CN112081687A - 内燃发动机 - Google Patents

Abstract

披露了一种具有多个气缸的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机。该二冲程单流扫气式内燃发动机被配置为经由可流体地连接至燃料气体箱的燃料气体供应系统将燃料气体注入该多个气缸中的每个气缸，该燃料气体供应系统对于每个气缸包括一个或多个燃料气体阀的第一集合，该一个或多个燃料气体阀的第一集合被配置为在压缩冲程期间将燃料气体注入该气缸，使得该燃料气体能够与扫气混合，并且允许扫气和燃料气体的混合物在点燃之前被压缩。该燃料气体供应系统对于每个气缸进一步包括安全阀，该安全阀布置在该一个或多个燃料气体阀的第一集合的上游，该一个或多个燃料气体阀的第一集合可经由该安全阀流体地连接至该燃料气体箱。

Description

内燃发动机

技术领域

本发明涉及二冲程内燃发动机和阀组件。

背景技术

二冲程内燃发动机在如集装箱船、散装货船以及油轮等船舶中用作推进发动机。减少来自内燃发动机的不想要的排气已经变得越来越重要。

减小不想要的排气的量的有效方式是将例如重燃油(HFO)等燃油换成燃料气体。可以在压缩冲程结束时将燃料气体注入气缸，此时可以通过气缸中的气体被压缩时所达到的高温或通过点燃引燃燃料而将该燃料气体立即点燃。然而，在压缩冲程结束时将燃料气体注入气缸需要高压气体压缩机以便在注入之前对燃料气体进行压缩以克服气缸中的较高压力。

然而，高压气体压缩机的制造和维护是昂贵且复杂的。避免需要高压压缩机的一种方法是具有被配置为在气缸中的压力显著较低的压缩冲程开始时注入燃料气体的燃料气体阀。

EP 3015679披露了这种燃料气体阀。

对于二冲程单流扫气式内燃发动机，这要求燃料气体阀在气缸中布置得相对较低，使得燃料气体阀的失效成为非常大的问题，因为燃料气体可能被释放到活塞下方的扫气空间中。这可能会导致气缸压力过高，从而使得气缸盖在下一发动机循环中升起，或者导致打不着火或爆震。此外，可能难以检测到燃料气体阀泄漏，特别是在例如由于阀座区域轻微损坏而使得泄漏较小的情况下。未检测到的较小泄漏还会增加对环境有害的甲烷漏失。

因此，提供更安全的内燃发动机仍然是个难题。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种具有多个气缸的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，该多个气缸中的每个气缸具有气缸壁和布置在该气缸的底部区段中的扫气入口，其中，该二冲程单流扫气式内燃发动机被配置为经由可流体地连接至燃料气体箱的燃料气体供应系统将燃料气体注入该多个气缸中的每个气缸，该燃料气体供应系统对于每个气缸包括一个或多个燃料气体阀的第一集合，该一个或多个燃料气体阀的第一集合至少部分地布置在该气缸壁中并且被配置为在压缩冲程期间允许燃料气体进入该气缸中，使得该燃料气体能够与扫气混合，并且允许来自该扫气入口的扫气和燃料气体的混合物在点燃之前被压缩，其中，该燃料气体供应系统对于每个气缸进一步包括安全阀，该安全阀布置在该一个或多个燃料气体阀的第一集合的上游，该一个或多个燃料气体阀的第一集合可经由该安全阀流体地连接至该燃料气体箱。

