專利名稱：雙燃料共軌系統(tǒng)和使用該雙燃料共軌系統(tǒng)的發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及雙燃料發(fā)動機，更具體地說，涉及用于向發(fā)動機分別提供氣體和液體燃料的雙燃料共軌系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣體燃料發(fā)動機相對于壓燃式發(fā)動機來說，以其清潔燃燒能力著稱。然而，氣體燃料公知的是難以進行成功的點火。一些氣體燃料發(fā)動機利用火花塞，而其他發(fā)動機已知是利用少量餾出柴油燃料，餾出柴油燃料被壓燃，繼而點燃更大量充入的氣體燃料。實際上發(fā)動機中及周圍的空間限制使得難以為與給每個燃燒室供應(yīng)兩種不同燃料相關(guān)聯(lián)的所有管路和硬件找到空間。關(guān)于此，加拿大專利2635410致力于教導(dǎo)一種雙燃料連接器，其依賴于單個管路構(gòu)件(quill)，該管路構(gòu)件包括兩個不同的內(nèi)部通道，以便于同燃料噴射器的兩個不同燃料入口進行流體連接。然而，該文獻并沒有教導(dǎo)用來防止兩種不同燃料之間的燃料泄漏以及從任一燃料供應(yīng)裝置向大氣(所述管子在大氣中接觸燃料噴射器)的燃料泄漏的實際策略。美國專利7373931教導(dǎo)了一種雙燃料發(fā)動機，其利用少量壓燃的餾出柴油燃料來點燃更大量充入的氣體燃料。該文獻教導(dǎo)了使用具有套置針閥構(gòu)件的燃料噴射器，以便于從相同噴射器將氣體和液體兩種燃料都噴射進每個發(fā)動機缸中。然而，這種噴射器結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致燃料間的交叉泄漏、燃料向發(fā)動機缸中的泄漏、以及在批量生產(chǎn)燃料噴射器時可能導(dǎo)致顯著性能變化的重疊公差。另外，這種噴射器結(jié)構(gòu)自身要求根據(jù)單獨噴射燃料還是同時噴射燃料有不同的噴射模式。本發(fā)明旨在解決上述的一個以上的問題。

發(fā)明內(nèi)容
—方面，一種發(fā)動機包括限定多個缸的發(fā)動機殼體。一種雙燃料系統(tǒng)包括多個燃料噴射器，每個燃料噴射器都包括被定位成用于向一個缸內(nèi)直接噴射的末端部件，所述末端部件限定了多個氣體噴嘴出口和多個液體噴嘴出口。所述雙燃料系統(tǒng)包括多個外管和多個內(nèi)管，每一個都在管路構(gòu)件和所述燃料噴射器之一之間延伸。所述內(nèi)管位于所述外管內(nèi)，并被壓縮在所述管路構(gòu)件上的錐座和所述燃料噴射器之一上的錐座之間。所述雙燃料系統(tǒng)還包括氣體燃料共軌，所述氣體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和限定在所述內(nèi)管和所述外管之間的外通道流體連接于每一個所述燃料噴射器。所述雙燃料系統(tǒng)還包括液體燃料共軌，所述液體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和由所述內(nèi)管限定的內(nèi)通道流體連接于每一個所述燃料噴射器。另一方面，一種雙燃料系統(tǒng)包括多個燃料噴射器，每一個燃料噴射器都包括具有末端部件的噴射器本體，所述末端部件限定了多個氣體噴嘴出口和多個液體噴嘴出口。多個內(nèi)管和多個外管在管路構(gòu)件和所述燃料噴射器之一之間延伸。每個所述內(nèi)管都位于相應(yīng)的一個所述外管內(nèi)，并被壓縮在所述管路構(gòu)件上的錐座和所述燃料噴射器之一上的錐座之間。氣體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和限定在所述內(nèi)管和所述外管之間的外通道流體連接于每一個所述燃料噴射器。液體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和由所述內(nèi)管限定的內(nèi)通道流體連接于每一個所述燃料噴射器。多個第一壓縮負載調(diào)節(jié)器均被可操作地聯(lián)接以調(diào)節(jié)不同的一個所述內(nèi)管上面的壓縮負載。多個第二壓縮負載調(diào)節(jié)器均被可操作地聯(lián)接以調(diào)節(jié)不同的一個所述外管上面的壓縮負載。
