[发明专利]用于将低闪点燃料喷入内燃机的燃烧室中的燃料阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将低闪点燃料喷入大型低速单流向涡轮增压的二冲程内燃机的燃烧室中的燃料阀。

背景技术

十字头式的大型低速涡轮增压二冲程自燃式发动机通常用在大型船舶的推进系统中或用作发电厂中的原动机。通常，这些发动机用重燃油运行。

最近，已经出现了对能够处理替代型燃料的大型涡轮增压的二冲程自燃式发动机的需求，所述替代型燃料如气体，甲醇，煤浆，石油焦等。需求增加的一组燃料是低闪点燃料。

许多低闪点燃料，如甲醇，LPG,DME或生物燃料是相对清洁的燃料，在作为燃料用于大型低速单流涡轮增压的二冲程内燃机时，与例如使用重燃油作为燃料相比，其使得废气中的含硫成分，NOx和CO₂的水平显著降低。

然而，也存在与在大型低速单流涡轮增压的二冲程内燃机中使用低闪点燃料相关的问题。其中的一个问题是低闪点，如果低闪点燃料泄漏进入一个发动机的其他系统中并与另一种流体(例如润滑油系统等)混合，其会引起重大问题。低闪点燃料，固有地容易点燃且其蒸气容易形成爆炸性混合物。因此，如果低闪点燃料寻路进入发动机的另一系统，为了安全原因有必要停止发动机运行并清洗或更换此系统中的所有液体，这对于发动机的操作者将是代价高的且麻烦的事情。

已知的燃料阀的构造，由于针和座的设计，总是具有来自阀针的轴和在其中轴被引导的孔道的泄漏。因此，一定量加压密封液体“密封油”应用到轴与孔之间的间隙，既可用于密封目的，也用于润滑目的。为了保持泄漏最小化，间隙以非常窄的容差被保持尽可能小，但是小间隙需要轴和孔之间的润滑。

密封油和燃料已混合从而在系统中引起异常的情况下，这两种流体的分离是困难的。在润滑油系统检测燃料将导致发动机关闭，往往很难查找故障的根本原因。

另一个与安全相关的问题的是船级社的要求，当发动机未在低闪点燃料下运行时，例如当发动机不运转或是双燃料发动机在另一类型的燃料下运行时，低闪点燃料不允许留在燃料阀和通向燃料阀的管道内。因此，必须为净化燃料阀和通往燃料阀的管道或管线预作安排。

这些低闪点燃料的另一个挑战是它们相对差的润滑性能，其不允许在不施加润滑液的情况下在运动部件之间使用非常小的间隙。

大型低速单流涡轮增压的二冲程内燃机发动机通常用于大型远洋货轮的推进，并因此其可靠性是极重要的。这些发动机的低闪点燃料运行仍然是一个相对较新的发展且低闪点燃料的运行可靠性还没有达到传统燃料的水平。因此，大多数大型低速二冲程自燃式内燃机是具有针对低闪点燃料运行的燃料系统和使用燃油运行的燃料系统的双燃料发动机，从而他们能够仅在燃油运行时以全功率运行。

由于这些发动机的大直径燃烧室，通常每个汽缸具有三个(有时两个)燃料喷射阀，以大约120°(180°)的角度围绕中心排气阀隔开。因此，在双燃料系统下，每个汽缸将有三个低闪点燃料阀和三个燃油阀,并因此，汽缸的顶盖空间拥挤不堪。

发明内容

在此背景下，本申请的目的是提供一种用于大型涡轮增压自燃式二冲程内燃机，其克服或至少减少了上述问题。

根据一个方面，这个目的是通过提供一种用于将低闪点液体燃料喷入大型低速二冲程涡轮增压自燃式内燃机的燃烧室中的燃料阀来实现，所述燃料阀包括：具有后端和前端的细长燃料阀壳体；具有多个喷嘴孔的喷嘴，所述喷嘴被设置在所述细长阀壳体的前端处；在所述细长燃料阀壳体中的燃料进口，用于连接至加压液体燃料源；在所述细长燃料阀壳体中的致动液口，用于连接至致动流体源；可滑动地容纳在所述细长阀壳体的纵向孔道中的轴向可移动阀针，所述阀针具有关闭位和开启位；在所述关闭位，所述阀针靠在阀座上，且在所述开启位所述阀针从所述阀座抬起，且所述阀针朝向所述关闭位偏压；围绕所述阀针且向所述阀座敞口的燃料室；容纳在所述阀壳体中的第一孔道中的泵活塞，在第一孔道中在所述泵活塞的一侧具有泵室；容纳在所述阀壳体中的第二孔道中的致动活塞，在第二孔道中在所述致动活塞的一侧具有致动室；所述泵活塞连接至所述致动活塞，以与其动作一致；所述致动室连接至所述致动液口；所述泵室具有连接至所述燃料室的出口，和连接至所述燃料进口的入口；用于连接至加压密封液源的密封液进口；连接所述密封液进口至所述第一孔道的导管，用于在所述第一孔道中密封所述泵活塞。

通过提供具有一体式燃料泵的燃料阀，该一体式燃料泵具有由以下方式所密封的泵活塞：通过从加压密封液源将加压密封液提供入在其中容纳有泵活塞的板和泵之间的间隙，得到一种能够处理低闪点燃料并克服或至少减少上述问题中的一些的燃料阀。