用于内燃发动机的双燃料系统及其限制泄漏密封策略的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于内燃发动机的双燃料系统、用于该双燃料系统的燃料喷射器以及用于限制该双燃料系统的液体燃料向气体燃料侧迁移的方法。所述双燃料系统包括液体供给源和气体燃料供给源以及与二者流体连通的燃料喷射器。该燃料喷射器中的气体燃料阀与燃料喷射器体部形成介于气体燃料通路与液体燃料通路之间的泄漏路径，限制泄漏密封件位于所述气体燃料阀周围并能够响应于燃料喷射器中从液体燃料通路到气体燃料通路的压降的增大而变形成与气体燃料阀密封接触。
【专利说明】用于内燃发动机的双燃料系统及其限制泄漏密封策略
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及双燃料系统，更具体地涉及限制用于双燃料系统的燃料喷射器中的经泄漏路径的泄漏。
【背景技术】
[0002]气体燃料发动机因其相对于液体燃料压燃式发动机而言具有燃烧彻底的能力而为公众所知。然而，气体燃料也因其难以被成功地点燃而为公众所知。一些气体燃料发动机利用火花塞，而其它气体燃料发动机则利用被压燃的少量引燃燃料——诸如蒸馏柴油燃料——使较大量的诸如天然气的气体燃料开始燃烧。在这些后述的发动机中，气体燃料可被供给到发动机进气歧管中或者经计量直接进入到单独的气缸内，在所述气缸内气体燃料在响应于引燃柴油喷射被点燃之前与空气混合。
[0003]在许多双燃料发动机系统中，液体燃料和气体燃料的喷射受控于与气体燃料共轨和液体燃料共轨两者连通的、在燃料喷射器内的两个单独的针阀。已知使用同心针阀的设计，其中使用内阀和外阀中的一个来打开和关闭气体燃料出口，使用内阀和外阀中的另一个来打开和关闭液体燃料出口。在其它系统中，使用相邻但不共轴的针阀。一种已知的相邻针阀设计采用了来自液体燃料共轨的液压控制压力，该液压控制压力施加到与工作端头对置的针阀中的每一者的顶端，所述工作端头控制对应的喷嘴出口的打开和关闭。液体轨压力也施加至控制液体燃料喷射的阀的开启液压表面。在控制气体燃料喷射的阀的情况中，气体燃料共轨的压力施加至阀的主开启液压表面。在又一已知的系统中，美国专利7，627，416似乎教导了一种双燃料共轨设计，在该设计中液体柴油燃料和天然气燃料两者都从与各发动机气缸相关联的单个燃料喷射器中喷射出来。该专利意识到可能存在这样的情况，即，由于天然气燃料供给耗尽或可能出现在该系统的天然气部分中的某些故障，发动机将需要仅以液体柴油燃料(模式)运行。然而，与仅以液体燃料运行相关联的一些问题和困难在该专利中既未明确也未解决。
【发明内容】
[0004]在一个方案中，本发明提供了一种用于内燃发动机的双燃料系统，其包括液体燃料供给源、气体燃料供给源和燃料喷射器。该燃料喷射器包括喷射器体部，该喷射器体部限定有气体燃料喷嘴出口、与所述液体燃料供给源流体连通的液体燃料通路、与所述气体燃料供给流体连通的气体燃料通路。所述燃料喷射器还包括气体燃料阀，该气体燃料阀在所述喷射器体部内在缩回位置与前伸位置之间被引导，所述气体燃料通路与所述气体燃料喷嘴出口之间的流体连通分别在所述缩回位置和所述前伸位置被接通和阻断。所述喷射器体部和所述气体燃料阀一起形成泄漏路径，该泄漏路径用于液体燃料的从所述液体燃料通路到所述气体燃料通路的、响应于这两条通路之间的压降的受控泄漏。所述燃料喷射器还包括限制泄漏密封件，其具有暴露至所述液体燃料通路的流体压力的外表面和暴露至所述泄漏路径的流体压力的内表面，该限制泄漏密封件位于所述气体燃料阀周围，使得该限制泄漏密封件响应于所述压降的增大而变形成与所述气体燃料阀密封接触。
