CN105134416B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN105134416B
CN105134416B CN201510657051.6A CN201510657051A CN105134416B CN 105134416 B CN105134416 B CN 105134416B CN 201510657051 A CN201510657051 A CN 201510657051A CN 105134416 B CN105134416 B CN 105134416B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
room
nozzle
valve
lighter fluids
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510657051.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105134416A (zh
Inventor
约翰·修荷姆
约翰·胡尔特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel Filial af MAN Diesel SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Diesel Filial af MAN Diesel SE filed Critical MAN Diesel Filial af MAN Diesel SE
Publication of CN105134416A publication Critical patent/CN105134416A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105134416B publication Critical patent/CN105134416B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/14—Engines characterised by precombustion chambers with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0689—Injectors for in-cylinder direct injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0694—Injectors operating with a plurality of fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • F02D19/105—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous operating in a special mode, e.g. in a liquid fuel only mode for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0245—High pressure fuel supply systems; Rails; Pumps; Arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0257—Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026—Lift valves, i.e. stem operated valves
    • F02M21/0263—Inwardly opening single or multi nozzle valves, e.g. needle valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F02M43/04—Injectors peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • F02M57/026—Construction details of pressure amplifiers, e.g. fuel passages or check valves arranged in the intensifier piston or head, particular diameter relationships, stop members, arrangement of ports or conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/04—Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0649—Liquid fuels having different boiling temperatures, volatilities, densities, viscosities, cetane or octane numbers
    • F02D19/0652—Biofuels, e.g. plant oils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0649—Liquid fuels having different boiling temperatures, volatilities, densities, viscosities, cetane or octane numbers
    • F02D19/0657—Heavy or light fuel oils; Fuels characterised by their impurities such as sulfur content or differences in grade, e.g. for ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0275—Injectors for in-cylinder direct injection, e.g. injector combined with spark plug
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Lighters Containing Fuel (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于将气体燃料喷射到压燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀(50)，其包括：具有后端与前端的细长燃料阀壳体(52)；喷嘴(54)，该喷嘴(54)具有细长喷嘴本体，该喷嘴本体具有形成连接到喷嘴孔(56)的室(55)的中空内部，喷嘴(54)布置在燃料阀壳体(52)的前端，气体燃料入口端口(53)，其在细长燃料阀壳体(52)中以连接到高压气体燃料源(60)；点火液体入口端口(78，98)，其用于连接到点火液体源(57)；用于在气体燃料入口端口与点火空间(55)之间建立定时流体连接的装置；以及构造为将限定量的点火液体定时地传送到室(55)以在室(55)内部点燃气体燃料的装置。

