CN100359155C - 双燃料喷射阀以及操作双燃料喷射阀的方法 - Google Patents

Abstract

一种分别并且独立地将两种不同燃料喷射到一台内燃机中的燃烧室内的双燃料喷射阀。一种第一燃料在喷射压力下被输送至所述喷射阀，而一种第二燃料要么利用一个设置于所述喷射阀内部的增强器(15)将其压力升高至喷射压力，要么在喷射压力下被输送至所述喷射阀。电子控制阀(11，13)对设置于所述喷射阀内部的控制腔室(20，25)中的液压进行控制。在这种控制腔室中的液压流体的压力被用于独立地致动一个中空的外侧顶针(17)，该外侧顶针(17)对所述第一燃料的喷射进行控制。在外侧顶针(17)的内部，设置有一个内侧顶针(16)，该内侧顶针(16)对所述第二燃料的喷射进行控制。所述外侧顶针贴靠在一个与所述喷射阀阀体相关联的座体上，而所述内侧顶针贴靠在一个与所述外侧顶针相关联的座体上。

Description

双燃料喷射阀以及操作双燃料喷射阀的方法

技术领域

本发明涉及一种可液压致动的双燃料喷射阀和一种双顶针(duelneedles)装置，用于将两种不同燃料喷射到一台内燃机中的燃烧室内。

背景技术

由于其便于获得、成本低廉并且具有减少颗粒排放量的潜力，所以天然气是柴油的一种可行替代品，用于向压缩点火发动机、通常被称作“狄塞尔循环”发动机提供燃料。与此相关技术领域的技术人员将会明白，天然气仅仅是优选燃料的一种例子，其它燃料也是合适的，比如氢气、丙烷以及其它用作柴油的清洁燃烧替代品的燃料。用于柴油的清洁燃烧替代品被定义为这样一种燃料，即其可以被用于发动机中，来基本上与柴油发动机的性能相当，同时具有较低的颗粒物质排放量和/或氮氧化物(NOx)排放量。

将气态燃料导入发动机内的常规方法是预先将所有的气态燃料与吸入空气进行混合，这种方法通常被称作“熏舱”(fumigation)。利用这种解决方案的发动机不能够达到柴油发动机的功率、性能以及效率。申请人已经发现，在压缩冲程后期，当至少某些气态燃料被直接导入发动机的燃烧室内时，可以保持常规柴油发动机的固有良好工作特性以及较高效率。

与诸如天然气这样的气态燃料伴生的一个问题是，与柴油相比，为了自动点燃这种燃料，通常需要非常高的温度和压力。这个问题的一种解决方式是喷射少量的更容易点燃的燃料，比如柴油，来启动所述较清洁燃烧的气态燃料的点火和燃烧，这种解决方式允许狄塞尔循环发动机的主要组件保持不变。

除主要充入气态燃料之外利用一种引导燃料(a pilot fuel)，要求要安装至少两个可独立工作的喷射阀，一个用于所述引导燃料，一个用于所述气态的主要燃料。为了避免对汽缸头进行重新设计和更换，优选的是采用这样一种气态和液态燃料喷射阀，即其装配入与常规的柴油喷射阀相同的开口内。因此，就需要这样一种气态和液态燃烧喷射阀装置，其能够直接将液态的引导燃料和气态的主要燃料独立地导入燃烧室内，并且具有与常规柴油喷射阀相同的外部尺寸。

发明内容

一种分别将主要燃料和引导燃料喷射入一台内燃机的燃烧室内的双燃料喷射阀。该喷射阀包括：

(a)一个中空的喷射阀体，包括：

一个液压流体进入口，通过该进入口，高压的液压流体可以被导入流体通道和一个设置于阀体内部的控制腔室内；

一个液压流体排出口，通过该排出口，液压流体可以被从所述控制腔室中排出；

至少一个控制阀，这些控制阀可以进行工作来选择性地引导液压流体的流动，并且控制所述控制腔室内部的液压流体压力，来影响一个外侧顶针与一个内侧顶针中的至少一个在相应的开启和闭合位置之间的运动；

一个第一燃料进入口，通过该进入口，一种第一燃料可以在喷射压力下被导入所述阀体内；

一条第一燃料通道，该通道形成于所述阀体内部，并且在所述第一燃料进入口与一个第一燃料腔之间延伸，所述第一燃料腔与外侧顶针相关联；

一个第二燃料进入口，通过该进入口，一种第二燃料可以被导入所述阀体内；

一条第二燃料通道，该通道将第二燃料进入口与一个第二燃料腔连通起来，所述第二燃料腔与内侧顶针相关联；和

(b)一个双顶针装置，包括：

所述外侧顶针，该外侧顶针呈中空状，并且被设置在所述喷射阀体的内部，其中该外侧顶针可以在一个闭合位置与一个开启位置之间移动，在所述闭合位置处，与该外侧顶针相关联的第一密封表面接触与所述阀体相关联的第一座体，而在所述开启位置处，第一密封表面与第一座体间隔开，允许第一燃料通过至少一个第一燃料喷射口从第一燃料腔的内部流入燃烧室内；和

所述内侧顶针，该内侧顶针被设置在中空的外侧顶针的内部，其中该内侧顶针可以在一个闭合位置与一个开启位置之间移动，在所述闭合位置处，与该内侧顶针相关联的第二密封表面接触与所述外侧顶针相关联的第二座体，而在所述开启位置处，第二密封表面与第二座体间隔开，允许第二燃料通过至少一个第二燃料喷射口从第二燃料腔的内部流入燃烧室内。

在一个实施例中，所述第一燃料为主要燃料，而所述第二燃料为一种比主要燃料更易于点燃的引导燃料。优选的是，所述中空的外侧顶针用作一个内侧阀体，并且所述第二燃料腔是一个位于所述内侧顶针和外侧顶针之间的圆环形腔。

优选的是，所述控制腔室被用于影响外侧顶针的位置，并且一条流体进入通道将所述控制腔室与液压流体进入口连通起来，一条流体排出通道将所述控制腔室与排出口连通起来，并且所述控制阀能够进行工作来选择性地控制液压流体在控制腔室与排出口或液压流体进入口之间的流动，以便在排出压力与进入压力(rail pressure)之间调节所述控制腔室内部的压力，所述排出压力是指当所述控制腔室内部的压力与排出口处的压力相关联时的压力，而所述进入压力是指当所述控制腔室内部的压力与液压流体进入口处的压力相关联时的压力。

优选的是，所述双顶针装置被动态地设置在所述控制腔室内，并且所述控制腔室的容积能够响应该双顶针装置的运动而发生变化。优选的是，所述控制腔室内部的压力保持为进入压力，以便产生一个液压力，该液压力有助于保持外侧顶针处于闭合位置。优选的是，由一个弹簧来提供额外的闭合力，该闭合力与所述液压力共同作用来保持外侧顶针处于闭合位置。优选的是，所述第一燃料腔内部的燃料压力产生出一个作用于外侧顶针上的开启力，由此当所述控制腔室内部的压力下降至接近排出压力时，所述外侧顶针可以在该开启力的作用下移动至开启位置。

优选的是，当所述控制腔室内部的压力处于排出压力或者接近排出压力时，所述外侧顶针被偏压在闭合位置(也就是说所述控制腔室的压力值非常接近于排出压力，使得所述外侧顶针因此均被偏压在闭合位置)，并且当所述控制腔室内部的液压流体压力处于进入压力时，所述外侧顶针能够移动至开启位置。优选的是，一个弹簧将所述外侧顶针偏压在闭合位置。优选的是，所述外侧顶针包括一个设置于第一控制腔室内部的肩台，并且当第一控制腔室内部的压力升高至进入压力时，所述液压力被施加在所述肩台上。

在本发明中的喷射阀的另外一个实施例中，优选的是所述阀体包括一个第二控制腔室，用于影响所述内侧顶针的位置，并且一个第二控制阀能够进行工作来选择性地控制第二控制腔室内部的液压流体压力，以便产生出一个液压力，该液压力有助于将所述内侧顶针定位于闭合位置或者开启位置。优选的是，所述内侧顶针包括一个肩台，该肩台被动态地设置于所述第二燃料腔的内部，并且该肩台提供了一个用于接收一打开力的区域，所述打开力由第二燃料腔内部的燃料压力产生。优选的是，所述喷射阀还包括一个设置于双顶针装置内部的内侧弹簧，将所述内侧顶针偏压在闭合位置。优选的是，在所述第二控制腔室内部产生的液压力提供了一个作用于一可移动增强活塞上的力，所述增强活塞能够进行工作来增加第二燃料的压力。第二燃料由此可以被增压至一个更高的压力，以便产生一个作用于所述内侧顶针上的开启力，该开启力压缩所述内侧弹簧而使得所述内侧顶针移动至开启位置。

