CN110439696B - 用于确定大型发动机燃烧室中的压力的装置和大型发动机 - Google Patents

Abstract

提出了用于确定大型发动机燃烧室中的压力的装置和大型发动机。用于确定大型发动机的燃烧室(100)中的压力的装置包括：排放阀(2)，其用于经由界定燃烧室的气缸盖(101)从燃烧室排出流体；以及压力传感器(3)，其用于确定燃烧室中的压力，其中排放阀(2)包括沿纵向方向(L)从第一端(41)延伸到第二端(42)的阀套筒(4)，其中在阀套筒(4)的第二端(42)处设置有用于与阀座(61，61')密封地相互作用的封闭体(5)，并且其中封闭体(5)以可拆卸的方式连接到阀套筒(4)，其中压力传感器(3)还被集成到排放阀(2)中，其中压力传感器(3)布置在阀套筒(4)中的第二端(42)的区域中。

Description

用于确定大型发动机燃烧室中的压力的装置和大型发动机

技术领域

本发明涉及根据相应类别的独立权利要求的前序部分的用于确定大型发动机燃烧室中的压力的装置和大型发动机。

背景技术

可以设计为二冲程或四冲程发动机的大型发动机(例如纵向扫气式二冲程大型柴油发动机)通常用作船舶的驱动单元或甚至在静止运行中例如用于驱动大型发电机以产生电能。发动机通常在连续运转中运行相当长的时间，这对操作安全性和可用性提出了很高的要求。结果，操作材料的特别长的维护间隔、低磨损和经济处理是操作者的主要标准。大型发动机通常具有气缸，其内径(孔)至少为200mm。如今，使用孔径高达960mm以上的大型发动机。

已知不同类型的大型发动机，每个大型发动机均可以设计为二冲程或四冲程发动机。关于经济和有效的运行、符合废气排放阈值和资源的可用性，还寻求传统上用作大型发动机燃料的重质燃料油的替代品。在这方面，使用以下两者：液体燃料，即以液态引入燃烧室的燃料；和气态燃料，即以气态引入燃烧室的燃料。

作为重质燃料油的已知替代品的液体燃料的实例是：从石油精炼厂遗留下来的其他重质烃、醇(特别是甲醇或乙醇)、汽油、柴油或乳液或悬浮液。例如，已知被称为MSAR(多相超细雾化残余物)的乳液用作燃料。众所周知的悬浮物是煤尘和水，它也用作大型发动机的燃料。诸如LNG(液化天然气)的天然气被称为气体燃料。

使用重质燃料油的纯操作的另一个众所周知的替代方案是设计大型发动机，使得它们可以用两种甚至更多种不同的燃料来运行，其中，根据运行情况或环境，发动机可以用一种燃料或另一种燃料来运行。也被称为多燃料大型发动机的这种大型发动机可以在运行期间从燃烧第一燃料的第一模式切换到燃烧第二燃料的第二模式，反之亦然。

可以用两种不同燃料运行的大型发动机的已知设计是如今使用术语“双燃料发动机”的发动机类型。一方面，这些发动机可以以气体模式运行，在气体模式下，气体燃料(例如天然气或甲烷)被引入燃烧室用于燃烧；另一方面，这些发动机在液体模式下运行，在液体模式下，液体燃料(诸如重质燃料油或另一种液体燃料)可以在同一发动机中燃烧。这些大型发动机可以是二冲程和四冲程发动机，特别是纵向扫气式二冲程大型柴油发动机。

可以用至少两种或甚至更多种不同的液体或气体燃料运行的大型发动机通常根据当前使用的燃料以不同的运行模式运行。在通常被称为柴油运行的运行模式中，燃料的燃烧通常基于燃料的压缩点火或自燃的原理。在通常被称为奥托运行的模式下，燃烧通过可点燃的燃料-空气混合物的火花点火发生。这种火花点火可以例如通过例如使用火花塞的电火花或者通过所喷射的少量燃料的自燃然后引起另一种燃料的火花点火而发生。在上述双燃料发动机的情况下，例如，已知气体模式将气态气体与扫气空气混合，以在气缸的燃烧室中产生可点燃的混合物。在这种低压过程中，气缸中混合物的点火通常是通过以下手段来进行的：在适当的时刻将少量液体燃料喷射到气缸的燃烧室或预燃室中，然后导致空气-气体混合物点火。

此外，还有奥托运行和柴油运行中已知的混合形式。

通常，对于大型柴油发动机或大型发动机的运行，重要的是要知道气缸的燃烧室中的压力，以便监测和优化燃烧过程。如果大型发动机以气体模式或以气体作为燃料运行，则尤其适用。因此，通常为每个气缸或可以用于确定燃烧室中的压力的其他传感器提供压力传感器。已知的解决方案是提供压力传感器，该压力传感器尽可能靠近气缸的燃烧室布置。为此，在气缸盖中设置有通向燃烧室的连续孔。该孔在进入燃烧室的开口附近设置有螺纹，使得具有外螺纹的压力传感器可以拧入孔中。特别是，压力传感器布置得尽可能靠近燃烧室，使得压力传感器和燃烧室之间的孔的长度尽可能短。该孔的这个区域代表死容积，在死容积中，气体或其他燃料可以不受控制地燃烧。

然而，压力传感器紧邻燃烧室导致因燃烧引起的残留物沉积在传感器表面上。通常情况是这些沉积物不仅沉积在传感器表面上，而且还覆盖孔的整个开口。

因此，为了确保大型发动机的可靠和有效运行，必须以规则的时间间隔去除压力传感器，使得特别是可以清洁传感器表面。因为压力传感器位于气缸盖的孔中非常深的位置，因此很难接近它。必须将一个长工具插入孔中，然后可以借此将压力传感器从孔的螺纹拧松或拧入该螺纹中。存在损坏气缸盖中的螺纹和/或压力传感器的外螺纹的相当大的风险，这可能导致昂贵的修理工作。特别是，气缸盖中的孔中的螺纹非常难以接近，因此只能很费力地重新加工或重新制造。压力传感器的定期必要的拆解或组装自然会增加螺纹损坏的风险。

