[发明专利]将液体燃料喷入发动机燃烧腔室的燃料阀及方法和发动机

说明书

一种将液体燃料喷入发动机燃烧腔室的燃料阀(50)及方法和发动机，燃料阀包括：点火液体入口端口(67)，所述点火液体入口端口(67)用于连接到加压的点火液体源(65)，以及点火液体导管(66)，所述点火液体导管(66)从所述点火液体入口端口(67)延伸到所述腔室(58)或在沿着所述针孔(64)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工作。

技术领域

本发明涉及一种燃料阀，用于将燃料喷射到大型二冲程涡轮增压压燃式内燃发动机的燃烧腔室中，其具有以液体燃料(特别是难以或无法可靠点燃的液体燃料)运行的燃料供应系统，并涉及一种用于喷射液体燃料(特别是难以或无法可靠地点燃到大型二冲程压燃式内燃发动机的燃烧腔室中的液体燃料)的方法。

背景技术

十字头型大型低速涡轮增压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运行的。

近来，大型涡轮增压二冲程压燃式发动机需要能够处理气体、甲醇、煤浆、水-油混合物，石油焦等替代燃料。

其中几种替代燃料，如水-油混合物有可能降低成本和排放。

然而，在大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机中使用水混合物存在一些问题。

其中一个问题是这些燃料在喷射到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难以或无法可靠点燃的燃料的同时，使用油或其他点火液体的引燃喷射，以点燃燃料，以确保燃料点燃的可靠和适时。对于难以点燃的几种类型的燃料(例如，燃油-水混合物)，存在这样的问题。

大型低速直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。使用替代燃料的这些发动机的运行还是相对较新的发展，并且以燃气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发动机都是双燃料发动机，具有以替代燃料(例如气体燃料)运行的燃料系统，和以燃油运行的燃料系统，使得它们能够只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，它们通常在每个气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，每个气缸有三个燃料替代燃料阀，每个气缸有三个传统的燃油阀，因此气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输送发动机仅以燃油满载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。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气缸的顶盖更加拥挤。

EP3070321公开了一种燃料阀，用于将低闪点液体燃料喷射到大型二冲程涡轮增压自燃内燃发动机的燃烧腔室中。燃料阀具有细长燃料阀壳体，其具有带喷嘴孔的喷嘴，在细长燃料阀壳体中的用于连接到加压的液体燃料源的燃料入口端口、在细长燃料阀壳体中的致动液体端口、可滑动地容纳在细长阀壳体中的纵向孔中的轴向可移动的阀针，阀针具有阀针靠在阀座上的关闭位置和阀针从阀座提升的打开位置，阀针被朝向关闭位置偏压，围绕阀针并通向阀座的燃料腔室，容纳在第一孔中的泵活塞，在泵活塞的一侧的第一孔中具有泵腔室，容纳在第二孔中的致动活塞，在致动活塞的一侧的第二孔中具有致动腔室，泵活塞连接到致动活塞以与其一致地运动，致动腔室(85)连接到致动液体端口，泵腔室具有连接到燃料腔室的出口和连接到燃料入口端口的入口，密封液体入口端口，将密封液体入口端口连接到第一孔的导管，用于将泵活塞密封在第一孔中。