[0005]在另一方案中，本发明提供了一种用于内燃发动机中的双燃料系统的燃料喷射器，该燃料喷射器包括喷射器体部，该喷射器体部限定有在液体燃料入口与液体燃料出口之间延伸的液体燃料通路，和在气体燃料入口与气体燃料喷嘴出口之间延伸的气体燃料通路。燃料喷射器还包括气体燃料阀，该气体燃料阀在所述喷射器体部内在缩回位置与前伸位置之间被引导，所述气体燃料通路与所述气体燃料喷嘴出口之间的流体连通分别在所述缩回位置和所述前伸位置被接通和阻断，用于控制气体燃料从所述气体燃料喷嘴出口到所述内燃发动机中的气缸内的喷射。所述喷射器体部和所述气体燃料阀一起形成从所述液体燃料通路到所述气体燃料通路的泄漏路径。所述燃料喷射器还包括限制泄漏密封件，其具有暴露至所述液体燃料通路的流体压力的外表面和暴露至所述泄漏路径的流体压力的内表面。该限制泄漏密封件处于第一状态并能响应于从所述液体燃料通路到气体燃料通路的压降的增大而变形到第二状态，在所述第一状态下所述内表面与所述气体燃料阀之间具有间隙并允许液体燃料经所述泄漏路径的受控泄漏。在所述第二状态下所述内表面与所述气体燃料出口阀密封接触用以限制泄漏。
[0006]在又一方案中，本发明提供了一种用于限制内燃发动机中双燃料系统的液体燃料向气体燃料侧迁移的方法，其包括:增大从液体燃料通路到气体燃料通路的压降，所述液体燃料通路和所述气体燃料通路经由泄漏路径而相互流体连通，所述泄漏路径由所述双燃料系统的燃料喷射器中的气体燃料阀和喷射器体部形成。该方法还包括使限制泄漏密封件响应于所述压降的增大而变形成与所述气体燃料阀密封接触，并借助于所述密封接触减少液体燃料经所述泄漏路径的泄漏。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是根据本发明的双燃料发动机系统的示意图；
[0008]图2是与图1所示的双燃料系统相似的双燃料系统的一部分的透视图；
[0009]图3是图2所示的发动机系统的一部分的局部剖视透视图，示出了一个燃料喷射器和一个发动机气缸的结构；
[0010]图4是经根据本发明的另一方案的共轴套筒连接器组件的局部剖视侧视图；
[0011]图5是根据一个实施例的燃料喷射器的剖面示意图；
[0012]图6是图5的燃料喷射器的一部分的剖面示意图；和
[0013]图7是根据另一实施例的燃料喷射器的一部分的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0014]首先参照图1-3，双燃料发动机系统10包括安装至发动机8的发动机壳体11的双燃料系统20，所述发动机壳体限定出多个发动机气缸12。双燃料系统20可包括仅一个燃料喷射器25，该燃料喷射器定位成直接喷射到多个发动机气缸12中的各气缸中。气体燃料共轨21和液体燃料共轨22与各燃料喷射器25流体地连通，并且各自是双燃料系统20的气体燃料子系统23和液体燃料子系统53的一部分。液体燃料可包括液体柴油馏分，而气体燃料可包括天然气，所述液体燃料和气体燃料都用于在发动机8中压燃。双燃料系统20还包括气体燃料供给和压力控制机构16以及液体燃料供给和压力控制机构17，所述两个机构分别与气体燃料共轨21和液体燃料共轨22流体地连通。气体燃料导管38借助截流阀46使气体燃料供给和压力控制机构16与气体燃料共轨21流体地连通。气体燃料供给和压力控制机构16、液体燃料供给和压力控制机构17以及燃料喷射器25中的每一者都可以已知方式与电子发动机控制单元(未示出)控制通信并受控于该电子发动机控制单元。气体燃料供给和压力控制机构16可包括加压低温液化天然气供给源或储器40，该供给源/储器具有与可变输送量低温泵41流体地连通的出口。气体燃料供给和压力控制机构16还可包括热交换器42、贮存器44、燃料调节模块45——用于控制至气体燃料共轨21的气体燃料的供给和压力，以及一个或多个气体燃料过滤器、压力传感器和可能的其它诊断、控制和检测构件。导管38内可设置有压力释放阀(未显示)。
