CN116220938A - 大型发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型发动机。该大型发动机具有至少一个气缸(1)，在所述至少一个气缸中，活塞(3)布置成沿着气缸轴线(A)在上止点位置与下止点位置之间往复运动，其中，该气缸(1)包括气缸盖(2)，其中，该活塞(3)包括顶侧(31)，其中，该气缸盖(2)和该活塞(3)的顶侧(31)界定用于燃料燃烧的燃烧室，并且其中，在该气缸盖(2)中设置有向外通向该燃烧室(4)中的空腔(6；7)。所述空腔(6；7)被构造为用于衰减所述燃烧室(4)的共振频率的共振吸收器。

Description

大型发动机
技术领域
本发明涉及一种大型发动机。
背景技术
大型发动机可以被构造为：大型柴油发动机，其通常利用燃料的自燃来运行；或者大型奥托发动机，其通常利用诱导点火(例如火花点火或引燃点火)来运行。此外，大型发动机是已知的，其以混合模式运行，即燃料的自燃和燃料的诱导点火。
可被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用在固定运行中，例如驱动用于产生电能的大型发电机。发动机通常在连续运行中运行相当长的时间，这对运行安全性和可用性提出了高要求。因此，特别长的维护间隔、低磨损和运行材料的经济处理是操作者的中心标准。大型发动机通常具有内径(缸径)至少为200mm的气缸。目前，使用具有高达960mm或甚至更大的缸径的大型发动机。在本申请的框架内，术语“大型发动机”表示气缸的缸径至少为200mm(优选至少为300mm)的内燃机。
大型柴油发动机通常用重质燃料油运行。在经济和有效的运行、符合排气限制值和资源可用性的方面下，现在对于大型柴油发动机也正在寻求燃料重质燃料油的替代物。在这方面，使用液体燃料(即以液态引入燃烧室的燃料)和气体燃料(即以气态引入燃烧室的燃料)。
作为重质燃料油的已知替代物的液体燃料的实例是特别作为来自炼油的残余物留下的其他重质烃：醇(特别是甲醇或乙醇)、汽油、柴油或者还有乳化液或悬浮液。例如，已知使用称为MSAR(多相超细雾化残渣)的乳化液作为燃料。众所周知的悬浮液是煤粉和水的悬浮液，该悬浮液也用作大型发动机的燃料。作为气体燃料，已知诸如LNG(液化天然气)的天然气、诸如LPG(液化石油气)的液化气或乙烷。
特别地，如下的大型柴油发动机也是已知的，该发动机可以用至少两种不同的燃料运行，由此发动机根据运行情况或环境用一种燃料或另一种燃料运行。
能够以两种不同燃料运行的大型柴油发动机的一个示例是大型柴油发动机，其被构造为双燃料大型柴油发动机。该发动机可以以液体模式和气体模式运行，在液体模式中，液体燃料被引入气缸用于燃烧，在气体模式中，气体作为燃料被引入气缸。
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柴油发动机通常根据当前使用的燃料以不同的运行模式运行。在通常称为柴油运行的运行模式中，燃料的燃烧通常根据燃料的压缩点火或自燃的原理发生。在通常称为奥托运行的模式中，燃烧通过可点燃的预混合空气-燃料混合物的诱导点火而发生。这种诱导点火可以例如通过电火花(例如通过火花塞)或者也可以通过小喷射量的燃料的自燃(其随后引起另一种燃料的诱导点火)而发生。用于自燃的少量燃料通常被喷射到连接到燃烧室的预燃室中。
此外，使用奥托和柴油运行的混合形式也是已知的。
