双燃料内燃机的燃料喷射器、双燃料内燃机及其操作方法与流程

1.本发明涉及一种双燃料内燃机的燃料喷射器。此外，本发明涉及一种双燃料内燃机，并且涉及一种用于操作其的方法。


背景技术：

2.特别地，本发明涉及其缸具有至少140 mm、特别是至少175 mm的活塞直径的所谓的大型发动机或大型内燃机的领域。此类大型内燃机例如是船用发动机。
3.已经知道作为船用发动机的双燃料内燃机。根据实践已知的双燃料内燃机可以按其中其燃烧液体燃料的第一操作模式并且按其中其燃烧气体燃料或另一液体燃料的第二操作模式操作。
4.根据de 10 2017 123 315 a1，已知一种具有双燃料喷射器的双燃料内燃机。每一燃料经由单独燃料泵沿双燃料喷射器的方向输送。此外，存在单独密封和润滑油系统。


技术实现要素：

5.从此开始，本发明基于如下目的：创造双燃料内燃机的一种新型燃料喷射器以及一种具有此类燃料喷射器的双燃料内燃机。
6.此目的通过根据权利要求1的燃料喷射器解决。
7.所述燃料喷射器被设计成用于将液体燃料馈送到双燃料内燃机的缸的燃烧室。所述燃料喷射器包括主体、在所述主体的针引导件中可移动地引导的喷嘴针以及由所述主体限定的针燃料室，所述针燃料室可以经由开口联接到所述燃烧室，其中所述开口在所述喷嘴针的第一位置中打开，并且在所述喷嘴针的第二位置中关闭。
8.联接到所述针燃料室的第一管线被引入到燃料喷射器的主体中，其中第一液体燃料可以经由所述第一管线引入到所述针燃料室中。此外，与所述第一管线分开的第二管线被引入到燃料喷射器的主体中，其也联接到所述针燃料室，其中第二液体燃料可以经由所述第二管线引入到所述针燃料室中。
9.根据本发明的燃料喷射器允许到燃烧液体燃料的双燃料内燃机的相应缸的燃烧室中的特别有利燃料喷射。在双燃料内燃机的所定义操作模式中，液体相对不可燃燃料可以经由所述燃料喷射器喷射到相应缸的燃烧室中，即与用于点燃相对不可燃液体燃料的另一液体相对可燃燃料一起喷射到相应缸的燃烧室中。在另一所定义操作模式中，所述燃料喷射器专门用于将相对可燃液体燃料引入到相应缸的相应燃烧室中。因此，根据本发明的燃料喷射器充当主喷射器并且还充当引燃喷射器。可以省略单独引燃喷射器。这允许内燃机的简单的构造。
10.优选地，第二管线经由诸如例如阻风门的控制元件联接到针燃料室，以便特别是当所述液体相对不可燃燃料经由第一管线引入到针燃料室中时按所定义方式将相对可燃液体燃料馈送到针燃料室。
11.根据本发明的进一步发展，第二管线进一步联接到针引导件和/或联接到燃料喷
射器的控制阀的控制室，其中所述液体相对可燃燃料可以经由第二管线馈送到针引导件作为阻隔流体和/或馈送到控制室作为工作流体。于是，所述相对可燃液体燃料还充当阻隔流体和/或工作流体。这允许发动机的特别简单的构造。优选地，第二管线经由另一个阻风门联接到控制阀的控制室。这是优选的，以便按所定义方式将相对可燃燃料馈送到控制阀的控制室。
12.在权利要求9中定义根据本发明的双燃料内燃机。在权利要求10中定义用于操作所述双燃料内燃机的方法。
附图说明
13.根据从属权利要求和以下描述获得本发明的优选进一步发展。通过附图更详细地解释本发明的示例性实施例，但其并不限于此。附图示出：图1是带有双燃料内燃机的船舶推进系统的示意图；图2是穿过双燃料内燃机的燃料喷射器的横截面；图3是用于图示用于操作双燃料内燃机的方法的第一时间图；图4是用于图示用于操作双燃料内燃机的方法的第二时间图。
具体实施方式
14.图1高度示意性地示出船舶推进系统10，其包括带有多个缸12的双燃料内燃机11。
15.在缸12中，燃料燃烧，即在双燃料内燃机11的第一操作模式中的液体相对可燃燃料，以及在双燃料内燃机11的第二操作模式中的液体相对不可燃燃料。
16.在相应燃料的燃烧期间，双燃料内燃机11产生驱动动力，所述驱动动力在图1中用于驱动发电机13。在发电机13中产生电能，所述电能用于驱动船舶的螺旋桨14。