[0015]气体燃料供给和压力控制机构16可以在相对于液体燃料的供给压力而言的中等燃料压力下向气体燃料共轨21供给气体燃料。液体燃料供给和压力控制机构17可包括柴油燃料供给源或储器50、燃料过滤器和电控高压燃料泵52，该电控高压燃料泵将液体燃料供给至液体燃料共轨22并控制该液体燃料共轨内的压力。液体燃料供给和压力控制机构17可以在相对于气体燃料的所述中等供给压力而言较高的燃料压力范围下向液体燃料共轨22供给液体燃料。可出于本领域技术人员将理解的原因而对气体燃料压力和液体燃料压力中的每一者进行调节，但在实际实施策略中，一般而言，至少在共轨21和22内，液体燃料压力将比气体燃料压力高。
[0016]再参照图4，双燃料系统20可包括共轴套管连接器30，该套管连接器具有限定出内部燃料通路61的内套管32和限定出外部燃料通路60的外套管33，以及具有与燃料喷射器25中的一者的共同锥形座27密封接触的端头。多个相似或相同的套管连接器30中的每一个可与燃料喷射器25中的一个联接。共轴套管连接器30的块体31可以与气体燃料管路区段18和液体燃料管路区段19菊花链式地(daisy-chained)连接在一起，以分别形成气体燃料共轨21和液体燃料共轨22。菊花链中的最后的共轴套管连接器30可具有代替图2所示的装配件的一组插接件。这样，共轴套管连接器30流体(连通)地设置在多个燃料喷射器25中的每一者与气体燃料共轨21和液体燃料共轨22中的每一者之间。每个共轴套管连接器30还可包括负载调节夹紧件34，该负载调节夹紧件具有在负载调节位置与块体31中的一个接触的枢转表面75，所述负载调节位置与内套管32的轴线29相交。
[0017]每个共轴套管连接器30的每个块体31均可以限定气体燃料共轨21的取向成与内套管32的轴线29垂直的区段。通路60在一个端部通向气体燃料共轨21，并且在另一个端部通向由燃料喷射器25的喷射器体部39限定的气体燃料入口 51。通路61在一个端部通向液体燃料共轨22，并且在其对向端部通向由燃料喷射器体部39限定的液体燃料入口47。套管连接器30与喷射器体部39形成金属-金属密封件(metal-to-metal seal) 57。密封件57分隔了通路60和61，并且还分隔了液体燃料入口 47和气体燃料入口入口 51，所述气体燃料入口和液体燃料入口分别与喷射器25内的气体燃料通路和液体燃料通路连通，如下文所述。因此将理解的是，通路60和61使燃料喷射器25中的液体燃料通路和气体燃料通路分别与共轨22和21流体地连通，还将理解的是，共轨22和21使所述液体燃料通路和气体燃料通路分别与供给源50和供给源40流体地连通。
[0018]现在还参照图5，喷射器体部39还可包括延伸到气缸12内的喷嘴端头部件43。喷射器体部39还可以限定有液体燃料喷嘴出口 48，以及在液体燃料入口 47与液体燃料喷嘴出口 48之间延伸的液体燃料供给通路49。喷射器体部39还可以限定有气体燃料喷嘴出口54，以及在气体燃料入口 51与气体燃料喷嘴出口 54之间延伸的气体燃料供给通路55。如上文所述，在大多数情况下，液体燃料压力可以比气体燃料压力高。喷嘴出口 48和54中的每一者都可包括形成在端头部件43中的多个喷孔，喷嘴出口 48和54可如图所示地在竖向上彼此偏离。燃料喷射器25的可被电控的多种内部构件用于以下文描述的方式来控制出口 48和54的打开和关闭。
[0019]喷射器体部39可包括多个体部部件，端头部件43是其中一个。端头部件43可定位在外体部部件58内，该外体部部件附接至上体部部件或夹紧用体部部件59。上体部部件59可以与体部部件58螺纹联接，并转动以使喷射器25的内部构件夹紧在一起。销钉或任何其它合适的策略可以用于在组装过程中使喷射器25的内部构件对齐，以获得所需的流体连通，如下文讨论的。喷射器体部39还可包括夹紧在体部部件59与端头部件43之间的内体部部件62和孔板63。喷射器体部39还限定有第一阀控制腔室64和第二阀控制腔室65，每一个阀控制腔室均与液体燃料入口 47和低压空间66流体连通。低压空间66可以由出口、空间、构件之间的间隙或者泄漏路径的任意组合或配置组成，只要可以建立起从阀控制腔室64和65到低压空间66的压力梯度即可，以实现燃料喷射控制。喷射器25还可包括液体燃料针阀67，该液体燃料针阀在喷射器体部39内在缩回位置与前伸位置之间被引导，通路49与液体燃料喷嘴出口 48之间的流体连通分别在所述缩回位置和前伸位置处被接通和阻断。液体燃料针阀67具有暴露至第一阀控制腔室64的流体压力的关闭液压表面69，并且还具有暴露至通路49的燃料压力的开启液压表面70。在图2中示出，通路49部分地隐藏于视线之外，然而，本领域技术人员将理解的是，该通路贯穿位于入口 47与出口 48之间的构件用以为喷射供给液体燃料。腔室84构成通路49的一个区段。喷嘴腔室94使腔室84和出口 48相连通。喷射器25还包括气体燃料针阀71，该气体燃料针阀与液体燃料针阀67并排且典型地与液体燃料针阀67平行地设置，并且该气体燃料针阀在喷射器39内在缩回位置与前伸位置之间被引导，通路55与出口 54之间的流体连通分别在所述缩回位置和前伸位置被接通和阻断，用于控制气体燃料从出口 54喷入发动机8内的对应气缸12中。针阀71在腔室84内具有暴露至阀控制腔室65的流体压力的关闭液压表面72和暴露至液体燃料供给通路49的燃料压力的开启液压表面。气体燃料针阀71也可在喷嘴腔室96中具有暴露至气体燃料供给通路55的气体压力的开启气体压力表面，但该气体燃料针阀将典型地至少部分地基于液压压力而被迫打开。
[0020]喷射器25还包括液体燃料喷射控制阀74和气体燃料喷射控制阀75，二者分别流体连通地定位在第一阀控制腔室64与低压空间66之间以及第二阀控制腔室65与低压空间66之间。在所示实施例中，控制阀74和75中的每一个都是电子致动的控制阀组件的一部分，该控制阀组件具有衔铁、螺线管和至少一个阀元件。第一排放通路78使阀控制腔室64与控制阀74流体地连通一所述控制阀被致动以降低阀控制腔室64中的压力使得作用于关闭液压表面69上的关闭液压力减小，这使液体燃料供给通路49的燃料压力能够——藉由开启液压表面70——使阀67升高并打开出口 48。另一排放通路80使阀控制腔室65与控制阀75流体地连通以能够打开针阀71，以便经由出口 54喷射气体燃料。与某些已知的双燃料策略形成对比，液压压力——与气体压力相反——作用在液体燃料针阀和气体燃料针阀两者的开启液压表面上，但是本发明并不受此限制。为了结束喷射，控制阀74和75可以被去激活——根据情况通电或断电，以使腔室64或65中的流体压力恢复到液体轨压力。控制阀74和75可具有任何合适的配置，各控制阀均可包括如图所示的二通阀、三通阀或又一其它策略。在实际实施策略中，喷射器25还包括用于偏压针阀67使之关闭以密封出口 48的第一弹簧82，和用于偏压针阀71使之关闭以密封出口 54的第二弹簧83。可抵抗对应弹簧的偏压打开针阀67或71。可抵抗与形成于控制腔室64和65中的关闭压力相反的流体压力来关闭针阀67和71。在阀71的情况下，气体压力可与控制腔室65中的关闭压力相反地作用在端头上。阀67和阀71被接纳在由端头部件43限定的第一和第二引导孔85、86内。
