活塞式内燃机和废气分配管路尤其是组合式废气分配装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种活塞式内燃机和废气分配管路尤其是组合式废气分配装置，该内燃机包括多个缸套的气缸组，每个气缸组具有一个燃烧室和对应的出口阀，缸套的气缸组的每个燃烧室与同一个废气总管流动连通，即在运行状态下，废气从缸套的气缸组的每个燃烧室经出口阀被供给废气总管，且所述废气能在净化运行中从所述废气总管被送入废气反应器，还设有包括用于空气压缩的第一增压组和第二增压组的增压装置，来自废气反应器的废气能在净化运行中被供给增压组，使得借助第一增压组和所述第二增压组被压缩的空气经由对应的扫气空气开口被供给一个或多个缸套和/或气缸组的缸套中的一个或多个缸套。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种活塞式内燃机(Hubkolbenbrennkraftmaschine)且尤其是纵向扫气式大型二冲程柴油发动机以及废气分配装置。
技术介绍
十字头结构形式的大型柴油发动机(如优选在船舶结构或固定不动的设备中例如被用于产生电能)包括构成发动机框架的三个大型壳体部段。在除了带有用于容纳曲轴的曲轴主座的支承鞍座外还具有横向支承件的基板上，由底板分隔地设置有所谓的支柱。已知的支柱根据大型柴油发动机的气缸数包括多个对置的支承体，每个支承体具有垂直延伸的滑动面用于引导两个相邻的(通过推杆与曲轴相联接的)十字头。此时，相应的两个对置的垂直延伸的支承体(包括滑动面)通过中间壁来附加支承。这些支承体通常通过同一个盖板相互连接。于是，在支柱上方在盖板处设置也常被称为气缸套的气缸部段，其适用于容纳多个缸套。所述底板、支柱和气缸部段此时通过拉杆(在支柱区域内一般在支承体中延伸)如此相互连接，即，该拉杆在显著的预紧作用下被螺栓固定在基板之中或之上。此外知道了各种不同类型的应对与稳定性和磨损相关的不同问题的支柱，其中在现有技术中提出了相应优化的解决方案。为了增大活塞式内燃机功率，但并非仅尤其是针对这种上述类型的内燃机，在燃烧冲程后，新风借助一般包括至少一个废气涡轮增压器的增压组在增大的压力下被送入缸套燃烧室。此时可以充分利用在燃烧冲程之后离开缸套燃烧室的废气的一部分热能。为此，热的废气通过打开例如设于缸套的缸盖内的出口阀从缸套燃烧室被供应给该增压组。该增压组在此一般由涡轮机构成，其通过在压力下流入增压组的加热的废气来驱动。涡轮机又驱动压缩机，由此吸入新风并进行压缩。在带有涡轮机的压缩机(即除了名称废气涡轮增压器外也通常被简称为涡轮增压器并且尤其是而并非只是在大型二冲程柴油发动机情况下大多以径向压缩机形式构成的装置)下游，设置所谓的扩压器、增压空气冷却器、水分离器和进气储集器，从这里起，压缩新风(也被称为增压空气或扫气空气)最后被送入大型柴油发动机的缸套的若干燃烧室。因此，通过使用这样的增压组，可以增加新风供给并且提高在气缸燃烧室内的燃烧过程的效率。在大型柴油发动机情况下，根据类型来实现在缸套的不同部位送入空气。因此，例如在纵向扫气式二冲程发动机中，空气经由设置在缸套下侧区域内的工作表面中的扫气缝被送入缸套燃烧室。在小型四冲程发动机情况下，增压空气一般经由一个或多个例如设置在缸头中的进气门被送入气缸燃烧室。此外，肯定也知道二冲程发动机，其代替在缸套下侧区域中的扫气缝而配设有设于缸套上部的进气门。为了更好地理解随后还要描述的本专利技术，图1以用于说明不同组成部分的合作的示意图示出从现有技术中迄今公开的大型柴油发动机的废气涡轮增压器系统的原理性结构，该大型柴油机以具有纵向扫气功能的大型二冲程柴油发动机形式构成并且以下总体用附图标记1’来标示。为了更好地区分本专利技术与现有技术，与现有技术所公开的例子的特征相关的附图标记分别带单引号，而涉及本专利技术实施例的附图标记不带单引号。通常，大型柴油机1’按照本身已知方式包括气缸组GZ’，其包含多个缸套GZ1’，缸套具有设于缸盖内的进气阀3’，在所述缸套GZ1’内，活塞K’以可在下死点UT’和上死点OT’之间沿工作面来回运动的方式设置。缸套GZ1’的缸壁连同缸盖和活塞K’按照已知方式限定出缸套GZ1’的燃烧室2’。出于概览考虑，在图1中仅示例性示出一个缸套GZ1’。显然，在实践中所述气缸组G’包括多个且一般是大量的缸套GZ1’。在缸套GZ1’的下侧区域中设有多个扫气空气开口9’，它们以扫气缝形式构成。根据活塞K’的位置，扫气缝被活塞遮挡住或开启。通过扫气空气开口9’，被称为扫气空气81’的增压空气能流入缸套GZ1’的燃烧室2’。