内燃发动机的多燃料供给系统以及操作该系统的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于内燃发动机(1)的多燃料供给系统(10)、操作系统的方法以及升级传统多燃料供给系统的方法。多燃料供给系统(10)包括气体燃料供给系统、液体燃料供给系统(20)和控制器。液体燃料供给系统(20)包括：液体燃料罐(30)；第一液体燃料供给子系统(40)，其包括第一供给泵(41)；第二液体燃料供给子系统(50)，其包括用于将液体燃料输送到发动机(1)以用于消耗和循环的第二供给泵(51)以及燃料缓冲罐(52)。控制器被设置为如下操作多燃料供给系统(10)：在第二液体燃料供给子系统(50)操作以将液体燃料输送到发动机(1)以用于循环的同时，多燃料供给系统(10)通过使用气体燃料供给系统和第一液体燃料供给子系统(40)在第一燃料模式下操作，并且在第二液体燃料供给子系统(50)操作以将液体燃料输送到发动机(1)以用于消耗的情况下，多燃料供给系统(10)使用液体燃料供给系统(20)在第二燃料模式下操作。当多燃料供给系统(10)在第一燃料模式下操作时，与多燃料供给系统(10)在第二燃料模式下操作时的情况相比，在发动机(1)在相同的操作点操作的情况下，输送到发动机(1)的液体燃料的量减少，其中，由于液体燃料的减少的量引起的液体燃料的缺少由燃料缓冲罐(52)补偿并从燃料缓冲罐(52)输送。

Multi fuel supply system of internal combustion engine and method for operating the system

The invention provides a method for a multi fuel supply system (10) for an internal combustion engine (1), a method of operating system, and a method for upgrading the traditional multi fuel supply system. The multi fuel supply system (10) includes a gas fuel supply system, a liquid fuel supply system (20) and a controller. The liquid fuel supply system (20) includes the liquid fuel tank (30), the first liquid fuel supply subsystem (40), which includes the first supply pump (41), and the second liquid fuel supply subsystem (50), which includes the second supply pump (51) for transporting the liquid fuel to the engine (1) for consumption and circulation (51) and the fuel buffer tank (52). The controller is set to operate the multi fuel supply system (10) as follows: in the second liquid fuel supply subsystem (50) operation to transport the liquid fuel to the engine (1) for circulation, the multi fuel supply system (10) uses the gas fuel supply system and the first liquid fuel supply subsystem (40) under the first fuel mode. Operation, and in the case of second liquid fuel supply subsystem (50) operation to transport the liquid fuel to the engine (1) for consumption, the multi fuel supply system (10) uses the liquid fuel supply system (20) to operate in the second fuel mode. When the multi fuel supply system (10) operates in the first fuel mode, compared with the condition of the multi fuel supply system (10) operating under the second fuel mode, the amount of liquid fuel transported to the engine (1) is reduced in the case of the engine (1) operating at the same operating point, which is caused by the reduced amount of liquid fuel. The lack of liquid fuel is compensated by the fuel buffer tank (52) and conveyed from the fuel buffer tank (52).