[发明专利]双燃料共轨系统和燃料喷射器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

本发明针对上述的一个或多个问题。

发明内容

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是根据本发明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是根据本发明的一方面的燃料喷射器的底部的剖视侧视图；

图5是根据本发明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，limp home)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