ES2903005T3 - Inyector de combustible dual, motor de combustión interna con dicho inyector de combustible dual y procedimiento de funcionamiento de dicho motor de combustión interna - Google Patents
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Abstract
Inyector de combustible dual (3) para un motor de combustión interna (1), que comprende - un primer dispositivo de inyección (7) para inyectar un primer combustible, y - al menos un segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2) para inyectar un segundo combustible, siendo el segundo combustible diferente del primero, mientras el al menos un segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2) - orientado hacia un eje longitudinal (A) del inyector de combustible dual (3) - está dispuesto a una distancia radial mayor del eje longitudinal (A) que el primer dispositivo de inyección (7), y presenta - una primera conexión para el suministro del primer combustible y una segunda conexión para el suministro del segundo combustible, en el que - la primera conexión (11) está conectada al primer dispositivo de inyección (7) para suministrar el primer combustible gaseoso, y la segunda conexión (13) está conectada al segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2) para suministrar el segundo combustible líquido, caracterizado porque - una pluralidad de segundos dispositivos de inyección (9.1, 9.2) está dispuesta alrededor del primer dispositivo de inyección (7), y/o en la que - cada dispositivo de inyección (7, 9.1, 9.2) presenta una aguja de tobera (15, 23.1, 23.2) que puede direccionarse axialmente, un asiento de sellado (17, 25.1, 25.2), y un orificio ciego (19, 27.1, 27.2) aguas abajo del asiento de sellado (17, 25.1, 25.2), estando el orificio ciego (19, 27.1, 27.2) conectado fluidicamente con al menos un orificio de inyección (21, 29.1, 29.2).
Description
DESCRIPCIÓN
Inyector de combustible dual, motor de combustión interna con dicho inyector de combustible dual y procedimiento de funcionamiento de dicho motor de combustión interna
La invención se refiere a un inyector de combustible dual para un motor de combustión interna, un motor de combustión interna con dicho inyector de combustible dual y un procedimiento para el funcionamiento de dicho motor de combustión interna.
Los combustibles gaseosos son cada vez más importantes en el sector de los grandes motores, en particular, en los motores estacionarios para la generación de energía. El gas natural es especialmente adecuado para el funcionamiento económico y ecológico de los motores debido a su gran disponibilidad y a su potencial de emisiones más favorable, especialmente en comparación con el gasóleo. En los motores de gas que funcionan según el proceso de gasóleo (encendido por compresión), normalmente se necesita una pequeña cantidad de gasóleo como ayuda de arranque para la posterior combustión por difusión del gas. Los perfiles del chorro de inyección de los dos sistemas de combustible (diésel y gas) deben estar alineados simétricamente para conseguir un solapamiento máximo y claramente asignable de los dos patrones de inyección. Para ello se conocen inyectores de combustible dual, que tienen un primer dispositivo de inyección para inyectar un primer combustible, estando previsto al menos un segundo dispositivo de inyección, dispuesto radialmente hacia fuera del primer dispositivo de inyección, para inyectar un segundo combustible, siendo el segundo combustible y el primero diferentes. En particular, es habitual que se utilice un gas combustible como segundo combustible, mientras que como primer combustible se utiliza un aceite de encendido, preferentemente diésel. Se proporciona un primer puerto para suministrar el primer combustible y un segundo puerto para suministrar el segundo combustible. En la especificación de patente alemana DE 102013 022 260 B3 se muestra, por ejemplo, un inyector de combustible dual en el que una pluralidad de válvulas dosificadoras de gas como segundos dispositivos de inyección están dispuestas coaxialmente con una tobera de inyección de diésel montada centralmente como primer dispositivo de inyección.
Tales inyectores de combustible dual presentan orificios y volúmenes, en particular, orificios ciegos y orificios de inyección, desde los cuales el combustible puede ser expandido en la cámara de combustión a baja presión después del final de un proceso de inyección, después de que la aguja de la tobera se cierra, y ya no se quema allí o sólo parcialmente. Esto es particularmente problemático con los combustibles gaseosos, que se expanden mucho durante la expansión, y sobre todo con el gas natural, donde este efecto provoca un elevado deslizamiento del metano.