发明内容

因此，从现有技术出发，本发明的一个目的是提出一种用于确定大型发动机的燃烧室中的压力的装置，其中不会发生上述问题。特别是，该装置应该允许用于确定燃烧室中的压力的压力传感器的最简单的组装或拆解。本发明的另一个目的是提出一种具有这种装置的大型发动机。

满足该问题的本发明的目的的特征在于如下特征。

根据本发明，提出了一种用于确定大型发动机的燃烧室中的压力的装置，所述装置包括：排放阀，所述排放阀用于经由界定所述燃烧室的气缸盖从所述燃烧室排出流体；以及压力传感器，所述压力传感器用于确定所述燃烧室中的压力，其中所述排放阀包括沿纵向方向从第一端延伸到第二端的阀套筒，其中在所述阀套筒的所述第二端处设置有用于与阀座密封地相互作用的封闭体，并且其中所述封闭体以可拆卸的方式连接到所述阀套筒，其中，所述压力传感器进一步被集成到所述排放阀中，其中所述压力传感器布置在所述阀套筒中的所述第二端的区域中，其中所述压力传感器相对于所述排放阀以可拆卸的方式被固定，并且其中所述压力传感器的外径小于所述阀套筒的内径使得所述压力传感器能插入所述阀套筒中。

由于根据本发明的设计将压力传感器集成到排放阀中，不再需要将压力传感器拧到气缸盖中的孔的螺纹中，然而，压力传感器可以牢固地定位并固定在气缸盖中紧邻燃烧室。在这样做时，压力传感器的组装和拆解变得更容易，因为不再需要使用长工具来深入地接近气缸盖中的孔。另外，在气缸盖中也不需要孔，该孔在其面向燃烧室的端部处具有螺纹。

压力传感器在气缸盖外部以简单的方式连接到排放阀或集成到排放阀中。随后，将阀套筒简单地插入气缸盖中的孔，将压力传感器放置在燃烧室附近。为了拆解，带有封闭体和压力传感器的整个阀套筒从气缸盖中的孔中拉出。随后，例如，可以以简单的方式拆解和清洁压力传感器。

通常，对于压力传感器的集成，任何排放阀都是合适的，所述排放阀设置在大型发动机的气缸盖上或气缸盖中，并且流体经由所述排放阀通过气缸盖从燃烧室排出。

特别是，通常设置在大型发动机的每个气缸上的排放阀是合适的，其在启动大型发动机之前或期间打开，以便从气缸中去除不需要的物质。该阀通常被称为安全阀。在大型发动机启动之前，打开该排放阀，并借助压缩空气(所谓的启动空气)或通过电动开关机器使气缸的活塞移动。当活塞向上移动时，不需要的物质或对启动发动机有害的物质然后通过打开的排放阀从气缸排出。该过程用于清洁，并且如有必要，清空气缸。

这种物质的一个例子是水，当发动机处于静止状态时水可以积聚在气缸中并且可以在相当大的程度上填充气缸。如果要在没有预先从气缸中排放水的情况下启动发动机，则活塞在其向上运动期间将水柱撞击到气缸盖上，这可能对发动机造成相当大的损坏。

出于这个原因，首先，每个气缸上的排放阀通常手动地打开，并且活塞借助压缩空气(或借助电气开关机器)移动。当活塞向上移动时，水通过排放阀被压出气缸。

在借助压缩空气引起的发动机的第一次旋转期间，检查每个气缸上的排放阀，离开燃烧室的空气是否含有不需要的杂质。随后，可以启动发动机，这通常用压缩空气完成。为此，然后，每个气缸上的排放阀通常手动地关闭。在大型发动机运行期间，排放阀通常是关闭的。

压力传感器在排放阀中的布置还具有以下优点：当排放阀打开时，压力传感器(特别是其传感器表面)被清洁。由于当排放阀打开时，从燃烧室流出的空气或从燃烧室流出的气体流过排放阀，压力传感器也暴露在这种空气或气流中，由此特别是压力传感器的传感器表面上的沉积物被该流动带走，从而清洁压力传感器。结果，(如果有的话，则)只需要更少的时间来拆解压力传感器进行清洁。

如已经提到的，原则上布置在气缸盖中或燃烧室处的每个排放阀适合于压力传感器的集成。例如，压力传感器也可以集成在被设计为安全阀的排放阀中，当超过燃烧室中的极限压力时，该安全阀自动打开。

根据一个根据本发明的装置的优选实施方式，所述压力传感器优选地借助螺纹连接件被固定在所述封闭体中。

此外，优选的是，所述压力传感器布置在所述封闭体中的中心连续孔中，使得所述压力传感器能被施加所述燃烧室中占优势(prevailing)的压力。

关于压力传感器的可靠固定和最简单的组装和拆解，如果封闭体借助螺钉连接件与阀套筒连接，则是有利的措施。

在优选实施方式中，所述装置包括用于将所述排放阀紧固到所述气缸盖的阀保持器，所述阀保持器与所述阀套筒同心地布置。

有利的是，所述阀保持器具有所述流体能从中排出的横向布置的出口。这也使得可以将外部压力传感器临时连接到该出口。当排放阀然后打开时，可以借助外部压力传感器来检查集成在排放阀中的压力传感器的正确功能。

