本发明专利技术涉及具有可变压缩比装置的内燃机。内燃机包括活塞、曲轴、活塞杆、十字头、十字头销、连杆以及用于改变发动机压缩比的可变压缩比装置。活塞杆包括冷却通道。十字头销包括至少一个第一流动路径和至少一个第二流动路径，第一流动路径用于引导待供给到至少一个冷却通道的冷却流体，第二流动路径用于引导待从至少一个冷却通道排出的冷却流体。第一流动路径布置成与由流体腔的底部限定的底部平面相距第一距离，并且第二流动路径布置成与底部平面相距第二距离。第一距离小于第二距离。第一流动路径包括布置在十字头销的平行于底部平面的第一横截面中多个第一通道。的第一横截面中多个第一通道。的第一横截面中多个第一通道。
【技术实现步骤摘要】
具有可变压缩比装置的内燃机
[0001]本专利技术涉及一种内燃机、一种用于运行内燃机的方法以及一种十字头销。
[0002]本专利技术优选地涉及一种内燃机，例如大型船用或船舶发动机或固定发动机，这些发动机的气缸具有至少200mm的内径。发动机优选为二冲程发动机或二冲程十字头发动机。发动机可以是气体燃料发动机、双燃料或多燃料发动机。液体和/或气体燃料在这种发动机中的燃烧以及自燃或强制点火是可能的。
[0003]内燃机可以是纵向扫气的二冲程发动机。
[0004]术语“内燃机”还指不仅可以以柴油模式(其特征在于燃料的自燃)，而且可以以奥托模式(其特征在于燃料的强制点火)或以两者的混合运行的大型发动机。此外，术语“内燃机”尤其包括双燃料发动机和大型发动机，在所述大型发动机中，燃料的自燃用于另一种燃料的强制点火。
[0005]发动机速度优选低于800RPM(特别是对于四冲程发动机)，更优选低于200RPM(特别是对于二冲程发动机)，该速度表示低速发动机的标志。
[0006]燃料可以是柴油或船用柴油或重质燃料油或乳化液或浆液或甲醇或乙醇以及气体燃料，如液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)等。
[0007]可能根据要求添加的其他可能燃料有：LBG(液化沼气)、生物燃料(例如，由藻类或海藻制成的油)、氨、氢、来自CO2的合成燃料(例如，由电转气(Power
‑
To
‑
Gas)或电转液(Power
‑
To
‑
Liquid)制成)。
技术介绍
[0008]大型船舶，特别是用于运输货物的船，通常由内燃机驱动，特别是柴油和/或气体燃料发动机，主要是二冲程十字头发动机。
[0009]在往复活塞式内燃机中，压缩比(即内燃机中气缸和燃烧室的容积在它们的最大值与最小值之间的比率)对燃烧、热效率和废气排放来说是重要参数。通常，选择压缩比以产生最佳的发动机性能。高负荷发动机性能对选择来说经常是最相关点。为了在整个工作范围上的最佳性能，需要可变压缩比，但是由于这种系统的复杂性，通常作出折衷，该折衷就是限定恒定压缩比。
[0010]EP2687707A2公开了一种大型往复活塞式内燃机，该内燃机具有用于控制该往复活塞式内燃机的压缩比的控制设备。
[0011]EP3805538A1公开了一种用于改变发动机的压缩比的可变压缩装置，该发动机包括连接到活塞杆的十字头销，十字头销的内部设置有流体腔，在该流体腔中，活塞杆通过将压力增加的工作流体供给到流体腔中而沿增大压缩比的方向移动。泵增加工作流体的压力。
[0012]可变压缩比(VCR)系统可以通过位于十字头销中的液压缸连续地调节压缩比，液压缸用于在竖直方向上移动活塞杆。在正常的发动机运行期间可以调节压缩比。该调节允许优化部分负荷下的性能而不损害高/满负荷下的性能。对于双燃料发动机，可以分别针对
每种燃料模式优化压缩比(对于柴油模式为高压缩比，对于气体燃料模式为低压缩比)。取决于运行条件(扫气温度、燃料气体的甲烷数、波浪荷载等)的压缩比的优化是可能的。
[0013]对于液压VCR系统的连续可靠操作，从液压腔/缸的低泄漏是重要的。除了气缸间隙之外，油粘度对于泄漏起着重要的作用。油粘度高度依赖于温度，因此VCR系统的流体腔中的油的温度越低，VCR腔泄漏越小。