Del documento de divulgación alemán DE 102014010716 A1 se desprende un inyector de combustible dual para un motor de combustión interna, que muestra una solución de cómo se puede eliminar una fuga de líquido cargado de gas del inyector de combustible.
En el documento de divulgación alemán DE 102014010717 A1 se divulga un inyector de combustible dual para un motor de combustión interna, que tiene aberturas de tobera de gas en su circunferencia, que promueven una descarga simple de gas combustible en la dirección radial.
Un inyector de combustible dual para un motor de combustión interna, que introduce los combustibles de manera precisa y uniforme, se desprende del documento de divulgación europeo EP 0778 410 A1. Además, el inyector de combustible está diseñado para espacios de instalación estrechos.
El documento US 4463 568 A divulga un inyector de combustible dual para una turbina de gas que comprende un canal central y una primera salida radial, y un manguito que rodea anularmente el canal central y forma un canal anular con una segunda salida radial. El canal central y el canal anular están conectados a un suministro de aire de compresión, el canal central también se suministra con un combustible gaseoso y el canal anular se suministra con un combustible líquido.
En el documento de divulgación alemán DE 102013 017853 A1 se explica un sistema de inyección de combustible dual con un dispositivo de suministro de gas combustible y un dispositivo de suministro de combustible líquido, que comprende una unidad de inyección de gas combustible con una parte de control de combustible líquido y una parte de tobera de gas.
La invención se basa en la tarea de crear un inyector de combustible dual, un motor de combustión interna y un procedimiento para operar un motor de combustión interna, por lo que las desventajas mencionadas no ocurren. En particular, un deslizamiento de hidrocarburos no quemados, en particular, un deslizamiento de metano, debe reducirse en comparación con los inyectores de combustible dual convencionales.
La tarea se resuelve proporcionando los objetos de las reivindicaciones independientes. De las subreivindicaciones se derivan realizaciones ventajosas.
La tarea se resuelve, en particular, creando un inyector de combustible dual que tiene un primer dispositivo de inyección para inyectar un primer combustible y al menos un segundo dispositivo de inyección dispuesto radialmente
hacia fuera del primer dispositivo de inyección para inyectar un segundo combustible, siendo el segundo combustible diferente del primer combustible, y estando prevista una primera conexión para suministrar el primer combustible, y una segunda conexión para suministrar el segundo combustible. Se ha previsto en ese caso que la primera conexión está conectada al primer dispositivo de inyección para suministrar el primer combustible gaseoso, y la segunda conexión está conectada al segundo dispositivo de inyección para suministrar el segundo combustible líquido. En comparación con un inyector de combustible dual conocido, los dispositivos de inyección están así intercambiados en su función con respecto a los combustibles. En particular, el combustible gaseoso ya no se introduce radialmente hacia fuera a través del al menos un segundo dispositivo de inyección, sino a través del primer dispositivo de inyección dispuesto radialmente hacia dentro en comparación con el al menos un segundo dispositivo de inyección. Dado que normalmente se proporciona una pluralidad de segundos dispositivos de inyección radialmente hacia fuera del primer dispositivo de inyección, que presentan una pluralidad de orificios ciegos, o se ha previsto un segundo dispositivo de inyección anular con un orificio ciego anular, esto da lugar en particular a un volumen muerto en que puede expandirse el combustible, que es mayor que un volumen muerto de un orificio ciego del primer dispositivo de inyección. Por consiguiente, si el primer combustible gaseoso se introduce a través del primer dispositivo de inyección, el problema de la expansión del combustible gaseoso y el deslizamiento de los hidrocarburos no quemados sólo existe con respecto al volumen comparativamente pequeño del orificio ciego del primer dispositivo de inyección, mientras que con el mayor volumen de los orificios ciegos o el único orificio ciego de los segundos dispositivos de inyección, ya no existe tal problema, ya que el combustible líquido se introduce a través de éste/estos.
