用于燃料喷射器针止回阀的动态密封件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于燃料喷射器针止回阀的动态密封件。具体地，一种燃料喷射器包括限定液体燃料通道、气体燃料通道和第一引导孔口的喷射器主体；在缩回位置和推进位置之间在第一引导孔口内引导以分别选择性地打开和阻挡气体燃料通道和气体燃料喷嘴出口之间的流体连通的气体燃料止回阀；和就座在第一引导孔口内的套筒密封件，套筒密封件具有限定穿过其中的套筒密封件孔口的内表面，并且气体燃料止回阀的至少一部分布置在套筒密封件孔口内；套筒密封件的外表面包括第一部分和第二部分，第一部分比第二部分沿着径向方向更靠近套筒密封件孔口的纵向轴线布置。
【专利说明】
用于燃料喷射器针止回阀的动态密封件
技术领域
[0001]本发明总体涉及一种流体喷射器，并且更具体涉及一种用于燃料喷射器的套筒密封件。
【背景技术】
[0002]往复运动内燃(IC)发动机已知用于将储存在燃料供应内的化学能量转换为机械轴功率。燃料-氧化剂混合物被接收在由在缸孔口内平移的活塞限定的IC发动机的可变容积内。燃料-氧化剂混合物在可变容积内燃烧以便将来自混合物的化学能量转换成热。继而，可变容积内的燃烧产物的膨胀在活塞上做功，功可以传递到IC发动机的输出轴。
[0003]在传统的直喷压缩点燃发动机中，大部分(如果不是全部的话)燃料在希望点燃正时之前以短点燃延迟时间喷射到可变容积内。在其他压缩点燃发动机中，诸如均质充量压缩点燃(HCCI)发动机，燃料基本上与氧化剂预先混合，并通过在可变容积内的压缩点燃。燃料和氧化剂的预先混合可以通过将燃料喷射到可变容积上游的氧化剂、在压缩冲程中相对早地将燃料喷射到可变容积内或其组合来实现。
[0004]以具有相对低的十六烷值的诸如天然气的燃料操作的发动机可得益于诸如火花塞的辅助点燃源或具有相对高的十六烷值的诸如蒸馏柴油燃料的燃料的导前喷射。例如，发动机可基本上将低的十六烷燃料与氧化剂在可变容积内预先混合，并接着在希望点燃正时之前以短时间延迟通过将一定量的高十六烷燃料直接喷射到可变容积内来点燃低十六烷燃料和氧化剂的混合物。在这种双燃料构型中，高十六烷燃料的压缩点燃可实现或促进低十六烷燃料和氧化剂的混合物的点燃。
[0005]在一些双燃料发动机系统中，气体燃料是低十六烷燃料，并且液体燃料是高十六烷燃料，并且液体燃料和气体燃料的喷射通过连接到气体燃料共轨和液体燃料共轨两者的燃料喷射器内的两个单独的针止回阀控制。在使用同心针止回阀的情况下，外部止回阀可用来选择性地打开和关闭气体燃料出口，并且内部止回阀可用来选择性地打开和关闭液体燃料出口。在其他系统中，使用相邻而不是同轴的针止回阀。采用来自液体燃料共轨的施加到每个针止回阀的液压控制压力的相邻针止回阀设计可用来控制相应喷嘴出口的打开和关闭。
[0006]美国专利N0.7627416(’416专利)主要描述一种双燃料共轨设计，其中液体柴油燃料和天然气燃料都从与每个发动机缸相关的单个燃料喷射器喷射。’416专利承认:由于天然气燃料供应用尽或可能由于系统的天然气燃料供应部分故障，会存在发动机需要只以液体柴油燃料操作的情况。但是，与不同的液体燃料压力和气体燃料压力相关的问题和挑战(诸如在针止回阀上在液体燃料系统和气体燃料系统之间的泄漏)都没有在’416专利中认识或解决。因此，希望改进的双燃料喷射器来解决所述问题和/或本领域已知的其他问题。
[0007]将理解到此背景描述用来帮助读者，而不是作为任何指出问题本身在本领域是已知的指示。
【发明内容】
[0008]根据本发明的一个方面，一种用于内燃发动机的燃料喷射器包括限定在液体燃料入口和液体燃料出口之间延伸的液体燃料通道、在气体燃料入口和气体燃料喷嘴出口延伸的气体燃料通道和第一引导孔口的喷射器主体。燃料喷射器具有在缩回位置和推进位置之间在第一引导孔口内引导以分别选择性地打开和阻挡气体燃料通道和气体燃料喷嘴出口之间的流体连通的气体燃料止回阀。套筒密封件就座在第一引导孔口内，并且套筒密封件具有限定穿过其中的套筒密封件孔口的内表面，并且气体燃料止回阀的至少一部分布置在套筒密封件孔口内。套筒密封件的外表面包括第一部分和第二部分，第一部分比第二部分沿着径向方向更靠近套筒密封件孔口的纵向轴线布置，径向方向垂直于纵向轴线。套筒密封件的外表面的第一部分与液体燃料通道流体连通。气体燃料止回阀的远侧部分在套筒密封件的第一侧上沿着纵向轴线延伸，并且与气体燃料入口流体连通。气体燃料止回阀的近侧部分在与套筒密封件的第一侧相反的套筒密封件的第二侧上沿着纵向轴线延伸，并与液体燃料通道流体连通。
