本發(fā)明涉及十字頭式(crossheadtype)大型蝸輪增壓二沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有用于控制從發(fā)動(dòng)機(jī)而來(lái)的排氣的閥設(shè)備。

背景技術(shù)：

十字頭式的大型蝸輪增壓二沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通常用在大型船舶的推進(jìn)系統(tǒng)中或作為發(fā)電廠的原動(dòng)機(jī)。通常，發(fā)動(dòng)機(jī)包括單排汽缸，其每一個(gè)設(shè)置有在汽缸頂部處的單個(gè)排氣閥且具有細(xì)長(zhǎng)的排氣接收器，所述接收器沿汽缸的行延伸，其中排氣接收器經(jīng)由排氣閥連接到汽缸。

在已知的發(fā)動(dòng)機(jī)中，從排氣接收器而來(lái)的排氣的總量被直接引導(dǎo)到渦輪增壓器的渦輪機(jī)部分或在其被引導(dǎo)到渦輪增壓器之前被引導(dǎo)到排氣凈化系統(tǒng)。是否總的排氣量被引導(dǎo)到氣體凈化系統(tǒng)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的具體區(qū)域的排放需求。在另一操作模式中，從排氣接收器而來(lái)的排氣被分為兩股分開(kāi)的氣流，使得一股氣流被直接供應(yīng)到渦輪增壓器而另一股氣流在被引導(dǎo)到渦輪增壓器之前被引導(dǎo)到排氣凈化系統(tǒng)。該操作模式通常在需要?dú)怏w凈化系統(tǒng)的具體溫度時(shí)應(yīng)用，因?yàn)闊崤艢獯_保氣體凈化系統(tǒng)的溫度被保持。

發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置有閥設(shè)備，用于控制從發(fā)動(dòng)機(jī)而來(lái)的排氣。通常，已知的閥設(shè)備包括殼體，所述殼體具有第一入口和第二入口，所述第一入口和第二入口定位為彼此相反且每一個(gè)都連接到排氣接收器，用于將排氣接收到殼體中。兩個(gè)蝶形閥(在每一個(gè)入口處有一個(gè))控制進(jìn)入殼體的排氣流。殼體還具有連接到渦輪增壓器的一個(gè)或多個(gè)排氣出口。

現(xiàn)有的控制到殼體的排氣流的方法存在缺點(diǎn)，由于密封面中的窄容差，閥設(shè)備所需要的大蝶形閥難以設(shè)計(jì)。進(jìn)而，用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的大蝶形閥昂貴且非常重，由此需要非常剛性的支撐，其也很重，以用于避免損害發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。進(jìn)一步的缺點(diǎn)是大蝶形閥的打開(kāi)難以準(zhǔn)確地控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是提供十字頭式的大型蝸輪增壓二沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有閥設(shè)備以用于控制從發(fā)動(dòng)機(jī)而來(lái)的排氣，其中如上所述的缺點(diǎn)被消除或顯著減少。更具體地，目的是提供更輕且更成本有效的閥設(shè)備，其更容易設(shè)計(jì)和控制。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方案通過(guò)十字頭式的大型蝸輪增壓二沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)上述目的與許多其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征(將在下文描述)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括：

-單行汽缸，每一個(gè)汽缸在頂部處設(shè)置有單個(gè)排氣閥，

-細(xì)長(zhǎng)的排氣接收器，沿汽缸的行延伸，排氣接收器經(jīng)由排氣閥而連接到汽缸，

-閥設(shè)備，用于控制從排氣接收器供應(yīng)的排氣，閥設(shè)備包括：

-殼體，具有第一入口、第二入口和出口，所述第一入口和第二入口彼此相反定位且每一個(gè)連接到排氣接收器，用于將排氣接收到殼體中，所述出口用于讓排氣離開(kāi)殼體，

-可動(dòng)閥構(gòu)件，布置在殼體中且適于控制通過(guò)入口的排氣供應(yīng)，

-促動(dòng)器件，連接到閥構(gòu)件，用于讓閥構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，

其中閥構(gòu)件配置為在入口之間進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)，且促動(dòng)器件包括線性促動(dòng)器，其配置為讓閥構(gòu)件在入口之間運(yùn)動(dòng)，且閥構(gòu)件適于在定位于第一入口時(shí)關(guān)閉第一入口，且適于在定位于第二入口時(shí)關(guān)閉第二入口。

通過(guò)讓閥構(gòu)件在入口之間進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)，其中閥構(gòu)件在其定位在相應(yīng)入口時(shí)關(guān)閉入口，單個(gè)閥構(gòu)件可控制通過(guò)多個(gè)入口進(jìn)入殼體的排氣流。

進(jìn)而，與具有兩個(gè)蝶形閥的方案相比，這種設(shè)備是相對(duì)輕的，由此不需要特別剛性的支撐。該設(shè)計(jì)也更容易控制，因?yàn)閮H閥構(gòu)件的線性運(yùn)動(dòng)需要被控制，以打開(kāi)或關(guān)閉入口。另一優(yōu)勢(shì)是，由于線性運(yùn)動(dòng)，密封面不要求窄容差。

