CN104214026A - 内燃机和用于内燃机的含水乳化燃料构建和喷射泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在内燃机中构建和喷射含水乳化燃料(WIF)的泵。所述泵具有由燃料活塞(1；101)限定的燃料室(9；109)，所述燃料活塞被设置为能够在燃料气缸(3；103)中被可往复地驱动，在燃料抽吸时段期间可以通过燃料输入管(5；105)连接至燃料供给通道中的燃料源，并且在燃料排放时段期间可以通过燃料输出管(7；107)连接至燃料供给通道中的燃料释放装置。所述泵具有由水活塞(2；102)限定的水室(10；110)，所述水活塞被设置为能够在水气缸(4；104)中被可往复地驱动，在水抽吸时段期间可以通过水输入管(6；106)连接至燃料供给通道中的水源。其中，在水排放时段期间，燃料室(9；109)可以通过从水室(10；110)通入燃料室(9；109)或通入燃料输入管(5；105)的水输出管(8；108)注入来自水室(10；110)的水，并且水气缸(4；104)和水活塞(2；102)被设置为与燃料气缸(3；103)和燃料活塞(1；101)同轴且水活塞(2；102)由燃料活塞(1；101)驱动。本发明进一步涉及一种装有这样的泵的内燃机。

Description

内燃机和用于内燃机的含水乳化燃料构建和喷射泵

技术领域

本发明涉及一种内燃机，特别是一种大型双冲程燃烧式发动机，例如十字头单流型的大型双冲程柴油发动机。本发明进一步涉及一种用于此类发动机的WIF构建和喷射泵，其中WIF表示含水乳化燃料。

背景技术

在常规的例如在船舶上使用的大型双冲程柴油发动机中，使用重油作为燃料。为了减少NOX的排放，例如通过冷却输入的空气或通过给输入空气注水或者通过冷却再循环的废气或通过给再循环废气注水而做出降低马达中的燃烧温度的尝试。

另一种方法是将水混合到燃料例如柴油、天然气或重油中。为此，从德国专利申请DE4100832A1中已知在混合室中混合水和燃料并随后将由此构建的含水乳化燃料(WIF)喷射到燃烧室中。

此外，从德国专利申请DE19812011A1中已知通过喷嘴在内燃机中喷射WIF。WIF在喷射室中的喷嘴处构建。WIF喷嘴的喷射室被连接至高压燃料供给管线并且通过供水管线与水增压装置的水室相连。水和燃料在用于WIF的喷射室中混合。

水增压装置的水室由气缸中被可往复地驱动的活塞限定。燃料供给管线中的燃料压力被用于驱动活塞。为此，燃料供给管线通过通道和控制阀的设置被连接至燃料室，水增压装置的活塞的扩大直径部被可往复地接收在燃料室中。根据燃料压力通过通道和控制阀的设置是被引导至活塞的扩大直径部的前侧还是后侧，水室被注入低压水或者水室中已有的水被排放。在水室中的水与送入水室和燃料室之间的环室中的燃料的交界处，水和燃料存在一定程度的混合。但是，这仅是少量的WIF，并且与向其供给从水室排放的水的喷嘴处的喷射室中的水和燃料的混合相比没有什么可比性。

但是，对水增压装置和燃料喷射器计时以使得在燃料室被注入高压燃料时始终有水被送入燃料室中是一项复杂且困难的任务。

发明内容

本发明的目标是利用简单和低成本的结构以WIF中水/燃料比的可接受的精度在内燃机特别是上述类型的内燃机的燃料供给通道中构建含水乳化燃料。

该目标通过根据本发明的WIF构建和喷射泵以及装有根据本发明的WIF构建和喷射泵的内燃机实现。

用于在内燃机特别是大型双冲程发动机中构建和喷射含水乳化燃料(WIF)的WIF构建和喷射泵，具有：燃料室，所述燃料室由设置为能够在燃料气缸中被可往复地驱动的燃料活塞限定，并且设有燃料输入管以用于在燃料抽吸时段期间将燃料室连接至燃料源特别是燃料供给泵，并且设有燃料输出管以用于在燃料排放时段期间将燃料室连接至燃料释放装置特别是发动机的喷射阀；水室，所述水室由设置为能够在水气缸中被可往复地驱动的水活塞限定，并且设有水输入管以用于在水抽吸时段期间将水室连接至水源特别是水供给泵；以及从水室引出的水输出管，其特征在于：水输出管从水室通入燃料室或通入燃料输入管，以使得在水排放时段期间，燃料室可以注入来自水室的水，其中水气缸和水活塞被设置为与燃料气缸和燃料活塞同轴且优选地被设置在燃料活塞的前端的前方，并且其中水活塞由燃料活塞驱动。