[0021]如前述，开启液压表面70和73可以暴露至液体燃料供给通路49的燃料压力，该燃料压力典型地等于液体燃料共轨22中的燃料压力。在所示的实施例中，阀67和阀71都部分地定位在腔室84内，该腔室构成液体燃料供给通路49的一个区段。腔室84可具有定位在其中的第一和第二弹簧82、83，并且因此可以被理解为弹簧腔室。因此，开启液压表面70和73可暴露至同一弹簧腔室84内的燃料压力。在替代实施例中，可以使用用于向开启液压表面提供液体轨压力的多个弹簧腔室或一些其它策略。
[0022]现在还参考图6，如前述，液体燃料可在高压下从液体燃料共轨22供给到液体燃料通路49，气体燃料可在中等压力(中压)下从气体燃料共轨21供给到气体燃料通路55。在仅液体模式中，中压和高压之间的差可以是约50MPa至约80MPa，而在混合模式中，所述差可以是约5MPa。喷射器体部39和气体燃料阀71 一起形成了用于液体燃料的从液体燃料通路49到气体燃料通路55的受控泄漏的泄漏路径77。这种受控的泄漏可以是这样的设计特征，即，其使相对少量的液体燃料能通过泄漏路径77迁移以润滑气体燃料阀71的与喷射器体部39表面接触的表面。大多数时候，所述少量的迁移液体燃料将在气体燃料喷射过程中经出口 54排出。在某些时候，可能需要仅以液体燃料模式运行发动机系统10，例如在起动或诊断运行过程中在气体燃料子系统23中发生某些故障时，或例如在发动机系统10耗尽气体燃料时。因而可能需要减少和理想地消除液体燃料经泄漏路径77的迁移，从而避免液体燃料积聚在气体燃料子系统23中或使该气体燃料子系统损坏。为此，燃料喷射器25还可包括限制泄漏密封件87，该限制泄漏密封件具有暴露至液体燃料通路49的流体压力的外表面88，和暴露至泄漏路径77的流体压力的内表面89。密封件87设置在气体燃料阀71周围，使得密封件87响应于压降的增大而变形成与气体燃料阀71密封接触。在仅液体运行过程中，气体燃料子系统23内的压力和特别是气体燃料共轨21中的流体压力将会降低，并且可能下降至大气压力。同时，液体燃料子系统53中的液体燃料的压力可以保持或增大，以适应液体燃料喷射的需求或增加量的液体燃料喷射的需求。如果缺少用于控制压降的增大的影响的机构，则可预计的是通过泄漏路径77的泄漏率会明显升高。因此，在某些情况中，本发明的教导可用于限制泄漏的增加，尽管在实际实施策略中会典型地基本消除所述泄漏。在起动条件的情况下，液体燃料压力自然将趋向于增大，而气体燃料压力将趋于在任何于发动机10停止时残存在气体燃料子系统23中的压力下、通常是大气压力下维持一段时间。如图6所示，密封件87处于如细节放大图所示的第一状态，在该第一状态下内表面89与气体燃料阀71之间具有间隙95并允许液体燃料经泄漏路径77的受控泄漏。密封件87可以变形至第二状态，在该第二状态下内表面89与阀71密封接触以限制泄漏。因为阀71和密封件87中的每一者均可由诸如合适的钢的金属制成，所以密封接触可包括金属-金属接触。应理解的是，密封接触可能不会均匀地形成，并且可能不会形成完全的液体密封，但其将在任何情况下趋向于减小和/或关闭间隙95，使得泄漏路径77的面积至少在沿着密封件87与阀71之间的界面的一些点处变为零或接近零。
