CN107201965A - 用于直流扫气式大型二冲程柴油机的气缸和大型柴油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于直流扫气式大型二冲程柴油机的气缸和大型柴油机。提供了一种用于直流扫气式大型二冲程柴油机的气缸，该气缸包括：活塞，所述活塞被布置成能在下止点位置和上止点位置之间来回移动，其中，所述活塞(3)具有至少一个最顶部活塞环(31)；用于引导所述活塞(3)的气缸套(4)，其中，所述气缸套(4)具有运行表面(41)，所述活塞的所述最顶部活塞环(31)在操作状态下沿着所述运行表面(41)滑动；以及气缸盖(5)，其中，所述气缸盖(5)和所述活塞(3)界定燃料的燃烧空间(6)，并且其中，所述气缸套(4)在所述最顶部活塞环的上止点位置(O)下面没有冷却剂孔。此外，提出了一种大型柴油机。

Description

用于直流扫气式大型二冲程柴油机的气缸和大型柴油机

技术领域

本发明涉及用于直流扫气式大型二冲程柴油机的气缸以及大型二冲程柴油机，该气缸包括：活塞，所述活塞被布置成能在下止点位置和上止点位置之间来回移动，其中，所述活塞具有至少一个最顶部活塞环；用于引导所述活塞的气缸套，其中，所述气缸套具有运行表面，所述活塞的所述最顶部活塞环在操作状态下沿着所述运行表面滑动；以及气缸盖，其中，所述气缸盖和所述活塞界定用于燃料的燃烧空间。

背景技术

直流扫气式大型二冲程柴油机时常用作轮船的驱动单元或者还用于固定操作，例如，用于驱动产生电能的大型发电机。在这个方面，发动机照例在相当长的时间段内以持续操作运行，这样使得对操作安全性和可用性的要求高。在特别长的保养间隔中，低磨损和与燃料有关的经济性因此对操作人员来说是中心标准。

排放质量(特别地，排放中的氧化氮浓度)多年来也已经变成愈发重要的主要方面。对应的排放极限值的法律条文和限值正变得越来越严格。特别地，这为大型二冲程柴油机带来以下后果：受污染物重污染的典型重燃油的燃烧，还有柴油或其他燃料的燃烧将变得愈发更成问题，因为遵守废气排放标准将变得越来越困难，技术上更复杂，因此成本更高，或者因为最终对这些标准的遵守甚至在经济方面不再是明智的。

实际上，因此长期以来需要所谓的“双燃料”发动机，即，可使用两种不同的燃料进行操作的发动机。气体(例如，诸如LNG(液化天然气)的天然气或液化石油气或适于驱动内燃机的其他气体形式的气体)在气体模式下被燃烧，而诸如柴油或重燃油的合适液体燃料可在液体模式下在同一个发动机中被燃烧。

本申请的框架内的术语“大型柴油机”还意指，除了以自动点燃为特征的柴油操作之外，还可以外部供应点燃为特征的汽油操作中或者可以以这二者的混合形式进行操作的那些大型柴油机。此外，术语“大型柴油机”特别地还包括所述双燃料发动机和利用燃料的自动点火进行不同燃料的外部供应点燃的那些大型发动机。

在液体模式下，燃料通常被直接引入气缸的燃烧室中，并且按照自点燃的原理在其中进行燃烧。在气体模式下，已知按照自点燃的原理将处于气态状态的气体与扫气混合，因此在气缸的燃烧空间中产生可点燃混合物。气缸中的混合物点燃通常在低压过程中发生，在该低压过程中，在恰当时机将少量液体燃料喷射气缸的燃烧空间中或预燃烧室中，这将随后导致空气-气体混合物被点燃。双燃料发动机可在操作期间从气体模式切换成液体模式，反之亦然。

