[发明专利]具有向外移动的排气门的大型二冲程柴油发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型二冲程柴油发动机，具体地说，本发明涉及一种大型二冲程柴油发动机的排气门系统。 

背景技术

十字头式的大型二冲程柴油发动机例如用于大型远洋船舶的推进器或在发电厂中用作原动机。这种二冲程柴油发动机的构造方式不同于其它任何内燃发动机，其原因不仅仅纯粹在于尺寸。它们的排气门可能重达400千克，活塞直径大于1米，并且燃烧室中的最大工作压力通常为几百巴。在这样大的压力水平和活塞尺寸下产生的力也很大。 

由于错误的燃料喷射正时或喷射量，使得在某个气缸中偶尔可能出现过压。为了适应这些过压，通过施加到拉杆螺栓上的张紧力来小心地控制将缸盖挤压到缸套顶部上的力，拉杆螺栓将缸盖连接到底座并将发动机的结构保持在一起。因此，当出现过压时，提升缸盖并且在缸套的顶部和缸盖的底部之间排出过压。 

现有技术中通用的这种系统并不是没有问题。首先，当发生这种侧向排气时在场的人会受到严重的伤害。其次，极热的高压气体严重地腐蚀缸套和缸盖上精密加工的配合面，因此为了获得要求的流体密封性，排气现象就要求对这些表面进行机加工。所以，排气后的修复费用相当大。再次，拉杆螺栓上的张力由于发动机和环境温度变化而变化并因此不能进行精确控制。如果在拉杆螺栓上的张力相对较大时发生排气，那么在过去活塞和曲轴上的力会导致连杆头和发动机的其它贵重部件受损。这种情况的发生比更好地控制排气更昂贵。 

多数发动机也设置有安全阀，当在发动机中出现过压时，安全阀可以开启使气体从燃烧室排出。然而，这些情况的爆发性致使这些阀相对而言不适合应用，因为安全阀的最大开度不足以充分快速地卸压。因此，这些安全阀不能在充分短的时间内有效提供所需的开启面积。 

因此存在对用于大型二冲程柴油发动机的改良的排气控制系统的需求。 

发明内容

在这样的背景下，本发明的目的就是为大型二冲程柴油发动机提供改良的、用于处理气缸过压现象的系统。 

通过提供一种十字头式大型二冲程柴油发动机实现了这一目的，所述发动机包括：用作燃烧室的多个气缸，每个气缸都设置有至少一个排气门；以及排气门致动系统，所述排气门致动系统用于与发动机的发动机循环同步地开启和闭合排气门，在燃烧之后，为了控制废气的排放，排气门致动系统沿相对于燃烧室向外的方向开启相应的排气门，在燃烧之前，排气门致动系统沿相对于燃烧室向内的方向闭合相应的排气门，并且，不管发动机循环的当前相位如何，当在相关的气缸中出现过压时，排气门致动系统都使相应的排气门能够沿相对于燃烧室向外的方向开启。 

通过设置成排气门远离燃烧室从而开启以及通过允许排气门在相关气缸中出现过压时自动开启，得到了许多优点： 

优点之一在于，与缸盖的惯量相比，排气门杆的惯量小。这使得当发生气缸过压现象时能够更快地响应并卸压。 

另一优点在于，与缸盖和缸套之间狭窄的缝隙相比，排气门在卸压的情况下开启的通流面积大。因此，气体能够更快地排放并且蓄积的压力较小，这进而降低了损害例如连杆头或曲轴等发动机部件的风险。 

另外又一优点在于，能够相对精确地调节排气门的卸压设定并因此能够设置成相对接近在正常工作期间的峰值压力。许多发动机部件的尺寸都是基于进行卸压时的压力形成。因此，能够以较小的安全余量设计这些部件，从而能够在同样可靠的情况下使发动机的结构更轻。 

另一优点在于，在排气时，热气经过为了输送热气而设计的部件，当排气发生时不会损坏这些部件。因此，一旦校正了引起气缸过压的错误，发动机就应该能够继续正常工作。在现有技术中这是不可能的，因 为首先需要对缸盖和缸套的配合面进行机加工，即只有在相对复杂的修复作业之后才能再次正常工作。 

另一优点在于，在卸压的情况下，气体被排出到排气系统中而不是机舱中。 

另一优点在于，燃烧室中的压力有助于排气门完成开启动作，反之在现有技术中排气门必须克服燃烧室中的压力开启。这就意味着，开启排气门所需的力较小，则气门致动系统上的负荷较小。因此，与现有技术的配备有向内开启的排气门的系统相比，操作排气门致动系统所需的能量减小。 

为了开启排气门，作用在排气门的气门杆上的气弹簧可以沿向外的方向推动排气门。 

为了闭合所述排气门，液压致动器可以沿向内的方向推动排气门。 

排气门可以包括气门头，当排气门处在其闭合位置时，为了密封所述燃烧室，气门头与位于相应的气缸顶部上的缸盖相互作用。