[0009]根据本发明的另一方面，用于内燃发动机的双燃料系统包括液体燃料供应、气体燃料供应和用于供应来自液体燃料供应的液体燃料和供应来自气体燃料供应的气体燃料到内燃发动机缸内的多个燃料喷射器。多个燃料喷射器的每个燃料喷射器包括喷射器主体，喷射器主体限定在液体燃料入口和液体燃料出口之间延伸的液体燃料通道、在气体燃料入口和气体燃料喷嘴出口之间延伸的气体燃料通道和第一引导孔口。每个燃料喷射器包括在缩回位置和推进位置之间在第一引导孔口内引导以分别选择性地打开和阻挡气体燃料通道和气体燃料喷嘴出口之间的流体连通的气体燃料止回阀。套筒密封件就座在第一引导孔口内，并且套筒密封件具有限定穿过其中的套筒密封件孔口的内表面，并且气体燃料止回阀的至少一部分布置在套筒密封件孔口内。套筒密封件的外表面包括第一部分和第二部分，第一部分比第二部分沿着径向方向更靠近套筒密封件孔口的纵向轴线布置，径向方向垂直于纵向轴线。套筒密封件的外表面的第一部分与液体燃料通道流体连通。气体燃料止回阀的远侧部分在套筒密封件的第一侧上沿着纵向轴线延伸，并与气体燃料入口流体连通。气体燃料止回阀的近侧部分在与套筒密封件的第一侧相反的套筒密封件的第二侧上沿着纵向轴线延伸，并与液体燃料通道流体连通。
[0010]根据本发明的另一方面，用于内燃发动机的双燃料系统的燃料喷射器包括限定在液体燃料入口和液体燃料出口之间延伸的液体燃料通道、在气体燃料入口和气体燃料喷嘴出口之间延伸的气体燃料通道和第一引导孔口的喷射器主体。第一引导孔口包括第一区段、第二区段和位于第一区段和第二区段之间的座部分。气体燃料止回阀在缩回位置和推进位置之间在喷射器主体内引导以分别选择性地打开和阻挡气体燃料通道和气体燃料喷嘴出口之间的流体连通，从而控制来自气体燃料喷嘴出口的气体燃料到内燃发动机的缸的喷射。密封件用于限制至少第一引导孔口的第一区段和气体燃料止回阀的外表面之间的液体燃料泄漏，第一区段具有大于第二区段的直径的直径。
【附图说明】
[0011]图1是根据本发明的各个方面的双燃料发动机系统的示意图。
[0012]图2是根据本发明的各个方面的双燃料系统的一部分的透视图。
[0013]图3是图2所示的双燃料系统的一部分的透视局部截面图，示出根据本发明的各个方面的燃料喷射器和发动机缸。
[0014]图4是根据本发明的各个方面沿着包括同轴套管连接器的轴线的平面截取的同轴套管连接器组件的横截面视图。
[0015]图5是根据本发明的各个方面沿着包括第一止回阀的纵向轴线和第二止回阀的纵向轴线的平面截取的燃料喷射器的横截面图解视图。
[0016]图6是图5的燃料喷射器的一部分的横截面图解视图。
[0017]图7是根据本发明的各个方面的套筒密封件的透视图。
[0018]图8是图7的套筒密封件的顶视图。
[0019]图9是沿着截线9-9的图8的套筒密封件的横截面视图。
[0020]图10是根据本发明的各个方面的套筒密封件的透视图。
【具体实施方式】
[0021]现在将参考附图描述本发明的各个方面，附图中的类似附图标记始终指代相同元件，除非另外指明。
[0022]图1-3示出发动机8和双燃料发动机系统10。发动机8可包括发动机壳体11，壳体11可限定多个发动机缸12。双燃料发动机系统10可包括安装到发动机8的发动机壳体11的双燃料系统20 ο双燃料系统20可包括定位成直接喷射到多个发动机缸12的至少一个缸内的至少一个燃料喷射器25。气体燃料共轨21和液体燃料共轨22可流体连接到至少一个燃料喷射器25的每个，并且分别作为双燃料系统20的气体燃料子系统23和液体燃料子系统53的部分。液体燃料可包括蒸馏柴油燃料、生物柴油、二甲醚、汽油、乙醇、液化天然气、液化丙烷、其组合或本领域已知的任何其他可燃烧液体。气体燃料可包括天然气、丙烷、丁烷、乙烯、氢、其组合或本领域已知的任何其他可燃烧气体。双燃料系统20还可包括分别流体连接到气体燃料共轨21和液体燃料共轨22的气体燃料供应和压力控制机构16(此后称为“气体燃料控制机构”)以及液体燃料供应和压力控制机构17(此后称为“液体燃料控制机构”)。
