双燃料共轨系统和燃料喷射器技术方案

一种双燃料系统(10)包括多个燃料喷射器(12)，每个燃料喷射器都具有非喷射构型、液体燃料喷射构型、气体燃料喷射构型和组合燃料喷射构型。每个燃料喷射器(12)都包括带有限定出从液体燃料入口(33)到排出口(77)的泄漏路径(148)的一部分的引导部段(141)的液体控制阀部件(140)和带有限定出从液体燃料入口(33)到排出口(77)的第二泄漏路径(168)的引导部段(141)的气体控制阀部件(160)。每个喷射器体部(70)都包括限定出液体喷嘴出口组(90)和气体喷嘴出口组(99)两者的末端构件(71)。双螺线管致动器(100)具有联结到液体控制阀部件(140)的第一衔铁(107)、联结到气体控制阀部件(160)的第二衔铁(108)、和共用的定子(103)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双燃料共轨系统和燃料喷射器
本专利技术大体上涉及双燃料发动机，并且更特别地涉及用于分别用气体燃料和液体燃料为发动机供给燃料的双燃料共轨系统的燃料喷射器。
技术介绍
已知气体燃料发动机相对于它们对应的压燃式发动机具有清洁燃烧的能力。然而，还众所周知的是气体燃料难以实现成功点燃。一些气体燃料发动机利用火花塞，而其它发动机则已知为利用少量被压缩点燃的馏出柴油燃料以进而点燃更大充量(charge)的气体燃料。美国专利7,373,931教导了一种双燃料发动机，该双燃料发动机利用少量压燃的馏出柴油燃料来点燃更大充量的气体燃料。该文献教导了使用带有嵌套式针型阀部件的燃料喷射器以有利于将气体和液体两种燃料从同一喷射器喷射到各个发动机气缸内。然而，该喷射器的结构会引起各燃料之间的交叉泄漏、燃料向发动机气缸内的泄漏以及叠加的公差，所述叠加的公差在燃料喷射器批量制造时可能引起大幅的性能变化。此外，该喷射器结构固有地根据燃料是单独喷射还是同时喷射而要求不同的喷射模式。本专利技术针对上述的一个或多个问题。
技术实现思路
一种双燃料喷射器包括喷射器体部，该喷射器体部限定出第一喷嘴出口组、第一燃料入口、第二喷嘴出口组、第二燃料入口和排出口。喷射器体部中配置有与第一燃料入口流体连接的第一喷嘴室、与第二燃料入口流体连接的第二喷嘴室、与第一燃料入口流体连接的第一控制室和与第一燃料入口流体连接的第二控制室。第一控制阀部件在喷射器体部中被引导成在与第一阀座接触以关闭第一控制室和排出口之间的第一流体连接的第一位置和脱开与第一阀座的接触以开启第一流体连接的第二位置之间移动。第一控制阀部件包括将第一高压区域与第一低压区域分离开的第一引导部段。第二控制阀部件在喷射器体部中被引导成在与第二阀座接触以关闭第二控制室和排出口之间的第二流体连接的第一位置和脱开与第二阀座的接触以开启第二流体连接的第二位置之间移动。第二控制阀部件包括将第二高压区域与第二低压区域分离开的第二引导部段。带有第一衔铁的第一螺线管致动器可操作地联结到第一控制阀部件，且带有第二衔铁的第二螺线管致动器可操作地联结到第二控制阀部件。第一控制阀部件、第二控制阀部件、第一衔铁和第二衔铁沿共同中心线移动。在另一方面，一种双燃料系统包括多个燃料喷射器，所述燃料喷射器具有非喷射构型、液体燃料喷射构型、气体燃料喷射构型和组合燃料喷射构型。每个燃料喷射器都具有液体燃料入口、气体燃料入口和排出口。气体燃料共轨与每个燃料喷射器的气体燃料入口流体连接，且液体燃料共轨与每个燃料喷射器的液体燃料入口流体连接。每个燃料喷射器都包括带有在喷射器体部中被引导成沿共同中心线移动的引导部段的液体控制阀部件，且引导部段限定出从液体燃料入口到排出口的第一泄漏路径的一部分。