17.此外，图1示出双燃料燃烧发动机11的燃料供应系统15。图2将根据本发明的燃料喷射器16示出为燃料供应系统15的组件。
18.通过燃料供应系统15，相应液体燃料可以在双燃料内燃机11的相应操作模式中馈送到其缸12。
19.针对每一缸12，燃料供应系统15包括至少一个燃料喷射器16、特别是单个燃料喷射器16。
20.在双燃料内燃机11的第一操作模式中，相对可燃液体燃料可以通过此燃料喷射器16馈送到相应缸12。此外，在双燃料内燃机11的第二操作模式中，相对不可燃液体燃料和用于点燃此相对不可燃液体燃料的相对可燃液体燃料可以经由此燃料喷射器16馈送到相应缸12。
21.因此，相应缸12的同一个燃料喷射器16用于在第一操作模式以及第二操作模式两者中将相应液体燃料引入到相应缸12中，即在第一操作模式中，用于专门引入可燃燃料，并且在第二操作模式中，用于点燃不可燃液体燃料和用于点燃所述不可燃液体燃料的可燃液体燃料。因此，同一个燃料喷射器16充当主喷射器和引燃喷射器。
22.图2更详细示出根据本发明的燃料喷射器16。如已经解释的，此燃料喷射器16用于在第一操作模式中将相对可燃液体燃料引入到相应缸中并且用于在第二操作模式中将相对不可燃液体燃料与相对可燃液体燃料一起引入到相应缸中，其中在第二操作模式中，相
对可燃液体燃料用于点燃相对不可燃液体燃料。
23.燃料喷射器16包括优选地多部分主体27、喷嘴针28和控制阀29。
24.喷嘴针28在主体27的针引导件30中可移动地引导。主体27限定针燃料室31。此针燃料室31可以经由开口32联接到相应缸12的燃烧室33。在喷嘴针28的第一位置中，其关闭开口32。在喷嘴针28的第二位置中，其打开开口32。
25.第一管线34被引入到根据本发明的燃料喷射器16的主体27中。此第一管线34联接到针燃料室31，其中第一液体燃料可以经由第一管线34引入到针燃料室31中。
26.除了联接到针燃料室31的此第一管线34以外，与第一管线34分开的第二管线35也被引入到主体27中，其独立于第一管线34联接到针燃料室31。第二燃料可以经由此第二管线35引入到针燃料室31中。
27.当第一管线34通向针燃料室31的与开口32间隔开的部分室31b时，第二管线35通向针燃料室31的相邻于开口32形成的部分室31b，针燃料室31可以经由开口32联接到相应缸12的燃烧室33。因此，当第二管线35相邻于开口32地通向针燃料室31时，第一管线34明显与开口32间隔开地通向针燃料室31。针燃料室31的两个部分室31a、31b经由阻风门状收缩部40彼此联接。
28.在双燃料内燃机11的第一操作模式中，相对可燃液体燃料可以在每一情况下馈送到第一管线34作为第一燃料并且馈送到第二管线35作为第二燃料。因此，在第一操作模式中，可燃液体燃料被馈送到针燃料室31的两个部分室31a、31b。
29.在双燃料内燃机11的第二操作模式中，作为第一燃料的相对不可燃燃料可以馈送到第一管线34，并且作为第二液体燃料的相对可燃液体燃料被馈送到第二管线35，在第二操作模式中，所述相对可燃液体燃料用于点燃所述相对不可燃燃料。因此，相对可燃液体燃料被馈送到针燃料室31的部分室31a，并且相对不可燃液体燃料被馈送到针燃料室31的部分室31b。
30.图1示出其中保持相对可燃液体燃料的燃料箱18。
31.在第一操作模式中，此相对可燃液体燃料经由第一燃料泵17（其也可以称为主泵）馈送到相应燃料喷射器16的第一管线34。此外，在第一操作模式中，源自燃料箱18的相对可燃液体燃料经由第二燃料泵24（其也称为引燃泵）馈送到相应燃料喷射器16的第二管线35。
32.由第二燃料泵24提供的压力优选地稍微高于由第一燃料泵17提供的压力。