内燃机，特别是大型双冲程发动机，具有根据本发明所述的WIF构建和喷射泵，特别是被形成为喷射阀附近的高压泵或增压装置的WIF构建和喷射泵。

根据本发明，提出了一种用于构建含水乳化燃料(WIF)的WIF构建和喷射泵，所述WIF构建和喷射泵在内燃机特别是大型双冲程发动机就像十字头单流型发动机例如柴油发动机中被安装在或可安装在燃料供给侧。

WIF构建和喷射泵通常具有与例如根据以上引用的DE4100832A1而公知的双级喷射泵或具有两个压力室的增压泵相类似的构造。但是，根据本发明，WIF的构建是在喷射泵或增压装置中也就是在邻近喷射阀的高压燃料泵中完成。有利的是通向高压燃料泵的管路未被注入乳化燃料。这样就能实现在乳化混合燃料和单纯燃料之间的快速切换。这在“停机”的情况下也是有利的，原因是通向高压燃料泵的管路将不注入蒸汽。应该理解本发明并不局限于WIF，而是也可以被用于将不同于水的辅助液体例如富含乳化剂的水混合到燃料中。

具体地，本发明的WIF构建和喷射泵与在公知的燃料喷设备或增压泵中一样具有被注入燃料的主压力室或燃料室，例如用于通过喷嘴向发动机的燃烧室或共轨供给燃料。燃料室由设置为能够在燃料气缸中被可往复地驱动的燃料活塞限定。燃料活塞例如可以被凸轮装置驱动或者被液压地驱动。WIF构建和喷射泵包括通入燃料室的燃料输入管，以使得燃料室在燃料抽吸时段期间可以连接至燃料供给管路中的燃料源例如低压燃料泵或燃料箱并且可以通过燃料供给管路中的燃料源例如低压燃料泵或燃料箱进行充注。WIF构建和喷射泵进一步包括从燃料室引出的燃料输出管，以使得燃料室在燃料排放时段期间可以连接至燃料供给通道中的燃料释放装置特别是发动机的喷射阀或共轨并且可以向其中排放。

此外，本发明的WIF构建和喷射泵具有被注入水或另一种要在燃料中被乳化的辅助液体的辅助压力室或水室。燃料可以是例如柴油、重油或液化天然气。水室由设置为能够在水气缸中被可往复地驱动的水活塞限定。

正如原则上根据增压装置或双级喷射泵已知的那样，这种辅助活塞(或者在此为水活塞)是由主活塞(或者在此为燃料活塞)驱动。为此，水气缸和水活塞被分别设置为与燃料气缸和燃料活塞同轴。此外，水气缸和水活塞优选地被安置在燃料室前方面向燃料活塞的前端。也就是说，燃料气缸/燃料活塞形成双级泵的主级，而水活塞/水气缸则在主级的前端与主活塞的驱动相对地形成辅助级。但是，同样可行的是水活塞/水气缸形成泵的主级且燃料活塞/燃料气缸形成泵的辅助级，也就是说，燃料活塞/燃料气缸将被安置在水室的前方面对水活塞的前端。

WIF构建和喷射泵包括通入水室的水输入管，以使得水室在水抽吸时段期间可以连接至燃料供给通道中的水源例如水泵或水箱并且可以通过燃料供给通道中的水源例如水泵或水箱进行充注。WIF构建和喷射泵进一步包括从水室引出并且直接或间接地通入燃料室的水输出管，以使得在水排放时段期间燃料室可以注入在水排放时段期间来自水室的水。

可以设置止回阀或其他装置以限制水仅沿排放的方向流动。这意味着在水输入管中可以有一个或多个仅限流入水室的止回阀。这进一步意味着在水输出管中可以有一个或多个仅限沿从水室到燃料室的方向流动的止回阀。