因此，可以有效且快速地停止向燃料气体阀输送燃料气体。因此，被允许流过损坏的燃料气体阀的燃料气体的量可以受到限制，由此降低了发动机损坏的风险。

内燃发动机优选地是用于推进功率为每缸至少400kW的船舶的大型低速带涡轮增压式二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机。内燃发动机系统可以包括涡轮增压器，该涡轮增压器由内燃发动机产生的排气驱动并且被配置为对扫气进行压缩。内燃发动机可以是双燃料发动机，该双燃料发动机具有在使用燃料气体运行时的奥托循环(Otto Cycle)模式以及在使用替代性燃料(例如重燃油或船用柴油)运行时的狄塞尔循环(Diesel Cycle)模式。此类双燃料发动机具有其自己的用于注入替代性燃料的专用燃料供应系统，并且这种燃料供应系统还可以用于在以奥托循环模式运行时注入引燃燃料以用于点燃燃料气体和扫气的混合物。

内燃发动机可以包括比如引燃燃料系统等专用点燃系统，该专用点燃系统能够注入少量引燃燃料(例如重燃油或船用柴油)，该引燃燃料经准确测量，所以用量仅能够点燃燃料气体和扫气的混合物，使得仅使用必要用量的引燃燃料。与用于替代性燃料专用燃料供应系统相比，此类引燃燃料系统在尺寸上小得多并且更适合于注入精确用量的引燃燃料，该专用燃料供应系统由于部件尺寸大而不适合于这种目的。

可以将引燃燃料注入预燃室，该预燃室流体地连接至内燃发动机的燃烧室。替代性地，燃料气体和扫气的混合物可以通过包括火花塞或激光点火器的装置被点燃。每个气缸可以在气缸的底部设有一个或多个扫气入口，并且在气缸的顶部设有排放出口。

在一些实施例中，该安全阀被配置为在该一个或多个燃料气体阀的第一集合被配置为打开之前打开，并且在该一个或多个燃料气体阀的第一集合被配置为关闭之后关闭，从而产生其中允许燃料气体流过该安全阀到达该一个或多个燃料气体阀的第一集合的有限时间段。

在一些实施例中，这些燃料气体阀被配置为在压缩冲程期间、在与下止点成0度至160度时、与下止点成0度至130度时或与下止点成0度至90度时将燃料气体注入气缸。

燃料气体的示例为天然气、甲烷、乙烷以及液化石油气。

在一些实施例中，该燃料气体供应系统包括一个或多个控制单元，该一个或多个控制单元能操作地连接至这些安全阀中的每个安全阀，并且被配置为对于每个气缸在该一个或多个燃料气体阀的第一集合关闭的同时，保持该安全阀关闭持续一定时间段，由此加压气体被捕获在该安全阀与该一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积中。

因此，例如通过监测安全阀与一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的相对小的容积的压力变化或温度变化，可以在仅有少量燃料气体泄漏穿过处于关闭状态下的燃料气体阀的情况下，早期检测到故障的燃料气体阀。

安全阀与一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积被限定为安全阀的关闭构件的下游与一个或多个燃料气体阀的第一集合的关闭构件的容积，例如安全阀的阀板与一个或多个燃料气体阀的第一集合的阀板之间的容积。

在一些实施例中，该二冲程内燃发动机对于每个气缸进一步包括第一传感器，该第一传感器布置在安全阀与一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积中，该第一传感器被配置为直接或间接检测安全阀与一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积中的压力变化，该压力变化指示故障的燃料气体阀。

因此，可以以可靠的方式检测不同类型的燃料气体阀故障。

该第一传感器可以是被配置为直接检测压力变化的压力传感器。替代性地，该第一传感器可以是被配置为间接检测压力变化的另一传感器，例如温度传感器。第二传感器可以进一步布置在安全阀与一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积中，例如，第一传感器可以是压力传感器，并且第二传感器可以是温度传感器。该内燃发动机可以进一步包括控制单元，该控制单元能操作地连接至第一传感器(并且可能地还连接至第二传感器)。该控制单元可以被配置为监测从第一传感器接收的传感器信号，并且如果检测到故障的燃料气体阀，例如如果检测到安全阀与一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积中的压降，则发出警报，该压降指示阀板或阀座损坏，或者阀轴卡住。该控制单元可以被配置为响应于警报采取行动，例如，控制单元可以确保故障的燃料气体阀的安全阀永久关闭和/或启动喷气操作以从燃料气体供应系统喷出气体和/或控制发动机从气体模式切换到替代性模式，例如狄塞尔模式。

在一些实施例中，该控制单元被配置为保持安全阀打开，直到一个或多个燃料气体阀的第一集合已经关闭之后为止。

因此，捕获在安全阀与一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积中的燃料气体的初始压力等于注入压力，从而使得更容易检测到较小的泄漏。

在一些实施例中，该一个或多个燃料气体阀的第一集合沿着该气缸的外周的一部分布置，跨越小于140度、小于90度、或小于60度。

因此，通过沿着外周的小部分布置一个或多个燃料气体阀的第一集合中的(多个)燃料气体阀，管路变得更简单，并且安全阀与一个或多个燃料气体阀的第一集合中的(多个)燃料气体阀之间的容积可以是较小的。

一个或多个燃料气体阀的第一集合优选地由单个燃料气体阀构成，然而它也可以包括两个或更多个燃料气体阀。

在一些实施例中，对于每个气缸，该燃料气体供应系统的、在该安全阀下游的内部容积小于15升、小于10升、或小于8升。

因此，通过保持安全阀下游的容积较低，被允许穿过损坏的燃料气体阀逸出的燃料气体的量可以大致相应地较低。

该燃料气体供应系统的、在该安全阀下游的内部容积被限定为燃料气体供应系统的、在安全阀的关闭构件下游(例如在安全阀的阀板下游)的内部容积。

在一些实施例中，对于每个气缸，该一个或多个燃料气体阀的第一集合由第一燃料气体阀构成。

因此，每个燃料气体阀设有专用安全阀。这使得安全阀下游的容积最小化，并且使得能够快速且精确地识别出故障的燃料气体阀。

在一些实施例中，该安全阀具有带有入口和出口的阀壳体，该第一燃料气体阀具有带有入口和出口的阀壳体，并且其中，该安全阀的阀壳体直接连接至该第一燃料气体阀的阀壳体，使得该安全阀的出口直接连接至该第一燃料气体阀的入口。

因此，可以减小安全阀下游的容积。

在一些实施例中，安全阀的阀壳体和第一燃料气体阀的阀壳体是一体的，即被形成为一个元件。

在一些实施例中，安全阀的可移动部分与一个或多个燃料气体阀的第一集合中的所有燃料气体阀的可移动部分相同。

因此，维护和生产可能更简单。

在一些实施例中，对于每个气缸，安全阀被配置为仅在一个或多个燃料气体阀的第一集合的注入时间附近打开持续预定的时段。

在一些实施例中，该燃料气体供应系统进一步包括：第一燃料气体主供应管，该第一燃料气体主供应管适于对于第一组多个气缸中的每个气缸，将该一个或多个燃料气体阀的第一集合流体地连接至该燃料气体箱；第一主安全阀，该第一主安全阀用于将该第一燃料气体主供应管流体地连接至该燃料气体箱；第一喷出阀，该第一喷出阀适于将该第一燃料气体主供应管流体地连接至喷出系统；以及一个或多个控制单元，该一个或多个控制单元能操作地连接至第一主安全阀、第一喷出阀和该第一组气缸中的每个气缸的安全阀，其中，该一个或多个控制单元被配置为对于该第一组气缸中的每个气缸，监测该一个或多个燃料气体阀的第一集合的状态，并且在燃料气体阀故障的情况下，

·向故障的燃料气体阀的安全阀发送控制信号，以控制该安全阀关闭；

·向该第一主安全阀发送控制信号，以控制该第一主安全阀关闭；以及

·向该喷出阀发送控制信号，以控制该喷出阀打开，

其中，燃料气体供应系统适于将存在于该燃料气体供应系统中在该第一主安全阀下游的大部分燃料气体，例如，至少80％、至少90％、或至少95％，经由该燃料气体主供应管和该喷出阀引导到该喷出系统中。

因此，通过使用相同的燃料气体管向燃料气体阀供应燃料气体和排空燃料气体供应系统中的燃料气体，产生了明显更简单的系统，即，不再需要用于在紧急情况下接收燃料气体的专用喷出系统。

在一些实施例中，该二冲程内燃发动机能在第一状态和第二状态下操作，在该第一状态下，该燃料气体供应系统向该多个气缸中的每个气缸提供燃料气体，在该第二状态下，该燃料气体供应系统被配置为通过保持该至少一个气缸的安全阀关闭来切断燃料气体到该多个气缸中的至少一个气缸的输送。

因此，可以切断气缸以便进行维护，使得二冲程内燃发动机能以气体模式操作。

根据第二方面，本发明涉及一种用于如关于第一方面所披露的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的燃料气体供应系统的阀组件，该阀组件包括燃料气体阀和安全阀，该安全阀具有带有入口和出口的阀壳体，该燃料气体阀具有带有入口和出口的阀壳体，并且其中，该安全阀的阀壳体直接连接至该燃料气体阀的阀壳体，使得该安全阀的出口直接连接至该燃料气体阀的入口。

该安全阀的阀壳体和该燃料气体阀的阀壳体可以通过将它们抵靠彼此放置而直接连接，例如使得该安全阀的阀壳体邻接该燃料气体阀的阀壳体。替代性地，安全阀和燃料气体阀的阀壳体可以通过将它们形成为一体元件、例如将它们(或至少它们的一部分)模制成组合的单个元件而直接连接。

在一些实施例中，该阀组件进一步包括布置在该安全阀与该燃料气体阀之间的容积中的压力传感器。

本发明的不同方面可以以不同方式来实现，包括如上下文描述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机和阀组件，各自均产生结合上文描述的方面中的至少一个方面而描述的益处和优点中的一个或多个、并且各自均具有与结合上文描述的方面中的至少一个方面而描述的和/或在从属权利要求中披露的优选实施例相对应的一个或多个优选实施例。此外，应理解的是，结合本文所描述的方面之一所描述的实施例可以等同地应用于其他方面。

附图说明

将通过以下参照附图对本发明的实施例进行的说明性且非限制性的详细说明进一步阐述本发明的上述和/或附加的目的、特征和优点，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的截面。

图2示意性地示出了用于根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的燃料气体阀的截面。

图3a示意性地示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的截面。

图3b示意性地示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的截面。

图4a示意性地示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的一部分。

图4b示意性地示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的一部分。

图5示出了用于根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的燃料气体供应系统的阀组件的示意图。

具体实施方式

在以下描述中参考了附图，这些附图通过图示的方式示出了可以如何实践本发明。

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的用于推进船舶的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机100的截面。两冲程内燃发动机100包括扫气系统111、排气接收器108以及涡轮增压器109。两冲程内燃发动机具有多个气缸101(截面中仅示出单个气缸)。每个气缸101包括布置在气缸的下部区段中用于提供扫气的扫气入口102、活塞103、布置在气缸的顶部上的气缸盖113、布置在气缸盖113中的排气阀104以及一个或多个燃料气体阀105(仅示意性地展示)。扫气入口102流体地连接至扫气系统。活塞103被示出为位于其最低位置(下止点)。活塞103具有活塞杆，该活塞杆连接至曲轴(未示出)。燃料气体阀105仅被示意性地示出。燃料气体阀105至少部分地布置在气缸盖113与扫气入口102之间的气缸壁中，并且形成燃料气体供应系统的一部分，并且被配置为在压缩冲程期间将燃料气体注入气缸，使得燃料气体能够与来自扫气入口102的扫气混合，并且允许扫气和燃料气体的混合物在点燃之前被压缩，燃料气体阀105具有燃料气体喷嘴，燃料气体喷嘴具有用于向气缸的内部提供燃料气体的一个或多个喷嘴出口。燃料气体供应系统可流体地连接至燃料气体箱。燃料气体供应系统对于每个气缸进一步包括安全阀112(仅示意性地展示)，其中燃料气体阀105可经由安全阀112流体地连接至燃料气体箱。安全阀112被配置为在燃料气体阀105被配置为打开之前打开持续短的时间段，并且在燃料气体阀105被配置为关闭之后关闭持续短的时间段，从而产生其中来自燃料气体主供应管316的燃料气体可以流过安全阀112到达燃料气体阀105的有限时间段。这意味着处于正常操作下的安全阀112将与燃料气体阀105一样频繁地被激活，因为该安全阀分别在气体阀105的打开时段(在该时段中气体被允许进入气缸中)之前和之后立即打开和关闭。安全阀112具有双重安全功能。首先确保仅在正确的允许进入正时才可以允许气体进入燃烧室中并且其次在燃料气体阀105失效的情况下，该安全阀可以阻止气体进入燃烧室，从而确保只有安全阀下游的空间中的非常少量的气体将进入燃烧室。另一优点为发动机每转一圈都会将安全阀激活，使得安全阀112不会被卡住，这对于仅在罕见的失效情况下才激活的安全阀来说可能是个问题。

燃料气体阀105可以被配置为在压缩冲程开始时在与下止点成0度至130度时(即当曲轴已经从其在下止点处的取向旋转0度至130度时)将燃料气体注入气缸101。优选地，燃料气体阀105被配置为在曲轴的轴线已经从下止点旋转了几度而使得活塞已经移动经过扫气入口102之后开始注入燃料气体，以防止燃料气体穿过排气阀104和扫气入口102离开。扫气系统111包括扫气接收器110和空气冷却器106。

排气阀在气缸盖中居中布置，并且排气阀的正时可以是可变的，使得排气阀的关闭和/或打开可以得以优化，例如以控制气缸中的压缩比和/或温度。

图2示意性地示出了用于根据本发明的实施例的二冲程内燃发动机的燃料气体阀200的截面。燃料气体阀200包括阀轴201、阀板202、阀座203和具有喷嘴出口206的燃料气体喷嘴204。阀轴201和阀板202可在关闭位置与打开位置之间移动，在该关闭位置，燃料气体被阻止流过燃料气体阀200，在该打开位置，燃料气体被允许流过燃料气体阀200。阀轴201和阀板202在图2中被示出为处于关闭位置。阀轴201和阀板202可以借助于由控制单元(未示出)控制的致动器(未示出)在关闭位置与打开位置之间移动。

图3a示出了根据本发明的实施例的具有多个气缸301的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机300的示意图。二冲程单流扫气式内燃发动机300被配置为经由可流体地连接至燃料气体箱318的燃料气体供应系统315 313 316 312 305将燃料气体注入多个气缸中的每个气缸。燃料气体供应系统315 313 316 312 305对于每个气缸301包括一个或多个燃料气体阀305的第一集合，该一个或多个燃料气体阀的第一集合被配置为在压缩冲程期间允许受控量的燃料气体进入气缸301中，使得燃料气体能够与扫气混合，并且允许扫气和燃料气体的混合物在点燃之前被压缩。燃料气体供应系统315 313 316 312 305对于每个气缸301进一步包括安全阀312，该安全阀布置在一个或多个燃料气体阀305的第一集合的上游，一个或多个燃料气体阀的第一集合可经由安全阀312流体地连接至燃料气体箱318。燃料气体供应系统315 313 316 312 305进一步包括：第一燃料气体主供应管316，该第一燃料气体主供应管适于对于第一组多个气缸中的每个气缸301，将一个或多个燃料气体阀305的第一集合流体地连接至燃料气体箱318；第一主安全阀315，该第一主安全阀用于将第一燃料气体主供应管316流体地连接至燃料气体箱318；第一喷出阀313，该第一喷出阀适于将第一燃料气体主供应管316流体地连接至喷出系统314；以及一个或多个控制单元(未示出)，该一个或多个控制单元能操作地连接至第一组气缸中的每个气缸的第一主安全阀315、第一喷出阀313和安全阀312。燃料气体箱318可以通过压缩机317流体地连接至第一主安全阀315，该压缩机被配置为将燃料气体压缩到允许进入压力，例如3巴至40巴，优选地10巴至25巴。替代性地，储存在燃料气体箱318中的燃料气体可以以注入压力被加压，由此在燃料气体箱318与第一主安全阀315之间不需要压缩机。一个或多个控制单元被配置为对于第一组气缸中的每个气缸301，监测一个或多个燃料气体阀305的第一集合的状态，并且在燃料气体阀305故障的情况下，