33.在双燃料内燃机的第二操作模式中，保持在第二燃料箱19中的相对不可燃液体燃料再次经由第一燃料泵17馈送到相应燃料喷射器16的第一管线34，而在第二操作模式中，源自燃料箱18的相对可燃燃料经由第二燃料泵24馈送到相应燃料喷射器的第二管线35。
34.除两个燃料箱18、19之外，图1还示出梭阀22。准备好相对可燃液体燃料的燃料箱18经由燃料管线20联接到梭阀22，而准备好相对不可燃液体燃料的第二燃料箱19经由燃料管线21联接到梭阀22。
35.特别是当双燃料内燃机11按第一操作模式操作时，燃料箱16经由梭阀22联接到燃料泵17。在第一操作模式中，燃料箱19从燃料泵17脱离。相比之下，当双燃料内燃机按第二操作模式操作时，保持相对不可燃液体燃料的燃料箱19经由梭阀22联接到第一燃料泵17。在第二操作模式中，保持相对可燃液体燃料的燃料箱18经由梭阀22从第一燃料泵17脱离。
36.如根据图1明显的，出自第二燃料泵24的燃料管线23沿缸12的方向延伸，所述燃料
管线23联接到相应燃料喷射器16的第二管线35。出自燃料泵17的燃料管线25沿缸12的方向延伸，燃料管线25联接到相应燃料喷射器16的相应第一管线34。
37.特别是当双燃料内燃机11相应地按第一操作模式操作时，相应燃料喷射器16的两个管线34、35联接到燃料箱18，使得相对可燃液体燃料然后被馈送到相应燃料喷射器16的两个管线34、35。特别是当双燃料内燃机11按第二操作模式操作时，第一管线34联接到燃料箱19，并且相应燃料喷射器16的第二管线35联接到燃料箱18，使得在第二操作模式中，相对不可燃液体燃料然后经由第一管线34馈送到相应燃料喷射器16的针燃料室31，并且相对可燃液体燃料经由第二管线35馈送到相应燃料喷射器16的针燃料室31。
38.第二管线35中的压力稍微高于第一管线34中的压力，使得在第二操作模式中，源自第二管线35的相对可燃燃料可以按所定义方式引入到针燃料室31的部分室31a中，其中针燃料室31、即其部分室31a经由阻风门26联接到第二管线35。通过设计阻风门26的尺寸，可以按所定义方式调节在第二操作模式中引入到部分室31中的相对可燃燃料的量。这特别是按如下方式发生：在第二操作模式中，将源自第二管线35的相对可燃液体燃料引入到部分室31a中，并且将源自第一管线34的相对不可燃液体燃料引入到针燃料室31的部分室31b中。在喷射操作期间，在第二操作模式中，相对可燃燃料最初进入燃烧室33，并且在此之后，相对不可燃液体燃料进入燃烧室33，因此，所述相对不可燃液体燃料可以然后通过所述相对可燃液体燃料按所定义方式在第二操作模式中点燃。
39.在图2中所示的根据本发明的燃料喷射器16的优选示例性实施例中，经由阻风门26联接到针燃料室31的部分室31a的燃料喷射器16的第二管线35也联接到针引导件30，并且联接到燃料喷射器16的控制阀29的控制室36。因此，在双燃料内燃机11的两种操作模式中，相对可燃燃料能够不仅经由第二管线31馈送到针燃料室31，而且还馈送到针引导件30，并且馈送到控制阀29的控制室36。在针引导件30的区域中，所述相对可燃燃料充当阻隔流体，并且在控制阀29的控制室36的区域中，所述相对可燃燃料充当工作流体。根据图2，相应燃料喷射器16的第二管线35经由另一个阻风门37联接到控制阀29的控制室36。
40.如已经解释的，第二管线35中的压力大于第一管线34中的压力。因此，可以在针引导件30的区域中通过阻隔流体确保特别有利的阻隔效果。
41.在燃料喷射器16的特别优选实施例中，第二管线35相应地不仅用于沿针燃料室31的方向馈送可燃燃料，而且还用于沿针引导件30和控制阀29的控制室36的方向馈送此可燃燃料，使得此可燃燃料然后充当阻隔流体和工作流体。这确保内燃机的特别简单的构造。
42.如根据图2明显的，针引导件30定位在针燃料室31与控制阀29的控制室36之间，即在针燃料室31的部分室31b与控制阀29的控制室36之间。