在一實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣體凈化設(shè)備，例如選擇性催化還原(scr)反應(yīng)器，其布置在入口之一與排氣接收器之間。以此方式，排氣可在被引導(dǎo)到閥設(shè)備之前被引導(dǎo)通過(guò)反應(yīng)器，以用于凈化。排放需求已經(jīng)(且將繼續(xù))漸漸難以滿足，特別是在單氮氧化物(nox)水平方面。scr反應(yīng)器是降低燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中nox排放物的高效手段。

在另一實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括連接到用于讓排氣離開(kāi)殼體的出口的渦輪增壓器。

而且，殼體可以包括另一出口，其連接到另一渦輪增壓器。取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸，可需要兩個(gè)渦輪增壓器來(lái)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)壓縮空氣的需要。

在另一實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)包括密封器件，其布置在每一個(gè)入口的周邊處，使得在閥構(gòu)件定位為關(guān)閉入口之一時(shí)，閥構(gòu)件在相應(yīng)入口處被迫抵靠密封器件。密封器件可以包括用于密封目的的任何合適器件。

用于十字頭式大型蝸輪增壓二沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量是顯著的，且需要用于處理氣體的大型系統(tǒng)。由此，每一個(gè)入口可以包括通道，其具有大致圓形的橫截面，所述橫截面具有至少400mm的直徑。

另外，線性促動(dòng)器可以配置為讓閥構(gòu)件運(yùn)動(dòng)至少250mm。

而且，線性促動(dòng)器可以配置為讓閥構(gòu)件在入口之間任何位置運(yùn)動(dòng)和將閥構(gòu)件保持在入口之間的任何位置。以此方式，可以將排氣分開(kāi)，使得其流過(guò)兩個(gè)入口。在僅排氣的一部分要通過(guò)氣體凈化系統(tǒng)清潔、或在排氣的一部分應(yīng)用于其他目的時(shí)，例如用于循環(huán)或用于加熱，則將排氣分開(kāi)是有利的。

進(jìn)而，線性促動(dòng)器可以是液壓促動(dòng)器、氣動(dòng)促動(dòng)器、氣力馬達(dá)或電機(jī)械促動(dòng)器。

在另一實(shí)施例中，促動(dòng)器件可以包括多于一個(gè)的線性促動(dòng)器。

附圖說(shuō)明

在本發(fā)明的以下詳細(xì)部分中，參考附隨的示意性附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其是處于展示一些非限制性實(shí)施例的目的，且其中：

圖1顯示了具有根據(jù)本發(fā)明的閥設(shè)備的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的截面。

圖2顯示了閥設(shè)備的截面圖，在該情形中總的排氣量被引導(dǎo)通過(guò)scr反應(yīng)器，

圖3顯示了閥設(shè)備的截面圖，在該情形中沒(méi)有任何排氣被引導(dǎo)通過(guò)scr反應(yīng)器，且

圖4顯示了閥設(shè)備的截面圖，在該情形中一些排氣被引導(dǎo)通過(guò)scr反應(yīng)器。

所有圖是示意性的且不必按比例繪制，且它們僅顯示了對(duì)闡述本發(fā)明來(lái)說(shuō)必要的那些部件，其他部件被省略或僅僅示意性展示。

具體實(shí)施方式

十字頭式大型蝸輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的總構(gòu)造和操作是眾所周知的且不在本發(fā)明中進(jìn)一步說(shuō)明。在下文給出關(guān)于用于控制從發(fā)動(dòng)機(jī)而來(lái)的排氣的閥設(shè)備和排氣系統(tǒng)操作的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1的實(shí)施例。發(fā)動(dòng)機(jī)1可以例如用作航海船舶中的主發(fā)動(dòng)機(jī)，或用作在發(fā)電廠運(yùn)行發(fā)電機(jī)的固定發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的總輸出例如可以為5000到110000kw的范圍。

發(fā)動(dòng)機(jī)1設(shè)置有彼此成行并排布置的多個(gè)汽缸2。每一個(gè)汽缸設(shè)置有排氣閥3?？赏ㄟ^(guò)排氣閥3打開(kāi)和關(guān)閉的排氣通道(未示出)連接到排氣接收器4。排氣接收器4設(shè)置為與汽缸2的行平行。排氣接收器4是大容器，其具有的尺寸在最佳氣體流動(dòng)、背壓和聲響特點(diǎn)方面特別適于發(fā)動(dòng)機(jī)1特性。

