具有燃料泄漏密封件的雙燃料噴射器的制造方法
【專利摘要】一種雙燃料共軌燃料噴射器(12)包括用于選擇性地噴射兩種不同燃料、諸如柴油和液化天然氣的第一止回閥針和第二止回閥針。燃料噴射器(12)包括燃料分隔器(71)，該燃料分隔器設(shè)置在所述第一止回閥針的內(nèi)部腔室中并與噴嘴密封接觸。燃料分隔器(71)構(gòu)造成用于防止柴油燃料與液化天然氣混合。燃料噴射器(12)還包括至少一個(gè)密封件(250)，該至少一個(gè)密封件構(gòu)造成用于防止柴油燃料從柴油燃料止回閥腔室(66)泄漏到氣體燃料孔口內(nèi)。
【專利說明】具有燃料泄漏密封件的雙燃料噴射器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及雙燃料共軌系統(tǒng)，更具體地涉及具有同軸止回閥的雙燃料噴射器。
【背景技術(shù)】
[0002]一些雙燃料噴射器利用同軸止回閥方案來將雙燃料(例如，柴油和天然氣)中的每一個(gè)燃料噴射到燃燒室內(nèi)。這種雙燃料噴射器可通過兩個(gè)致動器來控制，其中每個(gè)致動器具有不受另一致動器干擾地操作以噴射燃料的止回閥。然而，在這些雙燃料噴射器的一些中，存在柴油燃料持續(xù)從燃料腔室泄漏到天然氣孔口中并隨后進(jìn)入到燃燒室中的問題。此外，已知在一些雙燃料噴射器中會發(fā)生在點(diǎn)火后燃燒氣體侵入的問題。授權(quán)給Nylund的美國專利N0.5，1999，398試圖解決這個(gè)問題。但是，該文獻(xiàn)未能教導(dǎo)能夠獨(dú)立地接收兩種流體、保持這兩種流體分離并基本上防止液體燃料泄漏到燃燒室內(nèi)的噴射器。因而，會需要提供更高效的雙燃料噴射器，其基本上防止燃料泄漏到燃燒室內(nèi)，以及減輕點(diǎn)火之后燃燒氣體侵入噴射器。
[0003]本發(fā)明針對以上給出的問題中的一個(gè)或多個(gè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明涉及一種雙燃料噴射器。該雙燃料噴射器包括噴射器體部、噴嘴、第一燃料止回閥針、第二燃料止回閥針、燃料分隔器和至少一個(gè)密封件。噴射器體部構(gòu)造成用于接收第一燃料和第二燃料。噴嘴構(gòu)造成具有用于噴射第一燃料的第一組孔口和用于噴射第二燃料的第二組孔口。第一燃料止回閥針設(shè)置在第一燃料止回閥腔室中，其中，所述第一燃料止回閥針限定出內(nèi)部腔室。第二燃料止回閥針定位在第一燃料止回閥針的內(nèi)部腔室中。第二燃料止回閥針能在第二燃料止回閥腔室內(nèi)移動。構(gòu)造成具有第一端部和第二端部的燃料分隔器設(shè)置在所述內(nèi)部腔室中位于第一燃料止回閥針與第二燃料止回閥針之間。燃料分隔器的第二端部設(shè)置成與噴嘴密封接觸。燃料分隔器構(gòu)造成用于防止第一燃料和第二燃料混合。至少一個(gè)密封件構(gòu)造成用于防止第二燃料從第二燃料止回閥腔室泄漏到第一組孔口內(nèi)。
[0005]在另一方案中，雙燃料共軌燃料系統(tǒng)包括:第一燃料源；第二燃料源；第一燃料軌；第二燃料軌；至少一個(gè)第一燃料泵，其構(gòu)造成用于對來自第一燃料源的第一燃料加壓并將第一燃料輸送至第一燃料軌；至少一個(gè)第二燃料泵，其構(gòu)造成用于對來自第二燃料源的第二燃料加壓并將第二燃料輸送至第二燃料軌；和雙燃料噴射器，其構(gòu)造成流體地聯(lián)接至第一燃料軌和第二燃料軌。雙燃料噴射器包括噴射器體部、噴嘴、第一燃料止回閥針、第二燃料止回閥針、燃料分隔器和至少一個(gè)密封件。噴射器體部構(gòu)造成用于接收來自第一燃料源的第一燃料和來自第二燃料源的第二燃料。噴嘴構(gòu)造成具有用于噴射第一燃料的第一組孔口和用于噴射第二燃料的第二組孔口。第一燃料止回閥針設(shè)置在第一燃料止回閥腔室中，其中，第一燃料止回閥針限定出內(nèi)部腔室。第二燃料止回閥針定位在第一燃料止回閥的內(nèi)部腔室中。第二燃料止回閥針能在第二燃料止回閥腔室內(nèi)移動。構(gòu)造成具有第一端部和第二端部的燃料分隔器設(shè)置在所述內(nèi)部腔室中位于第一燃料止回閥針和第二燃料止回閥針之間。燃料分隔器的第二端部設(shè)置成與噴嘴密封接觸。燃料分隔器構(gòu)造成用于防止第一燃料和第二燃料混合。至少一個(gè)密封件構(gòu)造成用于防止第二燃料從第二燃料止回閥腔室泄漏到第一組孔口內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是包含雙燃料共軌噴射器的燃料系統(tǒng)的圖解示意圖；
[0007]圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的雙燃料噴射器的剖視圖；
[0008]圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的雙燃料噴射器的不同取向的剖視圖；
[0009]圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的雙燃料噴射器的噴嘴組的細(xì)節(jié)圖；
[0010]圖5是根據(jù)第一實(shí)施例的雙燃料噴射器的噴嘴組的不同取向的細(xì)節(jié)圖；
[0011]圖6示出雙燃料噴射器的實(shí)施例，示出了包括至少一個(gè)密封件的噴嘴組件的一部分的分解圖；