[0023]可以从图6中注意到，外表面88在周向上围绕阀71在沿径向向外的位置处延伸。内表面89也在周向上围绕阀71但在沿径向向内的位置延伸，使得密封件87的变形发生在沿径向向内的方向上。密封件87限定了纵向轴线81，表面88和89可以与轴线81平行、同心或者关于该轴线对中。在图6的实施例中，密封件87具有大致圆柱形套筒的形式，并与端头部件43 —体地形成。因此，环状的流体空间90在密封件87与端头部件43的其余部分之间延伸，其中空间90接通以经由腔室84与液体燃料通路49流体连通。在实际实施策略中，间隙95可包括匹配的间隙。引导孔86可以从喷嘴腔室96到腔室84具有相同的内径，其中密封件87是端头部件43的由空间90所包围的那部分。替代地，引导孔86可在端头部件43的形成密封件87的那部分中具有与阀71更紧密的匹配间隙，并且在其它部分具有略宽松的引导间隙。在许多情况下，可以预期的是，形成密封件87的端头部件43的材料可以不均匀地变形，其中密封件87的相对靠近腔室84的部分比更靠近喷嘴腔室96的部分更容易变形。因此，可预计到密封件87会向下挤压或夹紧阀71以刚好靠近腔室84在端头部件43的顶端处形成流体密封。在替代实施例中，表面88和89可不平行。
[0024]现在转到图7，图中示出了根据另一实施例的燃料喷射器125，该燃料喷射器包括具有液体燃料阀167和气体燃料阀171的喷射器体部139，所述液体燃料阀和气体燃料阀各自在端头部件143内在缩回位置与前伸位置之间被引导，液体燃料通路149与液体燃料喷嘴出口 148之间的流体连通以及气体燃料通路155与气体燃料喷嘴出口 154之间的流体连通分别在所述缩回位置和所述前伸位置处被接通和阻断。燃料喷射器125的构型和功能与如上描述的喷射器25大致相似，除非另有说明。与燃料喷射器25类似，燃料喷射器125包括限制泄漏密封件187，该限制泄漏密封件限定了在密封件187的第一轴向端部192与第二轴向端部193之间延伸的纵向轴线191。密封件187还包括在周向上围绕气体燃料阀171在沿径向向外的位置延伸的外表面188，和在周向上围绕气体燃料阀171在沿径向向内的位置延伸的内表面189。气体燃料阀171和喷射器体部139——特别是端头部件143——一起形成了用于液体燃料的从液体燃料通路149到气体燃料通路155的受控泄漏的泄漏路径177。密封件187能响应于从液体燃料通路149到气体燃料通路155的压降的增大而从第一状态变形到第二状态，在所述第一状态下内表面189与阀171之间具有间隙195并且允许液体燃料经泄漏路径177的受控泄漏，在所述第二状态下间隙195减小并且表面189与阀171密封接触。
[0025]与燃料喷射器25的限制泄漏密封件同端头部件一体地形成的设计相反，在燃料喷射器125中，密封件187包括贴靠端头部件143的浮动密封件，该浮动密封件在其所面向的端头部件143的轴向端部处与端头部件143接触并部分地限定出构成了燃料通路149 一部分的腔室。密封件187是浮动的是指其相对于端头部件143的位置是不固定的。在一实际实施策略中，间隙195可包括较小的间隙，阀171与喷射器体部143、即端头部件143之间可在形成于该端头部件中的孔186内具有较大的间隙199。间隙195可包括匹配的间隙，间隙199可以包括引导间隙。
[0026]端头部件143还可限定有使气体燃料通路155的压力传递至部分由密封件187形成且部分由端头部件143形成的低压区域197的传递通路179。替代地，可以在阀171中形成类似的传递通路。因此，虽然图7示出了沿着间隙199延伸并与该间隙连通的通路179，但是本领域技术人员将容易理解阀171中的凹槽等也可以提供类似的功能。低压区域197将使内表面189能暴露至泄漏路径177的流体压力——该流体压力通常会与气体燃料通路155的流体压力有关，尽管不一定相等。第二轴向端部193还可包括环状锐缘/锐边，该锐缘/锐边沿周向环绕轴线191延伸并且响应于施加至密封件187的液压力而密封端头部件143。
[0027]工业适用性
