燃料喷射回路和操作多燃料活塞发动机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分的燃料喷射回路。本发明还涉及操作多燃料活塞发动机的方法，如同在其它独立权利要求的前序部分中所限定的那样。
[0002]发明背景
[0003]减少船用和发电用的大型内燃机的排放和降低运行成本的有效方案是所谓的双燃料或三燃料发动机，它能以气体或液体燃料被运行。多燃料发动机根据不同燃料的可利用性以及价格和/或在某地或某时起效的排放限制提供选择最合适燃料的灵活性。例如，船舶发动机能在要求严格的排放限制的地区以气体燃料被运行，在其它地区以重燃油被运行。在复杂的发动机中，在满负荷下从气体燃料切换到馏分等级的液体燃料，比如轻燃油(LF0)，能被自动且即刻地完成。但是，从气体燃料直接切换到残留燃料，比如重燃油(HF0)，是不可能的。在气体运行和HF0运行之间需要一个LF0运行的中间阶段，从LF0到HF0的过渡可能要花费半个小时。这是因为HF0的粘性较高，以及在使用HF0之前需要增加燃料的温度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种具有改善的燃料喷射回路的活塞发动机，其目的是解决上述问题。根据本发明的燃料喷射回路的特征在权利要求1的特征部分给出。本发明的另一个目的是提供一种改进的用于操作多燃料活塞发动机的方法，该发动机能在使用气体燃料的气体模式下以及使用液体燃料的液体燃料模式下运行，并且针对发动机的每个气缸都包括至少一个燃料喷射栗和用于将液体燃料喷入气缸的至少一个燃料喷射器。该操作方法的特征在其它独立权利要求的特征部分给出。
[0005]根据本发明的燃料喷射回路针对发动机的每个气缸都包括至少一个燃料喷射栗和连接到燃料喷射栗的至少一个燃料喷射器。每个燃料喷射器均被连接到燃料循环管，并且燃料喷射回路针对发动机的每个气缸都设置有燃料循环阀，以选择性地防止和允许穿过燃料喷射器和燃料循环管进行的燃料循环。
[0006]在根据本发明的方法中，当发动机在气体模式下运行时，液体燃料穿过燃料喷射器进行循环。
[0007]利用根据本发明的发动机和方法，燃料喷射器可被保持在合适的温度下，即使发动机使用气体燃料运行也是如此。因此，即使在使用残留燃料时，运行模式也可从气体模式快速地改变到液体燃料模式。这有助于优化发动机的运行成本。针对发动机的所有气缸的独立的阀允许独立地控制发动机的每个燃料喷射器中的燃料循环。
[0008]燃料循环管可设置有可调节的节流阀，用于限制流过燃料循环管的燃料量。燃料循环管中的燃料温度可被监测，以保证温度足够高，从而允许切换到残留燃料的使用。
[0009]燃料循环阀可以例如是电磁阀。燃料循环管可被连接到燃料喷射栗的返回管线。
【附图说明】
[0010]本发明的实施方式在下面参考附图被更详细地描述，其中[0011 ]图1示出了活塞发动机中用于液体燃料的燃料喷射系统的简化图，以及
[0012]图2示出了用于气体燃料的燃料系统。
【具体实施方式】
[0013]在图1中示意地示出了多燃料活塞发动机中用于液体燃料的燃料喷射系统。图2针对同一发动机示出了用于气体燃料的燃料系统。发动机是大型内燃机，比如船舶的主引擎或副引擎，或者用于在电站发电的发动机。发动机可包括任意合理数量的气缸，它们例如以直线或V形构造布置。发动机可选择性地以气体燃料或液体燃料运行。例如，液体燃料可以是重燃油(HF0)、轻燃油(LF0)或航海柴油(MDF)。气体燃料例如可以是天然气或生物气体。气体被引入发动机的进气管。在气体模式下，少量的液体引燃燃料被用于点燃气体燃料。弓丨燃燃料的量小于满负荷燃料消耗量的百分之一。引燃燃料应当是馏分燃料级别的，比如LF0或MDF。所谓的贫燃原理被用于气体模式。因此，燃烧室中空气和气体的混合物所包含的空气多于完全燃烧所需的空气。贫燃降低了峰值温度且进而降低了 NOx排放。效率被增加且更高的输出被实现，同时避免了爆震。贫空气-燃料混合物的燃烧从将少量的液体引燃燃料喷入气缸开始。引燃燃料以常规的柴油过程被燃烧，从而提供用于主装料的高能点火源。为了获得最好的效率和最低的排放，每个气缸被独立地控制，以确保以正确的空气-燃料比以及正确的引燃燃料喷射量和时机被运行。
[0014]在图2中示意地示出了用于气体燃料的燃料系统。发动机的每个气缸14具有进气阀15，气体燃料可穿过该进气阀而被引入气缸14的进气管。进气阀15被电力地控制。每个气缸14的进气阀15可独立于吸气阀被控制。气体在气缸盖中的吸气阀的上游与吸入空气混合。取代吸气管道，气体也可被弓I入预燃烧室。
[0015]发动机的燃料喷射系统包括用于主液体燃料的第一燃料回路和用于液体引燃燃料的第二燃料回路。在发动机仅以液体燃料运行时所使用的主液体燃料借助于常规的燃料喷射栗7被喷入发动机的气缸14。引燃燃料通过共轨系统被喷入气缸14。
[0016]用于引燃燃料喷射的共轨系统包括引燃燃料供应栗1，它在相对低的压力下将引燃燃料从引燃燃料罐5输送到高压栗2。引燃燃料的压力被高压栗2增大，且引燃燃料从高压栗被引入作为蓄压器的燃料轨3。增压燃料从燃料轨3被供应给引燃燃料喷射器4。发动机的每个气缸14具有至少一个引燃燃料喷射器4，它是共轨回路的一部分。共轨系统还具有多个高压栗2和燃料轨3。例如，在V型发动机中，每个气缸列可以具有各自的高压栗2和燃料轨3。还可以为两个气缸14或几个气缸14设置一个高压栗2和燃料轨3。甚至为每个气缸14设置各自的蓄压器也是可能的，在这种情况下，燃料轨3可被将燃料从高压栗2输送到引燃燃料喷射器4的燃料供应管取代。引燃燃料喷射器4被独立地控制。该控制例如是电的。每个引燃燃料喷射器4被连接到返回管线6，穿过返回管线，过量的引燃燃料被返回到引燃燃料罐5。
[0017]穿过共轨系统的引燃燃料喷射甚至在发动机以液体燃料运行时也被使用。需要引燃燃料喷射来控制引燃燃料喷射器4的温度以及防止引燃燃料喷射器4的堵塞。发动机还可在备用模式下在没有引燃燃料喷射的情况下短时间地运行，但是长时间运行在备用模式下会导致引燃燃料喷射器4堵塞。
[0018]当发动机以液体燃料运行时，燃料借助于常规的燃料喷射栗7被引入发动机的气缸14。在