[發(fā)明專利]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

在審

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• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104421080A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設計）人: H·金;C·A·布朗;G·B·考克斯
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02M43/04
• 分類號: F02M43/04;F02M61/16;F02D19/06;F02D41/30
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

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

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。

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

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。

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。

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。

附圖說明