此外，可以设置止回阀或其他装置以限制燃料(在WIF构建之前指纯燃油等且在WIF构建之后指最终用作供燃烧式发动机使用的燃料的WIF)仅沿排放的方向流动。这意味着在燃料输入管中可以有一个或多个仅限流入燃料室的止回阀。这进一步意味着在燃料输出管中可以有一个或多个仅限沿从水室到燃料室的方向流动的止回阀。水输出管如果没有直接通入燃料室则可以通入燃料输入管中的止回阀或燃料输入管在相应的止回阀下游的部分。

根据本发明的WIF构建和喷射泵，我们拥有了一种构造简单、能够将燃料和水或其他物质混合为乳化燃料也就是含水乳化燃料(WIF)然后再喷射乳化燃料的泵。特别地，如果为了驱动水活塞而将燃料活塞固定地连接至水活塞，那么无需昂贵的控制技术即可在构成根据本发明的WIF构建和喷射泵的泵的整个负荷范围内实现WIF中固定的水比例。当然，水室中的压力至少在水排放时段期间必须高于燃料室中的压力，以允许将水从水室排放到燃料室中。室内的压力取决于选择的孔口尺寸、实际的泄漏量以及供给水和燃料的供给压力也就是水泵和低压燃料泵的供给压力，所述水泵和低压燃料泵通常将用作根据本发明装有开创性的WIF构建和喷射泵以用作其高压喷射泵的内燃机例如大型双冲程柴油发动机中的水源/燃料源。

就此而言，特别有利的是将根据本发明的WIF构建和喷射泵与高压喷射泵或者用于将来自燃料源例如低压燃料泵的燃料加压的增压装置相集成。为了实现这一点，WIF构建和喷射泵的燃料室简单地同时用作增压装置的工作容积。WIF构建和喷射泵可以实施为例如在大型双冲程发动机中特别是在大型双冲程柴油发动机中经常使用的用于充注高压共轨的增压泵。也就是说，这样的发动机可以装有WIF构建和喷射泵来代替已知的增压泵。可选地，WIF构建和喷射泵也可以与其他类型的燃料泵例如用于直接喷射加压燃料的泵喷射器相集成。另外，在此情况下，根据本发明的WIF构建和喷射泵的燃料室有利地用作泵喷射器的压力室。同时也可以将WIF构建和喷射泵集成到燃料供给通道中更加上游的低压燃料泵内，这在腐蚀方面的有利之处在于水的混合根据本发明尽可能远地在下游进行，也就是在燃料喷射器或高压增压装置中进行。如上所述，这在安全方面也是有利的，并且能够实现在使用纯燃料或用于燃烧的WIF之间的快速切换。

特别地，对于本发明的那些进一步改进，其中WIF构建和喷射泵被集成到共轨供给增压泵、泵喷射器或类似装置中，如果WIF的构建能够在一种工作模式中燃料的增压或喷射仍然有效时被停止并且WIF的构建(以及随后的增压或喷射)能够在另一种工作模式中被打开则是有利的。相应地，在燃料和乳化燃料之间改变或相反地改变是可行且快速的。

为此，截止阀优选地被设置在水输入管中。对于WIF的构建来说，如果不需要WIF的构建，那么水输入管中的截止阀就相应地打开和关闭。也就是说，水输入管中的截止阀能够在打开位置和关闭位置之间切换。可选地或附加地，可以设置另外的从水室引出且通过截止阀堵塞的泄水管。对于WIF的构建来说，如果不需要WIF的构建，那么泄水管中的截止阀就相应地关闭和打开。也就是说，泄水管中的截止阀能够在打开位置和关闭位置之间切换。

各种有利的进一步改进是后续的从属权利要求的主题。

例如，如果水活塞被固定地连接至燃料活塞，那么它们可以形成具有串联活塞结构的单一部件。

在本发明的一种变型中，在燃料活塞的抽吸冲程期间，由水活塞在压缩冲程中将水压入燃料室。

为此，水活塞通过用于水活塞的活塞杆也就是水活塞杆连接至燃料活塞。水活塞杆从燃料活塞的前端凸出，其中水活塞杆具有比水活塞更小的直径并且穿过活塞杆通道，活塞杆通道具有比水气缸更小的直径。水活塞杆穿过活塞杆通道的通路优选地被密封，也就是说，水活塞杆和活塞杆通道的配合形成密封或设有密封件。水室能够相应地定位在水活塞的活塞杆侧，以使水室通过由延伸穿过活塞杆通道的水活塞杆形成的密封或者在延伸穿过活塞杆通道的水活塞杆处的密封与燃料室分隔开。在串联的燃料活塞-水活塞的收回期间，水室将被加压(水活塞压缩冲程)且燃料室将被扩大(燃料活塞抽吸冲程)。在此阶段由此构成水排放时段，水将相应地从水室经水排放管被压入燃料室。

