CN108869061A - 双燃料发动机和用于操作双燃料发动机的方法 - Google Patents
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Abstract
一种包括多个汽缸（2）的双燃料发动机（23），其中在所述双燃料发动机（23）的液体燃料操作模式中，液体燃料可以通过包括多个燃料泵（25a、25b、25c）的燃料供应装置（24）供应给所述汽缸（2）的燃烧室（9）以燃烧该液体燃料，并且其中在所述双燃料发动机的气体燃料操作模式中，所述汽缸（2）的所述燃烧室（9）可以在一方面被供应气体燃料用于烧燃所述气体燃料，并且在另一方面可以被供应点火流体用于点燃所述气体燃料，其中用于所述液体燃料的所述燃料供应装置（24）在所述双燃料发动机（23）的气体燃料操作模式中以燃料泵（25a、25b、25c）交替输送点火流体的方式为汽缸（2）的燃烧室（9）供应点火流体。
Description
本发明涉及双燃料发动机。本发明还涉及用于操作双燃料发动机的方法。
从实践中已公知双燃料发动机，在双燃料发动机中一方面可以燃烧液体燃料（比如柴油）以及另一方面可以燃烧气体燃料（比如天然气）。在双燃料发动机的气体模式中，贫气体-空气混合物通常被引入发动机的汽缸中，并且由同样被引入这些汽缸中的点火流体的点火能点燃。
图1示出了由现有技术公知的双燃料发动机1的组件，其中图1示出了这样的双燃料发动机1的汽缸2。汽缸2包括汽缸盖3。在汽缸中，由连杆5引导的活塞4上下移动。在所述汽缸盖中，固定了燃料喷射器6，借助燃料喷射器6液体燃料（特别是柴油燃料）从燃料泵8通过燃料管7可以喷射到汽缸2的燃烧室9中。燃料喷射器6、燃料管7和燃料泵8是燃料供应装置的元件，燃料供应装置起把液体燃料供应到汽缸2的燃烧室9中的作用。该燃料供应装置尤其是当在双燃料发动机的汽缸2中液体燃料（尤其是柴油）作为燃料燃烧时启动。为了烧燃液体燃料，还可以通过进气阀17将进气空气10引入双燃料发动机1相应的汽缸2中，其中在燃料燃烧的过程中产生的废气5可以通过排气阀18从双燃料发动机1的相应汽缸2中排出。
在双燃料发动机1的汽缸2的燃烧室9中，在另一种操作模式中可以替代地将气体作为燃料燃烧。为此目的，双燃料发动机1包括混合物形成单元20，在混合物形成单元20中形成燃烧空气10和气体的混合物，通过气体供应管道21将气体提供给混合物形成单元20，其中这种气体-空气混合物通过进气阀17进入汽缸2的燃烧室9。在气体燃烧的过程中，也形成了废气15，废气15可以通过排气阀18从汽缸2排出。点火流体可以借助点火流体喷射器13进入汽缸2的另一个燃烧室11中，点火流体用于在双燃料发动机1的气体模式中点燃气体-空气混合物，其中汽缸2的该另一个燃烧室11通过至少一个连接通道12连接到燃烧室9。替代地，点火流体也可以直接进入燃烧室9中。图1所示的汽缸2的点火流体喷射器13是双燃料发动机的点火流体喷射系统的一部分，其中双燃料发动机1的每个汽缸2的点火流体喷射系统包括单独的点火流体喷射器13。从点火流体喷射系统的共用点火流体储存单元22开始，可以通过点火流体管道14给点火流体喷射器13供应点火流体，其中点火流体储存单元22配有点火流体输送泵16，点火流体输送泵16为点火流体储存单元22供应点火流体。点火流体输送泵16优选地是电控高压泵。此处，给点火流体输送泵16配有抽吸阻气门19。
因此，一方面，由实践所公知的双燃料发动机1包括燃料供应装备以在双燃料发动机1的液体燃料模式中供应液体燃料，同时在另一方面，由实践所公知的双燃料发动机1包括单独的点火流体喷射系统以在双燃料发动机1的燃料模式中把点火流体引入双燃料发动机1的汽缸2中以燃烧气体燃料。
