EP3037639A2 - Cylinder assembly for a longitudinally wound reciprocating piston combustion engine, and throttle element for a cylinder liner - Google Patents
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- EP3037639A2 EP3037639A2 EP15195158.9A EP15195158A EP3037639A2 EP 3037639 A2 EP3037639 A2 EP 3037639A2 EP 15195158 A EP15195158 A EP 15195158A EP 3037639 A2 EP3037639 A2 EP 3037639A2
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Definitions
- the invention relates to a cylinder arrangement for a longitudinally purged reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running longitudinally purged two-stroke large diesel engine and a throttle element for a cylinder liner of a cylinder assembly according to the preamble of the independent claims 1 and 15.
- the fresh air often referred to as scavenging air introduced at the bottom of the cylinder via scavenging air usually in the form of scavenging slots in the combustion chamber of the cylinder, while the piston is in the vicinity of located bottom dead center and the way for the Fresh air into the combustion chamber of the cylinder releases. That is, the fresh air is injected in practice, for example, from a turbocharger in the cylinder under a predetermined pressure.
- a turbocharger in the cylinder under a predetermined pressure.
- the amount of purging air that is supplied via the purging slots into the combustion chamber of the cylinder liner of the reciprocating internal combustion engine for example, crucial for many different processes or operating parameters of the internal combustion engine, such as for the performance of the engine, the fuel consumption, the combustion temperature , the combustion pressure, the chemical composition of the exhaust gases, so in particular the composition and amount of particularly harmful proportions in the exhaust gases, such as the proportion of different nitrogen oxides, and many other operating parameters, which is known in the art per se.
- the object of the invention is therefore to provide a novel cylinder arrangement for a longitudinally-flushed reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running two-stroke large diesel engine with which the problems known from the prior art are solved and with which it is particularly possible, one and the same type von Zylinderliner for various requirements or operating conditions, in particular to adapt to different services easily and efficiently or flexibly retrofit already in operation engines.
- the invention thus relates to a cylinder arrangement for a longitudinally flushed reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running longitudinally-flushed two-stroke large diesel engine, comprising a cylinder liner with a combustion chamber region and an inlet region, in which cylinder liner, a piston along a cylinder axis between a top dead center and a bottom dead center is reciprocally installable installable.
- a scavenging air inlet with scavenging air openings is provided in the inlet region of the cylinder liner, so that scavenging air can be introduced from a receiver chamber into the combustion chamber region of the cylinder liner via the scavenging air opening.
- a throttle element is provided and configured on the scavenging air inlet in such a way that a flow cross-section of the scavenging air opening can be reduced to a predefinable value so that a gas flow of scavenging air from the receiver chamber can be limited to a predefinable limit value via the scavenging air inlet into the cylinder liner.
- the inventive throttle element at the scavenging air inlet can be provided in the scavenging air slots in the form of a molding, fresh air, as known per se from the prior art, flow into the combustion chamber of the cylinder at the scavenging cycle, but in the present invention by suitable choice of the size of Throttle element or by a suitable choice of the arrangement of the throttle element at the scavenging air openings of the scavenging air inlet of the flow cross-section one, several or all scavenging air are completely flexibly reduced so that a gas flow of scavenging air from the receiver space in the cylinder liner can be limited to a substantially arbitrary vorgebaren value.
- the throttle element according to the invention By using the throttle element according to the invention, it is thus possible for the first time to flexibly adapt the amount of scavenging air which is to be supplied via the scavenging slots into the combustion chamber of the cylinder liner of the reciprocating internal combustion engine to any requirement in a very simple manner.
- the Amount to be supplied in the operating state scavenging specially desired operating parameters of the internal combustion engine can be set for the first time in a very simple manner targeted.
- the motors can be easily, flexibly and reliably adapted, for example, to save fuel or other supplies during operation and / or to adapt the motors to other main operating conditions.
- a motor can be easily converted by the present invention, so that it is, for example, only optimally operable in a partial load operation and no longer in full load, which may be of great advantage, inter alia, if a ship only with throttled Speed should, for example to save fuel.
- a throttle element according to the invention, different engines which are to be designed for different operating states, eg for different powers, one and the same type of cylinder liner can be used, so that, for example, for a motor which is designed for a relatively small power the same type of cylinder liner should be used as for any other engine that has a higher output. It is therefore no longer necessary to provide different types of cylinder liners, which of course is an enormous advantage from an economic point of view and leads to corresponding cost reduction not only in the production of the cylinder liners, but also simplifies maintenance and reduces the variety of spare parts to be kept available.
- a throttle element according to the invention can be changed in its position by suitable adjusting elements during operation of the engine, so that the amount of scavenging air supplied per combustion cycle can be adjusted or adapted even during operation of the engine the engine can always be operated under optimal conditions.
- suitable sensors may be provided, in particular on or in the cylinder liner, or be provided in the purge air or in the vicinity of the scavenging slots or a throttle element itself, so that, for example, a flow cross section of the scavenging slots as needed, in particular as a function of a through the sensor certain temperature, or by a pressure determined by the sensor, or, for example, in response to a determined by the sensor BN value of the lubricating oil is regulated and / or controllable adjustable.
- nozzles or other metering devices can be provided at the flushing slots, which are preferred only when needed. For example, be activated only at light load, or when the piston is seized, or at a fast load change to a higher load or at a sign of corrosion.
- These nozzles or metering devices could e.g. Lube oil or a liquid with a cleaning effect, for example, to clean the piston crown, injecting into the purging air.
- the throttle elements designed as filler pieces can also be designed in such a way that they can easily protrude into the cylinder liner in the scavenging slots via the running surface and thus clean the piston crown during the upward stroke.
- such throttle elements must be configured as patches that the piston rings overflow the patches without damage and optionally, can push away, preferably radially outward. These advantageously have a conical inlet. In the operating state, such patches are particularly preferably arranged so quickly movable in the scavenging slots that they are e.g. protrude into the cylinder liner only on the upstroke or only on the downstroke beyond the tread.
- the filling pieces distributed over the circumference vary in height according to a predeterminable scheme.
- the filling pieces distributed over the circumference could be formed in the circumferential direction so a kind of helix, whereby very specific rinsing effects can be generated, for example, the scavenging air is better swirled in the cylinder liner.
- the cross section ie in particular the height and / or the width of the scavenging air opening, ie thus the maximum flow cross-section in comparison to a conventional Cylinder liner be enlarged, so that a larger area for adjusting the amount of purging air to be introduced into the cylinder liner is available.
- the throttle element is configured as a shaped piece and provided interchangeably in a scavenging air opening of the scavenging air inlet of the cylinder liner.
- the running of the piston is not affected on the cylinder surface and it does not cause damage to the tread, scavenging or piston forms an axis of the cylinder facing the inside of the molding an integral part of a cylinder surface of the cylinder liner. That is, the inside of the fitting is designed so that it substantially seamlessly and without affecting the piston running behavior negatively influences the actual cylinder surface of the cylinder liner.
- Corresponding geometrical measures are preferably provided on the fitting and on the scavenging air opening in a manner known per se, so that the fitting can be fixed replaceably, but reliably.
- grooves may be provided on the shaped piece or on the cylinder liner or scavenging air inlet or on the scavenging air opening, so that the throttle element, in particular the molded piece, can be securely anchored to the cylinder liner.
