用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的缸套裝置以及冷卻方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的缸套裝置以及冷卻方法。該缸套裝置包括能安裝有活塞的缸套，活塞布置成能在運行狀態(tài)和安裝狀態(tài)下沿著缸套的缸軸線在上中心死點位置和下中心死點位置之間如此來回地運動，即：使得活塞的上側(cè)與所述缸套的工作面和布置在缸套處的缸蓋一起定界燃燒空間。缸套包括用于借助缸套冷卻流體來冷卻該缸套的缸套冷卻系統(tǒng)；缸蓋包括用于借助缸蓋冷卻流體來冷卻該缸蓋的缸蓋冷卻系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，缸套冷卻系統(tǒng)如此與缸蓋冷卻系統(tǒng)脫耦，即：使得缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換能被控制或調(diào)節(jié)或者使得缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換被阻止。
【專利說明】用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的缸套裝置以及冷卻方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機尤其是縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的缸套裝置以及用于冷卻缸套裝置的冷卻方法。

【背景技術(shù)】
[0002]大型柴油發(fā)動機通常被用作船舶驅(qū)動機組，或者還在固定不動的運行期間例如被用于驅(qū)動大型發(fā)電機以發(fā)電。與此相關(guān)，發(fā)動機通常以連續(xù)運行模式運行相當長的時間，這表明在就工作安全性和可用性而言的努力和成本方面有嚴格要求。為此緣故，尤其是長維護間隔、小磨損以及燃料和運行材料的經(jīng)濟維護操作者操作機器的主要判斷標準。尤其是，在這種大孔徑慢運行柴油發(fā)動機的缸套中的活塞移動性能是維護間隔的長度和可用性的決定性因素，并且通過潤滑劑消耗也直接關(guān)聯(lián)到運行成本和進而經(jīng)濟效率。這樣一來，大型柴油發(fā)動機的活塞移動性能的復(fù)雜問題變得越來越重要。
[0003]與此相關(guān)，缸套在運行狀態(tài)中在其上部區(qū)域內(nèi)經(jīng)受的負荷如眾所周知地非常高，這意味著此時活塞經(jīng)過缸蓋附近的上中心死點位置。油氣混合物在活塞的上中心死點位置附近被點燃，這意味著在由缸套、缸蓋和活塞所圍繞的燃燒空間的體積大約處于最小值的時刻。由此，高溫和高壓在缸套內(nèi)作用，所述高溫和高壓不只因為活塞運動且進而因為燃燒空間的動態(tài)體積始終變化而也遇到其它強烈動態(tài)變化。
[0004]為此緣故，長時間以來就已經(jīng)知道了例如在缸套的靠近缸蓋的上端處設(shè)置多個冷卻環(huán)，所述冷卻環(huán)最好配設(shè)有水冷機構(gòu)，從而所出現(xiàn)的熱載荷的至少一部分可以通過冷卻環(huán)被導(dǎo)離所述缸套。與此同時，也設(shè)有例如已經(jīng)在US937200中所示的簡單的冷卻環(huán)。
[0005]因為缸內(nèi)產(chǎn)生的絕大部分熱位于缸套的上部區(qū)域內(nèi)且進而自然也在缸蓋處的事實，因此對于現(xiàn)有技術(shù)已知的缸套裝置而言，缸套的上部區(qū)域內(nèi)的溫度顯著高于缸套的下部區(qū)域內(nèi)的溫度。關(guān)于從現(xiàn)有技術(shù)已知的缸套，這意味著沿缸軸線在缸套的缸壁內(nèi)存在巨大的溫度梯度。換言之，缸套的壁的且尤其靠近缸蓋的上部區(qū)域內(nèi)的溫度與期望的平均溫度值相比太高，或者與缸套的下部區(qū)域內(nèi)的溫度相比太低。
[0006]這同時具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的多個截然不同的不利結(jié)果。因為缸套的壁的不同區(qū)域內(nèi)的截然不同的溫度，自然出現(xiàn)對應(yīng)的內(nèi)部機械扭曲。例如，當沒有采取附加措施時，缸套的靠近缸蓋的上部區(qū)域比下部區(qū)域更強地徑向膨脹。這意味著有以下危險:在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的運行狀態(tài)中，缸套的上部區(qū)域中的內(nèi)徑大于缸套的下部區(qū)域中的內(nèi)徑。這不僅就活塞的活塞移動行為而言具有已知缺點，因此還使得活塞和缸套工作面之間的摩擦增大，而且當然在缸套的材料中在徑向以及沿缸軸線的軸向上產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部張力。大的溫度梯度自然也與有關(guān)的機器部件相關(guān)地導(dǎo)致在缸套內(nèi)的加速的和/或更強列且不均勻的腐蝕過程。而且，損害性酸的形成還有例如冷蝕可能以不利方式被相應(yīng)促成和/或受到影響。就此而言，上述所列的損害性結(jié)果只應(yīng)該理解為是示例性的，而不是結(jié)論性的。對此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知許多其它不利的后果。
