[发明专利]内燃机

说明书

本发明涉及内燃机，尤其涉及推动船舶的大型两冲程十字头内燃机，它具有许多气缸，每一气缸有一活塞，活塞跟这些气缸共用的曲轴的相关曲柄相连，曲柄经支承于主轴承内的主轴颈这样连接，使曲柄具有预定的相互夹角，所述夹角对于至少某些相邻的曲柄是变化的，其中，在发动机工作循环内喷入气缸的燃油量通过控制装置，是可调的。

日本专利申请刊物No.62-113844叙述了一种用于调节在发动机工作期间经燃料泵输到柴油机燃烧室内的燃料量的控制装置。日本专利刊物公开的发明以这样一种发动机作为出发点，其中燃料喷射的起始定时受固定于凸轴上的凸轮控制，燃料喷射量按照发动机负荷受处于燃油泵输送侧的准时阀开启时间变化的控制。该由凸轮起始的燃料喷射对发动机全负荷运转工况已最佳化了的，这导致部分负荷运转工况时的喷射定时相对于发动机工作循环太迟，使仅仅有限的燃料量可以喷射。因此，在部分负荷时，发动机并不产生对发动机各部件施加全负荷的功率。该日本刊物建议采用计算机作为控制装置来控制燃料喷射的起始时间，这样，在部分负荷运转工况下，在发动机工作循环的较早时刻可喷射一额外的燃料量以增加部分负荷时的发动机功率。该计算机接收发动机转速和来自配置在主轴承内的热传感器的信号，以确保该轴承不会因在部分负荷时发动机功率增加而引起的过载。

通常希望发动机所有的主轴承是相同的，这样，不必购置和储存几种不同的主轴承备件，并且在发动机内不会装上错号的主轴承。

已知的通过改变燃油量的方法来改变发动机功率及改善曲柄轴荷载分布的技术方案，其主要目的是要当前的发动机功率适应当前的发动机荷载。当发动机调速器设定到较高的荷载时，燃油供应量便增加，反之，在较低的荷载时则使燃油量减少。这种已知技术旨在使各气缸之间的供油量尽可能均匀，使机械和热负荷均匀分布。

关于相应于发动机荷载以产生一功率、从而满足功率要求的具体做法，本领域技术人员一般所能知的方法是给所有气缸供入同量的燃油。有例外的是EP0254005，它为了解决一业已测定的振动问题，让一些气缸的供油量多于另一些气缸。给各气缸的供油量多少是基于所测定的振动状况而决定的。由于振动分析能准确地确定出各气缸的实际工作状态，所以技术人员不必去做任何选择工作。EPO 254 005所述的方案的技术效果是减少振动。

除了EPO 254 005以外，本领域技术人员很难找到其它任何关于给发动机气缸不均匀供油的教导。然在曲柄轴每一旋转期间，为对每个气缸供油而选择一合适的组合供油量时，本领域技术人员面对无数种可能性却缺乏必要的指导，往往无从下手。

本发明的目的是提高发动机在全负荷和部分负荷时的功率，而不超过所容许的最大主轴承负荷。

由此，本发明的内燃机具有这样的特点，所述控制装置对所在气缸的曲柄跟相邻曲柄构成大角度的那些气缸分配的燃油量多于分配给所在气缸的曲柄跟相邻曲柄构成最小角度的那些气缸的燃油量。

根据本发明，由于供油量是基于曲轴曲柄之间的夹角来选定的，给本领域技术人员提供了一个简单的手段来选定需多供油的气缸。对于一具体的发动机而言，这些角度都是可确定下来的，所以只作一次选定便一劳永逸了。

由此获得的技术效果首先是，对于任何发动机荷载，各主轴承的负载更为均匀，因而对于最大负载的主轴承来说其负载降低了。其次是，发动机可在更高的最大负荷下工作，而不会让最大负载的主轴承过载。

在构成沿曲轴圆周方向看最小角度的曲柄之间的主轴承，承受特别大的负荷，部分是由于在曲轴同一侧径向指向外的两相邻曲柄产生的质量力引起的，部分是由于安装在两相邻曲柄的连杆轴颈上的两连杆产生的压缩力引起的，因为在两相关气缸内发生的燃烧过程的相位差一在有一定数量气缸的发动机中一仅仅是相应于该两相邻曲柄之间夹角的某一角度。因此，该主轴承必须同时接受两气缸的压缩负荷。如上所述，通常认为所有主轴承为同一结构是适当的，这意味着，在该公知的发动机中，负荷最重的轴承处于所有气缸平均压力、从而功率的上限。通过向所在气缸的曲柄跟相邻曲柄构成大夹角的气缸分配大量的燃油，在这些曲柄之间的主轴承的超负荷能力得到了利用，赋予发动机较大的功率。这一额外的功率可在发动机所有负荷下获得。这样，在本发明的发动机中，这些主轴承较公知的发动机有更均匀的负荷。