优选的是，所述第二控制腔室内部的液压流体压力产生出一个直接作用于所述双顶针装置上的液压力，来影响将所述内侧顶针定位于闭合或者开启位置。优选的是，所述第二控制腔室内部的进入压力被用于产生出一个液压力，该液压力有助于保持所述内侧顶针处于闭合位置。

优选的是，所述第二控制腔室被设置在所述双顶针装置的内部，并且一个与内侧顶针相关联的构件被动态地设置在该第二控制腔室内，由此使得该第二控制腔室的容积可以响应所述构件的运动而发生变化，所述构件的运动会使得内侧顶针发生相应运动。

优选的是，一个内侧弹簧提供了一个额外的闭合力，该闭合力与所述液压力共同作用来保持所述内侧顶针处于闭合位置。

优选的是，所述内侧顶针可以在一个开启力的影响下移动至开启位置，所述开启力由所述第二控制腔室内部处于进入压力的液压流体产生。优选的是，所述内侧顶针由一个内侧弹簧偏压在闭合位置，并且所述第二控制腔室是第二燃料腔。由此，当所述第二燃料腔内部的压力处于进入压力时，所述内侧顶针可以移动至开启位置。

在本发明的另外一个实施例中，优选的是，所述双顶针装置还包括一个帽，该帽在所述控制腔室的内部被动态地设置在所述外侧顶针与阀体之间，以便使得当与所述外侧顶针相关联的控制腔室由处于进入压力的液压流体充满时，液压力将迫使所述帽朝向外侧顶针移动，并且通过所述帽向外侧顶针传递一个闭合力。优选的是，当所述控制腔室内部的压力下降至排出压力时，在所述第一燃料腔内部作用于外侧顶针上的燃料压力的影响下，外侧顶针可以移动至开启位置。优选的是，所述喷射阀还包括一个内侧弹簧，该内侧弹簧在所述中空外侧顶针的内部被设置在所述帽与内侧顶针之间，用于将所述内侧顶针偏压在闭合位置。优选的是，所述帽包括一个面对着内侧顶针的端部敞口钻孔，并且所述装置还包括一个内侧弹簧，该内侧弹簧在所述钻孔的内部被设置在所述帽与内侧顶针之间。优选的是，所述内侧弹簧将内侧顶针偏压在闭合位置。优选的是，所述帽被从所述外侧顶针上拆卸下来，使得所述内侧弹簧可以伸长，来通过将所述帽与外侧顶针间隔开，有助于保持所述外侧顶针处于闭合位置。优选的是，所述帽可以被连接成与外侧顶针呈固定关系。优选的是，所述帽通过螺纹连接或者通过互锁特征构件被可松脱地连接在外侧顶针上。

在本发明中的喷射阀的另外一种实施例中，优选的是，所述双顶针装置还包括一个内侧阀体，该内侧阀体包括：

所述外侧顶针；

一个连接在所述外侧顶针上的中空内侧阀壳；以及

一个连接在所述中空内侧阀壳上的帽。

优选的是，所述内侧顶针被设置在外侧顶针内部，并且所述第二燃料腔是一个位于所述内侧顶针与外侧顶针之间的圆环形空间。优选的是，至少内侧弹簧和第二控制腔室中之一被设置在所述中空内侧阀壳的内部，用于将所述内侧顶针偏压在闭合位置。优选的是，所述帽被动态地设置在与外侧顶针相关联的控制腔室内。优选的是，本发明中的喷射阀还包括设置于所述帽与阀体之间的外侧弹簧。由此，所述外侧弹簧有助于将外侧顶针偏压在闭合位置。

在本发明中的喷射阀的另外一个实施例中，所述双顶针装置还包括：

一个帽，该帽被动态地设置在与外侧顶针相关联的控制腔室的内部，由此可以通过该帽向所述外侧顶针传递一个闭合力；和

一个内侧弹簧，该内侧弹簧被设置在所述帽与一个与内侧顶针相关联的构件之间。

通过所述构件向内侧顶针传送一个闭合力，所述内侧弹簧有助于将内侧顶针偏压在闭合位置。通过伸长来将所述帽与外侧顶针间隔开，所述内侧弹簧还可以有助于将外侧顶针偏压在闭合位置。

在本发明中的喷射阀的另外一个实施例中，优选的是，所述外侧顶针还包括一个肩台，该肩台位于与外侧顶针相关联的控制腔室内部。当所述控制腔室由处于进入压力的液压流体充满时，所述外侧顶针将由此可以移动至开启位置。优选的是，本发明中的喷射阀还包括一个设置于双顶针装置与喷射阀体之间的弹簧，用于将所述外侧顶针偏压在闭合位置。

一种用于双燃料喷射阀的双顶针装置，其中所述双燃料喷射阀独立并且分别地将两种不同燃料喷射入一个燃烧室内。这种双顶针装置包括：

一个中空的外侧顶针，该外侧顶针可以被动态地设置在一个中空的喷射阀体内部，其中该外侧顶针可以在所述喷射阀体的内部在一个闭合位置与一个开启位置之间移动，在所述闭合位置处，与该外侧顶针相关联的第一密封表面被压靠在与所述喷射阀体相关联的第一座体上，而在所述开启位置处，第一密封表面与第一座体间隔开；

一个内侧阀体，包括：

所述外侧顶针；和

一个连接在所述外侧顶针上的帽；

一个动态设置于所述外侧顶针内部的内侧顶针，其中该内侧顶针可以在一个闭合位置与一个开启位置之间移动，在所述闭合位置处，与该内侧顶针相关联的第二密封表面被压靠在与所述外侧顶针相关联的第二座体上，而在所述开启位置处，第二密封表面与第二座体间隔开；

一个内侧弹簧，该内侧弹簧在所述内侧阀体的内部被设置在所述帽与内侧顶针之间，有助于将所述内侧阀体偏压在闭合位置；以及

至少一个设置于所述外侧顶针上的燃料喷射口，这些喷射口允许燃料在所述内侧顶针处于开启位置时从内侧阀体内部的内侧燃料腔中喷射出来。

在本发明中的双顶针装置的一个实施例中，优选的是，所述内侧燃料腔是一个设置于内侧顶针与外侧顶针之间的圆环形空间。优选的是，所述内侧顶针的外径小于中空的外侧顶针的内径。优选的是，所述内侧阀体还包括一个中空的内侧阀壳，该内侧阀壳被设置在所述外侧顶针与帽之间，并且被连接于其上。优选的是，所述内侧阀壳包括一个用于容置内侧弹簧的钻孔，并且通过所述内侧顶针与外侧顶针之间的贴切装配，使得该钻孔限定出的空间相对所述内侧燃料腔密封。优选的是，由所述内侧阀壳上的钻孔限定出的空间利用从所述喷射阀阀体内部的流体通道供送来的液压流体增加压力。优选的是，所述内侧阀体的组件利用互锁构件被可松脱地连接在一起。优选的是，所述双顶针装置的互锁特征构件为螺纹接头。所述内侧阀体的组件被永久地连接在一起。优选的是，所述永久连接起来的组件被焊接在一起。优选的是，所述内侧阀体的其它组件被可松脱地连接在一起。

另外一种用于双燃料喷射阀的双顶针装置，其中所述双燃料喷射阀独立并且分别地将两种不同燃料喷射入一个燃烧室内。这种双顶针装置包括：

一个中空的外侧顶针，包括一个敞口端部和一个相对的封闭端部，该封闭端部包括一个第一密封表面，所述外侧顶针可以被动态地设置在一个中空的喷射阀体内部，其中该外侧顶针可以在所述喷射阀体的内部在一个闭合位置与一个开启位置之间移动，在所述闭合位置处，第一密封表面被压靠在与所述喷射阀体相关联的第一座体上，而在所述开启位置处，第一密封表面与第一座体间隔开；

一个帽，该帽与所述外侧顶针的敞口端部相关联并且被从该敞口端部上拆卸下来，其中该帽可以被动态地设置在所述喷射阀体中的一个控制腔室内部，以便使得该控制腔室内部的液压流体压力可以施加一个力，该力通过所述帽被传递至外侧顶针，来影响所述帽和外侧顶针的位置；

一个动态设置于所述外侧顶针内部的内侧顶针，该内侧顶针包括一个与封闭端部相对的支撑端部，该支撑端部包括一个第二密封表面，其中所述内侧顶针可以在外侧顶针的内部在一个闭合位置与一个开启位置之间移动，在所述闭合位置处，第二密封表面被压靠在与所述外侧顶针相关联的第二座体上，而在所述开启位置处，第二密封表面与第二座体间隔开；

