[发明专利]缸内动态气体混合燃料喷射器和双燃料发动机以及操作发动机的方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及双燃料发动机，更具体地涉及促进缸内动态气体混和的燃料喷射器。

背景技术

通常的双燃料发动机在相对低的气体压力（例如，100-200PSI）下操作，使得用传统的喷嘴设计进行缸内喷射很困难。在这些发动机中，气体燃料借助熏蒸或者端口喷射与空气混合，以为少量液体柴油先导喷射提供均质混合物以便点燃。换句话说，压缩点燃的少量柴油喷射用来点燃各个气缸中的气体燃料和空气的均质混合物。这种方法会由于燃烧室的缝隙体积中存在的少量气体燃料而对控制碳氢化合物潜入排气中形成挑战。共同拥有的美国专利申请公开文献No.U.S.2012/0187218显示一种双燃料发动机替代，其中相对高压的气体燃料被直接喷射到发动机气缸。

本发明旨在上述的一个或多个问题。

发明内容

在一个方面，一种双燃料发动机包括限定多个气缸的发动机壳体。多个燃料喷射器每个具有喷射器主体，喷射器主体限定通向其中一个气缸的液体喷嘴出口组和气体喷嘴出口组。每个喷射器主体还限定液体燃料入口、气体燃料入口和排放出口。每个燃料喷射器包括打开和关闭液体喷嘴出口组的液体针阀构件以及打开和关闭气体喷嘴出口组的气体针阀构件。每个燃料喷射器还包括可操作地联接至液体针阀构件的第一电致动器和可操作地联接至气体针阀构件的第二电致动器。高压液体燃料共轨流体连接到每个燃料喷射器的液体燃料入口。低压气体燃料共轨流体连接到每个燃料喷射器的气体燃料入口。排放线路流体连接到排放出口。每个燃料喷射器包括排放环，其环绕气体针阀构件并流体连接到排放出口。

在另一方面，一种燃料喷射器包括限定液体燃料入口、气体燃料入口、液体喷嘴出口组、气体喷嘴出口组和排放出口的喷射器主体。第一电致动器、第二电致动器、液体喷嘴腔室、气体喷嘴腔室、第一针控制腔室和第二针控制腔室布置在喷射器主体中。液体喷嘴腔室、第一针控制腔室和第二针控制腔室流体连接到液体燃料入口。气体喷嘴腔室流体连接到气体燃料入口。第一控制阀构件可操作地联接到所述第一电致动器并能够在阻挡第一针控制腔室到排放出口的第一位置和将第一针控制腔室流体连接到排放出口的第二位置之间运动。第二控制阀构件可操作地联接到所述第二电致动器并能够在阻挡第二针控制腔室到排放出口的第一位置和将第二针控制腔室流体连接到排放出口的第二位置之间运动。液体针阀构件具有暴露于液体喷嘴腔室中的流体压力的打开液压表面和暴露于第一针控制腔室中的流体压力的关闭液压表面。液体针阀构件能够在阻挡液体喷嘴腔室到液体喷嘴出口组的关闭位置和将液体喷嘴腔室流体连接到液体喷嘴出口组的打开位置之间运动。气体针阀构件具有暴露于液体喷嘴腔室中的流体压力的打开液压表面和暴露于第二针控制腔室中的流体压力的关闭液压表面。气体针阀构件能够在阻挡气体喷嘴腔室到气体喷嘴出口组的关闭位置和将气体喷嘴腔室流体连接到气体喷嘴出口组的打开位置之间运动。排放环环绕气体针阀构件并流体连接到所述排放出口。

在又一方面，一种操作发动机的方法包括将高压液体燃料供应到燃料喷射器的液体燃料入口。将低压气体燃料供应到燃料喷射器的气体燃料入口。气体燃料被直接从燃料喷射器的气体喷嘴出口组喷射到发动机气缸。液体燃料被直接从燃料喷射器的液体喷嘴出口组喷射到发动机气缸。通过从环绕气体针阀构件的排放环朝着排放出口运动液体燃料来减少液体燃料到燃料喷射器的气体喷嘴腔室的泄漏。压缩点燃发动机气缸中的喷射液体燃料。利用压缩点燃的液体燃料点燃发动机气缸中的空气和喷射气体燃料的混合物。

附图说明

图1是根据本发明的双燃料发动机的示意图；

图2是图1的发动机的一部分和用于该发动机的双燃料共轨系统的立体图；

图3是图2所示的发动机壳体的一部分的剖切立体图以显露一个燃料喷射器和发动机气缸的结构；

图4是经过根据本发明另一方面的同轴套筒组件的剖切侧视图；

图5是根据本发明一方面的燃料喷射器的剖切前视图；和

图6是根据本发明另一方面的燃料喷射器的末端部分的剖切前视图。

具体实施方式