[0012]圖7示出雙燃料噴射器的另一實(shí)施例，示出了包括至少一個(gè)密封件的噴嘴組件的一部分的分解圖；和
[0013]圖8示出具有圖6和圖7中所公開的密封件的組合的雙燃料噴射器的另一實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見圖1，示出了利用雙燃料共軌噴射器12的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)10。為便于討論，雙燃料共軌噴射器將被稱為“噴射器12”。柴油燃料源14含有柴油燃料。柴油泵16通過柴油供給管線18抽出柴油燃料；對柴油燃料加壓；并將加壓的柴油燃料輸送至柴油燃料軌20。過濾器22可設(shè)置在柴油供給管線18中位于柴油泵16上游和柴油燃料源14下游。柴油燃料軌20內(nèi)的柴油燃料可以被加壓到約40MPa的壓力。來自柴油燃料軌20的加壓柴油然后可以經(jīng)由柴油燃料管線25被輸送至套管組件24。套管組件24構(gòu)造成用于接收柴油燃料和諸如液化天然氣的氣體燃料兩者。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，氣體燃料可以是任何氣體燃料，諸如天然氣、丙烷、甲烷、液化石油氣(LPG)、合成氣、填埋廢物氣體、煤氣、來自農(nóng)業(yè)厭氧沼氣/消化池的沼氣、或任何其它氣體燃料。套管組件24還可以是同軸型的，其中柴油燃料設(shè)置在第一套管管件26內(nèi)，該第一套管管件設(shè)置在運(yùn)載氣體燃料的第二套管管件28內(nèi)。來自套管組件24的柴油燃料隨后被輸送至噴射器12。如圖2和圖3所示，供給至噴射器12的柴油燃料既被噴射又用作用于噴射器12的柴油控制閥組件30和氣體控制閥組件32的控制介質(zhì)。
[0015]雙燃料共軌燃料系統(tǒng)10還包括氣體燃料源34。氣體燃料，諸如液化天然氣可以被儲存在相對低的溫度和壓力下(_160°C和IOOkPa)。因?yàn)闅怏w燃料可以在這樣的溫度和壓力下儲存，因此可能有必要將氣體燃料保持在真空絕緣儲器中。氣體燃料可由燃料泵38從氣體燃料源34通過氣體供給管線36抽取。燃料泵38可以是可變排量低溫泵。燃料泵38對氣體燃料加壓并經(jīng)由氣體供給管線36輸送至貯存器40。過濾器46可以過濾掉氣體供給管線36內(nèi)的污染物。壓力調(diào)節(jié)器42確保經(jīng)由氣體燃料管線45輸送到氣體燃料軌44的氣體燃料所處的壓力比在柴油燃料軌20內(nèi)的柴油燃料的壓力低至少5MPa。例如，在雙燃料共軌燃料系統(tǒng)10內(nèi)，柴油燃料軌20內(nèi)的柴油燃料可以在40MPa的壓力下，而氣體燃料軌44內(nèi)的氣體燃料可以在35MPa的壓力下。
[0016]電子控制模塊(ECM)48可以控制雙燃料共軌燃料系統(tǒng)10的各個(gè)構(gòu)件。例如，ECM可以控制噴射器12的柴油控制閥組件30和氣體控制閥組件32。同樣，ECM還可以控制這樣的構(gòu)件，即，例如柴油泵16、燃料泵38和壓力調(diào)節(jié)器42。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，燃料系統(tǒng)還可包括也可以由ECM48控制的其它構(gòu)件。
[0017]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2和圖3，其描繪了根據(jù)第一實(shí)施例的噴射器12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和流體線路。特別地，噴射器體部50限定出了同軸雙燃料供給入口 52。雙燃料供給入口 52構(gòu)造成用于接收同軸的第一和第二套管管件26、28。噴射器體部50還限定出了柴油燃料供給通路54和氣體燃料供給通路56，這兩條供給通路都流體地連接至雙燃料入口 52。在所示的實(shí)施例中，第一套管管件26將柴油輸送至雙燃料入口 52的流體地連接至柴油燃料供給通路54之處。類似地，第二套管管件28將氣體燃料輸送至雙燃料入口 52的流體地連接至氣體燃料供給通路56之處。
[0018]如圖4和圖5中更詳細(xì)地示出，噴射器12還包括噴嘴組件58。因?yàn)椴裼椭够亻y針組件60同軸地定位在氣體止回閥針組件62內(nèi)的方式，所以本實(shí)施例的噴嘴組件58通常是指同軸的。噴嘴組件58包括噴嘴體部64，該噴嘴體部限定出了氣體燃料腔室68和部分地限定出了柴油燃料腔室66。噴嘴組件58還包括柴油止回閥針引導(dǎo)件67。柴油止回閥針引導(dǎo)件67的下表面69部分地限定出了柴油燃料腔室66。柴油燃料腔室66與柴油燃料供給通路54流體連通。類似地，氣體燃料腔室68與氣體燃料供給通路56流體連通。噴嘴組件58還包括噴嘴尖端70。
[0019]柴油燃料腔室66定位在噴嘴體部64內(nèi)，使得該柴油燃料腔室與氣體燃料腔室68同軸。然而，存在柴油燃料腔室66中的柴油燃料和氣體燃料腔室68中的氣體燃料的最小程度的混合。尤其，氣體止回閥針組件62、燃料分隔器71和液壓鎖定組件72用于保持氣體燃料和柴油燃料在噴射器12內(nèi)分隔開。