一个内侧弹簧，该内侧弹簧在所述内侧阀体的内部被设置在所述帽与内侧顶针之间，由此使得该内侧弹簧有助于将所述内侧阀体偏压在闭合位置，并且通过发生伸长来将所述帽与外侧顶针间隔开，该内侧弹簧还有助于将所述外侧顶针偏压在闭合位置；以及

至少一个设置于所述外侧顶针上的燃料喷射口，这些喷射口允许燃料在所述内侧顶针处于开启位置时从中空外侧顶针内部的内侧燃料腔中喷射出来。

在本发明中的双顶针装置的一个实施例中，优选的是，所述内侧顶针的支撑端部的外径与一个设置于外侧顶针上的钻孔的内径相匹配。优选的是，本发明中的双顶针装置还包括这样一个构件，即支撑起所述内侧弹簧的一个端部，并且将闭合力从所述内侧弹簧传递至内侧顶针和外侧顶针。优选的是，所述弹簧为一个螺旋弹簧，并且所述构件包括一个用于接收螺旋弹簧的一个端部的凸缘，和一个延伸穿过所述螺旋弹簧的茎杆。所述茎杆由此与所述帽共同作用来限制内侧顶针的行程。

一种操作双燃料喷射阀来独立并且分别地将两种不同燃烧喷射到一台内燃机中的燃烧室内的方法。这种方法包括：

(a)喷射压力下将一种第一燃料供送至所述喷射阀内部的第一燃料腔；

(b)选择性地向第一顶针施加一个第一闭合力，来通过将该第一顶针保持在贴靠第一座体的闭合位置，防止所述第一燃料被喷射入燃烧室内；

(c)通过向所述第一顶针施加一个大于第一闭合力的第一开启力和/或减小所述第一闭合力以便使得所述第一顶针与第一座体分离开，选择性地将所述第一燃料从第一燃料腔喷射入燃烧室内；

(d)以低于喷射压力的压力将一种第二燃料供送至所述喷射阀内部的第二燃烧腔；

(e)选择性地向第二顶针施加一个第二闭合力，来通过保持该第二顶针处于贴靠第二阀座的闭合位置，防止所述第二燃料被喷射入燃烧室内；

(f)选择性地操作一个位于所述喷射阀内部的增强器，来增大所述第二燃料腔内部的第二燃料的压力，以便产生出一个作用于第二顶针上的第二开启力，该第二开启力大于所述第二闭合力，从而使得所述第二顶针与第二座体分离开，并且所述第二燃料被从第二燃料腔喷射入燃烧室内。

优选的是，本发明中的方法还包括通过控制所述增强器的行程来计量所述第二燃料。优选的是，在所述第一燃料腔内部的第一燃料的压力通过向第一顶针上的肩台施加一个开启力而有助于所述第一开启力。优选的是，通过将一种高压液压流体导入所述喷射阀内部的一个控制腔室，产生出所述第一闭合力，并且当所述控制腔室内部的压力通过从该控制腔室排出液压流体而下降时，喷射所述第一燃料。优选的是，本发明中的方法还包括选择性地操作一个电子控制阀，来控制所述液压流体流向控制腔室和从其中流出。

在本发明中的方法的另外一个实施例中，优选的是，所述第一闭合力由一个压缩弹簧产生，并且所述第一燃料通过将一种高压液压流体引导至一个控制腔室而被喷射入燃烧室内，所述第一顶针上的肩台被动态地设置在所述控制腔室的内部。优选的是，作用于所述肩台上的液压流体压力有助于所述第一开启力，以便使得该第一开启力大于第一闭合力。优选的是，本发明中的方法还包括选择性地操作一个电子控制阀，来控制所述液压流体流向控制腔室和从其中流出。

在本发明中的方法的另外一个实施例中，优选的是，所述增强器通过选择性地向一个活塞腔室供送或者从其中排出一种高压液压流体得以液压操控，一个增强活塞被动态地设置在所述活塞腔室的内部。优选的是，本发明中的方法还包括选择地操作一个电子控制阀，来控制所述液压流体流向控制腔室和从其中流出。

在本发明中的方法的另外一个实施例中，优选的是，一个压缩弹簧有助于所述第二闭合力。优选的是，本发明中的方法包括利用一个第二控制腔室中的液压流体压力来有助于(contrubute)施加在所述第二顶针上的第二闭合力。

另外一种操作双燃料喷射阀来独立并且分别地将两种不同燃烧喷射到一台内燃机中的燃烧室内的方法。这种方法包括：

(a)在喷射压力下将一种第一燃料供送至所述喷射阀内部的第一燃料腔；

(b)选择性地向第一顶针施加一个第一闭合力，来通过将该第一顶针保持在贴靠第一座体的闭合位置，防止所述第一燃料被喷射入燃烧室内；

(c)通过向所述第一顶针施加一个大于第一闭合力的第一开启力和/或减小所述第一闭合力以便使得所述第一顶针与第一座体分离开，选择性地将所述第一燃料从第一燃料腔喷射入燃烧室内；

(d)以低于喷射压力的压力将一种第二燃料供送至所述喷射阀内部的第二燃烧腔；

(e)选择性地向第二顶针施加一个第二闭合力，来通过保持该第二顶针处于贴靠第二阀座的闭合位置，防止所述第二燃料被喷射入燃烧室内；

(f)通过向所述第二顶针施加一个大于第二闭合力的第二开启力和/或减小所述第二闭合力以便使得所述第二顶针与第二座体分离开，选择性地将所述第二燃料从第二燃料腔喷射入燃烧室内。

附图说明

附图示出了本发明的特定实施例，但是不能被看作以任何方式对本发明的技术构思和保护范围加以限制：

图1和2示出了一个双燃料喷射阀的前向和侧向正视图。

图3、4和5分别示出了双燃料喷射阀的第一实施例沿着图1和2中所示剖面线C-C、A-A以及B-B的局部细节、侧向和前向剖视图。该喷射阀实施例使用高压液压流体来保持第一阀针处于闭合位置。

图6、7和8分别示出了双燃料喷射阀的第二实施例沿着图1和2中所示剖面线C-C、A-A以及B-B的局部细节、侧向和前向剖视图。该喷射阀实施例使用高压液压流体来将第一阀针移动至开启位置。

图9至12描绘了四种用于喷射阀实施例的方案，所述喷射阀实施例在喷射压力下被供入高压主要燃料和引导燃料，在所述喷射压力下，相应的喷射阀均可以被独立地触发，用于分别地喷射引导燃料和主要燃料。

图13至15描绘了一种用于喷射阀用双顶针装置的优选方案。该双顶针装置实施例比如可以被用于在图3至5中所描绘类型的喷射阀内。图13是一个侧向正视图，图14是一个剖视图，而图15是一个分解视图。

图16至18描绘了另外一种用于喷射阀用双顶针装置的优选方案。该双顶针装置实施例比如可以用于在图3至5中所描绘类型的喷射阀内。图16是一个侧向正视图，图17是一个剖视图，而图18是一个分解视图。

具体实施方式

一种双燃料喷射阀，能够独立并且分别地将一种引导燃料和一种主要燃料喷射到一台内燃机中的燃烧室内。也就是说，该喷射阀能够对用于所述引导燃料和主要燃料的喷射时机和燃料量进行独立控制。此外，所述引导燃料和主要燃料分别通过不同的喷射口被喷射入燃烧室内。

所述主要燃料是一种燃烧时比常规柴油更为清洁的燃料，以便利用这种主要燃料取代柴油，使得与仅燃烧柴油的等效常规发动机相比，颗粒物质和/或氮氧化物(NOx)的排放量较少。优选的是，平均来说，以能量为基础进行测定，所述主要燃料占据由发动机消耗的燃料的90％以上。

在优选实施例中，所述主要燃料是一种气态燃料，比如天然气、丙烷或者氢气，而所述引导燃料是一种液态燃料，比如柴油或者二甲醚。所述主要燃料的喷射独立于所述引导燃料的喷射，从而使得比如至少某些气态燃料可以在液态燃料之后顺次喷射。所选定的液态燃料自动点火来促使所述主要燃料进行燃烧。

在图示出的实施例中，双燃料喷射阀利用一个恒定的高压液压流体源以及至少一个电动电控液压流体控制阀进行工作。所述控制阀对液压流体的流动进行控制，来操作所述两个阀针中的至少一个。一个第一阀针在开启与闭合位置之间移动，用于控制将所述主要燃料喷射入燃烧室内。一个第二阀针在开启与闭合位置之间移动，用于控制将所述引导燃料喷射入燃烧室内。