再一方面，一種操作具有雙燃料系統(tǒng)的發(fā)動機的方法包括將氣體燃料經(jīng)過多個燃料噴射器的多個氣體噴嘴出口噴射進發(fā)動機缸中。液體燃料經(jīng)過多個液體噴嘴出口噴射進所述發(fā)動機缸中。在液體燃料噴射事件的過程中，液體燃料經(jīng)過管路構(gòu)件和由內(nèi)管限定的內(nèi)通道從液體共軌運動到所述燃料噴射器之一。在氣體燃料噴射事件的過程中，氣體燃料經(jīng)過所述管路構(gòu)件和限定在所述內(nèi)管和外管之間的外通道從氣體燃料共軌運動到所述燃料噴射器之一。通過將所述內(nèi)管壓縮在所述管路構(gòu)件上的錐座和所述燃料噴射器之一上的錐座之間，防止液體燃料泄漏進氣體燃料。通過將液體燃料軌加壓到大于氣體燃料軌的程度，防止氣體燃料泄漏進液體燃料。通過將氣體噴嘴出口和液體噴嘴出口定位在所述燃料噴射器之一的末端部件中，防止氣體燃料泄漏進發(fā)動機缸中。所噴射的氣體燃料通過壓燃液體燃料點燃。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機和雙燃料共軌系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖I的雙燃料系統(tǒng)的一部分的側(cè)剖視圖；圖3是圖I中的一個燃料噴射器的頂部的側(cè)剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個方面的燃料噴射器的底部的側(cè)剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明另一方面的燃料噴射器的底部的側(cè)剖視圖；和圖6是表示在圖I的雙燃料系統(tǒng)以雙燃料供給模式和跛行回家(limp home)模式操作時控制閥位置、氣體和液體燃料軌壓力和噴射速率隨時間變化的一組曲線。
具體實施例方式參見圖1，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機5利用雙燃料共軌系統(tǒng)10。發(fā)動機5包括發(fā)動機殼體6，發(fā)動機殼體6限定多個缸7，只示出了其中的一個缸。雙燃料系統(tǒng)10包括多個燃料噴射器12 (只示出了一個)，每一個燃料噴射器12都包括具有末端部件71的噴射器本體70。末端部件71被定位成用于直接將氣體燃料和/或液體燃料噴射進一個發(fā)動機缸7內(nèi)。該雙燃料系統(tǒng)10包括多個外管40和多個內(nèi)管50，每一個管都伸進發(fā)動機殼體6中，在管路構(gòu)件30和一個燃料噴射器12之間延伸。每一個內(nèi)管50都被壓縮在關(guān)聯(lián)管路構(gòu)件30上的錐座和一個燃料噴射器12上的錐座之間。于是,每一個發(fā)動機缸7都有一個關(guān)聯(lián)的燃料噴射器12、一個外管40、一個內(nèi)管50和一個管路構(gòu)件30。該雙燃料系統(tǒng)10包括氣體燃料共軌16，氣體燃料共軌16經(jīng)過一個管路構(gòu)件30和限定在內(nèi)管50和外管40之間的外通道49流體連接于每一個燃料噴射器12。液體燃料共軌14經(jīng)過一個管路構(gòu)件30和由內(nèi)管50限定的內(nèi)通道51流體連接于每一個燃料噴射器12。電子控制器15與每一個燃料噴射器12控制連通，以選擇性地控制氣體和液體兩種燃料噴射事件的定時和數(shù)量。電子控制器15還與被可操作地聯(lián)接以控制氣體燃料共軌16中的壓力的氣體壓力控制裝置20控制連通，以及與被可操作地聯(lián)接以控制液體燃料共軌14中的壓力的液體壓力控制裝置22控制連通。雖然諸如甲烷、丙烷等的各種氣體在本發(fā) 明的范圍內(nèi)，但是，含有多種氣體種類的混合物的天然氣特別適合于本發(fā)明。此外，針對發(fā) 動機5壓縮比時的壓燃能力來選擇液體燃料。例如，液體燃料可以是餾出柴油燃料或某些 其他液體燃料，這些液體燃料適合于壓燃以繼而點燃一個發(fā)動機缸7中充入的氣體燃料。在圖示實施例中，天然氣在低溫液化天然氣罐21中以液態(tài)保持?？勺兣帕康蜏乇?