[0023]在一个方面，气体燃料导管38可通过关断阀46将气体燃料控制机构16流体连接到气体燃料共轨21。燃料喷射器25、气体燃料控制机构16和液体燃料控制机构17中的每个可以已知方式与电子发动机控制单元(未示出)控制连通并由其控制。气体燃料控制机构16可包括具有流体连接到可变输送低温栗41的出口的加压低温液化天然气供应或罐40。气体燃料控制机构16还可包括热交换器42、蓄能器44、控制气体燃料到气体燃料共轨21的供应和压力的燃料调节模块45以及一个或多个气体燃料过滤器、压力传感器以及可能的其他诊断、控制和监视部件。压力释放阀(未示出)可定位在气体燃料导管38内或与其串联。气体燃料控制机构16可在低于液体燃料的供应压力的供应压力下将气体燃料供应到气体燃料共轨21。
[0024]在一个方面，液体燃料控制机构17可包括柴油燃料供应或罐50、燃料过滤器和将液体燃料供应到液体燃料共轨22并控制其中压力的电子控制高压燃料栗52。液体燃料控制机构17可在相对于气体燃料的供应压力较高的燃料压力的范围将液体燃料供应到液体燃料共轨22。气体燃料压力和液体燃料压力可分别出于本领域普通技术人员将理解的原因进行调节，但是通常，至少在气体燃料共轨21和液体燃料共轨22内，液体燃料压力可通常高于气体燃料压力。
[0025]图4示出沿着包括同轴套管连接器30的轴线29的平面截取的同轴套管连接器30的横截面视图。在一个方面，双燃料系统20可包括同轴套管连接器30，其可具有限定内部燃料通道61的内部套管32和限定外部燃料通道60的外部套管33。同轴套管连接器30可包括与燃料喷射器25中的一个的公共锥形座27密封接触的末端35。多个类似或相同的同轴套管连接器30的每个可分别联接到燃料喷射器25中的一个。双燃料系统20可包括多个块体31，其与气体燃料线路分段18和液体燃料线路分段19菊花链接在一起，以分别形成气体燃料共轨21和液体燃料共轨22。每个块体31可与相应的同轴套管连接器30相关联。菊花链中的最后同轴套管连接器30’可包括代替图2所示配件的一组插塞。同轴套管连接器30可因此流体定位在多个燃料喷射器25的每个燃料喷射器和气体燃料共轨21和液体燃料共轨22中的每个之间。每个同轴套管连接器30还可包括载荷调节夹34，其具有在载荷调节位置处与一个块体31接触的枢转表面68，其可定位成与内部套管32的轴线29相互交叉。
[0026]在一个方面，每个块体31可限定气体燃料共轨21的分段，并且可以垂直于内部套管32的轴线29定向。每个块体31可限定在一端通入气体燃料共轨21并在另一端通入外部套管33的外部燃料通道60的通道60a。每个块体31可限定在一端处通入液体燃料共轨22并在另一端处通入内部套管32的内部燃料通道61的通道61a。
[0027]在一个方面，外部燃料通道60可在一端处通入气体燃料共轨21并可在另一端处通入燃料喷射器25的喷射器主体39限定的气体燃料入口 51。内部燃料通道61可在一端处通入液体燃料共轨22并可在另一端处通入燃料喷射器主体39限定的液体燃料入口 47。同轴套管连接器30可与燃料喷射器主体39形成金属-金属密封件57。金属-金属密封件57可将外部燃料通道60和内部燃料通道61分离，并也可将液体燃料入口 47和气体燃料入口 51分离，其分别连接到燃料喷射器25内的气体和液体燃料通道，如这里进一步描述。外部燃料通道60和内部燃料通道61可分别通过液体燃料共轨22和气体燃料共轨21流体连接到燃料喷射器25内的液体和气体燃料通道。在一个方面，液体燃料共轨22和气体燃料共轨21可流体连接到分别与液体燃料供应或罐50和气体燃料供应或罐40相关联的液体和气体燃料通道。
[0028]参考图5，喷射器主体39可包括延伸到发动机8的缸12内的喷嘴末端件43。喷射器主体39可限定液体燃料喷嘴出口 48，并且液体燃料供应通道49可在液体燃料入口 47和液体燃料喷嘴出口 48之间延伸。喷射器主体39还可限定气体燃料喷嘴出口 54，并且气体燃料供应通道55可在气体燃料入口 51和气体燃料喷嘴出口 54之间延伸。在一个方面，液体燃料压力可以高于气体燃料压力，如上所述。液体燃料喷嘴出口48和气体燃料喷嘴出口 54中的每个可包括形成在喷嘴末端件43内的多个喷洒开口。液体燃料喷嘴出口48和气体燃料喷嘴出口 54可相对于喷射器主体的纵向轴线彼此竖直偏移，如图5和6所示。可以被电子控制的燃料喷射器25的许多内部部件可用来以将在下面进一步详细描述的方式选择性地控制液体燃料喷嘴出口 48和气体燃料喷嘴出口 54的打开和关闭。