因此，由实践所公知的双燃料发动机包括两个喷射系统，也就是用于液体燃料的燃料供应装置和点火流体喷射系统。这要求双燃料发动机有复杂的构造。因此存在对具有更简单构造的新型双燃料发动机以及用于操作这种双燃料发动机的方法的需求。
由此，本发明基于创造新型的双燃料发动机和用于操作双燃料发动机的方法的目的。本目的通过根据权利要求1所述的双燃料发动机实现。根据本发明，用于液体燃料的所述燃料供应装置在所述双燃料发动机的气体燃料操作模式中以燃料供应装置的燃料泵交替地输送所述点火流体的方式为所述汽缸的所述燃烧室提供液体燃料。
对于根据本发明所述的双燃料发动机，所述燃料供应装置（即用于液体燃料的喷射系统）额外承担了在所述双燃料发动机的气体模式中为所述双燃料发动机的汽缸供应点火流体的任务。根据本发明可以省略实践所公知的双燃料发动机所需要的单独的点火流体喷射系统。这降低了所述双燃料发动机的复杂度，并且所述双燃料发动机可以更简单且更合算地制造。并非所述燃料供应装置的所有所述燃料泵在所述双燃料发动机的气体模式中都同时运行以为所述汽缸提供点火流体，而是用于液体燃料的所述燃料供应装置在双燃料发动机的气体模式中以所述燃料供应装置的所述燃料泵交替地往所述汽缸方向输送点火流体的方式为汽缸的燃烧室提供点火流体。在气体模式中当前未用于输送的燃料泵在气体模式中被关闭。因为这样做，不存在所述燃料供应装置的所述燃料泵（所述燃料泵在他们的输送率方面被设计用于大量的液体燃料）在所述双燃料发动机的气体模式中不会在输送少量点火流体时过热并因此损坏的风险。
优选地，所述燃料泵实施为泵，特别是插入式泵，该泵由所述双燃料发动机的凸轮轴驱动，其中每个燃料泵分配有一个可调节的阻气门，该阻气门可调节以调节相应的燃料泵的输送率。这使得所述双燃料发动机的特别简单的构造成为可能。
优选地，所述燃料供应装置设计成共轨燃料供应装置。本发明涉及双燃料发动机和用于操作这样的双燃料发动机的方法。特别是当所述燃料供应装置实施为共轨燃料供应装置时，所述双燃料发动机的所述液体燃料和所述双燃料发动机的所述点火流体可以有利地分别在所述液体燃料操作模式中和所述气体燃料操作模式中在所述双燃料发动机的所述汽缸方向上输送，并且进入所述双燃料发动机的所述汽缸的燃烧室中。
用于操作双燃料发动机的方法限定在权利要求6中。
本发明优选的进一步的发展可以从从属权利要求和以下具体实施方式中获得。通过附图的方式更详细地解释了本发明示例性的实施例但不局限于此。它示出了：
图1 根据现有技术的双燃料发动机的方框图。
图2 根据本发明的双燃料发动机的方框图。
图2示出了根据本发明的双燃料发动机23的组件，其中图1示出了这种双燃料发动机23的汽缸2。
图1所示的汽缸2包括汽缸盖3。在汽缸盖3中，活塞4可以上下移动，其中活塞4由连杆5引导。
汽缸2包括燃烧室9。在双燃料发动机23的液体燃料模式，液体燃料进入汽缸2的燃烧室9中，也就是借助图2所示的燃料供应装置24，该燃料供应装置24是共轨燃料供应装置。共轨燃料供应装置24对于双燃料发动机23的每个汽缸2都包括至少一个燃料喷射器28，在液体燃料模式中通过燃料喷射器28所述液体燃料可以进入相应的汽缸2的燃烧室9中。进一步，示出了共轨燃料供应装置24的多个燃料泵25a、25b和25c实施为高压燃料泵，燃料泵25a、25b和25c从共轨燃料供应装置的低压区域开始把燃料输送到所述共轨燃料供应装置的高压区域，也就是进入共轨燃料供应装置24的蓄压器系统26中。从蓄压器系统26开始，所述液体燃料可以通过高压燃料管道29供应给汽缸2的喷射器28。根据图2，共轨燃料供应装置24的每个高压燃料泵25a、25b和25c分配有可调节的阻气门27a、27b和27c。
在液体燃料模式中，通过燃料供应装置24进入汽缸中的液体燃料被烧燃，其中为了这个目的，通过相应的汽缸2的合适的进气阀17额外地为汽缸2供应进气空气10。在所述液体燃料燃烧期间产生的废气可以通过排气阀18从相应的汽缸2的燃烧室9排出。
在双燃料发动机23的气体燃料操作模式中，气体燃料（也就是燃烧空气10和气体的混合物）可以供应给汽缸2的燃烧室9用于燃烧，该混合物在混合物形成单元20中形成。该气体通过气体供应管道21提供给混合物形成单元20。所述气体-空气混合物通过进气阀17进入相应的汽缸2的燃烧室9，其中在所述气体燃烧期间产生的废气15可以通过排气阀18从汽缸2排出。
点火流体用于在双燃料发动机23的气体燃料模式中点燃气体-空气混合物。在根据本发明所述的双燃料发动机23中，用于液体燃料的燃料供应装置24也在双燃料发动机23的气体燃料操作模式中为汽缸2的燃烧室9供应点火流体。实施为共轨燃料供应装置的双燃料发动机23的燃料供应装置24因此用于在液体燃料模式中供应液体燃料到汽缸2的燃烧室9中以及在气体燃料模式中供应点火流体到汽缸2的燃烧室9中。对于根据本发明的双燃料发动机23，单独的用于液体燃料的喷射系统和用于点火流体的喷射系统因此而免除。
为了避免设计用于在双燃料发动机23的液体燃料操作模式中输送相对大量的液体燃料的高压燃料泵25a、25b和25c在气体燃料操作模式中输送小量点火流体时过热，燃料供应装置24在液体燃料操作模式中以高压燃料泵25a、25b、25c交替地输送点火流体的方式为所述汽缸的燃烧室9供应点火流体。因此，高压燃料泵25a、25b、25c在气体燃料操作模式中不同时运行，而是交替地。
高压燃料泵25a、25b和25c是从双燃料发动机23的凸轮轴（未示出）开始被驱动的泵。如已经说明的那样，每个高压燃料泵25a、25b、25c分配有一个可调节的阻气门27a、27b、27c，这些阻气门27a、27b、27c可调节以调节相应的高压燃料泵25a、25b、25c的输送率。
在双燃料发动机23的气体燃料模式中，高压燃料泵25a、25b、25c也从所述凸轮轴开始被驱动并且旋转速度取决于所述凸轮轴，同时通过阻气门27a、27b、27c调节输送率。此处，用于提供相对较小的点火流体输送率的阻气门27a、27b、27c在气体燃料操作模式中相对很大程度地关闭，使得相应的高压燃料泵25a、25b、25c因此输送相对少的点火流体，所以存在相应的高压燃料泵25a、25b、25c本身由于小点火流体输送率而过热的风险。然而由于根据本发明所述的高压燃料泵25a、25b、25c在气体燃料操作模式中不同时运行，而是交替地输送点火流体，因此在气体燃料操作模式中对于高压燃料泵25a、25b、25c不存在过热的风险。高压燃料泵25a、25b、25c优选地是所谓的插入式泵。
因此，对于根据本发明所述的燃料发动机23，利用同一个喷射系统，即，共轨燃料供应装置24，在液体燃料操作模式中输送液体燃料的燃料喷射量并在气体燃料操作模式中输送点火流体的喷射量。所需的相应的输送率通过分配给燃料泵25a、25b、25c的可调节的阻气门27a、27b、27c调节。
为了避免在气体燃料操作模式中高压燃料泵25a、25b、25c的输送率降低时高压燃料泵25a、25b、25c的过热，所述点火流体的输送交替地通过高压燃料泵25a、25b、25c实现。因此，高压燃料泵25a、25b、25c中的每一个仅运行限定的时间间隔，接着该高压燃料泵停止然后高压燃料泵25a、25b、25c中的另一个运行限定的时间间隔。在气体燃料操作模式中当前不输送点火流体的高压燃料泵25a、25b、25c在气体燃料操作模式中是关闭的。因此，在任何时候，在气体燃料操作模式中只有当前正在输送点火流体的那个特定的高压燃料泵25a或25b或25c运行。相反，所有其它的高压燃料泵25b和25c或者25a和25c或者25a和25b关闭。在气体燃料操作模式中，在这样的间隔切换和空闲方面，高压燃料泵25a、25b、25c可以以任何顺序运行。
