供氣體操作的內(nèi)燃活塞式發(fā)動機(jī)用的燃料系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的供氣體操作的內(nèi)燃活塞式發(fā)動機(jī)用的燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)包括氣態(tài)燃料供給系統(tǒng)、第一液體燃料供給系統(tǒng)和第二液體燃料供給系統(tǒng)以及數(shù)個用于將液體燃料引入發(fā)動機(jī)的燃燒室的第一燃料進(jìn)入系統(tǒng)和數(shù)個用于將液體燃料引入燃燒室的第二燃料進(jìn)入系統(tǒng)，所述第一燃料進(jìn)入系統(tǒng)屬于并且連接于所述第一液體燃料供給系統(tǒng)，所述第二燃料進(jìn)入系統(tǒng)屬于并且連接于所述第二液體燃料供給系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體被用來增強(qiáng)內(nèi)燃活塞式發(fā)動機(jī)中燃料的濃度。特別是，天然氣由于其可獲取性和較低的廢氣排放而被廣泛使用。
[0003]典型地，作為活塞發(fā)動機(jī)中的主要燃料的氣態(tài)燃料被輸送至發(fā)動機(jī)的燃燒室而與空氣混合，從而使氣體壓力不需要太高。該氣體通過噴入非常少量的點火燃料而被點燃，所述點火燃料也被稱作引燃燃料，其由于燃燒室內(nèi)存在的工況而被點燃，進(jìn)而又點燃前述氣態(tài)燃料。在此情況下，就氣態(tài)燃料而言，發(fā)動機(jī)根據(jù)奧拓進(jìn)程運(yùn)行。一般來說，所述點火燃料為液體燃料，并使用共軌燃料噴射系統(tǒng)進(jìn)行噴射，該噴射系統(tǒng)使用輕燃料油(LFO)或船用燃油(MFO)。所述共軌燃料噴射系統(tǒng)是具有優(yōu)點的，這是因為它可以使點燃過程得到控制，從而使排氣的成分相對于排放濃度而言是有利的。
[0004]在船舶或者是電廠里用作產(chǎn)生動力的發(fā)動機(jī)中，燃料供給系統(tǒng)必須滿足一些特別的要求以確保安全性和可靠性。最重要的這樣的要求是在任何情況下都不允許出現(xiàn)發(fā)動機(jī)意料外的停機(jī)。因此，氣體發(fā)動機(jī)一般配有僅基于使用液體燃料的備用燃料供給系統(tǒng)。所述備用燃料供給系統(tǒng)一般為流體機(jī)械控制，這是因為流體機(jī)械的常規(guī)燃料供給系統(tǒng)具有高度可靠性。在例如引燃燃料供給系統(tǒng)中出現(xiàn)影響發(fā)動機(jī)運(yùn)行的故障時，發(fā)動機(jī)從以氣態(tài)燃料為主要燃料并且使用所輸送的液體引燃燃料運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)橹皇褂猛ㄟ^流體機(jī)械燃料供給系統(tǒng)輸送的液體燃料來運(yùn)行。因此，一般情況下，用來發(fā)電的大型氣體發(fā)動機(jī)配備有兩個液體燃料噴射系統(tǒng)。
[0005]當(dāng)運(yùn)行于使用氣體作為主燃料并且使用液體燃料作為引燃燃料的所謂氣態(tài)模式下時，發(fā)動機(jī)根據(jù)奧拓進(jìn)程來運(yùn)行，并且當(dāng)僅使用液體燃料來操作時，發(fā)動機(jī)根據(jù)使用液體燃料作為主燃料的迪塞爾進(jìn)程來運(yùn)行，因此僅采用液體燃料即主液體燃料的運(yùn)行經(jīng)常被稱為迪塞爾模式。
[0006]目前，在迪塞爾模式下運(yùn)行過程中液體燃料的消耗一般比在氣態(tài)模式下的消耗大數(shù)百倍。因此，出于經(jīng)濟(jì)的考慮，重燃料油(HFO)被廣泛用于在迪塞爾模式下運(yùn)行的發(fā)動機(jī)。因此，在氣體發(fā)動機(jī)中就導(dǎo)致要使用兩個獨(dú)立的燃料供給系統(tǒng)，其包括箱體、輸送管道、栗、噴射器等，其用于在迪塞爾模式下使用的重燃料油，在另一方面也用于引燃燃料，其一般為輕燃料油(LFO)。這在一定程度上被認(rèn)為是缺點，這是因為這樣使燃料系統(tǒng)在整體技術(shù)上變得復(fù)雜并且更占用空間。
[0007]在EP1275840A2中展示了一種直接控制的雙同心針噴射器，通過該裝置，不同量的燃料可以噴射，從而使內(nèi)針和外針被設(shè)置成在不同的控制壓力下打開。該方案的缺點在于針的運(yùn)行不是完全獨(dú)立的。
[0008]US7556017B2公開了一種燃料噴射器，其中噴射器中設(shè)有獨(dú)立的第一和第二噴嘴，從而能夠在發(fā)動機(jī)不同的運(yùn)行工況下提供不同的噴射模式。所述噴嘴設(shè)置為從共用的燃料源對噴射燃料進(jìn)行補(bǔ)給。所述噴嘴在噴射器中也配置為占用共用的空間。
[0009]公開申請EP1275840A2和US7556017B2都依賴于為噴射器中的兩個噴嘴使用共用的燃料供給系統(tǒng)。
[0010]EP1586758B1公開了一種氣體發(fā)動機(jī)，其包括氣態(tài)燃料供給系統(tǒng)、第一液體燃料供給系統(tǒng)和第二液體燃料供給系統(tǒng)，在發(fā)動機(jī)的每個氣缸中具有單獨(dú)的噴射器，通過改變該噴射器的使用，可以使發(fā)動機(jī)在不同操作模式下運(yùn)行。在發(fā)動機(jī)的第一操作模式下，發(fā)動機(jī)通過將氣態(tài)燃料引入到發(fā)動機(jī)的燃料空氣中來運(yùn)行，由此通過將第一液體燃料噴射到燃燒空氣和氣態(tài)燃料的混合物中來點氣體態(tài)燃料。該發(fā)動機(jī)能夠在第二操作模式下運(yùn)行，在該模式下發(fā)動機(jī)仍然通過將氣態(tài)燃料引入到發(fā)動機(jī)的燃燒空氣中來運(yùn)行，并通過將第二液體燃料噴射到燃燒空氣和氣態(tài)燃料的混合物中來點氣態(tài)燃料。該文獻(xiàn)進(jìn)一步公開了用于兩種液體燃料供給系統(tǒng)的燃料都在共用的箱體中，這暗示了燃料供給系統(tǒng)可能共享一個共用的燃料源。