[0029]在一个方面，喷射器主体39可包括多个主体件，包括喷嘴末端件43。喷嘴末端件43可定位在外部主体件58内，并且外部主体件58可附接到夹持主体件或上部主体件59。上部主体件59可螺纹联接到外部主体件58，并且可转动以便将燃料喷射器25的内部部件夹持在一起。在一个方面，销钉或任何其他适当方法和/或设备可用来在组装期间对准燃料喷射器25的内部部件，以获得这里描述的希望流体连接。喷射器主体39还可包括内部主体件62和夹持在上部主体件59和喷嘴末端件43之间的开口板63。喷射器主体39可包括限定在喷嘴末端件43、内部主体件62和开口板63之间的腔室84。腔室84可形成燃料供应通道49的分段，以便将液体燃料输送到液体燃料喷嘴出口 48。
[0030]在一个方面，喷射器主体39可限定第一止回阀控制腔室64和第二止回阀控制腔室65，其分别与液体燃料入口47和排放口或低压空间66流体连通。低压空间66可包括出口、空间、部件之间的间隙或泄漏路径的任何组合或构型，只要可以建立从第一止回阀控制腔室64和第二止回阀控制腔室65到低压空间66的压力梯度来进行燃料喷射控制。
[0031 ]在一个方面，喷嘴末端件43可限定第一引导孔口 85 ο燃料喷射器25可包括至少部分接收在第一引导孔口 85内的气体燃料止回阀71。气体燃料止回阀71可以是针止回阀。气体燃料止回阀71可在缩回位置和推进位置之间在喷射器主体39内引导，以分别选择性地打开或阻挡气体燃料供应通道55和气体燃料喷嘴出口 54之间的流体连通。气体燃料止回阀71在缩回位置和推进位置之间的致动可以用来控制气体燃料从气体燃料喷嘴出口 54喷射到发动机8的相应缸12内。
[0032]在一个方面，气体燃料止回阀71可具有暴露于第一止回阀控制腔室64的流体压力的关闭液压表面72和暴露于腔室84内的液体燃料供应通道49的燃料压力的打开液压表面73。气体燃料止回阀71可具有暴露于喷嘴腔室96内的气体燃料供应通道55的气体压力的打开气体压力表面，但可通常至少部分基于液压压力被迫打开。
[0033]在一个方面，喷嘴末端件43可限定第二引导孔口86。燃料喷射器25可包括至少部分接收在第二引导孔口 86内的液体燃料止回阀67。液体燃料止回阀67可以是针止回阀。液体燃料止回阀67可与气体燃料针止回阀71并排定位，并可以平行于气体燃料针止回阀71。液体燃料止回阀67可在缩回位置和推进位置之间在喷射器主体39内引导，以便分别选择性地打开或阻挡液体燃料供应通道49和液体燃料喷嘴出口 48之间的流体连通。液体燃料止回阀67在缩回位置和推进位置之间的致动可用来控制液体燃料从液体燃料喷嘴出口 48喷射到发动机8的相应缸12内。
[0034]在一个方面，液体燃料止回阀67可具有暴露于第二止回阀控制腔室65的流体压力的关闭液压表面69，并可具有暴露于腔室84内的液体燃料供应通道49的燃料压力的打开液压表面70 ο回来参考图2，液体燃料供应通道49从视图中部分隐藏，但是本领域普通技术人员将理解到通道延伸经过定位在入口 47和出口 48之间的部件以便供应用于喷射的液体燃料。喷嘴腔室94可使腔室84和液体燃料喷嘴出口 48连接。
[0035]在一个方面，燃料喷射器25可包括分别流体定位在第一止回阀控制腔室64和第二止回阀控制腔室65与低压空间66之间的液体燃料喷射控制阀74和气体燃料喷射控制阀75。在一个方面，如图5所示，液体燃料喷射控制阀74和气体燃料喷射控制阀75中的每个可以是具有至少一个阀构件、电枢和螺线圈的电致动控制阀组件的部分。第一排放通道78可通过控制阀74与第二止回阀控制腔室65流体连接，控制阀74可被致动以减小第二止回阀控制腔室65内的压力，使得作用在关闭液压表面69上的关闭液压力减小，使得液体燃料供应通道49的燃料压力经过打开液压表面70提升液体燃料止回阀67并打开液体燃料喷嘴出口 48。
[0036]在一个方面，另一排放通道80可将第一止回阀控制腔室64流体连接到气体燃料喷射控制阀75以使气体燃料止回阀71打开，从而经由气体燃料喷嘴出口 54喷射气体燃料。与某些已知的双燃料策略相比，液压压力(而不是气体压力)可作用在液体燃料和气体燃料针止回阀两者的打开液压表面上，虽然本发明的公开内容不因此受到限制。为了结束喷射，液体燃料喷射控制阀74和气体燃料喷射控制阀75可被停止致动，可以根据情况通电或断电，以将第一止回阀控制腔室64和第二止回阀控制腔室65内的流体压力恢复到液体燃料轨压力。液体燃料喷射控制阀74和气体燃料喷射控制阀75可以具有任何适当构型，并且可分别包括所示的双通阀、三通阀或任何其他构型。
[0037]在一个方面，燃料喷射器25还可包括偏置液体燃料止回阀67关闭以密封液体燃料喷嘴出口 48的第一弹簧82以及偏置气体燃料止回阀71关闭以密封气体燃料喷嘴出口 54的第二弹簧83。液体燃料止回阀67或气体燃料止回阀71的打开可与相应弹簧的偏置相反地进行。液体燃料止回阀67或气体燃料止回阀71的关闭可与和控制第一止回阀控制器腔室64和第二止回阀控制腔室65中提供的关闭压力相反的流体压力相反地进行。在气体燃料止回阀71的情况下，气体压力可作用在末端，与第一止回阀控制腔室64内的关闭压力相反。
[0038]如上所述，液体燃料止回阀67的打开液体表面70和气体燃料止回阀71的打开液压表面73可暴露于液体燃料供应通道49的燃料压力，并且燃料压力通常等于共轨22内的燃料压力。在一个方面，液体燃料止回阀67和气体燃料止回阀71可分别部分定位在腔室84内，其形成液体燃料供应通道49的分段。腔室84可容纳定位其中的第一弹簧82和第二弹簧83，并因此可以理解作为弹簧腔室。打开液压表面70和73可因此暴露于相同腔室84内的燃料压力。作为替代，可以使用多个弹簧腔室或用于将液体轨压力供应到打开液压表面的一些其他构型。
[0039]现在参考图6，液体燃料可以在高压下从液体燃料共轨22供应到液体燃料供应通道49，并且气体燃料可以在中压下从气体燃料共轨21供应到气体燃料供应通道55，中压低于液体燃料供应通道49的高压。在一个方面，在单纯液体燃料模式期间，气体燃料供应通道5 5的中压和液体燃料供应通道49的高压之间的压力差可以是大约40MPa-80MPa。也可设想单纯液体燃料模式期间的较高压力差，并且这些较高压力差可以大于80MPa，或可以大于10MPa。在一个方面，在混合或双燃料模式期间，气体燃料供应通道55和液体燃料供应通道49之间的压力差可以是大约5-80MPa。可以设想混合或双燃料模式期间的较高压力差，并且这些较高压力差可以大于80MPa，或可以大于lOOMPa。
[0040]在一个方面，由于气体燃料止回阀71和喷嘴末端件43的内表面的制造误差，泄漏路径77会允许液体燃料从液体燃料供应通道49泄漏到气体燃料供应通道55。在一个方面，泄漏路径77可通过定位在气体燃料止回阀71的外表面和喷嘴末端件43的内表面之间的间隙95形成。通常，少量泄漏液体燃料可在气体燃料喷射期间经过气体燃料喷嘴出口 54排出。
[0041]会希望受控量的泄漏，以使相对少量的液体燃料经过泄漏路径77迀徙，从而润滑气体燃料止回阀71的接触喷嘴末端件43的表面的表面。在一些情况下，会希望以单纯液体燃料模式操作双燃料发动机系统10，诸如在启动或诊断操作期间在气体燃料子系统23存在故障时，或者例如在双燃料发动机系统10的气体燃料用尽的情况下。那么会希望减小并理想地消除经过泄漏路径77的液体燃料的迀徙，从而避免液体燃料在气体燃料子系统23内积累或损坏气体燃料子系统23。为此，燃料喷射器25可包括就座在第一引导孔口 85内并围绕气体燃料止回阀71定位的套筒密封件100，如图5和6所示。通过提供与引导孔口 85分离的套筒密封件100，可以简化制造并可以减小制造成本。第一引导孔口 85可包括第一区段85a、第二区段85b和定位在第一区段85a和第二区段85b之间的座部分85c。第一区段85a包括可以大于第二区段85b的直径的直径。
[0042]在一个方面，如图7-9所示，套筒密封件100可具有限定套筒密封件孔口110的内表面102以及包括第一部分120和第二部分130的外表面104。第一部分120可以比第二部分130沿着径向方向R更靠近套筒密封件100的纵向轴线140布置，径向方向垂直于纵向轴线140。套筒密封件100的第二部分130可以贴靠在第一引导孔口 85的第一区段85a上。套筒密封件100可包括具有第一端表面152的近侧端部150和具有第二端表面162的远侧端部160。在一个方面，第一端表面152和第二端表面162之一或两者可以是垂直于纵向轴线140的平面表面。套筒密封件100可由选自包括50100合金钢、52100合金钢和高密度聚乙烯的组的至少一种材料制成或可包括选自包括50100合金钢、52100合金钢和高密度聚乙烯的组的至少一种材料。设想到用于套筒密封件100的其他适当材料来满足特定应用的需要。
