供气体操作的内燃活塞式发动机用的燃料系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的供气体操作的内燃活塞式发动机用的燃料系统，该燃料系统包括气态燃料供给系统、第一液体燃料供给系统和第二液体燃料供给系统以及数个用于将液体燃料引入发动机的燃烧室的第一燃料进入系统和数个用于将液体燃料引入燃烧室的第二燃料进入系统，所述第一燃料进入系统属于并且连接于所述第一液体燃料供给系统，所述第二燃料进入系统属于并且连接于所述第二液体燃料供给系统。
【背景技术】
[0002]气体被用来增强内燃活塞式发动机中燃料的浓度。特别是，天然气由于其可获取性和较低的废气排放而被广泛使用。
[0003]典型地，作为活塞发动机中的主要燃料的气态燃料被输送至发动机的燃烧室而与空气混合，从而使气体压力不需要太高。该气体通过喷入非常少量的点火燃料而被点燃，所述点火燃料也被称作引燃燃料，其由于燃烧室内存在的工况而被点燃，进而又点燃前述气态燃料。在此情况下，就气态燃料而言，发动机根据奥拓进程运行。一般来说，所述点火燃料为液体燃料，并使用共轨燃料喷射系统进行喷射，该喷射系统使用轻燃料油(LFO)或船用燃油(MFO)。所述共轨燃料喷射系统是具有优点的，这是因为它可以使点燃过程得到控制，从而使排气的成分相对于排放浓度而言是有利的。
[0004]在船舶或者是电厂里用作产生动力的发动机中，燃料供给系统必须满足一些特别的要求以确保安全性和可靠性。最重要的这样的要求是在任何情况下都不允许出现发动机意料外的停机。因此，气体发动机一般配有仅基于使用液体燃料的备用燃料供给系统。所述备用燃料供给系统一般为流体机械控制，这是因为流体机械的常规燃料供给系统具有高度可靠性。在例如引燃燃料供给系统中出现影响发动机运行的故障时，发动机从以气态燃料为主要燃料并且使用所输送的液体引燃燃料运行转变为只使用通过流体机械燃料供给系统输送的液体燃料来运行。因此，一般情况下，用来发电的大型气体发动机配备有两个液体燃料喷射系统。
[0005]当运行于使用气体作为主燃料并且使用液体燃料作为引燃燃料的所谓气态模式下时，发动机根据奥拓进程来运行，并且当仅使用液体燃料来操作时，发动机根据使用液体燃料作为主燃料的迪塞尔进程来运行，因此仅采用液体燃料即主液体燃料的运行经常被称为迪塞尔模式。
[0006]目前，在迪塞尔模式下运行过程中液体燃料的消耗一般比在气态模式下的消耗大数百倍。因此，出于经济的考虑，重燃料油(HFO)被广泛用于在迪塞尔模式下运行的发动机。因此，在气体发动机中就导致要使用两个独立的燃料供给系统，其包括箱体、输送管道、栗、喷射器等，其用于在迪塞尔模式下使用的重燃料油，在另一方面也用于引燃燃料，其一般为轻燃料油(LFO)。这在一定程度上被认为是缺点，这是因为这样使燃料系统在整体技术上变得复杂并且更占用空间。
[0007]在EP1275840A2中展示了一种直接控制的双同心针喷射器，通过该装置，不同量的燃料可以喷射，从而使内针和外针被设置成在不同的控制压力下打开。该方案的缺点在于针的运行不是完全独立的。
[0008]US7556017B2公开了一种燃料喷射器，其中喷射器中设有独立的第一和第二喷嘴，从而能够在发动机不同的运行工况下提供不同的喷射模式。所述喷嘴设置为从共用的燃料源对喷射燃料进行补给。所述喷嘴在喷射器中也配置为占用共用的空间。
[0009]公开申请EP1275840A2和US7556017B2都依赖于为喷射器中的两个喷嘴使用共用的燃料供给系统。