- the throttle element may also be bolted to the outside of the cylinder liner or be fixed by any other measure known per se to limit the flow cross section of the scavenging air opening on the cylinder liner.
- the shaped piece of the invention can be designed and provided on the scavenging air inlet in such a way that it limits the flow cross-section simultaneously to at least two, to more than two or all scavenging air openings of the scavenging air inlet.
- the amount of purging air can also be adjusted in addition, that no throttle element is provided on at least one scavenging air, wherein the throttle elements can be provided with respect to a circumferential direction of the cylinder liner advantageously according to a predetermined symmetrical scheme at the scavenging air openings of the scavenging air inlet. Also, between each circumferentially directly adjacent throttle elements in each case an equal number of purging air openings may be present, on which no throttle element is provided.
- Such and similar measures can not only serve to set or limit the amount of purging air to be introduced into the combustion chamber per combustion cycle. But due to the special arrangement of the throttle elements only at individual scavenging air and not at all scavenging air and the shape of the flow of the scavenging air upon entering the cylinder liner can be favorably influenced, so that, for example, the flushing of the combustion gases or the distribution of the scavenging air in the cylinder liner can be optimized can.
- the throttle element may also be provided as throttle ring at the inlet area on the cylinder liner in such a covering manner over a predeterminable area of the scavenging air inlet that a flow cross section of a predeterminable number of scavenging air openings is concurrently, at least partially covered. It may be a complete ring, so that all scavenging air openings in a predetermined range by the Throttle ring are covered.
- the ring can also have suitable recesses for certain scavenging air openings, so that some scavenging air openings are not covered at all or in a smaller area, so that the flow of scavenging air at different scavenging air openings can be of different sizes.
- the flow cross-section of at least one purge air opening can even be completely closed by the throttle element.
- the throttle element is provided, for example, only in the upper region of the scavenging air opening. That is to say the throttle element is provided at the scavenging air opening of the scavenging air inlet such that the flow cross section is limited in a predeterminable region of the scavenging air inlet facing the combustion chamber region such that no scavenging air can be introduced through the scavenging air opening into the cylinder liner between the throttle element and the combustion chamber region.
- the throttle element can also be provided in the lower region of the scavenging air opening, that is to say provided on the scavenging air opening of the scavenging air inlet such that the flow cross section is limited in a predeterminable region of the scavenging air inlet facing away from the combustion chamber region such that no scavenging air flows through the scavenging air opening between the throttle element and the receiver space can be introduced into the cylinder liner.
- the throttle element can also be provided in a central region of the scavenging air opening and thus provided on the scavenging air opening of the scavenging air inlet, that the flow cross-section is limited in a predeterminable region of the scavenging air inlet such that both between the throttle element and the combustion chamber region and between the throttle element and the receiver room at the same time scavenging air can be introduced through the scavenging air in the cylinder liner.
- the throttle element is provided on the purge air inlet such that a position of at least the throttle element in the operating state of the reciprocating internal combustion engine is not changeable.
- the throttle element is provided on the scavenging air inlet, that the position of at least one throttle element even in the operating state of the reciprocating internal combustion engine is variable, preferably by means of a controllable or controllable mechanical, electrical, pneumatic, hydraulic or other positioning is changeable.
- the amount of purge air may vary even during the operating condition Operating parameters are set automatically via a controller or regulation or even by an operator.
- the invention further relates to a throttle element for a cylinder liner of a cylinder assembly of the present invention, which may be, for example, a replacement part or a replacement part.
- Fig. 1 shows in a schematic representation partially in section a cylinder assembly 1 'with cylinder liner 2', piston 3 'and fresh air supply system 400'.
- the cylinder assembly 1 'of Fig. 1 is a typical arrangement well known for prior art longitudinally scavenged two-stroke large diesel engines.
- the corresponding reference numerals are provided with an apostrophe, while the reference numerals to features according to the invention cylinder arrangements wear no apostrophe.
- the arrangement comprises a cylinder liner 2 'in which a piston 3' is arranged to be movable back and forth along a cylinder running surface 211 'of a cylinder wall 210' of the cylinder liner 2 '.
- the piston 3 ' comprises a piston ring packing 31', which is shown here schematically with only two piston rings.
- the combustion chamber 200 ' which is located in the combustion chamber region 21' of the cylinder 2 ', is delimited at the top by a cylinder cover with an injection nozzle and exhaust valve.
- the piston 3 ' which reciprocates in the operating state of the large diesel engine between the top dead center OT' and the bottom dead center UT ', via the piston rod 8' with a in Fig. 1 not shown crosshead, from which the reciprocating movement of the piston 3 'is transmitted to the crankshaft, also not shown, of the machine.
- the piston rod 8 ' is guided through the receiver space 401', which adjoins the inlet area 22 'of the cylinder liner 2' below, and the stuffing box 402 ', which seals the receiver space 401' against the crankshaft space below, so that no fresh air 41 ', symbolized by the arrow 41', which supplies a likewise not shown turbocharger under a high pressure, for example, under a pressure of about four bar in the receiver room 401 ', from the receiver room 401' in the underlying crankshaft space 9 'can pass ,
- Fig. 1 can be seen and is generally known, is in the receiver chamber 401 'always generated by the turbocharger gas pressure of the fresh air 41', which thus always by design rests on the piston bottom of the piston 3 '.
- FIGS. 2a to 2c an exemplary embodiment of a cylinder arrangement according to the invention which is particularly preferred for practice will be described in greater detail. It shows Fig. 2a an inventive cylinder arrangement in overview, while Fig. 2b the area of the scavenging air inlet according to Fig. 2a in a more detailed representation shows and based on the Fig. 2c a scavenging air opening with throttle element in the form of a fitting according to Fig. 2a respectively. Fig. 2b you can see.
- the inventive cylinder assembly 1 according to Fig. 2a to Fig. 2c are typical of a longitudinally flushed reciprocating internal combustion engine in a refinement of a slow-running longitudinally-flushed two-stroke large diesel engine.
- the cylinder arrangement according to Fig. 2a comprises a cylinder liner 2 having a combustion chamber region 21 and an inlet region 22, in which cylinder liner 2 a piston 3 is installed along a cylinder axis Z between a top dead center OT and a bottom dead center UT.
- a scavenging air inlet 221 with scavenging air openings 2211 is provided in the inlet region 22 of the cylinder liner 2, so that off a receiver room 401 scavenging air 41 via the scavenging air opening 2211 in the combustion chamber region 21 of the cylinder liner 2 can be introduced.
- a throttle element 5, in the present case a shaped part 51, is designed and provided on the scavenging air inlet 221 such that a flow cross section 410 of the scavenging air opening 2211 can be reduced to a predefinable value, so that a gas flow 411 of scavenging air 41 out of the receiver chamber 401 the scavenging air inlet 221 in the cylinder liner 2 can be limited to a predeterminable limit value.
- the configured as a shaped piece 51 throttle element 5 is interchangeable in all purge air openings 2211 of the scavenging air inlet 221 of the cylinder liner 2 is provided.
- the fitting 51 is thus in this particular embodiment, an insert that, for example, in a suitable groove of the scavenging air opening 2211 may be anchored or otherwise in the known manner, I can be releasably attached.
- An inner side 511 of the shaped part 51 facing the cylinder axis Z forms an integral part of a cylinder running surface 211 of the cylinder liner 2.