[0020]氣體止回閥針組件62包括氣體止回閥針80。氣體止回閥針80限定出內(nèi)部空間/內(nèi)部腔室82。氣體止回閥針80還包括凸緣84。偏壓彈簧88定位在柴油燃料腔室66的柴油止回閥針引導(dǎo)件67的下表面69與凸緣84之間。
[0021]氣體止回閥針80能在第一位置與第二位置之間移動，在所述第一位置所述氣體止回閥針至少部分地封堵位于氣體燃料腔室68中的氣體燃料與噴嘴尖端70中的氣體孔口92之間的流體連通，在所述第二位置所述氣體止回閥針至少部分地接通位于氣體燃料腔室68中的氣體燃料與噴嘴尖端70中的氣體孔口 92之間的流體連通。偏壓彈簧88朝向氣體止回閥針的第一位置偏壓氣體止回閥針80。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，噴嘴尖端70可包括多個(gè)氣體孔口 92。
[0022]氣體止回閥針80還可包括開放液壓表面81和閉合液壓表面83。開放液壓表面81可暴露至氣體燃料腔室中的氣體燃料，閉合液壓表面83可暴露至柴油燃料腔室66中的柴油燃料。當(dāng)需要時(shí)，作用在開放液壓表面81上的氣體燃料可協(xié)助氣體止回閥針80從其第一位置移動到其第二位置。類似地，當(dāng)需要時(shí)，作用于閉合液壓表面83的柴油燃料可協(xié)助氣體止回閥針80從其第二位置移動到其第一位置。[0023]氣體止回閥針80可定位于噴嘴體部64內(nèi)，使得形成氣體止回閥針控制腔室94。噴嘴體部64的肩部96和內(nèi)部部分98可以限定出氣體止回閥針控制腔室94。氣體止回閥針控制腔室94經(jīng)由柴油燃料腔室66和氣體Z-孔口 100與柴油燃料供給通路54流體連通。氣體止回閥針控制腔室94還通過氣體a-孔口 104和氣體止回閥針控制管線106與排放管路102選擇性地流體連通。如將在下面更詳細(xì)討論的，氣體控制閥組件32對氣體止回閥針控制腔室94與排放管路102之間的選擇性流體連通進(jìn)行控制。
[0024]柴油止回閥針組件60可包括柴油止回閥針74。柴油止回閥針74可定位在氣體止回閥針80的內(nèi)部空間82中。柴油止回閥針74的上部部分90位于由柴油止回閥針引導(dǎo)件67限定的孔109內(nèi)。柴油止回閥針74還可包括第一凸緣75。偏壓彈簧76定位在柴油燃料腔室66的柴油止回閥針引導(dǎo)件67的下表面69與第一凸緣75之間。柴油止回閥針74能在第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置所述柴油止回閥針至少部分地封堵位于柴油燃料腔室66中的柴油燃料與噴嘴尖端70中的柴油孔口 108之間的流體連通，在所述第二位置所述柴油止回閥針至少部分地接通位于柴油燃料腔室66中的柴油燃料與噴嘴尖端70中的柴油孔口 108之間的流體連通。偏壓彈簧76朝向所述柴油止回閥針的第一位置偏壓柴油止回閥針74。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，噴嘴尖端70可包括多個(gè)柴油孔口 108。
[0025]柴油止回閥針74還可包括開放液壓表面77和閉合液壓表面78。開放液壓表面77可暴露至柴油燃料腔室66中的柴油燃料。閉合液壓表面78——其可以指柴油止回閥針74的上表面——可暴露至柴油止回閥針控制腔室120中的柴油燃料。當(dāng)需要時(shí)，作用在開放液壓表面77上的柴油燃料可協(xié)助柴油止回閥針74從其第一位置移動到其第二位置。類似地，當(dāng)需要時(shí)，作用于閉合液壓表面78上的柴油燃料可協(xié)助柴油止回閥針74從其第二位置移動到其第一位置。
[0026]柴油止回閥針74還可包括第二凸緣110。第二偏壓彈簧112可定位于第二凸緣110與燃料分隔器71的第一端部114之間。第二偏壓彈簧112偏壓燃料分隔器71，使得第二端部116與噴嘴尖端70基本上恒定地密封接觸。燃料分隔器71的第二端部116定位在噴嘴尖端70上，使得基本上防止了柴油燃料和氣體燃料的混合。
[0027]圖6示出了雙燃料噴射器12的實(shí)施例，該圖示出了噴嘴組件58的一部分的分解圖，所述噴嘴組件包括構(gòu)造成用于防止柴油燃料從柴油燃料腔室66泄漏到氣體孔口 92(圖3)中的至少一個(gè)密封件250。在該實(shí)施例中，密封件250以環(huán)繞柴油燃料止回閥腔室66的內(nèi)部的接觸恒定/穩(wěn)定線設(shè)置在接合面260處位于燃料分隔器71的第一端部114和第二偏壓彈簧112的底端部117頂上。密封件250可以構(gòu)造成插入式密封件，其貼合地裝配在柴油燃料腔室66內(nèi)位于接合面260處，形成了燃料分隔器71的第一端部114與第二偏壓彈簧112的底端部117的匯合。部分因?yàn)楹愣?穩(wěn)定線接觸而在接合面260處保持了緊密密封。
[0028]圖7示出了雙燃料噴射器12的另一實(shí)施例，示出了噴嘴組件58的一部分的分解圖，該噴嘴組件包括構(gòu)造成用于防止柴油燃料從柴油燃料腔室66泄漏到氣體孔口 92中(圖3)的至少一個(gè)密封件252。密封件252可以以環(huán)繞燃料分隔器71的外部部分的接觸恒定線設(shè)置在燃料分隔器71的第一端部114與燃料分隔器71的第二端部116 (見圖3)之間。密封構(gòu)件252可以構(gòu)造成環(huán)繞燃料分隔器71緊密裝配的改良的套筒。