43.此外，图2示出其中接收弹簧39的弹簧室38定位在针引导件30与控制室36之间。弹簧39将喷嘴针28压入其关闭位置中。
44.所述相对可燃液体燃料优选地是具有在100 μm至300 μm之间、优选地在100 μm至200 μm之间的润滑性wsd的液体燃料。所述相对可燃燃料优选地是柴油燃料。所述相对不可燃液体燃料优选地是具有在300 μm至820 μm之间、优选地在400 μm至820 μm之间的润滑性wsd的液体燃料。所述相对不可燃燃料优选地是乙醇或甲醇。
45.除了根据本发明的燃料喷射器16之外，本发明还涉及一种双燃料内燃机11，其中双燃料内燃机11的每一缸12包括至少一个、优选地一个单个根据本发明的燃料喷射器16。
通过燃料喷射器16，相对可燃燃料可以在第一操作模式中馈送到缸12，相对可燃燃料和相对不可燃燃料在第二操作模式中馈送到缸12，其中所述相对可燃燃料用于点燃所述相对不可燃燃料。
46.此外，本发明涉及一种用于操作双燃料内燃机11的方法。在第一操作模式中，将相对可燃燃料经由相应燃料喷射器16专门馈送到缸12，即引入到相应缸12的燃烧室33中。相比之下，在第二操作模式中，将相对可燃燃料和相对不可燃燃料经由相应燃料喷射器16共同引入到相应缸12的燃烧室33中，其中在第二操作模式中，所述相对可燃燃料用于点燃所述相对不可燃燃料。
47.图3示出关于在第二操作模式中相对可燃燃料和相对不可燃燃料可以如何被引入到相应缸12的燃烧室33中的可能性。因此，图3示出在第二操作模式中在时间t上到缸12中的喷射，其中所述喷射在时间t1开始并且在时间t2结束。由于在第二操作模式中相对可燃燃料收集在部分室31a中并且相对不可燃燃料在部分室31b中的事实，出自第一部分室31a的相对可燃燃料最初在时间t1至t3之间被引入到相应缸12的燃烧室33中，在此之后，出自部分室31b的相对不可燃燃料在时间t3至t2之间被引入到相应缸12的燃烧室33中。所述相对不可燃燃料经由所述相对可燃燃料点燃。
48.图4示出用于使用根据本发明的燃料喷射器16喷射燃料的替代程序，其中在图4中，仅出自部分室31a的相对不可燃燃料最初在时间t1至t3之间在相应缸12的燃烧室33中喷射和点燃，以便调节燃烧室33。在时间t3之后，实际主喷射以时间偏移δt在时间t4开始，其中最初再次源自部分室31a的相对可燃燃料、并且在其之后相对不可燃燃料被引入到相应缸12的燃烧室33中。因此，在图4中，喷射被分成时间t1至t3之间的预喷射和时间t4至t2之间的随后主喷射。
49.借助本发明，可以省略单独引燃喷射器。通过同一个燃料喷射器16，在双燃料内燃机11的两种操作模式中，液体燃料可以被引入到相应缸12的燃烧室33中。
50.在第二操作模式中用于点燃所述相对不可燃燃料的相对可燃燃料存储在相邻于开口33或喷嘴针38的针座形成的针燃料室31的部分室31a中。因此，在第二操作模式中，在每一喷射循环中，相对可燃燃料最初进入相应缸12的燃烧室33，使得然后可以经由所述相对可燃燃料适当点燃和燃烧所述相对不可燃燃料。此外，优选地，相对可燃燃料充当阻隔流体和工作流体，即在针引导件30的区域中充当阻隔流体，并且在控制阀29的区域中充当工作流体。
51.这特别是涉及其缸具有至少140 mm、特别是175 mm的活塞直径的所谓的大型发动机或大型内燃机的领域。此类大型内燃机例如是船用发动机。在本发明中，这些被体现为双燃料内燃机。
52.附图标记列表：10 船舶推进系统11 双燃料内燃机12 缸13 发电机14 船舶的螺旋桨15 燃料供应系统
16 燃料喷射器17 燃料泵18 燃料箱19 燃料箱20 燃料管线21 燃料管线22 梭阀23 燃料管线24 燃料泵25 燃料管线26 阻风门27 主体28 喷嘴针29 控制阀30 针引导件31 针燃料室31a 部分室31b 部分室32 开口33 燃烧室34 管线35 管线36 控制室37 阻风门38 弹簧室39 弹簧40 收缩部。