缸內動態(tài)氣體混和燃料噴射器和雙燃料發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及缸內動態(tài)氣體混和燃料噴射器和雙燃料發(fā)動機。具體地，一種雙燃料發(fā)動機利用壓縮點燃的先導噴射的液體柴油燃料來點燃每個發(fā)動機氣缸中的氣體燃料與空氣的混合物。氣體燃料以相對低的壓力直接從燃料噴射器噴射到發(fā)動機氣缸。液體柴油燃料從相同燃料噴射器直接噴射到發(fā)動機氣缸。壓縮沖程過程中的缸內動態(tài)氣體混和可潛在地減少在未燃燒燃料留駐在發(fā)動機氣缸內的裂縫體積中時會發(fā)生的碳氫化合物溜出。
【專利說明】缸內動態(tài)氣體混和燃料噴射器和雙燃料發(fā)動機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明整體涉及雙燃料發(fā)動機，更具體地涉及促進缸內動態(tài)氣體混和的燃料噴射器。
【背景技術】
[0002]通常的雙燃料發(fā)動機在相對低的氣體壓力(例如，100-200PSI)下操作，使得用傳統(tǒng)的噴嘴設計進行缸內噴射很困難。在這些發(fā)動機中，氣體燃料借助熏蒸或者端口噴射與空氣混合，以為少量液體柴油先導噴射提供均質混合物以便點燃。換句話說，壓縮點燃的少量柴油噴射用來點燃各個氣缸中的氣體燃料和空氣的均質混合物。這種方法會由于燃燒室的縫隙體積中存在的少量氣體燃料而對控制碳氫化合物潛入排氣中形成挑戰(zhàn)。共同擁有的美國專利申請公開文獻N0.U.S.2012/0187218顯示一種雙燃料發(fā)動機替代，其中相對高壓的氣體燃料被直接噴射到發(fā)動機氣缸。
[0003]本發(fā)明旨在上述的一個或多個問題。

【發(fā)明內容】

[0004]在一個方面，一種雙燃料發(fā)動機包括限定多個氣缸的發(fā)動機殼體。多個燃料噴射器每個具有噴射器主體，噴射器主體限定通向其中一個氣缸的液體噴嘴出口組和氣體噴嘴出口組。每個噴射器主體還限定液體燃料入口、氣體燃料入口和排放出口。每個燃料噴射器包括打開和關閉液體噴嘴出口組的液體針閥構件以及打開和關閉氣體噴嘴出口組的氣體針閥構件。每個燃料噴射器還包括可操作地聯(lián)接至液體針閥構件的第一電致動器和可操作地聯(lián)接至氣體針閥構件的第二電致動器。高壓液體燃料共軌流體連接到每個燃料噴射器的液體燃料入口。低壓氣體燃料共軌流體連接到每個燃料噴射器的氣體燃料入口。排放線路流體連接到排放出口。每個燃料噴射器包括排放環(huán)，其環(huán)繞氣體針閥構件并流體連接到排放出口。
[0005]在另一方面，一種燃料噴射器包括限定液體燃料入口、氣體燃料入口、液體噴嘴出口組、氣體噴嘴出口組和排放出口的噴射器主體。第一電致動器、第二電致動器、液體噴嘴腔室、氣體噴嘴腔室、第一針控制腔室和第二針控制腔室布置在噴射器主體中。液體噴嘴腔室、第一針控制腔室和第二針控制腔室流體連接到液體燃料入口。氣體噴嘴腔室流體連接到氣體燃料入口。第一控制閥構件可操作地聯(lián)接到所述第一電致動器并能夠在阻擋第一針控制腔室到排放出口的第一位置和將第一針控制腔室流體連接到排放出口的第二位置之間運動。第二控制閥構件可操作地聯(lián)接到所述第二電致動器并能夠在阻擋第二針控制腔室到排放出口的第一位置和將第二針控制腔室流體連接到排放出口的第二位置之間運動。