将气体燃料喷入发动机的燃烧腔室的燃料阀和发动机制造技术

一种将气体燃料喷入发动机的燃烧腔室的燃料阀(50)和发动机，燃料阀(50)包括：点火液体导管(45)，所述点火液体导管(45)从所述点火液体入口端口(46)延伸到所述腔室(58)或在沿着所述轴向孔(77)的长度的第二位置(P2)延伸到所述间隙，其中所述第二位置(P2)比所述第一位置(P1)更靠近所述燃料腔室(58)。优点在于，发动机可以无需经由单独的引燃阀进行外部的引燃喷射即可运行。

Fuel valve and engine for injecting gaseous fuel into combustion chamber of engine

A fuel valve (50) and an engine, and a fuel valve (50), which are injected into the combustion chamber of the engine, including the ignition liquid catheter (45), the ignition liquid catheter (45) extending from the ignition liquid inlet port (46) to the chamber (58) or at the second position (P2) along the length of the axial hole (77) to the gap. The second position (P2) is closer to the fuel chamber (58) than the first position (P1). The advantage is that the engine can run without external ignition and ignition through a single ignition valve.

【技术实现步骤摘要】
将气体燃料喷入发动机的燃烧腔室的燃料阀和发动机
本专利技术涉及一种燃料阀，用于将燃料喷入大型二冲程涡轮增压压燃式内燃发动机的燃烧腔室中，其具有以气体运行的燃料供应系统，并涉及一种用于喷射气体到大型二冲程压燃式内燃发动机的燃烧腔室中的方法。
技术介绍
十字头型大型低速二冲程压燃式发动机通常用于大型船舶的推进系统或发电厂的原动机。很多时候，这些发动机都是用重质燃油或燃油运行的。近来，大型二冲程柴油机需要能够处理诸如气体、燃油-水混合物，石油焦等替代燃料。气体燃料，例如天然气，是相对清洁的燃料，当其作为燃料用于大型单流涡轮增压二冲程内燃发动机的燃料时，与使用重质燃油作为燃料相比，其在废气中具有显著较少量的含硫成分、氮氧化物和二氧化碳。然而，在大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机中使用气体燃料存在一些问题。其中一个问题是气体在喷入燃烧腔室时压缩点燃的意愿和可预测性，并且意愿和可预测性对于压燃式发动机的控制是必不可少的。因此，现有的大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机在喷射气体燃料的同时，使用油或其他点火液体的引燃喷射，以确保气体燃料点燃的可靠和适时。对于难以点燃的其他燃料(例如，燃油-水混合物)，存在类似的问题。大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机通常用于推进大型远洋货船，因此可靠性是至关重要的。这些发动机的气体燃料运行还是相对较新的发展，并且以气体运行的可靠性尚未达到传统燃料的水平。因此，现有的大型低速二冲程柴油机都是双燃料发动机，具有以气体燃料运行的燃料系统和以燃油运行的燃料系统，使得它们只能够在燃油上全功率运行。由于这些发动机的燃烧腔室的大直径，它们通常在每个汽缸上设置三个燃料喷射阀，它们围绕中央排气阀以大约120°的角度间隔开。因此，对于双燃料系统，每个汽缸有三个气体燃料阀，每个汽缸有三个燃油阀，一个燃油喷射阀靠近相应的气体喷射阀设置，以确保气体燃料的可靠点燃，因此汽缸的顶盖是相对拥挤的地方。在现有的双燃料发动机中，燃油阀已经被用于在气体燃料运行期间提供引燃油喷射。这些燃油阀的尺寸设计成能够仅在满载燃油的情况下输送发动机运行所需的量的燃油。然而，引燃喷射时喷射的油量应尽可能小，以获得所需的减排量。利用全尺寸燃料喷射系统的这种少量的剂量(在满负载下，该全尺寸燃料喷射系统也能够提供运行所需的大量)具有显著的技术问题，并且实际上很难实现，因此在现有的发动机中，每次燃料喷射过程中引燃油的剂量已经比期望的量大，特别是在中等负荷和低负荷下。可以处理少量引燃油的另外的小型喷射系统的替代是相当复杂和耗成本的。而且，另外的小型引燃油喷射阀使得汽缸的顶盖更加拥挤。一般来说，出于多种原因，不希望以点火液体的单独的引燃喷射运行。事实证明，在3％MCR负载以下使喷油器可靠运行是困难的。其次，汽缸内的任何外部点燃将需要至少最少量的燃料，引燃喷射的长期功能还未被验证。预计磨损的燃料泵可能会削弱引燃喷射功能。另外，预计快速引燃喷射轮廓可能导致燃料系统的磨损增加。WO2015/062607公开一种燃料阀，在燃料阀中允许点火液体通过阀针和容纳阀针的纵向孔之间的间隙渗透，使得少量的点火液体积聚在刚好位于座上的燃料腔室中，并当阀针抬升时，与气体燃料一起喷射。喷射液体与气体燃料一起进入喷嘴的主孔，且点火位置位于喷嘴的遮挡环境内。当与使用单独的将点火液体喷入燃烧腔室的操纵阀相比时，该系统使用更少量的点火液体就足够了。然而，渗到燃料腔室的点火液体的量强烈地取决于实际的主轴间隙，主轴间隙可因生产误差和磨损变化。而且，只有微量的点火液体可以这种方式提供，且无法控制流动速率。最后，因为点火介质不得不满足密封油对气体和液压介质的所有要求，所以无法改变点火介质的种类。
