專利名稱：用以操作二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和用于實(shí)施該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明按照第一個(gè)構(gòu)想涉及一種用以操作二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述二沖程發(fā)動(dòng) 機(jī)具有至少一個(gè)工作室，其中，在每一工作沖程中，用新的至少部分地包括空氣的充填氣體 吹洗工作室、對(duì)工作室的該新的充填氣體進(jìn)行壓縮、向壓縮的充填氣體中噴射燃料以及在 點(diǎn)火和燃料燃燒之后排出廢氣，充填氣體經(jīng)由一個(gè)配置的氣缸套的各吹洗用氣體進(jìn)口被供 給工作室，該充填氣體在流入工作室時(shí)有一渦旋，并且根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況來(lái)改變施加給充 填氣體的渦旋的強(qiáng)度。本發(fā)明的另一構(gòu)想涉及一種用于實(shí)施該方法的設(shè)備，包括二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，該二沖 程發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少一個(gè)氣缸，其包括氣缸套和設(shè)于氣缸中的通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞限定的工 作室，所述工作室配置有在氣缸套的下部區(qū)域內(nèi)設(shè)置的通過(guò)活塞可控制的一些吹洗用氣體 進(jìn)口以及一個(gè)廢氣排出口，所述廢氣排出口設(shè)置于一個(gè)在氣缸套上設(shè)置的氣缸蓋中并且能 通過(guò)可升起和下降的排氣閥進(jìn)行控制，其中，各吹洗用氣體進(jìn)口配置有渦旋控制裝置，所述 渦旋控制裝置設(shè)置在氣缸套的外側(cè)上，并且，在吹洗用氣體進(jìn)口的區(qū)域內(nèi)流動(dòng)方向和/或 流動(dòng)橫截面能夠借助該渦旋控制裝置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況進(jìn)行改變。
背景技術(shù)：
在已知的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，施加給吹洗用氣體(掃氣用氣體)的渦旋的強(qiáng)度通常 與發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件的變化無(wú)關(guān)，是恒定的。因此就不可能控制所述的渦旋，所以也不可能對(duì) 充填氣體的角速度并從而對(duì)氣體和燃料的混合以及對(duì)工作室內(nèi)壁的熱負(fù)荷加以優(yōu)化。DE 198 27 250 Al公開(kāi)了一種二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，它具有一個(gè)或多個(gè)設(shè)有進(jìn)口通道的 氣缸，其中，各進(jìn)口通道切向和傾斜向上地定向，并且可以具有不同傾斜角。為了實(shí)現(xiàn)可變 的蝸旋控制，各進(jìn)口通道設(shè)有一個(gè)可控的節(jié)流裝置。由WO 2005/068804 Al已知一種二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，每一氣缸具有一個(gè)在吹洗用 氣體進(jìn)口的區(qū)域內(nèi)設(shè)置的環(huán)以及隨此可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向葉片，該環(huán)設(shè)有圓周齒部并且以此圓周 齒部與一齒輪相嚙合。借此可使環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向葉片的定向，從而就能控制氣 缸內(nèi)氣流的渦旋。由JP 10-196372 A已知一種二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有一氣缸，該氣缸設(shè)有多個(gè)不同 傾斜度的進(jìn)氣口。一個(gè)環(huán)形體圍繞氣缸的外面可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在進(jìn)氣口的區(qū)域內(nèi)，其中，所述 環(huán)形體具有符合于各進(jìn)氣口構(gòu)造的開(kāi)口。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，通過(guò)環(huán)形體的轉(zhuǎn)位的改 變，其開(kāi)口或多或少被置于與氣缸的各進(jìn)氣口重疊，由此便可控制有效的進(jìn)口橫截面。