液體針閥構件具有暴露于液體噴嘴腔室中的流體壓力的打開液壓表面和暴露于第一針控制腔室中的流體壓力的關閉液壓表面。液體針閥構件能夠在阻擋液體噴嘴腔室到液體噴嘴出口組的關閉位置和將液體噴嘴腔室流體連接到液體噴嘴出口組的打開位置之間運動。氣體針閥構件具有暴露于液體噴嘴腔室中的流體壓力的打開液壓表面和暴露于第二針控制腔室中的流體壓力的關閉液壓表面。氣體針閥構件能夠在阻擋氣體噴嘴腔室到氣體噴嘴出口組的關閉位置和將氣體噴嘴腔室流體連接到氣體噴嘴出口組的打開位置之間運動。排放環(huán)環(huán)繞氣體針閥構件并流體連接到所述排放出口。
[0006]在又一方面，一種操作發(fā)動機的方法包括將高壓液體燃料供應到燃料噴射器的液體燃料入口。將低壓氣體燃料供應到燃料噴射器的氣體燃料入口。氣體燃料被直接從燃料噴射器的氣體噴嘴出口組噴射到發(fā)動機氣缸。液體燃料被直接從燃料噴射器的液體噴嘴出口組噴射到發(fā)動機氣缸。通過從環(huán)繞氣體針閥構件的排放環(huán)朝著排放出口運動液體燃料來減少液體燃料到燃料噴射器的氣體噴嘴腔室的泄漏。壓縮點燃發(fā)動機氣缸中的噴射液體燃料。利用壓縮點燃的液體燃料點燃發(fā)動機氣缸中的空氣和噴射氣體燃料的混合物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是根據本發(fā)明的雙燃料發(fā)動機的示意圖；
[0008]圖2是圖1的發(fā)動機的一部分和用于該發(fā)動機的雙燃料共軌系統(tǒng)的立體圖；
[0009]圖3是圖2所示的發(fā)動機殼體的一部分的剖切立體圖以顯露一個燃料噴射器和發(fā)動機氣缸的結構；
[0010]圖4是經過根據本發(fā)明另一方面的同軸套筒組件的剖切側視圖；
[0011]圖5是根據本發(fā)明一方面的燃料噴射器的剖切前視圖；和
[0012]圖6是根據本發(fā)明另一方面的燃料噴射器的末端部分的剖切前視圖。
【具體實施方式】
[0013]先參考圖1-3，一種雙燃料發(fā)動機10包括安裝到限定多個發(fā)動機氣缸12的發(fā)動機殼體11的雙燃料共軌系統(tǒng)20?；钊?4定位成在每個發(fā)動機氣缸中在下止點位置和上止點位置之間往復，以限定大于14:1的壓縮比，其對應于允許液體柴油燃料以本領域公知的方式壓縮點燃的壓縮比。雙燃料共軌系統(tǒng)20確切地包括一個燃料噴射器25，其定位成直接噴射到多個發(fā)動機氣缸12中的每個氣缸中。低壓氣體燃料共軌21和高壓液體燃料共軌22流體連接到每個燃料噴射器25。每個燃料噴射器25還包括流體連接到清空到液體柴油燃料箱50的排放線路24的排放出口 105 (圖5)。適當設計的壓力調節(jié)器28可位于排放線路24中，以便使排放線路24中的壓力保持在氣體燃料共軌21中的壓力之上。壓力調節(jié)器28可以是簡單的孔口或者是本領域已知類型的實際閥。雙燃料共軌系統(tǒng)20還包括氣體供應和壓力控制裝置16以及液體供應和壓力控制裝置17。燃料噴射器25、氣體壓力供應和控制裝置16以及液體供應和壓力控制裝置17均以已知方式與電子發(fā)動機控制器15控制連通并受其控制。氣體供應和壓力控制裝置16可包括加壓低溫液化天然氣箱40，其出口流體連接到變量輸送低溫泵41。裝置16還可包括熱交換器42、蓄能器44、氣體過濾器43和控制氣體燃料到氣體燃料共軌21的供應和壓力的燃料調節(jié)模塊45。液體供應和壓力控制裝置17可包括液體柴油燃料箱50、燃料過濾器51和向液體燃料共軌22供應液體燃料并控制液體燃料共軌22中的壓力的電子控制的高壓泵52。