·向故障的燃料气体阀的安全阀312发送控制信号，以控制安全阀312关闭；

·向第一主安全阀315发送控制信号，以控制第一主安全阀315关闭；以及

·向喷出阀313发送控制信号，以控制喷出阀313打开，

其中，燃料气体供应系统适于将存在于燃料气体供应系统中在第一主安全阀315下游的大部分燃料气体，例如，至少80％、至少90％、或至少95％，经由燃料气体主供应管316和喷出阀313引导到喷出系统中，例如通过还关闭剩余的安全阀312和/或剩余的燃料气体阀305。在本实施例中，第一组多个气缸由所有气缸构成，然而在其他实施例中，第一组可以由更少的气缸、例如两个或更多个气缸构成。一个或多个控制单元还可以向第一组气缸中的其他气缸的安全阀312和/或一个或多个燃料气体阀305的第一集合发送控制信号，以关闭阀和/或保持阀关闭。

图3b示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机300的示意图。发动机300类似于图3a中示出的发动机，其中不同之处在于，燃料气体供应系统对于每个气缸301进一步包括一个或多个燃料气体阀305’的第二集合、布置在一个或多个燃料气体阀305’的第二集合上游的第二安全阀312’，一个或多个燃料气体阀305’的第二集合可经由第二安全阀312’流体地连接至燃料气体箱318。燃料气体供应系统进一步包括第二燃料气体主供应管316’，该第二燃料气体主供应管适于对于第一组多个气缸中的每个气缸301，将一个或多个燃料气体阀305’的第二集合流体地连接至燃料气体箱318；第二主安全阀315’，该第二主安全阀用于将第二燃料气体主供应管316’流体地连接至燃料气体箱318；第二喷出阀313’，该第二喷出阀适于将第二燃料气体主供应管316’流体地连接至喷出系统314’。

图4a示意性示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的一部分。示出了气缸401和燃料气体供应系统的一部分412 405。燃料气体供应系统对于气缸401包括一个或多个燃料气体阀405的第一集合，该一个或多个燃料气体阀的第一集合被配置为将燃料气体注入气缸。在本实施例中，一个或多个燃料气体阀405的第一集合由单个燃料气体阀405构成。燃料气体供应系统对于气缸401进一步包括安全阀412，该安全阀布置在燃料气体阀405的上游，使得燃料气体阀405可经由安全阀412流体地连接至燃料气体箱。燃料气体阀405能操作地连接至第一控制单元320，该第一控制单元被配置为打开和关闭燃料气体阀405。相应地，安全阀能操作地连接至第二控制单元319，该第二控制单元被配置为打开和关闭安全阀412。然而，在其他实施例中，燃料气体阀和安全阀两者可以能操作地连接至相同的控制单元。

