用于內(nèi)燃發(fā)動機的雙燃料系統(tǒng)及其限制泄漏密封策略的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機的雙燃料系統(tǒng)、用于該雙燃料系統(tǒng)的燃料噴射器以及用于限制該雙燃料系統(tǒng)的液體燃料向氣體燃料側遷移的方法。所述雙燃料系統(tǒng)包括液體供給源和氣體燃料供給源以及與二者流體連通的燃料噴射器。該燃料噴射器中的氣體燃料閥與燃料噴射器體部形成介于氣體燃料通路與液體燃料通路之間的泄漏路徑，限制泄漏密封件位于所述氣體燃料閥周圍并能夠響應于燃料噴射器中從液體燃料通路到氣體燃料通路的壓降的增大而變形成與氣體燃料閥密封接觸。
【專利說明】用于內(nèi)燃發(fā)動機的雙燃料系統(tǒng)及其限制泄漏密封策略

【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及雙燃料系統(tǒng)，更具體地涉及限制用于雙燃料系統(tǒng)的燃料噴射器中的經(jīng)泄漏路徑的泄漏。

【背景技術】
[0002]氣體燃料發(fā)動機因其相對于液體燃料壓燃式發(fā)動機而言具有燃燒徹底的能力而為公眾所知。然而，氣體燃料也因其難以被成功地點燃而為公眾所知。一些氣體燃料發(fā)動機利用火花塞，而其它氣體燃料發(fā)動機則利用被壓燃的少量引燃燃料——諸如蒸餾柴油燃料——使較大量的諸如天然氣的氣體燃料開始燃燒。在這些后述的發(fā)動機中，氣體燃料可被供給到發(fā)動機進氣歧管中或者經(jīng)計量直接進入到單獨的氣缸內(nèi)，在所述氣缸內(nèi)氣體燃料在響應于引燃柴油噴射被點燃之前與空氣混合。
[0003]在許多雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)中，液體燃料和氣體燃料的噴射受控于與氣體燃料共軌和液體燃料共軌兩者連通的、在燃料噴射器內(nèi)的兩個單獨的針閥。已知使用同心針閥的設計，其中使用內(nèi)閥和外閥中的一個來打開和關閉氣體燃料出口，使用內(nèi)閥和外閥中的另一個來打開和關閉液體燃料出口。在其它系統(tǒng)中，使用相鄰但不共軸的針閥。一種已知的相鄰針閥設計采用了來自液體燃料共軌的液壓控制壓力，該液壓控制壓力施加到與工作端頭對置的針閥中的每一者的頂端，所述工作端頭控制對應的噴嘴出口的打開和關閉。液體軌壓力也施加至控制液體燃料噴射的閥的開啟液壓表面。在控制氣體燃料噴射的閥的情況中，氣體燃料共軌的壓力施加至閥的主開啟液壓表面。在又一已知的系統(tǒng)中，美國專利7，627，416似乎教導了一種雙燃料共軌設計，在該設計中液體柴油燃料和天然氣燃料兩者都從與各發(fā)動機氣缸相關聯(lián)的單個燃料噴射器中噴射出來。該專利意識到可能存在這樣的情況，即，由于天然氣燃料供給耗盡或可能出現(xiàn)在該系統(tǒng)的天然氣部分中的某些故障，發(fā)動機將需要僅以液體柴油燃料(模式)運行。然而，與僅以液體燃料運行相關聯(lián)的一些問題和困難在該專利中既未明確也未解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個方案中，本發(fā)明提供了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的雙燃料系統(tǒng)，其包括液體燃料供給源、氣體燃料供給源和燃料噴射器。該燃料噴射器包括噴射器體部，該噴射器體部限定有氣體燃料噴嘴出口、與所述液體燃料供給源流體連通的液體燃料通路、與所述氣體燃料供給流體連通的氣體燃料通路。所述燃料噴射器還包括氣體燃料閥，該氣體燃料閥在所述噴射器體部內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被引導，所述氣體燃料通路與所述氣體燃料噴嘴出口之間的流體連通分別在所述縮回位置和所述前伸位置被接通和阻斷。所述噴射器體部和所述氣體燃料閥一起形成泄漏路徑，該泄漏路徑用于液體燃料的從所述液體燃料通路到所述氣體燃料通路的、響應于這兩條通路之間的壓降的受控泄漏。所述燃料噴射器還包括限制泄漏密封件，其具有暴露至所述液體燃料通路的流體壓力的外表面和暴露至所述泄漏路徑的流體壓力的內(nèi)表面，該限制泄漏密封件位于所述氣體燃料閥周圍，使得該限制泄漏密封件響應于所述壓降的增大而變形成與所述氣體燃料閥密封接觸。