在本申请的框架内，术语“大型柴油发动机”是指这样的发动机，其可以至少在柴油运行中运行。特别地，术语“大型柴油发动机”因此还包括这样的双燃料大型发动机，其除了柴油运行之外还可以以另一种模式运行，例如奥托运行。
因此，术语“大型发动机”包括大型柴油发动机(如上文所述)、大型奥托发动机(即只能以奥托运行来运行的大型发动机，例如，一种利用气体燃料运行的大型气体发动机)以及能够以混合模式运行的大型发动机。混合模式是发动机以柴油和奥托运行并存运行的模式。
在本申请的框架内，术语“气体模式”或“以气体模式运行”是指仅使用用于产生扭矩的燃烧的气体或气体燃料作为燃料。如已经提到的，在用于诱导点燃预混合的空气-燃料混合物的气体模式中，喷射少量的自燃液体燃料(例如重质燃料油)以进行诱导点火是可能的且相当普遍的，但是产生扭矩的燃烧过程完全由气体或气体燃料运行。
这种由少量液体燃料的自燃引起的点火过程有时称为引燃喷射。当大型发动机以液体模式运行时，该引燃喷射与液体燃料喷射到燃烧室中无关。与以液体模式喷射液体燃料相比，不同的喷射装置通常但不一定用于引燃喷射。此外，在引燃喷射中，少量的液体燃料也经常不直接喷射到燃烧室中，而是喷射到经由通道连接到燃烧室的至少一个预燃室中。
特别是，在气体模式中，关于经济、有效和低污染的运行，避免异常燃烧过程是非常重要的，该异常燃烧过程特别是发生在扫气与气体的比(即，空燃比)不在一定范围内时。
如果气体含量太高，则空气-燃料混合物变得太浓。混合物的燃烧例如通过自燃发生得太快或太早，这会导致发动机的爆震。如果空气含量太高，则空气-燃料混合物太稀并且可能发生不点火，这当然也对发动机的高效和低污染运行具有负面影响。特别地，过高气体含量和过高空气含量这两种状态被指定为异常燃烧过程。因此，在气体模式中，人们争取没有空气-气体混合物自燃的燃烧过程。燃烧过程应在空气-燃气混合物既不太浓也不太稀的极限之间发生。
由于特别是在气体模式下的燃烧过程对空气-燃料比非常敏感，因此很难或甚至不可能完全避免通常由过浓的空气-气体混合物引起的爆震效应。太浓的混合物可导致各种问题，即燃烧发生得太快(快速燃烧)，或发动机由于气缸中的混合物或至少一部分混合物由于自燃而过早(与工作循环相关)开始燃烧(提前点火)而开始爆震。由不希望的自燃引起的一部分压缩空气-体混合物的过早燃烧引起围绕平均气缸压力的强烈压力振荡。这些压力振荡对发动机是有害的，导致发动机的不同部件的增加的机械负载，并且可相当大地限制发动机运行，例如考虑到发动机的经济、有效和低污染运行。
发明内容
因此，从现有技术出发，本发明的目的是提出一种对爆震不太敏感的大型发动机。因此，如果发生爆震，则爆震的有害影响将显著降低。
本发明的大型发动机满足了该目的
因此，根据本发明，提出了一种大型发动机，该大型发动机具有至少一个气缸，在所述至少一个气缸中布置有沿着气缸轴线在上止点位置与下止点位置之间往复运动的活塞，其中，该气缸包括气缸盖，其中，该活塞包括顶侧，其中，该气缸盖和该活塞的顶侧界定用于燃料燃烧的燃烧室，并且其中，在气缸盖中设置有向外通向该燃烧室中的空腔。该空腔被构造为用于衰减燃烧室的共振频率的共振吸收器。
已经发现，例如因为压缩空气-气体混合物的至少一部分的过早自燃而在气缸中发生的爆震事件导致在相当窄的频率范围内具有显著最大值的压力振荡。如果频率的最大值(例如在1000－1500Hz的范围内)与燃烧室的本征频率一致或接近，则压力振荡的振幅由于共振效应而显著增加。通过提供被构造为用于衰减燃烧室的共振频率的共振吸收器的空腔，与由爆震事件引起的压力脉动相关的能量被强烈地耗散，使得爆震事件的有害影响被显着地减小。
