[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

本发明涉及用于将低闪点燃料喷入大型低速单向流涡轮增压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内燃机通常用于大型船舶的推进系统或作为发电厂的原动机。这些发动机常常是用重燃油运行。

近来，需要能够操作替代型燃料诸如煤气、甲醇、煤浆、石油焦等的大型涡轮增压二冲程自燃式内燃机。低闪点燃料是需求渐增的一组燃料。

许多低闪点燃料，例如甲醇、LPG、DME或生物燃料是相对洁净燃料，与例如使用重燃油作为燃料相比，当这些燃料用作大型低速单向流涡轮增压二冲程自燃式内燃机的燃料时，其使得含硫组分、NOx和CO2在废气中的水平大大降低。

然而，与在大型低速单向流涡轮增压二冲程自燃式内燃机中使用低闪点燃料相关联的问题是存在的。这些问题之一为低闪点，如果低闪点燃料泄漏至该发动机的一个其他系统中并与另一流体相混，则低闪点引起巨大问题，比如以润滑油系统为例。低闪点燃料天性易燃，且其蒸汽极易形成爆炸性混合物。因而，一旦低闪点燃料能够进入该发动机的其他系统，为安全起见则必须停止该发动机的操作并净化或更换这一系统中的全部液体，对该发动机的操作者来说代价高且处理繁琐。

已知燃料阀的构造，由于阀针和底座的设计常常具有来自阀针轴和引导该轴的孔道的泄露。因此，向该轴和该孔道之间的间隙施以一定量的加压密封液‘密封油’，用于密封目的和润滑目的。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，但是此小间隙需要轴和孔之间的润滑。

在密封油和燃料已经相混从而在系统中引起异常的情况下，这两种流体的分离困难，在润滑油系统中检测燃料将导致发动机关闭，并且常常难以查找根本原因。

另一安全相关的问题是船级社的要求，当发动机不在低闪点燃料下运行时，例如当发动机不运行或当其是双燃料发动机在另一燃料类型下运行时，低闪点燃料不允许遗留在燃料阀和通向燃料阀的管道系统中。因而，必须为清洗燃料阀和通向燃料阀的管道预作安排。

这些低闪点燃料的另一挑战是他们的润滑性能较差，这在不使用润滑液的情况下阻碍了运动部件间细小间隙的使用。

大型低速单向流涡轮增压二冲程自燃式内燃机通常用于大型远洋货船的推进并且因此可靠性尤为重要。这些发动机的低闪点燃料运行还只是较为近期的研究，低闪点燃料下的运行可靠性还没有达到常规燃料水平。因此，多数大型低速涡轮增压二冲程自燃式内燃机为双燃料发动机，具有用于低闪点燃料运行的燃料系统以及用于燃油运行的燃料系统，以使这些发动机能够在只有燃油下以全功率运行的方式操作。

由于这些发动机燃料室的直径大，故每一缸提供三个燃料喷射阀，绕中心排气阀以接近120°的角度分立。因而，在双燃料系统情况下，每一缸将存在三个低闪点燃料阀和三个燃油阀，因此，缸的顶盖空间拥挤不堪。

发明内容

鉴于此背景，本申请的目的是提供用于将低闪点液体燃料喷入大型涡轮增压自燃式二冲程内燃机的燃烧室中的燃料阀以克服上述问题或至少减少上述问题。

根据一个方面，这一目的通过提供将低闪点液体燃料喷入大型低速运行二冲程涡轮增压自燃式内燃机的燃烧室中的燃料阀实现，所述燃料阀包括：

带后端和前端的细长燃料阀壳体，

带封闭顶端和多个嘴孔的喷嘴，所述喷嘴布置在所述燃料阀壳体的前端，

燃料进口，其在所述燃料阀壳体之中用于连接至加压低闪点液体燃料源，

致动液口，其在所述细长燃料阀壳体之中用于连接至加压致动液源，

轴向可移动阀针，其可滑动地容纳于所述阀壳体中的纵向针孔道中，所述阀针具有关闭位和开启位，

所述阀针处于所述关闭位时靠在阀座上，以及所述阀针处于所述开启位时从所述阀座提起并且所述阀针向所述关闭位偏压，

燃料室，其围绕所述阀针并向所述阀座敞开，并且所述阀座(69)设置在所述燃料室(58)和所述喷嘴(54)之间，

泵活塞，其容纳于所述阀壳体中的第一孔道中，并且泵室在所述泵活塞一侧位于所述第一孔道中，

密封液进口，用于连接至加压密封液源，从所述密封液进口延伸至所述第一孔道用以在所述第一孔道中密封所述泵活塞的导管，

致动活塞，其容纳于所述阀壳体中的第二孔道中，并且致动室在所述致动活塞一侧位于所述第二孔道中，

所述泵活塞连接至所述致动活塞以与其动作一致，

所述致动室射流式连接至所述致动液口，