通过过设于缸盖内的出口阀3’，燃烧时产生的废气5’流过废气总管4’(其经由出口阀3’在其打开状态下与各自燃烧室2’流动连通)流入作为废气涡轮增压器构成的增压组71’。增压组71’的废气涡轮增压器如上所述按照本身已知方式作为主要组成部分地包括带有用于空气80’压缩的压缩机叶轮711’的压缩机以及带有用于驱动压缩机叶轮711’的涡轮机叶轮712’的涡轮机，压缩机叶轮通过一个轴按照已知方式有效稳定地与涡轮机叶轮712’连接。所述涡轮机和压缩机设置在一个壳体中并因此构成所述废气涡轮增压器，其大多以径向压缩机形式构成。所述涡轮机按照已知方式通过来自缸套GZ1’的燃烧室2’的流入的加热废气5’被驱动。为了给缸套GZ1’的燃烧室2’充填扫气空气81’，通过压缩机叶轮711’经由吸气接管从环境吸入空气80’并且该空气在废气涡轮增压器中被压缩。压缩空气80’从废气涡轮增压器通过设于下游的扩压器720’和增压空气冷却器730’经水分离器740’进入进气储集器750’，从这里起，压缩空气80’最后作为扫气空气81’通过呈扫气缝形式构成的扫气空气开口9’在增大压力下进入缸套GZ1’的燃烧室2’。利用一个或多个涡轮增压器给发动机充填增压空气的原理很早就针对所有可能类型的发动机是已知的并且相应地早在几十年前就成功应用在纵向扫气式大型二冲程柴油发动机中。此外，在此期间，随着逐步发展，由废气总管和包括扩压器、增压空气冷却器和水分离器的上述涡轮增压系统构成的废气系统的形状设计和布置总是在被进一步优化，因此，已知的废气系统此刻也很省地方地最佳并入发动机总体形状中。这尤其在安装于船舶中的纵向扫气式大型二冲程柴油发动机中是一个很重要的点，因为在船体中原则上可供使用的空间少，因而节省地方地布置发动机的组成部件是一个重要因素。但是，就是在这一点上近年来出现明显的问题，尤其在变得越来越严格的废气标准中能找到所述问题的起因，这因此首先是不期望见到的。因为废气规定变得越来越严格，近几年来对废气质量的要求变得越来越多，在这里，并非只有但尤其是废气中的氮氧化物浓度是废气标准的焦点。在这里，针对相应废气极限值的法律规定和极限值总是变得越来越严格。这尤其在大型二冲程柴油发动机中造成含有大量有害物的典型重油的燃烧以及柴油或其它燃料的燃烧总是成问题的，这是因为遵守废气极限值越来越难且在技术上越来越复杂，因而更加昂贵，甚至担心遵守废气极限值最终甚至可能不再有意义。因此在实践中，近年来关于废气净化、关键词“废气催化器”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经要求所谓的“双燃料发动机”，即能以两种不同的燃料来驱动的发动机。在气态模式中，燃气如天然<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞式内燃机，该活塞式内燃机尤其是纵向扫气式大型二冲程柴油发动机，该活塞式内燃机包括多个缸套(GZ1,GZ2)的气缸组(GZ)，每个所述气缸组具有一个燃烧室(2)和各自对应的出口阀(3)，其中所述缸套(GZ1,GZ2)的所述气缸组(GZ)的每个燃烧室(2)与同一个废气总管(4)如此流动连通，即在运行状态中，废气(5)能从所述缸套(GZ1,GZ2)的所述气缸组(GZ)的每个燃烧室(2)经由各自对应的所述出口阀(3)被供应给所述废气总管(4)，并且为了进行处理，所述废气(5)能在净化运行中从所述废气总管(4)被送入废气反应器(6)，并且该活塞式内燃机还设有增压装置(7,71,72)，该增压装置包括用于空气(80)压缩的第一增压组(71)和第二增压组(72)，来自所述废气反应器(6)的所述废气(5)能在净化运行中被供应给这些增压组，从而使得借助所述第一增压组(71)和所述第二增压组(72)被压缩的所述空气(80)能经由各自对应的扫气空气开口作为扫气空气被供应给一个或多个缸套(Z)和/或所述气缸组(GZ)的所述缸套(GZ1,GZ2)中的一个或多个所述缸套，其特征在于，废气分配管路(10)如此以基本平行于所述内燃机的曲轴(11)的方式一方面在靠近所述第一增压组(71)和所述第二增压组(72)的区域内且另一方面相对于所述活塞式内燃机的竖向(VR)在所述废气总管(4)的集气管段和所述曲轴之间延伸，从而使得所述废气(5)能从所述废气反应器(6)经由所述废气分配管路(10)被供应给所述第一增压组(71)和所述第二增压组(72)，其中所述废气分配管路(10)相对于所述竖向(VR)设置在一方面是所述第一增压组(71)和所述第二增压组(72)和另一方面是所述废气总管(4)之间以及靠近其中一个所述缸套(Z,GZ1,GZ2)。...