- the shaped part 51 is thus designed and provided on the scavenging air inlet 221 such that it has the flow cross section 410 at all scavenging air openings 2211 of the scavenging air inlet 221 simultaneously and similarly limited.
- the throttle element 5, so here the fitting 51 is in the Fig. 2a to Fig. 2c according to the representation installed in the upper region of the scavenging air openings 2211, ie provided on the scavenging air opening 2211 of the scavenging air inlet 221 that the flow cross-section is limited in a predeterminable region of the scavenging air inlet facing the combustion chamber area that no purge air can be introduced through the purge air opening into the cylinder liner between the throttle element and the combustion chamber region.
- the throttle element 5, so the fitting 51 is provided so releasably on the scavenging air inlet that a position of the fitting 51 is not changeable in the operating state of the reciprocating internal combustion engine, but only in the non-operating state of the internal combustion engine, e.g. can be exchanged during maintenance.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Zylinderanordnung (1) für eine längsgespülte Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen langsam laufenden längsgespülten Zweitakt-Grossdieselmotor, umfassend einen Zylinderliner (2) mit einem Brennraumbereich (21) und einem Einlassbereich (22), in welchem Zylinderliner (2) ein Kolben (3) entlang einer Zylinderachse (Z) zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) hin- und herbewegbar installierbar ist. Am Zylinderliner (2) ist im Einlassbereich (22) des Zylinderliners (2) ein Spüllufteinlass (221) mit Spülluftöffnungen (2211) vorgesehen, so dass aus einem Receiverraum (401) Spülluft (41) über die Spülluftöffnung (2211) in den Brennraumbereich (21) des Zylinderliners (2) einbringbar ist. Erfindungsgemäss ist am Spüllufteinlass (221) ein Drosselelement (5, 51) derart vorgesehen und ausgestaltet, dass ein Strömungsquerschnitt (410) der Spülluftöffnung (2211) auf einen vorgebbaren Wert reduzierbar ist, so dass ein Gasstrom (411) aus Spülluft (41) aus dem Receiverraum (401) über den Spüllufteinlass (221) in den Zylinderliner (2) auf einen vorgebbaren Grenzwert begrenzbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Drosselelement (5, 51) für einen Zylinderliner (2) einer Zylinderanordnung (1) gemäss der vorliegenden Erfindung.The invention relates to a cylinder arrangement (1) for a longitudinally flushed reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running, longitudinally-flushed two-stroke large diesel engine comprising a cylinder liner (2) with a combustion chamber region (21) and an inlet region (22), in which cylinder liner (2) a piston (3) along a cylinder axis (Z) between a top dead center (TDC) and a bottom dead center (UT) back and forth installable installable. A scavenging air inlet (221) with scavenging air openings (2211) is provided on the cylinder liner (2) in the inlet region (22) of the cylinder liner (2), so that scavenging air (41) from the receiver chamber (401) into the combustion chamber region via the scavenging air opening (2211) ( 21) of the cylinder liner (2) can be introduced. According to the invention, a throttle element (5, 51) is provided and configured on the scavenging air inlet (221) such that a flow cross section (410) of the scavenging air opening (2211) can be reduced to a predefinable value, so that a gas flow (411) consists of scavenging air (41) the receiver space (401) via the scavenging air inlet (221) in the cylinder liner (2) to a predeterminable limit can be limited. Moreover, the invention relates to a throttle element (5, 51) for a cylinder liner (2) of a cylinder assembly (1) according to the present invention.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zylinderanordnung für eine längsgespülte Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen langsam laufenden längsgespülten Zweitakt-Grossdieselmotor sowie ein Drosselelement für einen Zylinderliner einer Zylinderanordnung gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 15.The invention relates to a cylinder arrangement for a longitudinally purged reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running longitudinally purged two-stroke large diesel engine and a throttle element for a cylinder liner of a cylinder assembly according to the preamble of the independent claims 1 and 15.
Grossdieselmotoren werden häufig als Antriebsaggregate für Schiffe oder auch im stationären Betrieb, z.B. zum Antrieb grosser Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt. Dabei laufen die Motoren in der Regel über beträchtliche Zeiträume im Dauerbetrieb, was hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit und die Verfügbarkeit stellt. Daher sind für den Betreiber insbesondere lange Wartungsintervalle, geringer Verschleiss und ein wirtschaftlicher Umgang mit Brenn- und Betriebsstoffen, insbesondere auch der Schmiermittelverbrauch zentrale Kriterien für den Betrieb der Maschinen.Large diesel engines are often used as drive units for ships or in stationary operation, e.g. used to drive large generators for generating electrical energy. The engines usually run for long periods in continuous operation, which places high demands on the reliability and availability. Therefore, for the operator in particular long maintenance intervals, low wear and an economical handling of fuels and supplies, especially the lubricant consumption are central criteria for the operation of the machines.
Wie dem Fachmann wohlbekannt ist, wird bei den bekannten längsgespülten Zweitakt-Motoren die Frischluft, häufig auch als Spülluft bezeichnet, am unteren Ende des Zylinders über Spülluftöffnungen meist in Form von Spülschlitzen in den Brennraum des Zylinders eingebracht, während der Kolben sich in der Nähe des unteren Totpunktes befindet und den Weg für die Frischluft in den Brennraum des Zylinders freigibt. D.h., die Frischluft wird in der Praxis zum Beispiel von einem Turbolader in den Zylinder unter einem vorgegebenen Druck eingeblasen. Das trifft insbesondere auf alle gängigen Zweitakt Grossdieselmotoren zu, die Kreuzkopfmotoren sind und vom Kolben gesteuerte Spülschlitze haben. Das heisst, die obere Kolbenkante steuert das Öffnen und schliessen der Spülschlitze. Durch die Spülschlitze kann Frischluft in den Zylinder eintreten.As is well known to those skilled in the art, in the known longitudinally-flushed two-stroke engines, the fresh air, often referred to as scavenging air introduced at the bottom of the cylinder via scavenging air usually in the form of scavenging slots in the combustion chamber of the cylinder, while the piston is in the vicinity of located bottom dead center and the way for the Fresh air into the combustion chamber of the cylinder releases. That is, the fresh air is injected in practice, for example, from a turbocharger in the cylinder under a predetermined pressure. This applies in particular to all current two-stroke large diesel engines, which are crosshead engines and have scavenging ports controlled by the piston. This means that the upper piston edge controls the opening and closes the scavenging slots. Through the scavenging slots fresh air can enter the cylinder.
Dabei ist die Menge an Spülluft, die zum Beispiel pro Verbrennungszyklus über die Spülschlitze in den Brennraum des Zylinderliners der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugeführt wird, entscheidend für viele verschiedene Prozesse bzw. Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine, wie zum Beispiel für die Leistung des Motors, den Brennstoffverbrauch, die Verbrennungstemperatur, den Verbrennungsdruck, die chemische Zusammensetzung der Abgase, also insbesondere auch die Zusammensetzung und Menge der besonders schädlichen Anteile in den Abgasen, wie zum Beispiel der Anteil verschiedener Stickoxide, und vieler weiterer Betriebsparameter, was dem Fachmann an sich bekannt ist.In this case, the amount of purging air that is supplied via the purging slots into the combustion chamber of the cylinder liner of the reciprocating internal combustion engine, for example, crucial for many different processes or operating parameters of the internal combustion engine, such as for the performance of the engine, the fuel consumption, the combustion temperature , the combustion pressure, the chemical composition of the exhaust gases, so in particular the composition and amount of particularly harmful proportions in the exhaust gases, such as the proportion of different nitrogen oxides, and many other operating parameters, which is known in the art per se.