为了允许容易地打开和关闭排放阀，有利的措施是，所述阀套筒在其第一端的区域中具有外螺纹，借助所述外螺纹，所述封闭体能通过使所述阀套筒转动而从封闭位置移入打开位置。该外螺纹与内螺纹接合，该内螺纹布置在阀套筒周围。

根据特别优选的实施方式，所述阀套筒被固定以免围绕所述纵向方向转动，并且所述封闭体能通过所述阀套筒在所述纵向方向上的移位而从封闭位置移入打开位置。

在该实施方式中，通过阀套筒在纵向方向上的平移运动，封闭体因此从封闭位置移向打开位置，反之亦然。该实施方式具有的优点是，当打开或关闭排放阀时，避免了封闭体和阀座之间的相对旋转运动。这可以显著减少封闭体和阀座的相互作用的密封表面的磨损。特别是，可以避免研磨阀座中的封闭体，这对装置的使用寿命和密封的可靠性具有非常积极的影响。

在优选实施方式中，所述装置具有外套筒，所述外套筒接收所述阀套筒并且同心地围绕所述阀套筒，其中所述外套筒的一端设计为阀座，所述阀座被设计并布置成与所述封闭体密封地相互作用。

在另一同样优选的实施方式中，设置有具有阀座的单独座体，所述座体被设计并布置成与所述封闭体密封地相互作用，其中所述座体具有中心连续开口，使得所述压力传感器能被施加所述燃烧室中占优势的压力。

根据本发明，进一步提出了一种具有至少一个气缸的大型发动机，所述气缸布置有能在下反转点和上反转点之间来回移动的活塞，并且具有与所述活塞一起界定燃烧室的气缸盖，其中在所述气缸盖中设置有通向所述燃烧室的连续孔，并且其中，在所述孔中设置有用于确定压力的装置，所述装置根据本发明设计。

优选地，所述孔被设计成使得流体能在所述排放阀打开时沿着所述阀套筒的外侧流出。

优选地，大型发动机的所述装置设计有阀保持器，其中所述阀保持器被固定到所述气缸盖。

此外，对于大型发动机优选的是，所述装置具有单独座体，其中所述单独座体保持在所述孔中并且布置在所述燃烧室与所述阀套筒的所述第二端之间。

例如，所述大型发动机被设计为纵向扫气式二冲程大型柴油发动机。

所述大型发动机也可以设计为双燃料大型柴油发动机，所述双燃料大型柴油发动机能在将液体燃料引入所述燃烧室用于燃烧的液体模式下运行，并且还能在将气体引入所述燃烧室作为燃料的气体模式下运行。

附图说明

在下文，参照附图基于各实施方式更详细地说明本发明。在图中示出了：

图1：布置在大型发动机的气缸盖中的根据本发明的装置的第一实施方式的剖视图；

图2：第一实施方式的分解剖视图；

图3：沿着图2中的剖面线III-III截取的截面中的第一实施方式的阀套筒的第一端以及阀保持器；

图4：布置在大型发动机的气缸盖中的根据本发明的装置的第二实施方式的剖视图；

图5：第二实施方式的分解剖视图；

图6：沿着图5中的剖面线VI-VI截取的截面中的第二实施方式的阀套筒的第一端以及阀保持器；

图7：布置在大型发动机的气缸盖中的根据本发明的装置的第三实施方式的剖视图；以及

图8：沿着图7中的剖面线VIII-VIII截取的截面中的第三实施方式的阀套筒的第一端以及阀保持器。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的装置的第一实施方式的纵向剖视图，该装置用于确定没有进一步例示的大型发动机的气缸的燃烧室100中的压力。该装置整体上用附图标记1表示。图1示出了布置在界定燃烧室100的气缸盖101中的装置1。为了更好地理解，图2仍然示出了装置1的分解剖视图。

术语“大型发动机”是指这样的发动机，其通常用作船舶的主要驱动单元或者也可以用于静止运行，例如驱动大型发电机以产生电能。通常，大型发动机的气缸各自具有至少约200mm的内径(孔)。

大型发动机可以设计为四冲程或二冲程发动机。特别是，大型发动机可以设计为大型柴油发动机，尤其是纵向扫气式二冲程大型柴油发动机。术语“大型柴油发动机”是指这样的大型发动机，其可以在柴油运行中运行，其中燃料的燃烧通常基于自燃原理。在本申请的框架内，术语“大型柴油发动机”也指这样的大型发动机，除了柴油运行之外，其还可以替代地在奥托运行中运行。在奥托运行中，燃烧通常根据燃料的火花点火原理进行。大型柴油发动机也可以以柴油运行和奥托运行的混合形式运行。

“液体燃料”是指以液态引入气缸的燃料。“气体燃料”是指以气态引入气缸的燃料。

在本发明的以下描述中，示例性地涉及对于实践而言重要的大型发动机的情况，其被设计为纵向扫气式二冲程大型柴油发动机并且用作船舶的主驱动单元。这种大型柴油发动机优选地设计为双燃料大型柴油发动机，使得它可以用两种不同的燃料运行，即用液体燃料(诸如重质燃料油或船用柴油)以及用气体燃料(例如天然气)运行。双燃料大型柴油发动机可以在运行期间从燃烧第一燃料切换到燃烧第二燃料，反之亦然。这意味着它可以以液体模式运行，在液体模式下，液体燃料被引入燃烧室用于燃烧；并且还以气体模式运行，在气体模式下，气体作为燃料被引入燃烧室。在气体模式下，双燃料发动机优选地根据低压方法运行。气缸中的空气-燃气混合物的火花点火以气体模式进行，优选地通过喷射少量的自燃燃料(例如重质燃料油或柴油)然后火花点燃空气-燃气混合物。