参照附图，图1和2示出了一个双燃料喷射阀实施例的前向和侧向正视图。所述阀体的外形可以被加工成能够与汽缸头上的即将安装该阀体的开口相匹配。在本实施例中，使用了两个电动电控液压流体控制阀，一个用于控制主要燃料的喷射，而另外一个用于控制引导燃料的喷射。更具体地说，图1示出了双燃料喷射阀1的外形的前向视图，在一个端部处带有双螺线管2和3，而在另一端部处带有主要燃料喷射口4和引导燃料喷射口5。螺线管2和3以电学方式操作所述液压流体控制阀。可以使用常规的电子控制装置来控制螺线管2和3的触发，以便由此控制喷射操作的时机和量，由此两种不同燃料被分别地导入燃烧室内。

图2示出了双燃料喷射阀1的侧向视图。在图2中，螺线管3被隐藏在螺线管2的后方。

由于对于不同的内燃机实施例来说如图1和2中所示喷射阀1的外形保持大体相同，为了简明起见，并且为了省略赘述，没有重复图1和2。

下面参照图3至5，这些附图分别示出了双燃料喷射阀1的第一实施例沿着图1和2中各自剖面线C-C、A-A以及B-B的局部细节、侧向和前向剖视图。该实施例使用高压液压流体来将主要燃料阀针17偏压在闭合位置。

为了对液压流体的流动进行控制，喷射阀1包括下述构件：

(a)三个流体进入口6、7和8；

(b)两个排出口9和10；

(c)主要燃料控制螺线管2；

(d)引导燃料控制螺线管3；

(e)主要燃料控制阀11；

(f)主要燃料控制阀弹簧12；

(g)引导燃料控制阀13；以及

(h)引导燃料控制阀弹簧14。

优选的是，所述液压流体和引导燃料为同一种流体，并且流体进入口6、7和8均被连接在一根高压歧管上，该高压歧管通常被称作“共用轨”(common rail)，即在多缸发动机中同一根歧管用于多个喷射阀。所涉及技术领域中的技术人员将会明白，在一个基本上等效的结构中可以采用内部流体通道来减少流体进入口和排出口的数目。

通过控制是否将液压流体通道流体连通到至少一个进入口7和8或者至少一个相应的排出口9和10上，用于喷射阀1的控制阀对液压流体流入喷射阀1的阀体内和从阀体内流出进行控制。在图示出的实施例中，阀11和13是双向阀，并且被机械偏压(利用弹簧12和14)在相应的位置处，以便使得通往相应排出口9和10的液压流体通道被堵塞起来(如图4中所示)。在该实施例中，进入口7和8保持常开，但是流动由相应的孔7a和8a加以限制。也可以采用其他阀装置来对液压流体的流动进行控制。例如，取代孔7a或8a，喷射阀1可以采用一个三通控制阀，比如一个滑阀(spoolvalve)或者一个旋转阀，它们交替地关闭相应的入口和出口。

优选的是，喷射阀1还包括整体式引导燃料增强器15，该增强器15在图3和4中示出，增强器15被流体联结在引导燃料控制阀13上。

如图3中所示，止回阀30与增强器15联结起来。如图3和5中所示，流体通道19通过止回阀30将引导燃料进入口6连接到增强器15上。也就是说，止回阀30允许引导燃料从流体通道19单向流入增强器15下方的空间27内。

喷射阀1具有一个双燃料顶针装置，其包括两个同心的针阀。外侧顶针17是一个环绕内侧顶针16设置的中空体。在优选实施例中，外侧顶针17控制将一种燃料喷射入燃烧室内，而内侧顶针16控制将第二种燃料喷射入燃烧室内。

所述中空体，即外侧顶针17，也用作所述内侧针阀装置的阀体。当内侧顶针16上的密封表面被压靠在一个由外侧顶针17上的密封表面形成的座体上时，所述内侧针阀处于闭合位置。在图3至5示出的实施例中，结合液压流体腔室20内部的液压流体的压力，内侧顶针16由内侧弹簧18偏压在闭合位置。

在喷射阀1的尖端处，在该喷射阀阀体上成形有一组燃料喷射口4。在外侧顶针17的尖端上，成形有第二组燃料喷射口5。喷射口4和5以及顶针16和17上的相关联密封表面均位于喷射阀1的尖端处，以便间歇地将主要燃料和引导燃料喷射入发动机燃烧室(未示出)内。

由于与引导燃料相比为了喷射较多的主要燃料需要较大的喷射口，并且较大的喷射口较易于在阀体上形成而并非在外侧顶针17的尖端上形成，所以优选的是，外侧顶针17对气态主要燃料的喷射进行控制。较小的引导燃料喷射口可以轻易地在外侧顶针17的尖端上形成。

主要燃料控制阀11对液压流体从腔室20向排出口10的流动进行控制。当主要燃料控制阀11处于闭合位置时，高压的液压流体将流过进入口8和孔8a，并且填充腔室20。当主要燃料控制阀11被转换至开启位置时，液压流体从腔室20中排出，排出速度快于通过孔8a得以补充的速度。因此，当主要燃料控制阀被开启时，腔室20内部的压力会从供送歧管中的高压(“进入压力”)下降至接近排出压力，并且腔室22中的主要燃料的压力会在外侧顶针17的肩台区域上施加一个开启力，使得外侧顶针17回缩到喷射阀阀体之内，从而使得腔室22内部的燃料通过喷射口4流入燃烧室内。

主要燃料腔22位于喷射阀1的底部区域中，并且环绕在主要燃料顶针17的周围。主要燃料，在优选实施例中为诸如天然气这样的气态燃料，通过进入口23被供送至腔22。

如图4和5中清晰看出的那样，优选的是，喷射阀1内部的不同压力，尤其是主要燃料腔22与喷射阀1主体内部的其它腔之间的不同压力，利用一个流体密封部来加以隔离，所述流体密封部包括位于流体密封腔24内部的液压流体。

液压流体通过一根供送歧管或者共用轨在基本上恒定的压力下被供送至喷射阀。例如，在车辆应用领域，可以采用发动机驱动泵来增加流向共用轨的液压流体的压力。当所述液压流体不同于引导燃料时，所述液压流体通过口7和8被导入，而所述引导燃料通过进入口6被导入。更为优选的是，所述引导燃料是一种诸如柴油这样的液态燃料，其也可以被用作所述液压流体，并且引导燃料被从一个共用的增压系统或者共用轨供送至口6、7和8。进入压力指的是所述流体在共用轨中的压力。

下面针对一个采用一种气态燃料作为主要燃料并且采用一种液态燃料作为引导燃料的实施例，对图3至5中所示喷射阀的工作过程进行描述。

进入口7和8一直与相应的腔室25和20保持流体连通。在喷射间隙，主要燃料顶针17和内侧顶针16均处于闭合位置，在这里它们能够防止流体流过相应的喷射口4和5。主要燃料控制阀11和引导燃料控制阀13也均处于闭合位置，并且腔室25和20内部的流体压力基本上等于通过相应口7和8导入的液压流体的进入压力。高压的引导燃料流过进入口6，来经由流体通道19(参见图3)填充增强器15下方的空间27。但是，由于面对着腔室25的增强活塞的表面面积大于面对着空间27的增强表面面积，并且它们之间的空间通往排出口，所以当第二控制阀13闭合时，增强器15会处于一个使得腔室25的容积最大而空间27的容积最小的位置处(如图3和4中所示)。

进入口6还将高压流体供送至流体密封腔24，在这里由引导燃料环绕可移动的外侧顶针17形成一个流体密封部。当引导燃料被用于密封目的时，这种引导燃料被增压至等于或者略微高于燃料腔22内部的气态主要燃料的压力，以防止所述气态燃料通过流体密封腔24(参见图4和5)发生泄漏。但是，优选的是，对密封用流体压力加以控制，从而使得其等于或者不会过高于气态燃料的压力，因为同样也不希望过多的密封流体泄漏到燃料腔22内。

在喷射间隙，当喷射阀1没有喷射燃料时，主要燃料控制螺线管2和引导燃料控制螺线管3(参见图4)均断电，并且控制阀11和13均在相应的控制阀弹簧12和14的作用下被偏压在闭合位置。腔室20中已经通过口8输送来的高压液压流体保持外侧顶针17处于闭合位置，并且还有助于保持内侧顶针16处于闭合位置。容置内侧弹簧18的隔室可以与腔室20流体连通或者隔绝。当所述弹簧隔室与腔室20流体连通时，隔室内部的压力大约等于腔室20中的压力。当所述弹簧隔室与腔室20隔绝时，隔室内部的压力可以等于进入口7或排出口9处的液压流体压力。根据所述弹簧隔室内部的流体压力，施加在内侧顶针16上的闭合力的一部分或者全部由内侧弹簧18来提供。