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃发动机的多燃料供给系统以及操作该系统的方法本专利技术涉及操作用于例如船舶或电厂的内燃发动机的多燃料供给系统的方法以及内燃发动机的多燃料供给系统。船舶和电厂二者中使用的内燃发动机常常使用多种燃料来操作。这些燃料可以是诸如液化天然气(LNG)的气体燃料(气体)或者类似船用轻柴油(MGO)和重质燃料油(HFO)的传统液体船用燃料(柴油)。通常，多燃料发动机在气体模式下或在柴油模式下操作，即，作为双燃料发动机操作。由于排放更低、效率更好(消耗更低)、可视烟气和环境管制更低，所以双燃料发动机的大多数用户大多数时候将这些发动机运行在气体模式下。在这种模式下，气体作为主要燃料被供应到发动机以燃烧，该发动机作为奥托发动机操作。另外，用于点燃气体的引燃燃料被供应到发动机。由于可使用引燃燃料MGO，其中消耗(即，燃烧)的引燃燃料的量非常小。当MGO用作柴油模式的柴油时，即，当MGO用作作为柴油发动机操作的发动机所消耗的主要燃料时，可通过从柴油供给系统分支出燃料管来确保引燃燃料供应。在这种情况下，针对引燃燃料使用单独的燃料供给系统不是必要的。另选地，为了增加系统的冗余度，引燃燃料供给系统可使用相同的罐，但是除了罐之外，可完全独立于柴油供给系统。当HFO用作柴油模式的柴油时，由于HFO不适合用作引燃燃料，所以使用与柴油供给系统分离的完全独立的供给系统来供应引燃燃料(例如，MGO)。在这种情况下，发动机是使用HFO、MGO和气体的所谓三燃料发动机。在用于船舶或电厂的任何类型的发动机中，可靠性是主要的设计标准，因为故障会导致机动性的丧失或停电。因此，当使用多燃料发动机时，在一个燃料供应系统发生故障的情况下或者当系统燃料用尽时(定期切换)，必须确保燃料模式之间的快速平稳切换。出于这个原因，传统多燃料发动机的柴油供应系统必须永久运行以便维持柴油的足够粘度以用于将柴油供给到发动机以便于燃烧。因此，即使发动机大部分在气体模式下操作，备用柴油供给系统也持续运行以防突然改变为柴油模式。因此，出于安全原因，备用系统持续耗电，从财务和环境角度看这是主要缺点。此外，柴油供应系统的组件的维护和检查间隔由此缩短。因此，产生了进一步的成本。鉴于上文，本专利技术的目的在于提供一种操作用于内燃发动机的多燃料供给系统的节省成本和燃料的方法、适于在燃料模式之间快速且平稳地切换的内燃发动机的节省成本和燃料的多燃料供给系统以及升级用于内燃发动机的传统多燃料供给系统的方法。该目的通过一种具有权利要求1或2的特征的操作用于内燃发动机的多燃料供给系统的方法、通过一种具有权利要求6或8的特征的用于内燃发动机的多燃料供给系统、以及通过具有权利要求15或16的特征的升级用于内燃发动机的多燃料供给系统的方法来实现。本专利技术的有利的进一步发展在从属权利要求中阐述。根据本专利技术，一种内燃发动机的多燃料供给系统由气体供给系统(气体燃料供给系统)和柴油供给系统(液体燃料供给系统)组成。柴油供给系统具有至少一个罐(液体燃料罐)、引燃燃料供给子系统(第一液体燃料供给子系统)和柴油供给子系统(第二液体燃料供给子系统)。在气体模式(第一燃料模式)下，气体供给系统将气体输送到发动机以用于消耗(即，用于燃烧)，并且柴油供给系统的引燃燃料供给子系统输送引燃燃料(例如，MGO)以用于点燃气体，即，也用于消耗(燃烧)。换言之，引燃燃料供给泵(第一供给泵)完全启用，即，以发动机的期望的操作点所需的速度(操作速度)操作。此外，柴油供给系统的柴油供给子系统也将柴油输送到发动机，但仅用于循环，而不用于消耗。由于该循环，柴油供给子系统中的柴油保持在准备好消耗的状态以防燃料模式需要改变为柴油模式(第二燃料模式)，在该模式下仅柴油供给系统被使用以向发动机输送燃料以用于消耗。为了保持柴油循环，柴油供给泵(第二供给泵)不必完全启用以确保柴油处于准备好消耗的状态，即，其不必以标称速度操作。实际上，该泵在所谓的经济模式下(例如，通过使用变频器)操作。换言之，当双燃料供给系统在气体模式下操作时，输送到发动机的柴油量减少，发动机仍在与当双燃料供给系统在柴油模式下操作时相同的操作点操作。然而，在双燃料发动机的情况下，即，当引燃燃料供给子系统至少部分地取决于柴油供给子系统的组件时，在气体模式下的操作期间确保柴油供给系统中的足够压力以维持所需流量的引燃燃料到发动机。