直流扫气式大型二冲程柴油机包括至少一个气缸，而通常是包括多个气缸，其中，在每个气缸中设置被布置成能在下止点位置和上止点位置之间来回移动的活塞，其中，活塞具有至少一个最顶部活塞环，而时常还具有多个活塞环。此外，气缸具有用于引导活塞的气缸套，其中，气缸套的向内设置的边界表面形成运行表面，一个或多个活塞环在操作状态下沿着该运行表面滑动。此外，气缸盖被设置成，它连同活塞的上边界表面一起界定了燃料的燃烧空间。当活塞在大型柴油机以柴油操作进行操作期间处于其上止点位置或反转位置的区域中时，将燃料喷射燃烧空间中，点燃，所以激起活塞向下移动。此外，在直流扫气式大型二冲程柴油机中的气缸盖中设置排气阀，并且在燃料燃烧之后活塞向下移动时，排气阀被打开。当活塞靠近上止点位置或下止点时，它穿过通常设置在气缸下部区域中的扫气隙缝，由此允许扫气(也被称为增压空气)流入燃烧空间中。在后续向上移动时，活塞再次关闭扫气隙缝和燃烧空间之间的流动连通，排气阀被关闭，并且在活塞进一步向上移动时，位于气缸中的扫气被压缩，直到在活塞的上止点位置的区域中发生液体燃料的下一次喷射。

对于尽可能高效、低污染且经济的大型柴油机的操作而言，重要的是，要以尽可能最佳的方式来调节包括气缸套的运行表面、活塞环和合适的润滑油的摩擦学系统。由于燃烧过程中引起的高温，导致通常要冷却气缸套，以避免因热引发的对运行表面或气缸套造成损害(诸如，结构中的裂缝)。出于此目的，已知通过液体冷却介质(照例是水)对气缸套进行冷却，以耗散来自气缸套的热。在该过程中，利用泵使冷却剂循环通过气缸套中的冷却剂孔或通过冷却剂管路，以从运行表面中提取热。

特别地，当使用重燃油作为液体燃料时，气缸套(特别地，其进行表面)时常被暴露于源自重燃油燃烧的化学活性物质的攻击。含硫化合物在此示例中可以被称为是源自含硫燃料的燃烧。根据运行表面的温度，亚硫酸或硫磺酸也就是说被形成为可以沉积在运行表面上并且对其造成攻击。

因此，正努力通过在冷却介质的辅助下进行合适的冷却使得温度保持高于水或例如硫磺酸的饱和温度来设置运行表面的温度，以避免或减少这些酸性攻击。已知水或亚硫酸或其他活性物质的冷凝是对运行表面进行攻击并且使其处于最高风险的机制。

然而，运行表面温度的该设置与某些困难关联。在运行表面的最接近燃烧空间的区域中，自然发生最大热输入运行表面。特别地，这也是位置与最顶部活塞环的止点位置相邻并且处于其下方的区域，因为在活塞向下移动时，该区域与仍然很热并且仍然处于高压的燃烧气体接触，使得通常在这里提供水冷却，以避免气缸套的任何过热。相比之下，在气缸套的更靠下设置的区域中，冷却可能不太强，使得水的饱和点没有尽可能降低。

因此，已经开发出用于大型二冲程柴油机中的气缸套的高度复杂的冷却系统，这些冷却系统是基于水冷却和空气冷却的组合，因此另一方面确保了气缸套的上部区域中的冷却效果充分，并且另一方面保持此运行表面的温度高于水或诸如酸的其他流体的饱和点。这些已知系统除了其复杂度之外，还具有其他不足。如果例如大型柴油机在较低部分负荷操作下(例如，其满负荷功率的10％下)进行操作，则通过燃烧过程而输入运行表面的热功率十分小，使得冷却水甚至必须被加热，以保持此运行表面处于高于水的饱和点的温度。这意味着带来另外的设备花费和另外的能量需要。

从该现有技术触发，因此，本发明的目的是提供一种用于直流扫气式大型二冲程柴油机的气缸，在该气缸中，气缸套的运行表面的冷却被设置成在设备方面具有尽可能低的复杂度和/或成本，而并没有牺牲正需要的相对于活性物质的攻击进行的保护。此外，本发明的目的是提供对应的大型柴油机。

发明内容

满足该目的的本发明的这些主题通过如下的特征来表征：所述气缸套在所述最顶部活塞环的上止点位置下面没有冷却剂孔，并且只能够被在所述最顶部活塞环的所述上止点位置下面包围所述气缸套的空气冷却。

