CN104755744B - 燃料喷射泵装置和用于操作内燃发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

用于双燃料内燃发动机的燃料喷射泵装置包括：泵体（1）；至少一个布置在所述泵体（1）内的燃料室（10）；至少一个往复式柱塞（2），所述柱塞突出到所述燃料室（10）中以加压该室（10）中的液体燃料；柱塞移动机构（5、11），所述柱塞移动机构用于在所述柱塞（2）和驱动燃料喷射泵的旋转凸轮之间建立机械连接；以及用于在所述燃料喷射泵不用于加压燃料时破坏所述柱塞（2）和所述凸轮之间的机械连接的设备（4、6、7）。本发明还涉及一种用于操作双燃料发动机的方法。

Description

燃料喷射泵装置和用于操作内燃发动机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于双燃料内燃发动机的燃料喷射泵装置。本发明还涉及一种用于操作双燃料内燃发动机的方法，该双燃料内燃发动机包括供发动机的每个汽缸用的凸轮驱动燃料喷射泵。
背景技术
可基于气体燃料和液体燃料操作的所谓的双燃料发动机提供了高效率和燃料的灵活性。在某些类型的大型双燃料发动机中，发动机的每个汽缸均设置有自己的燃料喷射泵，其用于在发动机以液体燃料模式操作时使燃料加压。每个燃料喷射泵均由旋转凸轮驱动，该旋转凸轮在泵内移动一个或多个柱塞。当基于气体燃料操作时，发动机能利用奥托燃烧过程或柴油机燃烧过程。在气体燃料模式中，共轨系统用来将少量液体引燃燃料喷射到汽缸或预燃室中。因为共轨系统用于喷射液体引燃燃料，因此在气体燃料模式中不需要每个汽缸的单独的燃料喷射泵。这种发动机例如能用于离岸应用和船舶或者用在发电厂。在许多应用中，发动机主要基于气体燃料操作，并且液体燃料模式仅在气体燃料无法使用时被使用。因此，燃料喷射泵可能大部分时间不必要运行。由于机械损失，这增加了发动机的燃料消耗并且还引入燃料喷射泵的磨损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的用于双燃料内燃发动机的燃料喷射泵装置。本发明的另一目的在于提供一种改进的用于操作双燃料内燃发动机的方法，所述发动机包括供该发动机的每个汽缸用的凸轮驱动燃料喷射泵。在所述燃料喷射泵中，液体燃料由至少一个与旋转凸轮机械连接的往复式柱塞加压。
根据本发明，燃料喷射泵装置包括泵体、至少一个布置在所述泵体内的燃料室、至少一个突出到所述燃料室中以加压该燃料室中的液体燃料的往复式柱、用于在所述柱塞和驱动所述燃料喷射泵的旋转凸轮之间建立机械连接的柱塞移动机构以及用于在所述燃料喷射泵未用于加压燃料时破坏所述柱塞和所述凸轮之间的机械连接的设备。
在根据本发明的用于操作双燃料内燃发动机的方法中，每个燃料喷射泵的柱塞和相应的凸轮之间的机械连接被破坏以防止柱塞在发动机基于气体燃料操作时移动该柱塞。
通过根据本发明的燃料喷射泵装置，当发动机基于气体燃料操作时，可使燃料喷射泵不能使用。通过根据本发明的装置和方法，发动机的燃料经济能得到改进，并且燃料喷射泵的生命周期能得到延长。
根据本发明的实施方式，所述装置包括液压流体室和活塞，该活塞布置在该液压流体室中以使柱塞移动远离凸轮。
根据本发明的另一实施方式，柱塞移动机构包括凸轮从动单元和推杆，该推杆布置在柱塞和凸轮从动单元之间，并且液压流体室围绕推杆布置。
根据本发明的另一实施方式，活塞是绕推杆布置的套筒状部件。
根据本发明的另一实施方式，液压流体是发动机的润滑油。根据本发明的另一实施方式，液压流体是用于发动机中的燃料。
根据本发明的另一实施方式，所述装置包括用于加压液压流体的液压泵。
根据本发明的实施方式，在方法中，通过在液压流体室的端部和与柱塞机械连接的活塞之间将液压流体引入液压流体室来使柱塞移动远离凸轮。
根据本发明的另一实施方式，液压流体由液压泵加压。
根据本发明的另一实施方式，液压泵在发动机基于气体燃料操作时被操作，并且液压流体室中的压力低于预定水平。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方式的燃料喷射泵装置。
具体实施方式
现在参照附图更加详细地描述本发明的实施方式。
