用于将气体燃料喷射到内燃发动机的燃烧室中的燃料阀及方法_2

文档序号:9413401阅读:来源:国知局
br>[0037]在第五方面的第五实施中,贯穿发动机周期喷嘴保持在300°C以上。
[0038]在第五方面的第六实施中,点火液体具有从25cSt到750cST范围内,优选地在75cSt到725cSt之间,并且最优选地在150cSt到700cSt之间的粘度。
[0039]在第五方面的第七实施中,此方法还包括点火液体具有30°C以上,优选地45°C以上,并且最优选地60°C以上的燃点。
[0040]通过详细的描述根据本公开的燃料阀、发动机、方法与使用的其它目的、特征、优点与特性将变得更加显而易见。
【附图说明】
[0041]在下面的本说明书的详细部分中,将参照附图中示出的示例性实施方式更加详细地说明本发明,在附图中:
[0042]图1是根据实例实施方式的大型二冲程柴油发动机的前视图;
[0043]图2是图1中的大型二冲程发动机的侧视图;
[0044]图3是根据图1的大型二冲程发动机的示意性描述;以及
[0045]图4是具有缸体的上部的图1的发动机的气体燃料系统的实例实施方式的示意性描述的横截面视图;
[0046]图5是缸体与气体燃料喷射系统的图4的实施方式的示意性描述的俯视图;以及
[0047]图6是根据本发明的实例实施方式的用于图1中示出的发动机的气体燃料喷射阀的剖面图;
[0048]图7是图6中的一部分的细节图;
[0049]图8是用于图1中示出的发动机中的气体燃料喷射阀的另一个实例实施方式的细节剖面图;
[0050]图9是图6至图8中的燃料阀的立体图;
[0051]图10是用于图6至图9的燃料阀的喷嘴的剖面图;
[0052]图11是示出缸体盖中的图6至图9的燃料阀的位置的剖面图;
[0053]图12是根据另一个实施方式的气体燃料喷射阀的剖面图;
[0054]图13是根据又一个实施方式的气体燃料喷射阀的剖面图;
[0055]图14是图13中的一部分的细节图;
[0056]图15是用于图1中示出的发动机中的气体燃料喷射阀的另一个实例实施方式的细节剖面图。
【具体实施方式】
[0057]在下面的详细描述中,在实例实施方式中将参照大型二冲程低速涡轮增压内燃(柴油)发动机描述压燃式内燃发动机。图1、图2和图3示出了具有曲轴42与十字头43的大型低速涡轮增压二冲程柴油发动机。图3示出了具有吸入与排放系统的大型低速涡轮增压二冲程柴油发动机的示意性描述。在此实例实施方式中,发动机具有成直线的四个缸体I。大型低速涡轮增压二冲程柴油发动机通常具有通过发动机框架13承载的四个到十四个之间的成直线的缸体。发动机可以例如用作远洋轮船中的主发动机或者用作用于操作发电站中的发电机的固定发动机。发动机的总输出可以,例如在从l,000kW到110,000kW的范围。
[0058]在此实例实施方式中发动机是在缸体I的下方区域具有清扫端口并且在缸体I的顶部具有中心排放阀4的二冲程单流式柴油机。清扫空气从清扫空气接收件2通向单个缸体I的清扫端口(未示出)。缸体I中的活塞41压缩清扫空气,燃料从缸体盖中的燃料喷射阀喷射,随后燃烧并且产生排放气体。当排放阀4打开时,排放气体通过与缸体I相关联的排放管流动到排放气体接收件3中并且向前通过第一排放导管18到涡轮增压器5的涡轮6,排放气体从涡轮6经由节能器28通过第二排放导管流向出口 29并进入大气中。通过轴,涡轮6驱动经由空气入口 10供给以新鲜空气的压缩机9。压缩机9将加压清扫空气传送到通向清扫空气接收件2的清扫空气导管11。
[0059]导管11中的清扫空气经过用于冷却清扫空气的中冷器12,这使压缩机保持在约200 °C至36与80 °C之间的温度。
[0060]当涡轮增压器5的压缩机9不能为清扫空气接收件2提供足够压力,即在发动机的低或部分负载情形中时,冷却的清扫空气经由通过电动机17驱动的辅助鼓风机16流通,该鼓风机16对清扫气流加压。在较高的发动机载荷时,涡轮增压压缩机9传送足够的压缩清扫空气,并且那时经由止回阀15绕过辅助鼓风机16。
[0061]图4和图5示出了根据实例实施方式的多个缸体I中的一个的顶部。缸体I的顶盖48设有三个气体燃料阀50用于将气体燃料从燃料阀50的出口,诸如喷嘴,喷射到缸体I中的燃烧室中。此实例实施方式示出了每个缸体三个气体燃料阀50,但是应该理解的是根据燃烧室的尺寸,单个或两个气体燃料阀可以是足够的。气体燃料阀50具有连接到将高度加压气体燃料供给到气体燃料阀50的气体燃料供给导管62的入口 53。三个气体燃料阀50中的一个由供给导管62供给,另外两个气体燃料阀50通过供给导管63供给。在此实施方式中,供给导管62、63是连接到与缸体I相关联的气体蓄积器60的顶盖48中的钻孔。气体蓄积器60接收来自包括气体箱体与高压栗的气体供给系统(未示出)的高压气体。