在三燃料发动机的情况下，即，当引燃燃料供给子系统完全独立于柴油供给子系统时，仅引燃燃料供给泵以操作速度操作，并且柴油供给子系统中的压力甚至可进一步降低。为了将发动机的燃料模式从气体模式改变为柴油模式，发动机的控制单元(控制器)例如向柴油供给泵的变频器输出信号以进行标称操作。柴油供应子系统的前置时间(leadtime)(即，直至其提供期望的燃料压力的时间)足够短以在不影响发动机速度的情况下保持发动机运行。换言之，由于发动机的惯性，柴油供给泵从经济模式提速(加速)到标称操作并向系统提供期望的压力所需的时间段(即，泵的前置时间)比直至发动机速度开始下降为止所逝去的时间段短。根据经济模式和泵的类型，前置时间的数量级可介于2至8秒之间，但不超过10秒。根据发动机，即使燃料压力下降到0巴发动机速度仍保持恒定的时间段的数量级为至少40秒。因此，泵的前置时间明显更短。因此，可在不影响发动机性能(输出)的情况下快速且平稳地改变燃料模式。另选地，上述目的通过一种具有柴油供给系统的内燃发动机的多燃料供给系统来实现，所述柴油供给系统设置有作为燃料缓冲罐的高架罐(overheadtank)(静态燃料压力罐)。更精确地，高架罐被设置在例如船舶或电厂中的发动机上方，并且连接到柴油供给子系统，以在罐敞开或通风的情况下根据发动机确保约0.5至1巴的静水压头(hydrostatichead)。在封闭罐的情况下，可在柴油供给子系统上施加附加压力。高架罐可例如通过使用泵(例如，外部泵)和两个液位开关(一个高液位开关和一个低液位开关)来自动填满。作为高架罐，可使用囊式罐、弹簧加压式罐或膜/隔膜型膨胀罐。在从气体模式转变为柴油模式期间，高架罐经由柴油供给子系统的部件(例如，经由燃料管)将柴油输送到发动机，以补偿由于柴油供给泵未以标称速度操作而发生的柴油缺少。换言之，高架罐利用静压向发动机提供附加柴油，即，其补充输送到发动机的柴油的减少量以用于消耗，直至柴油供给泵达到标称速度并提供所需压力为止。可选地，当柴油供给子系统中积累的压力变得高于高架罐的静压时，例如，止回阀防止柴油回流到高架罐。因此，可补偿柴油供应系统积累期望的燃料压力所需的前置时间。因此，一方面，可在燃料模式之间进行更快速且更平稳的切换。另一方面，高架罐的使用可用于当发动机在气体模式下操作时在经济模式下的操作期间进一步减小柴油供给泵的速度，并且仍具有相同的前置时间直至获得期望的压力为止。实际上，柴油供给泵甚至可转变到所谓的待机模式(即，进入非操作状态)，而无需放弃在气体模式和柴油模式之间进行快速且平稳切换的能力。在待机模式下，泵被关闭并允许柴油流过。结果，燃料消耗和附加成本可进一步降低。然而，由于柴油供给子系统中的压力较低，此另选方案仅适用于具有(几乎完全)独立的引燃燃料供给子系统而未从柴油供给子系统分支的双燃料发动机。这是因为对于引燃燃料供给子系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作用于内燃发动机(1)的多燃料供给系统(10,11)的方法，所述系统(10,11)包括：气体燃料供给系统，以及液体燃料供给系统(20)，该液体燃料供给系统(20)包括：至少一个液体燃料罐(30)，第一液体燃料供给子系统(40)，以及第二液体燃料供给子系统(50)，该第二液体燃料供给子系统(50)用于将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于消耗和循环；其中在所述第二液体燃料供给子系统(50)将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于循环的同时，所述多燃料供给系统(10,11)通过使用所述气体燃料供给系统和所述第一液体燃料供给子系统(40)在第一燃料模式下操作，并且在所述第二液体燃料供给子系统(50)将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于消耗的情况下，所述多燃料供给系统(10,11)通过使用所述液体燃料供给系统(20)在第二燃料模式下操作；其中，当所述多燃料供给系统(10,11)在所述第一燃料模式下操作时，与所述多燃料供给系统(10,11)在所述第二燃料模式下操作时的情况相比，在所述发动机(1)在相同的操作点操作的情况下，输送到所述发动机(1)的液体燃料的量减少。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种操作用于内燃发动机(1)的多燃料供给系统(10,11)的方法，所述系统(10,11)包括：气体燃料供给系统，以及液体燃料供给系统(20)，该液体燃料供给系统(20)包括：至少一个液体燃料罐(30)，第一液体燃料供给子系统(40)，以及第二液体燃料供给子系统(50)，该第二液体燃料供给子系统(50)用于将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于消耗和循环；其中在所述第二液体燃料供给子系统(50)将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于循环的同时，所述多燃料供给系统(10,11)通过使用所述气体燃料供给系统和所述第一液体燃料供给子系统(40)在第一燃料模式下操作，并且在所述第二液体燃料供给子系统(50)将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于消耗的情况下，所述多燃料供给系统(10,11)通过使用所述液体燃料供给系统(20)在第二燃料模式下操作；其中，当所述多燃料供给系统(10,11)在所述第一燃料模式下操作时，与所述多燃料供给系统(10,11)在所述第二燃料模式下操作时的情况相比，在所述发动机(1)在相同的操作点操作的情况下，输送到所述发动机(1)的液体燃料的量减少。2.一种操作用于内燃发动机(1)的多燃料供给系统(10)的方法，所述系统(10)包括：气体燃料供给系统，以及液体燃料供给系统(20)，该液体燃料供给系统(20)包括：液体燃料罐(30)，第一液体燃料供给子系统(40)，该第一液体燃料供给子系统(40)包括第一供给泵(41)，第二液体燃料供给子系统(50)，该第二液体燃料供给子系统(50)包括：第二供给泵(51)，该第二供给泵(51)用于将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于消耗和循环，以及燃料缓冲罐(52)；其中，在所述第二液体燃料供给子系统(50)将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于循环的同时，所述多燃料供给系统(10)通过使用所述气体燃料供给系统和所述第一液体燃料供给子系统(40)在第一燃料模式下操作，在所述第二液体燃料供给子系统(50)将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于消耗的情况下，所述多燃料供给系统(10)通过使用所述液体燃料供给系统(20)在第二燃料模式下操作；其中，当所述多燃料供给系统(10)在所述第一燃料模式下操作时，与所述多燃料供给系统(10)在所述第二燃料模式下操作时的情况相比，在所述发动机(1)在相同的操作点操作的情况下，输送到所述发动机(1)的液体燃料的量减少，其中，由于液体燃料的减少的量导致的液体燃料的缺少由所述燃料缓冲罐(52)补偿并从所述燃料缓冲罐(52)输送。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二液体燃料供给子系统(50)还包括增压泵(53)，并且当所述多燃料供给系统(10,11)在所述第一燃料模式下操作时，所述增压泵(53)被关闭或者在所述发动机(1)的相同操作点下以比所述多燃料供给系统(10,11)在所述第二燃料模式下操作时低的速度操作。4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述液体燃料供给系统(20)包括另一液体燃料罐(31)，并且其中，从不同的液体燃料罐(31,30)向所述第一液体燃料供给子系统(40)和所述第二液体燃料供给子系统(50)供应燃料。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，从相同的液体燃料罐(30)向所述第一液体燃料供给子系统(40)和所述第二液体燃料供给子系统(50)二者供应燃料。6.一种用于内燃发动机(1)的多燃料供给系统(10,11)，所述系统(10,11)包括：气体燃料供给系统，以及液体燃料供给系统(20)，该液体燃料供给系统(20)包括：至少一个液体燃料罐(30,31)，第一液体燃料供给子系统(40)，该第一液体燃料供给子系统(40)包括第一供给泵(41)，以及第二液体燃料供给子系统(50)，该第二液体燃料供给子系统(50)包括第二供给泵(51)，该第二供给泵(51)用于将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于消耗和循环；以及控制器，该控制器被设置为通过使用根据权利要求1和3至5中的任一项所述的方法如下操作所述多燃料供给系统(10,11)：在所述第二液体燃料供给子系统(50)操作以将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于循环的同时，所述多燃料供给系统(10,11)通过使用所述气体燃料供给系统和所述第一液体燃料供给子系统(40)在第一燃料模式下操作，并且在所述第二液体燃料供给子系统(50)操作以将液体燃料输送到所述发动机(1)以用于消耗的情况下，所述多燃料供给系统(10,11)通过使用所述液体燃料供给系统(20)在第二燃料模式下操作。7.根据权利要求6所述的系统(10)，其中，所述第一液体燃料供给子系统(40)分支出所述第二液体燃料供给子...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·斯泰加尔，T·哈格达尔，J·拉西拉，
申请(专利权)人：瓦锡兰芬兰有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI