[发明专利]以两种或多种燃料组分的燃料混合物运转的大型涡轮增压二冲程柴油发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用两种燃料组分的大型涡轮增压二冲程柴油发动机，具体涉及将一种燃料组分与其他燃料组分混合的大型涡轮增压二冲程柴油发动机。

背景技术

大型涡轮增压二冲程柴油发动机在发电厂和大型远洋船舶中用作原动力。

大型二冲程柴油发动机通常使用重质燃油操作，使用天然气作为唯一现实的代用燃料。然而，天然气只能用于一些固定的发电厂和天然气运输船，在该天然气运输船中，天然气的汽化可用作发动机的燃料。重质燃油由于是精炼过程的副产品，因此相对而言不那么昂贵，但是存在一些缺陷。例如重质燃油在环境温度下不是液体，需要被加热，并一直保持被加热状态。再者，重质燃油有很高的硫磺含量，以及很高含量的其他杂质。因此，大型二冲程柴油发动机的燃料系统设置有大量的复杂装置以能够处理重质燃油。

这些装置之一是燃料系统的全时完全加热和循环系统，该系统使重质燃油在燃料系统中保持循环并同时加热，而在发动机停机过程中也进行循环和加热。为了能够加热燃料系统，燃料箱被加热，并且管路配有流体追踪。如果使用清洁柴油燃料，则发动机能够被显著简化并以更低成本制造，但是清洁柴油燃料的成本阻碍了这样做。

目前，重质燃油与水的混合物或乳化物被用于减少排放。在大型涡轮增压二冲程柴油发动机中，如在WO2007115580中公开的，混合或乳化作用在燃料喷射泵上游的混合或乳化系统中产生，产生的混合物储存在具有相当大尺寸的箱中。由于这些箱的尺寸以及管路的长度，水与燃料混合或乳化的时刻与混合物或乳化物被喷到燃烧室内的时刻之间有非常显著的延迟。此延迟可能长达数分钟甚至数小时，并且混合过程中的变化(如水与重质燃料之比的改变)以相当长的时间延迟反映在燃烧中，使得要对变化的工况作出迅速反应变得不可行。

如果变化了的工况需要改变重质燃油与水之比，例如，由于目前的混合物在当前工况下无法正常点火，则可能需要数小时以调整重质燃料与水之比。对于一艘远洋船舶来说，如果发动机无法正常工作达到一小时就很危险，因为这会影响其机动性。

另外，如果并非不可能确定燃烧中的燃料组分的当前比例的话会很困难，因为不可能精确确定箱内燃料比以何种速度变化以及箱内改变的比率需要多长时间到达发动机气缸内。

使用某种燃料组分，特别是燃料-水或燃料-乙醇乳化物的混合物的另一个困难之处在于混合物的长时稳定性，特别是如果含水量很高的话。缺乏稳定性就需要使用特殊的均质器设备和乳化剂以及稳定剂添加剂。

乙醇是另一种可以用于大型二冲程柴油发动机中的燃料。然而，乙醇无法自燃，并且刚好在乙醇燃料之前、或者与乙醇燃料同时地需要喷射引导燃料、或者需要将乙醇燃料与引导燃料混合。已知系统对于引导燃料使用单独的引导喷射。

发明内容

基于此背景，本发明的目的是提供一种克服或至少减少上文提到之缺陷的大型二冲程涡轮增压柴油发动机。

此目的通过提供一种十字头型大型涡轮增压二冲程柴油发动机来实现，所述十字头型大型涡轮增压二冲程柴油发动机包括：多个气缸，一个或多个与每个气缸相联的燃料阀，与每个气缸相联的液压致动的燃料喷射活塞泵，所述液压致动的燃料喷射活塞泵具有泵活塞以及泵腔，所述泵腔的引出端口与所述燃料阀相连，与所述泵腔的引入端口相连的第一燃料组分的供给，与所述泵腔的引入端口相连的第二燃料组分的供给，所述泵腔在所述液压致动的燃料喷射活塞泵的吸入行程中填充一定量的所述第一燃料组分以及一定量的所述第二燃料组分，所述第一燃料组分与所述第二燃料组分在所述泵腔中混合以形成燃料混合物，并且在所述液压致动的燃料喷射活塞泵的喷射行程中，所述泵腔中的所述燃料混合物从所述泵腔中排出并输送到所述燃料阀。

通过在液压致动的燃料喷射活塞泵的泵腔内混合燃料组分，燃料组分的比率的变化几乎即时反映在燃烧过程中，燃料组分的实际比率可以被精确得知。因此，燃料比率能够尽快适应实际工作情况，并且由于真实比率已知，所以可以得到发动机上给定比率之效果的反馈。

优选地，发动机包括用于控制在所述吸入行程中输送到所述泵腔中的所述第一燃料组分的量与所述第二燃料组分的量之间的比率的控制装置。

所述控制装置可构造成能够改变在一个发动机循环中输送到所述泵腔中的所述第一燃料组分的量与所述第二燃料组分的量之间的比率。

所述第一燃料组分的供给可包括共轨。

所述第二燃料组分的供给可包括共轨。

优选地，至少所述第一燃料组分的供给或所述第二燃料组分的供给包括阀或剂量泵以控制在所述吸入行程中输送到所述泵腔的各燃料组分的量。