[0005]在另一方案中，本發(fā)明提供了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機中的雙燃料系統(tǒng)的燃料噴射器，該燃料噴射器包括噴射器體部，該噴射器體部限定有在液體燃料入口與液體燃料出口之間延伸的液體燃料通路，和在氣體燃料入口與氣體燃料噴嘴出口之間延伸的氣體燃料通路。燃料噴射器還包括氣體燃料閥，該氣體燃料閥在所述噴射器體部內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被引導，所述氣體燃料通路與所述氣體燃料噴嘴出口之間的流體連通分別在所述縮回位置和所述前伸位置被接通和阻斷，用于控制氣體燃料從所述氣體燃料噴嘴出口到所述內(nèi)燃發(fā)動機中的氣缸內(nèi)的噴射。所述噴射器體部和所述氣體燃料閥一起形成從所述液體燃料通路到所述氣體燃料通路的泄漏路徑。所述燃料噴射器還包括限制泄漏密封件，其具有暴露至所述液體燃料通路的流體壓力的外表面和暴露至所述泄漏路徑的流體壓力的內(nèi)表面。該限制泄漏密封件處于第一狀態(tài)并能響應于從所述液體燃料通路到氣體燃料通路的壓降的增大而變形到第二狀態(tài)，在所述第一狀態(tài)下所述內(nèi)表面與所述氣體燃料閥之間具有間隙并允許液體燃料經(jīng)所述泄漏路徑的受控泄漏。在所述第二狀態(tài)下所述內(nèi)表面與所述氣體燃料出口閥密封接觸用以限制泄漏。
[0006]在又一方案中，本發(fā)明提供了一種用于限制內(nèi)燃發(fā)動機中雙燃料系統(tǒng)的液體燃料向氣體燃料側遷移的方法，其包括:增大從液體燃料通路到氣體燃料通路的壓降，所述液體燃料通路和所述氣體燃料通路經(jīng)由泄漏路徑而相互流體連通，所述泄漏路徑由所述雙燃料系統(tǒng)的燃料噴射器中的氣體燃料閥和噴射器體部形成。該方法還包括使限制泄漏密封件響應于所述壓降的增大而變形成與所述氣體燃料閥密封接觸，并借助于所述密封接觸減少液體燃料經(jīng)所述泄漏路徑的泄漏。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖；
[0008]圖2是與圖1所示的雙燃料系統(tǒng)相似的雙燃料系統(tǒng)的一部分的透視圖；
[0009]圖3是圖2所示的發(fā)動機系統(tǒng)的一部分的局部剖視透視圖，示出了一個燃料噴射器和一個發(fā)動機氣缸的結構；
[0010]圖4是經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的另一方案的共軸套筒連接器組件的局部剖視側視圖；
[0011]圖5是根據(jù)一個實施例的燃料噴射器的剖面示意圖；
[0012]圖6是圖5的燃料噴射器的一部分的剖面示意圖；和
[0013]圖7是根據(jù)另一實施例的燃料噴射器的一部分的剖面示意圖。

【具體實施方式】
[0014]首先參照圖1-3，雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)10包括安裝至發(fā)動機8的發(fā)動機殼體11的雙燃料系統(tǒng)20，所述發(fā)動機殼體限定出多個發(fā)動機氣缸12。雙燃料系統(tǒng)20可包括僅一個燃料噴射器25，該燃料噴射器定位成直接噴射到多個發(fā)動機氣缸12中的各氣缸中。氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22與各燃料噴射器25流體地連通，并且各自是雙燃料系統(tǒng)20的氣體燃料子系統(tǒng)23和液體燃料子系統(tǒng)53的一部分。液體燃料可包括液體柴油餾分，而氣體燃料可包括天然氣，所述液體燃料和氣體燃料都用于在發(fā)動機8中壓燃。雙燃料系統(tǒng)20還包括氣體燃料供給和壓力控制機構16以及液體燃料供給和壓力控制機構17，所述兩個機構分別與氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22流體地連通。氣體燃料導管38借助截流閥46使氣體燃料供給和壓力控制機構16與氣體燃料共軌21流體地連通。氣體燃料供給和壓力控制機構16、液體燃料供給和壓力控制機構17以及燃料噴射器25中的每一者都可以已知方式與電子發(fā)動機控制單元(未示出)控制通信并受控于該電子發(fā)動機控制單元。氣體燃料供給和壓力控制機構16可包括加壓低溫液化天然氣供給源或儲器40，該供給源/儲器具有與可變輸送量低溫泵41流體地連通的出口。氣體燃料供給和壓力控制機構16還可包括熱交換器42、貯存器44、燃料調(diào)節(jié)模塊45——用于控制至氣體燃料共軌21的氣體燃料的供給和壓力，以及一個或多個氣體燃料過濾器、壓力傳感器和可能的其它診斷、控制和檢測構件。導管38內(nèi)可設置有壓力釋放閥(未顯示)。
[0015]氣體燃料供給和壓力控制機構16可以在相對于液體燃料的供給壓力而言的中等燃料壓力下向氣體燃料共軌21供給氣體燃料。液體燃料供給和壓力控制機構17可包括柴油燃料供給源或儲器50、燃料過濾器和電控高壓燃料泵52，該電控高壓燃料泵將液體燃料供給至液體燃料共軌22并控制該液體燃料共軌內(nèi)的壓力。液體燃料供給和壓力控制機構17可以在相對于氣體燃料的所述中等供給壓力而言較高的燃料壓力范圍下向液體燃料共軌22供給液體燃料?？沙鲇诒绢I域技術人員將理解的原因而對氣體燃料壓力和液體燃料壓力中的每一者進行調(diào)節(jié)，但在實際實施策略中，一般而言，至少在共軌21和22內(nèi)，液體燃料壓力將比氣體燃料壓力高。
[0016]再參照圖4，雙燃料系統(tǒng)20可包括共軸套管連接器30，該套管連接器具有限定出內(nèi)部燃料通路61的內(nèi)套管32和限定出外部燃料通路60的外套管33，以及具有與燃料噴射器25中的一者的共同錐形座27密封接觸的端頭。多個相似或相同的套管連接器30中的每一個可與燃料噴射器25中的一個聯(lián)接。共軸套管連接器30的塊體31可以與氣體燃料管路區(qū)段18和液體燃料管路區(qū)段19菊花鏈式地(daisy-chained)連接在一起，以分別形成氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22。菊花鏈中的最后的共軸套管連接器30可具有代替圖2所示的裝配件的一組插接件。這樣，共軸套管連接器30流體(連通)地設置在多個燃料噴射器25中的每一者與氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22中的每一者之間。每個共軸套管連接器30還可包括負載調(diào)節(jié)夾緊件34，該負載調(diào)節(jié)夾緊件具有在負載調(diào)節(jié)位置與塊體31中的一個接觸的樞轉表面75，所述負載調(diào)節(jié)位置與內(nèi)套管32的軸線29相交。
[0017]每個共軸套管連接器30的每個塊體31均可以限定氣體燃料共軌21的取向成與內(nèi)套管32的軸線29垂直的區(qū)段。通路60在一個端部通向氣體燃料共軌21，并且在另一個端部通向由燃料噴射器25的噴射器體部39限定的氣體燃料入口 51。通路61在一個端部通向液體燃料共軌22，并且在其對向端部通向由燃料噴射器體部39限定的液體燃料入口47。套管連接器30與噴射器體部39形成金屬-金屬密封件(metal-to-metal seal) 57。密封件57分隔了通路60和61，并且還分隔了液體燃料入口 47和氣體燃料入口入口 51，所述氣體燃料入口和液體燃料入口分別與噴射器25內(nèi)的氣體燃料通路和液體燃料通路連通，如下文所述。因此將理解的是，通路60和61使燃料噴射器25中的液體燃料通路和氣體燃料通路分別與共軌22和21流體地連通，還將理解的是，共軌22和21使所述液體燃料通路和氣體燃料通路分別與供給源50和供給源40流體地連通。