【技术特征摘要】
2014.10.07 US 62/060,9761.一种活塞式内燃机，该活塞式内燃机尤其是纵向扫气式大型二冲程柴油发动
机，该活塞式内燃机包括多个缸套(GZ1,GZ2)的气缸组(GZ)，每个所述气缸组具有一
个燃烧室(2)和各自对应的出口阀(3)，其中所述缸套(GZ1,GZ2)的所述气缸组(GZ)的每
个燃烧室(2)与同一个废气总管(4)如此流动连通，即在运行状态中，废气(5)能从所述
缸套(GZ1,GZ2)的所述气缸组(GZ)的每个燃烧室(2)经由各自对应的所述出口阀(3)被
供应给所述废气总管(4)，并且为了进行处理，所述废气(5)能在净化运行中从所述废
气总管(4)被送入废气反应器(6)，并且该活塞式内燃机还设有增压装置(7,71,72)，该增
压装置包括用于空气(80)压缩的第一增压组(71)和第二增压组(72)，来自所述废气反应
器(6)的所述废气(5)能在净化运行中被供应给这些增压组，从而使得借助所述第一增
压组(71)和所述第二增压组(72)被压缩的所述空气(80)能经由各自对应的扫气空气开
口作为扫气空气被供应给一个或多个缸套(Z)和/或所述气缸组(GZ)的所述缸套
(GZ1,GZ2)中的一个或多个所述缸套，其特征在于，废气分配管路(10)如此以基本平
行于所述内燃机的曲轴(11)的方式一方面在靠近所述第一增压组(71)和所述第二增压
组(72)的区域内且另一方面相对于所述活塞式内燃机的竖向(VR)在所述废气总管(4)
的集气管段和所述曲轴之间延伸，从而使得所述废气(5)能从所述废气反应器(6)经由
所述废气分配管路(10)被供应给所述第一增压组(71)和所述第二增压组(72)，其中所述
废气分配管路(10)相对于所述竖向(VR)设置在一方面是所述第一增压组(71)和所述第
二增压组(72)和另一方面是所述废气总管(4)之间以及靠近其中一个所述缸套
(Z,GZ1,GZ2)。
2.根据权利要求1所述的活塞式内燃机，其中，所述废气分配管路(10)相对于所
述竖向(VR)设置在所述第一增压组(71)和所述第二增压组(72)的高度上，并且所述第
一增压组(71)和所述第二增压组(72)设置在所述废气分配管路(10)之间且靠近其中一
个所述缸套(Z,GZ1,GZ2)。
3.根据权利要求1或2所述的活塞式内燃机，其中，布置和设置有混合段(12)，
该混合段被布置和设置成使得所述废气(5)能经由所述混合段(12)被供应给所述废气
反应器(6)。
4.根据权利要求3所述的活塞式内燃机，其中，所述混合段(12)以混合管路形式

\t设置在所述废气总管(4)和所述废气反应器(6)之间。
5.根据权利要求2或3所述的活塞式内燃机，其中，所述混合段(12)至少部分且
优选全部被整合在所述废气总管(4)内和/或所述废气总管本身作为混合段(12)来构成。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的活塞式内燃机，其中，所述混合段(12)至
少部分且优选全部被整合在所述废气反应器(6)内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的活塞式内燃机，其中，所述废气反应器(6)
和所述废气分配管路(10)构成一个共同的整体式组件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的活塞式内燃机，其中，所述废气总管(4)、所
述混合段(12)所述废气反应器(6)和所述废气分配管路(10)以共同的整体式组件形式设
置，所述整体式组件基本上平行于所述内燃机的所述曲轴(11)在一方面邻近所述第一
增压组(71)和所述第二增压组(72)且另一方面邻近其中一个所述缸套(GZ1,GZ2,Z)的
区域内延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的活塞式内燃机，其中，如此布置和设置旁通
管路(13)，即，所述废气(5)能在绕过所述废气反应器(6)的情况下被供应给所述废气分
配管路(10)。
10.根据权利要求9所述的活塞式内燃机，其中，所述旁通管路(13)设置在所述废
气总管(4)和所述废气分配管路(10)之间。
11.根据权利要求9或10所述的活塞式内燃机，其中，所述旁通管路(13)能通过
旁通阀(131)被锁闭。
12.根据权利要求11所述的活塞式内燃机，其中，所述旁通管路(13)以旁通阀(131)
形式构成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的活塞式内燃机，其中，所述废气总管(4)能
如此通过废气总管阀(40)被锁闭，即，所述废气(5)不再能从所述废气总管(4)被供应给
所述废气反应器(6)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的活塞式内燃机，其中，所述废气分配管路(10)
能通过废气分配阀(100)被如此锁闭，即，所述废气(5)不再能从所述废气反应器(6)被
供应给所述废气分配管路(10)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的活塞式内燃机，其中，所述废气总管(4)如
此包括第一废气收集室(41)和与所述第一废气收集室...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM·施瓦兹，R·鲁施，C·舒特茨，M·布鲁奇，M·葛雷夫，
申请(专利权)人：温特图尔汽柴油公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH