双燃料协同喷射系统及船舶的制作方法

1.本发明涉及动力机械技术领域，尤其涉及一种双燃料协同喷射系统及船舶。


背景技术：

2.随着排放法规的日益严格，传统的柴油发动机已经越来越难以满足船用发动机的排放标准。因此，寻求低碳、零碳燃料替代传统化石燃料成为解决船舶碳排放的一个非常关键，且行之有效的方法。目前，甲醇、乙醇、lpg、lng、氨、氢、dme等各类新型燃料在技术上已被证实可以用于往复式内燃机燃烧，也即可以替代传统柴油燃料，用于发动机使用，且根据燃料种类，可以不同程度上降低船舶碳排放量。但是，不同于传统柴油燃料，上述新型燃料存在共性的低粘度、低闪电、低热值特点及强腐蚀、强毒性等个性特点。从而使得燃料喷射系统需要个性化定制。个性化定制的燃料喷射系统，使得船舶改造、使用成本高昂，燃料的使用灵活性降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种双燃料协同喷射系统及船舶，提高了系统燃料使用的灵活性，降低了系统的碳排放。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.双燃料协同喷射系统，包括：
6.两组燃料供给组件，每组所述燃料供给组件均包括气体供给泵、控制阀、增压泵、燃料箱和燃料供给泵，所述气体供给泵的进气口与气源连通，所述气体供给泵的出气口与所述控制阀的进气口连通，所述控制阀的两个工作口分别与所述增压泵的两个进出气口连通，所述燃料供给泵的进油口与所述燃料箱连通，所述燃料供给泵的出油口与所述增压泵的进油口连通；
7.喷射器，两组所述燃料供给组件中的所述增压泵的出油口均与所述喷射器的进油口连通，所述喷射器能够向发动机的气缸内喷油。
8.作为双燃料协同喷射系统的优选技术方案，所述增压泵包括气体腔、燃料腔和活塞杆，所述活塞杆包括连杆、设置于所述连杆一端的第一活塞以及设置于所述连杆另一端的第二活塞，所述第一活塞滑动设置于所述气体腔，所述第二活塞滑动设置于所述燃料腔，所述增压泵的两个进出气口均设置于所述气体腔的腔壁，且其中第一进出气口位于所述第一活塞背离所述第二活塞的一侧，第二进出气口位于所述第一活塞面向所述第二活塞的一侧，所述增压泵的进油口和出油口均设置于所述燃料腔。
9.作为双燃料协同喷射系统的优选技术方案，所述活塞杆还包括设置于所述连杆上的中间活塞，所述中间活塞位于所述第一活塞与所述第二活塞之间，所述中间活塞滑动设置于所述气体腔内；所述气体腔的腔壁上还设置有第三进出气口，所述第三进出气口设置于所述第一活塞与中间活塞之间，所述第三进出气口与所述第一进出气口连通至所述控制阀的同一工作口；
10.所述控制阀的工作口与所述第三进出气口的连通管路上设置有减压阀和与所述减压阀并联的背压阀。
11.作为双燃料协同喷射系统的优选技术方案，所述背压阀为第一单向阀，所述第一单向阀被配置为由所述第三进出气口至所述控制阀的工作口方向单向导通。
12.作为双燃料协同喷射系统的优选技术方案，还包括位置传感器，所述位置传感器用于检测所述活塞杆的移动行程。
13.作为双燃料协同喷射系统的优选技术方案，所述增压泵的出油口与所述喷射器的进油口之间设置有第二单向阀，所述第二单向阀被配置为由所述增压泵的出油口至所述喷射器的进油口的方向单向导通。
14.作为双燃料协同喷射系统的优选技术方案，还包括蓄能器，所述燃料供给泵的出油口与所述蓄能器的进油口连通，所述蓄能器的出油口与所述增压泵的进油口连通。
15.作为双燃料协同喷射系统的优选技术方案，所述蓄能器的出油口与所述增压泵的进油口之间设置有第三单向阀，所述第三单向阀被配置为由所述蓄能器的出油口至所述增压泵的进油口方向单向导通。
16.作为双燃料协同喷射系统的优选技术方案，所述控制阀为两位四通电控换向阀。
17.船舶，包括如上任一方案所述的双燃料协同喷射系统。
18.本发明的有益效果：
19.本发明提供的双燃料协同喷射系统，包括两组燃料供给组件和一个喷射器，两组燃料供给组件的燃料箱内可以盛放不同的燃料，例如其中一个燃料箱可以盛放常用的柴油，另一个燃料箱可以盛放甲醇、乙醇、lpg、lng、氨、氢、或dme等低碳燃料，两组燃料供给组件可以根据需要进行相应燃料的供给，从而提高了系统燃料使用的灵活性，并且还能降低系统的碳排放；另外两组燃料供给组件共用一个喷射器，能够降低系统的成本。
附图说明
20.图1是本发明实施例提供的双燃料协同喷射系统的原理示意图；
21.图2是本发明实施例中所涉及的增压泵的结构示意图。
22.图中：
23.10、气体供给泵；11、控制阀；12、增压泵；121、气体腔；122、燃料腔；123、连杆；124、第一活塞；125、第二活塞；126、中间活塞；127、位置传感器；13、减压阀；14、第一单向阀；15、燃料箱；16、燃料供给泵；17、蓄能器；18、第三单向阀；19、第二单向阀；
24.20、喷射器；30、气缸；40、控制器。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