[0062]在本公开中,“气体燃料”宽泛地限定为在大气压力与周围环境温度下处于气相的任何可燃烧燃料。
[0063]气体燃料阀50还具有一入口,该入口连接到加压点火液体源57,并且构造为通过或多或少的恒定裕度传送压力高于气体燃料压力的高压点火液体。加压点火液体源57的压力至少略微地在气体燃料源60的压力以上。本发明的优点在于根据本发明诸如密封油、海洋柴油、生物柴油、润滑油、重燃料油或甲醚(DME)的普通船用润滑油或燃料油还可以作为点火液体发现额外的用途。
[0064]在此实例实施方式中,每个缸体I都设有气体燃料蓄积器60。气体燃料蓄积器60含有处于高压(例如大约300巴)下的准备传送到缸体I的燃料阀50的一定量的气体燃料。气体燃料供给导管62、63在气体燃料蓄积器60与相关缸体I的相应气体燃料阀50之间延伸。
[0065]窗形阀61布置在气体燃料蓄积器60的出口处并且窗形阀61控制气体燃料从所述气体燃料蓄积器60到气体燃料供给导管62,63的流动。
[0066]在顶盖48中设有三个燃料油阀49以用于发动机基于燃料油运转。燃料油阀以众所周知的方式连接到高压燃料油源。在实施方式中(未示出),发动机构造为仅基于气体燃料运转并且在此实施方式中发动机不具有燃料阀。
[0067]发动机设有控制发动机的运转的电子控制单元ECU。信号线将电子控制单元ECU连接到气体燃料阀50、连接到燃料油阀49以及连接到窗形阀61。
[0068]电子控制单元E⑶构造为针对气体燃料阀正确地定时喷射事件并且通过气体燃料阀50控制气体燃料的剂量。
[0069]电子控制单元ECU打开以及关闭窗形阀61以确保在通过气体燃料阀50控制的气体燃料喷射事件开始以前供给导管62、63被填充以高压气体燃料。
[0070]图6、图7和图9示出了用于将气体燃料喷射到自燃式内燃发动机的燃烧室中并且用于传送点火液体的燃料阀50。燃料阀50包括具有最后端88以及在前端的喷嘴54的细长阀壳体52。最后端88设有多个端口,包括控制端口 72、点火液体端口 78与气体泄漏探测端口 86。最后端88被扩大以形成头部并且在头部中设有孔94以容纳将燃料阀50固定在缸体盖48中的螺栓(未示出)。在本实施方式中,燃料阀布置在中间排放阀4的周围,即相对靠近缸体衬套的壁。燃料喷射阀50的细长阀壳体52与其它部件,以及喷嘴在实施方式中由诸如不锈钢的钢铁制成。
[0071]中空喷嘴54设有喷嘴孔56,喷嘴孔连接到喷嘴的中空内部55 (室或针阀压力室空间)并且喷嘴孔56沿长度分布并且在喷嘴54上径向地分布。喷嘴孔56轴向靠近尖端并且在本实施方式中的径向分布在大约50°的相对窄的范围并且喷嘴孔的径向定向使得喷嘴远离缸体衬套的壁指向。此外,喷嘴的指向使得它们大致沿着与由清扫端口的构造形成的燃烧室中的清扫空气的漩涡方向相同的方向。
[0072]喷嘴54的尖端59 (图10)在此实施方式中是闭合的。喷嘴54的后部或基部51连接到壳体52的前端,并且喷嘴54的室55通向壳体52。在实施方式中,室55是纵向孔,其从闭合尖端延伸到基部51并且通向喷嘴的后部以与阀座69下面的细长阀壳体52的前端中的开口 /出口端口 68连接。
[0073]轴向可移动阀针61通过精确限定的间隙可滑动地容纳在细长阀壳体52中的纵向孔77中。阀针61具有尖端,该尖端构造为与形成在细长阀壳体52中的座69进入密封接合。在实施方式中,座69靠近细长阀壳体52的前端布置。细长阀壳体52设有用于例如经由气体燃料供给导管62、63连接到加压气体燃料源60的气体燃料入口端口 53。气体燃料入口端口 53连接到位于细长阀壳体52中的燃料室58并且燃料室58围绕阀针61的一部分。座69位于燃料室58与室55之间,从而当阀针61被提升时气体燃料可以从燃料室58流动到室55。气体燃料从室55经由喷嘴孔56喷射到缸体I的燃烧室中。
[0074]轴向可移动阀针61具有闭合位置与打开位置。轴向可移动阀针61在闭合位置中放置在座69上。轴向可移动阀针61在其闭合位置中从而防止从气体燃料入口端口 53向喷嘴54的流动。轴向可移动阀针61在其打开位置中从座69提升从而允许从气体燃料入口端口 53向喷嘴54的流动。
[0075]预张紧螺旋弹簧66作用在轴向可移动阀针61上并且使阀针61朝向在座69上的其闭合位置偏置。然而,应该理解的是其它方式,可以提供诸如气压或油压以使阀针61朝向其闭合位置偏置。在实施方式中,螺旋弹簧66的一端与细长阀壳体52的后端接合并且螺旋弹簧66的另一端与
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