[发明专利]用于大型发动机的气缸装置以及冷却方法

说明书

用于大型发动机的气缸装置以及冷却方法。本发明涉及一种用于大型发动机的具有气缸衬套和气缸盖的气缸装置。气缸装置具有冷却回路，该冷却回路以这样的方式连接到第一冷却入口、第二冷却入口、第一冷却出口和第二冷却出口，即，冷却流体能够从第一冷却出口被引导到第一冷却入口和第二冷却入口，其中，可控的混合阀布置在第一冷却出口和第一冷却入口之间的冷却回路中。循环泵布置在在混合阀和第一冷却入口之间的冷却回路中，用于使冷却流体从第一冷却出口再循环到第一冷却入口。混合阀流动连接到循环泵、第一冷却出口和用于供应新鲜冷却流体的冷却流体供应部，其中，混合阀被设计成使得冷却流体的可再循环量能够被调节。

技术领域

本发明涉及用于大型发动机的气缸装置、具有根据本发明的气缸装置的大型发动机以及用于冷却具有根据本发明的气缸装置的大型发动机的方法。

背景技术

可以被设计为二冲程或四冲程发动机的大型发动机(例如，纵向扫气二冲程大型柴油发动机)通常被用作船舶的驱动单元或者甚至用于固定的操作，例如用于驱动大型发电机以产生电能。发动机通常在连续操作中运行相当长的时间，这对操作安全和可用性提出了高要求。因此，特别长的维护间隔、低磨损和操作材料的经济处理是经营者的中心标准。大型发动机通常具有内径(孔)至少为200mm的气缸。现在，使用具有高达1000mm或甚至更大的孔的大型发动机。

已知不同类型的大型发动机，它们中的每一个都可以被设计为二冲程或四冲程发动机。关于经济和有效的操作、符合废气排放阈值和资源的可用性，还在寻求作为传统上用作大型发动机的燃料的重质燃料油的替代品。在这方面，既使用液体燃料(即，以液体状态引入到燃烧室的燃料)，又使用气体燃料(即，以气体状态引入到燃烧室的燃料)。

液体燃料的示例是各种质量等级的重质燃料油、煤油、柴油和汽油、醇(特别是甲醇或乙醇)、生物产生的燃料(生物燃料)(例如，FAME，其部分地与上述传统燃料混合，或者还有乳液或悬浮液)。例如，已知的是，被称为MSAR(多相超细雾化残余物)的乳液被用作燃料。众所周知的悬浮液是煤粉和水的悬浮液，其也被用作大型发动机的燃料。例如LNG(液化天然气)的天然气、乙烷和丙烷被称为气体燃料，例如在作为LPG的混合物中。

单纯利用重质燃料油或单纯利用另一种基于石油的燃料来操作的另一众所周知的替代是设计大型发动机，使得所述大型发动机可以用两种或多种不同的燃料来操作，其中，根据操作情况或环境，这些发动机用一种燃料或另一种燃料来操作。这种大型发动机，也称为多燃料大型发动机，其在操作期间可以从燃烧第一燃料的第一模式切换到燃烧第二燃料的第二模式，或者可以从燃烧第二燃料的第二模式切换到燃烧第一燃料的第一模式。此外，所述大型发动机同时用两种燃料操作也是可能的。例如，可以将第一燃料和第二燃料两者喷射到一个或多个气缸中，使得燃烧过程基于第一燃料的燃烧和第二燃料的燃烧两者(“燃料共享”)。然而，第一数量的气缸仅用第一燃料来操作同时第二数量的气缸仅用第二燃料来操作也是可能的。

可以用两种不同燃料来操作的大型发动机的已知设计是目前使用术语“双燃料发动机”的发动机的类型。一方面，这些发动机可以以气体模式操作(其中，气体燃料，例如天然气、甲烷、乙烷、丙烷或低闪点液体LFL，例如甲醇、乙醇、LPG或DME)被引入到燃烧室中进行燃烧，另一方面，这些发动机可以以液体模式操作(其中，例如重质燃料油或另一种液体燃料的液体燃料可以在同一发动机中燃烧)。此外，双燃料发动机按同时使用两种燃料的混合模式操作也是可能的。这些大型发动机可以是二冲程和四冲程发动机，尤其也可以是纵向扫气二冲程大型柴油发动机。

众所周知，在操作状态下气缸衬套承受的负载在气缸衬套的上部区域中特别高，即，在操作状态下活塞穿过气缸盖附近的上止点的部分。在活塞的上止点位置附近(即，当由气缸衬套、气缸盖和活塞包围的燃烧室的容积近似最小时)，空气燃料混合物被点燃，或者其自身点燃。这导致气缸衬套中的高温和高压，所述高温和高压也承受强烈的动态变化，这尤其是由于活塞的移动和燃烧室的不断变化的容积。