29.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.如图1和图2所示，本发明提供一种双燃料协同喷射系统，包括两组燃料供给组件和一个喷射器20，每组燃料供给组件均包括气体供给泵10、控制阀11、增压泵12、燃料箱15和燃料供给泵16，气体供给泵10的进气口与气源连通，气体供给泵10的出气口与控制阀11的进气口连通，控制阀11的两个工作口分别与增压泵12的两个进出气口连通，燃料供给泵16的进油口与燃料箱15连通，燃料供给泵16的出油口与增压泵12的进油口连通；两组燃料供给组件中的增压泵12的出油口均与喷射器20的进油口连通，喷射器20能够向发动机的气缸30内喷油。两组燃料供给组件的燃料箱15内可以盛放不同的燃料，例如其中一个燃料箱15可以盛放常用的柴油，另一个燃料箱15可以盛放甲醇、乙醇、lpg、lng、氨、氢、或dme等低碳燃料，两组燃料供给组件可以根据需要进行相应燃料的供给，从而提高了系统燃料使用的灵活性，并且还能降低系统的碳排放；另外两组燃料供给组件共用一个喷射器20，能够降低系统的成本。
33.增压泵12包括气体腔121、燃料腔122和活塞杆，活塞杆包括连杆123、设置于连杆123一端的第一活塞124以及设置于连杆123另一端的第二活塞125，第一活塞124滑动设置于气体腔121，第二活塞125滑动设置于燃料腔122，增压泵12的两个进出气口均设置于气体腔121的腔壁，且其中第一进出气口位于第一活塞124背离第二活塞125的一侧，第二进出气
口位于第一活塞124面向第二活塞125的一侧，增压泵12的进油口和出油口均设置于燃料腔122。
34.当控制阀11切换至进气工作位时，气体供给泵10泵送的气体经控制阀11的进气工作位进入到气体腔121的无杆侧，从而推动活塞杆整体向压缩燃料腔122的方向移动，燃料腔122内的燃料被压缩，被压缩的燃料供给至喷射器20，喷射器20将压缩的高压燃料喷入发动机的气缸30内。当喷射结束，控制阀11切换至放气工作位，气体供给泵10泵送的气体经控制阀11的放气工作位进入到气体腔121的有杆侧，从而推动活塞杆整体向压缩气体腔121的方向移动，气体腔121内的气体经控制阀11的放气工作位释放。
35.进一步地，活塞杆还包括设置于连杆123上的中间活塞126，中间活塞126位于第一活塞124与第二活塞125之间，中间活塞126滑动设置于气体腔121内，气体腔121上还设置有第三进出气口，第三进出气口设置于第一活塞124与中间活塞126之间的气体腔121的腔壁上，第三进出气口与第一进出气口连通至控制阀11的同一工作口；控制阀11的工作口与第三进出气口的连通管路上设置有减压阀13和与减压阀13并联的背压阀。
36.当控制阀11位于进气工作位时，气体供给泵10泵送的气体不仅通过第一进出气口进入气体腔121的第一活塞124背离中间活塞126的一侧，还经过减压阀13减压后由第三进出气口进入气体腔121的第一活塞124面向中间活塞126的一侧，从而对活塞杆的移动起到缓冲和保护的作用。当控制阀11切换至放气工作时，气体腔121中第一活塞124背离中间活塞126一侧的气体经第一进出气口和控制阀11的放气工作位释放，同时气体腔121中第一活塞124与中间活塞126之间的气体经第三进出气口和背压阀后由控制阀11的放气工作位释放，通过背压阀的设置，对活塞杆的移动起到了缓冲和保护的作用。优选地，背压阀为第一单向阀14，第一单向阀14被配置为由第三进出气口至控制阀11的工作口方向单向导通。
37.本实施例中，控制阀11为两位四通电控换向阀，两组燃料供给组件中的控制阀11均与控制器40电连接，控制器40能够对控制阀11的换向进行控制。当然控制阀11的类型并不以本实施例为限，还可以是其他任何能够实现相同功能的控制阀11。另外，在增压泵12上还设置有位置传感器127，两组燃料供给组件中的位置传感器127均与控制器40电连接，位置传感器127用于检测活塞杆的移动行程，用于实现增压过程的闭环控制。
38.本实施例优选地，增压泵12的出油口与喷射器20的进油口之间设置有第二单向阀19，第二单向阀19被配置为由增压泵12的出油口至喷射器20的进油口的方向单向导通。通过设置第二单向阀19，能够避免喷射器20中的油液反流。
39.本实施例提供的双燃料协同喷射系统还包括蓄能器17，燃料供给泵16的出油口与蓄能器17的进油口连通，蓄能器17的出油口与增压泵12的进油口连通。通过设置蓄能器17，能够对储存一定量的燃料，从而避免燃料断供。优选地，蓄能器17的出油口与增压泵12的进油口之间设置有第三单向阀18，第三单向阀18被配置为由蓄能器17的出油口至增压泵12的进油口方向单向导通。通过设置第三单向阀18，能够避免燃料腔122内的油液反流。
40.本发明实施例还提供一种船舶，包括如上所述的双燃料协同喷射系统。
41.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求
的保护范围之内。