应理解的是，本发明不限于这种类型的大型发动机，并且对于这种用途，通常也指大型发动机。大型发动机也可能仅设计用于燃烧诸如重质燃料油、船用柴油或柴油之类的单一燃料，或者用于燃烧诸如天然气之类的气体。大型发动机也可设计为燃气发动机。大型发动机也可以设计为多燃料发动机，其可以用第一燃料运行，并且可以用至少不同于第一燃料的第二燃料运行。当然，大型发动机也可以设计用于燃烧两种以上的燃料。

在每种情况下，在大型柴油发动机的通常几个气缸中的每个气缸中设置活塞，该活塞布置成能在每种情况下在气缸轴线方向上在下反转点和上反转点之间来回移动，并且其上侧与气缸盖101一起界定燃烧室100。活塞借助活塞杆以本身已知的方式连接到十字头，该十字头通过推杆连接到曲轴，使得活塞的运动活塞经由活塞杆、十字头和推杆传递到曲轴，以使其旋转。

燃料可以借助至少一个喷嘴(未示出)喷射到燃烧室100中。当然，也可以在每个气缸上设置多个喷嘴。如果大型发动机可以用不同的燃料运行，则也可以为不同的燃料设置不同的喷嘴或喷射装置。

在气缸盖101中，设置有大部分居中布置的出口阀(未示出)，燃烧气体可以在燃烧过程之后通过该出口阀从气缸排出到排气系统中。

大型柴油发动机的进一步结构和各个部件(诸如喷射系统、气体交换系统、用于提供扫气空气或增压空气的排气系统或涡轮增压器系统的细节以及用于大型柴油发动机的监测系统和控制系统)对于本领域技术人员来说是公知的，无论是作为二冲程发动机的设计还是作为四冲程发动机的设计，因此这里不需要进一步说明。

在纵向扫气式二冲程大型柴油发动机的情况下，通常在每个气缸的下部区域中设置扫气空气开口，例如设计为扫气空气槽，以便将扫气空气供应到气缸中，其中扫气空气开口通过活塞在气缸中的运动周期性地关闭和打开，使得涡轮增压器在增压压力下提供的扫气空气可以通过扫气空气槽流入气缸，只要它们是打开的。

在现代大型柴油发动机中，监测系统和控制系统是通常可以用其调节、控制或监管所有发动机功能或气缸功能(特别是出口阀的喷射(喷射的开始和结束)和致动)的电子系统。

为了大型发动机的有效、经济和低排放的运行，必须在运行期间知道气缸的燃烧室100中的压力，例如压缩压力或点火压力。借助于气缸的燃烧室100中的实际压力，监测系统和控制系统可以监测和优化燃烧过程。

为了确定气缸的燃烧室100中的压力，设置有装置1，其在图1中示出为布置在气缸盖101中。为此，在气缸盖101中设置连续孔102，该孔从气缸盖101的外侧(这是根据图1中的图示的气缸盖101的上侧)延伸穿过气缸盖101并且通向燃烧室100中。如图1所示，装置1布置在孔102中。

在下文中，现在更详细地说明装置1。用于确定燃烧室100中的压力的装置1包括排放阀2和用于确定压力的压力传感器3。根据本发明，压力传感器3集成在排放阀2中。

排放阀2用于通过气缸盖101从燃烧室100排出流体。排放阀2例如是在启动大型发动机以从气缸或燃烧室100中去除不需要的物质(诸如水)之前使用的排放阀。为此，排放阀2例如用手打开；并且通过施加压缩空气来移动活塞。作为另选方案，活塞当然也可以通过电驱动的开关机器移动。然后，燃烧室100中的空气和/或其他气态或液态流体(例如水)通过活塞的运动经由出口阀2排出。特别是，固体沉积物可以被流体流携带并从燃烧室100中移除。在也称为“气流”的该过程之后，所有气缸上的排放阀2例如手动关闭，并且大型发动机可以启动。

排放阀2包括阀套筒4，阀套筒4被设计为实质中空的柱形管。阀套筒4在由阀套筒4的纵向轴线限定的纵向方向L上从第一端41延伸到第二端42。在阀套筒4的第二端42处，设置有封闭体5，封闭体5为实质柱形形状并且以可拆卸的方式连接到阀套筒4。为此，封闭体5包括外螺纹51，并且阀套筒4的第二端42设置有内螺纹43，使得封闭体5可以拧入阀套筒4中并且经由该螺钉连接而连接到阀套筒4。

封闭体5进一步具有中心连续孔52，连续孔52在封闭体5的中心沿纵向方向L延伸穿过整个封闭体5。该连续孔52被设计为接收压力传感器3。

封闭体5的背离阀套筒4的外端面被设计为锥形密封表面53，锥形密封表面53是为了与单独座体6的阀座61密封地相互作用而设计的。锥形密封表面53与中心连续孔52同心地布置，使得中心连续孔52被密封表面53围绕。

在组装状态下，单独座体6如示出(图2)地布置在封闭体5下方，使得锥形密封表面53可以与也是锥形的座体6的阀座61密封地相互作用。

座体6具有中心连续开口62，该中心连续开口62与封闭体5中的孔52对准，并且在座体6的中心沿纵向方向L延伸穿过整个座体6。优选地，座体6的背离封闭体5的端面63是锥形的。

如果座体6插入气缸盖101中的孔102中(图1)，则座体6的端面63抵靠孔102中的适当设计的支撑表面。座体6例如通过压配合保持在气缸盖101的孔102中。为此，座体6可相对于孔102略微过大，使得座体6被压入孔102中。在排放阀2的组装和关闭状态下，座体6还被阀套筒4和封闭体5箍住(brace)。

有利的措施是，孔102被设计成使得，座体6下方(图1)即座体6和燃烧室100之间的孔102的内径大于座体6中的中心连续开口62的内径。例如，开口62可以具有8mm的直径，并且座体6下方的孔102可以具有10mm的直径。由于该措施，如有必要更容易从孔102去除座体6，因为在穿过孔102源自燃烧室侧的座体6上存在附接表面，在该附接表面上，可以施加力以从孔102去除座体6。