[0043]在一个方面，套筒密封件100可具有1:1到1:3的长度L与直径D比例，其中长度是套筒密封件的从近侧端部150到远侧端部160的整个长度，并且其中直径是第二部分130的半径的两倍。在一个方面，套筒密封件100可具有1:1.5到1:2.0的长度与直径比例。
[0044]在一个方面，套筒密封件100的外表面可限定多个狭槽或凹槽125和多个平台135。多个凹槽125的每个凹槽可限定在多个平台135的相邻平台之间。多个凹槽125可包括套筒密封件100的第一部分120，并且多个平台135可包括套筒密封件100的第二部分130。如图8所示，多个凹槽125可具有凹入的半圆形轮廓，但是可以设想其他形状和/或轮廓，以位于本发明的范围内。例如，多个凹槽125可包括凸出、斜切或平面表面或其组合，形成用于多个凹槽125的凹槽的表面。
[0045]在一个方面，如图9所示，多个凹槽125可至少部分在纵向方向上从套筒密封件100的近侧端部150朝着套筒密封件100的远侧端部160延伸，纵向方向平行于套筒密封件100的纵向轴线140。多个凹槽125可围绕套筒密封件100的外表面周向均匀分布。在一个方面，多个凹槽125可具有3_64个凹槽。在一个方面，多个凹槽125可具有8_32个凹槽。在一个方面，多个凹槽125可具有总共15个凹槽。
[0046]在一个方面，如图9所示，多个凹槽125可沿着纵向方向从近侧端部150到远侧端部160在套筒密封件100的整个长度上延伸。在一个方面，如图10所示，多个凹槽125 ’可沿着纵向方向从近侧端部150 ’朝着远侧端部160 ’在套筒密封件100’的不到整个长度L’上延伸。例如，在多个凹槽125 ’在套筒密封件100 ’不到整个长度L’上延伸的情况下，多个凹槽125 ’可在套筒密封件100 ’的整个长度L ’的25 % -90 %上延伸。在其他方面，如图7和10所示，多个凹槽125、125 ’可以盘旋、螺旋或非线性方式从套筒密封件100、100 ’的近侧端部150、150 ’朝着远侧端部160、160’延伸。
[0047]在一个方面，多个平台135的一个平台和多个凹槽125的相邻凹槽之间的径向深度170沿着纵向方向可以是恒定的或大致相同的。多个凹槽125的径向深度170可以在200-500微米之间。在一个方面，径向深度170可限定为多个凹槽125在沿着套筒密封件100的纵向方向的每个位置处的最大深度。在一个方面，径向深度170可沿着纵向方向变化，并且可从近侧端部150到远侧端部160减小。
[0048]参考图5和6，套筒密封件100可被插入或安装到第一引导孔口 85的第一区段85a内。套筒密封件100可以经由匹配磨削过程安装在第一引导孔口85内。多个平台135和第一引导孔口 85的第一区段85a可被设置尺寸以具有干涉配合。在一个方面，干涉配合可包括多个平台135和第一区段85a之间的25-40微米的重叠。换言之，包括多个平台135的套筒密封件100的外直径可以大于第一引导孔口 85的第一区段85a的内直径。另外，套筒密封件100可以被插入，使得第二端表面162置于与第一引导孔口 85的座部分85c面与面接触。气体燃料止回阀71的至少一部分可以布置在套筒密封件孔口 110内。在一个方面，套筒密封件孔口110的内直径可以在3-8毫米宽之间。在一个方面，套筒密封件孔口 110的内直径可以在3-4毫米宽之间。在一个方面，气体燃料止回阀71的外直径可以在3-8毫米宽之间。在一个方面，气体燃料止回阀71的外直径可以在3-4毫米宽之间。
[0049]在一个方面，间隙180可以存在于气体燃料止回阀71的外表面和套筒密封件孔口110之间。在一个方面，在没有液体燃料压力的情况下，气体燃料止回阀71和套筒密封件100之间的间隙180是大约4-8微米。在一个方面，在没有液体燃料压力的情况下，间隙180可以是大约6微米。在一个方面，套筒密封件100可以是动态密封件，并且间隙180可以由于液体燃料供应通道49和腔室84的液体燃料压力而减小。在一个方面，在液体燃料压力作用在套筒密封件100的多个凹槽125上时，间隙180可以减小到1-4微米之间。
[0050]工业实用性
[0051]本发明总体涉及流体喷射器，并且更具体涉及用于燃料喷射器的套筒密封件。根据本发明的套筒密封件通常适应于限制或防止经过燃料喷射器的泄漏路径的泄漏，燃料喷射器可用于将燃料喷射到发动机内以驱动机器。