[0029]圖8示出具有關(guān)于圖6和7所公開的密封件的組合的雙燃料噴射器的又一實(shí)施例。具體地，噴射器12可以構(gòu)造成具有密封件250和密封件252兩者，使得密封件250可以按環(huán)繞柴油止回閥腔室66的內(nèi)部的接觸恒定線設(shè)置在接合面260處位于燃料分隔器71的第一端部114和第二偏壓彈簧112的底端部117的頂上。此外，密封件252可以按環(huán)繞燃料分隔器71的外部部分的接觸恒定線設(shè)置在燃料分隔器71的第一端部114與燃料分隔器71的第二端部116(圖3)之間。
[0030]回到圖4和圖5，噴嘴組件58還包括孔口板118?？卓诎?18位于柴油止回閥針引導(dǎo)件67頂上，使得限定出柴油止回閥針控制腔室120。具體地，通過孔口板118的下表面122、柴油止回閥針引導(dǎo)件67的上表面124和柴油止回閥針74的上表面78部分地限定出柴油止回閥針控制腔室120。柴油止回閥針控制腔室120經(jīng)由柴油Z-孔口 128與柴油燃料供給通路54流體連通。柴油止回閥針控制腔室120也經(jīng)由柴油a-孔口 130和柴油止回閥針控制管線132與排放管路102選擇性地流體連通。柴油Z-孔口 128和柴油a_孔口 130兩者可由孔口板118限定。正如以下將更詳細(xì)討論的，柴油控制閥組件30對柴油止回閥針控制腔室120與排放管路102之間的選擇性流體連通進(jìn)行控制。
[0031]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向協(xié)助柴油燃料和氣體燃料兩者在整個(gè)噴射器的各部件中移動的各通路。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解，柴油燃料經(jīng)由柴油燃料供給通路54從雙燃料入口 52行進(jìn)到柴油燃料腔室66。柴油燃料供給通路54由噴射器體部50、孔口板118、柴油止回閥針引導(dǎo)件67和噴嘴體部64中的多個(gè)相互連接的通路組成。同樣地，氣體燃料從雙燃料入口 52經(jīng)由氣體燃料供給通路56行進(jìn)至氣體燃料腔室68。氣體燃料供給通路56由噴射器體部50、孔口板118、柴油止回閥針引導(dǎo)件67和噴嘴體部64中的多個(gè)相互連接的通路組成。
[0032]液壓鎖定組件72可進(jìn)一步限定在噴嘴體部64內(nèi)。液壓鎖定組件72可包括由噴嘴體部64限定出的環(huán)形腔室134。環(huán)形腔室134可包圍氣體止回閥針80。液壓鎖定組件還可包括協(xié)助柴油燃料腔室66與環(huán)形腔室134之間流體連通的至少一個(gè)通路135。隨著氣體止回閥針在其第一和第二位置之間往復(fù)運(yùn)動，來自氣體燃料腔室68的氣體燃料可能會開始遷移至氣體止回閥針80的外表面85。在沒有液壓鎖定組件的情況下，該遷移的氣體燃料可能最終會開始與柴油燃料腔室中的柴油燃料混合。這種混合是不期望的。液壓鎖定組件72可以防止這種不期望的影響，因?yàn)椴裼腿剂锨皇?6內(nèi)的柴油燃料所處的壓力比氣體燃料腔室68中的氣體燃料的壓力高。理想情況下，壓力差為約5MPa。因此，當(dāng)氣體燃料試圖遷移至氣體止回閥針80的外表面85時(shí)，液壓鎖定組件72中的柴油燃料的更高壓力防止了氣體燃料向上行進(jìn)至柴油燃料腔室66。
[0033]柴油控制閥組件30和氣體控制閥組件32對噴射器12的操作進(jìn)行控制。更具體地，柴油控制閥組件30控制柴油燃料的噴射，氣體控制閥組件32控制氣體燃料的噴射。柴油控制閥組件30至少部分地設(shè)置在噴射器體部50內(nèi)，并且包括聯(lián)接至電樞138的控制閥136。控制閥136可以是在閉合位置和打開位置之間移動的雙向閥。控制閥136可以通過偏壓彈簧140和活塞142常朝向閉合位置偏壓。在閉合位置，阻斷了柴油止回閥針控制腔室120與排放管路102之間的流體連通。當(dāng)控制閥136處于打開位置時(shí)，建立起柴油止回閥針控制腔室120與排放管路102之間的流體連通。更具體地，來自柴油止回閥針控制腔室120的柴油燃料可以沿柴油止回閥針控制管線132上行、通過控制閥136并離開排放管路 102。
[0034]柴油控制閥組件30還包括電致動器144。電致動器144可以是在通電時(shí)產(chǎn)生電磁場的螺線管，所述電磁場引起電樞138和聯(lián)接的控制閥136通過克服由偏壓彈簧140和活塞142施加的向下的力而升高。發(fā)生這種情況時(shí)，控制閥136移動到其打開位置，并使柴油止回閥針控制腔室120與排放管路102之間流體連通。當(dāng)電致動器144斷電時(shí)，電磁場消失，由偏壓彈簧140和活塞142施加的向下的力引起電樞138和聯(lián)接的控制閥136返回到其初始的閉合位置。在該閉合位置，阻斷了柴油止回閥針控制腔室120與排放管路102之間的流體連通。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，柴油控制閥組件30的構(gòu)型可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下以各種不同的方式實(shí)現(xiàn)。例如，控制閥可以是三通閥，電致動器可以是壓電型的，或可以使用多個(gè)偏壓彈簧或活塞。
