CN117307361A - 一种双燃料低速柴油机的燃气引燃装置 - Google Patents
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Abstract
一种双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，包括喷油器、连接座、预燃室和喷燃嘴，内部设有冷却回路，其中，喷油器、连接座和预燃室依次通过螺栓连接，喷燃嘴固定连接于预燃室的下方且伸入气缸的燃烧室，引燃油通过喷油器的喷射口射入预燃室的内腔，点燃燃气与空气混合的高压气体，火焰通过喷燃嘴的喷燃口喷入燃烧室且点燃燃气，完成双燃料低速柴油机的燃气引燃，同时缸套内的冷却水在冷却回路内循环流动，对预燃室进行冷却且在短暂停车时避免该预燃室的温度过低。本发明最大限度地提高了引燃效果，减少了引燃油的使用量，提高了燃气利用率，避免了温室气体污染，改善了主机的综合环保效果，同时避免了预燃室发生腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及大型船用低速双燃料发动机第二燃料的引燃，特别涉及到一种双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，属于船用柴油机技术领域。
背景技术
在新型船用双燃料发动机市场中，作为高效绿色燃料的甲烷、乙烷等具有广阔的应用场景。与传统船用柴油机相比，使用清洁型燃气不仅可以减少硫、氮氧化合物和二氧化碳的排放，而且还可以显著减少颗粒物排放量。更为重要的是，使用绿色燃料能够使船用发动机达到国际海事组织IMO Tier III的环保要求，而无需任何成本高昂的废气后处理系统。
为了在提高燃料利用效率的同时避免甲烷等燃气逃逸引起的温室效应，就需要确保燃气能够在燃烧室内充分地燃烧。然而甲烷的引燃温度高达538℃，乙烷的引燃温度也达到了472℃，远高于柴油的引燃温度220℃，目前双燃料发动机一般借助引燃油来引燃燃气，通过向充满燃气和空气混合气体的燃烧室内喷射少量引燃油，在气缸内形成预燃火焰，之后气缸内的燃气被该火焰引燃，燃气充分燃烧后再推动活塞做往复运动。然而这样直接在气缸内预燃的方式往往需要消耗较多的引燃油，从而降低了引燃效率，也大大减弱了绿色燃料的环保效果。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，通过在结构上增加预燃室，改变直接在气缸内预燃的方式，有效提高引燃效率，达到提高燃气利用率、避免温室气体污染、减少引燃油使用量、提高主机综合环保效应的效果。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，安装于气缸上，该气缸包括有缸套和燃烧室，其特征在于：所述的燃气引燃装置包括喷油器、连接座、预燃室和喷燃嘴，所述喷油器连接于所述连接座的上方，下部设有喷射口，所述预燃室连接于所述连接座的下方，内部设有内腔，该内腔与所述喷射口连通，所述喷燃嘴固定连接于所述预燃室的下方且内部与该预燃室的内腔相通，该喷燃嘴的下部伸入所述气缸的燃烧室且设有通入该燃烧室的喷燃口；
所述喷油器内的高压引燃油喷通过所述喷射口射入所述预燃室的内腔，点燃预先充满该预燃室的燃气与空气混合的高压气体，火焰通过所述喷燃嘴的喷燃口喷入所述燃烧室，点燃该燃烧室内的燃气，完成所述双燃料低速柴油机的燃气引燃。
作为进一步改进，所述的连接座上设有冷却水入口和冷却水出口，内部设有互不相通的进水腔和出水腔，所述冷却水入口和冷却水出口与所述缸套的冷却水管路连接，所述进水腔与所述冷却水入口连接，所述出水腔与冷却水出口连接，所述预燃室的顶面设有预燃室冷却水入口和预燃室冷却水出口，体壁内部设有与所述内腔隔离的U型水路，该U型水路的两端分别与该预燃室冷却水入口和预燃室冷却水出口连接，所述预燃室冷却水入口与所述连接座的进水腔连通，所述预燃室冷却水出口与所述出水腔连通；
所述冷却水入口、进水腔、预燃室冷却水入口、U型水路、预燃室冷却水出口、出水腔和冷却水出口依次连接，形成所述预燃室的冷却回路，所述缸套内的冷却水在该冷却回路内循环流动，对所述预燃室进行冷却且在短暂停车时避免该预燃室的温度过低。