El inyector de combustible dual tiene preferentemente una extensión alargada y, por tanto, un eje longitudinal que define una dirección axial. Una dirección radial es perpendicular al eje longitudinal. Una dirección circunferencial rodea concéntricamente el eje longitudinal.
Por "radialmente hacia fuera" se entiende en particular que el al menos un segundo dispositivo de inyección está dispuesto a una distancia radial mayor del eje longitudinal del inyector de combustible dual que el primer dispositivo de inyección.
El primer combustible gaseoso es preferentemente una sustancia que es gaseosa y combustible en condiciones normales, en particular a 25 °C y 1013 mbar, y en particular, en una cámara de combustión de un motor de combustión interna. Preferentemente, se utiliza un combustible que contiene metano como primer combustible gaseoso, en particular gas natural, gas natural licuado o gas natural comprimido.
El segundo combustible líquido utilizado es, en particular, una sustancia que es líquida en condiciones normales, en particular a 25 °C y 1013 mbar, siendo la sustancia combustible, en particular combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna. Preferiblemente, el segundo combustible líquido tiene una mayor inflamabilidad que el primer combustible gaseoso. En particular, el segundo combustible líquido es preferentemente un aceite de encendido, en particular el gasóleo o el éter dimetílico.
Según otro desarrollo ulterior de la invención, se prevé que el primer dispositivo de inyección esté dispuesto centralmente en el inyector de combustible dual. Preferentemente, el primer dispositivo de inyección está dispuesto en el centro del eje longitudinal del inyector de combustible dual o coincide con él. Esto representa un diseño sencillo y que ahorra espacio del inyector de combustible dual.
De acuerdo con la invención, en una primera realización se ha previsto que una pluralidad de segundos dispositivos de inyección está dispuesta radialmente hacia fuera del primer dispositivo de inyección alrededor del primer dispositivo de inyección. Varios dispositivos externos de segunda inyección y, en particular, los canales de flujo externos asignados a ellos tienen la ventaja particular de que se proporciona una mayor superficie relativa en relación con el volumen de fluido del segundo combustible. El resultado es una mejor transferencia de calor y una mejor refrigeración del inyector de combustible dual. Esto rige muy especialmente en relación con un segundo combustible líquido. En particular, es posible que los segundos dispositivos de inyección -vistos en la dirección circunferencial- estén dispuestos en una línea circular imaginaria común alrededor del primer dispositivo de inyección, preferiblemente a distancias angulares iguales entre sí. Se trata de una disposición de los segundos dispositivos de inyección que ahorra espacio y es adecuada para conseguir un patrón de pulverización simétrico. De manera particularmente preferente, tres o cuatro dispositivos de inyección están dispuestos alrededor del primer dispositivo de inyección, en particular, en la misma línea circular imaginaria, es decir, a igual distancia radial del primer dispositivo de inyección, y preferentemente a igual distancia angular entre sí, en particular en pares a una distancia angular de 120° o 90° entre sí.
Es posible que se haya previsto solo un dispositivo de inyección y uno segundo exactamente igual dispuesto radialmente hacia fuera del primer dispositivo de inyección, que entonces rodea preferentemente el primer dispositivo de inyección dispuesto centralmente de forma anular y en particular coaxial. En este caso, el segundo dispositivo de inyección presenta en particular un orificio ciego anular que también tiene un volumen que es mayor que un volumen del orificio ciego preferentemente central asociado al primer dispositivo de inyección.