Aus den verschiedensten Gründen, z.B. aus Gründen der Wirtschaftlichkeit oder aus Umweltschutzgründen besteht mehr und mehr die Notwendigkeit und das Bedürfnis die Motoren an bestimmte Randbedingungen flexibler anzupassen, die zum Beispiel vom Kunden, also den Betreibern von Schiffen oder Energieerzeugungsanlagen vorgegeben werden. Oder um die immer schärfer werden gesetzlichen Bestimmungen, wie beispielsweise Umweltschutzbedingen einhalten zu können oder beispielswiese um im Betrieb Treibstoff oder andere Betriebsstoffe einzusparen. Darüber hinaus ist es aus auf der Hand liegenden Gründen wünschenswert, dass für Motoren, die für unterschiedliche Betriebszustände, z.B. für unterschiedliche Leistungen ausgelegt werden sollen, ein und derselbe Typ von Zylinderliner verwendet werden kann, so dass zum Beispiel für einen Motor, der für eine relativ kleine Leistung ausgelegt werden soll derselbe Typ Zylinderliner verwendet werden kann wie für einen anderen Motor, der eine höhere Leistung haben soll. Bisher mussten in solchen oder ähnlich gelagerten Fällen jeweils verschiedene Typen von Zylinderlinern bereitgestellt werden, was natürlich aus wirtschaftlicher Sicht unbefriedigend und ineffizient ist. Ausserdem war es bisher nur mit sehr aufwendigen Massnahmen möglich bereits sich im Betrieb befindliche Motoren auf andere Betriebszustände bzw. Betriebsparameter flexibel umzurüsten, beispielsweise einen bestehenden Motor von einer hohen Leistung auf eine tiefere Leistung umzurüsten um zum Beispiel Treibstoff einzusparen, neue gesetzlich vorgeschriebene Umweltstandards einzuhalten oder aus anderen dem Fachmann wohl bekannten Gründen.For a variety of reasons, for example, for reasons of economy or environmental reasons, there is an increasing need and need to adapt the engines to certain conditions more flexible, which are given for example by the customer, ie the operators of ships or power plants. Or in order to be able to comply more and more with legal regulations, such as environmental protection conditions or, for example, to save fuel or other operating materials during operation. Moreover, it is desirable for obvious reasons that one and the same type of cylinder liner be used for engines intended to be designed for different operating conditions, eg for different performances For example, for a motor that is to be designed for a relatively low power, the same type of cylinder liner can be used as for another engine that is to have a higher power. Previously, different types of cylinder liners had to be provided in such or similar cases, which of course is unsatisfactory and inefficient from an economic point of view. Moreover, it has been possible only with very complex measures already flexible in operation to other operating conditions or operating parameters, for example convert an existing engine from a high performance to a lower performance to save for example fuel, comply with new statutory environmental standards or for other reasons well known to those skilled in the art.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Zylinderanordnung für eine längsgespülte Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen langsam laufenden Zweitakt-Grossdieselmotors bereitzustellen, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme gelöst werden und mit welcher es insbesondere möglich ist, ein und denselben Typ von Zylinderliner für verschiedene Anforderungen bzw. Betriebszustände, im speziellen auf unterschiedlichen Leistungen einfach und in effizienter Weise anzupassen bzw. bereits sich im Betrieb befindliche Motoren flexibel umzurüsten.The object of the invention is therefore to provide a novel cylinder arrangement for a longitudinally-flushed reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running two-stroke large diesel engine with which the problems known from the prior art are solved and with which it is particularly possible, one and the same type von Zylinderliner for various requirements or operating conditions, in particular to adapt to different services easily and efficiently or flexibly retrofit already in operation engines.
Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 15 gekennzeichnet.The objects of the invention solving these objects are characterized by the features of independent claims 1 and 15.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention.
Die Erfindung betrifft somit eine Zylinderanordnung für eine längsgespülte Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen langsam laufenden längsgespülten Zweitakt-Grossdieselmotor, umfassend einen Zylinderliner mit einem Brennraumbereich und einem Einlassbereich, in welchem Zylinderliner ein Kolben entlang einer Zylinderachse zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und herbewegbar installierbar ist. Am Zylinderliner ist im Einlassbereich des Zylinderliners ein Spüllufteinlass mit Spülluftöffnungen vorgesehen, so dass aus einem Receiverraum Spülluft über die Spülluftöffnung in den Brennraumbereich des Zylinderliners einbringbar ist. Erfindungsgemäss ist am Spüllufteinlass ein Drosselelement derart vorgesehen und ausgestaltet, dass ein Strömungsquerschnitt der Spülluftöffnung auf einen vorgebbaren Wert reduzierbar ist, so dass ein Gasstrom aus Spülluft aus dem Receiverraum über den Spüllufteinlass in den Zylinderliner auf einen vorgebbaren Grenzwert begrenzbar ist.The invention thus relates to a cylinder arrangement for a longitudinally flushed reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running longitudinally-flushed two-stroke large diesel engine, comprising a cylinder liner with a combustion chamber region and an inlet region, in which cylinder liner, a piston along a cylinder axis between a top dead center and a bottom dead center is reciprocally installable installable. On the cylinder liner, a scavenging air inlet with scavenging air openings is provided in the inlet region of the cylinder liner, so that scavenging air can be introduced from a receiver chamber into the combustion chamber region of the cylinder liner via the scavenging air opening. According to the invention, a throttle element is provided and configured on the scavenging air inlet in such a way that a flow cross-section of the scavenging air opening can be reduced to a predefinable value so that a gas flow of scavenging air from the receiver chamber can be limited to a predefinable limit value via the scavenging air inlet into the cylinder liner.
Auch bei Verwendung des erfindungsgemässen Drosselelements am Spüllufteinlass, das z.B. vor oder besonders bevorzugt aber in den Spülluftschlitzen in Form eines Formstücks vorgesehen sein kann, kann Frischluft, wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt, in den Verbrennungsraum des Zylinders beim Spültakt einfliessen, wobei jedoch bei der vorliegenden Erfindung durch geeignete Wahl der Grösse des Drosselelements bzw. durch geeignete Wahl der Anordnung des Drosselelements an den Spülluftöffnungen des Spüllufteinlasses der Strömungsquerschnitt einer, mehrerer oder aller Spülluftöffnungen völlig flexibel derart reduziert werden, dass ein Gasstrom von Spülluft aus dem Receiverraum in den Zylinderliner auf einen im wesentlichen beliebig vorgebaren Wert begrenzbar ist.Even when using the inventive throttle element at the scavenging air inlet, the e.g. Before or particularly preferably, however, can be provided in the scavenging air slots in the form of a molding, fresh air, as known per se from the prior art, flow into the combustion chamber of the cylinder at the scavenging cycle, but in the present invention by suitable choice of the size of Throttle element or by a suitable choice of the arrangement of the throttle element at the scavenging air openings of the scavenging air inlet of the flow cross-section one, several or all scavenging air are completely flexibly reduced so that a gas flow of scavenging air from the receiver space in the cylinder liner can be limited to a substantially arbitrary vorgebaren value.