由電子控制器15控制，以經(jīng)過濾器和熱交換器泵出液化天然氣，使其膨脹為氣體，保持在 存儲器中。根據(jù)本發(fā)明的氣體壓力控制裝置20包括電控閥，該電控閥將受控量的氣體燃料 從供應(yīng)側(cè)(存儲器)供應(yīng)給氣體燃料共軌16。當發(fā)動機5安裝在諸如礦用卡車等移動機械 上時，這里所描述的天然氣供應(yīng)策略特別合適。另一方面，如果發(fā)動機5是靜止的，那么，氣 體壓力控制裝置可以連接于可用天然氣源，接著以受電子控制器15控制以在軌16中維持 希望壓力的方式壓縮和供給氣體燃料共軌16。向液體燃料共軌14供應(yīng)液體燃料起始于罐23。在圖示實施例中，液體燃料壓力控 制裝置22包括本領(lǐng)域公知類型的高壓共軌燃料泵，其輸出可以由電子控制器15控制，以在 液體共軌14中維持希望壓力。另一種替換方式可以包括固定排量泵和軌壓力控制閥，為了 控制液體燃料共軌14中的壓力，軌壓力控制閥將一定量的燃料返回到罐23。所有這些可替 換策略都落入本發(fā)明的預(yù)期范圍內(nèi)。在發(fā)動機5用于移動機械的情況下，為了說明以標準雙燃料供給構(gòu)型操作時這兩 個罐21和23的預(yù)期消耗速率，本發(fā)明想到使用液化天然氣罐21，其容量大于餾出柴油燃料 罐23 (容積可以大65% )。在以標準雙燃料供給構(gòu)型操作時，向發(fā)動機5的90% (質(zhì)量百 分比)以上的燃料傳輸是天然氣形式，不到10% (質(zhì)量百分比)是餾出柴油燃料的形式。 罐21和23的這種尺寸差異也能解決各液體的密度以及兩種燃料的不同熱值，還能解決天 然氣作為液體儲存但作為氣體噴射、而餾出柴油燃料作為液體儲存并作為液體噴射進發(fā)動 機5中的事實。當操作在對應(yīng)于標準操作的雙燃料供給模式下時，電子控制器15能夠?qū)?體燃料共軌16維持在中低壓力，而將液體燃料共軌14維持在中高壓力。如果發(fā)動機5操 作在跛行回家燃料供給模式，電子控制器15可以被配置為將氣體燃料共軌16維持在低壓 力，而將液體燃料共軌14維持在高壓力。為了清楚起見，所指出的高壓大于中高壓，中高壓 大于中低壓，中低壓大于低壓。參見圖2，雙燃料共軌系統(tǒng)10包括共軸管路構(gòu)件組件118，其將各燃料噴射器12 分別流體連接于液體共軌14和氣體共軌16。雖然本發(fā)明的構(gòu)思可以應(yīng)用于不同類型的 發(fā)動機的各種燃料，但圖示實施例特別適合于利用餾出柴油燃料進行壓燃的氣體燃料發(fā)動 機。換言之，與雙燃料共軌系統(tǒng)10關(guān)聯(lián)的發(fā)動機可以主要燃燒自第二共軌16供應(yīng)的液化 天燃氣，并在燃燒事件過程中通過壓燃更少量的來自共軌14的餾出柴油燃料點燃發(fā)動機 燃燒空間中的充入氣體。共軸管路構(gòu)件組件118包括至少部分地位于單元塊120中的管路構(gòu)件30。該管路 構(gòu)件包括第一燃料通道32，其在第一燃料出口 34和流體連接于第一共軌14的第一燃料入 口 33之間延伸。管路構(gòu)件30還限定第二燃料通道35，其在第二燃料出口 37和流體連接于 第二共軌16的第二燃料入口 36之間延伸。管路構(gòu)件30使用已知硬件(例如接頭)和技 術(shù)流體連接于軌14和16。來自第一共軌14的燃料經(jīng)過穿過內(nèi)管50的內(nèi)通道51運動通過 發(fā)動機殼體6 (發(fā)動機頭)，而來自第二共軌16的燃料在限定于內(nèi)管50和外管40之間的外通道49中運動到燃料噴射器12。內(nèi)管50可以具有本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的結(jié)構(gòu)，其中，內(nèi)管50包括圓化或者錐形端部，這些端部壓縮在管路構(gòu)件30的錐座38和燃料噴射器12的內(nèi)錐座55之間。于是，內(nèi)管50內(nèi)的流體通道51在管路構(gòu)件30的第一燃料出口 34和燃料噴射器12的內(nèi)燃料入口 57之間延伸。外管40可以不與內(nèi)管50接觸，其內(nèi)徑大于內(nèi)管50的外徑，以限定細長外通道49，外通道49的一端通向管路構(gòu)件30的第二燃料出口 37，另一端通向燃料噴射器12的外燃料入口 48。外管40包括圓化或者錐形端部，該端部被壓縮成密封接觸燃料噴射器12的外錐座46。外燃料入口 48開口在管40的內(nèi)徑和內(nèi)管50的外表面之間。于是，燃料噴射器12限定了同心地圍繞內(nèi)錐座55的外錐座46。此外，燃料噴射器12包括由內(nèi)錐座55環(huán)繞的內(nèi)燃料入口 57和位于內(nèi)錐座57和外錐座46之間的外燃料人口 48。