Claims (8)
1.一种双燃料发动机（23），包括多个汽缸（2），其中在所述双燃料发动机（23）的液体燃料操作模式中，能够通过包括多个燃料泵（25a、25b、25c）的燃料供应装置（24）向所述汽缸（2）的燃烧室（9）供应液体燃料以燃烧所述液体燃料，并且其中在所述双燃料发动机（23）的气体燃料操作模式中，能够在一方面向所述汽缸（2）的所述燃烧室（9）供应气体燃料以燃烧所述气体燃料，并且在另一方面能够向所述汽缸（2）的所述燃烧室（9）供应点火流体以点燃所述气体燃料，其特征在于，在所述双燃料发动机（23）的气体燃料操作模式中，用于所述液体燃料的所述燃料供应装置（24）以所述燃料泵（25a、25b、25c）交替输送所述点火流体的方式为所述汽缸（2）的所述燃烧室（9）提供所述点火流体。
2.根据权利要求1所述的双燃料汽缸，其特征在于，所述燃料泵（25a、25b、25c）实施为能够从所述双燃料发动机（23）的凸轮轴开始被驱动的泵，其中每个燃料泵（25a、25b、25c）分配有可调节的阻气门（27a、27b、27c），所述阻气门（27a、27b、27c）可调节以调节相应的燃料泵（27a、27b、27c）的输送率。
3.根据权利要求1或2所述的双燃料发动机，其特征在于，所述燃料泵（25a、25b、25c）实施为插入式泵。
4.根据权利要求1到3任一个所述的双燃料发动机，其特征在于，所述燃料泵（25a、25b、25c）是共轨燃料供应装置（24）的高压燃料泵。
5.根据根据权利要求1到4任一个所述的双燃料发动机，其特征在于，在气体燃料操作模式中当前不输送点火流体的燃料泵（25a、25b、25c）在气体燃料操作模式中是空闲的。
6.一种用于操作包括多个汽缸的双燃料发动机（23）的方法，其中在所述双燃料发动机（23）的液体燃料操作模式中，能够通过包括多个燃料泵（25a、25b、25c）的燃料供应装置（24）向所述汽缸（2）的燃烧室（9）供应液体燃料以燃烧所述液体燃料，并且其中在所述双燃料发动机（23）的气体燃料操作模式中，能够一方面向所述汽缸（2）的所述燃烧室（9）供应气体燃料以燃烧所述气体燃料，并且另一方面能够向所述汽缸（2）的所述燃烧室（9）供应点火流体用于点燃所述气体燃料，其特征在于，在所述双燃料发动机（23）的气体燃料操作模式中，用于所述液体燃料的所述燃料供应装置（24）以所述燃料供应装置（24）的所述燃料泵（25a，25b、25c）交替输送所述点火流体的方式为所述汽缸（2）的所述燃烧室（9）供应所述点燃流体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，燃料泵（25a、25b、25c）从所述双燃料发动机（23）的凸轮轴开始被驱动，其中相应的所述燃料泵（25a、25b、25c）的输送率通过分配给所述相应的所述燃料泵（25a、25b、25c）的阻气门（27a、27b、27c）调节。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式中当前不输送点火流体的燃料泵（25a、25b、25c）在气体燃料模式中被关闭。
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