CN102084117A - 双燃料连接器 - Google Patents

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Abstract

一种双燃料连接器将两种不同的燃料分离地供应至内燃机的燃料喷射阀内的流体隔离的燃料通道。所述双燃料连接器包括一体部，所述体部与第一燃料入口、第二燃料入口、第一燃料分供管和第二燃料分供管分离地流体连接。所述体部内的第一燃料通道与第一燃料分供管和第一燃料入口流体连通。所述体部内的第二燃料通道与第二燃料分供管和第二燃料入口流体连通，以及其中所述第一燃料通道与第二燃料通道流体隔离。对于未被设计具有可用作燃料分供管的内部镗孔的气缸盖的发动机，所述双燃料连接器将两种不同的燃料供应至燃料喷射阀。

Description

双燃料连接器
技术领域
本发明涉及一种双燃料连接器，用于将两种不同的燃料供应至内燃机的燃料喷射阀中的相分离的燃料通道。本发明尤其适合于这样一种布置，其中所述两种燃料都在高压下被供应，并且所述燃料喷射阀位于设置在发动机气缸盖中的第一镗孔(bore)内，且所述双燃料连接器位于设置在发动机气缸盖中的第二镗孔内，以及所述第二镗孔与第一镗孔交叉。
背景技术
随着政府和政府性机构实施日益降低的内燃机排放限度，用于降低受控制的燃烧副产物——例如颗粒物质(也称为烟灰)、氮氧化物(NOx)以及其他温室气体——的排放的多种策略被关注。一种策略是提高燃用传统液体燃料的发动机的燃烧效率和质量，以降低燃烧产生的所述排放物的量；以及，增加废气处理系统例如催化转化器和滤清器，以留滞(trap)某些燃烧产物并且降低最终释放到环境中的所述排放物的量。例如，颗粒滤清器可留滞颗粒物质，以及废气催化处理系统可将温室气体转化为无害物质例如元素氮和氧。近来全球油价的增长使运行传统燃料发动机更加昂贵。
另一策略是用更洁净地燃烧的气体燃料例如甲烷、乙烷、丙烷、更轻的易燃碳氢化合物衍生物、氢气或天然气或其他用作气体燃料的混合物代替大部分或者全部传统的液体燃料。除了更洁净地燃烧，大多数这些燃料可由可再生能源生成。当用燃烧更洁净的气体燃料代替大部分燃料时，少量的液体燃料可被用作引燃燃料，以用于辅助气体燃料的点火，以及在喷射阀中用于润滑和冷却。与该方法相关的挑战是它要求将两种不同的燃料供应至燃料喷射阀。
广泛所知的是将单一燃料直接喷射进燃烧室的燃料喷射阀。存在将单一燃料供应至喷射阀的多种已知布置。例如，在气缸盖中形成的镗孔可用作将高压燃料直接传送至喷射阀的燃料分供管(fuel rail)。在另一实施方案中，气缸盖外部的管道系统可用作燃料分供管，以及所述管道系统可连接至进入燃料喷射阀的入口，在此处所述燃料喷射阀从气缸盖上突出。在又一些实施方案中，燃料通过气缸盖外部的管道系统所提供的燃料分供管传送，并且高压燃料经由延伸穿过气缸盖中的镗孔的燃料连接器被传送至燃料喷射阀。最后一种布置的优点是从燃料连接器泄露的任何燃料远离气缸盖罩，在此处该燃料可能污染润滑油。
为了降低生产燃用一种气体燃料和一种不同的引燃燃料的发动机的研发成本，研制了双燃料喷射阀，所述双燃料喷射阀可安装在通常由传统的单一燃料喷射阀所占用的镗孔内。例如，第5,996,558、6,073,862、6,298,833、6,336,598、6,439,192和6,761,325号共有美国专利中公开了所述阀。这避免了与研发定制气缸盖相关的时间和成本，在其他情况下可能为了发动机供应两种不同燃料而需要研发定制气缸盖，并且由于不需要对气缸盖进行修改，所以它的制造成本可以与为燃用传统液体燃料的发动机所制的大批量生产的气缸盖相同。在优选的实施方案中，所述两种燃料被分离地传送至燃料喷射阀。将燃料分离地传送至燃料喷射阀的优点是，可根据发动机的运行状态来调整燃料比例。所述燃料可在喷射阀内部混合或者分离地喷射进发动机的燃烧室。所述分离地喷射燃料的另一优点是，与每种燃料的喷射时间相关的较大灵活性是可能实现的，且所述时间是一可被控制以提高燃烧质量的变量。