由于燃烧室的几何形状是已知的或者可以被测量，燃烧室的共振频率可以不费力地确定，例如通过计算和/或通过实验测量，例如压力测量。
因此，被构造为共振吸收器的空腔与燃烧室的共振频率相匹配(该共振频率处于或接近燃烧室中的爆震事件的频谱中的最大值)，使得在该共振频率下的压力振荡被显著衰减或甚至被完全抑制。燃烧室的一个或更多个共振频率可以通过系统的声学分析来确定，该声学分析可以通过测量和/或通过计算和/或通过模拟来执行。一旦燃烧室的共振频率是已知的，共振吸收器可以以这样的方式设计和构造，使得它在该共振频率下阻尼压力脉动。共振吸收器被构造为衰减共振频率，该共振频率由气缸中发生的爆震事件激发。
当然，也可以设置多个空腔，每个空腔被构造为用于衰减燃烧室的共振频率的共振吸收器。
优选地，共振吸收器被配置为阻尼在活塞处于或接近上止点位置时的燃烧室的共振频率。因此，燃烧室的共振频率是针对活塞处于或接近上止点位置的活塞位置而确定的。由于燃烧室的几何形状随着活塞的运动而改变，因此有利的是确定针对活塞的如下位置的燃烧室的共振频率，在该位置处应该开始常规燃烧。通常，这是在活塞的压缩冲程期间活塞接近上止点位置的位置。
实际上，已经证明有利的是，共振吸收器被构造成衰减燃烧室的切向模式(tangential mode)。特别地，共振吸收器被构造为衰减第一切向模式。
优选地，共振吸收器被构造为亥姆霍兹共振器，亥姆霍兹共振器具有共振器容积和与共振器容积连接的共振器颈部，其中，共振器颈部与燃烧室流体连通。赫尔姆霍茨共振器根据质量-弹簧系统工作，其中，质量由共振器颈部中的气体表示，弹簧由共振器容积中的气体表示。因此，亥姆霍兹共振器的本征频率取决于共振器颈部的几何形状和共振器容积的容积。因此，很容易使亥姆霍兹共振器的本征频率与燃烧室的共振频率相匹配。
根据一个优选实施例，该空腔被构造成用于容纳起动空气阀，该起动空气阀用于向燃烧室供应加压的起动空气。因此，优选的是，将以任何方式设置在气缸盖处的空腔中的至少一个构造为共振吸收器。在该实施例中，它是其中布置有用于起动大型发动机的起动空气阀的空腔。起动空气阀和燃烧室之间的空腔的容积没有强烈的功能限制。因此，将容纳起动空气阀的空腔构造成共振吸收器是相当简单的。
此外，在优选实施例中，空腔被构造为用于引燃燃烧的预燃室，该引燃燃烧引起燃烧室中的燃烧。由于在许多大型发动机中，特别是在可在气体模式下运行的大型发动机中，至少一个预燃室设置在气缸盖中，有利的是将所述预燃室构造为用于衰减燃烧室的共振频率的共振吸收器。即使根据燃烧要求来构造预燃室，例如关于由引燃喷射产生的热喷射的容积和持续时间，关于预燃室的几何形状仍然有足够的自由参数来将预燃室构造为共振吸收器。
优选地，引燃燃烧引起燃烧室中的空气-气体混合物的燃烧。因此，当大型发动机以气体模式运行时，优选使用引燃燃烧。
此外，优选地，预燃室被构造成接收用于引燃燃烧的自燃的液体燃料。替代地，引燃燃烧可通过火花点燃。
根据优选实施例，预燃室包括用于引燃燃烧的主容积和用于将主容积与燃烧室连接的管状容积。主容积可以被构造为亥姆霍兹共振器的共振器容积，管状容积可以被构造为亥姆霍兹共振器的共振器颈部。