[0007]此外，從現(xiàn)有技術(shù)已知的解決方案還顯示出以下問題，基于實施方式，相同的冷卻介質(zhì)如冷卻水被用于缸套且用于缸蓋，并且通常甚至設(shè)置組合冷卻回路用于缸套和用于缸蓋，從而在缸套和缸蓋之間出現(xiàn)巨大熱交換，尤其通過所述共同的冷卻回路。實際上，這通常意味著在缸蓋內(nèi)產(chǎn)生并非不可觀的來自缸套的附加熱影響。這又可能產(chǎn)生以下作用，即，缸蓋內(nèi)的冷卻水被顯著加熱，結(jié)果，可能尤其在缸蓋內(nèi)出現(xiàn)在冷卻劑內(nèi)形成蒸氣泡，和/或已經(jīng)形成在缸套內(nèi)的蒸氣泡上升通過冷卻系統(tǒng)而進入冷卻缸蓋，結(jié)果，缸蓋中的冷卻被削弱，這在最糟糕的情況下導(dǎo)致了缸蓋本身和/或設(shè)置在缸蓋處的零部件如噴嘴、出口閥、液壓閥和裝置等受損，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的那樣，但或者顯著縮短了所述零部件的使用壽命和/或不利地影響到發(fā)動機性能。
[0008]因此，不僅針對現(xiàn)有技術(shù)已知的缸套裝置預(yù)期出現(xiàn)相關(guān)部件如缸套本身或者至少缸套的工作面、活塞環(huán)、活塞、缸蓋和設(shè)于其中的零部件(如噴嘴、出口閥、液壓閥和安裝件等)的明顯縮短的使用壽命，而且不得不考慮導(dǎo)致油耗增加和最終完全導(dǎo)致更高成本和運行效率降低的發(fā)動機工作時的動力損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為此緣故，本發(fā)明的目的是提供這樣一種改進的缸套裝置和/或一種用于活塞往復(fù)式內(nèi)燃機尤其是縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的缸套裝置改進的冷卻方法，即，使得從現(xiàn)有技術(shù)已知的問題得到避免。尤其是能以改進方式來控制擴展的靜態(tài)和動態(tài)熱脹，由此可確保增大的內(nèi)燃機工作安全性，可延長維護間隔的時長，可顯著地延長缸套和其它部件的使用壽命，這樣一來，最終可以顯著降低發(fā)動機的運行成本。
[0010]滿足這些目的的本發(fā)明的主題的特點是第一方面和第九方面的特征。
[0011]從屬方面尤其涉及本發(fā)明的有利實施方式。
[0012]因此，本發(fā)明涉及一種用于往復(fù)式內(nèi)燃機尤其是縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的缸裝置，該缸裝置包括能安裝有活塞的缸套，所述活塞布置成能在運行狀態(tài)和安裝狀態(tài)下沿著缸套的缸軸線在上中心死點位置和下中心死點位置之間如此來回地運動，即:使得活塞的上側(cè)與所述缸套的工作面和布置在缸套處的缸蓋一起定界燃燒空間。缸套包括用于借助缸套冷卻流體來冷卻該缸套的缸套冷卻系統(tǒng)并且其中缸蓋包括用于借助缸蓋冷卻流體來冷卻該缸蓋的缸蓋冷卻系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，缸套冷卻系統(tǒng)如此與缸蓋冷卻系統(tǒng)脫耦，即:使得缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換能被控制或調(diào)節(jié)。另選地，缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換被阻止。
[0013]因此對本發(fā)明重要的是，自身獨立的冷卻系統(tǒng)分別設(shè)置為用于缸蓋和用于缸套，其中，缸套冷卻系統(tǒng)如此與缸蓋冷卻系統(tǒng)脫耦，即，在缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換可被控制或調(diào)節(jié)或者被阻止。換言之，缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換借助控制裝置或調(diào)節(jié)裝置被控制或調(diào)節(jié)，例如借助在缸套冷卻系統(tǒng)和缸蓋冷卻系統(tǒng)之間布置至少一個閥。作為控制或調(diào)節(jié)的替代形式，缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換可被阻止，例如借助缸套冷卻系統(tǒng)和缸蓋冷卻系統(tǒng)之間的分離裝置，在這里不會通過分離裝置產(chǎn)生用于流動交換的流體連通。