申请人为CumminsTM的ISX型发动机研发了双燃料喷射阀，所述发动机在其气缸盖中形成了与每一气缸组(bank)相关联的三个镗孔，其中两个镗孔被用作高压燃料供应分供管，以用于将处于高压下的两种分离燃料供应至燃料喷射阀。第三镗孔可被用于将液压流体从液压致动器排出。然而，与ISX型发动机不同，许多其他发动机被设计使用外部管道系统来为燃料喷射阀供应燃料，从而它们不在气缸盖中设置可用作燃料分供管的镗孔。对于这些发动机，使用外部管道系统将两种燃料传送至喷射阀的一个问题是与第二燃料分供管相关的附加管道系统增加了复杂性，并且所述管道系统、以及所述燃料分供管与燃料喷射阀之间连接件存在空间限制。另外，如关于所述燃料喷射阀已经提及的，期望的是减少或者消除对气缸盖的任何修改的需要。
于是，对于未设计可用作燃料分供管的内部镗孔的气缸盖的发动机，需要有将两种不同的燃料供应至燃料喷射阀的一种布置。另外，如果两种不同的燃料可从气缸盖外部的两个燃料分供管被传送至燃料喷射阀，且不要求对气缸盖的任何基本修改时，将是有利的。
发明内容
公开了一种双燃料连接器，用于将两种不同的燃料分离地供应至燃料喷射阀，即，被供应至进入燃料喷射阀的第一燃料入口的第一燃料，以及被供应至进入燃料喷射阀的第二燃料入口的第二燃料。所述双燃料连接器包括与所述第一燃料入口、所述第二燃料入口、第一燃料分供管和第二燃料分供管分离地流体连接的体部。所述体部内的第一燃料通道与所述第一燃料分供管和所述第一燃料入口流体连通。所述体部内的第二燃料通道与所述第二燃料分供管和所述第二燃料入口流体连通。所述第一燃料通道与所述第二燃料通道流体地隔离。因此，所述双燃料连接器通过排除将两个燃料分供管直接连接至燃料喷射阀的连接的需要，简化了从燃料分供管至燃料喷射阀的管道系统，并且这还便于燃料喷射阀的安装和移除，因为当安装或者移除所述燃料喷射阀时，所述燃料分供管和双燃料连接器之间的连接件不需要被拆卸。通过分离地将所述两种燃料传送至燃料喷射阀，所公开的双燃料连接器通过以下方式使得提高发动机性能和燃烧效率具有了可能性：根据所述燃烧喷射阀的功能，使得对于传送至燃烧室的每一燃料的比例控制、以及将每一燃料引入燃烧室的时间控制上能够具有更大的灵活性。
在一个优选实施方案中，所述双燃料连接器的体部是细长的，具有与所述燃料喷射阀相关联的近端以及与所述第一和第二燃料分供管相关联的远端。在一些实施方案中，所述双燃料连接器的细长体部可安装在设置在所述气缸盖中的第一镗孔内，所述第一镗孔与设置在所述气缸盖中的第二镗孔相互交叉，所述燃料喷射阀可安装在所述第二镗孔内。所述体部可包括限定所述第一燃料通道的中心镗孔，以及所述第二燃料通道可被环绕所述中心镗孔的环形空间所限定，一个壁将所述第一和第二流体通道分隔开，以及在所述实施方案中，将所述第一和第二流体通道分隔开的所述壁可以是管状的。同心流体通道布置的一个优点是，虽然将第一和第二流体通道分隔开的所述壁的厚度被选定为承受所述第一燃料和所述第二燃料之间的压力差而不会破裂或者变形至使所述第一和第二燃料的流动受到影响的程度，但是该厚度可小于承受所述第二燃料的设计最大表压力(designed maximum gauge pressure)而不破裂所需要的厚度。这是因为作用在所述壁上的压力差远远小于这两种燃料中的任一种的表压力，所以所述分隔壁不会受到全部表压力的影响。因此，所公开的具有同心的流体通道的布置可允许所述分隔壁更薄，从而可允许双燃料连接器的总体横截面直径更小。
