[发明专利]大型往复活塞式燃烧发动机及其控制设备和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型往复活塞式燃烧发动机，并涉及控制设备和用于控制大型往复活塞式燃烧发动机的压缩比的方法。

背景技术

在往复活塞式燃烧发动机中，对于燃烧、热效率并且对于废气排放而言，压缩比是一个重要的参数。压缩比通常被选择以产生最佳发动机性能。该选择通常与高负载发动机性能最相关。为了使整个操作范围内的性能最佳，期望具有可变压缩比，但由于这种系统的复杂性，因此通常进行折衷而限定恒定压缩比。

对于能够在具有不同点火性能的不同燃料量的条件下运行的往复活塞式燃烧发动机能够而言，或者对于能够根据狄塞尔循环以液体柴油来运行和根据奥图循环以汽油来运行的所谓的双燃料发动机而言，该问题变得甚至更关键，这是由于既可以借助柴油进行狄塞尔循环也可以借助汽油进行奥图循环的共用压缩比的范围非常窄。在这种情况下，必须对狄塞尔循环性能和奥图循环性能进行折衷。这在一些情况下可能是可行的，但为了使发动机性能最佳，需要可变压缩比。

已知存在不同的方案来改变小型往复活塞式内燃机中的压缩比，诸如围绕活塞销或围绕主轴承的偏心套筒，或者用于调节缸体盖和曲轴中心线之间的距离的偏心轴和机构。这些方案通常相当复杂，并且在不对发动机进行重大的重新设计的情况下不容易适用于大型往复活塞式燃烧发动机。另外，这些方案将需要大量的钢和铁以确保大型发动机中的刚性发动机结构。

而且，已知的大型往复活塞式燃烧发动机并且特别是例如在船舶和电站中使用的柴油类型的大型二冲程往复活塞式燃烧发动机的构造不同于小型往复活塞式燃烧发动机的构造。已知的大型往复活塞式燃烧发动机包括：分别配备有缸套的一个或多个缸体；以可动的方式布置在相应的缸套内的一个或多个活塞；以及以可旋转的方式布置在曲轴壳体中的曲轴，其中每个活塞均经由活塞杆连接到相应的十字头，并且每个十字头均经由连杆连接到曲轴以驱动该曲轴。活塞杆通常被沿着它们的纵向轴线被线性地引导，并且相应的十字头将活塞杆的线性运动转换为连杆的非线性运动。

在JP 61-197731 A中描述了一种大型可变压缩比柴油发动机。所述的柴油发动机包括用于改变压缩比的可移位的出口阀座。该方案被认为太笨重并且为了实施该方案需要相当大量的钢。

发明内容

本发明的目的是提供一种其中压缩比能够被改变并且可变压缩比的控制需要较小的额外空间或不需要额外空间的大型往复活塞式燃烧发动机、和控制设备以及用于控制大型往复活塞式燃烧发动机的压缩比的方法，其中所述控制设备能够被集成在十字头中或集成在活塞中。

该目的根据本发明的大型往复活塞式燃烧发动机以及控制设备和方法来满足。

根据本发明的大型往复活塞式燃烧发动机包括：配备有缸套的至少一个缸体；至少一个活塞，所述活塞以可动的方式布置在所述缸套内；以及曲轴，所述曲轴以可旋转的方式布置和/或轴颈连接在曲轴壳体中，其中所述活塞在各种情况下都经由活塞杆连接到十字头，并且所述十字头在各种情况下都经由连杆连接到所述曲轴以驱动所述曲轴。另外，所述十字头或所述活塞中的一者或者所述十字头和所述活塞这二者在各种情况下都设置有用于控制所述往复活塞式燃烧发动机的压缩比的控制设备。所述十字头通常将所述活塞杆的线性运动转换为所述连杆的非线性运动。

在所述大型往复活塞式燃烧发动机的有利实施方式中，所述控制设备包括驱动机构，所述驱动机构设置在所述十字头中或该十字头处，或者设置在所述活塞中或该活塞处，以使所述活塞杆和/或所述活塞相对于所述十字头移位。

所述控制设备例如能包括下列一个或多个部件：能够旋转的偏心十字头销；与十字头销相配合的偏心衬套，其中所述衬套能够旋转；转动机构，所述转动机构用于使所述十字头销或所述衬套中的一者转动或者使所述十字头销和所述衬套这二者转动；和锁定机构，所述锁定机构用于锁定所述十字头销或所述衬套中的一者或者锁定所述十字头销和所述衬套这二者。

所述控制设备任选地能够包括：第一螺纹部，所述第一螺纹部设置成与所述活塞杆连接，例如设置在所述活塞杆的端部处；第二螺纹部，所述第二螺纹部与所述第一螺纹部相配合；以及转动机构，所述转动机构设置在所述十字头中或该十字头处，或者设置在所述活塞中或该活塞处，以使所述第一螺纹部或所述第二螺纹部转动。

有利地或者另外，所述控制设备能够包括：至少一个楔形部；与所述楔形部和所述活塞杆操作连接的配对部，例如为楔形配对部；以及驱动机构，所述驱动机构用于移动所述楔形部或所述配对部中的一者或者移动所述楔形部和所述配对部这二者。