發(fā)明內(nèi)容
因而，由此出發(fā)，本發(fā)明的目的就是，改進(jìn)開(kāi)頭所述型式的方法和設(shè)備，使得可以 優(yōu)化氣體和燃料的混合以及工作室內(nèi)壁的熱負(fù)荷，并且仍然能實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)單和耐用的結(jié)構(gòu) 形式。結(jié)合開(kāi)頭所述的這種方法，該目的通過(guò)下述措施得以實(shí)現(xiàn)，S卩，供給工作室的充填氣體的渦旋的強(qiáng)度通過(guò)在氣缸套的吹洗用氣體進(jìn)口外側(cè)的一個(gè)具有導(dǎo)向葉片的環(huán)的升起 和下降進(jìn)行改變。此外，結(jié)合開(kāi)頭所述的這種設(shè)備，該目的還通過(guò)下述措施得以實(shí)現(xiàn)，即，渦旋控制 裝置構(gòu)造為在吹洗用氣體進(jìn)口的區(qū)域內(nèi)包圍氣缸套并且相對(duì)氣缸套在軸向方向上能移動(dòng) 的控制環(huán)，其中，控制環(huán)包括許多沿圓周方向并排設(shè)置的導(dǎo)向葉片，并且控制環(huán)的軸向延伸 超過(guò)各吹洗用氣體進(jìn)口的軸向延伸，吹洗用氣體進(jìn)口能由控制環(huán)始終完全地覆蓋。以上建議的控制環(huán)構(gòu)成了一種帶有剛性設(shè)置的導(dǎo)向葉片的非常簡(jiǎn)單、堅(jiān)固和耐用 的元件。因此有可能將所述控制環(huán)和一個(gè)配置的調(diào)節(jié)裝置的至少部分部件安裝在一個(gè)配置 于氣缸的吹洗用氣體箱中。在此方面應(yīng)考慮吹洗用氣體箱要遭受燃燒氣體的反沖，即所謂 氣缸反沖，這樣便導(dǎo)致在吹洗用氣體箱內(nèi)部環(huán)境的強(qiáng)烈污染，并且同時(shí)要求每一個(gè)在吹洗 用氣體箱中設(shè)置的機(jī)械裝置(它們要遭受因氣缸潤(rùn)滑油和燃燒殘留物引起的沉積)都必須 經(jīng)受得起這種污染。此外，氣缸反沖還可能會(huì)導(dǎo)致作用到每一個(gè)在吹洗用氣體箱中設(shè)置的 裝置上的很大的流動(dòng)力。所建議的控制環(huán)是簡(jiǎn)單的，并且對(duì)于所述條件是足夠堅(jiān)固耐用和 有抵抗能力的。另一優(yōu)點(diǎn)可看出在于，所建議的控制環(huán)形成了一個(gè)通道，用于在維護(hù)和保養(yǎng) 工作時(shí)移去氣缸套。按照上述方法的一種有利的實(shí)施形式，可以通過(guò)流動(dòng)方向的角度和/或自由流動(dòng) 橫截面的變化，來(lái)改變?cè)诖迪从脷怏w流入工作室時(shí)施加給吹洗用氣體的渦旋的強(qiáng)度。這些 措施有利地導(dǎo)致新的充填氣體的角動(dòng)量發(fā)生改變。適宜地這樣改變渦旋的強(qiáng)度，即，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷增大時(shí)，減小供給工作室的新的 充填氣體的角速度，或反之。借此確保在所有情況下都可以實(shí)現(xiàn)一種合適的噴射時(shí)間，以 避免將燃料噴入到由沿渦旋運(yùn)動(dòng)方向處于上游的噴油閥所產(chǎn)生的火焰中。上述設(shè)備的一種有利的實(shí)施形式可以在于，將氣缸套在其配置于控制環(huán)的區(qū)域內(nèi) 一直加工處理到機(jī)械上所必需的最小厚度。借此確保吹洗用氣體的流入方向主要是通過(guò) 控制環(huán)的導(dǎo)向葉片而不通過(guò)否則較厚的吹洗用氣體進(jìn)口側(cè)壁被施以影響。有利地，各導(dǎo)向葉片的幾何形狀可以在其長(zhǎng)度上連續(xù)地或分級(jí)地變化，從而通過(guò) 控制環(huán)的軸向運(yùn)動(dòng)可改變流動(dòng)方向和/或流動(dòng)速度。為了通過(guò)控制環(huán)的軸向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)流動(dòng)方向的角度的改變，可以使控制環(huán)的各導(dǎo)向 葉片圍繞其縱軸線在其長(zhǎng)度上扭曲優(yōu)選90°。