[发明专利]大型二冲程压缩点火式高压注气内燃机的燃料供给系统

说明书

本发明涉及大型二冲程压缩点火式高压注气内燃机的燃料供给系统。内燃机设置有将供给的高压气体喷射至内燃机的燃烧室中的燃料喷射系统。燃料供给系统包括：给料管道，其将液化气体储罐的出口连接到高压泵的入口，以将液化气体从液化气体储罐输送到高压泵；输送管道，其将高压泵的出口连接到高压蒸发器的入口，以将高压液化气体从高压泵输送到高压蒸发器；供给管道，其将高压蒸发器的出口连接到燃料喷射系统的入口，以将高压蒸发气体输送到燃料喷射系统。高压泵包括两个或更多个泵单元。每个泵单元包括可滑动地置于泵汽缸中的泵活塞和可滑动地置于驱动汽缸中的液压驱动的驱动活塞，该驱动活塞联接到泵活塞用以驱动泵活塞。

技术领域

本发明涉及用于大型低速运行二冲程单流圧缩点火内燃机的燃料供给系统，尤其涉及用于大型低速运行二冲程压缩点火内燃机的燃料供给系统，该内燃机被供给高压气体用以将高压气体喷射到内燃机的燃烧室中。

背景技术

大型二冲程单流涡轮增压式压缩点火内燃十字头发动机通常被用作用于大型轮船的推进系统或发电厂中的原动机。绝对规模、重量和功率输出致使上述内燃机完全不同于常规内燃机以及针对其自身将大型二冲程涡轮增压式压缩点火内燃机放在一类中。

大型二冲程压缩点火内燃机传统地利用液态燃料(诸如燃油或重燃油)来操作。然而，对环境方面的关注增加已引起朝向使用替选类型的燃料(诸如气体、甲醇、煤浆、石油焦等)的发展。需求日益增涨的一组燃料为液化气体、尤其为液化天然气(Liquefied NaturalGas，LNG)。在液化装置中，在低温下将天然气转化为液态。通过专门设计的低温海船(LNG运输船)将LNG运输很长距离到达目的地。LNG运输船被设置有一个或多个LNG储罐。LNG储罐具有储存处于-162℃(-260°F)的超低温的LNG的能力。LNG储罐通常具有双层容器，其中内层包含LNG且外层容器包含绝热材料。最常见的罐型为LNG全容储罐。根据使用，罐的尺寸大幅改变。尽管大量的热绝缘，但仍连续地将热从外部传送到LNG储罐中的LNG，导致LNG在LNG储罐中蒸发。如果没有使这些LNG蒸汽从LNG储罐释放，则LNG储罐内的压力和温度将持续升高，这是不可接受的且危险的。LNG为致冷剂且在很低温度下保持处于液态。如果通过允许蒸发气体从储罐逸出而保持压力恒定，则该罐体内的温度将保持恒定。该过程被称为自动制冷。因此，在通过LNG运输船运输LNG期间，LNG持续地蒸发以及在LNG储罐内产生蒸发气体。

在LNG储罐内产生的蒸发气体被用作用于船舶推进发动机的燃料或在气体燃烧器中被燃烧。

在高压气体喷射发动机(例如大型二冲程压缩点火内燃机)被用作LNG运输船的船舶推进发动机的情况下，使用高压低温泵将高压液化天然气从LNG储罐泵送到高压汽化器。低温泵通常具有两个或更多个泵缸，该泵缸中具有可滑动布置的泵活塞。已知的低温泵使用曲轴来驱动泵活塞。该曲轴借助皮带传动而被电驱动马达驱动。

通过电驱动马达的操作以及通过使用控制阀来调节被高压低温泵传送到蒸发器的LNG的压力。然而，该已知的控制系统相对较慢且难以控制，尤其是在来自大型二冲程柴油机的相对快速地改变燃料需求的瞬态操作中。

LNG为处于标准温度和压力的气态燃料，在本申请的上下文中，该标准温度和压力为20摄氏度(℃)和1大气压(atm)。通常，LNG被储存在处于其沸点或接近其沸点的真空绝缘储存容器中，该沸点为大约-160℃。低温可以为通常低于-150℃的任何温度。

EP2832972公开了燃料气体供给装置，该装置包括由旋转式液压马达驱动的往复活塞式低温泵。该往复活塞式低温泵的部件(诸如曲轴和活塞)的惯性结合旋转式液压马达的惯性导致低温泵组件具有显著的组合惯性。因此，供应到旋转式液压马达的压力的变化将不立刻被转化为往复活塞式低温泵的出口处的压力变化，这是因为在移动质量中积累的能量将需要时间来转化为泵出口处的能量。因此，被往复活塞式低温泵传送的压力的动态控制将受该延迟牵制，因而在需要动态适应传送压力的情况下是不准确的。

因此要求提供一种改进的用于将高压气体供给到大型二冲程压缩点火内燃机的燃料供给系统。