[0014]因為以下事實，S卩，根據(jù)本發(fā)明，自身獨立的相應(yīng)冷卻系統(tǒng)被設(shè)置用于缸蓋和用于缸套并且在防止缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間流動交換的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)已知的技術(shù)方案相比未發(fā)生缸蓋冷卻系統(tǒng)和缸套冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)的混勻，這意味著通過本發(fā)明沒有實現(xiàn)缸蓋冷卻流體和缸套冷卻流體的混勻，這是因為缸蓋冷卻系統(tǒng)與缸套冷卻系統(tǒng)從流動角度看是脫耦的，從而可排除在缸蓋冷卻系統(tǒng)和缸套冷卻系統(tǒng)之間的流動交換。
[0015]這產(chǎn)生的積極后果是，沒有通過所述缸蓋冷卻系統(tǒng)和具有根據(jù)本發(fā)明的缸套裝置的缸套冷卻系統(tǒng)之間的流動交換將熱從缸套被附加地引入缸蓋中。由此，本發(fā)明尤其防止了缸蓋內(nèi)的冷卻水被如此強烈地加熱，以至在缸蓋內(nèi)的冷卻水中形成蒸氣泡和/或已經(jīng)形成在缸套內(nèi)的蒸氣泡會經(jīng)過冷卻系統(tǒng)上升入缸蓋中，結(jié)果，缸蓋內(nèi)的冷卻被削弱，這在運行狀態(tài)下可導(dǎo)致上述損害。
[0016]在缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換可通過控制裝置或調(diào)節(jié)裝置被控制或調(diào)節(jié)的情況下，發(fā)生缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體的混勻，此時尤其是同樣的流體被用于缸套冷卻流體和用于缸蓋冷卻流體。通過控制或調(diào)整流動交換，例如可阻止附加熱量從缸套被引入缸蓋。而且通過控制或調(diào)整流動交換，缸套和缸蓋之間的熱流例如可根據(jù)缸套和缸蓋內(nèi)的溫度來設(shè)定，所述溫度可能取決于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的運行模式。
[0017]為了進一步減輕尤其是缸套冷卻系統(tǒng)和缸蓋冷卻系統(tǒng)之間的熱傳遞，可如此設(shè)計和設(shè)置導(dǎo)熱差的介質(zhì)分離器，即，使得缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換被阻止，其中，通常在實踐中可以在缸套冷卻系統(tǒng)和缸蓋冷卻系統(tǒng)之間，尤其在介質(zhì)分離器區(qū)域內(nèi)附加地設(shè)置密封件，從而例如缸套內(nèi)部朝向外部在缸蓋和缸套之間被密封和/或所述缸蓋冷卻系統(tǒng)和/或缸套冷卻系統(tǒng)彼此相對或相對于外界被密封，從而例如所述缸蓋冷卻流體和/或缸套冷卻流體不能從其冷卻系統(tǒng)被引出。
[0018]介質(zhì)分離器在一個實施例中可尤其如此構(gòu)造，即，使得缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換可被控制或調(diào)節(jié)。為此目的，可控或可調(diào)節(jié)的裝置如可控或可調(diào)節(jié)的閥可被布置在介質(zhì)分離器處和/或介質(zhì)分離器內(nèi)以實現(xiàn)流動交換、截斷流動交換或根據(jù)要求(例如發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù))調(diào)節(jié)流動交換。當然，介質(zhì)分離器可以是導(dǎo)熱差的介質(zhì)分離器，其中設(shè)有所述可控或可調(diào)節(jié)的設(shè)備。
[0019]根據(jù)一個實施方式，該介質(zhì)分離器尤其以換熱器的形式構(gòu)成。這樣作的優(yōu)點是實現(xiàn)了所述缸蓋冷卻流體和缸套冷卻流體之間的良好熱輸送，從而在缸套中沿縱軸線的溫度分布變得更均勻，這意味著溫度梯度被減小。
[0020]所述換熱器優(yōu)選地被布置在所述缸套集流空間和缸蓋集流空間之間。
[0021]換熱器例如可以被設(shè)計成以下部件之一或其任意組合:大面積的板，波紋金屬板件，管系，迷宮系統(tǒng)。
[0022]關(guān)于尤其與本發(fā)明缸套裝置的實施相關(guān)的實施例，缸套冷卻系統(tǒng)如此布置在缸套的缸壁內(nèi)，即:使得缸套冷卻流體能通過布置在缸蓋和缸套出流口之間的缸套進流口被供應(yīng)到缸套冷卻系統(tǒng)，并且缸套冷卻流體能通過缸套出流口從缸套冷卻系統(tǒng)被再次引出。由此，缸套冷卻流體最初沿朝向缸蓋的方向從缸套進流口被引導(dǎo)，隨后從缸蓋的方向又被引導(dǎo)向缸套出流口。