Durch die Verwendung des erfindungsgemässen Drosselelements ist es somit erstmals möglich die Menge an Spülluft, die zum Beispiel pro Verbrennungszyklus über die Spülschlitze in den Brennraum des Zylinderliners der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugeführt werden soll, auf sehr einfache Weise flexibel an jedwedes Erfordernis anzupassen. Durch die Menge an im Betriebszustand zuzuführender Spülluft können speziell gewünschte Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine erstmals auf sehr einfache Weise gezielt eingestellt werden. Zum Beispiel zum Erreichen einer bestimmten Leistung des Motor, oder zur Reduzierung des Brennstoffverbrauch, zur Einstellung der Verbrennungstemperatur oder des Verbrennungsdruck, zur Justierung der chemische Zusammensetzung der Abgase, also insbesondere auch zur Beeinflussung der Zusammensetzung und / oder Menge der besonders schädlichen Anteile in den Abgasen, wie zum Beispiel der Anteil verschiedener Stickoxide, und vieler weiterer Betriebsparameter, die aus verschiedensten Gründen anzupassen sind.By using the throttle element according to the invention, it is thus possible for the first time to flexibly adapt the amount of scavenging air which is to be supplied via the scavenging slots into the combustion chamber of the cylinder liner of the reciprocating internal combustion engine to any requirement in a very simple manner. By the Amount to be supplied in the operating state scavenging specially desired operating parameters of the internal combustion engine can be set for the first time in a very simple manner targeted. For example, to achieve a certain performance of the engine, or to reduce the fuel consumption, to adjust the combustion temperature or the combustion pressure, for adjusting the chemical composition of the exhaust gases, so in particular also to influence the composition and / or amount of particularly harmful components in the exhaust gases , such as the proportion of different nitrogen oxides, and many other operating parameters that have to be adapted for a variety of reasons.
So kann auf spezielle, auch auf schnell wechselnde Erfordernisse und Wünsche der Betreiber solcher Motoren sehr kostengünstig und einfach durch Anpassung der Motoren reagiert werden. Ausserdem können die immer schärfer werden gesetzlichen Bestimmungen, wie beispielweise Umweltschutzvorschriften einfach eingehalten bzw. einfach auf neue, meist schärfere Bestimmungen reagiert werden. Oder die Motoren können einfach, flexibel und zuverlässig angepasst werden, beispielwiese um im Betrieb Treibstoff oder andere Betriebsstoffe einzusparen und / oder um die Motoren auf andere Hauptbetriebszustände anzupassen. Beispielsweise kann ein Motor durch die vorliegende Erfindung einfach umgerüstet werden, so dass er zum Beispiel im wesentlichen nur noch in einem Teillastbetrieb optimal betreibbar ist und nicht mehr im Vollastbetrieb, was unter anderem dann von grossem Vorteil sein kann, wenn ein Schiff nur noch mit gedrosselter Geschwindigkeit fahren soll, z.B. um Treibstoff einzusparen.So can be responded to special, even to rapidly changing requirements and wishes of the operators of such engines very cost-effective and easy by adjusting the motors. In addition, the ever stricter legal provisions, such as environmental protection regulations can be easily adhered to or simply responded to new, usually sharper provisions. Or the motors can be easily, flexibly and reliably adapted, for example, to save fuel or other supplies during operation and / or to adapt the motors to other main operating conditions. For example, a motor can be easily converted by the present invention, so that it is, for example, only optimally operable in a partial load operation and no longer in full load, which may be of great advantage, inter alia, if a ship only with throttled Speed should, for example to save fuel.
Ausserdem können durch Verwendung eines erfindungsgemässen Drosselelements unterschiedliche Motoren, die für unterschiedliche Betriebszustände, z.B. für verschiedene Leistungen ausgelegt werden sollen, ein und derselbe Typ von Zylinderliner verwendet werden, so dass zum Beispiel für einen Motor, der für eine relativ kleine Leistung ausgelegt werden soll derselbe Typ Zylinderliner verwendet werden kann wie für einen anderen Motor, der eine höhere Leistung haben soll. Es müssen also nicht mehr länger verschiedene Typen von Zylinderlinern bereitgestellt werden, was natürlich aus wirtschaftlicher Sicht ein enormer Vorteil ist und zu entsprechenden Kostenreduktion nicht nur bei der Herstellung der Zylinderliner führt, sondern auch die Wartung vereinfacht und die Vielfalt der bereitzuhaltenden Ersatzteile reduziert.In addition, by using a throttle element according to the invention, different engines which are to be designed for different operating states, eg for different powers, one and the same type of cylinder liner can be used, so that, for example, for a motor which is designed for a relatively small power the same type of cylinder liner should be used as for any other engine that has a higher output. It is therefore no longer necessary to provide different types of cylinder liners, which of course is an enormous advantage from an economic point of view and leads to corresponding cost reduction not only in the production of the cylinder liners, but also simplifies maintenance and reduces the variety of spare parts to be kept available.
Ausserdem ist es nunmehr erstmals möglich ohne aufwendige Massnahmen sich bereits im Betrieb befindliche Motoren auf andere Betriebszustände bzw. Betriebsparameter flexibel umzurüsten. Beispielsweise einen bestehenden Motor von einer hohen Leistung auf eine tiefere Leistung umzurüsten etwa um Treibstoff einzusparen, neue gesetzlich vorgeschriebene Umweltstandards einzuhalten oder aus anderen dem Fachmann wohl bekannten Gründen umzurüsten. In ganz speziellen Fällen ist es sogar möglich, dass ein erfindungsgemässes Drosselelement im Betrieb des Motors durch geeignete Stellelemente in seiner Position verändert werden kann, so dass die Menge an pro Verbrennungszyklus zugeführter Spülluft sogar während des Betriebs des Motors einstellbar bzw. anpassbar ist, so dass der Motor immer unter optimalen Bedingungen betrieben werden kann.In addition, it is now possible for the first time to flexibly retrofit other operating conditions or operating parameters without consuming measures, which are already in operation. For example, retrofitting an existing engine from high power to lower power, for example, to save fuel, meet new regulatory environmental standards, or retool for other reasons well known to those skilled in the art. In very special cases, it is even possible that a throttle element according to the invention can be changed in its position by suitable adjusting elements during operation of the engine, so that the amount of scavenging air supplied per combustion cycle can be adjusted or adapted even during operation of the engine the engine can always be operated under optimal conditions.
Dabei können auch geeignete Sensoren vorgesehen sein, insbesondere am oder im Zylinderliner, oder in der Spülluftzufuhr oder in der Nähe der Spülschlitze oder einem Drosselelement selbst vorgesehen sein, so dass z.B. ein Strömungsquerschnitt der Spülschlitze je nach Bedarf, insbesondere in Abhängig von einer durch den Sensor bestimmten Temperatur, oder von einem durch den Sensor bestimmten Druck, oder z.B. in Abhängigkeit von einem durch den Sensor bestimmten BN-Wertes des Schmieröls regel- und /oder steuerbar einstellbar ist.In this case, suitable sensors may be provided, in particular on or in the cylinder liner, or be provided in the purge air or in the vicinity of the scavenging slots or a throttle element itself, so that, for example, a flow cross section of the scavenging slots as needed, in particular as a function of a through the sensor certain temperature, or by a pressure determined by the sensor, or, for example, in response to a determined by the sensor BN value of the lubricating oil is regulated and / or controllable adjustable.