外管40壓縮在管路構(gòu)件30和燃料噴射器12之間。具體地說，外管40包括與外錐座46密封接觸的圓化或錐形端部和接收在管路構(gòu)件30限定的孔中的相對端部。外管40的一個端部41經(jīng)位于外管40和管路構(gòu)件30之間的空間45中的0型圈80密封。0型圈80通過支撐圈86克服來自第二共軌16的壓力保持就位，而支撐圈86由螺紋聯(lián)接到管路構(gòu)件30的帽87保持就位。通過壓縮負載調(diào)節(jié)器60施加到負載肩42的軸向力，外管40被壓縮到燃料噴射器12的外座46上面，壓縮負載調(diào)節(jié)器60包括與負載肩42接觸的接觸表面64。壓縮負載調(diào)節(jié)器60包括外螺紋65，外螺紋65匹配由單元塊120的基部121限定的一組內(nèi)螺紋。壓縮負載調(diào)節(jié)器60包括工具接合表面62，工具接合表面62位于單元塊120的中空內(nèi)部124中，以便于調(diào)節(jié)外管40上的壓縮負載。于是，通過用壓縮負載調(diào)節(jié)器60將外管40上的壓縮負載設(shè)定在預(yù)定閾值之上以促進外錐座46處的密封，并用0型圈80密封另一端部，防止了來自共軌16的第二燃料泄漏到周圍環(huán)境。通過單獨的負載調(diào)節(jié)器66，促進了內(nèi)管50的相對端部處的密封，該負載調(diào)節(jié)器66包括匹配于由單元塊120的基部121限定的內(nèi)螺紋的螺紋68。負載調(diào)節(jié)器66包括工具接合表面67，該工具接合表面67位于單元塊120的外側(cè)，便于壓縮負載調(diào)節(jié)器66沿著公共中心線54運動。換言之，壓縮負載調(diào)節(jié)器70沿著公共中心線54推管路構(gòu)件30，以將內(nèi)管50壓縮在管路構(gòu)件30的錐座38和燃料噴射器12的錐座55之間。因為外管40的一個端部41能在管路構(gòu)件30內(nèi)滑動，所以，能獨立地調(diào)節(jié)內(nèi)管50和外管40上的相應(yīng)壓縮負載，以更好地保證所有錐座38、55、46處的合適密封。于是，通過用壓縮負載調(diào)節(jié)器66將內(nèi)管50上的壓縮負載設(shè)定為高于預(yù)定閾值，防止了源自共軌14的第一燃料泄漏到第二燃料中。此夕卜，防止來自共軌16的第二燃料泄漏到來自共軌14的第一燃料中可以包括設(shè)定共軌14中的壓力高于共軌16中的壓力。外管40、內(nèi)管50、壓縮負載調(diào)節(jié)器60、壓縮負載調(diào)節(jié)器70、錐座38、內(nèi)錐座55和外錐座46都共用公共中心線54。參照附圖描述的密封策略之外的針對內(nèi)管50和外管40中的一個或二者的其他密封策略也落入本發(fā)明的預(yù)期范圍內(nèi)。如圖所示，管路構(gòu)件30可至少部分地位于單元塊120內(nèi)，單元塊120包括基部121和蓋122，蓋122可以通過多個緊固件126附接到基部121?；?21可以包括便于用螺栓128將單元塊120附接到發(fā)動機頭(殼體6)的法蘭。如圖中所示，管路構(gòu)件30的第一燃料入口 33和第二燃料入口 36可以位于單元塊120的外面?？梢园▔|片127，用以調(diào)節(jié)錐座38和錐座57之間的距離，以補償燃料系統(tǒng)和發(fā)動機部件之間的幾何公差。試圖經(jīng)0型圈80泄漏進單元塊120的中空內(nèi)部124中的任何第二燃料可以經(jīng)通氣開口 123排放到周圍環(huán)境。于是，在共軌16中的燃料在大氣壓力下不是氣體的情況下，可以省略通氣開ロ 123。 除了通氣開ロ 123，中空內(nèi)部124可以由接觸管路構(gòu)件30和單元塊120并環(huán)繞第一燃料通 道32的0型圈81基本封閉。