為了通過(guò)控制環(huán)的軸向運(yùn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)有效流動(dòng)橫截面的改變并從而改變流動(dòng)速 度，可以使各導(dǎo)向葉片的厚度在其長(zhǎng)度上變化。上述兩個(gè)措施共同應(yīng)用是有利的?？刂骗h(huán)的一種很穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以這樣達(dá)到，S卩，使控制環(huán)的各導(dǎo)向葉片以其 端部固定在包圍氣缸套的環(huán)凸緣上。本發(fā)明的另一適宜的實(shí)施形式可在于，在具有多個(gè)氣缸的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以 借助于一個(gè)共同的調(diào)節(jié)裝置操縱多個(gè)氣缸、優(yōu)選全部氣缸的控制環(huán)。該調(diào)節(jié)裝置可以具有 至少一個(gè)致動(dòng)器，此致動(dòng)器可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件進(jìn)行控制。


借助附圖由下文針對(duì)一實(shí)施例的說(shuō)明可得出上述各措施的其他有利的設(shè)計(jì)形式和適宜的改進(jìn)設(shè)計(jì)。圖中示出圖1大型二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)氣缸的垂直剖視圖；圖2在噴射燃料時(shí)從內(nèi)部看按圖1設(shè)置的工作室的上面的示意圖；圖3本發(fā)明的實(shí)施例的透視圖；圖4導(dǎo)向葉片的實(shí)例，具有在垂直方向上變化的角度；圖5導(dǎo)向葉片的實(shí)例，具有在垂直方向上變化的厚度；以及圖6導(dǎo)向葉片的實(shí)例，具有在垂直方向上變化的角度和變化的厚度。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的主要應(yīng)用領(lǐng)域是大型二沖程柴油機(jī)，例如其通常作為船用推進(jìn)裝置或固 定式發(fā)電設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行應(yīng)用。這樣的二沖程柴油機(jī)通常設(shè)有十字頭，這樣就能夠?qū)?現(xiàn)長(zhǎng)的活塞行程和從下面的吹洗用氣體進(jìn)口至上面的廢氣排出口的直流吹洗或單流吹洗， 正如由圖1明顯可見(jiàn)的那樣。上述型式的柴油機(jī)通常具有多個(gè)成一列設(shè)置的氣缸。一個(gè)這樣的氣缸1示于圖1 中。該氣缸1包括一氣缸套2，在其中設(shè)置一工作室3，其上邊界由一個(gè)固定在氣缸套2上 的氣缸蓋4構(gòu)成。在工作室3中，在每一工作循環(huán)中發(fā)生一次燃燒。工作室因此構(gòu)成了一 燃燒室。工作室3的下邊界由一往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞5構(gòu)成，它在所示的實(shí)例中經(jīng)由一活塞桿6 連接于一個(gè)未示出的十字頭，十字頭本身則又經(jīng)由一鉸接的連桿與一根曲軸協(xié)同操作。借 助于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞5，可以增大和縮小燃燒室3的容積。代替十字頭設(shè)置方式，也可設(shè)想 活塞5經(jīng)由一鉸接的連桿直接與曲軸協(xié)同操作。氣缸蓋4有一個(gè)在中心設(shè)置的廢氣排出口 7，它可借助于可升起和下降的排氣閥8 來(lái)控制，亦即可被打開(kāi)和關(guān)閉。圖1中排氣閥8處在打開(kāi)位置，亦即處在下降的位置。在氣 缸1的上部區(qū)域設(shè)置各噴油閥9，它們通入工作室的上面的區(qū)域內(nèi)。氣缸套2的下部區(qū)域設(shè)置在一吹洗用氣體箱10中，該吹洗用氣體箱供給具有壓力 的吹洗用氣體(掃氣用氣體)。在此，可以涉及空氣或空氣與廢氣或可燃?xì)怏w的混合物或 其他氣體。氣缸套2的下端部(其伸進(jìn)吹洗用氣體箱10中)設(shè)有多個(gè)沿圓周分布的吹洗 用氣體進(jìn)口 11，用以吹洗工作室3。圖1為示意清楚起見(jiàn)只是標(biāo)出兩個(gè)相互對(duì)置的吹洗用 氣體進(jìn)口 11。但由圖3可看出，存在著多個(gè)、優(yōu)選均勻地沿圓周分布的吹洗用氣體進(jìn)口 11。 各吹洗用氣體進(jìn)口 11可以借助于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞5進(jìn)行控制，亦即相對(duì)于工作室3將其打 開(kāi)和關(guān)閉。