[发明专利]内燃发动机

说明书

披露了一种二冲程单流扫气式十字头内燃发动机，其包括至少一个气缸、气缸盖、活塞、燃料供应系统、以及扫气系统。该气缸具有气缸壁，该气缸盖布置在该气缸的顶部上并且具有排气阀，该活塞沿着中心轴线在下止点与上止点之间可移动地布置在该气缸内，该扫气系统具有布置在该气缸的底部处的扫气入口，该燃料供应系统被配置为将燃料注入在该活塞与该气缸盖之间限定的主燃烧室中。该发动机进一步包括预燃室组件，该预燃室组件包括内预燃室和外预燃室。该内预燃室设有点燃系统，该点燃系统被配置为点燃该内预燃室中的燃料/空气混合物。

技术领域

本发明涉及一种二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机以及一种用于二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的预燃室组件。

背景技术

二冲程内燃发动机在如集装箱船、散装货船以及油轮等船舶中用作推进发动机。减少来自内燃发动机的不利排气已经变得越来越重要。

减少不利排气的量的有效方式是将例如重燃油(HFO)等燃油换成燃料气体。燃料气体可以在压缩冲程结束时注入气缸，此时可以通过气缸中的气体在被压缩时所达到的高温或通过点燃引燃燃料而将燃料气体立即点燃。然而，在压缩冲程结束时将燃料气体注入气缸中需要在注入之前压缩燃料气体以克服气缸中的高压的高压压缩机。

然而，高压气体压缩机的制造和维护是昂贵且复杂的。避免使用高压压缩机的一种方式是将发动机配置成在压缩冲程开始时(此时气缸中的压力显著较低)注入燃料气体。

DK 176118B披露了这样的发动机。为了确保燃料气体的恰当点燃，在气缸盖中设置了引燃预燃室。将一定量的引燃燃料注入引燃预燃室中，然后点燃。这产生了火焰，从而点燃气缸的主燃烧室中的燃料气体。

WO 2013007863披露了在气缸盖中设有预燃室的发动机的另一示例，其中将一定量的液体引燃燃料注入预燃室中来开启点燃。

然而，必须将显著量的液体引燃燃料注入预燃室中以确保主燃烧室中的燃料空气混合物的恰当点燃。由于液体引燃燃料的燃烧导致显著更高水平的不利排气，因此失去了使用燃料气体的一些益处。这对于具有大燃烧室的大型发动机来说尤其是个问题。

此外，预燃室还需要大，以使得能够产生足够大小的火焰来确保主燃烧室中的燃料的恰当点燃。然而，这使得控制预燃室的温度具有挑战性，这对于防止引燃燃料的不着火和不清洁燃烧很重要。

因此，提供在二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的主燃烧室中点燃燃料的改进方式仍然是个问题。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，该内燃发动机包括至少一个气缸、气缸盖、活塞、燃料供应系统、以及扫气系统，该气缸具有气缸壁，该气缸盖布置在该气缸的顶部上并且具有排气阀，该活塞沿着中心轴线在下止点与上止点之间可移动地布置在该气缸内，该扫气系统具有布置在该气缸的底部处的扫气入口，该燃料供应系统被配置为将燃料注入在该活塞与该气缸盖之间限定的主燃烧室中，其中，该发动机进一步包括预燃室组件，该预燃室组件包括内预燃室和外预燃室，该外预燃室通过第一开口通入该主燃烧室并且流体地连接至该内预燃室，其中，该内预燃室设有点火系统，该点火系统被配置为点燃该预燃室组件内的燃料/空气混合物，从而产生蔓延到该主燃烧室中而点燃该主燃烧室中的燃料的火焰。

因此，通过对发动机提供预燃室组件，内预燃室可以变得更小，因为不再需要点燃主燃烧室中的燃料与空气的混合物，而仅需要点燃预燃室组件的另一预燃室、例如外预燃室中的燃料与空气的混合物。这可以减少产生的不利排气的量。还可以进一步使得更容易控制内预燃室的温度、由此降低了引燃燃料的不着火和不清洁燃烧的风险。

该内燃发动机优选地是用于具有至少400kW每缸的功率的推进船舶或固定式发电厂的大型低速涡轮增压式二冲程单流扫气式十字头内燃发动机。内燃发动机可以包括涡轮增压器，该涡轮增压器由内燃发动机产生的废气驱动并且被配置为对扫气进行压缩。