此外，第二 0型圈82可以接觸管路構(gòu)件30和單元塊120并 環(huán)繞第二燃料通道35。于是，通氣開ロ 123在單元塊120的中空內(nèi)部124和外表面125之 間延伸，并暴露到大氣。共軸管路構(gòu)件組件118還可以包括法蘭83、套環(huán)85和螺栓84，以促進管路構(gòu)件30 和共軌14之間的密封流體連接。雖然共軸管路構(gòu)件組件118被表示為包括単獨的單元塊 120和管路構(gòu)件30，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，這兩個部件的功能和結(jié)構(gòu)可以合并到 單個部件，這并不超出本發(fā)明的范圍。現(xiàn)參見圖3 5，每ー個燃料噴射器12都包括兩個控制閥76，這兩個控制閥76由 同電子控制器15控制連通的相應(yīng)電致動器各自致動。在圖示實施例中，兩個控制閥76每 一個都是二通閥，可以打開和關(guān)閉通向低壓排放出ロ 77的相應(yīng)通道。如圖I所示，排放出 ロ 77經(jīng)排放回流管線24流體連接于罐23。于是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，燃料噴射器 12的全部控制功能可以以本領(lǐng)域公知的方式使用液體燃料作為液壓介質(zhì)來實現(xiàn)。圖4和5 示出了燃料噴射器12底部的兩個不同形式。圖4所示的形式中，燃料噴射器具有同心的成 組氣體噴嘴出ロ 90a和液體燃料噴嘴出ロ 96a，而圖5所示的構(gòu)型中，氣體噴嘴出ロ 90b與 液體燃料噴嘴出ロ 96b是并列的。這兩個不同燃料噴射器形式中的相同特征用相同的附圖 標記標示，但在圖4的雙同心構(gòu)型情況下附圖標記包含“a”，在圖5的并列形式情況下附圖 標記包含“b”。在這兩種形式中，相應(yīng)的氣體針73和液體針坐落在噴射器本體70的相同末 端部件71上的不同位置。另外參見圖6，在氣體噴射事件過程中，兩個控制閥76中的ー個被致動，以將壓力 控制腔92流體連接于排放出ロ 77。當完成該動作時，控制腔92中的壓カ下降，使得氣體 針73克服致偏彈簧的作用升向打開位置，以將氣體噴嘴腔91流體連接于氣體噴嘴出ロ 90。 當燃料噴射器12處于氣體噴射構(gòu)型吋，由于壓カ控制腔92總是經(jīng)小孔流體連接于液體噴 嘴供應(yīng)通道98，液體燃料共軌14流體連接于排放出ロ 77。液體噴嘴供應(yīng)通道總是流體連 接于內(nèi)燃料入口 57(圖2)。當兩個控制閥76處于液體噴射構(gòu)型吋，兩個閥中的另外ー個 被致動，以將液體共軌14通過第二壓カ控制腔95流體連接于排放出ロ 77，第二壓カ控制 腔95也總是流體連接于液體噴嘴供應(yīng)通道98中的高壓。這兩個控制閥76還具有組合噴 射構(gòu)型，其中，兩個控制閥76都運動到打開位置，使得液體燃料共軌14經(jīng)第一壓カ控制腔 92和并行地經(jīng)第二壓カ控制腔95流體連接于排放出ロ 77。最后，這兩個控制閥76具有非 噴射構(gòu)型，其中，通過使得兩個控制閥76都處于關(guān)閉位置，阻斷液體燃料共軌14與排放出 n 77。在燃料噴射器12的這兩種形式中，氣體針73完全位于噴射器本體70的內(nèi)部，導(dǎo) 引表面75在噴射器本體70的導(dǎo)引部件72中在第一壓カ控制腔92和氣體噴嘴腔91之間 延伸。氣體噴嘴腔91總是流體連接于氣體燃料共軌16，并因此處于同氣體燃料共軌16大 體相同的壓カ。氣體針73的一段74和導(dǎo)引部件72限定一部分環(huán)形容腔94，該部分環(huán)形容 腔94總是經(jīng)流體連接于液體噴嘴供應(yīng)通道98的分支通道流體連接于液體共軌14。這種結(jié) 構(gòu)保持導(dǎo)引間隙93中的潤滑性。エ業(yè)實用性CN 102635472 AVrL ^6/7 X