图1中示出了根据本发明的实施方式的燃料喷射泵装置。使用本装置的发动机是大型双燃料内燃发动机，诸如船用发动机或者用于在发电厂产生电能的发动机。发动机可基于液体燃料(诸如轻或重燃油)和气体燃料(诸如天然气或生物气)操作。
发动机设置有供其每个汽缸用的一个燃料喷射泵。燃料喷射泵在发动机基于液体燃料操作时使用。通过供发动机的每个汽缸用的单独的燃料喷射泵，所喷射的燃料的量和喷射正时在每个汽缸中可被单独地调节。燃料喷射泵包括泵体1。在泵体1内，存在燃料室10，液体燃料可从燃料管道23通过燃料入口3被引入燃料室中。发动机设置有用于在相对低的压力下将液体燃料引入燃料室10的燃料供给泵。往复式柱塞2突出到燃料室10中以加压被引入燃料室10中的燃料。每个燃料喷射泵还都可设置有两个燃料室10以及两个柱塞2。在该情况下，其中一个柱塞2可用于调节喷射正时，并且另一柱塞2能用于调节所喷射的燃料的量。燃料喷射泵由附接至旋转凸轮轴(未示出)的凸轮驱动。燃料喷射泵装置包括在凸轮和柱塞2之间建立机械连接的柱塞移动机构5、11。柱塞移动结构5、11将凸轮的旋转运动转换成柱塞2的往复运动。在图1的实施方式中，柱塞移动机构包括凸轮从动单元11和推杆5，该推杆布置在凸轮从动单元11和柱塞2之间。凸轮从动单元11包括沿旋转凸轮的表面前进的凸轮从动轮12。推杆5将凸轮从动单元11的运动传送给柱塞2。绕柱塞2布置的弹簧8朝着凸轮从动单元11和凸轮推动柱塞2和推杆5。弹簧8的凸轮轴端抵靠附接至柱塞2的弹簧支承板9被支承。燃料喷射泵的底部设置有第二弹簧13，该第二弹簧将凸轮从动单元11推靠在凸轮轴的凸轮上。加压燃料通过燃料出口(图1中未示出)被供应到发动机的汽缸，该燃料出口布置在燃料室10的上部。液体燃料的喷射以及喷射正时和所喷射的燃料的量的调节通过齿条18和小齿轮19以常规的方式工作并且因此这里不进行更详细地描述。
当发动机基于气体燃料操作时，少量的液体引燃燃料被用于点燃气体燃料。为了将引燃燃料喷射到发动机的汽缸或预燃室中，发动机设置有共轨系统。因此当发动机处于气体模式时，不需要燃料喷射泵。每个燃料喷射泵装置均设置有用于在燃料喷射泵不被用于加压燃料时破坏凸轮和柱塞2之间的机械连接的设备4、6、7。因此能防止柱塞2的往复运动，并且当发动机基于气体燃料操作时使燃料喷射泵不能使用。这降低了发动机的燃料消耗和燃料喷射泵的磨损。
在图1的实施方式中，用于破坏柱塞2和凸轮之间的机械连接的设备包括液压流体室6、活塞4，以及用于将液压流体引入液压流体室6中的设备，即，燃料供给线7。液压燃料室6布置在柱塞2下方并且围绕推杆5。活塞4是布置在围绕推杆5的液压流体室6中的套筒状部件。通过流体供给线7，液压流体可在活塞4和液压流体室6的凸轮轴端之间被引入室6中。液压流体可以例如是发动机的润滑油或用于发动机中的燃料。当液压流体以足够高压力被引入室6中时，活塞4与柱塞2一起移动远离凸轮。压力需要足够高以克服由弹簧8形成的力，该弹簧8朝着凸轮推动柱塞2。活塞4的内表面和外表面设置有用于防止推杆5和活塞4之间以及液压流体室6的壁和活塞4之间的泄漏的密封件21、22。密封件20也布置在液压流体室6的底孔和推杆5之间。
当发动机以气体模式运行时，液压流体被引入液压流体室6中。活塞4和柱塞2因此被推动远离凸轮。推杆5与活塞4和柱塞2一起移动并且因此与凸轮从动单元11分离。第二弹簧13保持凸轮从动单元11与凸轮接触。保持液压流体室6中的压力，直到发动机待再次基于液体燃料被操作。在再次基于气体燃料操作发动机之前，液压流体从液压流体室6被释放。活塞4和柱塞2因此能返回到它们的原始位置，并且柱塞2和凸轮之间的机械连接被重新建立。流体供给线7可用于从液压流体室6释放液压流体，如图1的实施方式，或者室6可设置有单独的出口。在图1的实施方式中，发动机设置有用于加压液压流体的单独的液压泵14。阀16在流体供给线7中布置在液压泵14和液压流体室6之间。当阀16位于图中所示的位置时，液压泵14可用于将液压流体从槽17供应到液压流体室6中。在液压泵14和阀16之间布置有止回阀15以防止逆流到泵14。因此，液压泵14不需要连续操作，但是它能在流体供给线7中的压力降低到某一预定限值时被接通。通过将阀16切换到第二位置，液压流体可从液压流体室6返回被释放到槽17中。
本领域技术人员将理解的是，本发明不限于上述实施方式，而是可以在本发明的范围内变化。例如，代替仅升起柱塞以破坏凸轮和柱塞之间的连接，还能从凸轮升起凸轮从动件。