[0014]另外參考圖4，雙燃料共軌系統(tǒng)20可包括同軸套筒組件30，其具有與每個燃料噴射器25的公共錐形座27密封接觸的內套筒32和外套筒33。同軸套筒組件30的塊(block)31可與氣體燃料線路區(qū)段18和液體燃料線路區(qū)段19菊花鏈接在一起以分別限定氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22。菊花鏈中的最后一個同軸套筒組件30可具有一組插塞，以代替圖2中所示的配件。同軸套筒組件30流體定位在多個燃料噴射器25的每個和氣體燃料共軌21與液體燃料共軌22中的每個之間。
[0015]每個同軸套筒組件30可包括載荷調節(jié)夾具34，其具有在與內套筒32的軸線29交叉的載荷調節(jié)部位56與塊31接觸的樞轉表面75。載荷調節(jié)夾具34可限定分別接收第一緊固件81和第二緊固件80的緊固件狹槽77和緊固件孔76。載荷調節(jié)夾具34響應于對第一緊固件81和第二緊固件80的調節(jié)而在載荷調節(jié)部位56上樞轉。緊固件80和81可分別接收在塊31的緊固件孔54和緊固件狹槽55中。
[0016]每個同軸套筒組件30的每個塊31可限定氣體燃料共軌21的垂直于內套筒32的軸線29取向的區(qū)段。氣體燃料通道60在一端通往氣體燃料共軌21中并在另一端通往燃料噴射器25的第一燃料入口 101中。氣體燃料通道60的一區(qū)段定位在內套筒32和外套筒33之間。每個塊31還限定液體燃料共軌22的一區(qū)段。液體燃料通道61在一端通往液體燃料共軌22中并在其相對端通往燃料噴射器25的第二燃料入口 102中。雖然并非必要，氣體燃料通道60可包括止回閥67以防止液體燃料遷移到氣體燃料共軌21中。
[0017]為了捕捉通常在發(fā)動機10構建后的第一次操作過程中釋放到燃料流中的金屬碎片，同軸套筒組件30可包括氣體燃料邊緣過濾器36和液體燃料邊緣過濾器37。在所示的實施方式中，液體燃料邊緣過濾器37可定位在內套筒32中。氣體燃料邊緣過濾器36被顯示為定位在外套筒33內。本領域技術人員將會理解，邊緣過濾器36和37可定位在其他位置，或者被省略，而不脫離本發(fā)明的范圍。
[0018]現(xiàn)在另外參考圖5，每個燃料噴射器25包括噴射器主體100，該主體限定液體燃料入口 102 (圖4)、氣體燃料入口 101 (圖4)、液體噴嘴出口組104、氣體噴嘴出口組103和排放出口 105。第一電致動器111、第二電致動器122、液體噴嘴腔室116、氣體噴嘴腔室115、第一針控制腔室106和第二針控制腔室107都布置在噴射器主體100中。液體噴嘴腔室116、第一針控制腔室106和第二針控制腔室107都借助在圖5中的剖視圖中不可見的通路流體連接到液體燃料入口 102。氣體噴嘴腔室115也借助圖5的剖視圖中不可見的通路流體連接到氣體燃料入口 101。第一控制閥構件130可操作地聯(lián)接到第一電致動器111，并能夠在阻擋第一針控制腔室106到排放出口 105的第一位置和將第一針控制腔室106流體連接到排放出口 105的第二位置之間運動。第二控制閥構件135可操作地聯(lián)接到第二電致動器122，并能夠在阻擋第二針控制腔室107到排放出口 105的第一位置和將第二針控制腔室107流體連接到排放出口 105的第二位置之間運動。第一電致動器111包括第一電樞141，第二電致動器122包括第二電樞142。第一電致動器111和第二電致動器122可共用公共的定子144。第一控制閥構件130、第一電樞141、第二電樞142和第二控制閥構件135可沿著公共中心線125運動。但是，不同的幾何結構也落入本發(fā)明的預期范圍。