[0028]总体参照附图，特别是图6和图7，如前所述，在某些情况下一诸如在仅需要液体燃料模式的发动机系统10起动运转过程中、出于诊断目的的运转过程中或者任何其它工况下——从液体燃料通路49和149到气体燃料通路55和155的压降会增大。限制泄漏密封件87和187可响应于增大的压降变形成与气体燃料阀71和171密封接触。变形的结果是，液体燃料经泄漏路径77和177的泄漏会减少——可能减少到零。
[0029]在仅液体燃料模式过程中，气体燃料阀71和171通常将保持处于其阻塞所对应的气体燃料出口 54和154的前伸位置。在喷射器25的情况下，密封件87将趋于保持处于向内变形的状态，挤压阀71并限制双燃料系统20的液体燃料向气体燃料侧、即子系统23的迁移。在燃料喷射器125的情况下，密封件187将趋于在仅液体模式期间保持处于向内变形的状态，也挤压阀171，并且藉由通路149的流体压力被保持在偏置向下的位置使得锐缘/锐边198密封端头部件143。传递凹槽179将使压力区域197与气体燃料通路155的压力关联。
[0030]当需要返回到气体燃料模式或液体燃料和气体燃料混合模式时，从液体燃料通路49和149到气体燃料通路55和155的压降通常将因为液体燃料压力的下降、气体燃料压力的增大或这两者而减小。压降减小将趋于使密封件87和187向内变形的程度减小,并且液体燃料经泄漏路径77和177的受控泄漏将重新开始。
[0031]本说明书仅用于解释目的，且不应当被理解为以任何方式缩小本发明的范围。因此，本领域技术人员将认识到，可对当前所公开的实施例做出各种变型而不背离本发明的全部和恰当的范围和精神。本发明的其它方案、特征和优点将在阅读所附附图和权利要求的的基础上显而易见。
【权利要求】
1.一种用于内燃发动机的双燃料系统，该双燃料系统包括: 液体燃料供给源； 气体燃料供给源； 燃料喷射器，该燃料喷射器包括喷射器体部，该喷射器体部限定有与所述液体燃料供给源流体连通的液体燃料通路、与所述气体燃料供给源流体连通的气体燃料通路，以及气体燃料喷嘴出口； 所述燃料喷射器还包括气体燃料阀，该气体燃料阀在所述喷射器体部内在缩回位置与前伸位置之间被弓I导，所述气体燃料通路与所述气体燃料喷嘴出口之间的流体连通在所述缩回位置和所述前伸位置分别被接通和阻断，所述喷射器体部和所述气体燃料阀一起形成泄漏路径，该泄漏路径用于液体燃料的从所述液体燃料通路到所述气体燃料通路的响应于该液体燃料通路与该气体燃料通路之间的压降的受控泄漏；以及 所述燃料喷射器还包括限制泄漏密封件，该限制泄漏密封件具有暴露至所述液体燃料通路的流体压力的外表面和暴露至所述泄漏路径的流体压力的内表面，该限制泄漏密封件定位在所述气体燃料阀周围，使得该限制泄漏密封件响应于所述压降的增大而变形成与所述气体燃料阀密封接触。
2.根据权利要求1所述的双燃料系统，其特征在于，所述双燃料系统还包括使所述气体燃料供给源与所述气体燃料通路流体地连通的气体燃料共轨，和使所述液体燃料供给源与所述液体燃料通路流体地连通的液体燃料共轨，其中所述喷射器体部限定有液体燃料喷嘴出口和液体燃料阀，该液体燃料阀在所述喷射器体部内在缩回位置与前伸位置之间被引导，所述液体燃料通路与所述液体燃料喷嘴出口之间的流体连通在所述缩回位置和所述前伸位置分别被接通和阻断； 其中，所述气体燃料阀和所述液体燃料阀中的每一者包括暴露至所述液体燃料通路的流体压力的开启液压表面； 其中，所述限制泄漏密封件的外表面在周向上围绕所述气体燃料阀在沿径向向外的位置延伸并且所述内表面在周向上围绕所述气体燃料阀在沿径向向内的位置延伸，使得所述限制泄漏密封件构造成在沿径向向内的方向上变形。