图4b示意性地示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的一部分。示出了气缸401和燃料气体供应系统的一部分412 405 430。燃料气体供应系统对于气缸401包括一个或多个燃料气体阀405 430的第一集合，该一个或多个燃料气体阀的第一集合被配置为将燃料气体注入气缸。在本实施例中，一个或多个燃料气体阀405430的第一集合包括第一燃料气体阀405和第二燃料气体阀430。燃料气体供应系统对于气缸401进一步包括安全阀412，该安全阀布置在一个或多个燃料气体阀405 430的第一集合的上游，使得一个或多个燃料气体阀405 430的第一集合可经由安全阀412流体地连接至燃料气体箱。一个或多个燃料气体阀的第一集合沿着外周421的一部分布置，在本具体的实施例中为大约55度。然而，一个或多个燃料气体阀的第一集合可以包括任意数量的燃料气体阀，并且可以沿着整个外周布置，例如以形成圆形喷嘴环。燃料气体阀可以是向内或向外打开的提升阀、球阀、蝶阀或旋转阀或其他合适的阀。

图5示出了根据本发明的实施例的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的燃料气体供应系统的阀组件690的示意图。阀组件690包括燃料气体阀600和安全阀650，安全阀650具有带有入口656和出口657的阀壳体655，燃料气体阀600具有带有入口607和形成在阀喷嘴604中的出口606的阀壳体605。安全阀650包括阀轴651、阀板652和阀座653。阀轴651和阀板652可在关闭位置与打开位置之间移动，在该关闭位置，燃料气体被阻止流过安全阀650，在该打开位置，燃料气体被允许流过安全阀650。阀轴651和阀板652在图5中被示出为处于打开位置。燃料气体阀600包括阀轴601、阀板602和阀座603。阀轴601和阀板602可在关闭位置与打开位置之间移动，在该关闭位置，燃料气体被阻止流过燃料气体阀600，在该打开位置，燃料气体被允许流过燃料气体阀650。阀轴601和阀板602在图5中被示出为处于打开位置。通过将安全阀655的阀壳体、和燃料气体阀605的阀壳体的一部分形成为一体元件，安全阀655的阀壳体直接连接至第一燃料气体阀565的阀壳体。阀组件690进一步包括布置在安全阀650与燃料气体阀600之间的容积680中的压力传感器608。

而且，阀组件690可以包括监测阀轴601的位置的位置传感器，例如感应传感器。与感应位置传感器相比，利用压力传感器的优点是，压力传感器可以验证整个阀组件的气密性，而不仅仅是主轴位置。此外，单个压力传感器可以同时监测燃料气体阀和安全阀两者的功能。位置传感器解决方案将需要两个单独的传感器来监测这两个阀。

压力监测可以用在控制系统中来调节注入参数和/或用在发动机的安全策略中。

虽然已经详细描述并示出了一些实施例，但是本发明不局限于此、还可以以落入所附权利要求中所限定的主题范围的其他方式来实施。具体而言，应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以利用其他实施例并且可以做出结构和功能改变。

在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干装置可以由同一件硬件来实施。在相互不同的从属权利要求中引用的或在不同实施例中描述的某些措施的这种单纯事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

应强调的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising)”被用于指定所陈述的特征、整体、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、部件或其群组。

Claims (11)

1.一种具有多个气缸的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，该多个气缸中的每个气缸具有气缸壁和布置在该气缸的底部区段中的扫气入口，其中，该二冲程单流扫气式内燃发动机被配置为经由可流体地连接至燃料气体箱的燃料气体供应系统将燃料气体注入该多个气缸中的每个气缸，该燃料气体供应系统对于每个气缸包括一个或多个燃料气体阀的第一集合，该一个或多个燃料气体阀的第一集合至少部分地布置在该气缸壁中并且被配置为在压缩冲程期间允许燃料气体进入该气缸中，使得该燃料气体能够与来自该扫气入口的扫气混合，并且允许扫气和燃料气体的混合物在点燃之前被压缩，其特征在于，该燃料气体供应系统对于每个气缸进一步包括安全阀，该安全阀布置在该一个或多个燃料气体阀的第一集合的上游，该一个或多个燃料气体阀的第一集合可经由该安全阀流体地连接至该燃料气体箱。