由于吹洗用氣體進(jìn)口 11和排氣口 7設(shè)置在工作室3的相互相反的端部區(qū)域內(nèi)， 因此，沿著一個(gè)在這里為垂直的方向產(chǎn)生對(duì)燃燒室的吹洗，這稱為直流吹洗或單流吹洗。二沖程柴油機(jī)的工作方式本來(lái)是已知的。在每一工作循環(huán)的過(guò)程中，活塞5上下 運(yùn)動(dòng)一次，使工作室3縮小和增大。當(dāng)活塞5通過(guò)其運(yùn)動(dòng)曲線的下面的區(qū)域時(shí)打開(kāi)排氣閥 8，否則關(guān)閉排氣閥8。當(dāng)活塞5位于其運(yùn)動(dòng)曲線的上面的區(qū)域內(nèi)時(shí)，實(shí)施燃料的噴射。燃 料噴射到壓縮的充填氣體中便產(chǎn)生了自動(dòng)的自點(diǎn)火。在噴射的燃料接著燃燒的過(guò)程中產(chǎn)生 氣體膨脹并從而使活塞5向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞5到達(dá)其運(yùn)動(dòng)曲線的下面的區(qū)域時(shí)，則打開(kāi)吹 洗用氣體進(jìn)口 11。這意味著，工作室3可以與吹洗用氣體箱10相通。在打開(kāi)吹洗用氣體 進(jìn)口 11之前或之后不久，廢氣排出口 7被打開(kāi)，從而燃燒過(guò)的氣體可以作為廢氣逸走，如圖 1中通過(guò)箭頭12說(shuō)明的那樣。一旦打開(kāi)了吹洗用氣體進(jìn)口 11，吹洗用氣體就可以從吹洗用氣體箱10流入工作室3，如圖1中通過(guò)箭頭13說(shuō)明的那樣。借此沿從下向上的方向吹洗工 作室3，如圖1中通過(guò)箭頭14說(shuō)明的那樣，同時(shí)，工作室3有了新的充填氣體。排氣閥8的 關(guān)閉是這樣進(jìn)行的，使得沒(méi)有或者只有小量的新的充填氣體可以逸走。在活塞5向上運(yùn)動(dòng) 的過(guò)程中，新的充填氣體被壓縮，然后接著實(shí)施燃料噴射。在活塞5的每一運(yùn)動(dòng)循環(huán)期間和 與之相應(yīng)地在發(fā)動(dòng)機(jī)的每一工作循環(huán)期間重復(fù)進(jìn)行該過(guò)程。經(jīng)由吹洗用氣體進(jìn)口 11流入工作室3中的吹洗用氣體被施加給渦旋。新的充填 氣體的渦旋運(yùn)動(dòng)在圖2中通過(guò)箭頭15表示。在燃料噴射時(shí)刻該渦旋運(yùn)動(dòng)決定了下述時(shí)間 間隔，在該時(shí)間間隔期間可以實(shí)現(xiàn)燃料噴射，而不將燃料噴入到由沿渦旋運(yùn)動(dòng)方向位于上 游的噴油閥所產(chǎn)生的火焰中，如圖2所示。由于所述的時(shí)間間隔根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件而 變化，因此要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件改變渦旋的強(qiáng)度。為此，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件來(lái) 控制工作室3的新的充填氣體的角動(dòng)量。該角動(dòng)量可以通過(guò)流動(dòng)方向和/或流動(dòng)速度的改 變進(jìn)行改變。流動(dòng)方向可以通過(guò)引導(dǎo)經(jīng)由打開(kāi)吹洗用氣進(jìn)口 11流入工作室3的吹洗用氣 體的導(dǎo)向壁的角度改變來(lái)改變。流動(dòng)速度可以通過(guò)有效流動(dòng)橫截面的改變來(lái)改變。為了實(shí) 現(xiàn)適合的噴射時(shí)間，適宜的是，這樣改變供給工作室3的新的充填氣體的渦旋，即，當(dāng)發(fā)動(dòng) 機(jī)的負(fù)荷減小時(shí)增大其角速度，或反之。為此，各吹洗用氣體進(jìn)口 11配置有一個(gè)在氣缸套2的外側(cè)上設(shè)置的、在圖1中整 體用16標(biāo)記的控制裝置。在所示的實(shí)施例中，該控制裝置由一個(gè)在吹洗用氣體進(jìn)口 11的 區(qū)域內(nèi)包圍氣缸套2的控制環(huán)17構(gòu)成，如圖3所示?？刂骗h(huán)17包括許多沿圓周方向并排 設(shè)置的導(dǎo)向葉片18。各導(dǎo)向葉片18宜如同各吹洗用氣體進(jìn)口 11那樣均勻地沿圓周分布， 其中，導(dǎo)向葉片18的數(shù)量至少要等于吹洗用氣體進(jìn)口 11的數(shù)量或適宜地大于該數(shù)量。各 導(dǎo)向葉片18至少以一端固定在一個(gè)包圍氣缸套2的環(huán)凸緣19上。