[0011]在W02012/079718A1中，其示出了一種用于氣體發(fā)動機(jī)的燃料供給系統(tǒng)，其中引燃燃料和主液體燃料采用共用的燃料系統(tǒng)，但在每個氣缸中具有供引燃燃料和主液體燃料用的獨(dú)立燃料噴射器。這些噴射器被配置成接收來自共軌的燃料。在共用的燃料軌被用于引燃燃料和主液體燃料這樣的方案中，因為在實踐中在迪塞爾模式下引燃燃料噴射壓力大約是主液體燃料的噴射壓力的一半，所以操作上存在挑戰(zhàn)。這樣，在從氣態(tài)模式向迪塞爾模式轉(zhuǎn)換或相反轉(zhuǎn)換過程中必須改變軌壓力。
[0012]此外，在該方案中，噴射器在燃燒室中的位置相對于燃燒進(jìn)程，至少相對于氣態(tài)模式和迪塞爾模式下，未必是最優(yōu)的，這是因為兩個噴射器在發(fā)動機(jī)的氣缸蓋處都占據(jù)較大空間。這也是在設(shè)計活塞頂時需要考慮的一個因素。
[0013]本發(fā)明的目的是提供一種用于氣體發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)，其能夠解決至少一個現(xiàn)有技術(shù)中存在的所述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射單元的特征在權(quán)利要求1的特征部分給出。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的供氣體操作的內(nèi)燃活塞式發(fā)動機(jī)用的燃料系統(tǒng)包括:氣態(tài)燃料供給系統(tǒng)、第一液體燃料供給系統(tǒng)和第二液體燃料供給系統(tǒng)以及數(shù)個用于將液體燃料引入所述內(nèi)燃活塞式發(fā)動機(jī)的燃燒室的第一燃料進(jìn)入系統(tǒng)和數(shù)個用于將液體燃料引入所述燃燒室的第二燃料進(jìn)入系統(tǒng)，所述第一燃料進(jìn)入系統(tǒng)屬于并且連接于所述第一液體燃料供給系統(tǒng)，所述第二燃料進(jìn)入系統(tǒng)屬于并且連接于所述第二液體燃料供給系統(tǒng)。在所述燃料系統(tǒng)中，供一個燃燒室用的所述第一液體燃料進(jìn)入系統(tǒng)和所述第二液體燃料進(jìn)入系統(tǒng)被配置在單個具有彼此獨(dú)立的燃料通道的液體燃料噴射器中。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述第一液體燃料供給系統(tǒng)和所述第二液體燃料供給系統(tǒng)共享共用的燃料源。有利地，液體燃料供給系統(tǒng)適于采用重燃料油操作。
[0017]當(dāng)運(yùn)行于氣體模式時，氣體被用作主燃料而液體燃料被用作引燃燃料來點燃該氣體，并且當(dāng)僅使用液體燃料運(yùn)行時，發(fā)動機(jī)采用液體燃料作為主燃料來運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)動機(jī)在采用迪塞爾循環(huán)時僅用液體燃料進(jìn)行操作，且因此采用主液體燃料的運(yùn)行可以也可以被稱為迪塞爾模式。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，第一液體燃料供給系統(tǒng)和第二液體燃料供給系統(tǒng)包括獨(dú)立并且可分別控制的專用共軌系統(tǒng)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，第一液體燃料供給系統(tǒng)和第二液體燃料供給系統(tǒng)包括共用栗、控制裝置和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置為將第一共軌系統(tǒng)中的燃料壓力維持在第一設(shè)定值，并將第二共軌系統(tǒng)中的燃料壓力維持在第二設(shè)定值。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，第一共軌系統(tǒng)包括栗和/或控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置為將第一共軌系統(tǒng)中的燃料壓力維持在第一設(shè)定值。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，第二共軌系統(tǒng)包括栗和/或控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置為將第二共軌系統(tǒng)中的燃料壓力維持在第二設(shè)定值。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，燃料系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置為將第二共軌系統(tǒng)中的燃料壓力維持在第二設(shè)定值，該第二設(shè)定值是第一設(shè)定值的兩倍。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述第一液體燃料供給系統(tǒng)包括共軌系統(tǒng)，并且所述第二液體燃料供給系統(tǒng)包括流體機(jī)械噴嘴和專