[0014]在活塞中被加热并经由十字头销从活塞杆排出的活塞冷却油可以加热十字头销和流体腔中的液压油。
技术实现思路
[0015]本专利技术的目的是避免现有技术的缺点，特别是提供一种内燃机和一种操作内燃机的方法，该内燃机和该方法允许VCR系统的连续可靠操作。
[0016]该目的通过本专利技术的内燃机和用于运行内燃机的方法来实现。
[0017]内燃机具有至少一个气缸。优选地，内燃机是具有至少一个内径为至少200mm的气缸的大型船用发动机。内燃机可以是低压燃料气体发动机或双燃料发动机。
[0018]内燃机具有至少一个活塞，该活塞能移动地布置在气缸内。对于每个气缸，内燃机还包括能旋转地布置的曲轴，活塞在每种情况下经由活塞杆连接到十字头，并且十字头销连接到活塞杆。十字头在每种情况下经由连杆连接到曲轴以驱动曲轴。
[0019]内燃机包括用于改变发动机的压缩比的可变压缩比装置。可变压缩比装置允许改变在上止点处在活塞上方的容积。
[0020]可变压缩比装置包括布置在十字头销的内部中的流体腔，其中，活塞杆能相对于流体腔的底部移动。该移动可以由被供给到流体腔中和从流体腔出来的压力增加的工作流体(例如工作油)引起。
[0021]内燃机可以包括泵送装置，该泵送装置用于将工作流体输送到流体腔中和从流体腔中输送出来以改变压缩比。
[0022]典型地，活塞杆可以在活塞杆的靠近十字头销的端部部分处包括具有较大直径的端部。活塞杆的靠近十字头销的下端部的外周表面可沿径向方向向外突出，因此端部的直径大于活塞杆的中间部分的直径。
[0023]工作流体可以在活塞杆靠近十字头销的端部下方引入到流体腔中。端部可包括用于将工作流体保持在活塞杆下方的密封件。
[0024]对于最高压缩比，活塞杆的端部的扩大部分可以抵靠上抵靠构件，例如流体腔的上抵靠面。对于最小压缩比，活塞杆可以抵靠流体腔的底部。
[0025]活塞杆包括多个冷却通道。用于引导冷却流体的多个冷却通道形成在活塞杆内并沿活塞的冲程方向延伸。
[0026]十字头销包括至少一个第一流动路径和至少一个第二流动路径，第一流动路径用于引导待供给到多个第一冷却通道中的至少一个的冷却流体(例如冷却油)，第二流动路径用于引导待从多个第二冷却通道中的至少一个排出的冷却流体。
[0027]第一流动路径布置成与由流体腔的底部限定的底部平面相距第一距离，并且第二流动路径布置成与底部平面相距第二距离，第一距离和第二距离是沿相同方向测量的。第一距离小于第二距离，使得在冲程方向上，第一流动路径布置在第二流动路径与底部平面
之间。优选地，流体腔的底部是平坦的，并且底部平面包括流体腔的底部，使得在活塞杆和底部之间仅存在一个连贯的流体腔。
[0028]因此，与第二流动路径相比，第一流动路径到可容纳在流体腔中的任何工作流体的距离较小。
[0029]第一流动路径包括多个第一通道，所述第一通道布置在十字头销的平行于底部平面的第一横截面中，优选地，所述第一通道均匀地布置。
[0030]第一流动路径用于将冷却流体供给到活塞杆中，而第二流动路径用于排出冷却流体。通常，经由第一流动路径输送的冷却流体比经由第二流动路径输送的冷却流体冷。第一流动路径限定了冷却平面，该冷却平面可以将流体腔中的工作流体与第二流动路径屏蔽开。因此，减少或甚至防止了容纳在流体腔中的工作流体(例如液压油)被在活塞中受到加热并经由第二流动路径从活塞杆排出的冷却流体升温。当工作流体保持其温度时，减少了工作流体泄漏的风险，并且可以非常精确地控制压缩比。