集成在排放阀2中的压力传感器3布置在阀套筒4中的其第二端42的区域中，使得当装置1插入气缸盖101中的孔102时，压力传感器3紧邻燃烧室100。压力传感器3相对于排放阀2以可拆卸的方式固定。压力传感器3优选地固定在封闭体5中，其中借助螺纹连接件来进行固定。为此，实质柱形的压力传感器3在其外表面上具有传感器螺纹31，其设计为外螺纹。另外，封闭体5中的中心连续孔52设置有内螺纹54，内螺纹54被设计为与压力传感器3的传感器螺纹31相互作用，使得压力传感器3可以拧入中心连续孔52中然后被固定于此。肩部55设置在孔52中，用作压力传感器3的限位止动件。另外，肩部55还用作密封表面，在压力传感器3拧入时该密封表面与压力传感器3密封地相互作用。因此，排放阀2的封闭体5同时用作压力传感器3的保持器。

压力传感器3在其示出的下端面上具有传感器表面32(图2)，借助传感器表面32可以以本身已知的方式测量压力。在组装状态下(图1)，压力传感器固定在封闭体5的中心连续孔52中，使得传感器表面32相对于纵向方向L至少大致位于封闭体5的设计为密封表面53的端面处，但不会突出超过密封表面53。如果装置1布置在气缸盖101中的孔102中，则压力传感器3或传感器表面32紧邻燃烧室100定位并且经由座体6中的开口62和封闭体5中的中心连续孔52被施加燃烧室中占优势的压力。

由于座体6中的中心连续开口62和封闭体5中的中心连续孔52(接收压力传感器3)，确保压力传感器3的传感器表面32在大型发动机运行期间始终被施加燃烧室100中占优势的压力。

本身已知的所有压力传感器都适合作为压力传感器3，特别是通常用于大型发动机燃烧室的压力测量的那些压力传感器。特别是，压力传感器3可以是电阻压力传感器或压电压力传感器。

压力传感器3经由线33(线33延伸穿过阀套筒4的内侧)与控制单元(未示出)进行信号连接，该控制单元接收压力传感器3的测量信号。

排放阀2还具有阀保持器7，利用阀保持器7可以将排放阀2紧固到气缸盖101。为了更好地理解，图3以沿着图2中的剖面线III-III截取的截面并且沿图2中的箭头指出的观察方向再次示出了阀套筒4的第一端41以及阀保持器7。

阀保持器7设计为实质中空的柱形体或凸缘，其设置有接收阀套筒4的连续中心凹部71。阀保持器7布置在阀套筒4的第一端41的区域中并且与阀套筒4同心地布置，使得阀保持器7完全围绕阀套筒4。阀保持器7可以借助两个螺钉72固定在气缸盖101上或者固定在气缸盖101中的凹部中，特别是如图1所示。中心凹部71具有内螺纹73，内螺纹73与设置在阀套筒4上的第一端41的区域中的外螺纹44相互作用。外螺纹44在端部区域45处设置在阀套筒4上，其外径大于阀套筒4的剩余部分。阀套筒4通过内螺纹73与外螺纹44的相互作用来保持。通过使阀套筒4围绕纵向方向L转动，阀套筒4可以在纵向方向L上相对于阀保持器7上下移动。通过使阀套筒4在内螺纹73中转动，封闭体5从封闭位置移向打开位置：在封闭位置中封闭体5的密封表面53与座体6的阀座61密封地相互作用，使得排放阀2关闭；在打开位置中，密封表面53被抬离阀座61，使得排放阀2打开并且流体可以在密封表面53和阀座61之间流动。附接有封闭体5的阀套筒4充当排放阀2的主轴。

根据阀套筒4的端部区域45下方的图示(图3)，阀保持器7具有出口74，当排放阀2打开时，流体可以经由出口74从燃烧室100排出。出口74布置在侧面上，即在阀保持器7的表皮表面中。

如图所示(图2)，阀套筒4在端部区域45下方具有小于端部区域45中的外径AD。在这方面，外径AD小于气缸盖101中的孔102的内径IB(图1)并且尺寸设计成使得在阀套筒4的外侧和气缸盖101中的壁之间形成有界定孔102的环形空间103。因此，当排放阀2打开时，流体可以在阀座61和密封表面53之间从燃烧室100流动并穿过环形空间103沿着阀套筒4的外侧流向出口74并且经由出口74离开。这里，特别有利的是，在阀座61和密封表面53之间流动的流体对压力传感器3特别是对其传感器表面32具有清洁效果。因为压力传感器3或传感器表面32直接布置在密封表面53上，传感器表面32上以及传感器表面32周围的沉积物被流体流去除并被流体流携带到出口74。

在这里描述的实施方式中，手动操作排放阀2。通过使阀套筒4围绕纵向方向L手动转动，排放阀通过内螺纹73和外螺纹44的相互作用来打开或关闭。

当然，排放阀2的这种设计也是可以的，其中例如借助液压或电动地打开和关闭排放阀2的阀驱动器来进行排放阀的打开和关闭。排放阀2也可以设计为自动阀，例如设计为安全阀，其在超过燃烧室100中的极限压力时自动地打开。

阀套筒4的内径ID的尺寸设计成使得它大于压力传感器3的(最大)外径，使得压力传感器3能够插入阀套筒4中。在这里说明的实施方式中，压力传感器3可以从阀套筒4的第一端41和阀套筒4的第二端42二者插入阀套筒4中。特别是，压力传感器3可以移过整个阀套筒4，用于组装或拆解。

