[发明专利]用于将气体燃料喷射到自燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀及方法

说明书

用于将气体燃料喷射到自燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀，包括：具有后端与前端的细长燃料阀壳体；喷嘴，其具有通向喷嘴内部的针阀压力室空间的多个喷嘴孔，且布置在细长阀壳体的前端；气体燃料入口端口，在细长燃料阀壳体中以连接到高压气体燃料源；轴向可移动阀针，可滑动地容纳在细长阀壳体的纵向孔中，且具有闭合位置与打开位置，以及在闭合位置中放置在阀座上并且在打开位置中从阀座提升，燃料室流体连接到气体燃料入口端口；致动系统，用于在闭合位置与打开位置之间可控制地移动轴向可移动阀针；点火液体入口端口，用于连接到高压点火液体源；以及点火液体供给导管，其将点火液体入口端口连接到燃料室，还包括固定流量限制器。

本申请是申请号为201510659127.9、申请日为2015年10月12日、发明名称为“用于将气体燃料喷射到自燃式内燃发动机的燃烧室中的燃料阀及方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于具有气体燃料供给系统的自燃式内燃发动机的气体燃料阀，尤其涉及用于具有气体燃料供给系统的大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机的气体燃料阀。

背景技术

十字头式大型低速二冲程自燃(柴油)发动机通常在大型船舶的推进系统中使用或者在发电厂中用作原动机。非常经常地，这些发动机靠重燃料油或者燃料油运转。

当前，需要大型二冲程柴油发动机能够适应替代性类型的燃料，诸如燃气、煤浆、石油焦等，尤其是然气。

诸如天然气的气体燃料当用作用于大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机的燃料时当与例如将重燃料油用作燃料时相比是在排放气体中产生的显著较低等级的硫组分、NO_x和CO₂的相对清洁燃料。

然而，在大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机中使用气体燃料时存在一些问题。这些问题中的一个是当喷射到燃烧室中时气体自燃的自发性与可预测性并且二者在压燃发动机中受控是重要的。因此，现有的大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机利用与气体燃料的喷射同时的油或其它点火液体的先导喷射以确保气体燃料的可靠且适当定时点燃。

大型低速单流涡轮增压二冲程内燃发动机通常用于推进大型远洋货轮并且因此可靠性是至关重要的。这些发动机的气体燃料操作仍是相对近期的发展并且气体操作的可靠性仍未达到传统燃料的等级。因此，现有的大型低速二冲程柴油发动机都是二重燃料发动机，具有用于基于气体燃料运转的燃料系统以及用于基于燃料油运转的燃料系统使得它们能够被操作为仅基于燃料油以全功率运转。

由于这些发动机的燃烧室的大直径，因此它们通常每个缸体设有围绕中心排放阀以约120°的角度分离的三个燃料喷射阀。因此，通过双重燃料系统每个缸体将具有三个气体燃料阀并且每个缸体将具有三个燃料油阀以及靠近相应气体喷射阀布置的一个燃料油喷射阀以确保气体燃料的可靠点燃并且由此，缸体的顶盖是相对拥挤的位置。

在现有的双重燃料发动机中燃料油阀已经被用于在气体燃料操作过程中提供先导油喷射。这些燃料油阀的尺寸设计为使得能够按照用于以仅在燃料油上以全载荷运转发动机要求的数量传送燃料油。然而，在先导喷射中喷射的油的数量应该尽可能小以获得排放的期望的减少。还能够传送以全载荷运转所必需的大的量的全尺寸燃料喷射系统的此少量剂量造成了重大技术问题，并且在实践中非常难以实现并且因此在现有发动机中先导油剂量已经在每个油喷射事件具有比期望尤其在中等以及低载荷更大的数量。可以处理小的先导数量的额外的小喷射系统的另选物是相当复杂且昂贵的。此外，额外的小先导油喷射阀使得缸体的顶盖甚至更加拥挤。

发明内容

在此背景上，本申请的目的是提供克服或者至少减少了上面指出问题的用于自燃式内燃发动机的燃料阀。