按照本发明，因此，提供了一种用于直流扫气式大型二冲程柴油机的气缸，该气缸包括：活塞，所述活塞被布置成能在下止点位置和上止点位置之间来回移动，其中，所述活塞具有至少一个最顶部活塞环；气缸套，其中，所述气缸套具有运行表面，所述活塞的所述最顶部活塞环在操作状态下沿着所述运行表面滑动；以及气缸盖，其中，所述气缸盖和所述活塞界定用于燃料的燃烧空间，并且其中，所述气缸套在所述最顶部活塞环的上止点位置下面没有冷却剂孔。

重要的是，认识到可以提供一种直流扫气式大型二冲程柴油机中的气缸，其中，气缸套在最顶部活塞环的上止点位置下面没有用于液体冷却介质(诸如，水)的冷却剂孔，而在该过程中没有在气缸套中引起任何因热引发的损害。

在上下文中下，最顶部活塞环的上止点位置意指气缸套中的如下位置：当活塞处于其移动的上止点位置时，最顶部活塞环的上边缘(即最接近燃烧空间的边缘)处于该位置。

由于在最顶部活塞环的该上止点位置下面在气缸中没有设置用于传导液体冷却剂的孔或等效装置，因此导致气缸套的构造更为简单并且使其设计简单得多。另外，可以省掉附加的泵设备或者另外的温度控制设备，这些设备原本是必需的以使液体冷却剂循环通过气缸套的该区域或者控制其温度。由此，可以降低气缸套的成本和能量成本以及设备花费，进而导致大型柴油机进行更为经济且耗能更少的操作。

气缸套优选地只能被在最顶部活塞环的上止点位置下面包围气缸套的空气冷却或者被其冷却。特别地，也不必有已知的用于冷却的冷却套管或其他措施。因此，气缸套只在最顶部活塞环的上止点位置下面被冷却，因为气缸套向包围它的空气输出辐射热。

按照优选实施方式，气缸的气缸套被设计成，使得气缸套相对于由气缸的轴线确定的轴向方向终止于燃烧空间下面。由此，气缸套的设计变得特别简单。

就这方面而言，优选地，气缸套相对于轴向方向延伸直至并达到上端，其中，上端相对于轴向方向与最顶部活塞环的上止点位置重合。因此，气缸套相对于轴向方向精确地终止于最顶部活塞环的上止点位置所处的位置。气缸套可以继而具有特别简单的设计并且只用于引导活塞，而不再用于界定燃烧空间。由此，可以按没有冷却剂孔或出于冷却目的的其他措施(诸如，冷却套管)的简单方式来配置总气缸套。

在另一个实施方式中，气缸套具有卡圈区域。在该实施方式中，气缸套因此相对于轴向方向而延伸超出最顶部活塞环的上止点位置。就这方面而言，可能的是，卡圈区域向上延伸很远，使得当燃烧空间具有最小容积时，也就是说，当活塞处于其上止点位置时，卡圈区域形成燃烧空间的边界。就这方面而言，该卡圈区域通常被配置成具有比气缸套的剩余部分大的壁厚度，使得它可以特别地还耐受燃烧空间中存在的压力。在该实施方式中，在最顶部活塞环的上止点位置下面的区域中，只通过包围气缸套的空气来冷却气缸套，其中，可以在卡圈区域中设置附加的冷却措施，特别地，通过诸如水的液体冷却介质进行冷却。

气缸套通常由灰铸铁制成，使得气缸套的热阻在最接近燃烧空间的区域中不突出。对于一些应用，在气缸套的上端和气缸盖之间设置由与气缸套不同的材料制成的管状中间件可以是有利的。然后，主要根据该材料能够耐受高温而没有带来明显劣化效果的标准来选择该材料。

优选的措施是，最顶部活塞环相对于轴向方向布置，使得最顶部活塞环的上止点位置处于气缸套的、操作温度在能预定的温度范围内的区域中，该温度范围优选地在250℃和350℃之间。最顶部活塞环的位置随后不再必须被固定成活塞冲程的百分比或者相对于活塞冲程固定，而是使用气缸套的运行表面的操作温度，其中，操作温度意指气缸套的运行表面在大型柴油机的满负荷操作中所达到的操作温度。该措施允许活塞的设计灵活得多，特别地，活塞在轴向方向上的高度的设计灵活得多。