根据另一优选实施例，预燃室被构造为具有第一共振器容积、第二共振器容积、第一共振器颈部和第二共振器颈部的双容积亥姆霍兹共振器，其中，第一共振器颈部将第一共振器容积与第二共振器容积连接，并且其中，第二共振器颈部与第二共振器容积连接。在该构造中，用于引燃燃烧的主容积可构成第一共振器容积。主容积通过通道连接到较小的容积，该较小的容积例如近似为球形，并且构成第二共振器容积。将主容积与较小的容积连接的通道构成第一共振器颈部。较小的容积通过构成第二共振器颈部的出口连接到燃烧室。
因此，关于该实施例，优选的是，主容积是第一共振器容积，其中，管状容积包括第二共振器颈部。
优选地，大型发动机被构造为大型柴油发动机。
特别优选地，大型发动机被构造为纵向扫气式二冲程大型柴油发动机。
优选地，大型发动机被构造为双燃料大型柴油发动机，该双燃料大型柴油发动机能够以液体模式运行，在液体模式中，液体燃料被引入燃烧室中用于燃烧，并且该双燃料大型柴油发动机还能够以气体模式运行，在气体模式中，气体作为燃料被引入气缸。
附图说明
在下文中，基于实施例并参考附图更详细地解释本发明。在附图中：
图1是根据本发明的大型发动机的实施例的气缸的示意图；
图2是气缸中的爆震事件的频谱；
图3是图1中示出的气缸的预燃室的截面图，
图4是被构造为亥姆霍兹共振器的预燃室的实施例的示意图；以及
图5是被构造为双容积亥姆霍兹共振器的预燃室的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的大型发动机的实施例的气缸。气缸整体上用附图标记1表示。气缸1是具有多个气缸1的大型发动机的一部分。大型发动机可具有多达十二个或甚至多达十四个气缸1。大型发动机例如被构造为纵向扫气式二冲程大型柴油发动机。
气缸1包括气缸盖2，在气缸盖2中设置有用于从气缸1排出排气的排气阀5。在气缸1中，活塞3布置成沿着气缸轴线A在上止点位置和下止点位置之间往复运动。活塞3具有顶侧31，顶侧31与气缸盖2和气缸1的气缸壁或气缸套一起限定燃烧室4，燃料的燃烧在燃烧室4中发生。
术语“大型发动机”是指这样的内燃机，其通常用作船舶的驱动单元或用在静止运行中，例如用于驱动用于产生电能的大型发电机。通常，大型发动机的气缸1各自具有至少200mm的内径(缸径)。术语“纵向扫气”是指扫气或增压空气在下端的区域被引入气缸1，并且排气阀5布置在位于气缸1的上端的气缸盖2中或气缸盖2处。
在本发明的以下描述中，参考大型柴油发动机作为大型发动机的示例。必须注意的是，本发明并不限于大型柴油发动机，而是还包括其他类型的大型内燃机，例如可以仅用奥托运行来运行的奥托发动机，例如，大型气体发动机，其例如用LNG运行。
大型柴油发动机被设计为双燃料大型柴油发动机，即能够以两种不同燃料运行的发动机。特别地，双燃料大型柴油发动机可以以液体模式运行，在液体模式中，仅液体燃料被喷射到气缸1的燃烧室4中。通常，液体燃料(例如重质燃料油或柴油)在合适的时间直接喷射到燃烧室4中，并在那里根据自燃的柴油原理点燃。
大型柴油发动机也可以以气体模式运行，在气体模式中，用作燃料的气体(例如天然气如LNG(液化天然气)或LPG(液化石油气)或乙烷)在燃烧室中以预混合空气-燃料混合物的形式点燃。优选地，大型柴油发动机根据低压过程以气体模式运行，即气体以气态引入气缸1中，由此气体的喷射压力为至多50巴，优选至多20巴，甚至更优选至多16巴，特别优选至多约10巴。空气-气体混合物根据奥托原理在燃烧室4中被诱导点燃。通常通过在适当的时刻将少量的自燃液体燃料(例如柴油或重质燃料油)引入到预燃室6中来引起这种引发的点火，然后预燃室6自身点燃燃料并引起燃烧室4中的空气-燃料混合物的诱导点火。在其他实施例中，通过火花点火进行诱导点火。