[0031]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种内燃机(100)，该内燃机具有至少一个气缸(1)，所述内燃机优选地是具有至少一个内径为至少200mm的气缸(1)的大型船用发动机，所述内燃机优选地是低压燃料气体发动机、双燃料或多燃料发动机，所述内燃机具有至少一个活塞(6)，所述活塞能移动地布置在所述气缸(1)内，所述内燃机具有能旋转地布置的曲轴(2)，所述活塞(6)经由活塞杆(7)连接至十字头(8)，并且十字头销(11)连接至所述活塞杆(7)，并且所述十字头(8)经由连杆(9)连接至所述曲轴(2)以驱动所述曲轴(2)，所述内燃机包括用于改变发动机(100)的压缩比的可变压缩比装置(10)，所述可变压缩比装置(10)配备有布置在所述十字头销(11)的内部中的流体腔(12)，所述活塞杆(7)通过被供给到所述流体腔(12)中的压力增加的工作流体而能在所述流体腔中相对于所述流体腔(12)的底部(13)移动，所述活塞杆(7)包括多个冷却通道(14a，14b)，所述十字头销(11)包括至少一个第一流动路径(15)和至少一个第二流动路径(16)，所述第一流动路径(15)用于引导待供给到所述多个冷却通道中的至少一个冷却通道(14a)中的冷却流体，所述第二流动路径(16)用于引导待从所述多个冷却通道中的至少一个冷却通道(14b)中排出的冷却流体，其特征在于，所述第一流动路径(15)布置成与由所述流体腔(12)的底部(13)限定的底部平面(17)相距第一距离(d1)，并且所述第二流动路径(16)布置成与所述底部平面(17)相距第二距离(d2)，所述第一距离(d1)小于所述第二距离(d2)，其中，所述第一流动路径(15)包括多个第一通道(18)，所述第一通道(18)布置在所述十字头销(11)的平行于所述底部平面(17)的第一横截面(19)中，优选地，所述第一通道均匀地布置。2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述第二流动路径(16)包括至少一个第二通道(20)，所述第二通道(20)布置在所述十字头销(11)的平行于所述底部平面(17)的第二横截面(21)中，优选地，所述第二流动路径(16)包括多个第二通道(20)，更优选地，所述第二通道(20)均匀地布置。3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中，所述第一流动路径(15)包括第一数量的第一通道(18)，并且所述第二流动路径(16)包括第二数量的第二通道(20)，其中：所述第一数量大于所述第二数量，和/或所述第一通道(18)的直径(D1)小于所述第二通道(20)的直径(D2)，和/或所述第一通道(18)之间的距离(d3)小于所述第二通道(20)之间的距离(d4)。4.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中：所述第一通道的直径(D1)在5mm和50mm之间，和/或所述第一通道的数量在5和30之间，和/或所述第一通道之间的距离(d3)在10mm和70mm之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中：所述十字头销(11)包括分流环(22)，所述分流环(22)布置成限定第一环形室(23)，所述第一环形室(23)与用于向活塞(6)供给冷却流体的至少一个冷却通道(14a)流体连接并且与所述第一流动路径(15)流体连
接，并且所述分流环(22)布置成限定第二环形室(24)，所述第二环形室(24)与用于从所述活塞(6)排出冷却流体的至少一个冷却通道(14b)流体连接并且与所述第二流动路径(16)流体连接，所述第一环形室(23)和所述第二环形室(24)彼此分开，优选地流体紧密地彼此分开，所述第一环形室(23)到所述流体腔(12)的所述底部(13)的距离小于所述第二环形室(24)到所述流体腔(12)的所述底部(13)的距离。...
【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：温特图尔汽柴油公司，
类型：发明
国别省市：
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