为了尽可能完全地从气缸带走燃料在燃烧空间中燃烧时引起的热，在最顶部活塞环的上止点位置上方设置用于流体冷却介质的冷却管路是有利的措施。

就这方面而言，在最顶部活塞环的上止点位置上方设置用于液体冷却介质(优选地，水)的冷却管路是特别优选的。在该实施方式中，冷却系统因此包括两个不同的片段，即，相对于轴向方向位于最顶部活塞环的上止点位置下面并且其中提供单纯空气冷却的区域和其中另外通过液体介质(特别地，通过水)提供冷却的最顶部活塞环的上止点位置上方的区域。

为了在最顶部活塞环的上止点位置上方的区域中进行冷却，优选地，冷却剂管路包括设置在气缸盖中或气缸套中的冷却剂孔。

此外，本发明提供一种具有按照本发明配置的气缸的直流扫气式大型二冲程柴油机。

根据应用，可以有利的是，在大型柴油机中设置风扇，能够通过风扇将冷却空气供应到气缸套且供应在最顶部活塞环的上止点位置的区域中。所述风扇可以是单独的风扇，或者还有可能该冷却风被大型柴油机中已经存在的风扇传送，例如，这样的风扇，通过该风扇将新鲜空气引入发动机舱中以避免由于通过涡轮增压器吸入的空气而导致在发动机舱中形成真空。

如果已经存在的这些风扇产生会把气缸套过度冷却使得例如水的饱和点将降低的冷却空气流，则设置通过可以将气缸套与空气流隔开的屏蔽物可以是有利的。

可以有利的是，气缸套至少部分被管状元件包围，冷却空气能够被引入到该管状元件中。该管状元件可以例如与风扇流体连通，使得冷却空气被直接传导到需要冷却的区域中。

按照本发明的大型柴油机可以特别地还被配置为用于燃烧气体并且用于燃烧液体燃料(特别地，柴油或重燃油)的双燃料发动机。

根据从属权利要求得到本发明的其他有利措施和实施方式。

附图说明

将参照实施方式和附图在下面更详细地解释本发明。在附图中：

图1示出穿过具有按照本发明的气缸的第一实施方式的按照本发明的大型二冲程柴油机的实施方式的纵剖图；

图2示出穿过按照本发明的气缸的第一实施方式的变型的上部区域的纵剖图；

图3示出穿过按照本发明的气缸的第二实施方式的纵剖图；

图4示出穿过按照本发明的气缸的第三实施方式的纵剖图；以及

图5示出穿过按照本发明的气缸的实施方式的变型的上部区域的与轴向方向垂直的横截面。

具体实施方式

图1示出穿过按照本发明的直流扫气式大型二冲程柴油机的实施方式的纵剖图，用参考标号1来总体标记该大型柴油机，并且该大型柴油机包括按照本发明的气缸2的第一实施方式。就这方面而言，在图1中只示出用于理解本发明的组件材料。大型柴油机1的基本设计和各个组件(诸如，用于液体燃料的喷射系统、发动机换气系统、排气系统、或用于提供扫气或增压空气的增压系统和用于大型柴油机的监测和控制系统)是技术人员充分已知的，因此不需要任何其他说明。出于使图1更清晰的原因，已经省去了这些组件的展示。

大型柴油机1包括至少一个气缸，而通常是多个气缸2，在图1中只示出一个的纵剖图。气缸2具有气缸轴，该气缸轴固定在下面被称为轴向方向A的方向。诸如“上”、“下”、“上方”、“下方”或类似相对术语一直涉及图1中示出的大型柴油机1的使用的典型位置。

活塞3按本身已知的方式设置在气缸2中，并且活塞3被布置成能在下止点位置或下反转位置和上止点位置或上反转位置之间来回移动。此外，气缸2具有气缸套4，气缸套4在轴向方向A上延伸并且其向内设置的边界表面形成运行表面41，运行表面41在活塞3移动时引导活塞3。此外，设置气缸盖5，气缸盖5终止于气缸2的上端。气缸盖5和活塞3界定燃烧空间6，可以通过未示出的喷射设备将燃料引入燃烧空间6中。燃料的引入通常发生在活塞3位于其上止点位置的区域中时。

活塞3具有至少一个活塞环，而优选地具有多个活塞环，这些活塞环中最接近燃烧空间6的活塞环被称为最顶部活塞环31。如果在活塞3处只精确设置一个活塞环，则它自然就是最顶部活塞环31。在大型柴油机1进行操作期间，活塞环(就是最顶部活塞环31)沿着运行表面41上下滑动。如充分熟知的，它们的主要功能是密封燃烧空间6，使得在燃料燃烧时产生的能量被以尽可能理想的方式转换成活塞3的动能。