在本申请的框架内，如上所述，术语“气体模式”或“以气体模式运行”应理解为大型柴油发动机在该气体模式中仅以气体或以气体燃料运行，其中，可选地，将少量的自燃燃料(例如重质燃料油或柴油)引入预燃室6或多个预燃室6中，仅用于空气-气体混合物的诱导点火(引燃喷射)。预燃室6中的自燃燃烧被称为引燃燃烧。
此外，双燃料大型柴油发动机可以以混合模式运行，其中，液体燃料和气体燃料都被喷射到气缸1中。在混合模式中，自燃液体燃料的燃烧和诱导点燃的气体燃料的燃烧都有助于产生扭矩。例如，如果双燃料大型柴油发动机以气体模式运行并且所需扭矩不能仅通过气体燃料的高质量燃烧来产生，则将额外量的液体燃料喷射到气缸1中并燃烧以额外地产生扭矩，从而达到所需扭矩。
由于大型发动机(例如大型柴油发动机)在本领域中是公知的，因此不需要详细描述。此外，通过举例的方式参考大型柴油发动机是船或船只的主要推进单元的应用。
如本领域已知的，活塞3经由活塞杆(未示出)连接到十字头(未示出)，该十字头经由推杆或连杆(未示出)连接到曲轴(未示出)，使得活塞的运动经由活塞杆、十字头和连杆传递到曲轴以使曲轴旋转。
在气体模式中，用于燃烧的燃料是气体。在低压过程中，例如，气体通过圆柱形壁(即，相应气缸1的侧向区域)或通过气缸套引入气缸1中，优选地大致在活塞3运动的上止点位置和下止点位置之间的中间处。在气缸1中，气体在活塞3的压缩运动过程中与扫气混合，从而形成可点燃的空气-燃料混合物，该混合物随后在活塞3大致处于上止点位置时被引发点燃。优选地，通过将自燃燃料(例如重质燃料油或柴油)喷射到气缸的预燃室6中来实现诱导点火。优选地，通过一个或更多个引燃喷嘴61进行气体模式中的引燃喷射(即喷射液体燃料，其仅用于在燃烧室4中诱导点燃空气-气体混合物)，引燃喷嘴61与在液体模式中将液体燃料喷射到燃烧室4中的一个或更多个主喷嘴不同。
在其他实施例中，诱导点火可以由火花点火引起，例如通过电产生用于点燃空气-燃料混合物的火花。
用于引燃燃烧的预燃室6被构造为气缸盖2中的空腔，该腔空向外通向燃烧室4中。预燃室6包括：主容积62，在该主容积中发生引燃燃烧；以及管状容积63，该管状容积将主容积62与燃烧室4连接。
在以气体模式运行期间，燃烧室4中的空气-气体混合物被诱导点火。为了空气-气体混合物的诱导点火，少量的自燃燃料通过引燃喷嘴61喷射到预燃室6的主容积62中，在主容积62中燃料自燃用于引燃燃烧。所产生的热射流被管状容积63引导到燃烧室4并点燃燃烧室4中的空气-气体混合物。优选地，用于预燃室6的主容积62中的引燃燃烧的燃料是与在液体模式期间用于燃烧室4中的燃烧的自燃燃料相同的自燃燃料，例如重质燃料油或柴油。
在液体模式中，近液体燃料被喷射到气缸的燃烧室4中。通常，液体燃料在合适的时间直接喷射到燃烧室中，并在那里根据自燃的柴油原理点燃。
在液体模式中，液体燃料通过主喷嘴供应到燃烧室4。作为选择，可以在液体模式中通过引燃喷嘴61另外引入液体燃料。然而，这种可选的措施主要用于防止引燃喷嘴61堵塞或阻塞，因为通过引燃喷嘴61的最大燃料流量太低，以至于不能仅用该燃料流量运行大型柴油发动机。