[0019]液體針閥構件110具有暴露于液體噴嘴腔室116 (和高壓液體燃料共軌22)中的流體壓力的打開液壓表面114和暴露于第一針控制腔室106中的流體壓力的關閉液壓表面
112。根據第一針控制腔室106中的壓力，液體針閥構件110能夠在與座113接觸從而阻擋液體噴嘴腔室116到液體噴嘴出口組104的關閉位置和不與座113接觸從而將液體噴嘴腔室116流體連接到液體噴嘴出口組104的打開位置之間運動。氣體針閥構件120具有暴露于液體噴嘴腔室116 (和高壓液體燃料共軌)中的流體壓力的打開液壓表面123和暴露于第二針控制腔室107中的流體壓力的關閉液壓表面121。根據第二針控制腔室107中的壓力，氣體針閥構件120能夠在與座108接觸從而阻擋氣體噴嘴腔室115到氣體噴嘴出口組103的關閉位置和不與座108接觸從而將氣體噴嘴腔室115流體連接到氣體噴嘴出口組103的打開位置之間運動。本領域技術人員將認識到，液體噴嘴腔室116中的壓力等于高壓液體燃料共軌22中的壓力，氣體噴嘴腔室115中的壓力等于低壓氣體燃料共軌21中的壓力。由于液體燃料共軌所處的壓力是氣體燃料共軌壓力的許多倍，排放環(huán)132環(huán)繞氣體針閥構件120并流體連接到排放出口 105，從而捕捉沿著氣體針閥構件120的外側朝著氣體噴嘴腔室115遷移的任何液體燃料。
[0020]在所示實施方式中，噴射器主體100包括限定液體噴嘴出口組104和氣體噴嘴出口組103的末端部件160。液體針閥構件110具有與末端部件160交互的引導交互部145，氣體針閥構件120具有與末端部件160交互的引導交互部147。平部(未顯示)可設置在液體針閥構件110上以便于燃料流過引導交互部145。排放環(huán)132可將氣體針閥構件120的上引導區(qū)段152與下引導區(qū)段153分開。排放環(huán)132借助排放通道129流體連接到排放出口。本領域技術人員將認識到，根據本發(fā)明的引導交互部145、147意味著運動部件(例如，針閥構件110、120)與非運動部件(例如，噴射器主體100)的對應引導孔具有閉合直徑間隙。在圖5的實施方式中，液體針閥構件110沿著第一中心線131運動，氣體針閥構件120沿著與第一中心線131平行但與其間隔開的第二中心線133運動。本領域技術人員將認識至IJ，具有雙同心針閥構件的燃料噴射器也落入本發(fā)明的預期范圍。
[0021]雖然并非必要，但第一針控制腔室106可由噴射器主體100、第一浮動套管127和液體針閥構件110的一端限定。第二針控制腔室107可由噴射器主體100、第二浮動套管128和氣體針閥構件120的一端限定。本領域技術人員將會認識到，相應的針閥構件110、120與其相應的浮動套管127和128具有閉合直徑間隙。第一彈簧155作用，以同時將第一針閥構件110朝著其向下關閉位置偏置并將第一浮動套管127向上偏置成與噴射器主體100接觸。同樣，第二彈簧157同時將氣體針閥120向下朝著其關閉位置偏置并將第二浮動套管128向上偏置成與噴射器主體100接觸。