对于装置1特别有利的是，可以在孔102的外侧进行压力传感器3的组装或拆解。特别是，在气缸盖101的孔102中不需要螺纹来组装或固定压力传感器3。

为了组装装置1，例如，可以使用以下过程。首先，压力传感器3与线33一起如(图2)所示地放置在阀套筒4的第二端42下方，即例如如图2的分解视图所示。为此，压力传感器3与线33一起可以从阀套筒4的第一端41被推过整个阀套筒4，直到它突出超过阀套筒4的第二端42。作为另选方案，线33及其上的压力传感器3当然也可以从下方插入如示出的阀套筒4中，即从阀套筒4的第二端42插入，直到压力传感器3位于阀套筒4的第二端42下方。

随后，压力传感器3利用其传感器螺纹31被拧入到封闭体5的中心连续孔52中的内螺纹54中，直到压力传感器3抵靠肩部55。因此，压力传感器3经由传感器螺纹31的螺纹连接利用内螺纹54安全地固定在封闭体5中。随后，封闭体5及固定在其中的压力传感器3在阀套筒4的第二端42处拧入内螺纹43中。由于内螺纹43与封闭体5的外螺纹51的相互作用，封闭体5连接到阀套筒4并相对于阀套筒4被固定。优选地，限位止动件设置在阀套筒4中，当封闭体5拧入阀套筒4的第二端42时，封闭体5抵靠该限位止动件。

例如以相反的顺序进行压力传感器3的拆解。

在压力传感器3被组装在排放阀2中之后，排放阀2被紧固到气缸盖101。座体6首先插入气缸盖100中的孔102，使得其端面63抵靠孔102中的适当设计的支撑表面。座体6的端面63和孔102中的支撑表面被设计成使得这两个表面密封地相互作用。例如，座体6通过压配合保持在孔102中。

随后，排放阀2及封闭体5首先插入气缸盖101中的孔102并用阀保持器7的两个螺钉72将其固定到气缸盖101。

为了拆解排放阀2，例如为了清洁压力传感器3，松开两个螺钉72并将排放阀2拉出孔102。也没有必要去除座体6。这可以保留在孔102中。

根据本发明将压力传感器3集成到排放阀2中还具有以下显著优点：因此可以省下气缸盖101中的孔，因为不再需要为压力传感器3提供单独的孔。出于制造原因，这是特别有利的。

在气缸盖101的外侧进行压力传感器3的组装或拆解，即排放阀2从孔102去除时，这也是一个优点。这意味着，不再需要接近孔102所利用的长而专用的工具。这也保护通常非常精密的传感器螺纹31。

另一个优点是，可以容易地测试压力传感器3的功能而不必拆解压力传感器3。为此，外部压力传感器临时地连接到出口74。当现在打开排放阀2时，位于出口74处的外部压力传感器也被施加燃烧室100中的压力。通过将压力传感器3的测量值与外部压力传感器在出口74处的测量值比较，然后可以检查或者还校准压力传感器3。例如，这样的测试可以用于确定压力传感器3是否已经例如被传感器表面32上的沉积物严重地污染而有必要清洁压力传感器3。

为了清洁压力传感器3，当然可以将排放阀2拉出孔102来拆解压力传感器3，以清洁压力传感器3然后重新组装它。

如上所述，还可以借助在排放阀2打开时流过排放阀2的流体流来清洁压力传感器3。例如，这可以在启动大型发动机之前进行。然而，也可以在大型发动机运行期间短暂地打开排放阀2，以便在压力传感器3上实现清洁效果。

图4示出了布置在大型发动机的气缸盖101中的根据本发明的装置1的第二实施方式的剖视图。在第二实施方式的以下描述中，将仅详细查看与第一实施方式的不同之处。另外，第一实施方式的说明以相同的方式或相应地以相同的方式应用于第二实施方式。在第二实施方式中，相同的部件或具有相同功能的部件用与第一实施方式中相同的附图标记表示。

为了更好地理解，图5仍然示出了第二实施方式的分解剖视图，而图6以沿着图5中的剖面线VI-VI截取的截面并且沿图5中的箭头指出的观察方向示出了第二实施方式的阀套筒4的第一端以及阀保持器7。

在第二实施方式中，排放阀2另外包括实质中空的柱形外套筒8，外套筒8与阀套筒4同心地布置，并且从上端81沿纵向方向L延伸到下端82。在组装状态下，上端81邻近阀套筒4的第一端41布置，并且下端82邻近阀套筒4的第二端42布置。阀套筒4布置在外套筒8中。在其上端81处，外套筒8具有第一端区域85，其外径大于外套筒8的其余部分。在外套筒8的该第一端区域85中，出口84(图6)设置在侧面上，其延伸穿过外套筒8的柱形壁。出口84具有与第一实施方式的出口74类似的功能。

外套筒8的外径DA的尺寸设计成如(图4、图5)示出地位于第一端区域85下方，使得它基本上对应于气缸盖101中的孔102的内径IB，使得当排放阀2插入气缸盖101中的孔102时，外套筒8利用其外壁抵靠限定了孔102的壁。

阀套筒4设计成如(图5)示出地位于阀套筒4的端部区域45下方，其外径AD小于端部区域45的外径。外径AD小于第一端区域85下方的外套筒8的内径DI(图5)，并且尺寸设计成使得在阀套筒4的外侧和外套筒的内壁之间形成有环形空间9。结果，当排放阀2打开时，流体可以从燃烧室100穿过位于阀套筒4和外套筒8之间的该环形空间9流向出口84并经由出口84离开。