Ausserdem können an den Spülschlitzen Düsen oder sonstige Dosiereinrichtungen vorgesehen sein, die bevorzugt nur bei Bedarf. Z.B. nur bei geringer Last, oder bei einem Fressen des Kolbens, oder bei einem schnellen Lastwechsel zu einer höheren Last oder bei einem Anzeichen auf Korrosion aktiviert werden. Diese Düsen oder Dosiereinrichtungen könnten z.B. Schmieröl oder eine Flüssigkeit mit einer reinigenden Wirkung, beispielweise um die Kolbenkrone zu reinigen, in die Spülluft eindüsen.In addition, nozzles or other metering devices can be provided at the flushing slots, which are preferred only when needed. For example, be activated only at light load, or when the piston is seized, or at a fast load change to a higher load or at a sign of corrosion. These nozzles or metering devices could e.g. Lube oil or a liquid with a cleaning effect, for example, to clean the piston crown, injecting into the purging air.
Die als Füllstücke ausgestalteten Drosselelemente können dabei im Speziellen auch so ausgestaltet sein, dass sie in den Spülschlitzen über die Lauffläche leicht in den Zylinderliner hineinragen und so die Kolbenkrone beim Aufwärtshub reinigen können. Dazu müssen derartige Drosselelemente als Füllstücke ausgestaltet sein, dass die Kolbenringe die Füllstücke ohne Schaden überlaufen und gegebenenfalls, bevorzugt radial nach aussen, wegdrücken können. Dazu weisen diese vorteilhaft einen konischen Einlauf auf. Besonders bevorzugt werden solche Füllstücke im Betriebszustand derart schnell beweglich in den Spülschlitzen angeordnet, dass sie z.B. nur beim Aufwärtshub oder nur beim Abwärtshub über die Lauffläche hinaus in den Zylinderliner hineinragen.In particular, the throttle elements designed as filler pieces can also be designed in such a way that they can easily protrude into the cylinder liner in the scavenging slots via the running surface and thus clean the piston crown during the upward stroke. For this purpose, such throttle elements must be configured as patches that the piston rings overflow the patches without damage and optionally, can push away, preferably radially outward. These advantageously have a conical inlet. In the operating state, such patches are particularly preferably arranged so quickly movable in the scavenging slots that they are e.g. protrude into the cylinder liner only on the upstroke or only on the downstroke beyond the tread.
Auch ist es möglich, dass die Füllstücke über den Umfang verteilt in ihrer Höhe nach einem vorgebbaren Schema variieren. Beispielsweise könnte so eine Art Schraubenlinie in Umfangsrichtung gebildet werden, wodurch ganz bestimmte Spüleffekte erzeugbar sind, beispielweise die Spülluft besser im Zylinderliner verwirbelt wird.It is also possible that the filling pieces distributed over the circumference vary in height according to a predeterminable scheme. For example, could be formed in the circumferential direction so a kind of helix, whereby very specific rinsing effects can be generated, for example, the scavenging air is better swirled in the cylinder liner.
Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, können der Querschnitt, also insbesondere die Höhe und / oder die Breite der Spülluftöffnung, also somit der maximale Strömungsquerschnitt im Vergleich zu einem herkömmlichen Zylinderliner vergrössert sein, so dass eine grösserer Bereich zur Einstellung der Menge an in den Zylinderliner einzubringenden Spülluft verfügbar ist.Preferably, but not necessarily, the cross section, ie in particular the height and / or the width of the scavenging air opening, ie thus the maximum flow cross-section in comparison to a conventional Cylinder liner be enlarged, so that a larger area for adjusting the amount of purging air to be introduced into the cylinder liner is available.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Zylinderanordnung ist das Drosselelement als ein Formstück ausgestaltet und auswechselbar in einer Spülluftöffnung des Spüllufteinlasses des Zylinderliners vorgesehen. Dadurch kann der effektive Strömungsquerschnitt der Spülluftöffnung auf praktisch jede gewünschte Grösse eingestellt werden.In a particularly preferred embodiment of a cylinder arrangement according to the invention, the throttle element is configured as a shaped piece and provided interchangeably in a scavenging air opening of the scavenging air inlet of the cylinder liner. As a result, the effective flow cross section of the scavenging air opening can be set to virtually any desired size.
Damit der Lauf des Kolbens an der Zylinderlauffläche nicht beeinträchtigt wird und es damit nicht zu Schädigungen an Lauffläche, Spülluftöffnungen oder Kolben kommt, bildet eine der Zylinderachse zugewandte Innenseite des Formstücks einen integralen Bestandteil einer Zylinderlauffläche des Zylinderliners. Das heisst, die Innenseite des Formstücks ist so ausgebildet, dass sie sich im Wesentlichen übergangslos und ohne das Kolbenlaufverhalten nachhaltig negativ zu beeinflussen in die eigentliche Zylinderlauffläche des Zylinderliners einfügt.Thus, the running of the piston is not affected on the cylinder surface and it does not cause damage to the tread, scavenging or piston forms an axis of the cylinder facing the inside of the molding an integral part of a cylinder surface of the cylinder liner. That is, the inside of the fitting is designed so that it substantially seamlessly and without affecting the piston running behavior negatively influences the actual cylinder surface of the cylinder liner.
Bevorzugt sind am Formstück und an der Spülluftöffnung korrespondierende geometrische Massnahmen in an sich bekannter Weise vorgesehen, so dass das Formstück zwar auswechselbar, aber zuverlässig fixiert werden kann. So können am Formstück oder am Zylinderliner oder Spüllufteinlass bzw. an der Spülluftöffnung z.B. Nuten vorgesehen sein, so dass das Drosselelement, im speziellen das Formstück sicher am Zylinderliner verankerbar ist. In einem anderen Beispiel kann das Drosselelement auch aussen am Zylinderliner verschraubt sein oder durch jede andere, dem Fachmann an sich bekannte Massnahme zur Begrenzung des Strömungsquerschnitts der Spülluftöffnung am Zylinderliner fixiert sein.Corresponding geometrical measures are preferably provided on the fitting and on the scavenging air opening in a manner known per se, so that the fitting can be fixed replaceably, but reliably. For example, grooves may be provided on the shaped piece or on the cylinder liner or scavenging air inlet or on the scavenging air opening, so that the throttle element, in particular the molded piece, can be securely anchored to the cylinder liner. In another example, the throttle element may also be bolted to the outside of the cylinder liner or be fixed by any other measure known per se to limit the flow cross section of the scavenging air opening on the cylinder liner.
Dabei kann das Formstück der Erfindung derart ausgestaltet und am Spüllufteinlass vorgesehen ist, dass es den Strömungsquerschnitt an mindestens zwei, an mehr als zwei oder an allen Spülluftöffnungen des Spüllufteinlasses gleichzeitig begrenzt.In this case, the shaped piece of the invention can be designed and provided on the scavenging air inlet in such a way that it limits the flow cross-section simultaneously to at least two, to more than two or all scavenging air openings of the scavenging air inlet.