[0010]EP1586758B1公开了一种气体发动机，其包括气态燃料供给系统、第一液体燃料供给系统和第二液体燃料供给系统，在发动机的每个气缸中具有单独的喷射器，通过改变该喷射器的使用，可以使发动机在不同操作模式下运行。在发动机的第一操作模式下，发动机通过将气态燃料引入到发动机的燃料空气中来运行，由此通过将第一液体燃料喷射到燃烧空气和气态燃料的混合物中来点气体态燃料。该发动机能够在第二操作模式下运行，在该模式下发动机仍然通过将气态燃料引入到发动机的燃烧空气中来运行，并通过将第二液体燃料喷射到燃烧空气和气态燃料的混合物中来点气态燃料。该文献进一步公开了用于两种液体燃料供给系统的燃料都在共用的箱体中，这暗示了燃料供给系统可能共享一个共用的燃料源。
[0011]在W02012/079718A1中，其示出了一种用于气体发动机的燃料供给系统，其中引燃燃料和主液体燃料采用共用的燃料系统，但在每个气缸中具有供引燃燃料和主液体燃料用的独立燃料喷射器。这些喷射器被配置成接收来自共轨的燃料。在共用的燃料轨被用于引燃燃料和主液体燃料这样的方案中，因为在实践中在迪塞尔模式下引燃燃料喷射压力大约是主液体燃料的喷射压力的一半，所以操作上存在挑战。这样，在从气态模式向迪塞尔模式转换或相反转换过程中必须改变轨压力。
[0012]此外，在该方案中，喷射器在燃烧室中的位置相对于燃烧进程，至少相对于气态模式和迪塞尔模式下，未必是最优的，这是因为两个喷射器在发动机的气缸盖处都占据较大空间。这也是在设计活塞顶时需要考虑的一个因素。
[0013]本发明的目的是提供一种用于气体发动机的燃料系统，其能够解决至少一个现有技术中存在的所述问题。
【发明内容】
[0014]根据本发明的燃料喷射单元的特征在权利要求1的特征部分给出。
[0015]根据本发明的供气体操作的内燃活塞式发动机用的燃料系统包括:气态燃料供给系统、第一液体燃料供给系统和第二液体燃料供给系统以及数个用于将液体燃料引入所述内燃活塞式发动机的燃烧室的第一燃料进入系统和数个用于将液体燃料引入所述燃烧室的第二燃料进入系统，所述第一燃料进入系统属于并且连接于所述第一液体燃料供给系统，所述第二燃料进入系统属于并且连接于所述第二液体燃料供给系统。在所述燃料系统中，供一个燃烧室用的所述第一液体燃料进入系统和所述第二液体燃料进入系统被配置在单个具有彼此独立的燃料通道的液体燃料喷射器中。
[0016]根据本发明的实施方式，所述第一液体燃料供给系统和所述第二液体燃料供给系统共享共用的燃料源。有利地，液体燃料供给系统适于采用重燃料油操作。
[0017]当运行于气体模式时，气体被用作主燃料而液体燃料被用作引燃燃料来点燃该气体，并且当仅使用液体燃料运行时，发动机采用液体燃料作为主燃料来运行。根据本发明，发动机在采用迪塞尔循环时仅用液体燃料进行操作，且因此采用主液体燃料的运行可以也可以被称为迪塞尔模式。
[0018]根据本发明的一个实施方式，第一液体燃料供给系统和第二液体燃料供给系统包括独立并且可分别控制的专用共轨系统。
[0019]根据本发明的一个实施方式，第一液体燃料供给系统和第二液体燃料供给系统包括共用栗、控制装置和控制系统，该控制系统被配置为将第一共轨系统中的燃料压力维持在第一设定值，并将第二共轨系统中的燃料压力维持在第二设定值。
[0020]根据本发明的一个实施方式，第一共轨系统包括栗和/或控制系统，该控制系统被配置为将第一共轨系统中的燃料压力维持在第一设定值。
[0021]根据本发明的一个实施方式，第二共轨系统包括栗和/或控制系统，该控制系统被配置为将第二共轨系统中的燃料压力维持在第二设定值。
[0022]根据本发明的一个实施方式，燃料系统包括控制系统，该控制系统被配置为将第二共轨系统中的燃料压力维持在第二设定值，该第二设定值是第一设定值的两倍。
[0023]根据本发明的一个实施方式，所述第一液体燃料供给系统包括共轨系统，并且所述第二液体燃料供给系统包括流体机械喷嘴和专