大型柴油发动机的结构和单独部件(例如用于液体模式的喷射系统、用于气体模式的气体供应系统、气体交换系统、排气系统或用于供应扫气或增压空气的涡轮增压系统，以及用于大型柴油发动机的监测和控制系统)在作为二冲程发动机的设计和作为四冲程发动机的设计二者方面对于本领域技术人员是充分已知的，因此在此不需要进一步解释。
在这里描述的纵向扫气式二冲程大型柴油发动机的实施例中，扫气槽通常设置在每个气缸1或气缸套的下部区域中，所述扫气槽通过活塞3在气缸中的运动而周期性地关闭和打开，使得只要扫气槽打开，由涡轮增压器在增压压力下提供的扫气就可以通过扫气槽流入气缸1。在气缸盖2中设置有通常居中布置的排气阀5，在燃烧过程之后，排气可通过排气阀5从气缸1排放到排气系统中。该排气系统将这些排气的至少一部分引导至涡轮增压器的涡轮机，该涡轮增压器的压缩机在扫气压力下在进气接收器中提供该扫气，该扫气也被称为增压空气。进气接收器与气缸的扫气槽流体连通。
为了在液体模式期间将液体燃料引入到燃烧室4中，设置有一个或更多个主喷嘴(未示出)，所述主喷嘴例如布置在气缸盖2中靠近排气阀5。对于气体模式期间的气体供应，设置有气体供应系统(未示出)，该气体供应系统包括至少一个进气阀，该进气阀具有进气嘴。典型地，进气嘴设置在气缸的壁中，例如大约在活塞的上止点和下止点之间的中间的高度处。
现代大型柴油发动机中的监测和控制系统是电子系统，通常所有发动机或气缸的功能——特别是喷射(喷射的开始和结束)和排气阀的启动——都可以通过该电子系统来设定或控制或调节。
此外，气缸1包括设置在气缸盖2中并向外通向燃烧室4中的空腔7。在空腔7中设置有起动空气阀8，用于向燃烧室4供应加压的起动空气。诸如大型柴油发动机的大型发动机的起动通常通过将压缩空气喷射到气缸1中以便使活塞3向下运动并由此起动曲轴旋转来进行。根据发动机的点火顺序将所谓的起动空气连续地提供给气缸1，而每次当活塞3处于上止点位置或刚刚经过时，开始将压缩的起动空气喷射到相应气缸1的燃烧室4中。
根据本发明，向外通向燃烧室4中的空腔7，6中的至少一个(例如用于起动空气阀8的空腔7或形成预燃室6的空腔)被构造为共振吸收器以衰减燃烧室4的共振频率。
优选地，共振吸收器被构造为衰减燃烧室4的共振频率，该共振频率处于或接近发生在气缸1中的爆震事件的频谱中的最大值。这种爆震事件例如由在气体模式下在运行期间空气-气体混合物或其一部分的不希望的和过早的自燃引起。可能发生的是，在活塞3的压缩冲程期间，气缸1中的压缩空气-气体混合物至少部分地通过自燃点燃。这种爆震事件引起关于在气缸1的燃烧室4中占主导地位的平均气缸压力的强烈压力振荡。
图2示出了气缸1中的爆震事件的典型频谱。在水平轴上绘制频率F，在竖直轴上绘制强度I。可以看出，在频率F0处存在显著的最大值。如果所述频率F0与燃烧室4的共振频率一致或接近，特别是当活塞3处于上止点位置附近时，燃烧室中的压力振荡由于共振效应而显著增加。频率F0的典型值在1kHz的范围内。F0例如在900Hz和1500Hz之间。
空腔7和/或预燃室6被构造成衰减燃烧室4的共振频率，该共振频率处于或接近爆震事件的频谱的最大值所在的频率F0。可以记录和分析由爆震事件引起的声音，从而可以确定频率F0。
优选地，空腔7和/或预燃室6被构造为亥姆霍兹共振器，该亥姆霍兹共振器具有共振器容积和与共振器容积连接的共振器颈部。
当预燃室6被构造为亥姆霍兹共振器时，预燃室6的主容积62构成共振器容积，预燃室6的管状容积63构成亥姆霍兹共振器的共振器颈部。