Description

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
技术领域
本发明涉及用于具有气体燃料供给系统的压燃式内燃发动机的气体燃料阀，尤其涉及用于具有气体燃料供给系统的大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机的气体燃料阀。
背景技术
十字头式大型低速二冲程压燃式(柴油)发动机通常在大型船舶的推进系统中使用或者在发电厂中用作原动机。非常经常地，这些发动机靠重燃料油或者燃料油运转。
当前，需要大型二冲程柴油发动机能够适应替代性类型的燃料，诸如燃气、煤浆、石油焦等，尤其是燃气。
诸如天然气的气体燃料当用作用于大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机的燃料时当与例如将重燃料油用作燃料时相比是在排放气体中产生的显著较低等级的硫组分、NOx和CO2的相对清洁燃料。
然而，在大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机中使用气体燃料时存在一些问题。这些问题中的一个是当喷射到燃烧室中时气体自燃的自发性与可预测性并且二者在压缩点火发动机中受控是重要的。因此，现有的大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机利用与气体燃料的喷射同时的油或其它点火液体的先导喷射以确保气体燃料的可靠且适当定时的点燃。
大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机通常用于推进大型远洋货轮并且因此可靠性是至关重要的。这些发动机的气体燃料操作仍是相对近期的发展并且气体操作的可靠性仍未达到传统燃料的等级。因此，现有的大型低速二冲程柴油发动机都是二重燃料发动机，具有用于基于气体燃料运转的燃料系统以及用于基于燃料油运转的燃料系统使得它们能够被操作为仅基于燃料油以全功率运转。
由于这些发动机的燃烧室的大直径，因此它们通常在缸体的每个缸体盖中设有围绕中心排放阀以约120°的角度分离的三个燃料喷射阀。因此，通过双重燃料系统每个缸体将具有三个气体燃料阀并且每个缸体将具有三个燃料油阀以及靠近相应气体喷射阀布置的一个燃料油喷射阀以确保气体燃料的可靠的点火并且由此，缸体的顶盖是相对拥挤的位置。
在现有的双重燃料发动机中燃料油阀已经被用于在气体燃料操作过程中提供先导油喷射。这些燃料油阀的尺寸设计为使得能够按照用于以仅在燃料油上以全载荷运转发动机要求的数量传送燃料油。然而，在先导喷射中喷射的油的数量应该尽可能小以获得排放的期望的减少。还能够传送以全载荷运转所必需的大的量的全尺寸燃料喷射系统的此少量剂量造成了重大技术问题，并且在实践中非常难以实现并且因此在现有发动机中先导油剂量已经在每个油喷射事件具有比期望尤其在中等以及低载荷更大的数量。可以处理小的先导数量的额外的小喷射系统的另选物是相当复杂且昂贵的。此外，额外的小先导油喷射阀使得缸体的顶盖甚至更加拥挤。
发明内容
在此背景上，本申请的目的是提供克服或者至少减少了上面指出问题的用于压燃式内燃发动机的燃料阀。
根据一个方面通过提供用于将气体燃料喷射到压燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀实现了此目的，燃料阀包括：具有后端与前端的细长燃料阀壳体；喷嘴，该喷嘴具有细长喷嘴本体，细长喷嘴本体具有形成连接到喷嘴孔的室的中空内部，喷嘴布置在燃料阀壳体的前端，室具有细长形状，室的一个纵向端形成用于气体燃料与点火液体的入口端口并且喷嘴孔在室的另一个纵向端附近连接到室，气体燃料入口端口，其在细长燃料阀壳体中以连接到高压气体燃料源；点火液体入口端口，用于连接到点火液体源；用于在气体燃料入口端口与点火空间之间建立定时流体连接的装置；以及构造为将限定量的点火液体定时地传送到室以在室内部点燃气体燃料的装置。
通过将限定量的点火液体传送到喷嘴中的室，可以实现喷嘴中室内部的气体燃料的可靠且受控的点火，同时使用简单装置来传送点火液体并且点火液体消耗少由此改进了排放水平。
在第一方面的第一可能实施中，构造为用于定时地将限定量的点火液体传送到室的装置被配置为传送受控量的点火液体。
在第一方面的第二可能实施中，点火液体的限定且受控的数量显著少于室的体积。
在第一方面的第三可能实施中，燃料阀构造为正好在气体燃料以前将限定量的点火液体传送到室。
在第一方面的第四可能实施中，燃料阀构造为在气体燃料开始传送时将限定量的点火液体传送到室。
在第一方面的第五可能实施中，限定量的点火液体在允许气体燃料进入到室以前添加至气体燃料并且其中气体燃料与点火液体经由一个且相同的端口进入室。
在第一方面的第六可能实施中，限定量的点火液体与气体燃料经由不同的端口传送到室。
在第一方面的第七可能实施中，室具有细长形状，室的一个纵向端形成用于气体燃料与点火液体的入口端口并且喷嘴孔在室的另一个纵向端附近连接到室。
在第一方面的第八可能实施中，喷嘴构造为在300℃以上的温度操作。
在第一方面的第九可能实施中，喷嘴包括基部与细长喷嘴本体，喷嘴通过其基部连接到细长阀壳体的前端，并且喷嘴包含具有靠近尖端布置的喷嘴孔的闭合尖端。
此外根据第二方面通过提供压燃式内燃发动机实现了上面的目的，该缩点火内燃发动机具有多个缸体、高压气体燃料供给系统、高压点火液体供给系统以及根据第一实施到第九实施中任一个的一个或多个气体燃料阀，该气体燃料阀设置在发动机的缸体盖中并且连接到高压气体燃料供给系统且连接到点火液体供给系统。
在第二方面的第一可能实施中，发动机构造为在点火液体的协助下并且在不使用其它点火装置的情况下压燃喷射的气体燃料。
在第二方面的第二可能实施中，发动机构造为当气体燃料进入喷嘴内部的室时点燃气体燃料。
在第二方面的第三可能实施中，气体燃料源将所述气体燃料以高压传送到燃料阀，并且其中点火液体源构造为以高于气体燃料源压力的压力传送点火液体。