活塞3按本身已知的方式经由活塞杆7联接到十字头8，十字头8进而经由连杆9连接到未示出的曲轴。对于直流扫气式大型二冲程柴油机1而言常规的是，气缸套4在其下部区域中具有扫气隙缝42，也被称为增压空气的扫气可以通过该扫气隙缝42被供应到气缸。

在操作状态下，当活塞3恰在到达上止点位置之前时，照例将液体燃料喷射到燃烧空间6中。燃料点燃，并且通过在燃烧过程中产生的压力将活塞3向下加速。在向下移动期间，打开通常居中布置在气缸盖5中并且没有任何更详细示出的排气阀，燃烧气体可以通过该排气阀从燃烧空间6逸出到排气系统10中。

当活塞3在其向下移动时穿过扫气隙缝42时，它因此开放流体流通，使得新鲜增压空气可以移动到气缸2中或燃烧空间6中。在活塞3后续向上移动时，它再次穿过扫气隙缝42，因此关闭与燃烧空间6的流体连通，使得其他增压空气不再可以流过扫气隙缝42进入燃烧空间6中。在活塞3进一步向上移动时，随后关闭排气阀，使得气缸2中的空气随后被压缩。在活塞3到达其上止点位置之前不久，燃料被再次喷射到燃烧空间6中，使得下一个周期开始。

按照本发明，气缸套4至少在最顶部活塞环31的上止点位置O下面没有冷却剂孔。就这方面而言，最顶部活塞环31的上止点位置O意指当活塞3处于其上止点位置时最顶部活塞环31的上部边缘(即，被设置成最接近燃烧空间6的边缘)所处的轴向方向A上的位置或高度。

特别地，气缸套4优选地只被最顶部活塞环31的上止点位置O下面的包围气缸套4的空气冷却。特别地，因此在这里还没有设置冷却套管或其他设备，该冷却套管或其他设备通过液体介质(例如，水)从气缸套4提取热，或者允许在气缸套4和液体介质之间有热交换。因此，气缸套4可以只例如通过辐射来向上止点位置O下面的包围它的空气输出热。

如在按照图1的实施方式中示出的，当活塞3处于其上止点位置时，气缸套4终止于相对于轴向方向A的燃烧空间6的正下方。当燃烧空间6已经被压缩成最大时，燃烧空间6因此只由气缸盖5和活塞3界定，而不由气缸套4界定。特别地，气缸套4延伸直至相对于轴向方向的上端，其中，该上端相对于轴向方向A与最顶部活塞环31的上止点位置O重合。在该实施方式中，气缸套4完全没有冷却剂孔或用于热交换的其他设备(诸如，冷却套管)。由于气缸套4也终止于最大压缩的燃烧空间6的下边界表面的下面或下边界表面处并因此不再直接暴露于燃烧空间6中的燃烧处过程，因此该实施方式中的气缸套4在其上端不再具有卡圈区域，该卡圈区域的壁厚度大于气缸套的剩余部分。气缸套4因此只具有引导活塞3并且作为活塞环的反向旋转配对物起到密封的功能；然而，它不再用于在燃烧过程期间界定燃烧空间6。气缸套4因此基本上是活塞的引导和密封管。

就这方面而言，主要方面是认识到：可以在最顶部活塞环31的上止点位置O下面冷却气缸套4，或者在按照图1的实施方式中，可以只通过空气来冷却整个气缸套4，而没有由此引起对气缸套4造成热损害。

在最顶部活塞环31的上止点位置O下面的区域中省去液体冷却剂(例如，水)通常带来的结果是，相比于传统的冷却构思，运行表面41在操作期间的温度升高。运行表面41上的水、硫磺酸或攻击液体的饱和点的降低可以通过这样升高的运行表面温度来有效避免。

