[发明专利]用于大型两冲程柴油发动机的凸轮驱动燃料喷射系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于内燃机的凸轮驱动排气门和燃料喷射系统，具体地涉及用于大型两冲程柴油发动机的凸轮驱动液压排气门致动和燃料喷射系统。

背景技术

十字头型的大型两冲程柴油发动机例如用于大型远洋船只的推进或者用作发电厂的原动机。这些两冲程柴油发动机不仅因为其整体尺寸而构造得与任何其它内燃机不同。两冲程原理和使用在50℃时粘性低于700cSt的重燃油(该燃油在室温时不流动)，使得两冲程柴油发动机在发动机领域中自成一类。

提高性能和减小排放的需求导致了用于这些大型两冲程柴油发动机的通常的轨道式电液控制排气门致动系统和电液控制燃料喷射系统的发展。这些系统的优点是其增强的灵活性，其原因在于，排气门打开和关闭正时以及燃料分布能够自由地选择，以符合发动机的运行条件。然而，这些通常的轨道式电液系统相当昂贵并且比传统的凸轮驱动系统更耗能，其原因在于，在排气门打开过程期间消耗的能量超过所需的能量，并且在关闭过程期间没有回收。液压动力供应由电气驱动启动泵和一组具有给定的恒定出口压力的高压泵提供，所述恒定出口压力通过对容积进行无级调节而获得。这些泵由连接到曲柄轴的单个机械机构驱动。液压驱动燃料喷射泵由长管道和一系列管道连接件连接到高压系统。该系统具有低级别的冗余，即，在所述机构损坏或者无级容积调节失效或者由于固有的猛烈压力振动引起供应管道或管道连接件破裂的情况下，发动机将不能运行。这两个缺点抵消了电液控制发动机的许多优点。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种上述类型的节省能量的发动机，其具有柔性的燃料喷射系统，该燃料喷射系统具有高级别的冗余。

该目的通过提供十字头型的大型两冲程柴油发动机而实现，所述发动机包括：多个气缸，每个气缸设置有至少一个排气门并设置有至少一个燃料喷射器；至少一个凸轮轴，其设置有排气凸轮，用于致动与每个所述气缸相关联的至少一个排气门；与每个气缸相关联的液压推杆，所述液压推杆包括：对于每个致动器设置有一个液压活塞泵，所述液压活塞泵由凸轮轴上相应的凸轮驱动；对于每个排气门设置有一个液压致动器，用于在打开方向上移动所述排气门；和对于每个排气门设置有一个液压管道，用于将相关致动器的液压活塞泵连接到相关液压致动器，其中所述凸轮轴设置有用于每个气缸的燃料凸轮，所述燃料凸轮与用于相关气缸的排气凸轮作用在相同的容积式泵(positive displacement Pump)上，以及，与每个气缸相关联的液压驱动的燃料泵，所述燃料泵连接到与相关气缸相关联的至少一个燃料喷射器，用于向所述喷射器提供高压燃料，并且所述燃料泵由与所述气缸相关联的容积式泵液压地驱动。

从而，所述液压推杆的容积式泵转变成多用途液压动力供应。通过将所述燃料泵可操作地连接到通常只向排气门致动器提供液压流体的容积式泵，每个气缸可节省一个容积式泵。从而，排气门致动和燃料喷射系统的复杂性减小，并且更为廉价，同时具有更高的冗余。

优选地，所述燃料泵通过选择阀以可操作的方式连接到容积式泵，所述选择阀选择性地将所述排气门致动器和所述气缸的燃料泵连接到相关气缸的容积式泵。从而，通过改变选择阀的位置，用于所述排气门致动器的液压动力能够引导到排气门致动器，并且用于所述燃料泵的液压动力能够被引导到所述燃料泵。

所述燃料凸轮和所述排气凸轮能够设置在凸轮轴的同一轨道(track)上，从而能够作用在连接到所述容积式泵的同一个辊上。

优选地，所述燃料泵具有排量控制系统，用于根据发动机的运行条件调节喷射燃料的体积。燃料泵还可设置有可调喷射正时系统。

替代地，所述容积式泵和燃料泵之间的连接可包括控制阀，所述控制阀构造成用于对由所述燃料泵传送到至少一个燃料喷射器的燃料量进行控制。

所述容积式泵和燃料泵之间的连接可包括蓄能器(accumulator)。从而能够储存由容积式泵传送的过量能量，并在此后将之返回到所述凸轮轴，从而减小由所述排气门致动和燃料喷射系统消耗的能量。

所述选择阀能够是电子控制式的。替代地，所述选择阀由所述凸轮轴上或附加凸轮轴上的凸轮机械地控制。

所述容积式泵和燃料泵之间的连接可包括：蓄能器；用于控制由所述燃料泵传送到至少一个燃料喷射器的燃料量的电子控制阀；和位于电子控制阀上游用于控制由所述燃料泵传送的燃料量的溢流阀。所述容积式泵的泵行程为所述蓄能器蓄能。所述蓄能器的一部分容积用于燃料喷射，而其余部分在返回冲程中返回到所述容积式泵中。