此外根据第三方面通过提供用于在自燃式内燃发动机中喷射以及点燃气体燃料的方法实现了上面目的，自燃式内燃发动机具有燃料阀，燃料阀具有用于将气体燃料喷射到自燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀壳体，燃料阀包括喷嘴，此喷嘴包括具有形成室的中空内部的细长喷嘴本体以及连接到室的喷嘴孔，喷嘴布置在燃料阀壳体的前端，并且室具有细长形状，室的一个纵向端形成用于气体燃料与点火液体的入口端口并且喷嘴孔在室的另一个纵向端附近连接到室，此方法包括：将高压气体燃料传送到燃料阀；通过定时打开燃料阀(50)开始喷射事件由此允许气体燃料经由喷嘴中的室流动到燃烧室；正好在喷射事件以前或期间将喷射液体传送到喷嘴中的室由此致使室内部的气体燃料的点火；以及通过闭合气体阀结束喷射事件。
在第三方面的第一可能实施中，此方法还包括将气体燃料以第一高压传送到燃料阀并且将点火燃料以第二高压传送到燃料阀，第二高压高于第一高压。
在第三方面的第二可能实施中，此方法还包括在喷射事件开始前混合气体燃料与点火液体并且将气体燃料与点火液体同时传送到室。
在第三方面的第三可能实施中，此方法还包括分别将气体燃料与点火液体传送到室。
此外根据第四方面通过提供操作压燃式内燃发动机的方法实现了上述目的，该方法包括：将加压气体燃料以第一高压供给到发动机的燃料阀，燃料阀包括阀壳体，燃料阀具有中空喷嘴，中空喷嘴具有细长喷嘴本体，细长喷嘴本体具有将喷嘴中的室连接到发动机的缸体中的燃烧室的多个喷嘴孔，喷嘴布置在燃料阀壳体的前端，并且室具有细长形状，室的一个纵向端形成用于气体燃料与点火液体的入口端口并且喷嘴孔在室的另一个纵向端附近连接到室，将点火液体以第二高压供给到燃料阀，第二高压高于第一高压；通过与在中空喷嘴上方的阀座配合的可移动阀针控制气体燃料的喷射，燃料室布置在阀座上方；通过气体燃料加压燃料室；通过从阀座提升轴向可移动阀针开始气体燃料喷射事件，正好在喷射事件以前或者在喷射事件期间将少量点火液体传送到室；以及通过将轴向可移动阀针向回移动到阀座结束喷射事件。
在第四方面的第一可能实施中，在点火液体的协助下在室内部点燃气体燃料。
在第四方面的第二可能实施中，贯穿发动机周期喷嘴保持在300℃以上。
此外根据第五方面通过提供在用于在自燃式内燃发动机中喷射与点燃气体燃料的方法中，将船用油或发动机润滑油或燃料油用作点火液体实现了上述目的，自燃式内燃发动机具有燃料阀，燃料阀用于将气体燃料喷射到自燃式内燃发动机的燃烧室中，燃料阀包括喷嘴，此喷嘴具有形成室的中空内部以及连接到室的喷嘴孔，该方法包括:将高压气体燃料传送到燃料阀；通过定时打开燃料阀开始喷射事件由此允许气体燃料经由喷嘴中的室流动到燃烧室；就在喷射事件以前或期间将喷射液体传送到喷嘴中的室由此协助室内部的气体燃料的受控点燃；以及通过闭合气体阀结束喷射事件。
在第五方面的第一实施中，此方法还包括将气体燃料以第一高压传送到燃料阀并且将点火燃料以第二高压传送到燃料阀，第二高压高于第一高压。
在第五方面的第二实施中，此方法还包括在开始喷射事件以前混合气体燃料与点火液体并且将气体燃料与点火液体同时传送到室。
在第五方面的第三实施中，此方法还包括分别将气体燃料与点火液体传送到室。
在第五方面的第四实施中，在点火液体的协助下在室内部点燃气体燃料。
在第五方面的第五实施中，贯穿发动机周期喷嘴保持在300℃以上。
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。
在第五方面的第七实施中，此方法还包括点火液体具有30℃以上，优选地45℃以上，并且最优选地60℃以上的燃点。
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
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:
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；
图2是图1中的大型二冲程发动机的侧视图；
图3是根据图1的大型二冲程发动机的示意性描述；以及
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；
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
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；
图7是图6中的一部分的细节图；
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；
图9是图6至图8中的燃料阀的立体图；
图10是用于图6至图9的燃料阀的喷嘴的剖面图；
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；
图12是根据另一个实施方式的气体燃料喷射阀的剖面图；
图13是根据又一个实施方式的气体燃料喷射阀的剖面图；
图14是图13中的一部分的细节图；
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
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1。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1，000kW到110，000kW的范围。
在此实例实施方式中发动机是在缸体1的下方区域具有清扫端口并且在缸体1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1的清扫端口(未示出)。缸体1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1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。
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℃至36与80℃之间的温度。
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。
图4和图5示出了根据实例实施方式的多个缸体1中的一个的顶部。缸体1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1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1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泵的气体供给系统(未示出)的高压气体。