[0018]現(xiàn)在還參照圖5，噴射器體部39還可包括延伸到氣缸12內(nèi)的噴嘴端頭部件43。噴射器體部39還可以限定有液體燃料噴嘴出口 48，以及在液體燃料入口 47與液體燃料噴嘴出口 48之間延伸的液體燃料供給通路49。噴射器體部39還可以限定有氣體燃料噴嘴出口54，以及在氣體燃料入口 51與氣體燃料噴嘴出口 54之間延伸的氣體燃料供給通路55。如上文所述，在大多數(shù)情況下，液體燃料壓力可以比氣體燃料壓力高。噴嘴出口 48和54中的每一者都可包括形成在端頭部件43中的多個噴孔，噴嘴出口 48和54可如圖所示地在豎向上彼此偏離。燃料噴射器25的可被電控的多種內(nèi)部構件用于以下文描述的方式來控制出口 48和54的打開和關閉。
[0019]噴射器體部39可包括多個體部部件，端頭部件43是其中一個。端頭部件43可定位在外體部部件58內(nèi)，該外體部部件附接至上體部部件或夾緊用體部部件59。上體部部件59可以與體部部件58螺紋聯(lián)接，并轉動以使噴射器25的內(nèi)部構件夾緊在一起。銷釘或任何其它合適的策略可以用于在組裝過程中使噴射器25的內(nèi)部構件對齊，以獲得所需的流體連通，如下文討論的。噴射器體部39還可包括夾緊在體部部件59與端頭部件43之間的內(nèi)體部部件62和孔板63。噴射器體部39還限定有第一閥控制腔室64和第二閥控制腔室65，每一個閥控制腔室均與液體燃料入口 47和低壓空間66流體連通。低壓空間66可以由出口、空間、構件之間的間隙或者泄漏路徑的任意組合或配置組成，只要可以建立起從閥控制腔室64和65到低壓空間66的壓力梯度即可，以實現(xiàn)燃料噴射控制。噴射器25還可包括液體燃料針閥67，該液體燃料針閥在噴射器體部39內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被引導，通路49與液體燃料噴嘴出口 48之間的流體連通分別在所述縮回位置和前伸位置處被接通和阻斷。液體燃料針閥67具有暴露至第一閥控制腔室64的流體壓力的關閉液壓表面69，并且還具有暴露至通路49的燃料壓力的開啟液壓表面70。在圖2中示出，通路49部分地隱藏于視線之外，然而，本領域技術人員將理解的是，該通路貫穿位于入口 47與出口 48之間的構件用以為噴射供給液體燃料。腔室84構成通路49的一個區(qū)段。噴嘴腔室94使腔室84和出口 48相連通。噴射器25還包括氣體燃料針閥71，該氣體燃料針閥與液體燃料針閥67并排且典型地與液體燃料針閥67平行地設置，并且該氣體燃料針閥在噴射器39內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被引導，通路55與出口 54之間的流體連通分別在所述縮回位置和前伸位置被接通和阻斷，用于控制氣體燃料從出口 54噴入發(fā)動機8內(nèi)的對應氣缸12中。針閥71在腔室84內(nèi)具有暴露至閥控制腔室65的流體壓力的關閉液壓表面72和暴露至液體燃料供給通路49的燃料壓力的開啟液壓表面。氣體燃料針閥71也可在噴嘴腔室96中具有暴露至氣體燃料供給通路55的氣體壓力的開啟氣體壓力表面，但該氣體燃料針閥將典型地至少部分地基于液壓壓力而被迫打開。
[0020]噴射器25還包括液體燃料噴射控制閥74和氣體燃料噴射控制閥75，二者分別流體連通地定位在第一閥控制腔室64與低壓空間66之間以及第二閥控制腔室65與低壓空間66之間。在所示實施例中，控制閥74和75中的每一個都是電子致動的控制閥組件的一部分，該控制閥組件具有銜鐵、螺線管和至少一個閥元件。第一排放通路78使閥控制腔室64與控制閥74流體地連通一所述控制閥被致動以降低閥控制腔室64中的壓力使得作用于關閉液壓表面69上的關閉液壓力減小，這使液體燃料供給通路49的燃料壓力能夠——藉由開啟液壓表面70——使閥67升高并打開出口 48。另一排放通路80使閥控制腔室65與控制閥75流體地連通以能夠打開針閥71，以便經(jīng)由出口 54噴射氣體燃料。與某些已知的雙燃料策略形成對比，液壓壓力——與氣體壓力相反——作用在液體燃料針閥和氣體燃料針閥兩者的開啟液壓表面上，但是本發(fā)明并不受此限制。為了結束噴射，控制閥74和75可以被去激活——根據(jù)情況通電或斷電，以使腔室64或65中的流體壓力恢復到液體軌壓力?？刂崎y74和75可具有任何合適的配置，各控制閥均可包括如圖所示的二通閥、三通閥或又一其它策略。在實際實施策略中，噴射器25還包括用于偏壓針閥67使之關閉以密封出口 48的第一彈簧82，和用于偏壓針閥71使之關閉以密封出口 54的第二彈簧83?？傻挚箤獜椈傻钠珘捍蜷_針閥67或71?？傻挚古c形成于控制腔室64和65中的關閉壓力相反的流體壓力來關閉針閥67和71。在閥71的情況下，氣體壓力可與控制腔室65中的關閉壓力相反地作用在端頭上。閥67和閥71被接納在由端頭部件43限定的第一和第二引導孔85、86內(nèi)。