可选地，WIF构建和喷射泵可以具有这样的结构：其中与燃料(更精确地说是WIF)的排放或喷射同时地进行向混合室(也就是燃料室)中的水排放，以使得在燃料气缸的排放冲程期间，水经过从水室引出的水输出管被压入燃料室。在此，水活塞和燃料活塞如上所述同步地且无时间偏差地完成抽吸冲程和排放或压缩冲程。

为此，水活塞可以被形成为从燃料活塞的前端凸出的凸部或者通过水活塞杆连接至燃料活塞，其中水室在水活塞的前端的前方并由此至少通过水气缸中的水活塞与燃料室分隔开，原因是水室与燃料室相比位于水活塞的相对侧。优选地，水室和燃料室至少通过水活塞分隔开的间隔形成密封或设有密封件例如围绕水活塞或水活塞杆包裹的密封环。

另一些进一步的改进涉及水输出管的构成。尽管相对清楚的是燃料输入管、燃料输出管(即用于WIF的输出管)和水输入管能够在实践中用作通入相应气缸的气缸壁的通道，但是对于水输出管的设置存在不同的可选方案，这些方案可以彼此替代地实施或者可以共存。

首先，关于水输出管的位置和通入水输出管的元件存在不同的可能性。其次，关于多条水输出通道整体地形成水输出管存在不同的可能性，并且再次，如果水输出通道的数量大于一，那么关于形成水输出管的水输出通道彼此间的相对位置存在不同的可能性。

通常，水输出管可以表现为从水室通入燃料室的一条或多条水输出通道。多条水输出通道可以通入水活塞(并且如果存在则可以通入水活塞杆)。

例如，多条水通道或一般而言是水输出管可以包括直通道例如用于优选地在水活塞的轴线(同时也是燃料活塞的轴线)上避免失衡。在其燃料室侧，多个径向设置的输出部可以遵循水能够从中经过而被通入燃料室，只要水活塞的环段即水输出通道的径向设置的输出部的输出孔所在的部分位于燃料室中即可，也就是说只要水活塞不沿朝向水室的方向运动得过远以至于输出孔被壁段(例如活塞杆通道)覆盖或封闭即可，所述壁段通过周向围绕水活塞或水活塞杆分隔燃料室和水室。在水室侧，水输出通道穿过水活塞的输入段也可以被构造为径向延伸的、终止于水活塞的外周面中的输入部构成的环。水输出通道相应地打开，只要水活塞未朝向燃料室运动得过远以至于水输出通道的孔口位于水室中且未被分隔水室与燃料室的壁段覆盖或封闭即可。

但是，也可以将水输出通道的水室输入孔口设置为在轴向面对的活塞表面中轴向地通入水活塞。在这样的进一步改进中，其中水室与燃料室相比位于水活塞的相对侧，水输出通道穿过水活塞的入口可以简单地对准其轴向延伸的部分，以使其朝向水室的孔口位于水活塞的轴线上。在进一步的改进中，其中水室与燃料室相比位于水活塞的同侧，从面对水通道的轴向活塞表面起始的同轴设置的输入部构成的环可以通过径向延伸的通道部连接至中心的轴向延伸通道部，中心的轴向延伸通道部轴向通入水活塞。

在水输出通道穿过水活塞的燃料室侧的开口处，燃料活塞上的水活塞固定部使得中心延长段不可能与轴向通道段对齐。如果水输出通道的孔口需要被设置在轴向面对燃料活塞的表面中面对燃料室，那么可以类似于上述的水室侧的输入部，同轴设置的输出部构成的环终止于轴向面对燃料活塞的表面中面对燃料室，该输出部通过径向延伸的通道部连接至中心的轴向延伸通道部，中心的轴向延伸通道部相应地不仅必须通入水活塞并且如果有水活塞杆还要通入水活塞杆，而且还要在一定程度上通入燃料活塞，燃料活塞直接附连至水活塞或者通过水活塞杆附连至水活塞。