[0022]雖然并非必要，但第一控制閥構件130可運動成與平座151接觸和不接觸，以關閉和打開第一針控制腔室106和排放出口 105之間的流體連接。同樣，第二控制閥構件135可運動成與第二平座156接觸和不接觸，以分別關閉和打開第二針控制腔室107和排放出口105之間的流體連接。當?shù)谝浑娭聞悠?11和第二電致動器122被斷電時，共享的彈簧146可用來將第一控制閥構件130和第二控制閥構件135偏置成與其相應的平座151和156接觸。本領域技術人員將會認識到，座151和156中的任一個或兩個都可以是錐形座，而不脫離本發(fā)明的預期范圍。
[0023]第一針控制腔室106可借助Z孔口 136和圖5的剖視圖中不可見的通路始終流體連接到液體燃料入口 102。因此，當?shù)谝浑娭聞悠?11被斷電，且第一控制閥130被保持與平座151接觸時，第一針控制腔室106中的壓力將是高的。當?shù)谝浑娭聞悠?11被通電，高壓可推動第一控制閥130離開平座151以經A孔口 138將第一針控制腔室106流體連接到排放出口 105。這造成作用在關閉液壓表面112上的壓力降允許液體針閥構件110提升到其打開位置，以開始液體燃料噴射事件。因此，第一電致動器111可被認為可操作地聯(lián)接到液體針閥構件110。同樣，在所示的實施方式中，第二針控制腔室107可借助Z孔口 137和圖5的剖視圖中不可見的流體通路始終流體連接到液體燃料入口 102。當?shù)诙娭聞悠?22被斷電時，第二控制閥構件135被保持與座156接觸，以阻擋第二針控制腔室107與排放出口 105之間的流體連接，造成作用在關閉液壓表面121上的高壓。當?shù)诙娭聞悠?22被通電時，第二針控制腔室107中的高壓可沿著虛線所示的隱藏通路作用，以推動第二控制閥135離開座156以經A孔口 139將第二針控制腔室流體連接到排放出口 105，造成作用在關閉液壓表面121上的壓力降。當壓力降低時，作用在打開液壓表面123上的高壓液體可造成氣體針閥構件120提升至其打開位置，從而開始氣體燃料從氣體噴嘴出口 103噴射。因此，第二電致動器122可被認為可操作地聯(lián)接到氣體針閥構件120。
[0024]液體和氣體燃料噴射事件都通過將液體燃料用作作用在相應打開液壓表面114、123和相應關閉液壓表面112、121上的控制流體來控制。雖然燃料噴射器25被示為利用兩通閥和平座，本領域技術人員將認識到，三通閥也可替代而不脫離本發(fā)明的范圍。在這種情況下，相應的控制腔室106和107可不始終流體連接到液體燃料入口，而是根據三通閥的位置間歇地連接到液體燃料入口。其他的控制策略可包括另外的孔口而不脫離本發(fā)明。在圖5的實施方式中，液體噴嘴出口組104和氣體噴嘴出口組103都可包括多個噴嘴出口，例如以本領域已知的方式圍繞相應的中心線131和133分布的六個噴嘴出口。可以預期構成氣體噴嘴出口組103的多個噴嘴出口的組合流動面積大于構成液體噴嘴出口組104的多個噴嘴出口的組合的總流動面積。
[0025]參考圖6，根據本發(fā)明的一種替代實施方式，燃料噴射器225包括限定只包括單個噴嘴出口 265的氣體噴嘴出口組的末端部件260。在該實施方式中，單個噴嘴出口 265可具有大于構成該替代實施方式中的液體噴嘴出口組的多個噴嘴出口的總流動面積的流動面積。這種策略可允許更大的流動面積，使得足夠充量的氣體可在壓縮沖程中早早地在有限的可用時間中輸送到發(fā)動機氣缸。另外，這種實施方式的不同還在于它包括環(huán)繞氣體針閥構件220并位于氣體噴嘴腔室215和排放環(huán)232之間的任選的O型圈密封件268。