De manera alternativa o adicional de la primera realización, una segunda realización de acuerdo con la invención prevé que cada dispositivo de inyección comprenda una aguja de tobera de carrera controlable axialmente, un asiento
de sellado y un orificio ciego aguas abajo del asiento de sellado, estando el orificio ciego conectado fluidamente con al menos un orificio de inyección. La aguja de la tobera está en contacto con el asiento de sellado en una posición cerrada y puede ser levantada del asiento de sellado a una posición abierta por medio de un movimiento de elevación axial. En este caso, el combustible fluye a través del asiento de sellado hacia el orificio ciego y puede pasar desde allí, a través del al menos un orificio de inyección, a una cámara de combustión de un motor de combustión interna. Si la aguja de la tobera está dispuesta en su posición cerrada, el combustible ya no puede fluir hacia el orificio ciego. Sin embargo, en el caso de un combustible gaseoso en particular, queda un volumen residual en el orificio ciego, que se comprime allí en particular en una carrera de compresión del motor de combustión interna y se expande en una carrera de expansión, pasando así fuera del al menos un orificio de inyección a la cámara de combustión. En este momento, mayormente ya se dan las condiciones en la cámara de combustión en las que ya no se enciende el combustible gaseoso que ha rebasado. Por lo tanto, es expulsado junto con los gases de escape en un ciclo de expulsión, lo que provoca un deslizamiento de hidrocarburos no quemados, en particular, un deslizamiento de metano.
En el contexto de la invención, se ha visto que el orificio ciego preferentemente situado en el centro del primer inyector presenta un volumen menor que un volumen de un orificio ciego del segundo inyector o una suma de volúmenes de los orificios ciegos situados de manera descentralizada de los segundos inyectores, reduciendo así el problema de un deslizamiento de hidrocarburos no quemados cuando el primer combustible gaseoso es inyectado por el primer inyector en lugar del al menos un segundo inyector.
Según un desarrollo ulterior de la invención, el inyector de combustible dual comprende una pluralidad de segundos dispositivos de inyección, en los que puede direccionarse por separado al menos un segundo dispositivo de inyección de los segundos dispositivos de inyección del inyector de combustible dual. La posibilidad de direccionar por separado del al menos un segundo dispositivo de inyección significa, en particular, que puede ser controlado independientemente de cada uno de los otros segundos dispositivos de inyección. De manera particularmente preferente, todos los segundos dispositivos de inyección de los segundos dispositivos de inyección del inyector de combustible dual pueden ser controlados por separado unos de otros. De esta forma se obtienen ventajas que se explican con más detalle a continuación en relación con el procedimiento.
La tarea también se resuelve creando un motor de combustión interna que tiene un inyector de combustible dual de acuerdo con una de las realizaciones descritas anteriormente. El motor de combustión interna comprende además un dispositivo de suministro de gas combustible dispuesto para suministrar al motor de combustión interna un primer combustible gaseoso. El motor de combustión interna comprende un dispositivo de suministro de combustible líquido dispuesto para suministrar al motor de combustión interna un segundo combustible líquido. El suministro de gas combustible está conectado fluidamente a la primera conexión del inyector de combustible dual. El dispositivo de suministro de combustible líquido está conectado a la segunda conexión del inyector de combustible dual. De este modo, se garantiza que un primer combustible gaseoso se suministra a la primera conexión, que está conectada fluidicamente al primer dispositivo de inyección, mientras que un segundo combustible líquido se suministra a la segunda conexión, que está conectada por fluido al segundo dispositivo de inyección. En particular, las ventajas ya explicadas en relación con el inyector de combustible dual se realizan en relación con el motor de combustión interna.
El motor de combustión interna está diseñado preferentemente como un motor de pistones alternativos. Es posible que el motor de combustión interna esté dispuesto para conducir un coche de pasajeros, un camión o un vehículo comercial. En una realización preferida, el motor de combustión interna se utiliza para conducir, en particular, vehículos pesados terrestres o acuáticos, por ejemplo, vehículos de minería, trenes, donde el motor de combustión interna se utiliza en una locomotora o un vagón, o barcos. También es posible utilizar el motor de combustión interna para conducir un vehículo utilizado con fines de defensa, por ejemplo, un tanque. Una realización del motor de combustión interna se utiliza preferentemente también de manera estacionaria, por ejemplo, para el suministro de energía estacionaria en la operación de energía de emergencia, la operación de carga continua o la operación de carga máxima, en cuyo caso el motor de combustión interna acciona preferentemente un generador. También es posible una aplicación estacionaria del motor de combustión interna para accionar unidades auxiliares, por ejemplo, bombas contra incendios en plataformas de perforación. Además, es posible una aplicación del motor de combustión interna en el ámbito de la extracción de materias primas fósiles y, en particular, de combustibles, por ejemplo, petróleo y/o gas. También es posible utilizar el motor de combustión interna en el sector industrial o en el sector de la construcción, por ejemplo, en una máquina de construcción o edificación, por ejemplo, en una grúa o una excavadora. El motor de combustión interna está diseñado preferentemente como un motor diésel, un motor de gasolina, un motor de gas para funcionar con gas natural, biogás, gas especial u otro gas adecuado. En particular, si el motor de combustión interna está diseñado como un motor de gas, es adecuado para su uso en una planta combinada de calor y electricidad para la generación de energía estática.