每个燃料喷射器都包括带有在喷射器体部中被引导成沿共同中心线移动的引导部段的气体控制阀部件，且引导部段限定出从液体燃料入口到排出口的第二泄漏路径的一部分。喷射器体部包括限定出液体喷嘴出口组和气体喷嘴出口组的末端构件。双螺线管致动器具有沿共同中心线可操作地联结到液体控制阀部件的第一衔铁、沿共同中心线可操作地联结到气体控制阀部件的第二衔铁、和共用的定子。在又一方面，一种操作双燃料系统的方法包括在发动机循环中将气体燃料和液体燃料分别经燃料喷射器的气体喷嘴出口组和液体喷嘴出口组喷射到发动机气缸内。液体燃料是压缩点燃的。喷射步骤包括使第一衔铁、第二衔铁、液体控制阀部件和气体控制阀部件沿共同中心线移动。液体燃料从液体燃料入口沿第一泄漏路径泄漏到燃料喷射器的排出口，所述第一泄漏路径部分地由液体控制阀部件和喷射器体部之间的引导间隙限定。液体燃料也从液体燃料入口沿第二泄漏路径泄漏到排出口，所述第二泄漏路径部分地由气体控制阀部件和喷射器体部之间的引导间隙限定。附图说明图1是根据本专利技术的发动机和双燃料共轨系统的示意图；图2是图1的双燃料系统的一部分的侧视剖视图；图3是图1的燃料喷射器之一的顶部的剖视侧视图；图4是根据本专利技术的一方面的燃料喷射器的底部的剖视侧视图；图5是根据本专利技术的另一方面的燃料喷射器的剖面侧视底部视图；以及图6是示出当在双燃料供给模式和应急运行(跛行，limphome)模式下操作时图1的双燃料系统的控制阀位置、气体和液体燃料轨压和喷射率与时间的关系的一系列曲线图。具体实施方式参照图1，根据本专利技术的发动机5采用双燃料共轨系统10。发动机5包括限定有多个气缸7的发动机壳体6，图中仅示出一个气缸。双燃料系统10包括多个燃料喷射器12(仅示出一个)，每个燃料喷射器都包括带末端构件71的喷射器体部70，所述末端构件71安设成在每个发动机循环内将气体燃料和/或液体燃料直接喷射到其中一个发动机气缸7内。双燃料系统10可包括多个外管40和内管50，每个管都在管轴(空心轴，quill)30和燃料喷射器12之一之间延伸到发动机壳体6内。每个内管50都被压挤在相关的管轴30上的锥形座和燃料喷射器12之一上的锥形座之间。因此，每个发动机气缸7都具有一个相关的燃料喷射器12、一个外管40、一个内管50和一个管轴30。双燃料系统10包括气体燃料共轨16，该气体燃料共轨经管轴30之一和限定于内管50与外管40之间的外通路49与各个燃料喷射器12流体连接。液体燃料共轨14经管轴30之一和由内管50限定出的内通路51与各个燃料喷射器12流体连接。电子控制器15与各个燃料喷射器12控制通信，以选择性地控制气体和液体两种燃料喷射事件(喷射动作)的正时和量。电子控制器15还与可操作地联结成控制气体燃料共轨16中的压力的气体压力控制装置20控制通信，而且还与可操作地联结成控制液体燃料共轨14中的压力的液体压力控制装置22控制通信。虽然单独的气体如甲烷、丙烷等在本专利技术的范围内，但包含多种气体的混合物的天然气特别适用于本专利技术。此外，针对在发动机5的压缩比进行压缩点燃的能力选择液体燃料。例如，液体燃料可以是馏出柴油燃料或适合于压缩点燃以进而点燃其中一个发动机气缸7中的一定充量的气体燃料的某种其它液体燃料。在所示的实施例中，天然气在低温液化天然气罐21中维持为液态。可变排量低温泵由电子控制器15控制成泵送液化天然气通过过滤器和热交换器，以膨胀成保持在蓄集器中的气体。根据本专利技术的气体压力控制装置20可包括电子控制阀，所述电子控制阀将受控量的气体燃料从供给侧(蓄集器)供给到气体燃料共轨16。当发动机5安装在诸如矿用卡车等的移动式机器上时，所述的这种天然气供给策略特别适合。