技术实现思路
在此背景下，本申请的目的在于提供一种用压燃式内燃发动机的燃料阀，其克服或至少减少了上述问题。根据第一方面，该目的通过提供一种用于将气体燃料喷入大型二冲程低速涡轮增压压燃式内燃发动机的燃烧腔室中的燃料阀而实现，所述燃料阀包括：细长阀壳体，所述细长阀壳体具有后端和前端，喷嘴，所述喷嘴包括从基座延伸到闭合尖端的细长喷嘴体、从所述基座延伸到所述闭合尖端的主孔以及连接到所述主孔的多个喷嘴孔，所述喷嘴设置在所述细长阀壳体的所述前端处，所述基座连接到所述前端，燃料入口端口，所述燃料入口端口位于所述细长阀壳体中，用于连接到加压的气体燃料源，轴向可移动的阀针，所述阀针可滑动地容纳在所述细长阀壳体中的纵向孔中，并且所述阀针和所述纵向孔之间具有间隙，所述轴向可移动的阀针具有关闭位置和打开位置，所述轴向可移动的阀针在所述关闭位置抵靠在座上，所述轴向可移动的阀针在所述打开位置从所述座抬升，致动器系统，所述致动器系统用于可控地在所述关闭位置和所述打开位置之间移动所述轴向可移动的阀针，所述座设置在所述细长阀壳体中，位于所述阀壳体中的燃料腔室和所述细长阀壳体的所述前端中的出口端口之间，所述出口端口直接连接到所述喷嘴中的所述主孔，所述燃料腔室连接到所述燃料入口端口，所述间隙在所述纵向孔的一端处通向所述燃料腔室，密封油入口端口，所述密封油入口端口用于连接到加压的密封液体源，密封油供应导管，所述密封油供应导管将所述密封油入口端口在沿着所述纵向孔的长度的第一位置连接到所述间隙，点火液体入口端口，所述点火液体入口端口用于连接到加压的点火液体源，以及点火液体导管，所述点火液体导管从所述点火液体入口端口穿过所述细长阀壳体延伸到所述座或在沿着所述轴向孔的长度的第二位置延伸到所述间隙，其中所述第二位置比所述第一位置更靠近所述燃料腔室。将点火液体供应到喷射气体或难以点燃的燃料的燃料喷射阀的喷嘴中的优点在于，发动机可以无需经由单独的引燃阀进行外部的引燃喷射即可运行。而是在喷射气体或难以点燃的燃料的燃料阀的喷嘴内部进行点火。点火液体在喷嘴内的腔室内点燃，其中初始火焰被燃烧腔室遮盖，使得在喷射过程之后点燃气体的可能性更高。这可以大大减少点火液体的消耗。测试表明，远低于1％MCR的负载水平是可能的。通过提供独立的点火液体供应，与例如密封油系统分离，点火液体的用量可以更准确可靠地控制，点火液体的种类可以很容易地改变。点火液体量的完全控制是通过改变上游间隙和供应压力而获得的，不需要损害密封油系统的作用。点火液体不再局限于系统油。例如，可以使用更容易点燃的液体，例如柴油。根据第一方面的第一种可能的实施方式，当所述阀针抵靠在所述座上时，到所述座的所述点火液体导管通过所述阀针关闭。根据第一方面的第二种可能的实施方式，所述轴向可移动的阀针可操作地连接到轴向可移动的致动活塞，所述轴向可移动的致动活塞可滑动地容纳在所述壳体内并与所述壳体一起限定一致动腔室，所述致动腔室流体连接到控制端口，所述控制端口用于连接到控制油源。根据第一方面的第三种可能的实施方式，所述主孔通向所述基座。根据第一方面的第四种可能的实施方式，所述点火液体源的压力高于所述气体燃料源的压力。根据第一方面的第五种可能的实施方式，所述密封油供应导管在所述轴向可移动的阀针内纵向延伸，以将所述点火液体端口流体连接到所述间隙。根据第一方面的第六种可能的实施方式，所述轴向可移动的阀针从所述纵向孔凸出到所述燃料腔室内，使得所述燃料腔室围绕所述轴向可移动的阀针的一部分。根据第二方面，提供了一种大型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料阀(50)，用于将气体燃料喷入大型二冲程低速涡轮增压压燃式内燃发动机的燃烧腔室中，所述燃料阀(50)包括：细长阀壳体(52)，所述细长阀壳体(52)具有后端和前端，喷嘴(54)，所述喷嘴(54)包括从基座(51)延伸到闭合尖端(59)的细长喷嘴体、从所述基座(51)延伸到所述闭合尖端(59)的主孔(55)以及连接到所述主孔(55)的多个喷嘴孔(56)，所述喷嘴(54)设置在所述细长阀壳体(52)的所述前端处，所述基座(51)连接到所述前端，燃料入口端口(53)，所述燃料入口端口(53)位于所述细长阀壳体(52)中，用于连接到加压的气体燃料源(60)，轴向可移动的阀针(61)，所述阀针(61)可滑动地容纳在所述细长阀壳体(52)中的纵向孔(77)中，并且所述阀针(61)和所述纵向孔(77)之间具有间隙，所述轴向可移动的阀针(61)具有关闭位置和打开位置，所述轴向可移动的阀针(61)在所述关闭位置抵靠在座(69)上，所述轴向可移动的阀针(61)在所述打开位置从所述座(69)抬升，致动器系统，用于可控地在所述关闭位置和所述打开位置之间移动所述轴向可移动的阀针(61)，所述座(69)设置在所述细长阀壳体(52)中，位于所述阀壳体(52)中的燃料腔室(58)和所述细长阀壳体(52)的所述前端中的出口端口(68)之间，所述出口端口(68)直接连接到所述喷嘴(54)中的所述主孔(55)，所述燃料腔室(58)连接到所述燃料入口端口(53)，所述间隙在所述纵向孔(77)的一端处通向所述燃料腔室(58)，密封油入口端口(78)，所述密封油入口端口(78)用于连接到加压的密封油源(57)，密封油供应导管(76)，所述密封油供应导管(76)将所述密封油入口端口(78)在沿着所述纵向孔(77)的长度的第一位置(P1)连接到所述间隙，以及点火液体入口端口(46)，所述点火液体入口端口(46)用于连接到加压点火液体源(44)，其特征在于：点火液体导管(45)，所述点火液体导管(45)从所述点火液体入口端口(46)穿过所述细长阀壳体(52)延伸到所述座(69)，或在沿着所述轴向孔(77)的长度的第二位置(P2)延伸到所述间隙，其中所述第二位置(P2)比所述第一位置(P1)更靠近所述燃料腔室(58)。...