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。
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。
在此实例实施方式中，每个缸体1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1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1的相应气体燃料阀50之间延伸。
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。
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。
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。
电子控制单元ECU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。
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。
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。
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。
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。
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1的燃烧室中。
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。
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的另一端与在阀针61的后端处的加宽部分或凸缘83接合，由此通过致动活塞64形成阀针61的后端。
气体燃料阀50设有致动系统以在轴向可移动阀针61的闭合位置与打开位置之间可控制地移动轴向可移动阀针61。在此实施方式中，致动系统包括可滑动地容纳在细长阀壳体52的圆柱形部分中的轴向可移动致动活塞64。致动活塞64与细长阀壳体52一起限定致动室74。在此实施方式中，致动活塞64是一体的并且是轴向可移动阀针61的最后面部分。然而，应该理解的是致动活塞64可以以多种方式诸如通过螺纹连接，或者通过焊接可操作地连接到阀针61，并且优选地致动活塞64与阀针61共同移动，尽管这不是先决条件。
致动室74经由控制油导管70流体地连接到控制油端口72。控制油端口72连接到电子控制油阀96(图4)，电子控制油阀96继而连接到高压控制油源97。电子控制油阀96优选地是开/关式并且接收来自电子控制单元ECU的电子控制信号以控制喷射事件。
在其它实施方式中(未示出)，可以通过诸如螺线管或线性电机的其它致动装置致动阀针。
致动活塞64设有优选为朝向壳体的后端开口的同心缸体以及可滑动地容纳在此缸体内部的固定活塞87。致动活塞64相对于固定活塞87是可移动的。致动活塞64内部的缸体与固定活塞87一起限定室80，这提供了用于致动活塞64轴向移动的空间。
细长阀壳体52设有用于连接到点火液体源57的点火液体端口78。点火液体供给导管76在细长阀壳体中轴向地延伸并且通过固定活塞87并且将点火液体端口78流体地连接到室80。
点火液体传送导管的第二部分作为孔82共轴地延伸至阀针中。径向通道85在轴向可移动阀针61中由端口从孔82延伸到轴向可移动阀针61的外表面以允许点火液体供给到细长阀壳体52与轴向可移动阀针61之间的间隙，以由此润滑与密封阀针61，从而允许点火液体用作密封油。点火液体通过间隙既向上流动到致动室74又向下流动到燃料室58。流动到致动室74的点火液体的部分与控制油混合。这对控制油不造成实质影响。如图8中所示，当轴向可移动阀针61放置在阀座69上时，点火液体的部分流动到燃料室58并且积聚在燃料室58的底部即就在阀座69上方。
间隙的尺寸被精确地控制及选择为使得在其中轴向可移动阀构件61放置在阀座69上的发动机循环期间的时间中，适量的点火液体聚集在燃料室58的底部。适量的点火油是足以形成可靠且稳定点火的量，可以例如根据例如发动机尺寸与载荷在0.2mg到200mg的范围内。关于诸如例如粘度的点火液体的特性选择间隙的尺寸，使得当点火液体源具有为高于气体燃料源的压力的裕度的压力时实现适当规模的点火液体的恒定流量。
在细长阀壳体52中的气体泄漏探测通道84通向气体泄漏探测端口86以探测气体泄漏。
由电子控制单元ECU通过气体燃料阀50的打开时间的长度来控制气体燃料的喷射事件，即通过打开时间的长度来确定一次喷射事件中气体喷射的量。由此，基于来自电子控制单元ECU的信号，致动室74中的控制油压升高并且阀针61从座69提升从其闭合位置移动到其打开位置。当控制油压升高并且致动室74中增加的压力推动致动活塞64反抗螺旋弹簧66的力沿着轴向方向远离喷嘴54与座69时，阀针61将总是执行从其闭合位置到其打开位置的完全冲程。
在燃料室58(图8)的底部处积聚的点火液体首先进入喷嘴54中的室55，气体燃料跟随其后，即气体燃料向前推动点火液体并且进入到室55中。由此，在燃烧室58中积聚的点火液体将正好在气体燃料以前进入喷嘴54中的室55。正好在燃料阀50打开之前的时刻，由于在燃烧室中清扫空气的压缩(喷嘴孔56允许空气从燃烧室流动到室55中)，室55填充有压缩热空气与残余未燃烧气体燃料的混合物。因此，在燃料阀50打开以后不久，在室55内部有热压缩空气、点火液体与气体燃料。这导致已经在中空喷嘴54内部的气体燃料的受控且可重复点燃。
图12示出了燃料阀50的另一个实施方式，其与前面附图的实施方式基本相同，除了间隙77与密封油的粘度相关，使得密封油从密封源经由端口178与导管176、轴向孔182与径向孔185提供，实际上没有密封油泄露到燃烧室中。替代地，单独的燃烧液体通道99将燃料室58连接到点火液体端口98。燃烧液体通道99包括例如以固定孔限制件的形式的固定限制件100，以便在轴向可移动阀针61的闭合期间过程中节流与控制传送到燃料室58的点火液体的数量。
点火液体端口98连接到具有气体燃料源的压力以上裕度的压力的高压点火液体源。根据图12的实施方式的阀的操作与用前述附图描述的燃料阀的操作基本相同。