Die Menge an Spülluft kann auch dadurch zusätzlich justiert werden, dass an mindestens einer Spülluftöffnung kein Drosselelement vorgesehen ist, wobei die Drosselelemente in Bezug auf eine Umfangsrichtung des Zylinderliners vorteilhaft nach einem vorgebbaren symmetrischen Schema an den Spülluftöffnungen des Spüllufteinlasses vorgesehen sein können. Auch kann zwischen allen in Umfangsrichtung direkt benachbarten Drosselelementen jeweils eine gleich Anzahl von Spülluftöffnungen vorhanden sein, an welchen kein Drosselelement vorgesehen ist.The amount of purging air can also be adjusted in addition, that no throttle element is provided on at least one scavenging air, wherein the throttle elements can be provided with respect to a circumferential direction of the cylinder liner advantageously according to a predetermined symmetrical scheme at the scavenging air openings of the scavenging air inlet. Also, between each circumferentially directly adjacent throttle elements in each case an equal number of purging air openings may be present, on which no throttle element is provided.
Solche und ähnliche Massnahmen können nicht nur dazu dienen die Menge an pro Verbrennungszyklus in den Brennraum einzubringender Spülluft einzustellen bzw. zu begrenzen. Sondern durch die speziellen Anordnung der Drosselelemente nur an einzelnen Spülluftöffnungen und nicht an allen Spülluftöffnungen kann auch die Form der Strömung der Spülluft beim Eintreten in den Zylinderliner vorteilhaft beeinflusst werden, so dass zum Beispiel das Ausspülen der Verbrennungsgase oder die Verteilung der Spülluft im Zylinderliner optimiert werden kann.Such and similar measures can not only serve to set or limit the amount of purging air to be introduced into the combustion chamber per combustion cycle. But due to the special arrangement of the throttle elements only at individual scavenging air and not at all scavenging air and the shape of the flow of the scavenging air upon entering the cylinder liner can be favorably influenced, so that, for example, the flushing of the combustion gases or the distribution of the scavenging air in the cylinder liner can be optimized can.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Drosselelement auch als Drosselring am Einlassbereich aussen am Zylinderliner derart abdeckend über einem vorgebbaren Bereich des Spüllufteinlasses vorgesehen sein, dass ein Strömungsquerschnitt einer vorgebbaren Anzahl von Spülluftöffnungen gleichzeitig, zumindest teilweise abgedeckt ist. Dabei kann es sich um einen vollständigen Ring handeln, so dass alle Spülluftöffnungen in einem vorgebbaren Bereich durch den Drosselring abgedeckt sind. Der Ring kann aber auch für bestimmte Spülluftöffnungen geeignete Aussparungen aufweisen, so dass einige Spülluftöffnungen gar nicht oder in einem kleineren Bereich abgedeckt sind, so dass der Durchfluss von Spülluft an unterschiedlichen Spülluftöffnungen unterschiedlich gross sein kann.In another exemplary embodiment of the present invention, the throttle element may also be provided as throttle ring at the inlet area on the cylinder liner in such a covering manner over a predeterminable area of the scavenging air inlet that a flow cross section of a predeterminable number of scavenging air openings is concurrently, at least partially covered. It may be a complete ring, so that all scavenging air openings in a predetermined range by the Throttle ring are covered. However, the ring can also have suitable recesses for certain scavenging air openings, so that some scavenging air openings are not covered at all or in a smaller area, so that the flow of scavenging air at different scavenging air openings can be of different sizes.
Zwar kann ein solcher aussen am Zylinderliner angebrachter Drosselring nicht in allen Fällen vorteilhaft eingesetzt werden, weil dadurch eventuell das Kolbenlaufverhalten negativ beeinflusst werden könnte, da bei einem solchen Drosselring die Innenseite des Drosselrings sich nicht übergangslos in die eigentliche Zylinderlauffläche integriert. Aber in bestimmten Fällen kann dieser Effekt vertretbar sein und die Vorteile durch den erfindungsgemässen Drosselring überwiegen eventuell dadurch entstehende Nachteile. Dies könnte beispielsweise der Fall sein, wenn der Motor nur bei kleinen Leistungen betrieben wird oder wenn der Drosselring zum Beispiel beweglich durch eine Stelleinrichtung in seiner Position justiert werden kann und nur kurzzeitig zur Realisierung bestimmter Betriebszustände über die Spülluftöffnungen zur Begrenzung des Strömungsquerschnitts gebracht wird.Although such an externally mounted on the cylinder liner throttle ring can not be used advantageously in all cases, because possibly the piston running behavior could be adversely affected, since in such a throttle ring, the inside of the throttle ring is not integrated seamlessly into the actual cylinder surface. But in certain cases, this effect can be justifiable and the advantages of the inventive throttle ring outweigh any resulting disadvantages. This could for example be the case when the engine is operated only at low power or when the throttle ring, for example, can be adjusted by a positioning device in its position and is brought only briefly to implement certain operating conditions on the scavenging air to limit the flow cross-section.
Im Speziellen kann der Strömungsquerschnitt von mindestens einer Spülluftöffnung sogar vollständig vom Drosselelement verschlossen werden.In particular, the flow cross-section of at least one purge air opening can even be completely closed by the throttle element.
Oder aber das Drosselelement ist zum Beispiel nur im oberen Bereich der Spülluftöffnung vorgesehen. Das heisst das Drosselelement ist derart an der Spülluftöffnung des Spüllufteinlasses vorgesehen, dass der Strömungsquerschnitt in einem dem Brennraumbereich zugewandten vorgebbaren Bereich des Spüllufteinlasses derart begrenzt ist, dass zwischen dem Drosselelement und dem Brennraumbereich keine Spülluft durch die Spülluftöffnung in den Zylinderliner einbringbar ist.Or, however, the throttle element is provided, for example, only in the upper region of the scavenging air opening. That is to say the throttle element is provided at the scavenging air opening of the scavenging air inlet such that the flow cross section is limited in a predeterminable region of the scavenging air inlet facing the combustion chamber region such that no scavenging air can be introduced through the scavenging air opening into the cylinder liner between the throttle element and the combustion chamber region.
Auch kann das Drosselelement im unteren Bereich der Spülluftöffnung vorgesehen werden, also derart an der Spülluftöffnung des Spüllufteinlasses vorgesehen sein, dass der Strömungsquerschnitt in einem dem Brennraumbereich abgewandten vorgebbaren Bereich des Spüllufteinlasses derart begrenzt ist, dass zwischen dem Drosselelement und dem Receiverraum keine Spülluft durch die Spülluftöffnung in den Zylinderliner einbringbar ist.The throttle element can also be provided in the lower region of the scavenging air opening, that is to say provided on the scavenging air opening of the scavenging air inlet such that the flow cross section is limited in a predeterminable region of the scavenging air inlet facing away from the combustion chamber region such that no scavenging air flows through the scavenging air opening between the throttle element and the receiver space can be introduced into the cylinder liner.
Selbstverständlich kann das Drosselelement auch in einem mittleren Bereich der Spülluftöffnung vorgesehen werden und somit derart an der Spülluftöffnung des Spüllufteinlasses vorgesehen sein, dass der Strömungsquerschnitt in einem vorgebbaren Bereich des Spüllufteinlasses derart begrenzt ist, dass sowohl zwischen dem Drosselelement und dem Brennraumbereich als auch zwischen dem Drosselelement und dem Receiverraum gleichzeitig Spülluft durch die Spülluftöffnung in den Zylinderliner einbringbar ist.Of course, the throttle element can also be provided in a central region of the scavenging air opening and thus provided on the scavenging air opening of the scavenging air inlet, that the flow cross-section is limited in a predeterminable region of the scavenging air inlet such that both between the throttle element and the combustion chamber region and between the throttle element and the receiver room at the same time scavenging air can be introduced through the scavenging air in the cylinder liner.
