢氣分配管路(10)如此以基本平
行于所述內燃機的曲軸(11)的方式一方面在靠近所述第一增壓組(71)和所述第二增壓
組(72)的區域內且另一方面相對于所述活塞式內燃機的豎向(VR)在所述廢氣總管(4)
的集氣管段和所述曲軸之間延伸，從而使得所述廢氣(5)能從所述廢氣反應器(6)經由
所述廢氣分配管路(10)被供應給所述第一增壓組(71)和所述第二增壓組(72)，其中所述
廢氣分配管路(10)相對于所述豎向(VR)設置在一方面是所述第一增壓組(71)和所述第
二增壓組(72)和另一方面是所述廢氣總管(4)之間以及靠近其中一個所述缸套
(Z,GZ1,GZ2)。
2.根據權利要求1所述的活塞式內燃機，其中，所述廢氣分配管路(10)相對于所
述豎向(VR)設置在所述第一增壓組(71)和所述第二增壓組(72)的高度上，并且所述第
一增壓組(71)和所述第二增壓組(72)設置在所述廢氣分配管路(10)之間且靠近其中一
個所述缸套(Z,GZ1,GZ2)。
3.根據權利要求1或2所述的活塞式內燃機，其中，布置和設置有混合段(12)，
該混合段被布置和設置成使得所述廢氣(5)能經由所述混合段(12)被供應給所述廢氣
反應器(6)。
4.根據權利要求3所述的活塞式內燃機，其中，所述混合段(12)以混合管路形式

\t設置在所述廢氣總管(4)和所述廢氣反應器(6)之間。
5.根據權利要求2或3所述的活塞式內燃機，其中，所述混合段(12)至少部分且
優選全部被整合在所述廢氣總管(4)內和/或所述廢氣總管本身作為混合段(12)來構成。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的活塞式內燃機，其中，所述混合段(12)至
少部分且優選全部被整合在所述廢氣反應器(6)內。
7.根據前述權利要求中任一項所述的活塞式內燃機，其中，所述廢氣反應器(6)
和所述廢氣分配管路(10)構成一個共同的整體式組件。
8.根據前述權利要求中任一項所述的活塞式內燃機，其中，所述廢氣總管(4)、所
述混合段(12)所述廢氣反應器(6)和所述廢氣分配管路(10)以共同的整體式組件形式設
置，所述整體式組件基本上平行于所述內燃機的所述曲軸(11)在一方面鄰近所述第一
增壓組(71)和所述第二增壓組(72)且另一方面鄰近其中一個所述缸套(GZ1,GZ2,Z)的
區域內延伸。
9.根據前述權利要求中任一項所述的活塞式內燃機，其中，如此布置和設置旁通
管路(13)，即，所述廢氣(5)能在繞過所述廢氣反應器(6)的情況下被供應給所述廢氣分
配管路(10)。
10.根據權利要求9所述的活塞式內燃機，其中，所述旁通管路(13)設置在所述廢
氣總管(4)和所述廢氣分配管路(10)之間。
11.根據權利要求9或10所述的活塞式內燃機，其中，所述旁通管路(13)能通過
旁通閥(131)被鎖閉。
12.根據權利要求11所述的活塞式內燃機，其中，所述旁通管路(13)以旁通閥(131)
形式構成。
13.根據前述權利要求中任一項所述的活塞式內燃機，其中，所述廢氣總管(4)能
如此通過廢氣總管閥(40)被鎖閉，即，所述廢氣(5)不再能從所述廢氣總管(4)被供應給
所述廢氣反應器(6)。
14.根據前述權利要求中任一項所述的活塞式內燃機，其中，所述廢氣分配管路(10)
能通過廢氣分配閥(100)被如此鎖閉，即，所述廢氣(5)不再能從所述廢氣反應器(6)被
供應給所述廢氣分配管路(10)。
15.根據前述權利要求中任一項所述的活塞式內燃機，其中，所述廢氣總管(4)如
此包括第一廢氣收集室(41)和與所述第一廢氣收集室...

【專利技術屬性】
技術研發人員：JM·施瓦茲，R·魯施，C·舒特茨，M·布魯奇，M·葛雷夫，
申請(專利權)人：溫特圖爾汽柴油公司，
類型：發明
國別省市：瑞士;CH