图13和图14示出了燃料阀的另一个实例实施方式。除了在点火燃料供给线路中包括专用泵组件以外，此实施方式与参照图6-图8示出的实施方式基本相同。
于此，致动活塞64内部的缸体与固定活塞87一起限定泵室80。在点火液体端口78与泵室80之间布置止回阀79以防止从泵室80到点火液体端口78的流动。
点火液体喷射导管67在轴向可移动针61内部轴向地延伸。泵室80具有经由点火液体供给导管76流体地连接到点火液体端口78的入口以及连接到点火液体喷射导管67的第一端的出口。
点火液体喷射导管67的第二端在轴向可移动阀针61的尖端处结束并且点火液体喷射导管67的第二端构造为将点火液体喷射到喷嘴54内部的室55中。
当轴向可移动阀针61从闭合位置移动到打开位置时泵室80收缩并且由此致动活塞64朝向壳体52的最后端移动。
当轴向可移动针61从打开位置移动到闭合位置时泵室80膨胀所以由此致动活塞64远离壳体52的最后端移动。
点火液体喷射导管67的第二端流体地连接到喷嘴54使得当泵室80收缩时点火液体传送到喷嘴54。当泵室80膨胀时泵室经由点火液体供给导管76重新填充以来自点火液体源57的点火液体。
气体燃料阀50包括布置在点火液体注射导管67中的止回阀65以防止在点火液体喷射导管中朝向泵室80的流动。
点火液体供给导管76在壳体52中延伸并且轴向地通过固定活塞87以将点火液体端口78流体地连接到泵室80。
径向密封通道85在轴向可移动阀针61中从点火液体喷射导管67延伸到轴向可移动阀针61的外表面以允许点火液体供给到壳体52与阀针之间的间隙以由此润滑并密封阀针61，由此允许点火液体用作密封油。
对于全部实施方式来说气体燃料的喷射事件都由电子控制单元ECU通过气体燃料阀50的打开时间的长度来控制。由此，基于来自电子控制单元ECU的信号，致动室74中的控制油压升高并且阀针61在从其闭合位置到其打开位置的移动中被从座69提升。当控制油压升高并且致动室74中增加的压力对着螺旋弹簧66的力沿着轴向方向远离喷嘴54与座69推动致动活塞64时，阀针61将总是执行从其闭合位置到其打开位置的完全冲程。
在此移动过程中，泵室80收缩并且点火液体被压出泵室80并且点火液体通过点火液体喷射导管67从轴向可移动阀针61的尖端喷射到室55中。由此，在实施方式中，不考虑发动机载荷，每次喷射事件的点火液体的数量是固定的。致动活塞64的冲程与固定泵活塞87的直径确定在每次喷射事件中传送的点火液体的数量。因此，通过选择致动活塞64的适当冲程与泵活塞87的适当直径获得每次喷射事件所需的期望量的点火液体。
在喷射事件结束处，ECU将压力从致动室移除并且螺旋弹簧66的力致使阀针61返回到阀座69。
图15中示出的实施方式与图13和图14的实施方式基本相同，除了点火液体喷射导管67在阀针61的尖端附近分裂成端部都在座69上的两个通道67’，使得当轴向可移动阀针61放置在座69上时泵室80与喷嘴54之间的流体连接闭合。由此，此实施方式可以在没有防止从点火液体喷射导管67的第二端朝向泵室80的流动的止回阀的情况下实现。
在实施方式中(未示出)，致动装置包括螺线管或线性电动机与活塞并且不需要控制油。
通过将加压气体燃料以第一高压供给到发动机的燃料阀50操作自燃式内燃发动机。点火液体以第二高压供给到燃料阀50。第二高压高于第一高压。通过与在中空喷嘴54上方的阀座69配合的可移动阀针61控制气体燃料的喷射。燃料室58布置在阀座69上方。燃料室58加压以气体燃料。将点火液体的小的连续流传送到燃料室58并且在其中阀针61放置在阀座69上时点火液体在阀座69上方积聚。通过从阀座69提升轴向可移动阀针61开始气体燃料喷射事件，由此正好在气体燃料以前致使积聚的点火液体进入中空喷射喷嘴54。气体燃料之后在点火液体的协助下使喷嘴54内部点燃，即受控点燃。
发动机构造为在点火液体的协助下并且在不使用其它点火装置的情况下使喷射的气体燃料自点燃。
发动机构造为当气体燃料进入喷嘴内部的室中时点燃气体燃料。
在实施方式中，贯穿发动机周期喷嘴54保持在300℃以上。在实施方式中，在压缩冲程的最后中空喷嘴54内部的温度大约是600摄氏度。
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)的普通船用油或发动机润滑油或燃料油还可以作为点火液体发现额外的用途。
相应地在本发明的第五方面中描述了在用于在自燃式内燃发动机中喷射与点燃气体燃料的方法中，将船用油或发动机润滑油或燃料油用作点火液体，自燃式内燃发动机具有燃料阀50，燃料阀50用于将气体燃料喷射到自燃式内燃发动机的燃烧室中，燃料阀包括喷嘴52，喷嘴52具有形成室55的中空内部以及连接到室55的喷嘴孔56，所述方法包括：将高压气体燃料传送到燃料阀50；通过定时打开燃料阀50开始喷射事件由此允许气体燃料经由喷嘴52中的室55流动到燃烧室；就在喷射事件以前或期间将喷射液体传送到喷嘴52中的室55由此协助室内部的气体燃料的受控点火；以及通过闭合气体阀50结束喷射事件。
在第五方面的实施方式中描述了根据第五方面的方法，还包括将气体燃料以第一高压传送到燃料阀并且将点火燃料以第二高压传送到燃料阀50，第二高压高于第一高压。
在第五方面的实施方式中描述了根据第五方面的方法，还包括在开始喷射事件以前混合气体燃料与点火液体并且将气体燃料与点火液体同时传送到室55。
在第五方面的实施方式中描述了根据第五方面的方法，还包括分别将气体燃料与点火液体传送到室55。
在第五方面的实施方式中描述了根据第五方面的方法，其中在点火液体的协助下在室55内部点燃气体燃料。
在第五方面的实施方式中描述了根据第五方面的方法，其中贯穿发动机周期喷嘴54保持在300℃以上。
在第五方面的实施方式中，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。
在第五方面的实施方式中，点火液体具有30℃以上，优选地45℃以上，并且最优选地60℃以上的燃点。
如在权利要求中使用的术语“包括”不排除其它的元件或步骤。如在权利要求中使用的术语“一个”(“a”)或“一个”(“an”)不排除多个。电子控制单元可以实现在权利要求中列举的几个装置的功能。
在权利要求中使用的附图标记不应解释为限制范围。
尽管出于说明的目的详细地描述了本发明，但是应该理解的是此细节仅用于此目的，并且其中在不偏离本发明的范围的情况下本领域中的技术人员可以对其作出修改。

