[发明专利]用于往复活塞式内燃机的缸套装置以及冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据用于往复活塞式内燃机尤其是纵向扫气两冲程大型柴油发动机的缸套装置以及用于冷却缸套装置的冷却方法。

背景技术

大型柴油发动机通常被用作船舶驱动机组，或者还在固定不动的运行期间例如被用于驱动大型发电机以发电。与此相关，发动机通常以连续运行模式运行相当长的时间，这表明在就工作安全性和可用性而言的努力和成本方面有严格要求。为此缘故，尤其是长维护间隔、小磨损以及燃料和运行材料的经济维护操作者操作机器的主要判断标准。尤其是，在这种大孔径慢运行柴油发动机的缸套中的活塞移动性能是维护间隔的长度和可用性的决定性因素，并且通过润滑剂消耗也直接关联到运行成本和进而经济效率。这样一来，大型柴油发动机的活塞移动性能的复杂问题变得越来越重要。

与此相关，缸套在运行状态中在其上部区域内经受的负荷如众所周知地非常高，这意味着此时活塞经过缸盖附近的上中心死点位置。油气混合物在活塞的上中心死点位置附近被点燃，这意味着在由缸套、缸盖和活塞所围绕的燃烧空间的体积大约处于最小值的时刻。由此，高温和高压在缸套内作用，所述高温和高压不只因为活塞运动且进而因为燃烧空间的动态体积始终变化而也遇到其它强烈动态变化。

为此缘故，长时间以来就已经知道了例如在缸套的靠近缸盖的上端处设置多个冷却环，所述冷却环最好配设有水冷机构，从而所出现的热载荷的至少一部分可以通过冷却环被导离所述缸套。与此同时，也设有例如已经在US937200中所示的简单的冷却环。

因为缸内产生的绝大部分热位于缸套的上部区域内且进而自然也在缸盖处的事实，因此对于现有技术已知的缸套装置而言，缸套的上部区域内的温度显著高于缸套的下部区域内的温度。关于从现有技术已知的缸套，这意味着沿缸轴线在缸套的缸壁内存在巨大的温度梯度。换言之，缸套的壁的且尤其靠近缸盖的上部区域内的温度与期望的平均温度值相比太高，或者与缸套的下部区域内的温度相比太低。

这同时具有本领域普通技术人员所熟知的多个截然不同的不利结果。因为缸套的壁的不同区域内的截然不同的温度，自然出现对应的内部机械扭曲。例如，当没有采取附加措施时，缸套的靠近缸盖的上部区域比下部区域更强地径向膨胀。这意味着有以下危险：在往复活塞式内燃机的运行状态中，缸套的上部区域中的内径大于缸套的下部区域中的内径。这不仅就活塞的活塞移动行为而言具有已知缺点，因此还使得活塞和缸套工作面之间的摩擦增大，而且当然在缸套的材料中在径向以及沿缸轴线的轴向上产生相应的内部张力。大的温度梯度自然也与有关的机器部件相关地导致在缸套内的加速的和/或更强列且不均匀的腐蚀过程。而且，损害性酸的形成还有例如冷蚀可能以不利方式被相应促成和/或受到影响。就此而言，上述所列的损害性结果只应该理解为是示例性的，而不是结论性的。对此，本领域普通技术人员熟知许多其它不利的后果。

此外，从现有技术已知的解决方案还显示出以下问题，基于实施方式，相同的冷却介质如冷却水被用于缸套且用于缸盖，并且通常甚至设置组合冷却回路用于缸套和用于缸盖，从而在缸套和缸盖之间出现巨大热交换，尤其通过所述共同的冷却回路。实际上，这通常意味着在缸盖内产生并非不可观的来自缸套的附加热影响。这又可能产生以下作用，即，缸盖内的冷却水被显著加热，结果，可能尤其在缸盖内出现在冷却剂内形成蒸气泡，和/或已经形成在缸套内的蒸气泡上升通过冷却系统而进入冷却缸盖，结果，缸盖中的冷却被削弱，这在最糟糕的情况下导致了缸盖本身和/或设置在缸盖处的零部件如喷嘴、出口阀、液压阀和装置等受损，如本领域普通技术人员熟知的那样，但或者显著缩短了所述零部件的使用寿命和/或不利地影响到发动机性能。

因此，不仅针对现有技术已知的缸套装置预期出现相关部件如缸套本身或者至少缸套的工作面、活塞环、活塞、缸盖和设于其中的零部件(如喷嘴、出口阀、液压阀和安装件等)的明显缩短的使用寿命，而且不得不考虑导致油耗增加和最终完全导致更高成本和运行效率降低的发动机工作时的动力损失。

发明内容

为此缘故，本发明的目的是提供这样一种改进的缸套装置和/或一种用于活塞往复式内燃机尤其是纵向扫气两冲程大型柴油发动机的缸套装置改进的冷却方法，即，使得从现有技术已知的问题得到避免。尤其是能以改进方式来控制扩展的静态和动态热胀，由此可确保增大的内燃机工作安全性，可延长维护间隔的时长，可显著地延长缸套和其它部件的使用寿命，这样一来，最终可以显著降低发动机的运行成本。

满足这些目的的本发明的主题的特点是第一方面和第九方面的特征。

从属方面尤其涉及本发明的有利实施方式。