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/hWff T^it Ma^iilê^^ il^o Wft^M$4nif4H 12MWltì n 90M#M$4 itì P 967i MX^ilA ^RMTê, Aa0JMMBtI4H 12 il10過使得每一個氣體針結(jié)構(gòu)和液體針結(jié)構(gòu)在其運動、坐落和致偏特征方面完全獨立，避免了重疊公差和其他不確定性。這種策略可以更好進行隨相同控制信號表現(xiàn)一致的燃料噴射器的批量生產(chǎn)。最后，本發(fā)明的發(fā)動機5想出了正常雙燃料供給模式和只噴射液體燃料的跛行回家模式。例如，如果氣體燃料系統(tǒng)中發(fā)生故障或者如果氣體燃料供應(yīng)耗盡，那么，電子控制器15可以使得或允許發(fā)動機從雙燃料供給模式切換到跛行回家模式。
如圖6最佳所示，雙燃料供給模式的特征是大氣體噴射量138和少量液體燃料噴射135。另一方面，跛行回家模式的特征可以是沒有氣體噴射但是有大量液體燃料噴射136。此外，正常雙燃料供給模式的特征是氣體共軌16和液體共軌14分別維持在中低壓力和中高壓力。另一方面，跛行回家模式的特征可以是氣體燃料共軌被衰減成或者維持在低壓力，而液體共軌14中的壓力增加到高壓力133 (也許大于IOOMPa)。當操作在雙燃料供給模式時，較少噴射的液體餾出柴油燃料被壓燃，繼而點燃至少部分事先噴射進發(fā)動機缸內(nèi)的較大量充入的氣體燃料，另一方面，在跛行回家模式過程中，發(fā)動機5的功能有點像傳統(tǒng)柴油發(fā)動機，其中，較大量的液體燃料在壓縮沖程的頂部死點處或附近噴射，以公知方式在噴射時瞬間點燃。這里的描述僅僅是說明性目的，不應(yīng)以任何方式被理解為縮小本發(fā)明的范圍。于是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，對于這里公開的實施方式可以做出各種變型，而不會超出本發(fā)明的充分、公平的范圍和精神。在審查附圖和權(quán)利要求時將會清楚其他方面、特征和優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機，包括 限定多個缸的發(fā)動機殼體； 雙燃料系統(tǒng)，所述雙燃料系統(tǒng)包括多個燃料噴射器，每個所述燃料噴射器都包括具有被定位成向所述多個缸之ー內(nèi)直接噴射的末端部件的噴射器本體，所述末端部件限定多個氣體噴嘴出口和多個液體噴嘴出口 ； 所述雙燃料系統(tǒng)包括多個外管，每ー個所述外管都伸進所述發(fā)動機殼體中，位于管路構(gòu)件和所述燃料噴射器之一之間； 所述雙燃料系統(tǒng)包括多個內(nèi)管，每ー個所述內(nèi)管都穿過所述外管之一伸進所述發(fā)動機殼體中，并被壓縮在所述管路構(gòu)件上的錐座和所述燃料噴射器之一上的錐座之間； 所述雙燃料系統(tǒng)包括氣體燃料共軌，所述氣體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和限定在所述內(nèi)管和所述外管之間的外通道流體連接于每ー個所述燃料噴射器；以及 所述雙燃料系統(tǒng)包括液體燃料共軌，所述液體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和由所述內(nèi)管限定的內(nèi)通道流體連接于每ー個所述燃料噴射器。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機，其中，所述雙燃料系統(tǒng)包括電子控制器，所述電子控制器與可操作地聯(lián)接于所述氣體燃料共軌的氣體壓カ控制裝置控制連通，以及與可操作地聯(lián)接于所述液體燃料共軌的液體壓カ控制裝置控制連通； 所述發(fā)動機具有雙燃料供給模式，其中，所述電子控制器將所述氣體燃料共軌維持在中低壓力，將所述液體燃料共軌維持在中高壓カ； 所述發(fā)動機具有跛行回家燃料供給模式，其中，所述電子控制器將所述氣體燃料共軌維持在低壓力，將所述液體燃料共軌維持在高壓カ；以及 所述高壓カ大于所述中高壓力，所述中高壓カ大于所述中低壓力，所述中低壓カ大于所述低壓力。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機，其中，所述氣體燃料共軌流體連接于至少ー個具有第一容量的低溫液化氣罐； 所述液體燃料共軌流體連接于至少ー個具有第二容量的液體罐； 所述第一容量大于所述第二容量；以及 所述雙燃料系統(tǒng)包括在噴射器排放出口和所述液體罐之間延伸的排放回流管線。
4.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機，其中，所述燃料噴射器的兩個控制閥具有氣體噴射構(gòu)型，其中，所述液體燃料共軌經(jīng)第一壓カ控制腔流體連接于所述燃料噴射器的排放出ロ ； 所述兩個控制閥具有液體噴射構(gòu)型，其中，所述液體燃料共軌經(jīng)第二壓カ控制腔流體連接于所述排放出ロ ； 所述兩個控制閥具有組合噴射構(gòu)型，其中，所述液體燃料共軌經(jīng)所述第一壓カ控制腔和并行地經(jīng)所述第二壓カ控制腔流體連接于所述排放出ロ ； 所述兩個控制閥具有非噴射構(gòu)型，其中，阻斷所述液體燃料共軌與所述排放出ロ。
5.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機，包括多個第一壓縮負載調(diào)節(jié)器，每ー個所述第一壓縮負載調(diào)節(jié)器都被可操作地聯(lián)接以調(diào)節(jié)不同的一個所述內(nèi)管上的壓縮負載； 多個第二壓縮負載調(diào)節(jié)器，每ー個所述第二壓縮負載調(diào)節(jié)器都被可操作地聯(lián)接以調(diào)節(jié)不同的一個所述外管上的壓縮負載；以及 所述第一壓縮負載調(diào)節(jié)器之一、所述第二壓縮負載調(diào)節(jié)器之一、所述外管之一和所述內(nèi)管之一的每ー個組合具有公共的中心線。
6.ー種雙燃料系統(tǒng)，包括 多個燃料噴射器，每ー個所述燃料噴射器都包括具有末端部件的噴射器本體，所述末端部件限定多個氣體噴嘴出口和多個液體噴嘴出ロ ； 多個外管，每ー個所述外管都在管路構(gòu)件和所述燃料噴射器之一之間延伸； 多個內(nèi)管，每ー個所述內(nèi)管都穿過所述外管之一伸進發(fā)動機殼體，并被壓縮在所述管路構(gòu)件上的錐座和所述燃料噴射器之一上的錐座之間； 氣體燃料共軌，所述氣體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和限定在所述內(nèi)管和所述外管之間的外通道流體連接于每ー個所述燃料噴射器； 液體燃料共軌，所述液體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和由所述內(nèi)管限定的內(nèi)通道流體連接于每ー個所述燃料噴射器； 多個第一壓縮負載調(diào)節(jié)器，每ー個所述第一壓縮負載調(diào)節(jié)器都被可操作地聯(lián)接以調(diào)節(jié)不同的一個所述內(nèi)管上的壓縮負載；以及 多個第二壓縮負載調(diào)節(jié)器，每ー個所述第二壓縮負載調(diào)節(jié)器都被可操作地聯(lián)接以調(diào)節(jié)不同的一個所述外管上的壓縮負載。
7.如權(quán)利要求6所述的雙燃料系統(tǒng)，其中，所述燃料噴射器的兩個控制閥具有氣體噴射構(gòu)型，其中，所述液體燃料共軌經(jīng)第一壓カ控制腔流體連接于所述燃料噴射器的排放出Π ； 所述兩個控制閥具有液體噴射構(gòu)型，其中，所述液體燃料共軌經(jīng)第二壓カ控制腔流體連接于所述排放出ロ ； 所述兩個控制閥具有組合噴射構(gòu)型，其中，所述液體燃料共軌經(jīng)所述第一壓カ控制腔和并行地經(jīng)所述第二壓カ控制腔流體連接于所述排放出ロ ； 所述兩個控制閥具有非噴射構(gòu)型，其中，阻斷所述液體燃料共軌與所述排放出ロ ；電子控制器，所述電子控制器與可操作地聯(lián)接于所述氣體燃料共軌的氣體壓カ控制裝置控制連通，以及與可操作地聯(lián)接于所述液體燃料共軌的液體壓カ控制裝置控制連通； 在雙燃料供給模式中，所述電子控制器將所述氣體燃料共軌維持在中低壓力，將所述液體燃料共軌維持在中高壓カ； 在跛行回家燃料供給模式中，所述電子控制器將所述氣體燃料共軌維持在低壓力，將所述液體燃料共軌維持在高壓カ； 所述高壓カ大于所述中高壓力，所述中高壓カ大于所述中低壓力，所述中低壓カ大于所述低壓力； 其中，所述燃料噴射器包括位于所述燃料噴射器中且具有導(dǎo)引表面的氣體針，所述導(dǎo)引表面在所述噴射器本體的導(dǎo)引部件中延伸、位于所述第一壓カ控制腔和流體連接于所述氣體燃料共軌的氣體噴嘴腔之間； 所述導(dǎo)引表面的一段和所述導(dǎo)引部件限定出與所述液體燃料共軌流體連接的一部分環(huán)形容腔； 其中，所述第一壓縮負載調(diào)節(jié)器之一、所述第二壓縮負載調(diào)節(jié)器之一、所述外管之一和所述內(nèi)管之一的每ー個組合具有公共的中心線。