[0021]如前述，開啟液壓表面70和73可以暴露至液體燃料供給通路49的燃料壓力，該燃料壓力典型地等于液體燃料共軌22中的燃料壓力。在所示的實施例中，閥67和閥71都部分地定位在腔室84內(nèi)，該腔室構成液體燃料供給通路49的一個區(qū)段。腔室84可具有定位在其中的第一和第二彈簧82、83，并且因此可以被理解為彈簧腔室。因此，開啟液壓表面70和73可暴露至同一彈簧腔室84內(nèi)的燃料壓力。在替代實施例中，可以使用用于向開啟液壓表面提供液體軌壓力的多個彈簧腔室或一些其它策略。
[0022]現(xiàn)在還參考圖6，如前述，液體燃料可在高壓下從液體燃料共軌22供給到液體燃料通路49，氣體燃料可在中等壓力(中壓)下從氣體燃料共軌21供給到氣體燃料通路55。在僅液體模式中，中壓和高壓之間的差可以是約50MPa至約80MPa，而在混合模式中，所述差可以是約5MPa。噴射器體部39和氣體燃料閥71 一起形成了用于液體燃料的從液體燃料通路49到氣體燃料通路55的受控泄漏的泄漏路徑77。這種受控的泄漏可以是這樣的設計特征，即，其使相對少量的液體燃料能通過泄漏路徑77遷移以潤滑氣體燃料閥71的與噴射器體部39表面接觸的表面。大多數(shù)時候，所述少量的遷移液體燃料將在氣體燃料噴射過程中經(jīng)出口 54排出。在某些時候，可能需要僅以液體燃料模式運行發(fā)動機系統(tǒng)10，例如在起動或診斷運行過程中在氣體燃料子系統(tǒng)23中發(fā)生某些故障時，或例如在發(fā)動機系統(tǒng)10耗盡氣體燃料時。因而可能需要減少和理想地消除液體燃料經(jīng)泄漏路徑77的遷移，從而避免液體燃料積聚在氣體燃料子系統(tǒng)23中或使該氣體燃料子系統(tǒng)損壞。為此，燃料噴射器25還可包括限制泄漏密封件87，該限制泄漏密封件具有暴露至液體燃料通路49的流體壓力的外表面88，和暴露至泄漏路徑77的流體壓力的內(nèi)表面89。密封件87設置在氣體燃料閥71周圍，使得密封件87響應于壓降的增大而變形成與氣體燃料閥71密封接觸。在僅液體運行過程中，氣體燃料子系統(tǒng)23內(nèi)的壓力和特別是氣體燃料共軌21中的流體壓力將會降低，并且可能下降至大氣壓力。同時，液體燃料子系統(tǒng)53中的液體燃料的壓力可以保持或增大，以適應液體燃料噴射的需求或增加量的液體燃料噴射的需求。如果缺少用于控制壓降的增大的影響的機構，則可預計的是通過泄漏路徑77的泄漏率會明顯升高。因此，在某些情況中，本發(fā)明的教導可用于限制泄漏的增加，盡管在實際實施策略中會典型地基本消除所述泄漏。在起動條件的情況下，液體燃料壓力自然將趨向于增大，而氣體燃料壓力將趨于在任何于發(fā)動機10停止時殘存在氣體燃料子系統(tǒng)23中的壓力下、通常是大氣壓力下維持一段時間。如圖6所示，密封件87處于如細節(jié)放大圖所示的第一狀態(tài)，在該第一狀態(tài)下內(nèi)表面89與氣體燃料閥71之間具有間隙95并允許液體燃料經(jīng)泄漏路徑77的受控泄漏。密封件87可以變形至第二狀態(tài)，在該第二狀態(tài)下內(nèi)表面89與閥71密封接觸以限制泄漏。因為閥71和密封件87中的每一者均可由諸如合適的鋼的金屬制成，所以密封接觸可包括金屬-金屬接觸。應理解的是，密封接觸可能不會均勻地形成，并且可能不會形成完全的液體密封，但其將在任何情況下趨向于減小和/或關閉間隙95，使得泄漏路徑77的面積至少在沿著密封件87與閥71之間的界面的一些點處變?yōu)榱慊蚪咏恪?br> [0023]可以從圖6中注意到，外表面88在周向上圍繞閥71在沿徑向向外的位置處延伸。內(nèi)表面89也在周向上圍繞閥71但在沿徑向向內(nèi)的位置延伸，使得密封件87的變形發(fā)生在沿徑向向內(nèi)的方向上。密封件87限定了縱向軸線81，表面88和89可以與軸線81平行、同心或者關于該軸線對中。