在一个优选实施方案中，所述第一燃料是气体燃料以及所述第二燃料是液体燃料。与液体燃料相比，气体燃料可以是一种更洁净地燃烧的燃料，其不像液体燃料那样容易点燃。通过主要燃烧气体燃料，可提高发动机排放；并可通过喷射少量的液体燃料，以辅助进行燃料喷射阀内的冷却、润滑以及气体燃料的点火中的至少之一。
当所述第二燃料是液体燃料且所述燃料喷射阀是液压致动时，所述液体燃料可被用作致动器的液压流体。因此，该装置可进一步包括在所述第二燃料通道和所述燃料喷射阀内的液压流体通道之间的一个开口，所述开口与液压致动器的控制室连通。
公开了多种不同的布置，用于在双燃料连接器和燃料喷射阀之间的密封。在一个实施方案中，所述体部的近端底座表面(seating surface)，所述底座表面在所述体部被推进紧靠燃料喷射阀时与设置在燃料喷射阀上的相对的金属底座可接触，以形成不透流体的密封件。所述不透流体的密封件可限定第一燃料入口和第二燃料入口之间的边界。所述体部的近端底座表面可被成形为半球形或类半球形。与双燃料连接器的近端界面连接(interface)的燃料喷射阀上的金属底座可以是圆锥形状的。在另一实施方案中，所述不透流体的密封件由位于所述体部和与所述燃料喷射阀和/或所述气缸盖相关联的相对表面之间的弹性环密封构件所提供。
所述燃料喷射阀可配备有排放通道(drain passage)，用于收集经过密封件泄漏的燃料或者从液压致动的燃料喷射阀的控制室中所排出的流体。所述双燃料连接器可进一步包括放置在其体部中的排放通道，所述排放通道与所述燃料喷射阀的排放出口和排放管线流体连通，其中所述排放通道与所述第一和第二燃料通道流体隔离。与双燃料连接器相关联的所述排放通道可被限定在双燃料连接器中，或者所述排放通道可被限定在双燃料连接器的外表面与燃料喷射阀或气缸盖的外表面之间。
在另一优选实施方案中，所述双燃料连接器具有一体部，所述体部被成形以配合在所述燃料喷射阀周围，所述燃料喷射阀位于所述气缸盖的上方或者部分地位于气缸盖的上方以及部分地嵌入气缸盖中。
还公开了将第一燃料和不同的第二燃料分离地供应至燃料喷射阀的一种方法。所述方法包括将来自分离的燃料分供管的所述第一和第二燃料穿过设置在双燃料连接器的体部内的流体隔离的第一和第二燃料通道而输送至所述燃料喷射阀。
所述方法可进一步包括：控制所述第一和第二燃料的压力，从而所述体部内它们之间的压力差可被保持在预定值以下；以及，使将所述第一燃料通道与所述第二燃料通道分隔开的壁足够坚固，从而承受所述压力差而不会破裂或者变形至使所述第一和第二燃料的流动受影响的程度，并且所述壁还具有比承受所述第一和第二燃料中任一种的所述设计最大表压力所需的强度更小的强度。通过传送由所述壁分隔的两种燃料，并且将所述燃料之间的压力差保持在预定限制以下，所述分隔壁仅受压力差的影响，并且不再受每一燃料的全部单独表压力的影响。
在所公开的方法的优选实施方案中，所述第一燃料是气体燃料且所述第二燃料是液体燃料，并且所述第一燃料和第二燃料之间的压力差被保持，从而当这两种燃料被供应至燃料喷射阀时，所述液体燃料比所述气体燃料处于更高的压力下。
在所述优选实施方案的另一方面，当燃料中的一种是液体燃料，且所述燃料喷射阀是液压致动时，该方法可进一步包括：在与阀针相关联的控制室中将所述液体燃料用作液压流体，以及将所述液体燃料通过至少部分地由所述双燃料连接器的体部所限定的排放通道从所述控制室排出。
还公开了一种安装双燃料连接器的方法，所述双燃料连接器包括一细长的体部，其具有：第一燃料通道，通过所述第一燃料通道，第一燃料可从第一燃料分供管输送至进入燃料喷射阀的第一燃料入口；以及，第二燃料通道，通过所述第二燃料通道，第二燃料可被分离地从第二燃料分供管输送至第二燃料入口，以进入燃料喷射阀。所述安装方法包括：将所述体部的近端插入气缸盖中的开口，将与所述第一燃料通道连通的所述近端中的第一开口与第一燃料入口对齐，且提供流体密封的连接；然后，将与所述第二燃料通道流体连通的所述近端中的第二开口与第二燃料入口对齐，且在其中提供流体密封的连接件。所述安装方法进一步包括：在所述体部的远端，将所述第一燃料通道连接至所述第一燃料分供管，以及将所述第二燃料通道连接至所述第二燃料分供管。