8.ー種操作具有雙燃料系統(tǒng)的發(fā)動機的方法，所述雙燃料系統(tǒng)包括液體燃料共軌和氣體燃料共軌，通過伸進所述發(fā)動機、位于管路構(gòu)件和多個燃料噴射器之一之間的多個外管和穿過所述外管伸進所述發(fā)動機的多個內(nèi)管，所述液體燃料共軌和所述氣體燃料共軌流體連接于所述多個燃料噴射器，所述方法包括如下步驟 將氣體燃料經(jīng)過所述燃料噴射器之一的多個氣體噴嘴出口噴射進發(fā)動機缸中； 將液體燃料經(jīng)過多個液體噴嘴出口噴射進所述發(fā)動機缸中； 使液體燃料從所述液體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和由所述內(nèi)管限定的內(nèi)通道運動到所述燃料噴射器之一； 使氣體燃料從所述氣體燃料共軌經(jīng)過所述管路構(gòu)件和限定在所述內(nèi)管和所述外管之間的外通道運動到所述燃料噴射器之一； 通過將所述內(nèi)管壓縮在所述管路構(gòu)件上的錐座和所述燃料噴射器之一上的錐座之間，防止液體燃料泄漏進氣體燃料； 通過將所述液體燃料共軌加壓到大于所述氣體燃料共軌的程度，防止氣體燃料泄漏進液體燃料； 通過將氣體噴嘴出口和液體噴嘴出ロ定位在所述燃料噴射器之一的末端部件中，防止氣體燃料泄漏進發(fā)動機缸中； 通過壓燃液體燃料點燃所噴射的氣體燃料。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，包括如下步驟 將特征是噴射少量液體燃料的雙燃料供給模式切換到跛行回家模式； 所述切換步驟包括升高所述液體燃料共軌中的壓力，降低所述氣體燃料共軌中的壓力；以及 在所述跛行回家模式過程中，噴射并壓燃大量液體燃料。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，防止液體燃料泄漏的步驟包括利用多個第一負載調(diào)節(jié)器中的不同第一負載調(diào)節(jié)器單獨地調(diào)節(jié)每一個內(nèi)管中的壓縮負載； 防止氣體燃料向大氣泄漏的步驟包括利用多個第二負載調(diào)節(jié)器中的不同第二負載調(diào)節(jié)器單獨地調(diào)節(jié)每一個外管中的壓縮負載； 在雙燃料供給模式過程中，將所述液體燃料共軌維持在中高壓カ，將所述氣體燃料共軌維持在中低壓カ； 在跛行回家模式過程中，將所述液體燃料共軌維持在高壓力，將所述氣體燃料共軌維持在低壓カ； 防止氣體燃料泄漏進液體燃料包括利用與所述液體燃料共軌的流體連接對燃料噴射器的氣體針的導(dǎo)引表面和導(dǎo)引部件之間的一段間隙施壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙燃料共軌系統(tǒng)和使用該雙燃料共軌系統(tǒng)的發(fā)動機。用于發(fā)動機的雙燃料系統(tǒng)包括多個燃料噴射器，每個燃料噴射器都包括具有定位成用于直接噴射進一個發(fā)動機缸內(nèi)的末端部件的噴射器本體，所述末端部件限定了多個氣體噴嘴出口和多個液體噴嘴出口。每個燃料噴射器都經(jīng)過管路構(gòu)件和限定在內(nèi)管和外管之間的外通道流體連接于氣體燃料共軌。每個燃料噴射器都經(jīng)過管路構(gòu)件和由內(nèi)管限定的內(nèi)通道流體連接于液體燃料共軌。內(nèi)管和外管的每一個組合都伸進發(fā)動機殼體中，位于管路構(gòu)件和燃料噴射器之一之間。每個內(nèi)管延伸穿過一個外管并被壓縮在管路構(gòu)件上的錐座和燃料噴射器之一上的錐座之間。
文檔編號F02M41/00GK102635472SQ20121003456
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者H·金, M·F·索瑪斯 申請人:卡特彼勒公司