[0023]這產(chǎn)生以下非常有利的效果，S卩，可預(yù)定的熱量能通過缸套冷卻流體從在缸套的位缸進流口上方的區(qū)域被傳送到缸套的位于缸進流口下方的區(qū)域，從而尤其是缸套內(nèi)的軸向溫度梯度并且取決于特定設(shè)計還有缸套內(nèi)的徑向溫度梯度可被顯著減小，這樣，缸套缸的壁內(nèi)的溫度分布變得顯著更均勻，尤其在軸向上。更確切地說，在缸套中也可以進一步設(shè)置缸套集流空間，該缸套集流空間尤其與此相關(guān)地設(shè)置在缸蓋附近，從而缸套冷卻流體能最初被供應(yīng)到布置在缸套進流口和缸套出流口之間的缸套集流空間，隨后，缸套冷卻流體能通過缸套出流口從缸套集流空間被再次引出。與此相關(guān)，缸套集流空間可以尤其用作補償容器或者可以在缸套制造中用作缸套的壁中的相應(yīng)孔的起始點，所述孔隨后至少形成缸套冷卻系統(tǒng)的一部分。
[0024]如在前言中已詳細所述，所產(chǎn)生的絕大部分熱位于缸套的上側(cè)區(qū)域內(nèi)，進而也位于缸蓋區(qū)域中，因此，對于現(xiàn)有技術(shù)已知的缸套裝置，缸套的上側(cè)區(qū)域內(nèi)的溫度明顯高于缸套的下側(cè)區(qū)域的溫度。這意味著巨大的溫度梯度對于現(xiàn)有技術(shù)已知的缸套來說沿缸軸線存在于缸套的缸壁中。或者換句話說，在缸套壁的上側(cè)區(qū)域內(nèi)的且尤其靠近缸蓋的溫度與期望的平均溫度值相比太高，而缸套的下側(cè)區(qū)域內(nèi)的溫度相比太低。
[0025]于是，通過本發(fā)明第一次成功避免了損傷性溫度分布，這是因為缸套內(nèi)的軸向溫度梯度被顯著減小，并且取決于特定設(shè)計，甚至缸套內(nèi)的徑向溫度梯度也被顯著減小，這樣一來，缸套的缸壁內(nèi)的溫度分布更加均勻得多，尤其針對本發(fā)明的缸套裝置而言在軸向上。
[0026]因為在缸套的缸壁內(nèi)的更加均勻得多的溫度分布，在本發(fā)明缸套裝置的缸壁內(nèi)只出現(xiàn)可忽略不計的內(nèi)部力學扭曲，這是因為缸套尤其也就軸向而言通過缸套冷卻系統(tǒng)被充分均勻一致地保持在期望的平均溫度。為此緣故，例如缸套在徑向上在缸蓋附近的上側(cè)區(qū)域內(nèi)沒有比在下側(cè)區(qū)域內(nèi)更強烈膨脹，就是說沒有采取附加措施。這意味著對于本發(fā)明缸套裝置來說近乎不再有以下危險存在，即，在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的運行狀態(tài)中，缸套的上側(cè)區(qū)域內(nèi)的內(nèi)徑比下側(cè)區(qū)域內(nèi)大。由此，不僅對于活塞運行性能的已知缺點以及活塞和缸套工作面之間的增大摩擦都被減至最小，自然缸套材料內(nèi)的在徑向方向以及沿缸軸線的軸向方向上的相應(yīng)的內(nèi)部張力也被減小到可接受的最低程度。
[0027]冷卻系統(tǒng)和冷卻方法的在根據(jù)本發(fā)明的缸套裝置的缸套區(qū)域內(nèi)的所述改進自然也已經(jīng)直接積極影響到在缸蓋中的冷卻，這是因為熱從缸套引入缸蓋通常通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計被更強烈減輕。
[0028]與此相關(guān)，所述缸蓋冷卻系統(tǒng)優(yōu)選地如此被布置在缸蓋內(nèi)，即:使得所述缸蓋冷卻流體可經(jīng)由缸蓋進流口被供應(yīng)到所述缸蓋冷卻系統(tǒng)并且可經(jīng)由缸蓋出流口從所述缸蓋冷卻系統(tǒng)被再次引出，其中，類似于缸套，在缸蓋進流口和缸蓋出流口之間，尤其在缸套附近還可以設(shè)置用于所述缸蓋冷卻流體的缸蓋集流空間。就此而言，所述缸蓋集流空間尤其可以用作例如補償容器或者可以在缸蓋制造中用作缸蓋的壁內(nèi)的相應(yīng)孔的起始點，所述孔隨后形成所述缸蓋冷卻系統(tǒng)的至少一部分。
[0029]尤其優(yōu)選的是，缸蓋冷卻流體最初在運行狀態(tài)中被供應(yīng)到布置在缸蓋進流口和缸蓋出流口之間的缸蓋集流空間，隨后，該缸蓋冷卻流體經(jīng)由缸蓋出流口從缸蓋集流空間被再次引出，其中缸蓋冷卻流體優(yōu)選地最初從缸蓋進流口沿朝向缸套的方向被引導(dǎo)，之后朝向缸蓋出流口而離開缸套的方向被再次引出，由此，可以在缸蓋內(nèi)產(chǎn)生非常好且均勻的在徑向上以及在軸向上的冷卻效果。
[0030]就此而言，缸套冷卻流體尤其優(yōu)選地使用不同于缸蓋冷卻流體的冷卻流體，此時油優(yōu)選被用作缸套冷卻流體和/或水優(yōu)選被用作缸蓋冷卻手段。
[0031]因為油在油中存在油氣泡形成前通常被加熱至比水高許多的溫度，故油被用于冷卻缸套，在缸套處例如尤其在缸套的上側(cè)區(qū)域內(nèi)，通?？纱嬖诟哌_200°C或高許多的溫度，此時例如油可按照各種變體和足夠量得到，無需在船上再出現(xiàn)困擾。尤其是例如在船上也有各種各樣的油驅(qū)動冷卻系統(tǒng)用于各種不同設(shè)施，因而確切地說，甚至可以將缸套冷卻系統(tǒng)集成到現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)中而不需要進一步的困擾。冷卻油隨后可在例如約50°C的溫度下經(jīng)由缸套進流口作為缸套冷卻流體被供應(yīng)到缸套，其中冷卻油隨后可在其朝向缸套出流口的方向的流路上被加熱到150°C至200°C。由此，主要集中在缸套的上側(cè)區(qū)域內(nèi)的熱于是在軸向上被或多或少均勻地向下引導(dǎo)經(jīng)過缸套的壁內(nèi)的冷卻油，由此這或多或少均勻地保持在一定溫度下。