在所示的實(shí)例中設(shè)置有 一個(gè)上面的和一個(gè)下面的環(huán)凸緣19，各導(dǎo)向葉片18以其上端和下端固定在其上?？刂骗h(huán) 17(其尺寸在軸向方向上大于吹洗用氣體進(jìn)口 11的高度)可以沿軸向方向運(yùn)動(dòng)，如圖3中 通過(guò)箭頭20說(shuō)明的那樣。圖1中通過(guò)虛線說(shuō)明了控制環(huán)17的最上面和最下面的位置。在 控制環(huán)17的每一位置，吹洗用氣體進(jìn)口 11由控制環(huán)17完全覆蓋。為了實(shí)現(xiàn)控制環(huán)17的下降和升起而設(shè)置了一調(diào)節(jié)裝置21，它包括至少一個(gè)致動(dòng) 器22，該致動(dòng)器可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件進(jìn)行控制并且與控制環(huán)17協(xié)同操作。致動(dòng)器22 可以由機(jī)械裝置例如可通過(guò)馬達(dá)操縱的回轉(zhuǎn)臂構(gòu)成，或者由液壓的、氣動(dòng)的或電動(dòng)的裝置 構(gòu)成。調(diào)節(jié)裝置21可以至少部分地安裝于吹洗用氣體箱10中。在所示的實(shí)施例中，整個(gè) 調(diào)節(jié)裝置21定位于吹洗用氣體箱10中，如圖1所示。在具有多個(gè)氣缸1的柴油機(jī)中，可以 借助于一個(gè)共同的調(diào)節(jié)裝置來(lái)操縱多個(gè)或者優(yōu)選全部氣缸的控制環(huán)17。由于控制環(huán)17在氣缸套的外側(cè)包圍氣缸套2，為了維護(hù)和保養(yǎng)之目的可以容易地 移去氣缸套2和/或控制環(huán)17。為此，吹洗用氣體箱10可以設(shè)有未詳細(xì)示出的一些側(cè)壁孔 口和在底面設(shè)有一孔口 23。為了便于安裝和拆卸，控制環(huán)17可以有利地分成多個(gè)弓段，它 們相互能夠可拆式地固定在一起。適宜地，調(diào)節(jié)裝置21還有一些元件設(shè)置在氣缸套2或孔 口 23之外，從而在移去氣缸套2和/或活塞5時(shí)不需要拆卸這些元件。在控制環(huán)17運(yùn)動(dòng)的區(qū)域內(nèi)，可以將氣缸套2的壁厚減到一最小值，該最小值是基 于結(jié)構(gòu)上的原因所必需的，正如由圖1明顯可見(jiàn)的那樣。為此，在所述的區(qū)域內(nèi)加工處理氣 缸套2。該小的壁厚確保主要是通過(guò)控制環(huán)17的導(dǎo)向葉片18來(lái)影響流入燃燒室3中的吹洗用氣體的流動(dòng)方向，而不受或少受吹洗用氣體進(jìn)口 11的影響。為了在控制環(huán)17上下 運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)不同的特性，而使各導(dǎo)向葉片18在其長(zhǎng)度上的幾何數(shù)據(jù)相應(yīng)地變化。導(dǎo)向葉片 18的幾何形狀可以沿其長(zhǎng)度連續(xù)地或分級(jí)地變化，其中優(yōu)選為一種連續(xù)的變化。為此，可 以改變各導(dǎo)向葉片18的角度(該角度是指各導(dǎo)向葉片18相對(duì)于徑向方向的傾斜度)，和/ 或分別沿其長(zhǎng)度改變各導(dǎo)向葉片18的厚度。在根據(jù)圖4的第一個(gè)實(shí)例中，各導(dǎo)向葉片18的厚度沿其高度是恒定不變的。只是 在垂直方向上亦即沿導(dǎo)向葉片18的高度改變了角度，即相對(duì)于徑向方向的傾斜度。圖4示 出了三個(gè)在不同高度上截取的剖面(剖切1、2、3)。比較在不同的剖面內(nèi)導(dǎo)向葉片18的上 述角度，表明該角度在導(dǎo)向葉片18的長(zhǎng)度上改變，亦即變化，并且因此通過(guò)控制環(huán)17的上 下運(yùn)動(dòng)可以控制流經(jīng)控制環(huán)17的氣體的流動(dòng)方向。為了得到具有變化的角度的導(dǎo)向葉片 18，各導(dǎo)向葉片18可以在其長(zhǎng)度上圍繞其縱軸線扭曲，如圖3所示。在圖3所示的實(shí)例中， 各導(dǎo)向葉片18在其長(zhǎng)度上扭曲45°。當(dāng)然其他較小的或優(yōu)選較大的扭曲角也是可能的。在圖5所示的第二個(gè)實(shí)例中，上述角度亦即導(dǎo)向葉片18相對(duì)于徑向方向的傾斜度 沿導(dǎo)向葉片18的高度是恒定不變的。只是在垂直方向上亦即沿導(dǎo)向葉片18的長(zhǎng)度改變了 導(dǎo)向葉片18的厚度。