[0026]工業(yè)實用性
[0027]本發(fā)明總體上能夠應用于利用少量先導噴射的液體柴油燃料來點燃更大充量的氣體燃料的雙燃料發(fā)動機。另外，本發(fā)明在利用以相對低壓或者至少低于液體燃料壓力許多倍的壓力供應到發(fā)動機的氣體燃料的雙燃料發(fā)動機中具有具體應用。最后，本發(fā)明在具有對應于與壓縮點燃發(fā)動機(例如那些利用液體柴油燃料的發(fā)動機)相關的壓縮比的大于14:1的壓縮比的發(fā)動機中具有普遍應用。另外，本發(fā)明能夠應用于其中氣體燃料和液體燃料都被直接從與每個發(fā)動機氣缸相關的各個燃料噴射器供應于各個氣缸的雙燃料發(fā)動機。
[0028]重新參考所有附圖，一種操作發(fā)動機10的方法包括將高壓液體燃料供應至每個燃料噴射器25的液體燃料入口 102。同樣，將低壓氣體燃料供應至每個燃料噴射器25的氣體燃料入口 103。在一種【具體實施方式】中，液體燃料壓力可在40MPa的等級上，而氣體燃料壓力可在l_5MPa的等級上。雖然并非必要，但液體燃料可從液體燃料共軌22供應，氣體燃料可從氣體燃料共軌21供應。因此，可以預期電子控制器15來將液體燃料入口 102處的液體燃料壓力保持為氣體燃料入口 103處的氣體燃料壓力的至少4倍那么高。換言之，高壓液體燃料共軌22中的壓力與低壓氣體燃料共軌21中的壓力可以為至少4:1。
[0029]在操作中，氣體燃料從燃料噴射器25的氣體噴嘴出口組103直接噴射到發(fā)動機氣缸12?？傮w上，由于氣體燃料壓力相對低，氣體燃料可在各個氣缸12的進氣閥(未顯示)關閉后在壓縮沖程過程中噴射。通過提供具有相對大流動面積的氣體噴嘴出口組103，可在氣缸壓力變得太高之前噴射相對大充量的氣體燃料。在一定程度上，氣缸中氣體燃料充量與空氣混合的均勻程度可利用在確保充分量的氣體燃料噴射到發(fā)動機氣缸以從發(fā)動機10提供所需功率時的考慮所限定的氣體燃料噴射定時來控制。同樣在操作中，液體燃料直接從每個燃料噴射器的液體噴嘴出口組104直接噴射到發(fā)動機氣缸12。該燃料噴射事件同樣發(fā)生在上止點附近，這時在各個氣缸12中以傳統(tǒng)方式存在自動點燃條件。因此，在噴射液體燃料之前，已經噴射的氣體燃料可在點燃之前與空氣混合。噴射的液體燃料在發(fā)動機氣缸12中被壓縮點燃。空氣與噴射的氣體燃料的混合物在發(fā)動機氣缸12中利用壓縮點燃的液體燃料來點燃。
[0030]液體燃料到氣體噴嘴腔室115、215的泄漏可通過使液體燃料從環(huán)繞氣體針閥構件120、220的排放環(huán)132、232朝著排放出口 105運動來減少。為了抑制氣體燃料向排放環(huán)132,232的遷移，本發(fā)明教導將排放環(huán)132、232 (和排放線路24)中的壓力保持為大于氣體噴嘴腔室215中的壓力，并因此大于氣體燃料共軌21中的壓力。例如，如果氣體燃料壓力為IMPa,以本領域公知的方式，排放出口 105可借助壓力調節(jié)器28的適合設定保持在1.1MPa的壓力。因此，排放線路24中的壓力與低壓氣體燃料共軌21中的壓力的比大約為I。如本說明書中使用的，術語“大約”意思是所述數(shù)字被四舍五入為有效位數(shù)的相同數(shù)。因此，1.1為大約I。