[0035]雖然氣體控制閥組件32構(gòu)造成用于控制氣體燃料的噴射，但它也使用柴油燃料作為控制介質(zhì)。氣體控制閥組件32也可以至少部分地設(shè)置在噴射器體部50內(nèi)。氣體控制閥組件32包括聯(lián)接至電樞148的控制閥146?？刂崎y146可以是在閉合位置與打開位置之間移動的雙通閥。控制閥146可以通過偏壓彈簧150和活塞152常朝向所述閉合位置偏壓。在閉合位置，阻斷了氣體止回閥針控制腔室94與排放管路102之間的流體連通。當(dāng)控制閥146處于打開位置時(shí)，建立了氣體止回閥針控制室94與排放管路102之間的流體連通。更具體地，來自氣體止回閥針控制腔室94的柴油燃料可以沿著氣體止回閥針控制管線106上行、通過控制閥146進(jìn)并離開排放管路102。
[0036]氣體控制閥組件32還包括電致動器154。電致動器154可以是在通電時(shí)產(chǎn)生電磁場的螺線管，所述電磁場引起電樞148和聯(lián)接的控制閥146通過克服由偏壓彈簧150和活塞152施加的向下的力而升高。發(fā)生這種情況時(shí)，控制閥146移動到其打開位置，并使氣體止回閥針控制腔室94與排放管路102之間流體連通。當(dāng)電致動器154斷電時(shí)，電磁場消失，由偏壓彈簧150和活塞152施加的向下的力引起電樞148和聯(lián)接的控制閥146返回到其初始的閉合位置。在該閉合位置，阻斷了氣體止回閥針控制腔室94與排放管路102之間的流體連通。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，氣體控制閥組件32的構(gòu)型可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下以各種不同的方式實(shí)現(xiàn)。例如，控制閥可以是三通閥，電致動器可以是壓電型的，或可以使用多個(gè)偏壓彈簧或活塞。
[0037]現(xiàn)在將解釋噴射器12的操作。為了便于理解，將首先說明柴油燃料噴射，然后對氣體噴射進(jìn)行說明。通過在柴油燃料供給通路54、柴油燃料腔室66、柴油止回閥針控制腔室120和柴油止回閥針控制管線132中存在的高壓柴油燃料來部分地控制柴油止回閥針74從其第一位置到其第二位置的移動。偏壓彈簧76也在柴油止回閥針74從其第一位置到其第二位置的移動中起到了作用。當(dāng)不希望噴射柴油燃料時(shí)，柴油控制閥組件30的電致動器144不通電。加壓的柴油燃料經(jīng)由套管組件24被輸送至噴射器12。所處的壓力比氣體燃料的壓力高的柴油燃料可通過第一套管管件26輸送。第一套管管件26可以設(shè)置在第二套管管件28內(nèi)。柴油燃料經(jīng)由雙燃料入口 52進(jìn)入噴射器12。如圖1-3中所示，雙燃料入口52可構(gòu)造成用于接收來自套管組件24的內(nèi)套管管件或第一套管管件26的柴油燃料。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，套管組件24和雙燃料入口 52也可以都構(gòu)造成用于經(jīng)由套管組件24的外套管管件或第二套管管件28分別輸送和接收柴油燃料。當(dāng)加壓柴油燃料進(jìn)入雙燃料入口 52時(shí)，其經(jīng)由柴油燃料供給通路54被輸送至柴油燃料腔室66。來自柴油燃料供給通路54的柴油燃料的一部分行經(jīng)柴油Z-孔口 128、柴油止回閥針控制腔室120和柴油a-孔口 130以返回填充柴油止回閥針控制管線132。由于電致動器144斷電，所以柴油不會通過控制閥136。因此，柴油燃料也很快地返回填充柴油止回閥針控制腔室120。在這種狀態(tài)下，基本上存在用于使柴油止回閥針74保持在其第一位置的兩個(gè)力。第一個(gè)力是由偏壓彈簧76施加的向下的力。第二個(gè)力是由柴油止回閥針控制腔室120中的加壓柴油燃料施加的向下的力。所述第二個(gè)向下的力直接施加至柴油止回閥針74的上表面78。只要電致動器144斷電，則這兩個(gè)力就比用于使柴油止回閥針74移動到其第二位置的力的總和大。因此，防止了柴油燃料噴射。
[0038]當(dāng)需要噴射柴油燃料時(shí)，柴油控制閥組件30的電致動器144通電，從而產(chǎn)生電磁場。電磁場吸引電樞138和聯(lián)接的控制閥136。電磁場的吸引力足以克服偏壓彈簧140的向下的力，引起電樞138和控制閥136升高。當(dāng)控制閥136移動到其打開位置時(shí)，在柴油止回閥針控制腔室120與排放管路102之間建立起流體連通。因此，來自柴油止回閥針控制腔室120的加壓柴油燃料經(jīng)柴油a-孔口 130向上行進(jìn)至柴油止回閥針控制管線132、通過控制閥136并離開排放管路102。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，柴油止回閥針控制腔室120內(nèi)的壓力下降，由該壓力引起的向下的力減小了。現(xiàn)在，施加到柴油止回閥針74上的總向下的力比由柴油燃料施加到柴油止回閥針組件的開放液壓表面77的向上的力小。因此，柴油止回閥針74升高，且柴油燃料經(jīng)由至少一個(gè)柴油孔口 108噴射。