另一方面，如果发动机5是固定不动的，则气体压力控制装置可连接到可用天然气源，然后以由电子控制器15控制成维持轨道16中的期望压力的方式被调节和/或压缩并供给到气体燃料共轨16。向液体燃料共轨14的液体燃料供给开始于罐23。在所示的实施例中，液体燃料压力控制装置22包括本领域中公知类型的高压共轨燃料泵，其输出可由电子控制器15控制成维持液体共轨14中的一定期望压力。其它替换方案可包括固定排量泵和使一定量的燃料返回罐23以便控制液体燃料共轨14中的压力的轨压控制阀。任何这些和其它已知的替换策略都落入本专利技术的预期范围内。在发动机5用于移动式机器中的情况下，本专利技术设想液化天然气罐21的容量比馏出柴油燃料罐23大(容积可大65％)，以便适应当在标准的双燃料供给构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双燃料喷射器(12)，包括：喷射器体部(70)，所述喷射器体部限定出第一喷嘴出口组(90)、第一燃料入口(33)、第二喷嘴出口组(96)、第二燃料入口(36)和排出口(77)并且在其中配置有与所述第一燃料入口(33)流体连接的第一喷嘴室(91)、与所述第二燃料入口(36)流体连接的第二喷嘴室(99)、与所述第一燃料入口(33)流体连接的第一控制室(92)和与所述第一燃料入口(33)流体连接的第二控制室(95)；第一控制阀部件(140)，所述第一控制阀部件在所述喷射器体部(70)中被引导成在与第一阀座(145)接触以关闭所述第一控制室(92)和所述排出口(77)之间的第一流体连接的第一位置和脱开与所述第一阀座(145)的接触以开启所述第一流体连接的第二位置之间移动，并且包括将第一高压区域(144)与第一低压区域分离开的第一引导部段(74)；第二控制阀部件(160)，所述第二控制阀部件在所述喷射器体部(70)中被引导成在与第二阀座(146)接触以关闭所述第二控制室(95)和所述排出口(77)之间的第二流体连接的第一位置和脱开与所述第二阀座(146)的接触以开启所述第二流体连接的第二位置之间移动，并且包括将第二高压区域(164)与第二低压区域分离开的第二引导部段(141)；第一螺线管致动器(101)，所述第一螺线管致动器带有可操作地联结到所述第一控制阀部件(140)的第一衔铁(107)；第二螺线管致动器(102)，所述第二螺线管致动器带有可操作地联结到所述第二控制阀部件(160)的第二衔铁(108)；以及所述第一控制阀部件(140)、所述第二控制阀部件(160)、所述第一衔铁(107)和所述第二衔铁(108)沿共同中心线(13)移动。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.11 US 13/294,4321.一种双燃料喷射器，包括：喷射器体部(70)，所述喷射器体部限定出第一喷嘴出口组(90)、第一燃料入口(33)、第二喷嘴出口组(96)、第二燃料入口(36)和排出口(77)并且在其中配置有与所述第一燃料入口(33)流体连接的第一喷嘴室(91)、与所述第二燃料入口(36)流体连接的第二喷嘴室(99)、与所述第一燃料入口(33)流体连接的第一控制室(92)和与所述第一燃料入口(33)流体连接的第二控制室(95)；第一控制阀部件(140)，所述第一控制阀部件在所述喷射器体部(70)中被引导成在与第一阀座(145)接触以关闭所述第一控制室(92)和所述排出口(77)之间的第一流体连接的第一位置和脱开与所述第一阀座(145)的接触以开启所述第一流体连接的第二位置之间移动，并且包括将第一高压区域(144)与第一低压区域分离开的第一引导部段(141)；第二控制阀部件(160)，所述第二控制阀部件在所述喷