[發明專利]具有排氣閥致動系統的內燃發動機

有效

• 申請號: 201610280179.X
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN106121762B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: K·杰森
• 申請（專利權）人: 曼柴油機歐洲股份公司曼柴油機德國分公司
• 主分類號: F01L9/02
• 分類號: F01L9/02
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所11410
• 代理人: 石寶忠

技術領域

本公開涉及一種具有排氣閥致動系統的大型渦輪增壓二沖程自燃式內燃發動機，更具體地涉及一種具有電控排氣閥致動系統的大型渦輪增壓二沖程自燃式內燃發動機。

背景技術

通常將大型渦輪增壓二沖程自燃式內燃發動機用作大型遠洋船舶諸如貨柜船或發電廠的原動機。

這些發動機的汽缸在缸蓋中(即汽缸的頂部處)具有單個排氣閥并在汽缸襯墊的下部區域具有一圈活塞控制的掃氣口。

近來，這些發動機的大部分具有電控和液壓排氣閥致動系統。與凸輪軸控制的排氣閥致動系統相比，電控系統允許大大提高靈活性和可調性，其允許在發動機的全范圍的操作條件下對排放和燃料消耗進行優化。

具有電控排氣閥致動系統的大型渦輪增壓二沖程自燃式內燃發動機具有以下缺點：液壓系統必須反抗在燃燒室中作用在具有相當大的有效壓力區的閥盤上的壓力并反抗將排氣閥推向其底座的空氣彈簧的力才能打開排氣閥。

因此，最初需要非常大的力來打開排氣閥。一旦排氣閥有些許提升，打開排氣閥所需的力會突然減小，這是因為其僅僅是在閉合方向上推動排氣閥的空氣彈簧的力。因此，非常高的壓力被施加到排氣閥頂部的液壓致動器以能夠反抗燃燒室中的壓力而打開排氣閥，但其后不久此高壓力過度并引起排氣閥加速到沒有必要的程度且經常引起液壓排氣閥致動系統中的空穴現象。此問題在低負荷條件下尤其嚴重。原因是排氣閥致動被標準化地快速打開以獲得全負荷，即將閥盤暴露于最高燃燒壓力下。在低負荷期間，燃燒壓力低得多并因此，排氣加速更快并獲得比預期更大的速率，在其向其打開位置運動的最后階段需要更大量的減速，從而引起負壓，即液壓閥致動系統的空穴現象。

降低液壓給進壓力并不是減少或克服空穴現象的可行的解決方法，因為這與為了克服燃燒室中的壓力而在排氣閥的打開運動的第一階段產生相當大的力的需要相沖突。

進一步地，空氣彈簧的特征相對不可預測，由于它們取決于不同的操作條件并隨時間改變。因此，如果沒有可能在發動機建造期間為不同的發動機負荷簡單地校準閥致動系統以避免排氣閥在低負荷下獲取太高的速率，這將是非常困難的。

最近一段時間，由于船運公司傾向于在低于設計速度的速度下駕駛它們的船(所謂的減速航行)，并因此較長時間在遠低于最大負荷水平的負荷水平下操作主發動機，這個問題已加劇。

WO 2006108438公開了一種大型二沖程柴油發動機，具有連接到單動式空氣彈簧的排氣閥，即當沒有液壓力施加到所述排氣閥時，所述排氣閥將處于半開狀態。測量所述排氣閥的速率以避免其在關閉運動中太難停靠在閥座上。

發明內容

考慮到上文，本發明的目的是克服或至少減少上文提到的問題。

上述和其他目的通過獨立權利要求的特征實現。根據從屬權利要求、說明書和附圖，另外的實現形式是顯而易見的。

根據第一方面，提供了一種大型渦輪增壓二沖程自燃式內燃發動機，所述發動機包括具有在其下部區域的掃氣口和在頂部的排氣閥的多個汽缸；具有閥桿和閥盤的排氣閥，所述排氣閥在閉合位置(其中閥盤靠在閥座上)和打開位置之間在相反方向上可移動；具有容納在空氣彈簧汽缸中的彈簧活塞的單動式空氣彈簧，所述空氣彈簧可操作地連接至閥桿并且所述空氣彈簧被配置為有彈性地將排氣閥推向其閉合位置；液壓致動器，其具有孔和可滑動地并密封地容納在所述孔中的柱塞并具有在所述孔中的在所述柱塞的一側的壓力室，所述柱塞連接至排氣閥的桿并且所述液壓致動器配置為當對所述壓力室加壓時將排氣閥推向其打開位置；連接至所述液壓致動器的可控制的加壓的液壓液體源；用于測量排氣閥速率的裝置；和可操作地連接至所述可控制的加壓液壓液體源的控制器，所述控制器收到表示所測量的排氣閥的速率的信號，所述控制器配置為通過響應于所測量的排氣閥的速率控制所述可控制的加壓的液壓液體源來控制所述排氣閥的速率，且控制器配置為控制排氣閥的速率以在其從所述底座到打開位置的運動期間得到所述排氣閥所需的最大速率或平均速率。

通過測量排氣閥的速率并通過響應于其調整送往的液壓排氣閥致動系統的液壓動力，能夠控制排氣閥獲得的速率并因此能夠避免可能導致空穴現象的過大的速率。

根據第一方面的第一實施方式，所需的最大速率或平均速率取決于發動機的負荷。

根據第一方面的第二實施方式，控制器配置為根據實際發動機負荷調整所述所需的最大速率或平均速率。因此，將供應給液壓閥致動系統的液壓動力的量調整為操作條件。

根據第一方面的第三實施方式，控制器根據實際發動機負荷從方程式或從查找表確定所述所需的最大速率。