[0032]為了在根據(jù)本發(fā)明的缸套裝置中冷卻缸蓋，可以毫無問題地利用水作為缸蓋冷卻流體，這是因為用于本發(fā)明缸套裝置的所述缸蓋冷卻流體必然吸收比從現(xiàn)有技術(shù)已知的缸套裝置更少的熱，從而尤其也無需擔心在根據(jù)本發(fā)明的缸蓋冷卻系統(tǒng)中形成會顯著削弱缸蓋冷卻的蒸氣泡。
[0033]相同的冷卻流體最好與缸套裝置設(shè)計相關(guān)地被用于兩個冷卻劑回路以實現(xiàn)缸套冷卻流體和缸蓋冷卻流體之間的流動交換可被控制或調(diào)節(jié)。
[0034]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機尤其是縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的缸套裝置，該缸套裝置包括能裝有活塞的缸套，該活塞能夠沿缸套的缸軸線在上中心死點位置和下中心死點位置之間來回運動，從而該活塞的上側(cè)連同缸套的工作面和設(shè)置在缸套處的缸蓋一起界定燃燒空間。該缸套裝置包括用于借助缸冷卻流體冷卻缸套和缸蓋的缸冷卻系統(tǒng)。缸冷卻系統(tǒng)如此構(gòu)造，即，缸冷卻流體能通過進口被傳送到缸蓋中并隨后被傳送到缸套中，其中，尤其可在缸套內(nèi)設(shè)有出口以將缸冷卻流體送出缸套裝置。根據(jù)本發(fā)明，缸套裝置包括設(shè)置在該進口的上游的氣體分離器。
[0035]本發(fā)明的一個附加方面涉及一種用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機尤其是縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的缸套裝置的冷卻方法，缸套裝置包括能裝有活塞的缸套，所述活塞能夠在運行和安裝狀態(tài)中沿缸套的缸軸線在上中心死點位置和下中心死點位置之間往復(fù)運動，從而活塞的上側(cè)連同缸套工作面和設(shè)置在缸套處的缸蓋一起定界燃燒空間。缸套裝置包括用于借助缸冷卻流體來冷卻缸套和缸蓋的缸冷卻系統(tǒng)。缸冷卻系統(tǒng)是如此構(gòu)造的，即，缸冷卻流體被傳送到缸蓋中并接著通過進口被傳送到缸套中，其中，尤其在缸套內(nèi)設(shè)有出口以用于將缸冷卻流體送出缸套裝置。本發(fā)明的缸套裝置包括從缸冷卻流體中分離氣體尤其氣泡的氣體分離器，其中所述氣體分離器布置在進口的上游。
[0036]這具有以下優(yōu)點，在缸蓋內(nèi)被輸送和加熱的缸冷卻流體接著被傳送入缸套，由此，可以基本上防止缸套的缸壁內(nèi)沿缸軸線巨大的溫度梯度。另外，存在于缸冷卻流體內(nèi)的且能夠在往復(fù)式內(nèi)燃機的運行中在冷卻系統(tǒng)中形成的氣體可以通過氣體分離從缸冷卻流體中被基本分離出來，以實現(xiàn)缸套裝置中的充分可靠的冷卻。在兩個運行階段之間的休止階段中，例如當船舶在碼頭上在大型柴油發(fā)動機關(guān)停情況下卸貨時，這是很有利的。缸冷卻系統(tǒng)內(nèi)的氣泡于是可在休止階段中沿缸蓋的方向流動，但由此一來，在往復(fù)式內(nèi)燃機再次重啟后，可以通過氣體分離器來阻止冷卻受到不利影響。另外，只需要一個冷卻系統(tǒng)，因而缸冷卻系統(tǒng)在其制造和運行方面是很經(jīng)濟劃算的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]以下將參照示意圖來詳細描述本發(fā)明:
[0038]圖1示出了具有單獨冷卻劑回路的本發(fā)明缸套裝置的實施例；
[0039]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的具有位于冷卻劑回路之間的換熱器的缸套裝置的實施例；
[0040]圖3示出只具有一個冷卻劑回路的缸套裝置的實施例。

【具體實施方式】
[0041]圖1示意性地示出了一種用于往復(fù)式活塞內(nèi)燃機且尤其是縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的根據(jù)本發(fā)明的缸套裝置1，并且為了清楚起見而只被局部剖視示出。
[0042]就此而言，非放大示出的活塞按照本身已知的方式設(shè)置在缸套2內(nèi)，該活塞在運行和工作狀態(tài)中可如此沿缸套2的缸軸線A在上中心死點位置和下中心死點位置之間來回運動，即，該活塞的上側(cè)連同缸套2的工作面21和設(shè)于缸套2處的缸蓋3 —起定界燃燒空間4。
[0043]缸套2包括缸套冷卻系統(tǒng)200，以借助缸套冷卻流體201冷卻缸套2，所述缸套冷卻流體在本例子中是冷卻油，并且缸蓋3包括用于借助缸蓋冷卻流體301來冷卻缸蓋3的缸蓋冷卻系統(tǒng)300，所述缸蓋冷卻流體在圖1的例子中是冷卻水。根據(jù)本發(fā)明，與此相關(guān)地，缸套冷卻系統(tǒng)200如此與缸蓋冷卻系統(tǒng)300脫耦，即，缸套冷卻流體201和缸蓋冷卻流體301之間的流動交換被阻止。