In den meisten praktischen Fällen ist das Drosselelement derart am Spüllufteinlass vorgesehen, dass eine Position zumindest des Drosselelements im Betriebszustand der Hubkolbenbrennkraftmaschine nicht veränderbar ist.In most practical cases, the throttle element is provided on the purge air inlet such that a position of at least the throttle element in the operating state of the reciprocating internal combustion engine is not changeable.
Dabei ist es in speziellen Fällen durchaus möglich, dass das Drosselelement derart am Spüllufteinlass vorgesehen ist, dass die Position zumindest eines Drosselelements sogar im Betriebszustand der Hubkolbenbrennkraftmaschine veränderbar ist, bevorzugt mittels eines steuer- oder regelbaren mechanischen, elektrischen, pneumatischen, hydraulischen oder einer anderen Positioniereinrichtung veränderbar ist. In solchen Fällen kann die Menge an Spülluft sogar während des Betriebszustands an sich verändernde Betriebsparameter automatisch über eine Steuerung oder Regelung oder aber auch von einem Bediener eingestellt werden.It is quite possible in special cases that the throttle element is provided on the scavenging air inlet, that the position of at least one throttle element even in the operating state of the reciprocating internal combustion engine is variable, preferably by means of a controllable or controllable mechanical, electrical, pneumatic, hydraulic or other positioning is changeable. In such cases, the amount of purge air may vary even during the operating condition Operating parameters are set automatically via a controller or regulation or even by an operator.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Drosselelement für einen Zylinderliner einer Zylinderanordnung der vorliegenden Erfindung, das zum Beispiel ein Ersatzteil oder ein Austauschteil sein kann.The invention further relates to a throttle element for a cylinder liner of a cylinder assembly of the present invention, which may be, for example, a replacement part or a replacement part.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine bekannte Zylinderanordnung mit Spülluftöffnungen in Form von Spülschlitzen im Längsschnitt;
- Fig. 2a
- ein spezielles Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Zylinderanaordnung;
- Fig. 2b
- der Bereich des Spüllufteinlasses gemäss
Fig. 2a in detaillierter Darstellung; - Fig. 2c
- eine Spülluftöffnung mit Drosselelement in Ausführung eines Formstücks gemäss
Fig. 2a bzw.Fig. 2b .
- Fig. 1
- a known cylinder arrangement with scavenging air openings in the form of scavenging slots in longitudinal section;
- Fig. 2a
- a special embodiment of an inventive cylinder arrangement;
- Fig. 2b
- the area of the scavenging air inlet according to
Fig. 2a in a detailed representation; - Fig. 2c
- a scavenging air opening with throttle element in the form of a fitting according to
Fig. 2a respectively.Fig. 2b ,
Die Zylinderanordnung 1' der
Die Anordnung umfasst einen Zylinderliner 2' in welchem ein Kolben 3' entlang einer Zylinderlauffläche 211' einer Zylinderwand 210' des Zylinderliners 2' hin- und her bewegbar angeordnet ist. Der Kolben 3' umfasst eine Kolbenringpackung 31', die hier schematisch mit lediglich zwei Kolbenringen dargestellt ist.The arrangement comprises a
Der Brennraum 200', der sich im Brennraumbereich 21' des Zylinders 2' befindet, ist darstellungsgemäss oben durch einen Zylinderdeckel mit Einspritzdüse und Auslassventil begrenzt.The combustion chamber 200 ', which is located in the combustion chamber region 21' of the
Der Kolben 3', der sich im Betriebszustand des Grossdieselmotors zwischen dem oberen Totpunkt OT' und dem unteren Totpunkt UT' hin- und herbewegt, ist über die Kolbenstange 8' mit einem in
Wie der
Nach einem Verbrennungsvorgang, der im Brennraum 200' initiiert wird, wenn sich der Kolben 3' ganz in der Nähe des oberen Totpunkts OT' befindet, bewegt sich der Kolben 3' aufgrund des im Brennraum 200' aufgebauten Verbrennungsdrucks in Richtung zum unteren Totpunkt UT', wobei, wenn sich die Kolbenoberfläche unterhalb des Spüllufteinlasses 221' mit Spülluftöffnungen 2211', der in Form von Spülschlitzen ausgebildet ist, befindet, so dass Spülluft 41' in Form eines Gasstroms 411' über die Spülluftöffnungen 2211' mit Strömungsquerschnitt 410' aus dem Receiverraum 401' in den Brennraum 200' gelangen kann, so dass diese für den nächst folgenden Verbrennungsvorgang im Brennraum 200' zur Verfügung steht.After a combustion process which is initiated in the combustion chamber 200 'when the piston 3' is located very close to the top dead center OT ', the piston 3' moves in the direction of the bottom dead center UT 'due to the combustion pressure built up in the
Anhand der
Die erfindungsgemässe Zylinderanordnung 1 gemäss
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist am Spüllufteinlass 221 ein Drosselelement 5, im vorliegenden Fall ein Formstück 51 derart ausgestaltet und vorgesehen, dass ein Strömungsquerschnitt 410 der Spülluftöffnung 2211 auf einen vorgebbaren Wert reduzierbar ist, so dass ein Gasstrom 411 aus Spülluft 41 aus dem Receiverraum 401 über den Spüllufteinlass 221 in den Zylinderliner 2 auf einen vorgebbaren Grenzwert begrenzbar ist.According to the present invention, a
Das als Formstück 51 ausgestaltete Drosselelement 5 ist auswechselbar in allen Spülluftöffnungen 2211 des Spüllufteinlasses 221 des Zylinderliners 2 vorgesehen. Das Formstück 51 ist in diesem speziellen Ausführungsbeispiel somit ein Einsatzstück, dass zum Beispiel in einer geeigneten Nute der Spülluftöffnung 2211 verankert sein kann oder anders in ans ich bekannter weise lösbar befestigt sein kann.The configured as a shaped piece 51
Wie besonders gut der Detailansicht gemäss
Das Drosselelement 5, hier also das Formstück 51 ist in den
Im vorliegenden speziellen Ausführungsbeispiel ist Drosselelement 5, also das Formstück 51 derart lösbar am Spüllufteinlass vorgesehen, dass eine Position des Formstücks 51 im Betriebszustand der Hubkolbenbrennkraftmaschine nicht veränderbar ist, sondern nur im Nicht-Betriebszustand der Brennkraftmaschine, z.B. im Rahmen von Wartungsarbeiten ausgetauscht werden kann.In the present specific embodiment, the
Es versteht sich, dass die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich exemplarisch zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Insbesondere können die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch vorteilhaft kombiniert werden und der Fachmann versteht ohne weiteres einfache Weiterbildungen erfindungsgemässer Zylinderanordnungen und erfindungsgemässer Drosselelmente, die durch die Erfindung selbstverständlich ebenfalls abgedeckt sind.It is understood that the embodiments described in the context of this application are to be understood as exemplary only and the invention is not limited to these examples. In particular, the described embodiments can also be advantageously combined, and the person skilled in the art readily understands simple refinements of cylinder arrangements according to the invention and throttle elements according to the invention, which of course are likewise covered by the invention.
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