当容纳起动空气阀8的空腔7被构造为亥姆霍兹共振器时，空腔7的邻近起动空气阀8的锥形容积72构成共振器容积，并且空腔7的将锥形容积72与燃烧室4连接的管状通道73构成亥姆霍兹共振器的共振器颈部。
在下面的描述中，参照被构造为亥姆霍兹共振器的预燃室6。必须理解，对于被构造为亥姆霍兹共振器的空腔7，这些解释也以相同的方式或类似的方式有效。在大型发动机的一些实施例中，仅气缸1的预燃室6被构造为用于衰减燃烧室4的共振频率的亥姆霍兹共振器。在大型发动机的其他实施例中，仅空腔7被构造为用于衰减燃烧室4的共振频率的亥姆霍兹共振器。在大型发动机的其他实施例中，预燃室6和空腔7均被构造成亥姆霍兹共振器，用于衰减燃烧室4的共振频率。
这样的亥姆霍兹共振器6，7的基本原理在本领域中是公知的。亥姆霍兹共振器例如用作用于噪声保护或降噪的消声器。赫尔姆霍茨共振器6，7根据质量-弹簧系统的原理作为振动吸收器工作。该系统的质量分别由共振器颈部(例如管状容积63或管状通道73)中的气体表示。弹簧分别由共振器容积(例如主容积62或锥形容积72)中的气体表示。因此，通过调节共振器容积的容积和/或共振器颈部的几何形状，亥姆霍兹共振器6，7的本征频率可以被调谐到预定或期望的值，例如在活塞3处于或接近上止点位置的情况下燃烧室4的共振频率。
亥姆霍兹共振器6，7的本征频率被调节成对应于燃烧室4的共振频率，该共振频率处于或接近频率F0，由爆震事件引起的压力脉动中的最大值出现在频率F0处。在亥姆霍兹共振器6，7的本征频率处的压力脉动被显著衰减。
图3更详细地示出了图1所示的气缸1的预燃室6的实施例的截面图。预燃室6包括主容积62和管状容积63，引燃喷嘴61将用于引燃燃烧的液体燃料喷射在主容积62中，管状容积63将主容积62连接到燃烧室4。管状容积63包括球形容积631，通道632和出口633，其中，通道632将主容积62与球形容积631连接，而出口633将球形容积631与燃烧室4连接。
包括用于引燃燃烧的主容积62、通道632、球形容积631和出口633的预燃室6的构造使得可以相对于燃烧要求来优化预燃室6，使得在气体模式的运行期间，由预燃室6的主容积62中的引燃燃烧产生的热射流有效且可靠地点燃燃烧室4中的空气-气体混合物。
然而，仍然有足够的可用自由参数来将设计为亥姆霍兹共振器的预燃室6的本征频率调谐到期望的共振频率。
根据在图4的示意图中示出的第一变型，预燃室6被认为是简单的亥姆霍兹共振器，其中，主容积62构成共振器容积，管状容积63构成亥姆霍兹共振器的共振器颈部。在不危及燃烧室4中的空气-气体混合物的可靠的诱导点火的情况下，只要预燃室6的本征频率对应于将被阻尼的期望共振频率，就改变预燃室6的几何尺寸。这样的计算对于本领域技术人员来说是容易执行的。
根据在图5的示意图中示出的第二变体，预燃室6被认为是具有第一共振器容积、第二共振器容积、第一共振器颈部和第二共振器颈部的双容积亥姆霍兹共振器，其中，第一共振器颈部将第一共振器容积与第二共振器容积连接，并且其中，第二共振器颈部与第二共振器容积连接。预燃室6的主容积62构成第一共振器容积，球形容积631构成第二共振器容积，通道632构成将主容积62与球形容积631连接的第一共振器颈部，出口633构成将球形容积631连接到燃烧室4的第二共振器颈部。另外，对于这样的双容积亥姆霍兹共振器，对于给定的几何形状，计算本征频率是非常简单的。

Claims (14)