[0039]當(dāng)需要停止噴射柴油燃料時(shí)，使電致動器144斷電。當(dāng)通過電致動器144產(chǎn)生的電磁場消失時(shí)，偏壓彈簧140的力作用在活塞142上，推動控制閥136向下。因此，控制閥136返回到其閉合位置，其中，柴油止回閥針控制腔室120與排放管路102之間的流體連通被阻斷了。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，再次允許柴油燃料填充柴油止回閥針控制管線132和返回填充柴油止回閥針控制腔室120。因此，柴油止回閥針控制腔室120內(nèi)的壓力增大了。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，施加到柴油止回閥針組件60的向下的力比向上的力大。柴油止回閥針74返回到其第一位置，其中，至少一個(gè)柴油孔口 108被封堵,從而結(jié)束了柴油噴射動作。
[0040]氣體燃料的噴射類似于柴油燃料的噴射。然而，正如將要看到的那樣，有一些重要的差異。例如，在噴射氣體燃料的情形中，柴油燃料卻在氣體止回閥針80從其第一位置到其第二位置的移動中起到了很大作用。當(dāng)不希望噴射氣體燃料時(shí)，氣體控制閥組件32的電致動器154不通電。加壓氣體燃料經(jīng)由套管組件24的第二套管管件28被輸送至噴射器
12。氣體燃料進(jìn)入雙燃料入口 52，其中，氣體燃料經(jīng)由氣體燃料供給通路56被輸送到氣體燃料腔室68。進(jìn)入雙燃料入口 52的柴油燃料經(jīng)由柴油燃料供給通路54、氣體Z-孔口 100、氣體止回閥針控制腔室94和氣體a-孔口 104被供給至氣體止回閥針控制管線106。由于電致動器154斷電的事實(shí)，偏壓彈簧150和活塞152工作用以使控制閥146保持在其閉合位置，從而防止柴油通過控制閥146。因此，柴油燃料快速地返回填充氣體止回閥針控制室腔94。在這種狀態(tài)下，基本上存在用于使氣體止回閥針80保持在其第一位置的兩個(gè)力。第一個(gè)力是由偏壓彈簧76施加的向下的力。第二個(gè)力是由氣體止回閥針控制腔室94中的加壓柴油燃料施加的向下的力。只要電致動器154斷電，這兩個(gè)力就比用于使氣體止回閥針80移動到其第二位置的力的總和大。因此，防止了氣體燃料的噴射。
[0041]當(dāng)需要噴射氣體燃料時(shí)，使氣體控制閥組件32的電致動器154通電，從而產(chǎn)生電磁場。電磁場吸引電樞148和聯(lián)接的控制閥146。電磁場的吸引力足以克服偏壓彈簧150和活塞152的向下的力，引起電樞148和控制閥146升高。當(dāng)控制閥146移動到其打開位置時(shí)，在氣體止回閥針控制腔室94與排放管路102之間建立起流體連通。因此，來自氣體止回閥針控制腔室94的加壓柴油燃料經(jīng)氣體a-孔口 104向上行進(jìn)至氣體止回閥針控制管線106、通過控制閥146并離開排放管路102。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，氣體止回閥針控制腔室94內(nèi)的壓力下降，由該壓力引起的向下的力減小了。此時(shí)，施加到氣體止回閥針80上的總向下的力比由氣體燃料施加到氣體止回閥針80的開放液壓表面81上的向上的力小。因此，氣體止回閥針80升高并移動到其第二位置，氣體燃料經(jīng)由至少一個(gè)氣體孔口 92噴射。
[0042]在柴油噴射過程中，燃料分隔器71使柴油燃料和氣體燃料在噴嘴尖端70的混合最小化。具體地，位于第二凸緣Iio與燃料分隔器71的第一端部114之間的第二偏壓彈簧112向下偏壓燃料分隔器71。因此，燃料分隔器71的第二端部116與噴嘴尖端70基本上恒定地密封接觸。即使在柴油止回閥針74處于其第二位置時(shí)的柴油噴射過程中，第二偏置彈簧112仍然向下偏壓燃料分隔器71，使得基本上防止了柴油燃料腔室66中的柴油燃料與氣體燃料腔室68中的氣體燃料混合。
[0043]當(dāng)需要停止噴射氣體燃料時(shí)，使電致動器154斷電。當(dāng)通過電致動器154產(chǎn)生的電磁場消失時(shí)，偏壓彈簧150的力作用在活塞152上，向下推動控制閥146。因此，控制閥146返回到其閉合位置，其中，在氣體止回閥針控制腔室94與排放管路102之間建立起流體連通。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，再次允許柴油燃料填充氣體止回閥針控制管線106和返回填充氣體止回閥針控制腔室94。因此，氣體止回閥針控制腔室94內(nèi)的壓力增大了。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，施加到氣體止回閥針80上的向下的力比向上的力大。氣體止回閥針80返回到其第一位置，其中，所述至少一個(gè)氣體孔口 92被封堵；從而結(jié)束了氣體噴射動作/過程。
[0044]如前面提到的那樣，氣體燃料的噴射很大程度上通過柴油燃料移動進(jìn)入和退出氣體止回閥針控制腔室94來控制。選擇柴油燃料作為控制介質(zhì)很大程度上是因?yàn)椴裼腿剂系恼承员葰怏w燃料大得多的事實(shí)。因此，柴油燃料用作優(yōu)良的潤滑劑。這種增強(qiáng)的潤滑性有助于保護(hù)氣體控制閥組件32的敏感表面。本領(lǐng)域技術(shù)人員也將認(rèn)識到，同樣的潤滑性益處也適用于柴油控制閥組件30。