还公开了安装所述双燃料连接器的另一种方法。在所述方法中，所述双燃料连接器还包括一体部，其具有：第一燃料通道，通过所述第一燃料通道，第一燃料可从第一燃料分供管输送至进入燃料喷射阀的第一燃料入口；以及，第二燃料通道，通过所述第二燃料通道，第二燃料可被分离地从第二燃料分供管输送至进入所述燃料喷射阀的第二燃料入口，以进入所述燃料喷射阀，不过该方法包括：将所述双燃料连接器体部放置在所述气缸盖的顶部，使穿过该体部的开口与可安装燃料喷射阀的镗孔对齐；通过将所述喷射阀插过体部来将喷射阀安装在镗孔中，并将与所述第一燃料通道连通的所述体部内的第一开口与所述第一燃料入口对齐，并且提供流体密封的连接，将与所述第二燃料通道连通的所述体部内的第二开口与所述第二燃料入口对齐，并且提供流体密封的连接；将所述第一燃料通道连接至所述第一燃料分供管；以及，将所述第二燃料通道连接至所述第二燃料分供管。
附图说明
图1是燃料喷射阀的一部分、内燃机的气缸盖的一部分以及双燃料连接器的示意性横截面视图；
图2是与图1相似的示意性横截面视图，但是具有双燃料连接器的第二实施方案；
图3是与图1和图2相似的示意性横截面视图，但是具有双燃料连接器的第三实施方案；
图4是与图1-图3相似的示意性横截面视图，但是具有双燃料连接器的第四实施方案；
图5是与图1-图4相似的示意性横截面视图，但是具有双燃料连接器的第五实施方案；
图6是气缸盖上方的燃料喷射阀的整体直径的示意性横截面视图，示出了环形双燃料连接器的一个实施方案；以及
图7是与图6相似的示意性横截面视图，示出了环形双燃料连接器的另一实施方案。
所有这些图被示意性地绘制，以示出所公开的进展的特征，不过所示出的实施方案未按比例绘制。例如，图1-图5中的气缸盖可以更厚，例如以提供容纳冷却套管的腔，并且在所述情况下，所述燃料连接器可以更细长，以延伸穿过气缸盖。由相隔一百增加的参考数字所标识的不同附图上的相似编号的部件和特征在不同的实施方案中表示功能和/或形式上相似的部件。
具体实施方式
图1示出了双燃料连接器100的横截面侧视图以及燃料喷射阀120在其被双燃料连接器100的近端所密封的位置处的局部截面视图。所有实施方案共同的是，双燃料连接器100包括一体部，其提供第一燃料通道104和第二燃料通道106，用于分离地将两种不同的燃料传送至燃料喷射阀120。穿过双燃料连接器100的体部的中心镗孔限定第一燃料通道104，以及分隔壁112和外壁112之间的环形空间限定第二燃料通道106。因此，形状是大体圆柱形和中空的分隔壁112将第一燃料通道104与第二燃料通道106分隔开。所述布置的优点是，分隔壁112仅需要被设计来承受这两种燃料之间的压力差，以及通过所述体部传输以密封住燃料喷射阀120的压缩力(compressive force)。分离的燃料连接器都需要被设计为具有足够坚固的壁，以抵制各燃料的表压力，因为燃料连接器外部的压力是大气压。也就是说，如果所述燃料系统被设计为以相等的压力或者小的压力差来传送两种燃料，则意味着分隔壁112可被构造为强度和厚度都小于外壁113。这有助于减小所述双燃料连接器的总横截面直径，并且在如果所述双燃料连接器被设计安装在通常接收单一燃料连接器的开口中时是有利的。所公开的布置的另一优点是，通过分隔壁112在所述第一燃料和第二燃料之间存在一些量的热传递，有助于降低这两种燃料之间的温度差。当这两种燃料都在流动时，热传递可以是最小的，不过在燃料喷射事件之间，当一个喷射事件以后立即再充填燃料喷射阀120内部的燃料室时，燃料流量可能是零或者大大减少。使分隔壁112变薄可有助于提高这两种不同的燃料之间的热传递。