气缸套4的特征在于如下的实施方式，该实施方式与已知气缸套相比特别简单并且可以简单得多地且成本低地制造。由于省去了在最顶部活塞环31的上止点位置O下面用液体介质(诸如，水)进行冷却，导致整体大型柴油机所需要的液体冷却介质大幅减少，即，必须循环的液体冷却介质少得多，由此冷却泵的能耗减少。还有可能的是，根据应用，可以减少冷却剂泵的数量，这进一步降低成本。因此，整体导致整个发动机的能量效率更好。特别地，在活塞3的上止点位置的区域中，可以通过运行表面41的较高操作温度来大幅降低腐蚀风险，因为可以有效避免饱和点降低。因此也降低对具有高BN(碱值)的润滑剂的需要或消耗。BN是润滑剂中和酸(诸如，亚硫酸)的能力的测量。通常必须与燃料(诸如，含有高硫含量的重燃油)一起使用的具有高BN的润滑剂照例是成本高的物质，使得需要量的减少造成显著的成本降低。

由于在图1中示出的气缸套4的实施方式中，气缸套4已经相对于轴向方向A终止于最顶部活塞环31的上止点位置O处，因此气缸盖5相比于大型二冲程柴油机中的传统气缸相对于轴向方向进一步向下延伸，即，延伸直至气缸套4的上端。通过该措施，在燃烧过程期间，燃烧空间6基本上只由活塞3和气缸盖5界定。要理解，使用液体冷却介质(特别地，水)，或者通过循环通过气缸盖5中的冷却孔的空气，或者通过包括使用液体冷却(特别地，水)进行冷却和通过空气进行冷却的组合冷却系统，在大型柴油机1操作期间有效冷却气缸盖5。

出于此目的，可以在最顶部活塞环的上止点位置O上方，设置用于流体冷却介质的冷却剂管路(该冷却剂管路例如形成冷却套管)。优选地，在最顶部活塞环31的上止点位置O上方，可以特别地设置用于液体冷却介质的冷却剂管路(冷却剂管路优选地被配置为使冷却剂循环通过的孔)。

因此，总的来说，在气缸2中实现两部分冷却构思。在最顶部活塞环31的上止点位置O下面，设置气缸套4的纯空气冷却，在这个意义上，气缸套4只被包围它的空气冷却，特别地，没有冷却剂孔或冷却空气孔。在最顶部活塞环31的上止点位置O上方，设置主动冷却，在这个意义上，通过诸如水的液体介质或空气在此处主动带走热，例如，压缩空气或风扇产生的空气流传导通过冷却孔或作用于气缸2(特别地作用于气缸盖5)。

在图2中示出通过气缸2的第一实施方式的变型的上部区域的纵剖图。在该变型中，在气缸盖5中设置多个冷却剂管路51，冷却剂管路51均被配置为气缸盖5中的孔，并且流体冷却介质(优选地，液体冷却介质，并且特别地，水)可以通过冷却剂管路51被传导，以从气缸盖提取热。冷却介质可以例如在未示出的泵的作用下通过冷却剂管路51进行传送。

在图3中示出通过按照本发明的气缸2的第二实施方式的纵剖图。以下只将关注与第一实施方式的差异。因此，相对于第一实施方式进行的说明也相应地以相同方式应用于第二实施方式。

在第二实施方式中，气缸套4在轴向方向A上延伸得很远，使得气缸套4的上端设置在最顶部活塞环31的上止点位置O上方。当燃烧空间6具有其最小容积(最大压缩)时，该上端在燃烧空间6下面。另外，这里示出变型，在该变型中，气缸套4在其上端区域中具有卡圈区域43，在该卡圈区域中，气缸套4的壁厚度大于其下部区域中的壁厚度。自然地，还有可能的是，卡圈区域43或气缸套4在轴向方向A上向上延伸得很远，使得当活塞3位于上止点位置(也就是说，燃烧空间6具有最小容积)时，卡圈区域43或气缸套4形成燃烧空间6的边界。在该第二实施方式中，气缸套4也只由在最顶部活塞环31的上止点位置O下面包围它的空气来冷却。可以在上止点位置O上方，在气缸套4处或其里面以及气缸盖5处或其里面，设置另外的冷却措施(例如，水冷却)。如图3示出的，在第二实施方式中，设置大体环形形状的冷却套管52，冷却套管52包围气缸盖5的外周表面并且还与气缸套4的上端接触。流体冷却剂(优选地，水)以本身已知的方式通过该冷却套管进行传送，以从气缸盖5或气缸套4的上端提取热。要理解，在该实施方式中，另外地或另选地，在最顶部活塞环31的上止点位置O上方还可以设置冷却剂管路(例如，气缸盖5中和/或气缸套的该区域中的孔的形式)。