2.根据权利要求1所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，该安全阀被配置为在该一个或多个燃料气体阀的第一集合被配置为打开之前打开，并且在该一个或多个燃料气体阀的第一集合被配置为关闭之后关闭，从而产生其中允许燃料气体流过该安全阀到达该一个或多个燃料气体阀的第一集合的有限时间段。

3.根据权利要求1或2所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，该燃料气体供应系统包括一个或多个控制单元，该一个或多个控制单元能操作地连接至这些安全阀中的每个安全阀，并且被配置为对于每个气缸在该一个或多个燃料气体阀的第一集合关闭的同时，保持该安全阀关闭持续一定时间段，由此加压气体被捕获在该安全阀与该一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，该二冲程内燃发动机对于每个气缸进一步包括布置在该安全阀与该一个或多个燃料气体阀的第一集合之间的容积中的压力传感器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，该一个或多个燃料气体阀的第一集合沿着该气缸的外周的一部分布置，跨越小于140度、小于90度、或小于60度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，对于每个气缸，该燃料气体供应系统的、在该安全阀下游的内部容积小于15升、小于10升、或小于8升。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，对于每个气缸，该一个或多个燃料气体阀的第一集合由第一燃料气体阀构成。

8.根据权利要求7所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，该安全阀具有带有入口和出口的阀壳体，该第一燃料气体阀具有带有入口和出口的阀壳体，并且其中，该安全阀的阀壳体直接连接至该第一燃料气体阀的阀壳体，使得该安全阀的出口直接连接至该第一燃料气体阀的入口。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，该燃料气体供应系统进一步包括：第一燃料气体主供应管，该第一燃料气体主供应管适于对于第一组多个气缸中的每个气缸，将该一个或多个燃料气体阀的第一集合流体地连接至该燃料气体箱；第一主安全阀，该第一主安全阀用于将该第一燃料气体主供应管流体地连接至该燃料气体箱；第一喷出阀，该第一喷出阀适于将该第一燃料气体主供应管流体地连接至喷出系统；以及一个或多个控制单元，该一个或多个控制单元能操作地连接至第一主安全阀、第一喷出阀和该第一组气缸中的每个气缸的安全阀，其中，该一个或多个控制单元被配置为对于该第一组气缸中的每个气缸，监测该一个或多个燃料气体阀的第一集合的状态，并且在燃料气体阀故障的情况下，

·向故障的燃料气体阀的安全阀发送控制信号，以控制该安全阀关闭；

·向该第一主安全阀发送控制信号，以控制该第一主安全阀关闭；以及

·向该喷出阀发送控制信号，以控制该喷出阀打开，

其中，该燃料气体供应系统适于将存在于该燃料气体供应系统中在该第一主安全阀下游的大部分燃料气体，例如，至少80％、至少90％、或至少95％，经由该燃料气体主供应管和该喷出阀引导到该喷出系统中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机，其中，该二冲程内燃发动机能在第一状态和第二状态下操作，在该第一状态下，该燃料气体供应系统向该多个气缸中的每个气缸提供燃料气体，在该第二状态下，该燃料气体供应系统被配置为通过保持该至少一个气缸的安全阀关闭来切断燃料气体到该多个气缸中的至少一个气缸的输送。

11.一种用于根据权利要求1至10中任一项所述的二冲程单流扫气式十字头型内燃发动机的燃料气体供应系统的阀组件，该阀组件包括燃料气体阀和安全阀，该安全阀具有带有入口和出口的阀壳体，该燃料气体阀具有带有入口和出口的阀壳体，并且其中，该安全阀的阀壳体直接连接至该燃料气体阀的阀壳体，使得该安全阀的出口直接连接至该燃料气体阀的入口。

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