[发明专利]使用碳质含水浆料燃料的柴油型发动机的改进式燃料系统

说明书

本发明提供了一种改进的燃料喷射系统和相关方法，其用于控制构造成使用碳质含水浆料燃料的柴油型发动机中的燃料加热和循环。燃料喷射系统包括：至少一个燃料喷射器，该至少一个燃料喷射器包括燃料穿过其被雾化的喷射器喷嘴和用于对燃料加压以供应到喷射器喷嘴的燃料喷射器泵；和受控排放阀，其流体地连接每个燃料喷射器并定位成允许受控量的碳质含水浆料燃料从燃料喷射器流动。

交叉引用

本申请要求2016年1月13日提交的澳大利亚临时专利申请第2016900094号的优先权，该临时专利申请的内容应理解为通过该引用并入本说明书中。

技术领域

本发明总体上涉及使用碳质含水浆料(carbonaceous aqueous slurries)的柴油型发动机的燃料系统。本发明特别适用于使用碳质含水浆料的柴油型发动机的喷射器装置的受控排放系统和冲洗系统，并且在下文中关于该示例性应用公开本发明将是便利的。

发明背景

本发明的背景的以下讨论意图促进对本发明的理解。然而，应当理解，该讨论不是认可或承认提到的任何材料截至本申请的优先权日被公布、已知或是公知常识的一部分。

用于柴油型发动机中的常规柴油和重燃料油的当前喷射技术采用相对低粘度燃料的压力雾化。对于重燃料油，在其进入发动机高压喷射器泵之前，通过加热(高达165℃)将燃料粘度控制在5mPa.s至20mPa.s。低压燃料以相对恒定的压力提供给燃料系统，以提供燃料油的稳定循环和排放以经由喷射器中的减压阀和弹簧加载阀发生返回到热供给箱(service tank)，一旦来自每次喷射事件的压力降低到低于来自低压输送泵的压力时，该减压阀和弹簧加载阀突然打开。这种循环将燃料系统保持在高温下，有助于空气的移除，并减少燃料切换的时间。

一种新兴技术是使用碳质含水浆料燃料代替用于柴油型发动机的重燃料油，例如如在国际专利公开第WO2015048843号中教导的，其内容应当理解为通过该引用并入本说明书中。碳质含水浆料燃料通常包括细磨含碳颗粒的含水胶体悬浮液。因此，浆料燃料的性质与柴油和燃料油显著不同，特别是具有高得多的粘度以及不稳定和沉降而形成淤渣的倾向，并且在系统中具有浆料燃料的情况下，如果发动机停止，则浆料燃料可能在喷射器喷嘴中干燥。

这些燃料的生产、运输、储存和使用可能导致已经阻碍商业化的许多技术问题。一个重要的问题是无论是在发动机操作期间还是在发动机已经停止时，防止浆料中的含碳颗粒沉降在油箱和燃油管线中，以及防止堵塞燃油喷射设备的较小孔口。避免这一问题的现有技术一直是采用使用燃料循环总管上的弹簧加载减压阀在相对恒定的燃料输送压力下在燃料系统周围持续循环预热的燃料的重燃料油系统。这允许燃料系统在喷射事件之间经由减压阀从燃料喷射器的高压回路排放燃料。然而，减压阀易于损坏并且在浆料燃料的情况下加速磨损。此外，使用预热的供给箱需要将相对大量的燃料(例如，8小时至24小时消耗量)保持在喷射温度。这对于含水浆料燃料而言是有问题的，含水浆料燃料易于随着延长的高温处理而沉降和不稳定。聚结对含水浆料的雾化也特别有害，导致点火延迟增加和燃烧不完全——所有这些均可能造成活塞环损坏和发动机寿命严重缩短，加上燃烧效率降低。

虽然现有技术可以通过使用可变流量输送泵来减少循环流而在一定程度上解决该问题，但是这可能引起其它问题，因为燃料输送压力可能不足以最佳地致动燃料喷射器泵，并且更具体地说，是利用燃料输送压力来缩回高压(喷射)燃料喷射器泵柱塞的柱塞式燃料喷射器泵。

现有技术的另一个问题是，在发动机没有长时间操作的情况下，不能够使用冲洗流体在供给箱之后执行燃料系统的完全和快速的冲洗。

因此，将需要的是提供一种燃料系统，特别是用于柴油型发动机的燃料喷射系统，该燃料喷射系统构造成使用碳质含水浆料燃料，该碳质含水浆料燃料减少了燃料系统中碳质含水浆料燃料的劣化、不稳定和聚结。还将优选的是，在供给箱之后提供燃料系统的更有效的和受控的冲洗。

发明概述