[发明专利]将气体燃料喷入发动机的燃烧腔室的燃料阀和发动机

说明书

一种将气体燃料喷入发动机的燃烧腔室的燃料阀(50)和发动机，燃料阀(50)包括：点火液体导管(45)，所述点火液体导管(45)从所述点火液体入口端口(46)延伸到所述腔室(58)或在沿着所述轴向孔(77)的长度的第二位置(P2)延伸到所述间隙，其中所述第二位置(P2)比所述第一位置(P1)更靠近所述燃料腔室(58)。优点在于，发动机可以无需经由单独的引燃阀进行外部的引燃喷射即可运行。

技术领域

本发明涉及一种燃料阀，用于将燃料喷入大型二冲程涡轮增压压燃式内燃发动机的燃烧腔室中，其具有以气体运行的燃料供应系统，并涉及一种用于喷射气体到大型二冲程压燃式内燃发动机的燃烧腔室中的方法。

背景技术

十字头型大型低速二冲程压燃式发动机通常用于大型船舶的推进系统或发电厂的原动机。很多时候，这些发动机都是用重质燃油或燃油运行的。

近来，大型二冲程柴油机需要能够处理诸如气体、燃油-水混合物，石油焦等替代燃料。

气体燃料，例如天然气，是相对清洁的燃料，当其作为燃料用于大型单流涡轮增压二冲程内燃发动机的燃料时，与使用重质燃油作为燃料相比，其在废气中具有显著较少量的含硫成分、氮氧化物和二氧化碳。

然而，在大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机中使用气体燃料存在一些问题。其中一个问题是气体在喷入燃烧腔室时压缩点燃的意愿和可预测性，并且意愿和可预测性对于压燃式发动机的控制是必不可少的。因此，现有的大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机在喷射气体燃料的同时，使用油或其他点火液体的引燃喷射，以确保气体燃料点燃的可靠和适时。对于难以点燃的其他燃料(例如，燃油-水混合物)，存在类似的问题。

大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机通常用于推进大型远洋货船，因此可靠性是至关重要的。这些发动机的气体燃料运行还是相对较新的发展，并且以气体运行的可靠性尚未达到传统燃料的水平。因此，现有的大型低速二冲程柴油机都是双燃料发动机，具有以气体燃料运行的燃料系统和以燃油运行的燃料系统，使得它们只能够在燃油上全功率运行。

由于这些发动机的燃烧腔室的大直径，它们通常在每个汽缸上设置三个燃料喷射阀，它们围绕中央排气阀以大约120°的角度间隔开。因此，对于双燃料系统，每个汽缸有三个气体燃料阀，每个汽缸有三个燃油阀，一个燃油喷射阀靠近相应的气体喷射阀设置，以确保气体燃料的可靠点燃，因此汽缸的顶盖是相对拥挤的地方。

在现有的双燃料发动机中，燃油阀已经被用于在气体燃料运行期间提供引燃油喷射。这些燃油阀的尺寸设计成能够仅在满载燃油的情况下输送发动机运行所需的量的燃油。然而，引燃喷射时喷射的油量应尽可能小，以获得所需的减排量。利用全尺寸燃料喷射系统的这种少量的剂量(在满负载下，该全尺寸燃料喷射系统也能够提供运行所需的大量)具有显著的技术问题，并且实际上很难实现，因此在现有的发动机中，每次燃料喷射过程中引燃油的剂量已经比期望的量大，特别是在中等负荷和低负荷下。可以处理少量引燃油的另外的小型喷射系统的替代是相当复杂和耗成本的。而且，另外的小型引燃油喷射阀使得汽缸的顶盖更加拥挤。

一般来说，出于多种原因，不希望以点火液体的单独的引燃喷射运行。事实证明，在3％MCR负载以下使喷油器可靠运行是困难的。其次，汽缸内的任何外部点燃将需要至少最少量的燃料，引燃喷射的长期功能还未被验证。预计磨损的燃料泵可能会削弱引燃喷射功能。另外，预计快速引燃喷射轮廓可能导致燃料系统的磨损增加。