Claims (19)

1.一种用于将气体燃料喷射到压燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀(50)，所述燃料阀(50)包括：
具有后端与前端的细长燃料阀壳体(52)；
喷嘴(54)，其具有细长喷嘴本体，所述喷嘴本体具有形成连接到喷嘴孔(56)的室(55)的中空内部，所述喷嘴(54)布置在所述燃料阀壳体(52)的前端，所述室(55)具有细长形状，所述室(55)的一个纵向端形成用于气体燃料与点火液体的入口端口，并且所述喷嘴孔(56)在所述室(55)的另一个纵向端附近连接到所述室(55)；
气体燃料入口端口(53)，其在所述细长燃料阀壳体(52)中用于连接到高压气体燃料源(60)；
点火液体入口端口(78，98)，用于连接到点火液体源(57)；
用于在所述气体燃料入口端口与所述室(55)之间建立定时流体连接的装置(61，69，53，58)；以及
构造为将限定量的点火液体定时地传送到所述室(55)以在所述室(55)内部点燃所述气体燃料的装置(61，67，69，76，79，85，98，99，100)。
2.根据权利要求1所述的燃料阀，其中用于定时地将限定量的点火液体传送到所述室(55)的所述装置(61，67，76，79，85，98，99，100)构造为传送受控量的点火液体。
3.根据权利要求1所述的燃料阀，其中所述点火液体的限定且受控的量显著小于所述室(55)的体积。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料阀，其中所述燃料阀(50)构造为正好在所述气体燃料以前将所述限定量的点火液体传送到所述室(55)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料阀，其中所述燃料阀(50)构造为在所述气体燃料的传送开始时将所述限定量的点火液体传送到所述室(55)。
6.根据权利要求1所述的燃料阀，其中所述限定量的点火液体在允许所述气体燃料进入到所述室(55)以前添加到所述气体燃料并且其中所述气体燃料与所述点火液体经由一个相同端口进入所述室(55)。
7.根据权利要求1所述的燃料阀，其中所述限定量的点火液体与所述气体燃料经由不同的端口传送到所述室。
8.根据权利要求1所述的燃料阀，其中所述喷嘴构造为在300℃以上的温度操作。
9.一种压燃式内燃发动机，其具有多个缸体(1)、高压气体燃料供给系统、高压点火液体供给系统、以及一个或多个根据权利要求1至8中任一项的气体燃料阀(50)，所述气体燃料阀(50)设置在所述发动机的所述缸体的缸体盖中并且连接到所述高压气体燃料供给系统以及连接到所述点火液体供给系统。
10.根据权利要求9所述的发动机，其中所述发动机构造为在所述点火液体的协助下并且在不使用其它点火装置的情况下压燃所述喷射的气体燃料。
11.根据权利要求9或10所述的发动机，所述发动机构造为当所述气体燃料进入喷嘴(54)内部的室(55)时将所述气体燃料点燃。
12.根据权利要求9所述的发动机，其中所述气体燃料源将所述气体燃料以高压传送到所述燃料阀(50)，并且其中所述点火液体源构造为以高于所述气体燃料源压力的压力传送所述点火液体。
13.一种用于在压燃式内燃发动机中喷射与点燃气体燃料的方法，该压燃式内燃发动机具有燃料阀(50)，该燃料阀(50)具有用于将气体燃料喷射到所述压燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀壳体(52)，所述燃料阀包括喷嘴(54)，所述喷嘴包括具有形成室(55)的中空内部的细长喷嘴本体以及连接到所述室(55)的喷嘴孔(56)，所述喷嘴(54)布置在所述燃料阀壳体(52)的前端，所述室(55)具有细长形状，所述室(55)的一个纵向端形成用于气体燃料与点火液体的入口端口并且喷嘴孔(56)在室(55)的另一个纵向端附近连接到所述室(55)，所述方法包括：
将高压气体燃料传送到所述燃料阀(50)；
通过定时打开所述燃料阀(50)开始喷射事件由此允许所述气体燃料经由所述喷嘴(54)中的所述室(55)流动到所述燃烧室；
正好在喷射事件以前或期间将喷射液体传送到所述喷嘴(54)中的所述室(55)由此致使点燃所述室内部的所述气体燃料；以及
通过闭合所述燃料阀(50)结束喷射事件。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述气体燃料以第一高压传送到所述燃料阀并且将所述点火液体以第二高压传送到所述燃料阀(50)，所述第二高压高于所述第一高压。
15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括在开始喷射事件以前混合所述气体燃料与所述点火液体并且将所述气体燃料与所述点火液体同时传送到所述室(55)。
16.根据权利要求13或14所述的方法，还包括分别将所述气体燃料与所述点火液体传送到所述室(55)。
17.一种操作压燃式内燃发动机的方法，所述方法包括：
将加压气体燃料以第一高压供给到所述发动机的燃料阀(50)，
所述燃料阀包括阀壳体(52)，
所述燃料阀(50)具有中空喷嘴(54)，所述中空喷嘴(54)具有细长喷嘴本体，所述细长喷嘴本体具有将所述喷嘴(54)的中空内部形成的室(55)连接到所述发动机的缸体(1)中的燃烧室的多个喷嘴孔(56)，所述喷嘴(54)布置在所述阀壳体(52)的前端，并且所述室(55)具有细长形状，所述室(55)的一个纵向端形成用于气体燃料与点火液体的入口端口并且喷嘴孔(56)在室(55)的另一个纵向端附近连接到所述室(55)，
将点火液体以第二高压供给到所述燃料阀(50)，所述第二高压高于所述第一高压，
通过与在所述中空喷嘴(54)上方的阀座(69)配合的可移动阀针(61)控制气体燃料的喷射，
燃料室(58)布置在所述阀座(69)上方；
通过所述气体燃料加压所述燃料室(58)；
通过从所述阀座(69)提升所述可移动阀针(61)开始气体燃料喷射事件；
正好在喷射事件以前或者在喷射事件期间将少量点火液体传送到所述室(55)；以及
通过将所述可移动阀针(61)向回移动到所述阀座(69)结束所述喷射事件。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述气体燃料在所述点火液体的协助下在所述室(55)内部点燃。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中贯穿所述发动机循环所述喷嘴(54)保持在300℃以上。
CN201510657051.6A 2014-10-17 2015-10-12 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 Active CN105134416B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201400592 2014-10-17
DKPA201400592A DK178521B1 (en) 2014-10-17 2014-10-17 A fuel valve for injecting gaseous fuel into a combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine, engine, method and use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105134416A CN105134416A (zh) 2015-12-09
CN105134416B true CN105134416B (zh) 2018-11-20