[0031]本發(fā)明還教導通過遠離氣缸壁13混合空氣與噴射的氣體燃料來減少碳氫化合物從發(fā)動機氣缸12溜出。這與端口噴射雙燃料發(fā)動機形成對照，后者中氣體燃料會進入發(fā)動機氣缸中的裂縫中并且不燃燒，造成碳氫化合物從根據現(xiàn)有技術的發(fā)動機溜出。本發(fā)明中一種減少碳氫化合物溜出的方法包括朝著各個氣缸12的中心引導氣體燃料噴射，從而促進遠離氣缸壁13與空氣混合。本發(fā)明的策略可進一步通過在氣缸中向空氣引入漩渦、并依賴與空氣相比較低分子量的氣體燃料來幫助保持燃料遠離氣缸壁來增強。在大多數(shù)情況下，氣體燃料噴射將在壓縮沖程中進行，并在液體燃料噴射步驟之前完成。因為氣體燃料壓力相對低，本發(fā)明教導利用液體燃料控制氣體針閥構件120的運動，也利用液體燃料控制液體針閥構件110的運動。因此，氣體燃料只用作噴射介質，而液體燃料既用作控制流體，又用作發(fā)動機10的正常操作過程中的先導噴射介質。
[0032]應當理解，上面的描述只意欲用于說明目的，并不用來以任何方式限制本發(fā)明的范圍。因此，本領域技術人員將認識到，本發(fā)明的其他方面可通過研究附圖、本公開內容和權利要求書獲得。
【權利要求】
1.一種雙燃料發(fā)動機，包括: 發(fā)動機殼體，其限定多個氣缸； 多個燃料噴射器，每個燃料噴射器具有噴射器主體，噴射器主體限定通向其中一個氣缸的液體噴嘴出口組和氣體噴嘴出口組，并且限定液體燃料入口、氣體燃料入口和排放出口，每個燃料噴射器包括打開和關閉液體噴嘴出口組的液體針閥構件以及打開和關閉氣體噴嘴出口組的氣體針閥構件，每個燃料噴射器包括可操作地聯(lián)接至液體針閥構件的第一電致動器和可操作地聯(lián)接至氣體針閥構件的第二電致動器； 高壓液體燃料共軌，其流體連接到每個燃料噴射器的液體燃料入口 ； 低壓氣體燃料共軌，其流體連接到每個燃料噴射器的氣體燃料入口 ； 排放線路，其流體連接到排放出口 ；并且 每個燃料噴射器包括排放環(huán)，其環(huán)繞氣體針閥構件并流體連接到排放出口。
2.根據權利要求1所述的發(fā)動機，包括多個活塞，每個活塞在其中一個氣缸中在下止點位置和上止點位置之間 往復，所述上止點位置和下止點位置限定大于14:1的壓縮比；并且 高壓液體燃料共軌中的壓力與低壓氣體燃料共軌中的壓力的比至少為4:1。
3.根據權利要求2所述的發(fā)動機，其中，所述排放線路流體連接到液體箱； 壓力調節(jié)器定位在所述排放線路中； 其中，排放線路中的壓力大于低壓氣體燃料共軌中的壓力；并且 排放線路中的壓力與低壓氣體燃料共軌中的壓力的比為大約I。
4.根據權利要求3所述的發(fā)動機，其中，所述液體針閥構件具有暴露于高壓液體燃料共軌中的流體壓力的打開液壓表面； 所述氣體針閥構件具有暴露于高壓液體燃料共軌中的流體壓力的打開液壓表面；第一針控制腔室和第二針控制腔室布置在每個燃料噴射器的噴射器主體中并流體連接到液體燃料入口； 液體針閥構件具有暴露于第一針控制腔室中的流體壓力的關閉液壓表面；并且 氣體針閥構件具有暴露于第二針控制腔室中的流體壓力的關閉液壓表面。