外套筒8的下端82设计为座体6'，即外套筒8的下端82在其功能和设计方面实质对应于第一实施方式的座体6。然而，在第二实施方式中，下端82处的座体6'是外套筒8的一体部分。该座体6'以相同的方式设计为具有阀座61'、中心连续开口62'和端面63'的第一实施方式的座体6，借此排放阀2在组装状态下抵靠气缸盖101的孔102中的对应设计的支撑表面。座体6'的端面63'和孔102中的支撑表面被设计成使得这两个表面密封地相互作用。

阀座61'以与第一实施方式相同的方式与封闭体的密封表面53相互作用。当排放阀2关闭时，封闭体5处于其封闭位置中，在封闭位置中，密封表面53与阀座61'密封地相互作用。当排放阀2打开时，封闭体5处于其打开位置中，在打开位置中，密封表面53被抬离阀座61'，使得流体可以从阀座61'和密封表面53之间的燃烧室100流向出口84。

阀套筒4用其端部区域45通过外套筒8的第一端区域85中的螺纹连接来保持。为此，外套筒8的第一端区域85具有内螺纹83，内螺纹83与阀套筒4的端部区域45处的外螺纹44相互作用。因此，阀套筒4可以将其端部区域45拧入外套筒8的第一端区域85中。

通过使阀套筒4围绕纵向方向L转动，阀套筒4可以在纵向方向L上相对于外套筒8上下移动，使得排放阀2可以通过使其转动来打开或关闭。

设计为凸缘的阀保持器7包括外套筒8的第一端区域85，其中外套筒8的上端81被支撑在阀保持器7中。阀保持器7借助螺钉72紧固到气缸盖101。在第二实施方式中，螺钉72优选地设计为膨胀螺钉。另外，抗旋转锁86(图6)设置在外套筒8上以防止外套筒8相对于气缸盖101中的孔102转动。

以与第一实施方式中类似相同的方式进行压力传感器3的组装。首先，压力传感器3如(图5)示出地放置在阀套筒4的第二端42下方。然后，压力传感器3拧入封闭体5中的中心连续孔52，直到它抵靠该孔52中的限位止动件。随后，封闭体5拧入阀套筒4的第二端42。然后，阀套筒4插入外套筒8中，直到阀套筒4的外螺纹44接合在阀套筒8的内螺纹83中。现在排放阀2可以通过使阀套筒4在内螺纹83中转动来关闭。最后，外套筒8(阀套筒4布置在其中)被插入孔102中并且借助阀保持器7紧固到气缸盖101。

图7示出了布置在大型发动机的气缸盖101中的根据本发明的装置1的第三实施方式的剖视图。在第三实施方式的以下描述中，将仅详细查看与第一实施方式和第二实施方式的不同之处。另外，第一实施方式和第二实施方式的说明以相同的方式或相应地以相同的方式应用于第三实施方式。在第三实施方式中，相同的部件或具有相同功能的部件用与第一实施方式和第二实施方式中相同的附图标记表示。

为了更好地理解，图8仍以沿着图7中的剖面线VIII-VIII截取的截面并沿图7中的箭头指出的观察方向示出第三实施方式的阀套筒4的第一端41以及阀保持器7。

阀套筒4的第二端42的区域中的基本结构及封闭体5和压力传感器3的布置以及单独的封闭体6在第三实施方式中与第一实施方式中相同。在第三实施方式中，如第一实施方式中，在阀套筒4周围不设置外套筒8。

与第一实施方式相比，在第三实施方式中，阀套筒4被固定以免围绕纵向方向L转动，并且封闭体5通过阀套筒4的移位而在纵向方向L上从封闭位置移向打开位置。在从封闭位置过渡到打开位置(反之亦然)期间，封闭体5执行纯平移运动，即封闭体5的密封表面53(图2)和与其相互作用的座体6的阀座61之间的相对旋转运动被避免。为此，阀套筒4的第一端41以及阀保持器7与第一实施方式特别不同地设计。

如特别是图8示出的，阀套筒4的第一端41未经由螺纹连接而连接到阀保持器7，但在阀保持器7中被引导使得它可以沿纵向方向L移位。阀保持器7中的连续中心凹部71接收阀套筒4的第一端41。致动螺母75设置在如示出的中心凹部71的上端上，该致动螺母75经由螺纹连接件751能旋转地保持在凹部71中。致动螺母75具有中心连续孔752，中心连续孔752接收并围绕阀套筒4的第一端41。连续孔752具有内径，该内径基本上对应于由所述孔752接收的阀套筒4的第一端41的区域的外径，即除了装配间隙，使得阀套筒4关于纵向方向L能移位地被支撑在孔752中。在致动螺母75下方，阀套筒4的第一端41具有肩部411，阀套筒4的外径在肩部411上增加。在该区域中，阀套筒4具有外径，该外径基本上对应于该区域中的阀保持器7中的中心凹部71的内径，使得阀套筒4在中心凹部71中沿纵向方向在该区域中能移位地被引导。

弹簧元件76设置在阀套筒4的肩部411与致动螺母75之间，以使阀套筒4如示出地向下预张紧，使得封闭体5在封闭位置的方向(即阀座61的方向)上被预张紧。例如，弹簧元件76可以设计为一个碟簧或多个碟簧。

O形圈77可以设置在阀套筒4与阀保持器的中心凹部71之间，用于密封。另一O形圈78可以设置在阀套筒4与致动螺母75中的孔752之间，用于密封。

为了固定阀套筒4以免围绕纵向方向L转动，阀套筒4在其第一端41的区域中具有至少一个长圆孔412，该长圆孔412在纵向方向L上延伸。优选地，两个长圆孔412设置在第一端41的区域中，它们彼此径向相对。每个长圆孔412均被抗旋转装置79接合，抗旋转装置79设计为例如垂直于纵向方向L延伸穿过阀保持器7且其端部接合在相应长圆孔412中的螺钉。这些抗旋转装置79可靠地防止阀套筒4围绕纵向方向L转动。