Family

ID=54337123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510657051.6A Active CN105134416B (zh) 2014-10-17 2015-10-12 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

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3009628B1 (zh)
JP (1) JP6080930B2 (zh)
KR (1) KR101715104B1 (zh)
CN (1) CN105134416B (zh)
DK (1) DK178521B1 (zh)
RU (1) RU2618800C2 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK178692B1 (en) * 2015-04-22 2016-11-21 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland A fuel valve for a large two-stroke self-igniting internal combustion engine
DK179162B1 (en) * 2016-05-02 2017-12-18 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland An internal combustion engine of two-stroke crosshead type, and a method of direct injection of fuel and water into a combustion chamber
DK179161B1 (en) 2016-05-26 2017-12-18 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland A large two-stroke compression-ignited internal combustion engine with fuel injection system for low flashpoint fuel and a fuel valve therefore
KR101722966B1 (ko) 2016-11-18 2017-04-05 (주)한미유압기계 가스분사밸브 검사장치
KR101878815B1 (ko) 2016-11-18 2018-08-17 전영근 가스분사밸브 검사방법
DK179156B9 (en) * 2016-11-22 2018-04-03 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland A relief valve for a large turbocharged two-stroke compression-ignited internal combustion engine
DK179213B9 (en) * 2016-12-01 2018-04-16 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland A fuel valve for injecting a liquid fuel into a combustion chamber of a large compression-igniting turbocharged two-stroke internal combustion engine
DK179315B1 (en) * 2016-12-01 2018-04-30 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland A fuel valve for injecting gaseous fuel into a combustion chamber of a large two-stroke turbocharged compression-ignition internal combustion engine and method
US11384721B1 (en) * 2021-02-04 2022-07-12 Caterpillar Inc. Dual fuel system having dual fuel injector and engine operating method
DK181102B1 (en) * 2021-06-24 2022-12-15 Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland Fuel valve assembly

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101506509A (zh) * 2006-06-29 2009-08-12 不列颠哥伦比亚大学 发动机中液体和气体燃料的同时喷射
CN103958878A (zh) * 2011-09-30 2014-07-30 卡特彼勒公司 用于双燃料的单致动器燃料喷射器