[0044]如圖1清楚所示，缸套冷卻系統(tǒng)200如此布置在缸套2的缸壁22內(nèi)，S卩，缸套冷卻流體201可通過布置在缸蓋3和缸套出流口 211之間的缸套進流口 210被供應(yīng)到缸套冷卻系統(tǒng)200，并且冷卻流體能通過缸套出流口 211從缸套冷卻系統(tǒng)200被再次引出。就此而言，缸套進流口 210和缸套出流口 211被連接至從流動角度看具有本身已知的任意設(shè)計形式的外部冷卻系統(tǒng)。
[0045]從流動角度而言與缸套冷卻系統(tǒng)200不關(guān)聯(lián)的缸蓋冷卻系統(tǒng)300根據(jù)本發(fā)明設(shè)置在缸蓋3內(nèi)，從而缸蓋冷卻流體301可以經(jīng)由缸蓋進流口 310被供應(yīng)到所述缸蓋冷卻系統(tǒng)300，并且所述缸蓋冷卻流體可以經(jīng)由缸蓋出流口 311從缸蓋冷卻系統(tǒng)300被再次引出。
[0046]就此而言，在缸套進流口 210和缸套出流口 211之間設(shè)置用于缸套冷卻流體201的缸套集流空間220，并且在缸蓋進流口 310和缸蓋出流口 311之間還設(shè)置用于缸蓋冷卻流體311的缸蓋集流空間320。與此相關(guān)，在圖1的例子中的缸蓋集流空間320和/或缸套集流空間220尤其具有用于冷卻流體的補償容器的功能，并且在缸蓋3和/或缸套2的制造中用作相應(yīng)孔的起始點，所述孔通過合適的鉆孔工具被引入缸蓋3和/或缸套2的壁中，從而所述缸蓋冷卻系統(tǒng)300和/或缸套冷卻系統(tǒng)200的至少一部分可以很簡單且高成效比地通過這些孔來形成。當然應(yīng)該理解的是，所述缸蓋冷卻系統(tǒng)300和/或缸套冷卻系統(tǒng)200也可以通過本身已知的任何其它合適的技術(shù)在缸蓋3和/或缸套2內(nèi)來建成。
[0047]關(guān)于圖1的特定實施例，介質(zhì)分離器5被如此構(gòu)造和設(shè)置在缸套冷卻系統(tǒng)200的缸套集流空間220和缸蓋冷卻系統(tǒng)300的缸蓋集流空間320之間，即，缸套冷卻流體201和所述缸蓋冷卻流體301之間的流動交換被阻止，并且盡量減輕熱交換。在此方面，在介質(zhì)分離器5區(qū)域內(nèi)在缸套冷卻系統(tǒng)200和所述缸蓋冷卻系統(tǒng)300之間還附加地設(shè)置有密封件6。
[0048]關(guān)于圖1的特定實施例，張力環(huán)7按照本身已知的方式附加地設(shè)置，其可附加地幫助限制缸套2的徑向轉(zhuǎn)動。
[0049]當然可以理解的是，本發(fā)明涵蓋本發(fā)明的實施例的任何合適的組合以及對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯見的本發(fā)明的其它簡單設(shè)計，即便它們在本發(fā)明中未被明確描述。對本發(fā)明重要的是，所建議的措施最終導(dǎo)致了缸套就熱力學而言盡量在運行狀態(tài)中均勻地承受載荷以避免前言提到的損傷問題。在圖2中，本發(fā)明的用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機尤其是具有換熱器的縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的缸套裝置I被示意示出并且為了清楚起見而被只局部剖視視圖。
[0050]從此以后且在下文中，在所有圖中相同的附圖標記涉及相同的特征。
[0051]根據(jù)圖2的缸套裝置I基本上對應(yīng)于根據(jù)圖1的缸套裝置。不同于圖1，介質(zhì)分離器5以換熱器形式構(gòu)成并且布置在缸蓋集流空間320和缸套集流空間220之間。換熱器呈波紋金屬板件形式。在此例子中沒有示出在缸套冷卻系統(tǒng)200和缸蓋冷卻系統(tǒng)300之間可能需要的密封件。
[0052]另外，可控的或可調(diào)的閥8布置在介質(zhì)分離器5中以允許在缸套冷卻系統(tǒng)200和缸蓋冷卻系統(tǒng)300之間進行流動交換。當然，呈換熱器形式的介質(zhì)分離器5也能被構(gòu)造成不具有可控的或可調(diào)的閥。
[0053]在圖3中，只具有一個用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機尤其是具有熱活塞的縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的冷卻劑回路缸套裝置I被示意性示出并且為了清楚起見而只被局部剖視出。
[0054]缸套裝置I包括用于借助缸冷卻流體401來冷卻缸套2并冷卻缸套3的缸冷卻系統(tǒng)400。缸冷卻流體401通過布置在缸蓋3內(nèi)的進口 11被供應(yīng)到缸冷卻系統(tǒng)400。隨后，缸冷卻流體401流入缸集流空間420中，該缸集流空間420部分地布置在缸蓋3內(nèi)且部分地布置在缸套2內(nèi)。接著，缸冷卻流體401流到布置在缸套內(nèi)的出口 12并因此被送出缸套裝置I。