圖5也包括三個(gè)在不同高度上截取的剖面(剖切1、2、3)。三個(gè)剖面 的比較表明沿導(dǎo)向葉片18的高度改變了在相互鄰近的導(dǎo)向葉片18之間的凈間距以及與 之相應(yīng)地改變了有效的通流橫截面，從而，通過(guò)控制環(huán)17的上下運(yùn)動(dòng)可控制流經(jīng)控制環(huán)17 的氣體的流動(dòng)速度。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，導(dǎo)向葉片18的角度改變和厚度改變的組合已證明是特別適宜的。 這在圖6所示的第三實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。圖6也包括在三個(gè)不同高度上截取的剖面(剖切1、2、 3)，其中，三個(gè)剖面的比較表明不僅改變了導(dǎo)向葉片18相對(duì)于徑向方向的傾斜度，而且還 改變了其沿垂直方向的厚度，從而通過(guò)控制環(huán)17的上下運(yùn)動(dòng)可以改變兩者，亦即改變流經(jīng) 控制環(huán)17的氣體的流動(dòng)方向以及流動(dòng)速度，這樣便導(dǎo)致經(jīng)由吹洗用氣體進(jìn)口供給工作室3 的新的充填氣體的角動(dòng)量、乃至渦旋的快速而強(qiáng)烈的變化。通過(guò)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件實(shí) 施的控制環(huán)17的上下運(yùn)動(dòng)，可以簡(jiǎn)單而有效地同樣根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件控制充填氣體 的渦旋。在此適宜的是，通過(guò)上述方式的調(diào)節(jié)過(guò)程調(diào)定的、供給工作室3的充填氣體的渦旋 的強(qiáng)度在多個(gè)彼此相繼的發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)中保持不變。通過(guò)角度(在該角度下新的充填氣體流入工作室)的改變，可以控制渦旋的切向 分量。通過(guò)有效流動(dòng)橫截面的改變，可以控制流入速度。流動(dòng)角度和/或流動(dòng)速度的改變 便直接導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)的充填氣體的角動(dòng)量成比例改變。由這些措施可以獲得許多非常符合要求的優(yōu)點(diǎn)。新鮮充填氣體的渦旋運(yùn)動(dòng)在燃料 噴射的時(shí)刻決定了可以實(shí)施燃料噴射的時(shí)間間隔期間，而不將燃料噴入到沿旋轉(zhuǎn)方向位于 上游的噴油閥的火焰中。大的渦旋速度使得該時(shí)間間隔縮短，小的渦旋速度則使其更長(zhǎng)。因 此，通過(guò)對(duì)渦旋強(qiáng)度的控制可以控制噴射時(shí)間，這樣便能在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)工作范圍上導(dǎo)致 高的燃燒效率、小的燃料消耗量、少的粒子如炭黑等和NOx產(chǎn)生。由于渦旋運(yùn)動(dòng)不僅在工作 循環(huán)的吹洗階段而且在燃燒階段對(duì)于氣體混合的程度也是決定性的，因而上述優(yōu)點(diǎn)還得以 進(jìn)一步加強(qiáng)。因此，渦旋強(qiáng)度的優(yōu)化的改變也導(dǎo)致好的吹洗(掃氣)和高的燃燒效率。另 一優(yōu)點(diǎn)在于，借助吹洗用氣體的渦旋強(qiáng)度可以控制工作室內(nèi)壁的溫度，這是因?yàn)?，熱?fù)荷與 通過(guò)渦旋在壁附近區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的紊流有關(guān)。強(qiáng)的渦旋導(dǎo)致高的熱負(fù)荷，而小的渦旋導(dǎo)致較低的熱負(fù)荷。控制裝置在氣缸套外側(cè)上的設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式，并且允許在 實(shí)行維護(hù)工作時(shí)將氣缸套方便地移去。附圖標(biāo)記清單
1氣缸
2氣缸套
3工作室
4氣缸蓋
5活塞
6活塞桿
7廢氣排出口
8排氣閥
9燃料噴嘴
10吹洗用氣體箱
11吹洗用氣體進(jìn)口
12箭頭(廢氣)
13箭頭(吹洗用氣體)
14箭頭(吹洗方向)
15箭頭(渦旋運(yùn)動(dòng))
16控制裝置
17控制環(huán)
18導(dǎo)向葉片
19環(huán)凸緣
20箭頭(垂直運(yùn)動(dòng))
21調(diào)節(jié)裝置