3.根据权利要求2所述的双燃料系统，其特征在于，所述喷射器体部还包括端头部件，该端头部件限定有分别用于接纳所述气体燃料阀和所述液体燃料阀的第一引导孔和第二引导孔，并且所述液体燃料喷嘴出口和所述气体燃料喷嘴出口中的每一者均形成在该端头部件中。
4.根据权利要求3所述的双燃料系统，其特征在于，所述限制泄漏密封件包括贴靠所述端头部件的浮动密封件，所述限制泄漏密封件包括第一轴向端部和贴靠所述端头部件并具有环状锐缘的第二轴向端部。
5.根据权利要求3所述的双燃料系统，其特征在于，所述限制泄漏密封件位于所述端头部件内。
6.一种用于内燃发动机中的双燃料系统的燃料喷射器，该燃料喷射器包括: 喷射器体部，该喷射器体部限定有在液体燃料入口与液体燃料出口之间延伸的液体燃料通路，和在气体燃料入口与气体燃料喷嘴出口之间延伸的气体燃料通路； 气体燃料阀，该气体燃料阀在所述喷射器体部内在缩回位置与前伸位置之间被引导，所述气体燃料通路与所述气体燃料喷嘴出口之间的流体连通分别在所述缩回位置和所述前伸位置被接通和阻断，以用于控制气体燃料从所述气体燃料喷嘴出口到所述内燃发动机中的气缸内的喷射，所述喷射器体部和所述气体燃料阀一起形成从所述液体燃料通路到所述气体燃料通路的泄漏路径； 限制泄漏密封件，该限制泄漏密封件具有暴露至所述液体燃料通路的流体压力的外表面和暴露至所述泄漏路径的流体压力的内表面；以及 所述限制泄漏密封件处于第一状态并且能够响应于从所述液体燃料通路到所述气体燃料通路的压降的增大而变形到第二状态，在所述第一状态下所述内表面与所述气体燃料阀之间具有间隙并允许所述液体燃料经所述泄漏路径的受控泄漏，在所述第二状态下所述内表面与所述气体燃料阀密封接触以限制泄漏。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其特征在于，所述限制泄漏密封件的外表面在周向上围绕所述气体燃料阀在沿径向向外的位置延伸并且所述内表面在周向上围绕所述气体燃料阀在沿径向向内的位置延伸，使得在所述第二状态下所述限制泄漏密封件在沿径向向内的方向上变形； 其中，所述密封接触包括金属-金属接触； 其中，所述喷射器体部还限定有用于接纳所述气体燃料阀的引导孔，其中所述间隙包括较小的间隙，所述气体燃料阀与所述喷射器体部在所述弓I导孔内具有较大的间隙。
8.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其特征在于，所述液体燃料出口包括液体燃料喷嘴出口，所述燃料喷射器还包括液体燃料阀，该液体燃料阀在所述喷射器体部内在缩回位置与前伸位置之间被引导，所述液体燃料通路与所述液体燃料喷嘴出口之间的流体连通分别在所述缩回位置和所述前伸位置被接通和阻断； 其中，所述喷射器体部还包括端头部件，该端头部件限定有分别用于接纳所述气体燃料阀和所述液体燃料阀的第一引导孔和第二引导孔，并且所述液体燃料喷嘴出口和所述气体燃料喷嘴出口中的每一者均形成在该端头部件中。
9.根据权利要求8所述的燃料喷射器，其特征在于，所述限制泄漏密封件与所述端头部件一体地形成。
10.一种用于限制内燃发动机中双燃料系统的液体燃料向气体燃料侧迁移的方法，包括以下步骤: 增大从液体燃料通路到气体燃料通路的压降，所述液体燃料通路和所述气体燃料通路经由泄漏路径相互流体连通，所述泄漏路径由所述双燃料系统的燃料喷射器中的气体燃料阀和喷射器体部形成； 使限制泄漏密封件响应于所述压降的增大而变形成与所述气体燃料阀密封接触；和 借助于所述密封接触减少液体燃料经所述泄漏路径的泄漏。
【文档编号】F02D19/06GK104421080SQ201410409362
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】H·金, C·A·布朗, G·B·考克斯 申请人:卡特彼勒公司