在图3至6所示出的实施例中，利用增强器15实现对由喷射阀1消耗的引导燃料的计量，增强器15还用于升高引导燃料的压力，来由此开启内侧针阀。当引导燃料控制阀13被开启时，腔室25内部的液压流体压力被减小至排出压力，并且空间27中的引导燃料的压力足以提升起增强器柱塞。当已经有预期量的引导燃料被送入空间27之内时，引导燃料控制阀13被关闭，并且腔室25内部的液压流体压力再次升高至接近进入压力。在腔室25中的高压液压流体的影响下，增强器柱塞向下移动，来压缩并且增加空间27中的引导燃料的压力。引导燃料的较高压力确保了止回阀30保持关闭，并且高压的引导燃料通过流体通道26被导入内侧针阀装置中；高压的引导燃料使得内侧顶针16抵抗由内侧弹簧18以及弹簧隔室内部的流体压力(如果存在)产生的偏压作用移动至一个开启位置。当将引导燃料喷射到燃烧室内从而减轻内侧针阀装置内部的引导燃料压力之后，内侧顶针16在内侧弹簧18的影响下返回至闭合位置。

内侧弹簧18被设置在内侧针挡21的周围，内侧针挡21位于内侧顶针16的上方。在所图示的实施例中，内侧针挡21包括一根限制内侧顶针16的行程的茎杆。尽管内侧针挡21被描绘成一个与内侧顶针16分开的元件，但是内侧针挡21和内侧顶针16也可以被整合成一个整体元件，其等效地用于限制内侧顶针16的形状。但是，采用两个独立元件的附加优点在于，制造两个元件较为容易，因为内侧顶针16的一部分与外侧顶针17贴切装配。作为两个独立元件，内侧针挡21可以在不与内侧顶针16精确对齐的条件下发挥作用，并且可以容许相关的制造组件上存在尺寸不规则性。

当主要燃料控制阀11开启使得腔室20与排出口10流体连通时，将对气态的主要燃料进行喷射。腔室20中的液压流体通过排出口10排出，其排出速度快于通过孔8a从进入口8补充的速度。因此，腔室20中的压力会下降，允许腔22中的气态燃料的较高压力将主要燃料顶针17提升至开启位置，来由此通过喷射口4将腔22内部的气态燃料喷射到发动机燃烧室内。当主要燃料控制阀11被关闭时，对气态燃料的喷射停止，从而使得腔室20内部的液压流体的压力恢复至进入压力，使得气态燃料顶针17移动至一个闭合位置，将喷射口4关闭起来。

图6、7和8利用沿着剖面线C-C、A-A和B-B的相应剖面，分别示出了图1和2中所示双螺线管式双燃料喷射阀的第二实施例的局部细节、侧向和前向剖视图。该第二实施例中的许多组件等效于图3、4和5所示实施例中的相似组件，并且相似的组件由相似的附图标记加以标识。第一实施例与第二实施例之间的主要区别在于，在第二实施例中，外侧弹簧28将外侧顶针17偏压在闭合位置，并且高压的液压流体被用于将外侧顶针17移动至开启位置，相反，在第一实施例中采用液压流体的压力来保持外侧顶针17处于闭合位置。

参照图7，高压的液压流体通过流体进入口8进入喷射阀1内。主要燃料控制阀11是一个双向阀，通过控制液压流体通过排出口10的流动来控制流体通道29内部的液压流体压力。当双向的主要燃料控制阀11移动至其闭合位置时，与排出口10连通的流体被阻断，使得腔29b中的燃料压力升高。腔29b中的进入压力和腔22中的气态燃料压力共同产生出作用于外侧顶针17上的开启力，该开启力足以克服外侧弹簧28的闭合力，由此将主要燃料顶针17移动至开启位置。腔22内部的主要燃料随后通过喷射口4进行喷射，喷射口4被设置在喷射阀1的中空尖端上。一个类似于内侧针挡21的外侧针挡，通过限制外侧弹簧28的压缩量来限制外侧顶针17的行程。当主要燃料控制阀被开启并且腔29b内部的液压流体压力从进入压力下降至排出压力时，对气态燃料的喷射停止。在外侧弹簧28的影响下，外侧顶针17返回至闭合位置，同时顶针17上的密封表面座靠在阀体的一个相应密封表面上。

在该第二实施例中描绘的喷射阀的其余特征构件基本上与参照第一实施例描述的那些构件相同。

图9至12示出了液压致动双燃料喷射阀的四个不同实施例，用于独立并且分别地将一种主要燃料和一种引导燃料喷射到一个燃烧室内。各个顶针均与一个相应控制腔室相关联，在所述控制腔室中，可以对液压流体的压力进行独立控制，来影响相应顶针的运动。

在图9和10所示出的实施例中，高压的液压流体将外侧顶针和内侧顶针均偏压在闭合位置。当第一控制腔室中的液压流体压力等于进入压力时，外侧顶针保持在闭合位置，并且当该第一控制腔室中的压力下降至排出压力时，外侧顶针在作用于该外侧顶针上的燃料压力的影响下移动至开启位置。第二控制腔室中的液压流体压力类似地得以控制，来影响内侧顶针的运动。

在图11和12所示出的实施例中，内侧和外侧顶针均由弹簧偏压在闭合位置，并且对于内侧和外侧顶针来说，在进入压力下流向相应控制腔室的液压流体将它们移动至开启位置。

所述第一和第二控制腔室中的压力独立地得以控制，从而使得外侧顶针和内侧顶针的运动可以相互独立。

参照图9至12中示出的所有实施例，类似的组件由类似的附图标记加以标识。在这些实施例中，为了控制液压流体的流动，喷射阀501总体上包括下述构件：

(a)至少一个液压流体进入口，比如507和/或508；

(b)至少一个排出口，比如509和/或510；

(c)主要燃料液压流体控制阀511；

(d)引导燃料液压流体控制阀513；

(e)主要燃料控制腔室542；以及

(f)引导燃料控制腔室540。

在对各个实施例的工作过程进行描述之前，将对某些不止一个实施例共用的特征构件进行总体描述。

在图9和10所示出的实施例中，引导燃料和液压流体可以是不同的流体，并且设置有一个独立的引导燃料进入口506。但是，如果所述引导燃料与液压流体是同一种流体，那么可以采用一根共用轨来将流体供送至液压流体通道以及引导燃料阀装置内部的燃料腔。

在图11和12所示出的实施例中，用于内侧顶针516的液压致动流体和引导燃料为同一种流体，这就避免了为所述引导燃料和用于致动内侧顶针的液压流体设置独立的进入口。

主要燃料液压流体控制阀511和引导燃料液压流体控制阀513总体上与参照前述实施例描绘过的液压流体控制阀相同。也就是说，液压流体控制阀511和513也采用了螺线管，向该螺线管通电来移动和保持所述阀处于一个位置。当螺线管断电时，一个弹簧移动和保持所述阀处于一个相对位置。下面将更为详细地对所述喷射阀的工作过程进行描述，但是一般来说，可以采用不同类型的阀来控制高压液压流体流向控制腔室540和542以及从它们中流出。例如，图9和11示出了用于控制液压流体流动的双向阀，而图10和12示出了三通阀。

类似于在图3至8中示出的喷射阀1的实施例，喷射阀501具有一个包括两个同心针阀的双燃料顶针装置。外侧顶针517是一个设置在内侧顶针516周围的中空体。在优选实施例中，外侧顶针517控制将一种气态的主要燃料喷射到燃烧室内，而内侧顶针516控制将一种液态引导燃料喷射到燃烧室内。

内侧针挡521限制内侧顶针516的行程，而外侧针挡531限制外侧顶针517的行程。

所述中空体，即外侧顶针517，也用作所述内侧针阀装置的阀体。当内侧顶针16上的一个密封表面被压靠在一个座体上时，所述内侧针阀处于闭合位置，其中所述座体是外侧顶针17上的一个密封表面。

在喷射阀501的尖端处，在该喷射阀阀体上形成有一组燃料喷射口504。在外侧顶针517的尖端上，形成有第二组燃料喷射口505，当内侧针阀处于一个开启位置时，所述喷射口505形成一个用于将引导燃料喷射到发动机燃烧室内的开口。喷射口504和505以及顶针516和517上的相关联密封表面在喷射阀501的尖端处相互靠近，以便迅速地将主要燃料和引导燃料喷射入发动机燃烧室(未示出)内。

优选的是，喷射阀501内部的不同压力，尤其是主要燃料腔522与喷射阀501主体内部的其它腔之间的不同压力，利用一个流体密封部来加以隔离，所述流体密封部包括位于流体密封腔524内部的液压流体。在图15和16所示出的实施例中，取代一个独立的流体密封腔，用于将液态引导燃料供送至内侧顶针装置的腔也可以用作一个流体密封件。当从共用轨供送至引导燃料腔的引导燃料已经具有喷射压力时，由于该压力可以被设定为基本上等于或者略微大于通过进入口523流向主要燃料腔522的气态燃料的压力，所以这一点便于实现。在图11和12所示出的实施例中，由于引导燃料压力并非一直等于进入压力，所以采用了一个独立的流体密封腔。