La tarea también se resuelve proporcionando un procedimiento para hacer funcionar un motor de combustión interna, en el que el motor de combustión interna se hace funcionar de acuerdo con una de las realizaciones descritas anteriormente. En particular, el motor de combustión interna tiene un inyector de combustible de combustible dual de acuerdo con una de las formas de realización descritas anteriormente. En particular, las ventajas ya descritas en relación con el inyector de combustible dual y el motor de combustión interna se realizan en relación con el proceso.
De acuerdo con la invención, se prevé que al menos un segundo dispositivo de inyección de una pluralidad de segundos dispositivos de inyección del inyector de combustible dual se controle por separado. Al controlar por separado al menos un segundo dispositivo de inyección seleccionado de un grupo de varios segundos dispositivos de inyección, se pueden conseguir ventajas en comparación con los inyectores de combustible dual conocidos en los que todos los segundos dispositivos de inyección se accionan conjuntamente. En particular, un patrón de inyección para el segundo combustible puede ser variado según sea necesario con respecto a la introducción geométrica del segundo combustible. Además, existen ventajas en cuanto a la carga térmica de la cámara de combustión y del doble inyector de combustible, el desgaste de los segundos dispositivos de inyección y la gestión térmica en la cámara de combustión, que se explicarán con más detalle a continuación.
De acuerdo con otro desarrollo ulterior de la invención, se prevé que los segundos dispositivos de inyección de una pluralidad de segundos dispositivos de inyección se controlen alternativamente, en particular en ciclos de funcionamiento sucesivos del motor de combustión interna. De este modo, el segundo combustible puede introducirse alternativamente a través de diferentes dispositivos de segunda inyección. Por un lado, esto da lugar a una dosificación más precisa, en particular si, en una realización preferida, sólo se controla uno de los segundos dispositivos de inyección. Al inyectar en forma alternativa el segundo combustible a través de diferentes dispositivos de segunda inyección, la cámara de combustión, la culata y el pistón están sometidos a diferentes tensiones térmicas en diferentes zonas durante cada ciclo de funcionamiento. Esto puede suponer ventajas en términos de vida útil.
En relación con la refrigeración del inyector de combustible dual, se ha demostrado que la introducción externa del segundo combustible líquido a través del al menos un segundo dispositivo de inyección dispuesto radialmente hacia fuera es ventajosa, ya que el inyector de combustible dual es atravesado de este modo en su región radialmente exterior por un combustible líquido y se refrigera así de forma especialmente eficaz.
El control alterno de los segundos dispositivos de inyección también es especialmente favorable en lo que respecta a su desgaste, ya que los segundos dispositivos de inyección que no se controlan en un ciclo de trabajo se salvan.
Por último, según otro desarrollo de la invención, se prevé que, controlando por separado al menos un segundo dispositivo de inyección de la pluralidad de segundos dispositivos de inyección, se fije una posición de combustión, en particular, geométrica y/o temporal, en una cámara de combustión del motor de combustión interna al que está asociado el inyector de combustible dual. Mediante el control selectivo y separado de los segundos dispositivos de inyección, se puede llevar a cabo una introducción selectiva, geométrica y/o temporal del segundo combustible en la cámara de combustión y, por tanto, una disposición selectiva de la combustión en la misma. De este modo, se pueden ajustar diferentes temperaturas de los gases de escape, de modo que se puede llevar a cabo una gestión térmica eficaz del motor de combustión interna influyendo en la temperatura de los gases de escape mediante la selección selectiva de la posición de combustión en la cámara de combustión. Al influir en la posición de combustión en la cámara de combustión, también es posible controlar la carga térmica de la cámara de combustión y, si es posible, homogeneizarla, lo que puede tener un efecto positivo en el rendimiento y la vida útil de la cámara de combustión y, por tanto, del motor de combustión interna en su conjunto.