作为进一步改进，所述的预燃室的内腔的上部连接有与所述喷油器的喷射口连通的上通道，下部连接有与所述喷燃嘴的内部连通的下通道。
作为进一步改进，所述的预燃室采用耐热的NiCr9Fe18Nb合金材料制成。
作为进一步改进，所述的喷油器、连接座和预燃室通过螺栓连接。
与传统的引燃技术相比较，本发明达到了下列效果：
1、在喷油器喷射口加装了预燃室，通过喷射足够火焰引燃燃气，使其在预燃室内充分燃烧释放热能，即使出现燃爆也控制在预燃室范围内，而非在气缸体内出现大规模的燃爆，从而提高了燃气的利用率，避免了未燃烧的甲烷等温室气体随废气排出，造成温室气体污染。
2、在预燃室内对燃气进行引燃，减少了引燃油的使用量，提高了少量燃油的引燃效果，显著提高主机的综合环保效果。
3、在连接座上集成了缸套冷却水的出入管路，并在预燃室的体壁内均匀布置了U型水路，利用来自缸套的冷却水对所述预燃室进行冷却，同时在短暂停车期间避免预燃室的温度过低，从而确保了预燃室和主机缸套一样不会发生冷腐蚀和热腐蚀。
总之，本发明最大限度地提高了引燃效果，减少了引燃油的使用量，提高了燃气利用率，避免了温室气体污染，改善了主机的综合环保效果，同时避免了预燃室发生腐蚀。
附图说明
图1为喷油器的外观示意图。
图2为本发明的结构图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为图2的B-B剖视图。
图5为预燃室的剖视图。
图中，
1—喷油器，11—喷射口，2—连接座，21—冷却水入口，22—冷却水出口，23—进水腔，24—出水腔，3—预燃室，31—内腔，32—预燃室冷却水入口，33—预燃室冷却水出口，34—U型水路，35—上通道，36—下通道，4—喷燃嘴，41—喷燃口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明，但下述的实施例并非用来限定本发明的实施范围，凡依据本说明书的内容所做的等效变化及修改，都属于本发明申请要求保护的技术范围。
本发明安装于气缸上，用于双燃料低速柴油机的燃气引燃。
不同于传统柴油机喷油器直接向气缸内喷射燃油，为了减少引燃油喷射量并提高引燃效果，本发明在喷油器的喷射口处加装了预燃室，从结构原理上找到了突破口。
如图2所示，本发明所述双燃料低速柴油机的燃气引燃装置包括喷油器1、连接座2、预燃室3和喷燃嘴4，该喷油器1、连接座2和预燃室3依次通过螺栓连接，所述喷燃嘴4固定连接于所述预燃室3的下方。
所述喷油器1连接于所述连接座的上方，请参阅图1，该喷油器1为传统的燃油喷油器，下部设有喷射口11，见图3。
请参阅图3，所述预燃室3连接于所述连接座2的下方，内部设有内腔31，请结合参阅图5，该内腔31的上部连接有上通道35，下部连接有下通道36。所述内腔31通过所述上通道35与所述喷油器1的喷射口11连通，通过所述下通道36与所述喷燃嘴4的内部连通。
请参阅图3，所述喷燃嘴4固定连接于所述预燃室3的下方，内部与该预燃室3的内腔31相通，该喷燃嘴4的下部设有通入所述气缸的燃烧室的喷燃口41，并且伸入该燃烧室。
考虑到双燃料低速柴油机运行时，所述预燃室内不断燃烧且可能时而发生燃爆，因而长期处于极高温的环境中，所以与缸套同样容易发生热腐蚀和冷腐蚀。因此所述燃气引燃装置内部设有利用缸套冷却水的冷却回路。
请结合参阅图2和图3，所述连接座2上设有冷却水入口21和冷却水出口22，内部设有互不相通的进水腔23和出水腔24；所述冷却水入口21和冷却水出口22与所述缸套的冷却水管路连接，以引入缸套冷却水，所述进水腔23与所述冷却水入口21连接，所述出水腔24与冷却水出口22连接，以便冷却水循环流通。
请结合参阅图4和图5，所述预燃室3的顶面设有预燃室冷却水入口32和预燃室冷却水出口33，体壁内部设有与所述内腔31隔离的U型水路34，该U型水路34的两端分别与该预燃室冷却水入口32和预燃室冷却水出口33连接；所述预燃室冷却水入口32与所述连接座2的进水腔23连通，所述预燃室冷却水出口33与所述出水腔24连通。从而所述冷却水入口21、进水腔23、预燃室冷却水入口32、U型水路34、预燃室冷却水出口33、出水腔24和冷却水出口22依次连接，形成所述预燃室3的冷却回路。