射器体部(70)中被引导成在与第二阀座(146)接触以关闭所述第二控制室(95)和所述排出口(77)之间的第二流体连接的第一位置和脱开与所述第二阀座(146)的接触以开启所述第二流体连接的第二位置之间移动，并且包括将第二高压区域(164)与第二低压区域分离开的第二引导部段(161)；第一螺线管致动器(101)，所述第一螺线管致动器带有可操作地联结到所述第一控制阀部件(140)的第一衔铁(107)；第二螺线管致动器(102)，所述第二螺线管致动器带有可操作地联结到所述第二控制阀部件(160)的第二衔铁(108)；以及所述第一控制阀部件(140)、所述第二控制阀部件(160)、所述第一衔铁(107)和所述第二衔铁(108)沿共同中心线(13)移动。2.根据权利要求1所述的双燃料喷射器，其中，所述第一螺线管致动器(101)和所述第二螺线管致动器(102)具有单独的线圈(105，106)但共享共用的定子(103)。3.根据权利要求1所述的双燃料喷射器，其中，所述第一燃料入口(33)由内锥形座(55)和外锥形座(46)包围；所述第二燃料入口(36)在所述外锥形座(46)和所述内锥形座(55)之间开启；所述第一喷嘴出口组(90)和所述第二喷嘴出口组(96)由所述喷射器体部(70)的末端构件(71)限定；当所述第一和第二控制阀部件(140，160)处于它们各自的第一位置时，所述第一和第二控制室(92，95)中的每一者都经两个并行的通路与所述第一燃料入口(33)流体连接；第一压力通路(147)在所述第一控制室(92)和所述第一控制阀部件(140)之间延伸；第二压力通路(167)在所述第二控制室(95)和所述第二控制阀部件(160)之间延伸；并且所述第一压力通路(147)和所述第二压力通路(167)的大部分长度平行于所述共同中心线(13)定向。4.根据权利要求1所述的双燃料喷射器，其中，所述第一控制阀部件(140)被限制成在第一平的阀座(145)和第一锥形的阀座(146)之间移动；并且所述第二控制阀部件(160)被限制成在第二平的阀座(165)和第二锥形的阀座(166)之间移动。5.根据权利要求4所述的双燃料喷射器，其中，所述喷射器体部(70)包括第一引导件(150)，所述第一引导件包括所述第一锥形的阀座(146)并且限定出接纳所述第一引导部段(141)的第一引导孔(151)；所述喷射器体部(70)包括第二引导件(155)，所述第二引导件包括所述第二锥形的阀座并且限定出接纳所述第二引导部段(161)的第二引导孔(156)；所述喷射器体部(70)包括第一板(154)，所述第一板与所述第一引导件(150)接触并且包括所述第一平的阀座(145)；所述喷射器体部(70)包括第二板(159)，所述第二板与所述第二引导件(155)接触并且包括所述第二平的阀座(165)；所述第一螺线管致动器(101)和所述第二螺线管致动器(102)具有单独的线圈(105，106)但共享共用的定子(103)；所述第一燃料入口(33)由内锥形座(55)和外锥形座(46)包围；所述第二燃料入口(36)在所述外锥形座(46)和所述内锥形座(55)之间开启；所述第一喷嘴出口组(90)和所述第二喷嘴出口组(96)由所述喷射器体部(70)的末端构件(71)限定；当所述第一和第二控制阀部件(140，160)处于它们各自的第一位置时，所述第一和第二控制室(92，95)...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·金，M·F·索马斯，X·丁，D·科尔德伦，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US