La descripción del inyector de combustible dual y del motor de combustión interna, por un lado, y el procedimiento, por otro, deben entenderse como complementarios entre sí. Las características del inyector de combustible dual y/o del motor de combustión interna que se han explicado de forma explícita o implícita en relación con el procedimiento son preferiblemente, de manera individual o combinadas entre sí, características de una realización preferida del inyector de combustible dual y/o del motor de combustión interna. Los pasos del proceso que se han explicado explícita o implícitamente en relación con el inyector de combustible dual o el motor de combustión interna son preferiblemente, de manera individual o en combinación, pasos de una realización preferida del proceso. Esto se caracteriza preferentemente por al menos un paso del proceso que está condicionado por al menos una característica de una realización preferida del inyector de combustible dual y/o del motor de combustión interna de acuerdo con la invención. El motor de combustión interna y/o el inyector de combustible dual se caracterizan preferentemente por al menos una característica que es causada por al menos un paso de una realización de la invención o una realización preferida del procedimiento.
La invención se explica con más detalle a continuación con referencia al dibujo. La figura única muestra una representación esquemática de un ejemplo de motor de combustión interna con un ejemplo de inyector de combustible dual.
La figura única muestra una representación esquemática de una realización de un motor de combustión interna 1 con una realización de un inyector de combustible dual 3. El inyector de combustible dual 3 está asignado a una cámara de combustión 5 y está configurado para alimentar dos combustibles diferentes, en particular, un primer combustible gaseoso y un segundo combustible líquido, a la cámara de combustión 5.
Para ello, el inyector de combustible dual 3 dispone de un primer dispositivo de inyección 7, que está dispuesto para inyectar el primer combustible, y al menos un segundo dispositivo de inyección 9, en este caso un total de cuatro segundos dispositivos de inyección 9, dispuestos radialmente hacia fuera del primer dispositivo de inyección 7, para inyectar el segundo combustible en la cámara de combustión 5, mostrándose en la vista en sección de la figura dos
de los cuatro segundos dispositivos de inyección 9, concretamente un primer segundo dispositivo de inyección 9. 1 y un segundo dispositivo de inyección 9.2.
En la realización ilustrada, el primer dispositivo de inyección 7 está dispuesto en el centro, es decir, en particular en el centro y muy particularmente en un eje longitudinal A del inyector de combustible dual 3, que define una dirección axial. Los segundos dispositivos de inyección 9 están separados del primer dispositivo de inyección 7 en la dirección radial y están dispuestos radialmente hacia fuera, es decir, en un radio mayor, alrededor del primer dispositivo de inyección 7, en particular en una línea circunferencial común dispuesta en forma concéntrica al eje longitudinal A, estando los segundos dispositivos de inyección 9 preferentemente dispuestos a la misma distancia angular entre sí. En este caso, el primer segundo dispositivo de inyección 9.1 y el segundo dispositivo de inyección 9.2 tienen una distancia angular de 180° entre sí en la línea circunferencial. Los otros segundos dispositivos de inyección no mostrados están preferentemente dispuestos delante del plano de la imagen y detrás del plano de la imagen de la figura -tal como se ve en la dirección de la vista del observador- y también tienen una distancia angular de 180° entre sí en la línea circunferencial, por lo que se da una distancia angular de 90° en la línea circunferencial entre los segundos dispositivos de inyección 9 adyacentes por parejas. Así, los cuatro segundos dispositivos de inyección 9 están dispuestos a distancias angulares iguales entre sí, cada una de 90°, en la línea circunferencial imaginaria alrededor del eje longitudinal A y, por tanto, al mismo tiempo alrededor del primer dispositivo de inyección 7.