[0045]柴油燃料的粘性性質(zhì)還對噴射器尖端有益。氣體燃料可能會因?yàn)槠涞驼扯群偷腕w積模量而造成過度的尖端磨損。這種過度磨損可以導(dǎo)致尖端故障，并最終導(dǎo)致噴射器故障。為了解決在現(xiàn)有噴射器12中的這個(gè)問題，允許少量的柴油燃料泄漏到氣體燃料腔室68內(nèi)。這通過液壓鎖定組件72來實(shí)現(xiàn)。雙燃料共軌燃料系統(tǒng)10內(nèi)的柴油燃料壓力比氣體燃料的壓力大。理想情況下，壓差是約5PMa。由于所述壓差，少量的柴油燃料被輸送至液壓鎖定組件72的環(huán)形腔室134、滲入到氣體燃料腔68內(nèi)。該少量的柴油燃料在氣體止回閥針在其第一和第二位置之間往復(fù)運(yùn)動時(shí)潤滑氣體止回閥針80的外表面85。
[0046]工業(yè)適用性
[0047]本發(fā)明的雙燃料噴射器總體適用于任何可以獨(dú)立接收兩種流體(例如，柴油和天然氣)的發(fā)動機(jī)。這兩種燃料可以是在兩個(gè)不同壓力下的相同的燃料，或者可以如所示實(shí)施例中那樣是不同的燃料。雖然本發(fā)明可以應(yīng)用于利用適當(dāng)燃料的火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)，但本發(fā)明特別適用于利用了藉由壓燃來自柴油燃料軌20的少量餾出柴油燃料而被點(diǎn)燃的相對大量的天然氣的氣體燃料發(fā)動機(jī)。
[0048]在圖6中，密封件250構(gòu)造成用于基本上防止柴油燃料從柴油燃料腔室66泄漏到氣體孔口 92中。密封件250被保持在接合面260處，并構(gòu)造成具有環(huán)繞柴油腔室66區(qū)域的接觸恒定線。以這種方式，可以基本上防止柴油燃料自柴油燃料腔室66滲透或滴落并沿著燃料分隔器71經(jīng)由氣體孔口 92排放到燃燒室中。因此，可以基本上防止由滴入燃燒室中的未燃燒的柴油燃料造成的不必要的煙的出現(xiàn)。此外，密封件250可以用于基本上防止燃燒氣體進(jìn)入噴射器12并與柴油燃料腔室66中的柴油燃料混合，就像本可能在點(diǎn)火后發(fā)生的那樣。
[0049]在圖7中，噴射器12中的密封件252也構(gòu)造成用于防止柴油燃料從柴油燃料腔室66泄漏到氣體孔口 92內(nèi)。與密封件250 —樣，密封件252可以構(gòu)造為動態(tài)密封(件)或靜態(tài)密封(件)，兩者均可適于承受噴射器12內(nèi)的快速壓力變化。密封件252可以適于作為能夠在存在快速溫度和壓力變化的環(huán)境中提供恒定密封的O形圈。與圖6中的密封件250相似，密封件252也用于基本上防止柴油燃料自柴油燃料腔室66滲透或滴落并沿著燃料分隔器71經(jīng)由氣體孔口 92排放到燃燒室中。此外，密封件252可以用于基本上防止可能例如在點(diǎn)火后發(fā)生的、燃燒氣體從燃燒室侵入噴射器12內(nèi)的情況。
[0050]此外，圖8示出了一實(shí)施例，在該實(shí)施例中雙燃料噴射器12可以結(jié)合使用密封件250和252，用以基本上防止柴油燃料經(jīng)由氣體孔口 92排放到燃燒室中，以及防止在點(diǎn)火后燃燒氣體從燃燒室侵入噴射器12。密封件250和252可以分別構(gòu)造成插入式密封件和改良的套筒。
[0051]本描述僅用于說明性目的，而不應(yīng)被解釋為以任何方式縮小本發(fā)明的范圍。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以對本發(fā)明公開的實(shí)施例做出各種修改而不脫離本發(fā)明的充分和公平的范圍和精神。其它方案、特征和優(yōu)點(diǎn)將在審閱附圖和所附權(quán)利要求之后顯而易見。
【權(quán)利要求】
1.一種雙燃料噴射器(12)，包括: 噴射器體部(50)，該噴射器體部構(gòu)造成用于接收第一燃料和第二燃料； 噴嘴，該噴嘴具有用于噴射所述第一燃料的第一組孔口和用于噴射所述第二燃料的第二組孔口 ； 設(shè)置在第一燃料止回閥腔室中的第一燃料止回閥針，所述第一燃料止回閥針限定出內(nèi)部腔室； 設(shè)置在所述第一燃料止回閥針的所述內(nèi)部腔室中的第二燃料止回閥針，所述第二燃料止回閥針能在第二燃料止回閥腔室內(nèi)移動； 具有第一端部(114)和第二端部(116)的燃料分隔器(71)，所述燃料分隔器(71)設(shè)置在所述內(nèi)部腔室中位于所述第一燃料止回閥針與所述第二燃料止回閥針之間，所述燃料分隔器(71)的第二端部(116)設(shè)置成與所述噴嘴密封接觸和構(gòu)造成用于防止所述第一燃料與所述第二燃料混合；和 至少一個(gè)密封件(250)，該至少一個(gè)密封件構(gòu)造成用于防止所述第二燃料從所述第二燃料止回閥腔室泄漏到所述第一組孔口內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料噴射器(12)，其特征在于，所述至少一個(gè)密封件(250)以環(huán)繞所述第二燃料止回閥針的內(nèi)部的接觸恒定線設(shè)置在接合面(260)處、位于所述燃料分隔器(71)的第一端部(114)和第二偏壓彈簧(112)的底端部(117)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料噴射器(12)，其特征在于，所述至少一個(gè)密封件(250)設(shè)置在所述燃料分隔器(71)與所述第二燃料止回閥針之間，并位于介于所述燃料分隔器(71)的第一端部(114)與所述燃料分隔器(71)的第二端部(116)之間的位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料噴射器(12)，其特征在于，所述至少一個(gè)密封件(250)包括: 