在图4中示出穿过按照本发明的气缸2的第三实施方式的纵剖图。以下只将关注与第一实施方式和第二实施方式的差异。因此，相对于第一实施方式和第二实施方式进行的说明也相应地以相同方式应用于第三实施方式。

如同第一实施方式中一样，在第三实施方式中，气缸套4的上端相对于轴向方向A设置在与最顶部活塞环31的上止点位置O相同的位置处。在第三实施方式中，另外，在气缸套4的上端和气缸盖5之间设置管状中间件45，所述中间件是由与气缸套4不同的材料制作的。气缸套4通常由灰铸铁合金制成。因为大部分灰铸铁合金由于它们的耐热性而不应该被加热超过大致300℃长时间段，所以根据应用在最顶部活塞环31的上止点位置O上方的区域中设置中间件45可以是有利的，因为由于燃烧空间6中的燃烧过程而导致在该区域中发生最大热输入，并且该区域相对于气缸套4被暴露于最高温度。

要理解，该中间件45优选地由比用于制作气缸套4的材料具有更高耐热性的材料制成。低合金钢或铸钢例如适于用于气缸套4的中间件45。用于中间件45的其他合适材料是用于制作气缸盖5的材料(例如，16CrMo44或GS15Mo3)。在第三实施方式中，自然地，还可以在最顶部活塞环31的上止点位置O上方设置冷却剂管路(例如，气缸盖5中和/或气缸套的区域中的孔的形式)或冷却套管。

然而，中间件45还可以由与气缸套4相同的材料(也就是说，灰铸铁合金)制成。就这方面而言，优选的是，对中间件进行主动冷却。

图5示出穿过按照本发明的气缸2的实施方式的变型的上部区域的与轴向方向垂直的横截面，该变型可以结合所有实施方式来提供。按照该变型，用于冷却的空气被风扇11供应到中间件45和/或气缸套4的，所述上端区域即为被暴露于最高温度的那些端部区域。就这方面而言，可以有利地设置管状元件12，管状元件12包围至少气缸套4的上部区域和/或中间件45，并且来自风扇11的空气被吹入该管状元件中，如图5中不带参考标号的箭头所指示的。就这方面而言，风扇11可以是附加的风扇11和以任何方式设置在大型柴油机1所处的发动机舱中的风扇11二者。这些风扇通常用于大型柴油机1的片段中，以向大型柴油机所处的发动机舱供应新鲜空气。特别地，该措施通常是必需的，使得通过涡轮增压器(一个或多个)的空气吸入没有导致发动机舱中的真空。通过这些风扇11传送的空气中的一些可以例如用于引入管状元件12中。

另一方面，还可以有利地将气缸套4的较冷区域与来自这些现有风扇的空气流直接隔开，以防止由于冷却空气流作用于运行表面41而导致运行表面41在这些区域中变得太冷，并且特别地，以防止运行表面温度降至低于水或硫磺酸的饱和点。出于此目的，可以在大型柴油机的合适点或者另外的风扇处设置屏蔽件。

按照本发明的配置特别地使得可以根据气缸套的运行表面41的操作温度来选择最顶部活塞环31的上止点位置O。该温度意指就这方面而言在大型柴油机1的满负荷操作中存在的操作温度。这意味着，最顶部活塞环31相对于轴向方向A布置，使得其上止点位置O设置在运行表面41的其操作温度在能预定的温度范围内的区域中。在优选实施方式中，该温度范围在250℃和350℃之间，特别地，在280℃和330℃之间。因此，最顶部活塞环31的上止点位置O不再如之前一般常见地被固定成活塞3的冲程(上止点位置和下止点位置之间的距离)的百分比，而是根据当活塞3处于其上止点位置时最顶部活塞环31所处的该区域中需要的温度来固定。

还可以通过这样将活塞环位置适应运行表面41的操作温度来减少活塞环的数量。就这方面而言，具有两个活塞环或者另外只具有一个活塞环的实施方式是可能的。另外，活塞环的数量减少带来的优点是，活塞3可以被构建得具有比常规小的高度。就这方面而言，活塞3的高度是指活塞在轴向方向A上的跨度。