[0052]机器可以是诸如运输中使用的卡车的“公路”车辆或可以是执行与诸如采矿、建造、牧场、运输或本领域已知的任何其他工业相关联的一些类型的操作的任何其他类型的机器。例如，机器可以是非高速路卡车、机车、海洋船舶或机器、土方运动机器，诸如轮式装载机、挖掘机、倾卸卡车、反铲、机动平地机、材料处理器等。术语“机器”也可指代固定设备，例如通过内燃发动机驱动以产生电力的发电机。
[0053]现在将参考图5-9描述包括根据本发明的各个方面的套筒密封件的燃料喷射器的操作。
[0054]液体燃料可在高压下从液体燃料共轨22供应到液体燃料供应通道49，并且气体燃料可以在中压下从气体燃料共轨21供应到气体燃料通道55，中压低于液体燃料供应通道49的高压。在单纯液体燃料模式中，气体燃料供应通道55的中压和液体燃料供应通道49的高压之间的压力差可以是大约40MPa-80MPa，而在混合或双燃料模式中，压力差可以是大约5MPa0
[0055]由于气体燃料止回阀71和喷嘴末端件43的内表面的制造误差，其之间的泄漏路径77会允许液体燃料从液体燃料供应通道49泄漏到气体燃料供应通道55。如果没有管理经过泄漏路径77的泄漏速度的机构，液体燃料会在气体燃料子系统23内积累。另外，液体燃料泄漏到气体燃料子系统23会不利地影响发动机排放，触发发动机8的停机状况，造成气体燃料在气体燃料子系统23中堵塞，和/或造成较长的曲柄操作时间。
[0056]如图5和6所示，套筒密封件100可被插入和安装到第一引导孔口 85的第一区段85a内。套筒密封件100可包括多个凹槽125，其可以与腔室84和液体燃料供应通道49流体连通。在一个方面，在液体燃料供应到液体燃料供应通道49和腔室84时，液体燃料压力可朝着套筒密封件100的中心至少径向向内施加在多个凹槽125上。继而，套筒密封件孔口 110可朝着气体燃料止回阀71向内变形，由此减小可以存在于气体燃料止回阀71和套筒密封件孔口110之间的间隙180。在此压缩状态，套筒密封件孔口 110可围绕气体燃料止回阀71向下挤压或夹持以减小间隙180。间隙180的减小可使气体燃料止回阀71和套筒密封件100之间的液体燃料流动最小或消除。
[0057]在一个方面，液体燃料压力也可轴向地施加在第一端表面152上，由此朝着第一引导孔口 85的座部分85c在套筒密封件100上施加轴向力。轴向力可使套筒密封件100压靠座部分85c，从而减小套筒密封件100和座部分85c之间的间隙，由此使得沿着座部分85c的燃料流动路径最小或消除。
[0058]在单纯液体燃料模式期间，气体燃料止回阀71可通常保持在推进位置，阻挡气体燃料喷嘴出口 54。套筒密封件100可被维持在向内变形状态，围绕气体燃料止回阀71挤压，并使液体燃料到气体燃料子系统23的迀徙最小或消除。在一个方面，挤压可造成气体燃料止回阀71和套筒密封件100之间的间隙180减小到小于6微米。在一个方面，挤压可造成间隙180减小到1-4微米之间。
[0059]在希望返回单纯气体燃料模式或混合燃料模式时，腔室84和喷嘴腔室96之间的压力差可以降低，由此减小套筒密封件100围绕气体燃料止回阀71的挤压。在一个方面，减小挤压可造成间隙180扩张或返回到4-8微米的距离。在一个方面，减小挤压可造成间隙180扩张到大约6微米的距离。
[0060]将理解到以上描述提供本发明的燃料喷射器和套筒密封件的例子。但是，设想到本发明的其他应用可在细节上不同于以上例子。对于本发明或其例子的所有参照旨在参照此时正在讨论的特定例子，而不意图对于本发明的更宽泛的范围施加任何限制。相对于某些特征的区分和歧视性的所有言语旨在指明这些特征不是优选的，而不将其完全排除在本发明的范围之外，除非另外指明。
[0061]这里数值范围的引用只意图用作落入该范围的每个单独数值的单独参照的简便方法，除非这里另外指明，并且每个单独数值被结合到说明书中，似乎是它在这里单独引用。这里描述的所有方法可以任何适当顺序执行，除非这里另外指明或另外通过上下文清楚地相违背。
【主权项】