在圖6的實施例中，密封件87具有大致圓柱形套筒的形式，并與端頭部件43 —體地形成。因此，環(huán)狀的流體空間90在密封件87與端頭部件43的其余部分之間延伸，其中空間90接通以經(jīng)由腔室84與液體燃料通路49流體連通。在實際實施策略中，間隙95可包括匹配的間隙。引導孔86可以從噴嘴腔室96到腔室84具有相同的內(nèi)徑，其中密封件87是端頭部件43的由空間90所包圍的那部分。替代地，引導孔86可在端頭部件43的形成密封件87的那部分中具有與閥71更緊密的匹配間隙，并且在其它部分具有略寬松的引導間隙。在許多情況下，可以預期的是，形成密封件87的端頭部件43的材料可以不均勻地變形，其中密封件87的相對靠近腔室84的部分比更靠近噴嘴腔室96的部分更容易變形。因此，可預計到密封件87會向下擠壓或夾緊閥71以剛好靠近腔室84在端頭部件43的頂端處形成流體密封。在替代實施例中，表面88和89可不平行。
[0024]現(xiàn)在轉到圖7，圖中示出了根據(jù)另一實施例的燃料噴射器125，該燃料噴射器包括具有液體燃料閥167和氣體燃料閥171的噴射器體部139，所述液體燃料閥和氣體燃料閥各自在端頭部件143內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被引導，液體燃料通路149與液體燃料噴嘴出口 148之間的流體連通以及氣體燃料通路155與氣體燃料噴嘴出口 154之間的流體連通分別在所述縮回位置和所述前伸位置處被接通和阻斷。燃料噴射器125的構型和功能與如上描述的噴射器25大致相似，除非另有說明。與燃料噴射器25類似，燃料噴射器125包括限制泄漏密封件187，該限制泄漏密封件限定了在密封件187的第一軸向端部192與第二軸向端部193之間延伸的縱向軸線191。密封件187還包括在周向上圍繞氣體燃料閥171在沿徑向向外的位置延伸的外表面188，和在周向上圍繞氣體燃料閥171在沿徑向向內(nèi)的位置延伸的內(nèi)表面189。氣體燃料閥171和噴射器體部139——特別是端頭部件143——一起形成了用于液體燃料的從液體燃料通路149到氣體燃料通路155的受控泄漏的泄漏路徑177。密封件187能響應于從液體燃料通路149到氣體燃料通路155的壓降的增大而從第一狀態(tài)變形到第二狀態(tài)，在所述第一狀態(tài)下內(nèi)表面189與閥171之間具有間隙195并且允許液體燃料經(jīng)泄漏路徑177的受控泄漏，在所述第二狀態(tài)下間隙195減小并且表面189與閥171密封接觸。
[0025]與燃料噴射器25的限制泄漏密封件同端頭部件一體地形成的設計相反，在燃料噴射器125中，密封件187包括貼靠端頭部件143的浮動密封件，該浮動密封件在其所面向的端頭部件143的軸向端部處與端頭部件143接觸并部分地限定出構成了燃料通路149 一部分的腔室。密封件187是浮動的是指其相對于端頭部件143的位置是不固定的。在一實際實施策略中，間隙195可包括較小的間隙，閥171與噴射器體部143、即端頭部件143之間可在形成于該端頭部件中的孔186內(nèi)具有較大的間隙199。間隙195可包括匹配的間隙，間隙199可以包括引導間隙。
[0026]端頭部件143還可限定有使氣體燃料通路155的壓力傳遞至部分由密封件187形成且部分由端頭部件143形成的低壓區(qū)域197的傳遞通路179。替代地，可以在閥171中形成類似的傳遞通路。因此，雖然圖7示出了沿著間隙199延伸并與該間隙連通的通路179，但是本領域技術人員將容易理解閥171中的凹槽等也可以提供類似的功能。低壓區(qū)域197將使內(nèi)表面189能暴露至泄漏路徑177的流體壓力——該流體壓力通常會與氣體燃料通路155的流體壓力有關，盡管不一定相等。第二軸向端部193還可包括環(huán)狀銳緣/銳邊，該銳緣/銳邊沿周向環(huán)繞軸線191延伸并且響應于施加至密封件187的液壓力而密封端頭部件143。
[0027]工業(yè)適用性
[0028]總體參照附圖，特別是圖6和圖7，如前所述，在某些情況下一諸如在僅需要液體燃料模式的發(fā)動機系統(tǒng)10起動運轉過程中、出于診斷目的的運轉過程中或者任何其它工況下——從液體燃料通路49和149到氣體燃料通路55和155的壓降會增大。限制泄漏密封件87和187可響應于增大的壓降變形成與氣體燃料閥71和171密封接觸。變形的結果是，液體燃料經(jīng)泄漏路徑77和177的泄漏會減少——可能減少到零。