在另一种构造中，水输出管能够包括或包含多条水输出通道，所述多条水输出通道通入壳体的壁段例如周向围绕水活塞杆或凸部的壁段，所述凸部从燃料活塞的前端表面凸出并且形成水活塞的一部分或者固定地连接水活塞与燃料活塞。为了水在燃料中的良好分配，如果不仅设有一条水输出通道，而且例如水输出通道构成的环围绕串联的燃料活塞-水活塞的轴线同轴地设置，则可以是有利的。

尽管这样的壳体内部的输出通道构造能够在水室和燃料室位于水活塞同一侧的进一步改进中通过直通道相对简单地实现，但是如果水室与燃料室相比位于水活塞的相对侧，那么也可以通过壳体内部的水输出通道连接水室和燃料室。一条或多条水输出通道相应通入的壳体的壁部相应地是周向围绕水活塞的气缸壁。一条或多条水输出通道的输入孔口相应地必须安置在周向的水气缸表面或远端轴向面对的水气缸表面中并且必须通过例如径向横孔连接至各自的壁内水输出通道的直线和轴向延伸的部分。这样，水输出通道可以在任意选定的位置通入燃料室。

用于连接水室和燃料室以形成水输出管的至少一部分的另一种可能性是在水活塞/水气缸的配合处和/或水活塞杆/活塞杆围绕的壁部的配合处接受一定程度的泄漏，这种泄漏即使不需要实际上也经常是无法完全避免的。

还可以想到的是通过围绕其轴线转动水活塞让水输出管部分地延伸穿过水活塞和/或水活塞杆并部分地穿过壳体的壁部以使WIF的构建可拆分，其中连接可以位于水活塞杆的外周壁中的孔口处以及形成水活塞杆通道的壁部中相应的孔口处，该连接将随着串联的燃料活塞-水活塞的每一次往复运动而被占据。孔口沿轴向方向可以相当长。

进一步希望使WIF中的水滴的尺寸较小。因此，用于在从水输出管/水输出通道流过并且特别是流出的液流中构建湍流的装置可以是有利的，例如节流阀或锐缘等。在此情况下进一步有利的是在水输出管的末端也就是每一条水输出通道通入燃料室的孔口处设置喷嘴或优选地设置雾化器以用于高效地雾化排放到燃料室中的水。

另一种进一步的改进涉及补偿在通入燃料箱的水输出通道末端的上述喷嘴或雾化器处的压力损失。为了实现向水室中附加压力，另一个加压室被设置在与水室相比水活塞的相对侧。加压室可以例如通过由泵提供的加压介质(水、油等)注入液压。优选地，加压室可以与水室的充注和排放反向同步地充注和排放，目的是为了对水活塞的运动准确计时。为了实现这一点，可以设置准确可控的电磁阀以在另一条通道关闭时打开加压介质输入通道或加压介质输出通道。进一步优选地，加压室的充注(和排放)是例如通过截止阀或通过电磁阀而可拆分的，截止阀安置在加压介质输入通道中，电磁阀可以在打开通入压力释放装置的输出通道的位置和关闭输入通道的位置之间切换。

更进一步地，水活塞而且也包括燃料活塞可以被形成为柱塞也就是作为插入相应的腔室中而无需与气缸壁密封地接触的活塞。密封件可以相应地围绕对应的活塞杆或柱塞的活塞杆状部分以及周围的壁段沿周向布置。

在水室与燃料室相比位于水活塞的另一侧的进一步改进中，有利的是在串联活塞的抽吸时段期间具有相同的水供给压力和燃料供给压力以保持WIF中的水/燃料比例恒定。

附图说明

将结合附图介绍本发明的优选实施例。

图1示出了根据现有技术用于大型双冲程柴油发动机的燃料增压泵的透视图；

图2示出了图1所示增压泵的截面图；

图3示出了集成有根据本发明一个实施例的WIF构建和喷射泵的增压泵；以及

图4示出了集成有根据本发明另一个实施例的WIF构建和喷射泵的增压泵。

具体实施方式

在图1和图2中仅为了图解说明而示出了现有技术中的增压泵，与图3和图4中的对应元件具有类似功能的元件带有与那些对应元件相同的附图标记但是标注有单引号。增压泵整体标注为A。这是直接在大型双冲程柴油发动机的喷射阀上游使用的常规增压泵。该增压泵将燃料输入管5'连接至燃料供给通道的上游侧且将燃料输出管7'连接至喷射阀。