22致動(dòng)器
23孔口
權(quán)利要求
用以操作二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少一個(gè)工作室(3)，其中，在每一工作沖程中，用新的至少部分地包括空氣的充填氣體吹洗工作室(3)、對(duì)工作室(3)的該新的充填氣體進(jìn)行壓縮、向壓縮的充填氣體中噴射燃料以及在點(diǎn)火和燃料燃燒之后排出廢氣，充填氣體經(jīng)由一個(gè)配置的氣缸套(2)的各吹洗用氣體進(jìn)口(11)被供給工作室(3)，該充填氣體在流入工作室(3)時(shí)有一渦旋，并且根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況來(lái)改變施加給充填氣體的渦旋的強(qiáng)度；其特征在于，供給工作室(3)的充填氣體的渦旋的強(qiáng)度通過(guò)在氣缸套(2)的吹洗用氣體進(jìn)口(11)外側(cè)的一個(gè)具有導(dǎo)向葉片(18)的環(huán)的升起和下降進(jìn)行改變。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)流入角度和/或自由流入橫截面的變 化，來(lái)改變?cè)诔涮顨怏w流入工作室(3)時(shí)施加給充填氣體的渦旋的強(qiáng)度。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在充填氣體流入工作室(3)時(shí)施加給充填 氣體的渦旋的強(qiáng)度這樣進(jìn)行改變，即，在發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷增大時(shí)，減小在工作室(3)中充填氣 體的角速度。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在充填氣體流入工作室(3)時(shí)施加給充填 氣體的渦旋的強(qiáng)度這樣進(jìn)行改變，即，在發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷減小時(shí)，增大在工作室(3)中充填氣 體的角速度。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)一調(diào)節(jié)過(guò)程調(diào)定的、供給工作室(3) 的充填氣體的渦旋的強(qiáng)度在多個(gè)彼此相繼的發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)中保持不變。
6.用于實(shí)施按照權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，包括二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，該二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具 有至少一個(gè)氣缸(1)，其包括氣缸套(2)和設(shè)于氣缸中的通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞(5)限定的工 作室(3)，所述工作室配置有在氣缸套(2)的下部區(qū)域內(nèi)設(shè)置的通過(guò)活塞(5)可控制的一些 吹洗用氣體進(jìn)口(11)以及一個(gè)廢氣排出口(7)，所述廢氣排出口設(shè)置于一個(gè)在氣缸套(2) 上設(shè)置的氣缸蓋(4)中并且能通過(guò)可升起和下降的排氣閥(8)進(jìn)行控制，其中，各吹洗用氣 體進(jìn)口(11)配置有渦旋控制裝置(16)，所述渦旋控制裝置設(shè)置在氣缸套(2)的外側(cè)上，并 且，在吹洗用氣體進(jìn)口(11)的區(qū)域內(nèi)流動(dòng)方向和/或流動(dòng)橫截面能夠借助該渦旋控制裝置 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況進(jìn)行改變；其特征在于，所述渦旋控制裝置(16)構(gòu)造為在吹洗用氣體進(jìn) 口(11)的區(qū)域內(nèi)包圍氣缸套⑵并且相對(duì)氣缸套⑵在軸向方向上能移動(dòng)的控制環(huán)(17)， 其中，所述控制環(huán)(17)包括許多沿圓周方向并排設(shè)置的導(dǎo)向葉片(18)，并且控制環(huán)(17)的 軸向延伸超過(guò)各吹洗用氣體進(jìn)口(11)的軸向延伸，吹洗用氣體進(jìn)口能由控制環(huán)(17)始終 完全地覆蓋。