5.一種燃料噴射器，包括: 噴射器主體，其限定液體燃料入口、氣體燃料入口、液體噴嘴出口組、氣體噴嘴出口組和排放出口 ； 布置在所述噴射器主體中的第一電致動器、第二電致動器、液體噴嘴腔室、氣體噴嘴腔室、第一針控制腔室和第二針控制腔室； 所述液體噴嘴腔室、第一針控制腔室和第二針控制腔室流體連接到液體燃料入口 ； 所述氣體噴嘴腔室流體連接到氣體燃料入口； 第一控制閥構件，其可操作地聯(lián)接到所述第一電致動器并能夠在阻擋第一針控制腔室到排放出口的第一位置和將第一針控制腔室流體連接到排放出口的第二位置之間運動； 第二控制閥構件，其可操作地聯(lián)接到所述第二電致動器并能夠在阻擋第二針控制腔室到排放出口的第一位置和將第二針控制腔室流體連接到排放出口的第二位置之間運動；液體針閥構件，其具有暴露于液體噴嘴腔室中的流體壓力的打開液壓表面和暴露于第一針控制腔室中的流體壓力的關閉液壓表面，并能夠在阻擋液體噴嘴腔室到液體噴嘴出口組的關閉位置和將液體噴嘴腔室流體連接到液體噴嘴出口組的打開位置之間運動； 氣體針閥構件，其具有暴露于液體噴嘴腔室中的流體壓力的打開液壓表面和暴露于第二針控制腔室中的流體壓力的關閉液壓表面，并能夠在阻擋氣體噴嘴腔室到氣體噴嘴出口組的關閉位置和將氣體噴嘴腔室流體連接到氣體噴嘴出口組的打開位置之間運動； 排放環(huán)，其環(huán)繞氣體針閥構件并流體連接到所述排放出口。
6.根據權利要求5所述的燃料噴射器，其中，所述噴射器主體包括限定液體噴嘴出口組和氣體噴嘴出口組的末端部件； 所述液體針閥構件具有與末 端部件相互作用的引導交互部； 所述氣體針閥構件具有與末端部件相互作用的引導交互部；并且 所述排放環(huán)將氣體針閥構件的上引導區(qū)段與下引導區(qū)段分開。
7.根據權利要求6所述的燃料噴射器，其中，所述第一針控制腔室由噴射器主體、第一浮動套筒和液體針閥構件限定； 所述第二針控制腔室由噴射器主體、第二浮動套管和氣體針閥構件限定。
8.根據權利要求6所述的燃料噴射器，包括O型圈密封件，其在氣體噴嘴腔室和排放環(huán)之間的部位處與氣體針閥構件和噴射器主體接觸。
9.一種操作發(fā)動機的方法，包括以下步驟: 將高壓液體燃料供應到燃料噴射器的液體燃料入口 ； 將低壓氣體燃料供應到燃料噴射器的氣體燃料入口； 將氣體燃料從燃料噴射器的氣體噴嘴出口組直接噴射到發(fā)動機氣缸； 將液體燃料從燃料噴射器的液體噴嘴出口組直接噴射到發(fā)動機氣缸； 通過從環(huán)繞氣體針閥構件的排放環(huán)朝著排放出口運動液體燃料來減少液體燃料到燃料噴射器的氣體噴嘴腔室的泄漏； 壓縮點燃發(fā)動機氣缸中的噴射液體燃料；以及 利用壓縮點燃的液體燃料點燃發(fā)動機氣缸中的空氣和噴射氣體燃料的混合物。
10.根據權利要求9所述的方法，包括保持排放環(huán)中的壓力大于氣體噴嘴腔室中的壓力的步驟； 通過遠離氣缸壁混合空氣與噴射氣體燃料來減少碳氫化合物從發(fā)動機氣缸溜出； 其中，所述氣體燃料噴射步驟在壓縮沖程中進行并在液體燃料噴射步驟之前完成； 其中，所述氣體燃料噴射步驟包括利用液體燃料控制氣體針構件的運動；和 利用液體燃料控制液體針閥構件的運動，以及 將液體燃料入口處的液體燃料壓力保持為氣體燃料入口處的氣體燃料壓力的至少4倍。
【文檔編號】F02M51/06GK103925133SQ201410016976
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權日:2013年1月15日
【發(fā)明者】D·R·科爾德倫, C·A·布朗 申請人:卡特彼勒公司