El inyector de combustible dual 3 posee una primera conexión 11 para suministrar el primer combustible gaseoso y una segunda conexión 13 para suministrar el segundo combustible líquido. En este caso, la primera conexión 11 está conectada al primer dispositivo de inyección 7 y la segunda conexión 13 está conectada al segundo dispositivo de inyección 9. Alternativamente, también es posible que una segunda conexión separada 13 esté asociada a cada segundo dispositivo de inyección 9.
El primer dispositivo de inyección 7 comprende una primera aguja de tobera 15 controlable por carrera axial, un primer asiento de sellado 17 para la aguja de tobera 15, un primer orificio ciego 19 aguas abajo del asiento de sellado 17, y unos primeros orificios de inyección 21 con los que el primer orificio ciego 19 está conectado de forma fluida, de modo que el combustible puede fluir desde el primer orificio ciego 19 a través de los primeros orificios de inyección 21 hacia la cámara de combustión 5. El modo de funcionamiento de dicho dispositivo de inyección es conocido en sí mismo, por lo que no se tratará aquí con más detalle. Simplemente se indica que la primera aguja de la tobera 15 puede ser controlada para realizar un movimiento de carrera en la dirección axial desde el primer asiento de sellado 17 asociado a ella en una posición abierta, y para ser forzada contra el primer asiento de sellado 17 en una posición cerrada.
De manera análoga, los segundos dispositivos de inyección 9 están asociados a las segundas agujas de tobera 23.1, 23.2, a los segundos asientos de sellado 25.1,25.2, a los segundos orificios ciegos 27.1,27.2 y a los segundos orificios de inyección 29.1, 29.2.
El motor de combustión interna 1 presenta un suministro de gas de combustión 31 que está configurado para alimentar al motor de combustión interna 1 y, en particular, a la cámara de combustión 5, el primer combustible gaseoso, estando el suministro de gas de combustión 31 conectado de forma fluida a la primera conexión 11 y, por tanto, también al primer dispositivo de inyección 7.
El motor de combustión interna 1 también presenta un dispositivo de suministro de combustible líquido 33 que está configurado para alimentar al motor de combustión interna 1 y, en particular, a la cámara de combustión 5, el segundo combustible líquido, estando el dispositivo de suministro de combustible líquido 33 conectado de forma fluida a la segunda conexión 13 y, en particular, a los segundos dispositivos de inyección 9.1, 9.2.
Los distintos dispositivos de inyección 7, 9 pueden ser direccionados aquí por separado, es decir, en particular, independientemente unos de otros. En particular, los dos dispositivos de inyección 9.1, 9.2 pueden ser direccionados por separado, es decir, independientemente uno del otro.
Para ello, el motor de combustión interna 1 presenta un dispositivo de control 35 que está conectado operativamente a los dispositivos de inyección 7, 9 para su control separado e independiente.
Preferentemente se ha previsto que los dos dispositivos de inyección 9.1, 9.2 -en particular en ciclos de funcionamiento sucesivos de la cámara de combustión 5- sean accionen alternativamente. Además, o como alternativa, se prevé preferentemente que una posición de combustión en la cámara de combustión 5 se ajuste direccionando por separado al menos uno de los segundos dispositivos de inyección 9.1, 9.2.
En el inyector de combustible dual 3 propuesto aquí, el combustible gaseoso se introduce en la cámara de combustión 5 a través del primer orificio ciego central 19, teniendo el primer orificio ciego 19 un volumen menor que la suma de los volúmenes de los segundos orificios ciegos 27.1, 27.2. 1, 27.2, el problema de un deslizamiento de hidrocarburos no quemados y, en particular, un deslizamiento de metano se reduce de modo significativo cuando se utiliza un gas combustible que contiene metano en un ciclo de expansión mediante la expansión del gas combustible.
Debido a que se puede direccionar los segundos dispositivos de inyección 9.1, 9.2 por separado y, en particular, preferiblemente de forma alterna, es posible, por un lado, conseguir una carga térmica alterna de diferentes zonas de la cámara de combustión y, por otro lado, una dosificación más precisa del segundo combustible líquido.