下面将针对一个采用一种气态燃料作为主要燃料并且采用一种液态引导燃料作为引导燃料的喷射阀，对在图9至12中示出的喷射阀501的不同实施例的工作过程进行描述。

在图9所示出的实施例中，当液压流体控制阀511和513被断电时，这些控制阀均被弹簧偏压在座靠位置，来防止液压流体从相应的控制腔室542和540中排出。处于进入压力的液压流体通过进入口507和508被供送至控制腔室542和540。腔室542和540内部的液压流体压力由此通常保持在进入压力，以便结合由弹簧528和518施加的闭合力，向相应的顶针517和516施加一个闭合力。

当用于主要燃料液压流体控制阀511的螺线管被通电时，该控制阀将开启，并且液压流体通过排出口510从主要燃料控制腔室542中排出，排出速度快于通过进入口508补充的速度，因此通过进入口508的流动受到了孔508a的约束。由此，当主要燃料液压流体控制阀511被通电时，主要燃料腔522内部的主要燃料通过喷射口504被从喷射阀501中喷射出去，因为在作用于肩台517a上的气态燃料压力的影响下，外侧顶针517移动至开启位置，所述气态燃料压力能够克服外侧弹簧528的闭合力和控制腔室542内部的排出压力。当所述螺线管再次被断电并且控制腔室542再次被处于进入压力的液压流体充满时，所述主要燃料喷射进程结束。

在本实施例中，由于引导燃料在喷射压力下被供送至喷射阀501，所以无需利用内侧增强器，并且内侧顶针516以一种非常类似于外侧顶针517的方式进行工作。当用于引导燃料液压流体控制阀513的螺线管被通电时，该控制阀将开启，并且液压流体通过排出口509从引导燃料控制腔室540中排出，排出速度快于通过进入口507补充的速度，因为通过进入口507的流动受到了孔507a的约束。因此，当用于引导燃料液压流体控制阀513的螺线管被通电时，内侧顶针装置内部的引导燃料通过喷射口505被从喷射阀501中喷射出去，因为在作用于肩台516a的引导燃料压力的影响下，内侧顶针516移动至开启位置，所述引导燃料压力能够克服内侧弹簧518的闭合力和控制腔室540内部的排出压力。当所述螺线管再次被断电并且控制腔室540再次被处于进入压力的液压流体充满时，所述主要燃料喷射进程结束。

图10中示出的实施例以基本上与图9中所示实施例相同的方式进行工作，不同之处在于，取代采用双向控制阀，其中该双向控制阀带有用于约束通过液压流体进入口507和508的流动的孔，图10中所示实施例采用了三通控制阀，该三通控制阀采用了一个滑阀来使得控制腔室540和542交替地与相应的进入口507和508或者排出口509和510连通起来。在所图示的实施例中，所述滑阀被弹簧偏压，以便将控制腔室540和542与相应的进入口507和508连通起来。顶针516和517由此通常处于闭合位置，因为相应的控制腔室540和542通常由处于进入压力的液压流体进行填充。通过向用于相应液压流体控制阀的螺线管(513用于引导燃料，而511用于主要燃料)通电，开始主要燃料或者引导燃料的喷射进程。向所述螺线管通电会使得所述滑阀移动至这样一个位置，即将相应的控制腔室与排出口而并非进入口连通起来。

在图11所示出的实施例中，液压流体控制阀511和513均被弹簧偏压在开启位置，从而使得当它们的相应螺线管被断电时，这些控制阀将喷射阀501内部的液压流体通道和控制腔室与排出口509和510连通起来。也就是说，当所述控制阀螺线管被断电时，喷射阀501内部的液压流体压力处于排出压力，并且内侧弹簧518和外侧弹簧528提供了保持内侧顶针516和外侧顶针517处于它们各自闭合位置所需的力。

在图11所示出的实施例中，引导燃料与液压流体为同一种流体，并且通过将引导燃料液压流体控制阀513中的螺线管通电，将排出口509关闭起来，从而使得处于进入压力的引导燃料填充内侧顶针装置的燃料腔，开始引导燃料喷射进程。引导燃料的压力会在内侧顶针516的肩台516a上施加一个开启力，该开启力能够克服内侧弹簧518的闭合力，并且引导燃料通过引导燃料喷射口503从喷射阀501中喷射出去。这种引导燃料喷射进程终止于使得所述螺线管断电，来重新打开引导燃料液压流体控制阀513，从而使得内侧顶针装置内部的引导燃料压力下降至排出压力，并且内侧弹簧518会使得内侧顶针516移动至闭合位置。在所图示的实施例中，内侧弹簧腔室550没有被增压，并且从内侧顶针装置流向内侧弹簧腔室550的引导燃料通过被发送到排出系统而得以回收。

在图11所示实施例中，主要燃料喷射进程以一种与该同一实施例中的引导燃料喷射进程相似的方式加以控制。通过为主要燃料液压流体控制阀511通电，来将排出口510关闭起来，处于进入压力的液压流体会填充控制腔室542，在外侧顶针517的肩台517b上施加一个开启力，该开启力结合由气态燃料压力在肩台517a上施加的开启力，用于克服外侧弹簧528的闭合力。这些开启力会使得外侧弹簧517移动至开启位置，以便允许主要燃料通过主要燃料喷射口504被从喷射阀501中喷射出去。这种主要燃料喷射进程终止于重新打开主要燃料液压流体控制阀511，从而使得控制腔室542内部的液压流体压力下降至排出压力，并且外侧弹簧528会使得外侧顶针517移动至闭合位置。在所图示的实施例中，外侧弹簧腔室552没有被增压，并且从控制腔室542流向外侧弹簧腔室552的液压流体通过被发送至排出系统而得以回收。

图12中所示实施例以基本上与图11中所示实施例相同的方式进行工作，不同之处在于，只是取代采用双向控制阀，其中该控制阀带有用于约束通过液压流体进入口507和508的流动的孔，图12中所示实施例采用了三通控制阀，该三通控制阀采用了一个滑阀，来使得针阀装置交替地与相应的进入口507和508或者排出口509和50连通起来。在所图示的实施例中，所述滑阀被弹簧偏压至将引导燃料和主要燃料针阀装置与相应的排出口509和510连通起来。顶针516和517因此通常处于闭合位置，因为处于进入压力的液压流体被用来开启所述针阀。通过向用于相应液压流体控制阀的螺线管通电(513用于引导燃料，而511用于主要燃料)，开始主要燃料喷射进程。向所述螺线管通电会使得所述滑阀移动至这样一个位置，即将相应的针阀装置与进入口而并非排出口连通起来。

图13至18描绘了双顶针装置的两个不同实施例，它们可以被用于独立地通过独立喷射口喷射两种不同燃料的喷射阀所利用。参照在图13至18中示出的实施例，一个内侧弹簧提供了将内侧顶针偏压在闭合位置的闭合力，并且施加于该双顶针装置的顶部上的液压流体压力提供了将外侧顶针偏压在闭合位置的闭合力。

参照图13至15，双针阀装置600包括外侧顶针617和帽620。尖端607是所述装置上穿过阀体上的一个开口突伸出来的部分，比如如图4中所示。引导燃料喷射口605被置于尖端607的端部上，如图9中所示。

外侧顶针617带有肩台610，该肩台610可以被设置在一个诸如图4中所示的主要燃料腔22这样的主要燃料腔中。所述主要燃料腔中的燃料压力会向肩台区域施加一个液压力，以便当帽620上的压力被下降至排出压力时，促使外侧顶针617移动至开启位置。

由于帽620没有被固连在外侧顶针617上，所以内侧弹簧618可以伸长，来使得帽620与外侧顶针617间隔开。例如，当进入压力下降但仍然高于排出压力时，内侧弹簧618可以有助于保持外侧顶针617处于闭合位置的闭合力。就此而言，除了主要用于将内侧顶针616偏压在闭合位置之外，内侧弹簧618还有益地提供了其它益处。

针挡621包括茎杆621b，当茎杆621b的端部被压靠在帽620上时，会限制内侧弹簧618的压缩量。针挡621还包括凸缘621a，该凸缘621a提供了一个用于内侧弹簧618的座体，从而使得当帽620与外侧顶针617间隔开时，由内侧弹簧618施加的闭合力通过针挡621被传送至内侧顶针616以及外侧顶针617的端部。