[0029]在僅液體燃料模式過程中，氣體燃料閥71和171通常將保持處于其阻塞所對應的氣體燃料出口 54和154的前伸位置。在噴射器25的情況下，密封件87將趨于保持處于向內(nèi)變形的狀態(tài)，擠壓閥71并限制雙燃料系統(tǒng)20的液體燃料向氣體燃料側、即子系統(tǒng)23的遷移。在燃料噴射器125的情況下，密封件187將趨于在僅液體模式期間保持處于向內(nèi)變形的狀態(tài)，也擠壓閥171，并且藉由通路149的流體壓力被保持在偏置向下的位置使得銳緣/銳邊198密封端頭部件143。傳遞凹槽179將使壓力區(qū)域197與氣體燃料通路155的壓力關聯(lián)。
[0030]當需要返回到氣體燃料模式或液體燃料和氣體燃料混合模式時，從液體燃料通路49和149到氣體燃料通路55和155的壓降通常將因為液體燃料壓力的下降、氣體燃料壓力的增大或這兩者而減小。壓降減小將趨于使密封件87和187向內(nèi)變形的程度減小,并且液體燃料經(jīng)泄漏路徑77和177的受控泄漏將重新開始。
[0031]本說明書僅用于解釋目的，且不應當被理解為以任何方式縮小本發(fā)明的范圍。因此，本領域技術人員將認識到，可對當前所公開的實施例做出各種變型而不背離本發(fā)明的全部和恰當?shù)姆秶途?。本發(fā)明的其它方案、特征和優(yōu)點將在閱讀所附附圖和權利要求的的基礎上顯而易見。
【權利要求】
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的雙燃料系統(tǒng)，該雙燃料系統(tǒng)包括: 液體燃料供給源； 氣體燃料供給源； 燃料噴射器，該燃料噴射器包括噴射器體部，該噴射器體部限定有與所述液體燃料供給源流體連通的液體燃料通路、與所述氣體燃料供給源流體連通的氣體燃料通路，以及氣體燃料噴嘴出口； 所述燃料噴射器還包括氣體燃料閥，該氣體燃料閥在所述噴射器體部內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被弓I導，所述氣體燃料通路與所述氣體燃料噴嘴出口之間的流體連通在所述縮回位置和所述前伸位置分別被接通和阻斷，所述噴射器體部和所述氣體燃料閥一起形成泄漏路徑，該泄漏路徑用于液體燃料的從所述液體燃料通路到所述氣體燃料通路的響應于該液體燃料通路與該氣體燃料通路之間的壓降的受控泄漏；以及 所述燃料噴射器還包括限制泄漏密封件，該限制泄漏密封件具有暴露至所述液體燃料通路的流體壓力的外表面和暴露至所述泄漏路徑的流體壓力的內(nèi)表面，該限制泄漏密封件定位在所述氣體燃料閥周圍，使得該限制泄漏密封件響應于所述壓降的增大而變形成與所述氣體燃料閥密封接觸。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述雙燃料系統(tǒng)還包括使所述氣體燃料供給源與所述氣體燃料通路流體地連通的氣體燃料共軌，和使所述液體燃料供給源與所述液體燃料通路流體地連通的液體燃料共軌，其中所述噴射器體部限定有液體燃料噴嘴出口和液體燃料閥，該液體燃料閥在所述噴射器體部內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被引導，所述液體燃料通路與所述液體燃料噴嘴出口之間的流體連通在所述縮回位置和所述前伸位置分別被接通和阻斷； 其中，所述氣體燃料閥和所述液體燃料閥中的每一者包括暴露至所述液體燃料通路的流體壓力的開啟液壓表面； 其中，所述限制泄漏密封件的外表面在周向上圍繞所述氣體燃料閥在沿徑向向外的位置延伸并且所述內(nèi)表面在周向上圍繞所述氣體燃料閥在沿徑向向內(nèi)的位置延伸，使得所述限制泄漏密封件構造成在沿徑向向內(nèi)的方向上變形。
3.根據(jù)權利要求2所述的雙燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射器體部還包括端頭部件，該端頭部件限定有分別用于接納所述氣體燃料閥和所述液體燃料閥的第一引導孔和第二引導孔，并且所述液體燃料噴嘴出口和所述氣體燃料噴嘴出口中的每一者均形成在該端頭部件中。