1.一种大型发动机，该大型发动机具有至少一个气缸(1)，在所述至少一个气缸中布置有沿着气缸轴线(A)在上止点位置与下止点位置之间往复运动的活塞(3)，其中，所述气缸(1)包括气缸盖(2)，其中，所述活塞(3)包括顶侧(31)，其中，所述气缸盖(2)和所述活塞(3)的顶侧(31)界定用于燃料燃烧的燃烧室，并且其中，在所述气缸盖(2)中设置有向外通向所述燃烧室(4)中的空腔(6；7)，其特征在于，所述空腔(6；7)被构造为用于衰减所述燃烧室(4)的共振频率的共振吸收器。
2.根据权利要求1所述的大型发动机，其中，所述共振吸收器被构造成衰减在所述活塞(3)处于或接近所述上止点位置时的所述燃烧室(4)的共振频率。
3.根据前述权利要求中任一项所述的大型发动机，其中，所述共振吸收器被构造成衰减所述燃烧室(4)的切向模式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的大型发动机，其中，所述共振吸收器被构造为亥姆霍兹共振器，所述亥姆霍兹共振器具有共振器容积(62，72)和与所述共振器容积(62，72)连接的共振器颈部(63，73)，并且其中，所述共振器颈部(63，73)与所述燃烧室(4)流体连通。
5.根据前述权利要求中任一项所述的大型发动机，其中，所述空腔(7)被构造成容纳起动空气阀(8)，所述起动空气阀(8)用于向所述燃烧室(4)供应加压的起动空气。
6.根据前述权利要求中任一项所述的大型发动机，其中，所述空腔被构造为用于引燃燃烧的预燃室(6)，所述引燃燃烧引起所述燃烧室(4)中的燃烧。
7.根据权利要求6所述的大型发动机，其中，所述引燃燃烧引起所述燃烧室(4)中的空气-气体混合物的燃烧。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的大型发动机，其中，所述预燃室(6)被构造成接收用于引燃燃烧的自燃的液体燃料。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的大型发动机，其中，所述预燃室(6)包括用于引燃燃烧的主容积(62)和用于将所述主容积(62)与所述燃烧室(4)连接的管状容积(63)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的大型发动机，其中，所述预燃室(6)被构造为具有第一共振器容积、第二共振器容积、第一共振器颈部和第二共振器颈部的双容积亥姆霍兹共振器，其中，所述第一共振器颈部将所述第一共振器容积与所述第二共振器容积连接，并且其中，所述第二共振器颈部与所述第二共振器容积连接。
11.根据权利要求9和权利要求10所述的大型发动机，其中，所述主容积(62)是所述第一共振器容积，并且其中，所述管状容积(63)包括所述第二共振器颈部。
12.根据前述权利要求中任一项所述的大型发动机，其中，所述大型发动机被构造为大型柴油发动机。
13.根据前述权利要求中任一项所述的大型发动机，其中，所述大型发动机被构造为纵向扫气式二冲程大型柴油发动机。
14.根据前述权利要求中任一项所述的大型发动机，所述大型发动机被构造为双燃料大型柴油发动机，所述双燃料大型柴油发动机能够以液体模式运行，在所述液体模式中，液体燃料被引入所述燃烧室(4)中用于燃烧，并且所述双燃料大型发动机还能够以气体模式运行，在所述气体模式中，气体作为燃料被引入所述气缸(1)中。
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