排氣接收器經(jīng)由第一和第二排氣管道7、8連接到閥設(shè)備的殼體9的第一和第二入口5、6，使得從排氣接收器4而來(lái)的熱且增壓的排氣可通過(guò)任一入口5、6而被引導(dǎo)到殼體9。從殼體9，排氣被引導(dǎo)通過(guò)出口10朝向渦輪增壓器11的渦輪機(jī)部分。取決于發(fā)動(dòng)機(jī)1的尺寸，可能需要多于一個(gè)的渦輪增壓器11。在這種情況下，其數(shù)量對(duì)應(yīng)于所需渦輪增壓器11的數(shù)量的出口10被布置在殼體9中。

選擇性催化還原(scr)反應(yīng)器12布置在排氣接收器4和殼體9的第一入口5之間的第一排氣管道7中。由此，第一管道7中的排氣在進(jìn)入殼體9之前流過(guò)scr反應(yīng)器12，使得，通過(guò)將nox轉(zhuǎn)換為氮?dú)夂脱鯕?，排氣中的nox被去除，或至少其量被顯著減小。從scr反應(yīng)器12的排放端部，排氣通過(guò)第一入口5而被引導(dǎo)到殼體9，且隨后通過(guò)出口10達(dá)到渦輪增壓器11。排氣被排放到渦輪增壓器下游的大氣中。

圖2-4顯示了包括線性促動(dòng)器14的閥設(shè)備，所述線性促動(dòng)器具有用于執(zhí)行線性運(yùn)動(dòng)的軸15，其中軸15被連接到閥構(gòu)件13，用于讓閥構(gòu)件13在殼體9內(nèi)部在第一和第二入口5、6之間運(yùn)動(dòng)。所示的閥設(shè)備具有用于殼體9中的閥構(gòu)件13的三個(gè)不同位置，以有助于發(fā)動(dòng)機(jī)的三個(gè)不同操作模式，這取決于在排氣中去除nox的需要。在特殊區(qū)域，所謂的排放控制區(qū)域，其中建立了嚴(yán)格的使得空氣攜帶的排放物最小化的規(guī)定，必要的是引導(dǎo)總的排氣量通過(guò)scr反應(yīng)器12，而在排放控制區(qū)域以外的外海，可不必引導(dǎo)任何氣體通過(guò)scr反應(yīng)器12。在其他情況下，僅需要將排氣的一部分引導(dǎo)通過(guò)scr反應(yīng)器12。

在圖2中顯示了本發(fā)明的截面圖，其中所有排氣被引導(dǎo)通過(guò)scr反應(yīng)器12。這里，閥構(gòu)件13定位在第二入口6且關(guān)閉第二入口6，由此防止氣體通過(guò)第二入口6進(jìn)入殼體9。由此，從排氣接收器4而來(lái)的所有氣體在氣體通過(guò)第一入口5進(jìn)入殼體9之前被引導(dǎo)通過(guò)第一排氣管道7和scr反應(yīng)器12。

隨后，氣體通過(guò)殼體的出口10離開(kāi)，從該處氣體被引導(dǎo)到渦輪增壓器11的渦輪機(jī)部分。在氣體中的nox應(yīng)被去除或至少應(yīng)減少時(shí)，例如在船舶處于排放控制區(qū)域時(shí)，使用閥構(gòu)件13的該位置。

圖3顯示了本發(fā)明的截面圖，其中閥構(gòu)件13被定位在第一入口5處且關(guān)閉第一入口5，使得防止排氣流通過(guò)第一入口5。以此方式，在氣體通過(guò)殼體9的出口10離開(kāi)而達(dá)到渦輪增壓器11的渦輪機(jī)部分之前，排氣被從排氣接收器4直接引導(dǎo)通過(guò)第二管道8且通過(guò)第二入口6進(jìn)入殼體9。在不需要從氣體移除nox時(shí)，例如在船處于排放控制區(qū)域以外的外海時(shí)，使用閥構(gòu)件13的該位置。

在圖4中，閥構(gòu)件13被定位在第一和第二入口5、6之間，使得排氣經(jīng)由管道7、8而被引導(dǎo)通過(guò)入口5、6二者。由此，可僅將排氣的一部分引導(dǎo)通過(guò)scr反應(yīng)器12，例如用于保持scr反應(yīng)器12的預(yù)定溫度。需要最小溫度以確保scr反應(yīng)器12的正常功能。

線性促動(dòng)器14配置為讓閥構(gòu)件13在第一和第二入口5、6之間的任何位置運(yùn)動(dòng)或?qū)㈤y構(gòu)件13保持在第一和第二入口5、6之間的任何位置。線性促動(dòng)器14配置為使得，即使發(fā)動(dòng)機(jī)在操作中，排氣流也不能防止閥構(gòu)件13的期望運(yùn)動(dòng)。

權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟。權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)“一”不排除多個(gè)。

權(quán)利要求中使用的附圖標(biāo)記不應(yīng)理解為是對(duì)范圍的限制。

雖然已經(jīng)出于圖示的目的詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是這種詳細(xì)描述僅是用于該目的，且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在不脫離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以想到對(duì)本發(fā)明的一些修改。