1.一种用于内燃发动机的燃料喷射器，燃料喷射器包括: 喷射器主体，其限定在液体燃料入口和液体燃料出口之间延伸的液体燃料通道、在气体燃料入口和气体燃料喷嘴出口之间延伸的气体燃料通道以及第一引导孔口； 气体燃料止回阀，其在缩回位置和推进位置之间在第一引导孔口内引导以便分别选择性地打开和阻挡气体燃料通道和气体燃料喷嘴出口之间的流体连通;以及 套筒密封件，其就座在第一引导孔口内，套筒密封件具有限定穿过其中的套筒密封件孔口的内表面，并且气体燃料止回阀的至少一部分布置在套筒密封件孔口内； 套筒密封件的外表面包括第一部分和第二部分，第一部分布置成比第二部分沿着径向方向更靠近套筒密封件孔口的纵向轴线，径向方向垂直于纵向轴线； 套筒密封件的外表面的第一部分与液体燃料通道流体连通； 气体燃料止回阀的远侧部分，其在套筒密封件的第一侧上沿着纵向轴线延伸，并与气体燃料入口流体连通；以及 气体燃料止回阀的近侧部分，其在与套筒密封件的第一侧相反的套筒密封件的第二侧上沿着纵向轴线延伸，并与液体燃料入口流体连通。2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，套筒密封件的外表面的第二部分靠在第一引导孔口上。3.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，套筒密封件的外表面限定多个凹槽和多个平台，多个凹槽的每个凹槽限定在多个平台的相邻平台之间，多个凹槽包括套筒密封件的第一部分，并且多个平台包括套筒密封件的第二部分；以及 其中来自液体燃料入口的流体压力将至少径向向内的压力施加在多个凹槽上，以增加套筒密封件孔口和气体燃料止回阀的外表面之间的密封接触。4.根据权利要求3所述的燃料喷射器，其中，多个凹槽至少部分在纵向方向上从套筒密封件的近侧端部朝着套筒密封件的远侧端部延伸，纵向方向平行于套筒密封件的纵向轴线。5.根据权利要求3所述的燃料喷射器，其中，多个凹槽围绕套筒密封件的外表面均匀地周向分布。6.根据权利要求3所述的燃料喷射器，其中，多个平台的一个平台和多个凹槽的相邻凹槽之间的径向深度在20-40微米之间。7.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，喷射器主体的第一引导孔口包括第一区段、第二区段和位于第一区段和第二区段之间的座部分；以及 其中第一区段具有大于第二区段的直径的直径。8.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，喷射器主体在其中限定第二引导孔口，并且液体燃料出口包括液体燃料喷嘴出口 ； 燃料喷射器还包括在缩回位置和推进位置之间在第二引导孔口内引导以便分别选择性地打开和阻挡液体燃料通道和液体燃料喷嘴出口之间的流体连通的液体燃料止回阀。9.根据权利要求8所述的燃料喷射器，其中，喷射器主体还包括限定分别接收气体燃料止回阀和液体燃料止回阀的第一引导孔口和第二引导孔口的末端件，末端件具有形成其上的液体燃料喷嘴出口和气体燃料喷嘴出口。10.一种用于内燃发动机的双燃料系统，双燃料系统包括: 液体燃料供应； 气体燃料供应； 多个燃料喷射器，其用于供应来自液体燃料供应的液体燃料和供应来自气体燃料供应的气体燃料到内燃发动机的缸内，多个燃料喷射器的每个燃料喷射器包括: 喷射器主体，其限定在液体燃料入口和液体燃料出口之间延伸的液体燃料通道、在气体燃料入口和气体燃料喷嘴出口之间延伸的气体燃料通道和第一引导孔口 ； 气体燃料止回阀，其在缩回位置和推进位置之间在第一引导孔口内引导以便分别选择性地打开和阻挡气体燃料通道和气体燃料喷嘴出口之间的流体连通;以及 套筒密封件，其就座在第一引导孔口内，套筒密封件具有限定穿过其中的套筒密封件孔口的内表面，并且气体燃料止回阀的至少一部分布置在套筒密封件孔口内； 套筒密封件的外表面包括第一部分和第二部分，第一部分布置成比第二部分沿着径向方向更靠近套筒密封件孔口的纵向轴线，径向方向垂直于纵向轴线； 套筒密封件的外表面的第一部分与液体燃料通道流体连通； 气体燃料止回阀的远侧部分，其在套筒密封件的第一侧上沿着纵向轴线延伸，并与气体燃料入口流体连通；以及 气体燃料止回阀的近侧部分，其在与套筒密封件的第一侧相反的套筒密封件的第二侧上沿着纵向轴线延伸，并与液体燃料通道流体连通。
【文档编号】F02M43/00GK106050496SQ201610232643
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月14日 公开号201610232643.8, CN 106050496 A, CN 106050496A, CN 201610232643, CN-A-106050496, CN106050496 A, CN106050496A, CN201610232643, CN201610232643.8
【发明人】金会山
【申请人】卡特彼勒公司