[發(fā)明專利]用于雙燃料的單致動(dòng)器燃料噴射器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280055866.1
• 申請(qǐng)日: 2012-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN103958878B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·R·科爾德倫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號(hào): F02M43/04
• 分類號(hào): F02M43/04;F02M61/18;F02M61/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 蘇娟,尹景娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于將兩種燃料輸送至直噴內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備和方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有單致動(dòng)器的燃料噴射器，其能夠?qū)⒁后w燃料和氣體燃料經(jīng)過噴嘴出口輸送至燃燒室。

背景技術(shù)

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的最受歡迎的類型。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料直接引入燃燒室。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是非常有效的，因?yàn)樗鼈兲峁└邏嚎s比而不敲缸，敲缸是燃料混合物在燃燒室內(nèi)的過早爆震。由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料直接引入燃燒室，燃料噴射壓力必須比燃燒室內(nèi)的壓力大。對(duì)于諸如柴油的液體燃料，壓力必須顯著較高，使得燃料被霧化用于有效燃燒。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由于其極好的動(dòng)力、性能、效率和可靠性的組合而在產(chǎn)業(yè)中受到青睞。例如，與汽油燃料、火花點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)相比，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的操作費(fèi)用通常更廉價(jià)，特別是在大量燃料被使用的商業(yè)應(yīng)用中。但是，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)是污染，諸如顆粒物質(zhì)(煤煙)和NO_X氣體，其受到要求NO_X排放隨著時(shí)間逐漸減少的不斷嚴(yán)格的規(guī)定。為了符合這些不斷嚴(yán)格的規(guī)定，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商研發(fā)催化轉(zhuǎn)化器和其它后處理裝置以從柴油排氣流中移除污染物。

還引入對(duì)柴油燃料的改進(jìn)，以減少柴油燃料中的硫含量，從而用于防止硫使催化轉(zhuǎn)化器的催化劑去活化并且用于減少空氣污染。還進(jìn)行研究來改進(jìn)燃燒效率以減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放，例如通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略進(jìn)行細(xì)化。但是，這些方式中的大部分會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的基本費(fèi)用和/或操作成本。

已涉及其它最新開發(fā)，用諸如像天然氣、純甲烷、丁烷、丙烷、氫氣及其混合物的清潔燃燒氣體燃料來替代一些柴油燃料。由于氣體燃料典型地不在與柴油燃料相同的溫度和壓力下自動(dòng)點(diǎn)燃，因此少量先導(dǎo)柴油燃料能夠被引入燃燒室以自動(dòng)點(diǎn)燃并觸發(fā)氣體燃料的點(diǎn)燃。用于消耗車載氣體燃料的另一種方式涉及將氣體燃料在相對(duì)低的壓力下引入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管。但是，這種方式已無法匹配當(dāng)前可獲得的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率，尤其在高的氣體：柴油比下。因此，將期望的是，柴油燃料和氣體燃料被同時(shí)輸送至燃燒室，其中，柴油用作先導(dǎo)燃料。

但是，與輸送用于直接噴射到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中的兩種不同燃料相關(guān)的一個(gè)問題是缺乏用于每個(gè)氣缸兩個(gè)燃料噴射器的物理空間和燃料噴射器附近用以提供除了用于將從噴射器泄漏的燃料帶走的排出管線之外的兩個(gè)燃料軌的空間。對(duì)每個(gè)氣缸兩個(gè)致動(dòng)器的需求增加空間問題。因此，需要提供一種用于將兩種不同燃料噴射到燃燒室中的更大空間效率設(shè)計(jì)的需求，而不增加到和自燃料噴射器的布管的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，公開一種燃料噴射器，其包括噴射器主體，噴射器主體限定液體燃料入口、氣體燃料入口和噴嘴出口。燃料噴射器還包括設(shè)置在形成于噴射器主體中的腔內(nèi)的針控制閥。針控制閥包括近端和遠(yuǎn)端。遠(yuǎn)端鄰近噴嘴出口設(shè)置并且包括閉合表面。腔包括用于可釋放地接合閉合表面并且用于可釋放地密封噴嘴出口的閥座。燃料噴射器還包括設(shè)置在噴射器主體內(nèi)并且與液體燃料入口和腔選擇性連通的液體燃料控制閥。燃料噴射器還包括用于使液體燃料控制閥在打開位置和閉合位置之間運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器，在該打開位置處，液體燃料控制閥提供液體燃料入口和腔之間的連通，在該閉合位置處，液體燃料控制閥使液體燃料入口與腔隔離。氣體燃料入口與腔直接連通。

公開另一種燃料噴射器，其包括噴射器主體，噴射器主體限定液體燃料入口、氣體燃料入口、排放口、噴嘴出口、液體燃料控制閥腔、液體燃料通道、氣體燃料通道和針控制閥腔。燃料噴射器還包括設(shè)置在液體燃料控制閥腔內(nèi)并且與液體燃料入口、液體燃料通道和排放口選擇性連通的液體燃料控制閥。液體燃料控制閥可在液體燃料入口和液體燃料通道與液體燃料控制閥腔隔離并且排放口與液體燃料控制閥腔連通的閉合位置之間運(yùn)動(dòng)。液體燃料控制閥還可運(yùn)動(dòng)至液體燃料入口經(jīng)過液體燃料控制閥腔與液體燃料通道連通并且排放口與液體燃料控制閥腔隔離的打開位置。液體燃料控制閥腔通過液體燃料通道連接至針控制閥腔。液體燃料通道包括當(dāng)液體燃料控制閥處于閉合位置時(shí)關(guān)閉液體燃料通道的液體燃料單向閥。氣體燃料入口通過氣體燃料通道連接至針控制閥腔。氣體燃料通道包括當(dāng)液體燃料控制閥處于閉合位置時(shí)關(guān)閉氣體燃料通道的氣體燃料單向閥。燃料噴射器還包括設(shè)置在針控制閥腔內(nèi)的針控制閥。針控制閥包括近端和鄰近噴嘴出口設(shè)置的遠(yuǎn)端。遠(yuǎn)端包括閉合表面，并且針控制閥腔包括用于可釋放地接合閉合表面并且用于可釋放地密封噴嘴出口的閥座。燃料噴射器還包括用于使液體燃料控制閥在打開位置和閉合位置之間運(yùn)動(dòng)的單致動(dòng)器。