También se ha demostrado que la inyección del segundo combustible líquido radialmente en el exterior del inyector de combustible dual 3 conduce en principio a una mejor refrigeración de este, ya que el suministro del segundo combustible líquido, que tiene una mayor capacidad térmica que el primer combustible gaseoso, tiene lugar cerca de la superficie en el inyector de combustible dual 3.
Mediante el direccionamiento separado del segundo dispositivo de inyección 9.1, 9.2 y la consiguiente modificación de la posición geométrica y/o temporal de la combustión en la cámara de combustión 5, se puede llevar a cabo una gestión térmica del motor de combustión interna 1, mediante la cual, en particular, se pueden establecer diferentes temperaturas de los gases de escape.
Puede omitirse así un complejo tratamiento posterior de los gases de escape, que de otro modo sería necesario debido a un elevado deslizamiento de hidrocarburos no quemados, por ejemplo, un catalizador de oxidación de metano. De lo contrario, las cantidades de gas combustible sin quemar pueden alimentar el proceso de combustión.
Claims (7)
1. Inyector de combustible dual (3) para un motor de combustión interna (1), que comprende
- un primer dispositivo de inyección (7) para inyectar un primer combustible, y
- al menos un segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2) para inyectar un segundo combustible, siendo el segundo combustible diferente del primero, mientras el al menos un segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2)
- orientado hacia un eje longitudinal (A) del inyector de combustible dual (3) - está dispuesto a una distancia radial mayor del eje longitudinal (A) que el primer dispositivo de inyección (7), y presenta
- una primera conexión para el suministro del primer combustible y una segunda conexión para el suministro del segundo combustible, en el que
- la primera conexión (11) está conectada al primer dispositivo de inyección (7) para suministrar el primer combustible gaseoso, y la segunda conexión (13) está conectada al segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2) para suministrar el segundo combustible líquido,
caracterizado porque
- una pluralidad de segundos dispositivos de inyección (9.1, 9.2) está dispuesta alrededor del primer dispositivo de inyección (7), y/o en la que
- cada dispositivo de inyección (7, 9.1, 9.2) presenta una aguja de tobera (15, 23.1, 23.2) que puede direccionarse axialmente, un asiento de sellado (17, 25.1,25.2), y un orificio ciego (19, 27.1,27.2) aguas abajo del asiento de sellado (17, 25.1, 25.2), estando el orificio ciego (19, 27.1,27.2) conectado fluidicamente con al menos un orificio de inyección (21,29.1, 29.2).
2. Inyector de combustible dual (3) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer dispositivo de inyección (7) está dispuesto centralmente en el inyector de combustible dual (3).
3. Inyector de combustible dual (3) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se ha previsto una pluralidad de segundos dispositivos de inyección (9.1, 9.2), en el que puede direccionarse por separado al menos un segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2) de los segundos dispositivos de inyección (9.1, 9.2).
4. Motor de combustión interna (1), con un inyector de combustible dual (3) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, y con un dispositivo de suministro de gas combustible (31), preparado para alimentar al motor de combustión interna (1) un primer combustible gaseoso, y con un dispositivo de suministro de combustible líquido (33), dispuesto para alimentar al motor de combustión interna (1) un segundo combustible líquido, estando el dispositivo de suministro de gas combustible (31) conectado fluidicamente con la primera conexión (11), y el dispositivo de suministro de combustible líquido (33) conectado fluidicamente con la segunda conexión (13) del inyector de combustible dual (3).
5. Procedimiento para hacer funcionar un motor de combustión interna (1), en el que el motor de combustión interna (1) se hace funcionar de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque se direcciona por separado al menos un segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2) de una pluralidad de segundos dispositivos de inyección (9.1, 9.2).
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque se direccionan de manera alternada los segundos dispositivos de inyección (9.1, 9.2).
7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque mediante el direccionamiento por separado de al menos un segundo dispositivo de inyección (9.1, 9.2) de los segundos dispositivos de inyección (9.1, 9.2) se ajusta una posición de combustión en una cámara de combustión (5) del motor de combustión interna (1), a la que está asignado el inyector de combustible dual (3).
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