Claims (9)

1.一种用于双燃料内燃发动机的燃料喷射泵装置，其包括：
-泵体(1)，
-至少一个燃料室(10)，所述燃料室被布置在所述泵体(1)内，
-至少一个往复式柱塞(2)，所述柱塞突出到所述燃料室(10)中以加压该燃料室(10)中的液体燃料，以及
-柱塞移动机构(5、11)，所述柱塞移动机构用于在所述柱塞(2)和驱动燃料喷射泵的旋转凸轮之间建立机械连接，
其特征在于，所述装置还包括液压流体室(6)、布置在所述液压流体室(6)中与所述柱塞(2)机械连接的的活塞(4)，以及设备(7)，在所述燃料喷射泵不用于加压燃料时，所述设备在所述液压流体室(6)的端部和所述活塞(4)之间将液压流体引入所述液压流体室(6)以使所述活塞(4)和所述柱塞(2)移动远离所述凸轮，以便破坏所述柱塞(2)和所述凸轮之间的机械连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柱塞移动机构包括凸轮从动单元(11)和推杆(5)，所述推杆布置在所述柱塞(2)和所述凸轮从动单元(11)之间，并且所述液压流体室(6)绕所述推杆(5)布置。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述活塞(4)是绕所述推杆(5)布置的套筒状部件。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述液压流体是所述发动机的润滑油。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述液压流体是用于所述发动机中的燃料。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于加压所述液压流体的液压泵(14)。
7.一种用于操作双燃料内燃发动机的方法，该发动机包括其每个汽缸用的凸轮驱动燃料喷射泵，在所述燃料喷射泵中，液体燃料由至少一个与旋转凸轮机械连接的往复式柱塞(2)加压，其特征在于，当所述发动机基于气体燃料操作时，通过在液压流体室(6)的端部和与所述柱塞(2)机械连接的活塞(4)之间将液压流体引入所述室(6)中来使所述活塞(4)和所述柱塞(2)移动远离所述凸轮，借此破坏每个燃料喷射泵的柱塞(2)和相应凸轮之间的机械连接以防止该柱塞(2)移动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述液压流体由液压泵加压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述液压泵在所述发动机基于气体燃料操作并且所述液压流体室(6)中的压力低于预定水平时被操作。
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