为了减少泄漏，位于肩台610和面对着帽620的端部之间的那部分外侧顶针617与阀体贴切装配，即等于帽620的外径。

引导燃料口615提供了一条用于将引导燃料供送至内侧针阀装置的通道。例如，参照图4，口615将与圆环形腔对齐，所述圆环形腔经由流体通道26从增强器15供给燃料。

相关领域的技术人员将会明白，可以在图13至15中示出的双顶针装置的顶部添加一个外侧弹簧和一个外侧针挡，以便适用于图6至8中所示类型的喷射阀。在这样的实施例中，外侧顶针617还包括一个额外肩台，该肩台比如位于引导燃料口615与面对着帽620的端部之间，与一个控制腔室相关联。处于进入压力的液压流体可以被导向所述控制腔室，来使得外侧顶针617移动至开启位置。当所述控制腔室中的液压流体压力下降至排出压力时，所述外侧弹簧会在外侧顶针617上施加一个闭合力，该闭合力使得其移动至闭合位置。在该实施例中，帽620可以被固连在外侧顶针617上，比如通过螺纹连接，因为在这种实施例中内侧弹簧618不会在所述外侧弹簧上施加闭合力。

在图16至18中描绘出了另外一个双顶针装置实施例。双顶针装置700包括一个内侧顶针装置，其类似于先前所述实施例中的内侧顶针装置。也就是说，内侧顶针716由内侧弹簧718偏压在闭合位置，其中内侧弹簧78通过内侧针挡721的凸缘传递一个闭合力。内侧顶针716被设置在一个中空的外侧顶针717之内，并且当处于闭合位置时，一个靠近内侧顶针716的尖端的密封表面座靠在外侧顶针717上的一个密封表面上。高压的引导燃料被导向引导燃料口715，来使得内侧顶针716移动至一个开启位置。

所述内侧顶针装置被容置在外侧顶针717、内侧阀壳730和内侧阀帽722的中空体内，所述部件比如通过螺纹连接而以固定关系相互可松脱地连接起来。如果所述方案被更改为允许内侧弹簧718和内侧针挡721可以从底部插入，那么内侧阀帽722和内侧阀壳730也可以被整合成一个整体式组件。容置有内侧弹簧718的内侧弹簧腔室可以通过口732在进入压力或者排出压力下与液压流体系统连通起来，或者与高压引导燃料供给系统连通起来。也就是说，所述内侧弹簧腔室无需被增压，但是利用高压流体对该腔室进行填充的优点在于，流体压力会作用在内侧针挡721的凸缘上，来有助于施加在内侧顶针716上的闭合力，从而使得可以采用一个更小的内侧弹簧。

柱塞720与所述阀体贴切装配，同时该柱塞720的顶部形成了一个用于液压流体腔室、比如图4和5中示出的腔室20的边界。当所述液压由处于进入压力的液压流体填充起来时，外侧顶针717在一个闭合力的作用下被保持在闭合位置，所述闭合力通过柱塞720、内侧阀帽722以及内侧阀壳730传递于外侧顶针717上。当所述液压流体腔室与一个排出口连通起来并且压力下降至排出压力时，高压燃料将作用于肩台710上，受到外侧顶针717移动至开启位置。

外侧弹簧724被设置在内侧阀帽722与座靠环726之间，其中座靠环726本身座靠在所述阀体的一个圆环形固定凸起上。外侧弹簧724有助于用于外侧顶针717的闭合力，来在进入压力下降但是仍然高于排出压力时，保持外侧顶针717处于闭合位置。外侧弹簧724也有助于通过延缓外侧顶针的升高时间并且加速外侧顶针的闭合过程，来形成喷射脉冲。

尖端707是所述装置上穿过阀体上的一个开口延伸的部分，比如如图4中所示。引导燃料喷射口705被置于尖端707的端部上，如图12中所示。

为了减少泄漏，位于肩台710与连接在内侧阀壳730上的端部之间的那部分外侧顶针717与所述阀体贴切装配。

在前述公开内容的启示下，本技术领域中的那些技术人员将会明白的是，在不脱离本发明的范围的条件下，在本发明的实践中可以存在许多改变和改进。因此，本发明的范围应该按照由所附权利要求限定的内容进行构造。

Claims (44)

1、一种操作双燃料喷射阀来独立并且分别地将两种不同燃烧喷射到一台内燃机中的燃烧室内的方法，其特征在于，该方法包括：

(a)在喷射压力下将一种第一燃料供送至所述双燃料喷射阀，并且喷射入所述双燃料喷射阀内部的第一燃料腔内；

(b)选择性地向第一顶针施加一个第一闭合力，来通过将该第一顶针保持在贴靠第一座体的闭合位置，防止所述第一燃料腔内部的所述第一燃料被喷射入所述燃烧室内；

(c)通过向所述第一顶针施加一个大于所述第一闭合力的第一开启力和/或减小所述第一闭合力，由此使得所述第一顶针可以移动至一个与所述第一座体分离开的开启位置，来选择性地将所述第一燃料从所述第一燃料腔喷射入燃烧室内；

(d)在喷射压力下将一种第二燃料供送至所述双燃料喷射阀内部的第二燃烧腔；

(e)选择性地向第二顶针施加一个第二闭合力，来通过保持该第二顶针处于贴靠第二阀座的闭合位置，防止所述第二燃料被喷射入所述燃烧室内；

(f)通过向所述第二顶针施加一个大于所述第二闭合力的第二开启力和/或减小所述第二闭合力，由此使得所述第二顶针可以移动至一个与所述第二座体分离开的开启位置，来选择性地将所述第二燃料从所述第二燃料腔喷射入所述燃烧室内。

2、如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述第一燃料腔内部的所述第一燃料的压力通过向所述第一顶针上的肩台施加一个开启力而有助于所述第一开启力。

3、如权利要求2中所述的方法，其特征在于，通过将一种高压液压流体导入所述双燃料喷射阀内部的一个控制腔室，产生出所述第一闭合力，并且当所述控制腔室内部的压力通过从该控制腔室排出液压流体而下降时，喷射出所述第一燃料。

4、如权利要求3中所述的方法，还包括选择性地操作一个电子控制阀，来控制所述液压流体流入和流出所述控制腔室。

5、如权利要求2中所述的方法，其特征在于，所述第一闭合力由一个压缩弹簧产生，并且所述第一燃料通过将一种高压液压流体引导至一个控制腔室而被喷射入所述燃烧室内，所述第一顶针上的肩台被动态地设置在所述控制腔室的内部，并且作用于所述肩台上的液压流体压力有助于所述第一开启力，以便使得该第一开启力变得大于所述第一闭合力。

6、如权利要求5中所述的方法，还包括选择性地操作一个电子控制阀，来控制所述液压流体流入和流出所述控制腔室。

7、如权利要求1中所述的方法，其特征在于，一个压缩弹簧有助于所述第二闭合力。

8、如权利要求7中所述的方法，其特征在于，所述第二燃料腔内部的所述第二燃料的压力通过向所述第二顶针上的肩台施加一个开启力而有助于所述第二开启力。

9、如权利要求8中所述的方法，其特征在于，通过将一种高压液压流体导入所述双燃料喷射阀内部的一个第二控制腔室，产生出所述第二闭合力，并且当所述第二控制腔室内部的压力通过从该第二控制腔室排出液压流体而下降时，喷射出所述第二燃料。

10、如权利要求9中所述的方法，还包括选择性地操作一个电子控制阀，来控制所述液压流体流入和流出所述第二控制腔室。

11、如权利要求8中所述的方法，其特征在于，当所述第二燃料在所述第二燃料腔内部处于喷射压力时，由所述第二燃料腔内部的所述第二燃料产生的开启力大于所述闭合力，并且通过将所述第二燃料与一个排出口连通起来降低所述第二燃料的压力来停止喷射。

12、一种双燃料喷射阀，用于独立并且分别地将两种不同燃料喷射入一台内燃机中的燃烧室内，该双燃料喷射阀包括：

一个中空的喷射阀体，包括：

一个液压流体进入口，通过该进入口，高压的液压流体可以被导入流体通道和一个设置于阀体内部的控制腔室内；

一个液压流体排出口，通过该排出口，液压流体可以被从所述控制腔室中排出；

至少一个控制阀，这些控制阀可以进行工作来选择性地引导液压流体的流动，并且控制所述控制腔室内部的液压流体压力，

来影响一个外侧顶针与一个内侧顶针中的至少一个在相应的开启和闭合位置之间的运动；

其特征在于，所述双燃料喷射阀还包括：

一个第一燃料进入口，通过该进入口，一种第一燃料可以在喷射压力下被导入所述阀体内；

一条第一燃料通道，该通道形成于所述阀体内部，并且在所述第一燃料进入口与一个第一燃料腔之间延伸，该第一燃料腔与所述外侧顶针相关联；

一个第二燃料进入口，通过该进入口，一种第二燃料可以在喷射压力下被导入所述阀体内；

一条第二燃料通道，该通道将所述第二燃料进入口与一个第二燃料腔连通起来，该第二燃料腔与所述内侧顶针相关联；和一个双顶针装置，包括：

一个外侧顶针，该外侧顶针呈中空状，并且被设置在所述喷射阀体的内部，其中该外侧顶针可以在一个闭合位置与一个开启位置之间移动，在所述闭合位置处，与该外侧顶针相关联的第一密封表面接触与所述阀体相关联的第一座体，而在所述开启位置处，所述第一密封表面与所述第一座体间隔开，允许所述第一燃料通过至少一个第一燃料喷射口从第一燃料腔的内部流入所述燃烧室内；和