第一密封件(250)，該第一密封件以環(huán)繞所述第二燃料止回閥針的內(nèi)部的接觸恒定線設(shè)置在接合面(260)處、位于所述燃料分隔器(71)的第一端部(114)與第二偏壓彈簧(112)的底端部(117)之間；以及 第二密封件(250)，該第二密封件設(shè)置在所述燃料分隔器(71)與所述第二燃料止回閥針之間，并位于介于所述燃料分隔器(71)的第一端部(114)與所述燃料分隔器(71)的第二端部(116)之間的位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料噴射器(12)，其特征在于: 所述第一燃料止回閥針能在第一位置與第二位置之間移動，在所述第一位置所述第一燃料止回閥針阻斷與所述第一組孔口的流體連通，在所述第二位置所述第一燃料止回閥針至少部分地允許與所述第一組孔口流體連通，以及 所述第二燃料止回閥針能在所述第二燃料止回閥腔室內(nèi)在第一位置與第二位置之間移動，在所述第一位置所述第二燃料止回閥針阻斷與所述第二組孔口的流體連通，在所述第二位置所述第二燃料止回閥針至少部分地允許與所述第二組孔口流體連通。
6.一種雙燃料共軌燃料系統(tǒng)(10)，包括: 第一燃料源； 第二燃料源； 第一燃料軌；第二燃料軌； 至少一個(gè)第一燃料泵(38)，其構(gòu)造成用于對來自所述第一燃料源的所述第一燃料加壓并將所述第一燃料輸送至所述第一燃料軌； 至少一個(gè)第二燃料泵(38)，其構(gòu)造成用于對來自所述第二燃料源的第二燃料加壓并將所述第二燃料輸送至所述第二燃料軌； 雙燃料噴射器(12)，該雙燃料噴射器流體地聯(lián)接至所述第一燃料軌和所述第二燃料軌，并且還包括: 噴射器體部(50)，該噴射器體部構(gòu)造成用于接收來自所述第一燃料源的所述第一燃料和來自所述第二燃料源的所述第二燃料； 噴嘴，該噴嘴具有用于噴射所述第一燃料的第一組孔口和用于噴射所述第二燃料的第二組孔口 ； 設(shè)置在第一燃料止回閥腔室中的第一燃料止回閥針，所述第一燃料止回閥針限定出內(nèi)部腔室； 設(shè)置在所述第一燃料止回閥針的所述內(nèi)部腔室中的第二燃料止回閥針，所述第二燃料止回閥針能在第二燃料止回閥腔室內(nèi)移動； 具有第一端部(114)和第二端部(116)的燃料分隔器(71)，所述燃料分隔器(71)設(shè)置在所述內(nèi)部腔室中位 于所述第一燃料止回閥針與所述第二燃料止回閥針之間，所述燃料分隔器(71)的第二端部(116)設(shè)置成與所述噴嘴密封接觸并構(gòu)造成用于防止所述第一燃料與所述第二燃料混合；和 至少一個(gè)密封件(250)，其構(gòu)造成用于防止所述第二燃料從所述第二燃料止回閥腔室泄漏到所述第一組孔口內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述至少一個(gè)密封件(250)以環(huán)繞所述第二燃料止回閥針的內(nèi)部的接觸恒定線設(shè)置在接合面(260)處、位于所述燃料分隔器(71)的第一端部(114)與第二偏壓彈簧(112)的底端部(117)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述至少一個(gè)密封件(250)設(shè)置在所述燃料分隔器(71)與所述第二燃料止回閥針之間，并位于介于所述燃料分隔器(71)的第一端部(114)與所述燃料分隔器(71)的第二端部(116)之間的位置處。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述至少一個(gè)密封件(250)包括: 第一密封件(250)，其以環(huán)繞所述第二燃料止回閥針的內(nèi)部的接觸恒定線設(shè)置在接合面(260)處、位于所述燃料分隔器(71)的第一端部(114)與第二偏壓彈簧(112)的底端部(117)之間；以及 第二密封件(250)，其設(shè)置在所述燃料分隔器(71)與所述第二燃料止回閥針之間，并位于介于所述燃料分隔器(71)的第一端部(114)與所述燃料分隔器(71)的第二端部(116)之間的位置處。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)(10)，其特征在于: 所述第一燃料止回閥針能在第一位置與第二位置之間移動，在所述第一位置所述第一燃料止回閥針阻斷與所述第一組孔口的流體連通，在所述第二位置所述第一燃料止回閥針至少部分地允許與所述第一組孔口流體連通，以及所述第二燃料止回閥針能在所述第二燃料止回閥腔室內(nèi)在第一位置與第二位置之間移動，在所述第一位置所述第二燃料止回閥針阻斷與所述第二組孔口的流體連通，在所述第二位置所述第二燃 料止回閥針至少部分地允許與所述第二組孔口流體連通。
【文檔編號】F02M61/16GK104011366SQ201280064115
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】M·F·索馬斯, H·金, X·丁 申請人:卡特彼勒公司