所述缸套内的冷却水在该冷却回路内循环流动，对所述预燃室3进行冷却，带走部分热量，同时在短暂停车时避免该预燃室3的温度过低，从而避免了所述预燃室3发生热腐蚀和冷腐蚀。
为了避免发生腐蚀，所述预燃室3的材料采用耐热的合金材料，例如NiCr9Fe18Nb。
本发明的工作原理如下：
请结合参阅图2和图3，在活塞冲程即将到达上死点前，高压引燃油顶起喷油器1内的弹簧从而抬起喷油器1内的活塞，喷油口11处的高压引燃油从打开的活塞处流出，喷入预燃室3内；此时在预燃室3中已经充满了燃气和新鲜空气混合而成的经过柴油机活塞上行冲程压缩的高压混合气体，瞬间预燃室3内的高压混合气体被引燃，在预燃室3内形成大量火焰；火焰从预燃室3的内腔31经过喷燃嘴4的喷燃口41进入气缸的燃烧室内，迅速点燃气缸内的混合气体，继而推动活塞下行做往复运动，从而完成所述双燃料低速柴油机的燃气引燃。
这样通过少量引燃油先点燃预燃室3内的燃气，产生大量火焰，再将火焰喷射入气缸能有效提高引燃效率，减少引燃油的使用量，达到最大限度地通过少量引燃油点燃气缸内的燃气且充分燃烧的效果。
本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，也应包括其它对本发明显而易见的变换和替代方案。
Claims (5)
1.一种双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，安装于气缸上，该气缸包括有缸套和燃烧室，其特征在于：所述的燃气引燃装置包括喷油器、连接座、预燃室和喷燃嘴，所述喷油器连接于所述连接座的上方，下部设有喷射口，所述预燃室连接于所述连接座的下方，内部设有内腔，该内腔与所述喷射口连通，所述喷燃嘴固定连接于所述预燃室的下方且内部与该预燃室的内腔相通，该喷燃嘴的下部伸入所述气缸的燃烧室且设有通入该燃烧室的喷燃口；
所述喷油器内的高压引燃油喷通过所述喷射口射入所述预燃室的内腔，点燃预先充满该预燃室的燃气与空气混合的高压气体，火焰通过所述喷燃嘴的喷燃口喷入所述燃烧室，点燃该燃烧室内的燃气，完成所述双燃料低速柴油机的燃气引燃。
2.根据权利要求1所述的双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，其特征在于：所述的连接座上设有冷却水入口和冷却水出口，内部设有互不相通的进水腔和出水腔，所述冷却水入口和冷却水出口与所述缸套的冷却水管路连接，所述进水腔与所述冷却水入口连接，所述出水腔与冷却水出口连接，所述预燃室的顶面设有预燃室冷却水入口和预燃室冷却水出口，体壁内部设有与所述内腔隔离的U型水路，该U型水路的两端分别与该预燃室冷却水入口和预燃室冷却水出口连接，所述预燃室冷却水入口与所述连接座的进水腔连通，所述预燃室冷却水出口与所述出水腔连通；
所述冷却水入口、进水腔、预燃室冷却水入口、U型水路、预燃室冷却水出口、出水腔和冷却水出口依次连接，形成所述预燃室的冷却回路，所述缸套内的冷却水在该冷却回路内循环流动，对所述预燃室进行冷却且在短暂停车时避免该预燃室的温度过低。
3.根据权利要求1所述的双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，其特征在于：所述的预燃室的内腔的上部连接有与所述喷油器的喷射口连通的上通道，下部连接有与所述喷燃嘴的内部连通的下通道。
4.根据权利要求1所述的双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，其特征在于：所述的预燃室采用耐热的NiCr9Fe18Nb合金材料制成。
5.根据权利要求1所述的双燃料低速柴油机的燃气引燃装置，其特征在于：所述的喷油器、连接座和预燃室通过螺栓连接。
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