一个内侧顶针，该内侧顶针被设置在所述中空外侧顶针的内部，其中该内侧顶针可以在一个闭合位置与一个开启位置之间移动，在所述闭合位置处，与该内侧顶针相关联的第二密封表面接触与所述外侧顶针相关联的第二座体，而在所述开启位置处，所述第二密封表面与所述第二座体间隔开，允许所述第二燃料通过至少一个第二燃料喷射口从所述第二燃料腔的内部流入所述燃烧室内。

13、如权利要求12中所述的喷射阀，其特征在于，所述第一燃料为主要燃料，而所述第二燃料为一种比主要燃料更易于点燃的引导燃料。

14、如权利要求12中所述的喷射阀，其特征在于，所述外侧顶针用作一个内侧阀体，并且所述第二燃料腔是一个位于所述内侧顶针和所述外侧顶针之间的圆环形腔。

15、如权利要求12中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述控制腔室被用于影响所述外侧顶针的位置，并且所述控制阀能够进行工作来选择性地控制液压流体在所述控制腔室与所述排出口或所述液压流体进入口之间的流动，以便在排出压力与进入压力之间调节所述控制腔室内部的压力，所述排出压力是指当所述控制腔室内部的压力基本上等于所述排出口处的压力时的压力，而所述进入压力是指当所述控制腔室内部的压力基本上等于所述液压流体进入口处的压力时的压力。

16、如权利要求15中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述双顶针装置的一部分被动态地设置在所述控制腔室内，并且所述控制腔室的容积能够响应该双顶针装置的运动而发生变化。

17、如权利要求16中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述控制腔室内部的压力可以基本上保持为进入压力，以便产生一个液压力，该液压力可以有助于保持所述外侧顶针处于闭合位置。

18、如权利要求17中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，由一个弹簧来提供一个额外的闭合力，该闭合力与所述液压力共同作用来保持所述外侧顶针处于闭合位置。

19、如权利要求17中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述第一燃料腔内部的燃料压力产生出一个作用于所述外侧顶针上的开启力，由此当所述控制腔室内部的压力下降至所述排出压力时，所述外侧顶针可以在该开启力的作用下移动至所述开启位置。

20、如权利要求15中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，当所述控制腔室内部的压力处于排出压力时，所述外侧顶针被偏压在所述闭合位置，并且当所述控制腔室内部的液压流体压力处于进入压力时，所述外侧顶针能够移动至开启位置。

21、如权利要求20中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，一个弹簧将所述外侧顶针偏压在所述闭合位置。

22、如权利要求20中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述外侧顶针包括一个设置于所述第一控制腔室内部的肩台，并且当所述第一控制腔室内部的压力升高至进入压力时，在所述肩台上施加一个液压力。

23、如权利要求15中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述阀体还包括一个第二控制腔室，用于影响所述内侧顶针的位置，并且一个第二控制阀能够进行工作来选择性地控制所述第二控制腔室内部的液压流体压力，以便产生出一个液压力，该液压力有助于将所述内侧顶针在闭合位置或者开启位置的定位。

24、如权利要求23中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述内侧顶针包括一个肩台，该肩台被动态地设置于所述第二燃料腔的内部，并且该肩台提供了一个用于接收一打开力的区域，所述打开力由所述第二燃料腔内部的燃料压力产生。

25、如权利要求24中所述的双燃料喷射阀，还包括一个设置于所述双顶针装置内部的内侧弹簧，该弹簧将所述内侧顶针偏压在所述闭合位置。

26、如权利要求23中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述第二控制腔室内部的进入压力被用于产生出一个液压力，该液压力有助于保持所述内侧顶针处于所述闭合位置。

27、如权利要求26中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述第二控制腔室被设置在所述双顶针装置的内部，并且一个与所述内侧顶针相关联的构件被动态地设置在该第二控制腔室内，以便使得该第二控制腔室的容积可以响应所述构件的运动而发生变化，所述构件的运动会使得所述内侧顶针发生相应运动。

28、如权利要求26中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，一个内侧弹簧提供了一个额外的闭合力，该闭合力与所述液压力共同作用来保持所述内侧顶针处于所述闭合位置。

29、如权利要求23中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述内侧顶针可以在一个开启力的影响下移动至所述开启位置，所述开启力由所述第二控制腔室内部处于进入压力的液压流体产生。

30、如权利要求29中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述内侧顶针由一个内侧弹簧偏压在所述闭合位置，并且所述第二控制腔室是所述第二燃料腔，由此，当所述第二燃料腔内部的压力处于进入压力时，所述内侧顶针可以移动至所述开启位置。

31、如权利要求23中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述双顶针装置还包括一个帽，该帽在所述控制腔室的内部被动态地设置在所述外侧顶针与阀体之间，以便使得当与所述外侧顶针相关联的控制腔室由处于进入压力的液压流体充满时，该液压力将迫使所述帽朝向所述外侧顶针移动，并且通过所述帽向所述外侧顶针传递一个闭合力。

32、如权利要求31中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，当所述控制腔室内部的压力下降至接近排出压力时，在所述第一燃料腔内部作用于外侧顶针上的燃料压力的影响下，所述外侧顶针可以移动至所述开启位置。

33、如权利要求32中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述喷射阀还包括一个内侧弹簧，该内侧弹簧在所述中空外侧顶针的内部被设置在所述帽与所述内侧顶针之间，用于将所述内侧顶针偏压在所述闭合位置。

34、如权利要求32中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述帽包括一个面对着所述内侧顶针的端部敞口钻孔，并且所述装置还包括一个内侧弹簧，该内侧弹簧在所述钻孔的内部被设置在所述帽与所述内侧顶针之间，并且将所述内侧顶针偏压在所述闭合位置。

35、如权利要求34中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述帽被从所述外侧顶针上拆卸下来，以便使得所述内侧弹簧可以伸长，来通过将所述帽与所述外侧顶针间隔开，有助于保持所述外侧顶针处于所述闭合位置。

36、如权利要求34中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述帽可以被以固定关系连接在所述外侧顶针上。

37、如权利要求36中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述帽通过螺纹连接或者通过互锁特征构件被可松脱地连接在所述外侧顶针上。

38、如权利要求23中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述双顶针装置还包括一个内侧阀体，该内侧阀体包括：

所述外侧顶针；

一个连接在所述外侧顶针上的中空内侧阀壳；以及

一个连接在所述中空内侧阀壳上的帽。

39、如权利要求38中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述内侧顶针被设置在所述外侧顶针内部，并且所述第二燃料腔是一个位于所述内侧顶针与所述外侧顶针之间的圆环形空间，至少一个内侧弹簧和所述第二控制腔室被设置在所述中空内侧阀壳的内部，用于将所述内侧顶针偏压在所述闭合位置。

40、如权利要求39中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述帽被动态地设置在与所述外侧顶针相关联的所述控制腔室内。

41、如权利要求40中所述的双燃料喷射阀，还包括一个设置于所述帽与所述阀体之间的外侧弹簧，由此使得该外侧弹簧有助于将所述外侧顶针偏压在所述闭合位置。

42、如权利要求23中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述双顶针装置还包括：

一个帽，该帽被动态地设置在与所述外侧顶针相关联的所述控制腔室的内部，由此可以通过该帽向所述外侧顶针传递一个闭合力；和

一个内侧弹簧，该内侧弹簧被设置在所述帽和一个与所述内侧顶针相关联的构件之间；

其中，通过经由所述构件向所述内侧顶针传送一个闭合力，所述内侧弹簧将有助于将所述内侧顶针偏压在所述闭合位置，并且所述内侧弹簧通过伸长来将所述帽与外侧顶针间隔开，还可以有助于将外侧顶针偏压在所述闭合位置。

43、如权利要求23中所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述外侧顶针还包括一个肩台，该肩台位于与所述外侧顶针相关联的所述控制腔室内部，由此，当所述控制腔室由处于进入压力的液压流体充满时，所述外侧顶针可以移动至所述开启位置。

44、如权利要求43中所述的双燃料喷射阀，还包括一个设置于所述双顶针装置与所述喷射阀体之间的弹簧，用于将所述外侧顶针偏压在所述闭合位置。

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