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4185779A (en) * 1978-01-16 1980-01-29 The Bendix Corporation Fuel injector
SU1240945A1 (ru) * 1984-06-01 1986-06-30 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Автомобильно-Дорожный Институт Форсунка дл дизел
US4782794A (en) * 1986-08-18 1988-11-08 General Electric Company Fuel injector system
SU1467243A1 (ru) * 1987-03-20 1989-03-23 Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы Форсунка дл двухстадийного впрыска двух видов топлива
US4966103A (en) * 1989-11-09 1990-10-30 Cooper Industries, Inc. Combustion system for dual fuel engine
JP2003056425A (ja) * 2001-08-21 2003-02-26 Aisan Ind Co Ltd 内燃機関の燃料噴射装置
CA2442601C (en) * 2003-09-26 2005-05-24 Westport Research Inc. A fuel injection system and method of operation for a gaseous fuelled engine with liquid pilot fuel ignition
JP2005232988A (ja) * 2004-02-17 2005-09-02 Osaka Gas Co Ltd 副室式エンジン
JP4419795B2 (ja) * 2004-10-25 2010-02-24 株式会社デンソー インジェクタ
KR101021118B1 (ko) * 2004-12-08 2011-03-14 현대자동차주식회사 이중 연료 차량용 인젝터
CA2532775C (en) * 2006-01-31 2008-04-15 Westport Research Inc. Method and apparatus for delivering two fuels to a direct injection internal combustion engine
JP4297181B2 (ja) * 2007-07-17 2009-07-15 株式会社デンソー インジェクタ
JP2009138580A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Denso Corp 燃料噴射弁及びそれを備えた燃料噴射装置
CA2633846C (en) * 2008-06-27 2009-12-29 Westport Power Inc. Fuel injection valve and method for co-injecting a liquid and a gaseous fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine
JP2011252411A (ja) * 2010-06-01 2011-12-15 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ディーゼル機関及びディーゼル機関制御方法
KR101148683B1 (ko) * 2010-06-07 2012-05-21 현대중공업 주식회사 디젤엔진과 가스엔진용 하이브리드형 노즐을 구비한 이중 연료분사밸브장치
KR101139179B1 (ko) * 2010-07-02 2012-04-26 현대중공업 주식회사 펌핑 기능 노즐을 가진 디젤엔진과 가스엔진용 이중 연료분사밸브
US8459576B2 (en) * 2011-01-26 2013-06-11 Caterpillar Inc. Dual fuel injector for a common rail system
US8733326B2 (en) * 2011-06-24 2014-05-27 Caterpillar Inc. Dual fuel injector for a common rail system
US9422899B2 (en) * 2011-10-24 2016-08-23 Caterpillar Inc. Dual fuel injector with hydraulic lock seal and liquid leak purge strategy
US8839763B2 (en) * 2012-11-02 2014-09-23 Caterpillar Inc. Compression ignition dual fuel engine and fuel injector for same
DK178149B1 (en) * 2013-10-30 2015-06-29 Man Diesel & Turbo Deutschland A Fuel Valve for Pilot Oil Injection and for Injecting Gaseous Fuel into the Combustion Chamber of a Self-Igniting Internal Combustion Engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101506509A (zh) * 2006-06-29 2009-08-12 不列颠哥伦比亚大学 发动机中液体和气体燃料的同时喷射
CN103958878A (zh) * 2011-09-30 2014-07-30 卡特彼勒公司 用于双燃料的单致动器燃料喷射器

Also Published As

Publication number Publication date
RU2618800C2 (ru) 2017-05-11
KR20160045588A (ko) 2016-04-27
EP3009628A1 (en) 2016-04-20
JP6080930B2 (ja) 2017-02-15
KR101715104B1 (ko) 2017-03-10
RU2015143133A (ru) 2017-04-20
DK201400592A1 (en) 2016-05-02
DK178521B1 (en) 2016-05-09
JP2016079973A (ja) 2016-05-16
CN105134416A (zh) 2015-12-09
EP3009628B1 (en) 2020-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105134416B (zh) 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
CN105257444B (zh) 用于将气体燃料喷射到自燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀及方法
US9909546B2 (en) Fuel valve for injecting gaseous fuel into a combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine, engine, method and use
JP6637467B2 (ja) 低引火点燃料のための燃料噴射システムを有する大型２行程圧縮点火内燃エンジン、及びそのための燃料弁
CN108131229B (zh) 将液体燃料喷入发动机燃烧腔室的燃料阀及方法和发动机
CN108131219B (zh) 将气体燃料喷入发动机的燃烧腔室的燃料阀和发动机
CN111305990B (zh) 具有用于低闪点燃料的燃料喷射系统的大型二冲程压缩点火式内燃机及其燃料阀

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Copenhagen

Patentee after: Man energy solutions (man energy solutions, Germany Ag) branch

Address before: Copenhagen

Patentee before: Man Diesel AS