[發明專利]用于雙燃料噴射器的柴油泄漏控制系統

有效

• 申請號: 201310306268.3
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103573516A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: M·F·索馬斯;H·金
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02M63/00
• 分類號: F02M63/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張魯濱;吳鵬

技術領域

本發明一般地涉及雙燃料發動機，并更具體地涉及用于控制柴油向雙燃料噴射器的天然氣側的泄漏的系統。

背景技術

在柴油內燃機中，氣體在進氣沖程中被引入每個燃燒室（氣缸），然后在壓縮沖程中被壓縮。該壓縮使氣體溫度升高以便當柴油在壓縮沖程頂部被引入氣缸時，柴油在稱為壓燃的過程中氣化并點燃。被點燃的柴油經歷快速膨脹，在做功沖程中向下驅動活塞。在排氣沖程中廢氣被排出并且再次開始四沖程狄塞爾循環。

柴油發動機擁有高可靠性，主要是由于其不存在汽油發動機所必需的電控點火系統，并且一般地比汽油發動機具有更好的燃料經濟性。然而，近年來由于天然氣具有較低的成本和顯著地較低的排放，天然氣已成為內燃機的理想燃料源。大型柴油發動機能夠被轉換以使用天然氣作為燃料運行，而用柴油作為引燃（點火）燃料。這些“雙燃料”發動機需要車載的天然氣和柴油（雙燃料）供給系統。

天然氣可以以液化天然氣或LNG的狀態儲存在隨車攜帶的加壓可控溫度箱內。天然氣由雙燃料噴射器導入燃燒室內，在該燃燒室內天然氣被由同一個雙燃料噴射器分開噴射的柴油點燃。

除用作引燃燃料之外，柴油可以用于潤滑雙燃料噴射器的天然氣側，特別是天然氣上引導件和針閥座。這需要柴油管路和噴射器的天然氣側的流體連通。為了最大程度地降低天然氣從噴射器遷移至柴油管路，在雙燃料噴射器的天然氣側和柴油管路之間保持一壓差。在發動機運轉過程中液壓密封用于保持該壓差，柴油側的壓力超出天然氣側的壓力大約5兆帕（MPa）。

在發動機啟動和跛行（應急，limp-home）模式狀態下，天然氣管路壓力可能降至遠低于其正常工作壓力，甚至為零。低的天然氣管路壓力可能導致不能接受的高流量的柴油流入噴射器的天然氣側并流回天然氣管路。

本發明針對上述的一個或多個問題。

發明內容

一方面，本發明提供了用于控制柴油在低天然氣壓力狀態下向雙燃料噴射器的天然氣側的泄漏的系統。該系統包括具有天然氣管路壓力的天然氣管路、具有柴油管路壓力的柴油管路、以及在雙燃料噴射器的上游與天然氣管路和柴油管路兩者流體連通的泄漏控制閥。該泄漏控制閥可以在打開位置和關閉位置之間移動，在該打開位置柴油能夠進入雙燃料噴射器，在該關閉位置柴油被阻止進入雙燃料噴射器。該泄漏控制閥響應于天然氣管路壓力，以便當天然氣管路壓力等于預定水平或降至預定水平以下時該泄漏控制閥關閉，從而阻止柴油流入雙燃料噴射器的天然氣側。

另一方面，本發明提供了用于控制柴油從柴油管路向雙燃料噴射器的天然氣側的流動的泄漏控制閥。該泄漏控制閥在雙燃料噴射器的上游與具有天然氣管路壓力的天然氣管路和柴油管路流體連通。該泄漏控制閥包括閥體、閥部件以及彈簧，該閥部件配置在閥體內且可以在打開位置和關閉位置之間往復移動，在該打開位置柴油能夠進入雙燃料噴射器，在該關閉位置柴油被阻止進入雙燃料噴射器，該彈簧配置在閥體內且使泄漏控制閥偏置在關閉位置。每當天然氣管路壓力等于預定水平或降至預定水平以下時，該泄漏控制閥移至關閉位置。

又一方面，本發明提供了一種阻止柴油泄漏進入雙燃料噴射器的天然氣側的方法。柴油以柴油管路壓力從柴油管路經過泄漏控制閥被移動到雙燃料噴射器的天然氣側。天然氣以天然氣管路壓力從天然氣管路經過泄漏控制閥被移動到雙燃料噴射器的天然氣側。天然氣管路壓力被監測。當天然氣管路壓力等于預定水平或降至預定水平以下時，柴油被阻止流向雙燃料噴射器的天然氣側。

附圖說明

圖1是用于雙燃料發動機的天然氣和柴油供給系統的示意圖。

圖2是示出了沿著天然氣供給系統的不同階段的天然氣的典型溫度和壓力的相圖。

圖3是雙燃料噴射器的剖視圖。

圖4是示出了在關閉位置的柴油泄漏控制系統的示意圖。

圖5是示出了在打開位置的柴油泄漏控制系統的示意圖。

具體實施方式

本發明提供了用于阻止過量的柴油泄漏進入雙燃料噴射系統的天然氣側的系統。該系統采用了響應于來自天然氣管路的壓力而打開和關閉的閥，當天然氣管路的壓力降至預定水平以下時該閥關閉柴油管路。

圖1是用于雙燃料發動機中的天然氣和柴油供給系統10的示意圖。圖示的系統10包括總體表示為12的天然氣供給系統、總體表示為14的柴油供給系統和與相應數量的雙燃料噴射器18流體連通的多個同軸套筒組件16。天然氣供給系統12和柴油供給系統14分別通過天然氣軌20和柴油軌22（如圖1所示）分別向雙燃料噴射器18供給天然氣（NG）和柴油。