[發明專利]大型往復活塞式燃燒發動機及其控制設備和控制方法

有效

• 申請號: 201310244297.1
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103541819B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: L·克尼普斯特羅姆;R·舒爾茨;P·施米茨;G·蘇得沃伊
• 申請（專利權）人: 瓦錫蘭瑞士公司
• 主分類號: F02D15/00
• 分類號: F02D15/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 黨曉林,王小東

技術領域

本發明涉及一種大型往復活塞式燃燒發動機，并涉及控制設備和用于控制大型往復活塞式燃燒發動機的壓縮比的方法。

背景技術

在往復活塞式燃燒發動機中，對于燃燒、熱效率并且對于廢氣排放而言，壓縮比是一個重要的參數。壓縮比通常被選擇以產生最佳發動機性能。該選擇通常與高負載發動機性能最相關。為了使整個操作范圍內的性能最佳，期望具有可變壓縮比，但由于這種系統的復雜性，因此通常進行折衷而限定恒定壓縮比。

對于能夠在具有不同點火性能的不同燃料量的條件下運行的往復活塞式燃燒發動機能夠而言，或者對于能夠根據狄塞爾循環以液體柴油來運行和根據奧圖循環以汽油來運行的所謂的雙燃料發動機而言，該問題變得甚至更關鍵，這是由于既可以借助柴油進行狄塞爾循環也可以借助汽油進行奧圖循環的共用壓縮比的范圍非常窄。在這種情況下，必須對狄塞爾循環性能和奧圖循環性能進行折衷。這在一些情況下可能是可行的，但為了使發動機性能最佳，需要可變壓縮比。

已知存在不同的方案來改變小型往復活塞式內燃機中的壓縮比，諸如圍繞活塞銷或圍繞主軸承的偏心套筒，或者用于調節缸體蓋和曲軸中心線之間的距離的偏心軸和機構。這些方案通常相當復雜，并且在不對發動機進行重大的重新設計的情況下不容易適用于大型往復活塞式燃燒發動機。另外，這些方案將需要大量的鋼和鐵以確保大型發動機中的剛性發動機結構。

而且，已知的大型往復活塞式燃燒發動機并且特別是例如在船舶和電站中使用的柴油類型的大型二沖程往復活塞式燃燒發動機的構造不同于小型往復活塞式燃燒發動機的構造。已知的大型往復活塞式燃燒發動機包括：分別配備有缸套的一個或多個缸體；以可動的方式布置在相應的缸套內的一個或多個活塞；以及以可旋轉的方式布置在曲軸殼體中的曲軸，其中每個活塞均經由活塞桿連接到相應的十字頭，并且每個十字頭均經由連桿連接到曲軸以驅動該曲軸。活塞桿通常被沿著它們的縱向軸線被線性地引導，并且相應的十字頭將活塞桿的線性運動轉換為連桿的非線性運動。

在JP 61-197731 A中描述了一種大型可變壓縮比柴油發動機。所述的柴油發動機包括用于改變壓縮比的可移位的出口閥座。該方案被認為太笨重并且為了實施該方案需要相當大量的鋼。

發明內容

本發明的目的是提供一種其中壓縮比能夠被改變并且可變壓縮比的控制需要較小的額外空間或不需要額外空間的大型往復活塞式燃燒發動機、和控制設備以及用于控制大型往復活塞式燃燒發動機的壓縮比的方法，其中所述控制設備能夠被集成在十字頭中或集成在活塞中。

該目的根據本發明的大型往復活塞式燃燒發動機以及控制設備和方法來滿足。

根據本發明的大型往復活塞式燃燒發動機包括：配備有缸套的至少一個缸體；至少一個活塞，所述活塞以可動的方式布置在所述缸套內；以及曲軸，所述曲軸以可旋轉的方式布置和/或軸頸連接在曲軸殼體中，其中所述活塞在各種情況下都經由活塞桿連接到十字頭，并且所述十字頭在各種情況下都經由連桿連接到所述曲軸以驅動所述曲軸。另外，所述十字頭或所述活塞中的一者或者所述十字頭和所述活塞這二者在各種情況下都設置有用于控制所述往復活塞式燃燒發動機的壓縮比的控制設備。所述十字頭通常將所述活塞桿的線性運動轉換為所述連桿的非線性運動。

在所述大型往復活塞式燃燒發動機的有利實施方式中，所述控制設備包括驅動機構，所述驅動機構設置在所述十字頭中或該十字頭處，或者設置在所述活塞中或該活塞處，以使所述活塞桿和/或所述活塞相對于所述十字頭移位。

所述控制設備例如能包括下列一個或多個部件：能夠旋轉的偏心十字頭銷；與十字頭銷相配合的偏心襯套，其中所述襯套能夠旋轉；轉動機構，所述轉動機構用于使所述十字頭銷或所述襯套中的一者轉動或者使所述十字頭銷和所述襯套這二者轉動；和鎖定機構，所述鎖定機構用于鎖定所述十字頭銷或所述襯套中的一者或者鎖定所述十字頭銷和所述襯套這二者。

所述控制設備任選地能夠包括：第一螺紋部，所述第一螺紋部設置成與所述活塞桿連接，例如設置在所述活塞桿的端部處；第二螺紋部，所述第二螺紋部與所述第一螺紋部相配合；以及轉動機構，所述轉動機構設置在所述十字頭中或該十字頭處，或者設置在所述活塞中或該活塞處，以使所述第一螺紋部或所述第二螺紋部轉動。

有利地或者另外，所述控制設備能夠包括：至少一個楔形部；與所述楔形部和所述活塞桿操作連接的配對部，例如為楔形配對部；以及驅動機構，所述驅動機構用于移動所述楔形部或所述配對部中的一者或者移動所述楔形部和所述配對部這二者。