增压装置被形成为具有壳体3'的、在壳体3'中以两部分形成的液压气缸，活塞1'被可往复地接收，活塞1'具有双级构造并且通过其下方的大直径的一级被密封地接收在壳体下部的相应孔中，同时其上方的柱塞状的一级与壳体3'的上部共同限定燃料室9'，燃料室9'通过输入管5'连接至燃料供给侧并且通过燃料输出管7'连接至喷射阀。

在下文中，将参照图3和图4介绍本发明的实施例，其中类似于图1和图2所示的内容示意性地示出了集成到增压泵中的WIF构建和喷射泵中的区域。图3和图4所示的区域对应于图2中的细部III。

根据图3和图4示出的本发明的实施例，在燃料柱塞1；101的前活塞面的前方(或者在图3和图4中是上方)设有附加的水气缸4；104，这在广义上对应于燃料柱塞1'，但是在顶部承担与水活塞2；102的附连，水活塞2；102已被固定至燃料活塞1；101，在装有常规凸轮轴的一端由燃料活塞1；101驱动并限定水气缸中的水室10；110。

水室10；110通过水输入管6；106连接至水供给装置例如图3所示的水泵20。此外，水室10；110通过水输出管8；108连接至燃料室9；109。水输出管8；108由若干条水输出通道形成，在图3和图4的实施例中由两条水输出通道形成。在另一些实施例中也可以通过由多于两条的水输出通道构成的环来形成。在每一条水输出通道的燃料室侧的一端设置雾化器17；117，目的是为了向燃料室9；109内的燃料中喷射小水滴，以使水在其中精细分布并且由此能够实现WIF(含水乳化燃料)的制备。

燃料输入通道5；105并且还有燃料输出通道7；107设有止回阀13；113和14；114，目的是为了防止燃料或WIF回流流出燃料室9；109进入燃料输入管5；105并且防止已经在燃料输出管7；107中的燃料或WIF回流到燃料室9；109中。

类似地，水输入通道6；106设有止回阀15；115，目的是为了防止水室10；110中的水回流到水输入管6；106中。此外，止回阀18；118被设置在水输入管6；106中，以使得在不需要的情况下例如在发动机的冷启动阶段时可以停止WIF的构建。这种效果可以通过图3示出的附加泄水管(但是不限于该实施例)而进一步地得到支持，所述附加泄水管可以通过用于WIF构建的截止阀19关闭并且可以在不需要WIF构建时打开。

正如也仅结合图3的实施例示出的那样，但是不局限于该实施例，形成水输出管8；108的每一条水输出通道设有止回阀以仅限沿从水室10通入燃料室9的方向流动并防止回流。

图3和图4所示实施例之间的主要差异在于水室10和水室110各自的位置。尽管在图3中水室10被设置在水活塞2的下方，这意味着与燃料室9相比位于水活塞2的相同侧，但在图4中，水室110位于水活塞102的上方，这意味着与燃料室109相比位于水活塞102的相对侧。

结果，在图3的实施例中，由于水活塞2通过水活塞杆11被固定地连接至燃料活塞1，因此水在燃料活塞1的抽吸冲程期间被压入燃料室9。要理解的是水活塞杆11被可滑动地接收在由WIF构建和喷射泵的壳体的壁段形成的活塞杆通道中，其中该配合形成密封或设有密封件，目的是为了确保至少没有预料不到的泄漏能够给出供流体绕过水输出管8而在水室10和燃料室9之间流动的路径。

与此相反，在图4的实施例中，水在燃料活塞101的排放(或压缩)冲程期间从水室110排入燃料室109，原因是水活塞102被构造为从燃料活塞101顶部的轴向面对的表面凸出的凸部的顶端。

在两个实施例中，水活塞和燃料活塞的机械连接导致在由此构成的串联燃料活塞-水活塞的完整的速度范围内始终保持WIF中水的固定百分比。

此外，在图3的实施例中，为了形成水室10，水活塞2必须具有比水活塞杆11更大的直径，而在图4的实施例中，水活塞102能够以基本不变的直径从燃料活塞101凸出(如图所示)，或者能够类似于图3具有活塞杆状的带动水活塞的凸部，其中水活塞与活塞杆的直径相比具有放大的直径，或者能够如图4中的虚线所示具有活塞杆状的带动水活塞的凸部，其中水活塞具有比活塞杆更小的直径。