【技术特征摘要】
2016.12.01 DK PA2016709541.一种燃料阀(50)，用于将气体燃料喷入大型二冲程低速涡轮增压压燃式内燃发动机的燃烧腔室中，所述燃料阀(50)包括：细长阀壳体(52)，所述细长阀壳体(52)具有后端和前端，喷嘴(54)，所述喷嘴(54)包括从基座(51)延伸到闭合尖端(59)的细长喷嘴体、从所述基座(51)延伸到所述闭合尖端(59)的主孔(55)以及连接到所述主孔(55)的多个喷嘴孔(56)，所述喷嘴(54)设置在所述细长阀壳体(52)的所述前端处，所述基座(51)连接到所述前端，燃料入口端口(53)，所述燃料入口端口(53)位于所述细长阀壳体(52)中，用于连接到加压的气体燃料源(60)，轴向可移动的阀针(61)，所述阀针(61)可滑动地容纳在所述细长阀壳体(52)中的纵向孔(77)中，并且所述阀针(61)和所述纵向孔(77)之间具有间隙，所述轴向可移动的阀针(61)具有关闭位置和打开位置，所述轴向可移动的阀针(61)在所述关闭位置抵靠在座(69)上，所述轴向可移动的阀针(61)在所述打开位置从所述座(69)抬升，致动器系统，用于可控地在所述关闭位置和所述打开位置之间移动所述轴向可移动的阀针(61)，所述座(69)设置在所述细长阀壳体(52)中，位于所述阀壳体(52)中的燃料腔室(58)和所述细长阀壳体(52)的所述前端中的出口端口(68)之间，所述出口端口(68)直接连接到所述喷嘴(54)中的所述主孔(55)，所述燃料腔室(58)连接到所述燃料入口端口(53)，所述间隙在所述纵向孔(77)的一端处通向所述燃料腔室(58)，密封油入口端口(78)，所述密封油入口端口(78)用于连接到加压的密封油源(57)，密封油供应导管(76)，所述密封油供应导管(76)将所述密封油入口端口(78)在沿着所述纵向孔(77)的长度的第一位置(P1)连接到所述间隙，以及点火液体入口端口(46)，所述点火液体入口端口(46)用于连接到加压点火液体源(44)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·霍特，莫滕·休林，约翰·肖霍姆，
申请(专利权)人：曼狄赛尔公司德国曼柴油机欧洲股份公司的联营公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK