[发明专利]用于先导油喷射以及将气体燃料喷射到燃烧室的燃料阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于具有气体燃料供给系统的自燃式内燃机的气体燃料阀，更具体而言，涉及一种用于具有气体燃料供给系统的大型低速单流涡轮增压双冲程内燃机以及先导油喷射的气体燃料阀。

背景技术

十字头型大型低速双冲程柴油机典型地应用在大型船只的推进系统中或者用作为发电站中的原动机。通常情况下，使用重燃料油或燃料油对这些发动机进行操作。

最近以来，针对大型双冲程柴油机存在这样一种需求，即其能够处理可替代类型的燃料，比如气体、煤泥、石油等等，尤其是气体。

例如，相比于使用重燃料油作为燃料，如天然气等的气体燃料是一种相对清洁的燃料，当用作为大型低速单流涡轮增压双冲程内燃机的燃料时，其会显著地将废气中的硫磺组分、NO_X以及CO₂降到较低水平。

然而，存在很多与在大型低速单流涡轮增压双冲程内燃机中使用气体燃料相关联的问题。那些问题中的其中一个问题是气体自燃的自动自发及可预测性并且两者对于在自燃式(柴油)发动机中被控制是必不可少的。因此，现有大型低速单流涡轮增压双冲程内燃机利用气体燃料的喷射，同时使用油的先导喷射，来确保气体燃料可靠以及适时的点火。

大型低速单流涡轮增压双冲程内燃机典型地用于大型远洋货船的推进并且因此可靠性至关重要。这些发动机的气体燃料操作仍然是一个相对新近的发展并且利用气体的这种操作的可靠性仍然没有达到传统燃料的水平。因此，现有的大型低速双冲程柴油机都是具有用于操作气体燃料的燃料系统及用于操作燃料油(重燃料油)的燃料系统的双燃料发动机。

由于这些发动机的燃烧室的大的直径，发动机典型地提供有每气缸三个燃料喷射阀，其在中心排气阀周围以大约120度角分隔开来。因此，在双燃料系统的情形下，存在每气缸三个气体燃料阀以及每气缸三个燃料油阀，并且一个燃料油喷射阀被放置得靠近相应的气体喷射阀，以确保气体燃料的可靠点火，并且因此气缸的顶盖为一个相对拥挤的地方。

在现有双燃料发动机中，燃料油阀被用于在操作期间给先导油(pilot oil)喷射提供气体燃料。这些燃料油阀被形成尺寸为以便能够递送在满载下以燃料油方式操作发动机而所需数量的燃料油。然而，在先导喷射中喷射的油的数量应尽可能小以获得所期望的排放物的减少。对于还可以递送用于满载操作所必需的大数量的全尺寸喷射系统而言，这种小量的剂量会引起显著的技术问题，且其在实践中非常难以获得因此在现有发动机中先导油剂量与所期望的相比在每次燃料喷射情形下要使用更多的量。可以处理小先导油量的附加小喷射系统的替代是相当的复杂化并且使得成本增高。此外，附加小先导油喷射阀使得气缸的顶盖更加拥挤。

EP2578867公开了一种根据权利要求1前序部分的燃料阀。

发明内容

基于上述背景，本申请的一个目标是提供一种来克服或至少减少上述所指问题的用于自燃式内燃机的燃料阀。这个目标通过提供一种用于先导流体喷射以及将气体燃料喷射到自燃式内燃机的燃烧室的燃料阀而实现。所述燃料阀包括：细长的燃料阀壳体，其具有后端以及前端，具有喷嘴孔的喷嘴，所述喷嘴设置在所述壳体的前端处，气体燃料进口端口，其用于连接到被压缩气体燃料的源以及轴向可移位阀针，其具有闭合位置和打开位置并且搁置在所述闭合位置的座部上并且因此防止从所述气体燃料进口端口至所述喷嘴的流动，在所述打开位置，所述轴向可移位阀针从所述座部提起因而允许从所述气体燃料进口端口至所述喷嘴的流动，致动系统，其使所述轴向可移位阀针在所述闭合位置和所述打开位置之间可控地移动，先导流体端口，其用于连接到所述先导流体的源，先导流体喷射管道，其在所述轴向可移位阀针内轴向延伸，泵室，所述泵室具有流体地连接到所述先导流体端口的进口以及连接到所述先导流体喷射管道的第一端的出口，当所述轴向可移位阀针从所述闭合位置移动到所述打开位置时，所述泵室收缩，并且当所述轴向可移位阀针从所述打开位置移动到所述闭合位置时，所述泵室膨胀，所述先导流体喷射管道的第二端流体连接到所述喷嘴以使得当所述泵室收缩时所述先导油被递送至所述喷嘴。

在没有特殊独立的小型喷射系统的情形下，可以通过将先导流体喷射结合到气体燃料阀来喂送小剂量的先导流体。无需额外的控制。当气体燃料阀工作时，会自动产生先导流体喷射压力并且与被期望点燃的气体燃料一起被喷射。

在实施例中，燃料阀还包括类似止回阀的装置，其设置在所述先导流体端口和所述泵室之间以用于防止从所述泵室至所述先导流体端口的流动。

在实施例中，燃料阀还包括先导流体供给管道，其将所述先导流体端口流体连接到所述泵室。