4.根據(jù)權利要求3所述的雙燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述限制泄漏密封件包括貼靠所述端頭部件的浮動密封件，所述限制泄漏密封件包括第一軸向端部和貼靠所述端頭部件并具有環(huán)狀銳緣的第二軸向端部。
5.根據(jù)權利要求3所述的雙燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述限制泄漏密封件位于所述端頭部件內(nèi)。
6.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機中的雙燃料系統(tǒng)的燃料噴射器，該燃料噴射器包括: 噴射器體部，該噴射器體部限定有在液體燃料入口與液體燃料出口之間延伸的液體燃料通路，和在氣體燃料入口與氣體燃料噴嘴出口之間延伸的氣體燃料通路； 氣體燃料閥，該氣體燃料閥在所述噴射器體部內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被引導，所述氣體燃料通路與所述氣體燃料噴嘴出口之間的流體連通分別在所述縮回位置和所述前伸位置被接通和阻斷，以用于控制氣體燃料從所述氣體燃料噴嘴出口到所述內(nèi)燃發(fā)動機中的氣缸內(nèi)的噴射，所述噴射器體部和所述氣體燃料閥一起形成從所述液體燃料通路到所述氣體燃料通路的泄漏路徑； 限制泄漏密封件，該限制泄漏密封件具有暴露至所述液體燃料通路的流體壓力的外表面和暴露至所述泄漏路徑的流體壓力的內(nèi)表面；以及 所述限制泄漏密封件處于第一狀態(tài)并且能夠響應于從所述液體燃料通路到所述氣體燃料通路的壓降的增大而變形到第二狀態(tài)，在所述第一狀態(tài)下所述內(nèi)表面與所述氣體燃料閥之間具有間隙并允許所述液體燃料經(jīng)所述泄漏路徑的受控泄漏，在所述第二狀態(tài)下所述內(nèi)表面與所述氣體燃料閥密封接觸以限制泄漏。
7.根據(jù)權利要求6所述的燃料噴射器，其特征在于，所述限制泄漏密封件的外表面在周向上圍繞所述氣體燃料閥在沿徑向向外的位置延伸并且所述內(nèi)表面在周向上圍繞所述氣體燃料閥在沿徑向向內(nèi)的位置延伸，使得在所述第二狀態(tài)下所述限制泄漏密封件在沿徑向向內(nèi)的方向上變形； 其中，所述密封接觸包括金屬-金屬接觸； 其中，所述噴射器體部還限定有用于接納所述氣體燃料閥的引導孔，其中所述間隙包括較小的間隙，所述氣體燃料閥與所述噴射器體部在所述弓I導孔內(nèi)具有較大的間隙。
8.根據(jù)權利要求6所述的燃料噴射器，其特征在于，所述液體燃料出口包括液體燃料噴嘴出口，所述燃料噴射器還包括液體燃料閥，該液體燃料閥在所述噴射器體部內(nèi)在縮回位置與前伸位置之間被引導，所述液體燃料通路與所述液體燃料噴嘴出口之間的流體連通分別在所述縮回位置和所述前伸位置被接通和阻斷； 其中，所述噴射器體部還包括端頭部件，該端頭部件限定有分別用于接納所述氣體燃料閥和所述液體燃料閥的第一引導孔和第二引導孔，并且所述液體燃料噴嘴出口和所述氣體燃料噴嘴出口中的每一者均形成在該端頭部件中。
9.根據(jù)權利要求8所述的燃料噴射器，其特征在于，所述限制泄漏密封件與所述端頭部件一體地形成。
10.一種用于限制內(nèi)燃發(fā)動機中雙燃料系統(tǒng)的液體燃料向氣體燃料側遷移的方法，包括以下步驟: 增大從液體燃料通路到氣體燃料通路的壓降，所述液體燃料通路和所述氣體燃料通路經(jīng)由泄漏路徑相互流體連通，所述泄漏路徑由所述雙燃料系統(tǒng)的燃料噴射器中的氣體燃料閥和噴射器體部形成； 使限制泄漏密封件響應于所述壓降的增大而變形成與所述氣體燃料閥密封接觸；和 借助于所述密封接觸減少液體燃料經(jīng)所述泄漏路徑的泄漏。
【文檔編號】F02D19/06GK104421080SQ201410409362
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權日:2013年8月19日
【發(fā)明者】H·金, C·A·布朗, G·B·考克斯 申請人:卡特彼勒公司