[0055]呈氣體分離器10形式的閥被布置在進口 11的上游。通過氣體分離器10，可以從缸冷卻系統(tǒng)400分離出在缸冷卻流體內(nèi)形成的氣體和/或氣泡以保證缸冷卻系統(tǒng)400盡量可靠地運行。
【權(quán)利要求】
1.一種用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機且尤其是縱向掃氣大型兩沖程柴油發(fā)動機的缸套裝置，該缸套裝置包括能安裝有活塞的缸套(2)，所述活塞布置成能在運行狀態(tài)和安裝狀態(tài)下沿著所述缸套(2)的缸軸線(A)在上中心死點位置和下中心死點位置之間如此來回地運動，即:使得所述活塞的上側(cè)與所述缸套(2)的工作面(21)和布置在所述缸套(2)處的缸蓋(3) 一起定界燃燒空間(4);并且其中所述缸套(2)包括用于借助缸套冷卻流體(201)來冷卻該缸套(2)的缸套冷卻系統(tǒng)(200);并且其中所述缸蓋(3)包括用于借助缸蓋冷卻流體(301)來冷卻該缸蓋(3)的缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)，其特征在于，所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)如此與所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)脫耦，即:使得所述缸套冷卻流體(201)和所述缸蓋冷卻流體(301)之間的流動交換能被控制或調(diào)節(jié)；或者使得所述缸套冷卻流體(201)和所述缸蓋冷卻流體(301)之間的流動交換被阻止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缸套裝置，其中，所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)如此布置在所述缸套(2)的缸壁(22)內(nèi)，即:使得所述缸套冷卻流體(201)能夠經(jīng)由布置在所述缸蓋(3)和缸套出流口(211)之間的缸套進流口(210)被供應(yīng)到所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)，并且所述缸套冷卻流體(201)能夠經(jīng)由所述缸套出流口(211)從所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)被再次引出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的缸套裝置，其中，所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)如此布置在所述缸蓋(3)內(nèi)，即:使得所述缸蓋冷卻流體(301)能夠經(jīng)由缸蓋進流口(310)被供應(yīng)到所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)并且能夠經(jīng)由缸蓋出流口(311)從所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)被再次引出。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的缸套裝置，其中，在所述缸套進流口(210)和所述缸套出流口(211)之間設(shè)置用于所述缸套冷卻流體(201)的缸套集流空間(220)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的缸套裝置，其中，在所述缸蓋進流口(310)和所述缸蓋出流口(311)之間設(shè)置用于所述缸蓋冷卻流體(301)的缸蓋集流空間(320)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的缸套裝置，其中，在所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)和所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)之間如此設(shè)計和布置介質(zhì)分離器(5)，即:使得所述缸套冷卻流體(201)和所述缸蓋冷卻流體(301)之間的流動交換能被控制或調(diào)節(jié)；或者其中所述缸套冷卻流體(201)和所述缸蓋冷卻流體(301)之間的流動交換被阻止。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的缸套裝置，其中，在所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)和所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)之間尤其是在介質(zhì)分離器(5)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置密封件(6)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的缸套裝置，其中，介質(zhì)分離器(5)以換熱器的形式構(gòu)成。