7.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，氣缸套(2)在配置于控制環(huán)(17)的區(qū)域 內(nèi)被加工處理，使壁厚一直減小到機(jī)械上所必需的最小厚度。
8.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)的各導(dǎo)向葉片(18)的幾何形 狀在其長(zhǎng)度上連續(xù)地或分級(jí)地變化。
9.按照權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)的各導(dǎo)向葉片(18)相對(duì)于徑 向方向的傾斜度在其長(zhǎng)度上變化。
10.按照權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)的各導(dǎo)向葉片(18)在其長(zhǎng) 度上圍繞其縱軸線扭曲。
11.按照權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)的各導(dǎo)向葉片(18)扭曲 40°或更多。
12.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)的各導(dǎo)向葉片(18)在其長(zhǎng) 度上具有一種變化的厚度。
13.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)的各導(dǎo)向葉片(18)以至少 一端固定在一個(gè)包圍氣缸套(2)的環(huán)凸緣(19)上。
14.按照權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)的各導(dǎo)向葉片(18)以兩端 分別固定在一個(gè)包圍氣缸套(2)的環(huán)凸緣(19)上。
15.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)借助于一調(diào)節(jié)裝置(21)能 被升起和下降，所述調(diào)節(jié)裝置具有至少一個(gè)致動(dòng)器(22)，該致動(dòng)器可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況進(jìn) 行控制。
16.按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，在具有多個(gè)氣缸(1)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 中，為多個(gè)氣缸(1)的控制環(huán)(17)配置一個(gè)共同的調(diào)節(jié)裝置(21)。
17.按照權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，為全部氣缸(1)的控制環(huán)(17)配置一 個(gè)共同的調(diào)節(jié)裝置(21)。
18.按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，控制環(huán)(17)和所配置的調(diào)節(jié)裝置(21) 至少部分地設(shè)置在一個(gè)配置于各個(gè)相應(yīng)的氣缸(1)的吹洗用氣體箱(10)中。
19.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)為二沖程柴油機(jī)。
20.按照權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)為具有十字頭的大 型二沖程柴油機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用以操作二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和用于實(shí)施該方法的設(shè)備。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作室(3)的新的充填氣體的角速度和/或氣體與燃料的混合和/或工作室(3)內(nèi)壁的熱負(fù)荷可以這樣得以優(yōu)化，即，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況來(lái)改變?cè)诔涮顨怏w流入工作室(3)時(shí)施加給充填氣體的渦旋的強(qiáng)度。
文檔編號(hào)F02B31/04GK101956599SQ200910159398
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者S·邁爾 申請(qǐng)人:曼柴油機(jī)歐洲股份公司曼柴油機(jī)德國(guó)分公司