如果水气缸也如图4中的虚线所示具有较小的直径，那么后一种情况可以是有效的，此时活塞杆为了在较小的容积上集中压力而围绕壁段并由此无需任何外部措施地在水室中实现比在燃料室中更高的压力。否则，水可以用比燃料更高的供给压力送往相应的腔室，目的是为了驱动燃料室中的水，或者在燃料活塞与燃料气缸的配合处与在水活塞(杆)与水气缸和/或水活塞杆通道的配合处相比可以允许有更多的泄漏。

可选地，如图3所示，可以将附加的加压室12设置在水气缸4中但是与水室10相比位于水活塞2的相对侧，该加压室12接受加压介质的注入，目的是为了补偿雾化器17处的压力损失。尽管并未示出，但是原则上可行的是这样的加压室也可以在图4的实施例中设置，只要水活塞102具有比将其连接至燃料室101的活塞杆更大的直径即可。

如图3所示，加压室可以通过能够在两条路径之间切换的电磁阀22选择性地连接至加压介质泵20或排放容器21，该电磁阀22被安置在加压室12的加压介质输入通道中。阀22的切换可以与水室10的充注和排放反向同步，以使附加的压力能够帮助将水排放到燃料室9中而不是造成阻碍，或者阀22可以切换到将加压室12连接至排放容器21的位置以停止额外的加压。

关于水输出管8；108，水输出通道分别形成水输出管8；108，它们可以如图3中的水输出管8所示被引导穿过泵的壳体的壁段，和/或可以如图4中的水输出管108所示被引导穿过水活塞102。尽管在图3中壳体内部的水输出管8较短且没有弯曲，并且在图4中活塞内部的水输出管108在本实施例中看起来也比壳体内部的水输出管更短，但是原则上在一个实施例中壳体内部的水输出通道也可以具有图4中的构造，并且活塞内部的一条或多条水输出通道也可以是图3中的构造。此外，一条或多条水输出通道通入燃料室的嘴口的位置可以根据需要构造，例如参见图4中的虚线所示。对于水室中的一条或多条水输出通道的一个或多个输入孔口来说同样如此。

无需背离本发明即可想到图示实施例的各种修改。

Claims (21)

1.用于在内燃机特别是大型双冲程发动机中构建和喷射含水乳化燃料(WIF)的WIF构建和喷射泵，具有：

燃料室(9；109)，所述燃料室(9；109)由设置为能够在燃料气缸(3；103)中被可往复地驱动的燃料活塞(1；101)限定，并且设有燃料输入管(5；105)以用于在燃料抽吸时段期间将燃料室(9；109)连接至燃料源特别是燃料供给泵，并且设有燃料输出管(7；107)以用于在燃料排放时段期间将燃料室(9；109)连接至燃料释放装置特别是发动机的喷射阀，

水室(10；110)，所述水室(10；110)由设置为能够在水气缸(4；104)中被可往复地驱动的水活塞(2；102)限定，并且设有水输入管(6；106)以用于在水抽吸时段期间将水室(10；110)连接至水源特别是水供给泵，以及

从水室(10；110)引出的水输出管(8；108)，

其特征在于：

水输出管(8；108)从水室(10；110)通入燃料室(9；109)或通入燃料输入管(5；105)，以使得在水排放时段期间，燃料室(9；109)可以注入来自水室(10；110)的水，其中

水气缸(4；104)和水活塞(2；102)被设置为与燃料气缸(3；103)和燃料活塞(1；101)同轴且优选地被设置在燃料活塞(1)的前端的前方，并且其中

水活塞(2；102)由燃料活塞(1；101)驱动。

2.根据权利要求1所述的WIF构建和喷射泵，其中水活塞(2；102)被固定地连接至燃料活塞(1；101)。

3.根据权利要求2所述的WIF构建和喷射泵，其中水活塞(2)通过水活塞杆(11)连接至燃料活塞(1)，所述水活塞(2)从燃料活塞(1)的前端凸出，其中水活塞杆(11)具有比水活塞(2)更小的直径并且优选密封地穿过活塞杆通道，所述活塞杆通道具有比水气缸(4)更小的直径，其中水室(10)位于水活塞(2)的活塞杆侧并且通过活塞杆通道中的水活塞杆(11)优选密封地与燃料室(9)分隔开。