9.一種用于冷卻用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機尤其是縱向掃氣兩沖程大型柴油發(fā)動機的缸套裝置(I)的冷卻方法，其中，所述缸套裝置(I)包括能安裝有活塞的缸套(2)，所述活塞能在運行狀態(tài)和安裝狀態(tài)下沿著所述缸套(2)的缸軸線(A)在上中心死點位置和下中心死點位置之間如此來回地運動，即:使得所述活塞的上側(cè)與所述缸套(2)的工作面(21)和布置在所述缸套(2)處的缸蓋(3) —起定界燃燒空間(4)，其中在所述缸套(2)處設(shè)置用于借助缸套冷卻流體(201)來冷卻該缸套(2)的缸套冷卻系統(tǒng)(200);并且其中在所述缸蓋(3)處設(shè)置用于借助缸蓋冷卻流體(301)來冷卻該缸蓋(3)的缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)，其特征在于，所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)如此與所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)脫耦，即:使得所述缸套冷卻流體(201)和所述缸蓋冷卻流體(301)之間的流動交換能被控制或調(diào)節(jié)；或者使得所述缸套冷卻流體(201)和該缸蓋冷卻流體(301)之間的流動交換被阻止。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻方法，其中，所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)被如此布置在所述缸套(2)的缸壁(22)內(nèi)，即:使得所述缸套冷卻流體(201)能夠經(jīng)由布置在所述缸蓋(3)和缸套出流口(211)之間的缸套進流口(210)被供應(yīng)到所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)，并且所述缸套冷卻流體(201)能夠經(jīng)由所述缸套出流口(211)從所述缸套冷卻系統(tǒng)(200)被再次引出。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的冷卻方法，其中，所述缸套冷卻流體最初沿朝向所述缸蓋(3)的方向從所述缸套進流口(210)被引導(dǎo)并且隨后朝向所述缸套出流口(211)而離開所述缸蓋(3)的方向被引導(dǎo)，其中尤其所述缸套冷卻流體(201)最初被供應(yīng)到布置在所述缸套進流口(210)和所述缸套出流口(211)之間的缸套集流空間(220)，并且所述缸套冷卻流體(201)隨后經(jīng)由所述缸套出流口(211)從該缸套集流空間(220)被引出。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的冷卻方法，其中，所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)被如此布置在所述缸蓋(3)內(nèi)，即:使得所述缸蓋冷卻流體(301)通過缸蓋進流口(310)被供應(yīng)到所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)并通過缸蓋出流口(311)從所述缸蓋冷卻系統(tǒng)(300)被再次引出，其中所述缸蓋冷卻流體(301)優(yōu)選地最初沿朝向所述缸套(2)的方向從所述缸蓋進流口(310)被引導(dǎo)并且隨后朝向所述缸蓋出流口(311)而離開所述缸套(2)的方向被引導(dǎo)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的冷卻方法，其中，所述缸蓋冷卻流體(301)最初被供應(yīng)到布置在所述缸蓋進流口(310)和所述缸蓋出流口(311)之間的缸蓋集流空間(320)，并且所述缸蓋冷卻流體(301)隨后經(jīng)由所述缸蓋出流口(311)從所述缸蓋集流空間(320)被再次引出。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項所述的冷卻方法，其中，在所述缸套冷卻流體(201)的幫助下，熱從所述缸套(2)的位于所述缸套進流口(201)上方的區(qū)域被如此傳送到所述缸套(2)的位于所述缸套進流口(201)下方的區(qū)域，S卩:使得在所述缸套(2)內(nèi)，軸向和/或徑向的溫度梯度被減小。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項所述的冷卻方法，其中，缸套冷卻流體(210)使用不同于所述缸蓋冷卻流體(310)的冷卻流體，并且油優(yōu)選地被用作缸套冷卻流體(210)和/或水優(yōu)選地被用作缸蓋冷卻手段(301)。
【文檔編號】F02F1/00GK104421034SQ201410411704
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】G·布雷姆沙因 申請人:瓦錫蘭瑞士公司