为致动螺母75设置了限位止动件753，以便界定致动螺母75沿纵向方向的运动。

图8示出了在封闭体5处于打开位置中时的阀套筒和阀保持器4的第一端41。如可以看到的，抗旋转装置79位于相应长圆孔412的下端处，如图所示。为了将封闭体5移入封闭位置，致动螺母75在螺纹连接件751中转动并且如示出地向下移动。结果，示出的向下力经由弹簧元件76施加在阀套筒4上，由此所述阀套筒4以平移运动向下移动，即没有围绕纵向方向L旋转，并且封闭体5与阀座61形成密封有效连接。在这种移动期间，接合于长圆孔412中的抗旋转装置79防止封闭体5和阀座61之间的相对旋转运动。阀套筒4沿纵向方向L的移动受限于长圆孔412在纵向方向L上的延伸程度。

应理解的是，第二实施方式也可以以类似相同的方式设计，使得阀套筒4被固定以免围绕纵向方向L转动并且封闭体能通过阀套筒4沿纵向方向L的移位而从封闭位置移入打开位置。

用于确定气缸燃烧室100中的压力的根据本发明的布置总体适合所有大型发动机，特别是适合上述大型发动机。

Claims (16)

1.一种用于确定大型发动机的燃烧室(100)中的压力的装置，所述装置包括：排放阀(2)，所述排放阀(2)用于经由界定了所述燃烧室(100)的气缸盖(101)从所述燃烧室(100)排出流体；以及压力传感器(3)，所述压力传感器(3)用于确定所述燃烧室(100)中的压力，其中所述排放阀(2)包括沿纵向方向(L)从第一端(41)延伸到第二端(42)的阀套筒(4)，其中在所述阀套筒(4)的所述第二端(42)处设置有用于与阀座(61，61')密封地相互作用的封闭体(5)，并且其中所述封闭体(5)以可拆卸的方式连接到所述阀套筒(4)，其特征在于，所述压力传感器(3)被集成到所述排放阀(2)中，其中所述压力传感器(3)布置在所述阀套筒(4)中并处于所述第二端(42)的区域中，其中所述压力传感器(3)相对于所述排放阀(2)以可拆卸的方式被固定，并且其中所述压力传感器(3)的外径小于所述阀套筒(4)的内径(ID)使得所述压力传感器(3)能插入所述阀套筒中，其中所述压力传感器(3)固定在所述封闭体(5)中，从而所述压力传感器(3)能够借助于以可拆卸的方式连接到所述阀套筒(4)的所述封闭体(5)而相对于所述排放阀(2)被固定或拆卸。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述压力传感器(3)借助螺纹连接被固定在所述封闭体(5)中。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述压力传感器(3)布置在所述封闭体(5)中的中心连续孔(52)中，使得所述压力传感器(3)能被施加所述燃烧室(100)中占优势的压力。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述封闭体(5)借助螺钉连接而连接到所述阀套筒(4)。

5.根据权利要求1或2所述的装置，所述装置具有用于将所述排放阀(2)紧固到所述气缸盖(101)的阀保持器(7)，所述阀保持器(7)与所述阀套筒(4)同心地布置。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述阀保持器(7)具有横向布置的出口(74)，所述流体能通过该出口排出。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述阀套筒(4)在其第一端(41)的区域中具有外螺纹(44)，借助所述外螺纹(44)，能够通过使所述阀套筒(4)转动而将所述封闭体(5)从封闭位置移入打开位置。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述阀套筒(4)被固定以免围绕所述纵向方向(L)转动，并且通过使所述阀套筒(4)在所述纵向方向(L)上移位，所述封闭体(5)能从封闭位置移入打开位置。

9.根据权利要求1或2所述的装置，所述装置具有外套筒(8)，所述外套筒(8)接收所述阀套筒(4)并且同心地围绕所述阀套筒(4)，其中所述外套筒的一端(82)设计为阀座(61')，所述阀座(61')被设计并布置成与所述封闭体(5)密封地相互作用。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其中，设置有具有阀座(61)的单独座体(6)，所述座体(6)被设计并布置成与所述封闭体(5)密封地相互作用，并且其中所述座体(6)具有中心连续开口(62)，使得所述压力传感器(3)能被施加所述燃烧室中占优势的压力。

11.一种具有至少一个气缸的大型发动机，所述气缸中布置有能在下反转点和上反转点之间来回移动的活塞，并且具有与所述活塞一起界定所述气缸中的燃烧室(100)的气缸盖(101)，其中在所述气缸盖(101)中设置有通向所述燃烧室(100)的连续孔(102)，其特征在于，在所述孔(102)中设置有用于确定压力的装置(1)，所述装置根据前述权利要求中的任一项设计。

12.根据权利要求11所述的大型发动机，其中，所述孔(102)被配置成使得流体能在所述排放阀(2)打开时沿着所述阀套筒(4)的外侧流出。

13.根据权利要求11或12所述的大型发动机，其中，所述装置(1)根据权利要求5设计，并且其中所述阀保持器(7)被固定到所述气缸盖(101)。

14.根据权利要求11或12所述的大型发动机，其中，所述装置(1)根据权利要求10设计，并且其中所述单独座体(6)被保持在所述孔(102)中并且被布置在所述燃烧室(100)与所述阀套筒(4)的所述第二端(42)之间。

15.根据权利要求11或12所述的大型发动机，所述大型发动机设计为纵向扫气式二冲程大型柴油发动机。

16.根据权利要求15所述的大型发动机，其中，所述大型发动机被设计为双燃料大型柴油发动机，所述双燃料大型柴油发动机能在将液体燃料引入所述燃烧室(100)用于燃烧的液体模式下运行，并且进一步能在将气体引入所述燃烧室(100)作为燃料的气体模式下运行。

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