4.根据权利要求3所述的WIF构建和喷射泵，其中水输出管至少部分地由形成活塞杆通道的壁部和水活塞杆之间的泄漏构成。

5.根据权利要求3或4所述的WIF构建和喷射泵，其中水输出管(8)至少部分地由特别为环形设置的、围绕壁通入柱状水活塞杆的多条水输出通道构成。

6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中水输出管至少部分地由通入水活塞杆的多条水输出通道构成。

7.根据权利要求3至6中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中加压室(12)与水室(10)相比位于水气缸(4)的相对侧并且可以注入液压，所述液压优选地足够高以用于将水雾化，其中进一步优选地加压室(12)可以与水室(10)的充注和排放反向同步地充注和排放，并且其中进一步优选地加压室(12)的充注是可拆分的。

8.根据权利要求2所述的WIF构建和喷射泵，其中水活塞(102)被形成为从燃料活塞(101)的前端凸出的凸部或者通过水活塞杆连接至燃料活塞，其中水室(110)位于水活塞(102)的前端且至少通过水气缸(104)中的水活塞(102)优选密封地与燃料室(109)分隔开。

9.根据权利要求8所述的WIF构建和喷射泵，其中水输出管至少部分地由水活塞和周向围绕水活塞的水气缸的壁部之间的泄漏构成。

10.根据权利要求8或9所述的WIF构建和喷射泵，其中水输出管至少部分地由特别为环形设置的、通入水气缸的气缸壁的多条水输出通道构成。

11.根据权利要求8至10中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中水输出管(108)至少部分地由通入水活塞(102)的多条水输出通道构成。

12.根据先前的权利要求5，6，7，10或11中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中每一条水输出通道设有仅限沿从水室(10；110)到燃料室(9；109)的方向流动的止回阀(16)。

13.根据先前的权利要求5，6，7，10，11或12中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中水输出通道开向燃料室(9；109)中的每一个开口设有雾化器(17；117)。

14.根据权利要求8至13中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中水加压活塞与水气缸相比位于水室的相对侧并且可以注入液压，所述液压优选地足够高以用于将水雾化，其中进一步优选地水加压活塞可以与水室的充注和排放反向同步地充注和排放，并且其中进一步优选地水加压活塞的充注是可拆分的。

15.根据先前的权利要求中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中燃料活塞(1；101)是柱塞(1；101)。

16.根据先前的权利要求中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中水活塞(2；102)是柱塞(2；102)。

17.根据先前的权利要求中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中所述WIF构建和喷射泵被形成为用于将从燃料源喷射到共轨中或直接喷射到发动机的燃烧室中的燃料加压的增压装置，其中燃料室(9；109)用作通过燃料活塞(1；101)注入压力的增压装置的工作容积。

18.根据先前的权利要求中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，具有用于在燃料增压有效时停止WIF构建的装置，优选地是设置在水输入管(6；106)中的截止阀(18；118)，和/或从水室(6)引出的附加泄水管设有截止阀(19)，其中在水输入管(6；106)中的截止阀(18；118)具有用于WIF构建的打开位置和用于停止WIF构建的关闭位置和/或在泄水管中的截止阀(19)具有用于WIF构建的打开位置和用于停止WIF构建的关闭位置。

19.根据先前的权利要求中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，其中燃料室(9；109)、水室(10；110)和水输出管(8；108)被容纳在共同的壳体中，并且其中燃料输入管(5；105)通入壳体的壁部以用于连接燃料室(9；109)与壳体的燃料输入端口，水输入管(6；106)通入壳体的壁部以用于连接水室(10；110)与壳体的水输入端口，并且燃料输出管(7；107)通入壁部以用于连接燃料室(9；109)与壳体的燃料输出端口。

20.内燃机，特别是大型双冲程发动机，具有根据先前的权利要求中的任意一项所述的WIF构建和喷射泵，特别是被形成为喷射阀附近的高压泵或增压装置的WIF构建和喷射泵。

21.根据权利要求20所述的内燃机，具有：燃料源，特别是连接至燃料输入管(5；105)的燃料供给泵；燃料释放装置，特别是连接至燃料输出管(7；107)的发动机燃烧室或共轨中的喷射阀；水源，特别是连接至水输出管(8；108)的水供给泵。