按照本发明的直流扫气式大型二冲程柴油机1可以特别地还被配置为用于燃烧气体和燃烧液体燃料(特别地，柴油或重燃油)的双燃料发动机。

可以设置一个或更多个燃料喷射喷嘴(未示出)，用于引入液体燃料，并且例如燃料喷射喷嘴布置在气缸盖中且位于排气阀附近。设置气体供应系统(未示出)，用于在气体模式下进行气体供应，该气体供应系统包括具有气体进气喷嘴的至少一个气体进气阀。通常，在气缸的壁中，例如，大致在活塞的上止点和下止点之间的中间处的高度处，设置气体进气喷嘴。

存在关于在气体模式期间将气体引入气缸的燃烧空间中的多个优选变型。如以上已经提到的，可以设置具有至少一个气体进气喷嘴的气体供应系统，该气体供应系统布置在气缸套中，使得气体可以被引入气缸中并且在气缸中与扫气混合，以形成可点燃的气体-空气混合物。

Claims (14)

1.一种用于直流扫气式大型二冲程柴油机的气缸，该气缸包括：

活塞(3)，所述活塞被布置成能在下止点位置和上止点位置之间来回移动，其中，所述活塞(3)具有至少一个最顶部活塞环(31)；

用于引导所述活塞(3)的气缸套(4)，其中，所述气缸套(4)具有运行表面(41)，所述活塞的所述最顶部活塞环(31)在操作状态下沿着所述运行表面(41)滑动；以及

气缸盖(5)，其中，所述气缸盖(5)和所述活塞(3)界定用于燃料的燃烧空间(6)，

其特征在于，所述气缸套(4)在所述最顶部活塞环的上止点位置(O)下面没有冷却剂孔，并且只能够被在所述最顶部活塞环(31)的所述上止点位置(O)下面包围所述气缸套(4)的空气冷却。

2.根据权利要求1所述的气缸，其中，所述气缸套(4)相对于由所述气缸的轴线确定的轴向方向(A)终止在所述燃烧空间(6)下面。

3.根据前述权利要求中任一项所述的气缸，其中，所述气缸套(4)相对于所述轴向方向(A)延伸直至上端，其中，所述上端相对于所述轴向方向(A)与所述最顶部活塞环(31)的所述上止点位置(O)重合。

4.根据前述权利要求中任一项所述的气缸，其中，所述气缸套(4)具有卡圈区域(43)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的气缸，其中，在所述气缸套(4)的所述上端和所述气缸盖(5)之间设置有管状中间件(45)，所述管状中间件(45)由与所述气缸套(4)不同的材料制成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的气缸，其中，所述最顶部活塞环(31)相对于所述轴向方向(A)布置，使得所述最顶部活塞环的所述上止点位置(O)处于所述气缸套(4)的、操作温度在能预定的温度范围内的区域中，所述温度范围优选地在250℃和350℃之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的气缸，其中，在所述最顶部活塞环(31)的所述上止点位置(O)上方设置有用于流体冷却介质的冷却剂管路(51、52)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的气缸，其中，在所述最顶部活塞环(31)的所述上止点位置(O)上方设置有用于液体冷却介质的冷却剂管路(51、52)，所述液体冷却介质优选地是水。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的气缸，其中，所述冷却剂管路(51、52)包括设置在所述气缸盖(5)中或所述气缸套(4)中的冷却剂孔(51)。

10.一种直流扫气式大型二冲程柴油机，该大型二冲程柴油机包括按照前述权利要求中任一项配置的气缸(2)。

11.根据权利要求10所述的大型二冲程柴油机，所述大型二冲程柴油机包括风扇(11)，能够通过所述风扇(11)将冷却空气供应到所述气缸套(4)且供应在所述最顶部活塞环(31)的所述上止点位置(O)的区域中。

12.根据权利要求10或11所述的大型二冲程柴油机，其中，设置有屏蔽件，能够通过所述屏蔽件将所述气缸套(4)与空气流隔开。

13.根据权利要求10或11所述的大型二冲程柴油机，其中，所述气缸套至少部分被管状元件(12)包围，冷却空气能够被引入到该管状元件中。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的大型二冲程柴油机，所述大型二冲程柴油机被配置为用于燃烧气体并且用于燃烧液体燃料的双燃料发动机，所述液体燃料特别地是柴油或重燃油。