图1还包括气缸盖140的局部截面视图，示出了双燃料连接器100在何处穿过它。穿过气缸盖140的开口比双燃料连接器100的直径大，且所述开口可以被攻丝(tapped)，以提供由虚线146所示的螺纹连接，以用于接收具有由虚线132表示的与之匹配的螺纹部的接箍(collar)130。通过将接箍130旋入气缸盖140，双燃料连接器100的近端被推进燃料喷射阀120。与双燃料连接器100和燃料喷射阀120相关联的相对的密封表面，当被推进到一起时，协作来提供一种不漏流体的密封件(fluid tight seal)，该密封件使通过第一燃料通道104传送的第一燃料与通过第二燃料通道106传送的第二燃料分隔开。燃料连接器100和燃料喷射阀120之间的不漏流体的密封件可通过图1示出的金属-金属接触来实现。为提高或便于密封，可采用许多已知技术。例如，底座表面的平滑度可被制作为预定规格以更好地密封，可变形底座可通过使用可变形的垫圈或者通过使用比燃料喷射阀更软的材料来制作燃料连接器，或者可将弹性密封件布置在密封表面而实现。
在示出的实施方案中，双燃料连接器100被示出具有环形轴肩(shoulder)108，用于与接箍130接合。由于两种不同的燃料，从气缸盖140延伸的双燃料连接器100的远端包括在气缸盖140外部的两个分离的燃料连接，且接箍130允许了双燃料连接器100的取向以及其连接点的取向在接箍130被旋紧时是固定的，便利了双燃料连接器100与具有从分离的燃料储备传送两种不同燃料的燃料分供管的连接。在远端处，进入第一燃料通道104的开口可包括由虚线114表示的螺纹延伸部分，用于连接来自第一燃料分供管(未示出)的管状系统或管道系统以传送第一燃料；以及，类似地，进入第二燃料通道106的开口可包括由虚线116表示的攻丝镗孔，用于连接来自第二燃料分供管(未示出)的管状系统或管道系统，以传送第二燃料。得益于本公开内容，本领域普通技术人员将理解，所公开的螺纹接箍和螺纹联接器是示意性实施倒，以及其他类型的安装方法和联接器例如夹钳和压力接头可被分别地用于安装双燃料连接器100或连接从各自的燃料分供管至燃料连接器100的管道系统、管状系统或软管。
在图1的侧视图中，中心线110表示双燃料连接器100的纵向轴线。在示出的实施方案中，所述双燃料连接器优选地具有形状为大体圆柱形的体部。第一燃料通道104与进入第一燃料入口124的开口对齐，用于将第一燃料接收进入燃料喷射阀120。第二燃料通道106与进入第二燃料入口126的开口对齐，用于将第二燃料接收进入燃料喷射阀120。当所述第二燃料是液体燃料时，第二燃料通道106还可与进入液压流体通道128的开口对齐，所述液压流体通道将第二燃料输送至控制室，从而所述第二燃料可被用作液压致动的燃料喷射阀120的液压流体。燃料喷射阀可被非液压致动器——例如电磁致动器、压电致动器和磁致伸缩致动器——所致动，并且如果所述燃料喷射阀不是液压致动的或者如果采用不同于第二燃料的液压流体时，液压流体通道128是不必要的。
燃料喷射阀120被安装在第一镗孔142中，所述第一镗孔在气缸盖140中形成，且在图1的示意图中具有竖直取向的纵向轴线，在图1示出了燃料喷射阀120的局部截面以及第一镗孔142的仅一侧。燃料喷射阀120在平面视图中(在垂直于第一镗孔142的纵向轴线的平面中)典型地具圆形横截面形状。第一镗孔142在图1示出的视图中具有竖直取向的纵向轴线，且第一镗孔142的直径可以渐进式(stepped)容纳和接收燃料喷射阀120的形状，所述燃料喷射阀所具有的体部的直径渐进式下降，在越靠近喷嘴处越小。也就是说，所述燃料喷射阀100的体部可包括例如图1所示的由轴肩部分122所分隔的具有不同直径的截面。夹钳通常被用于保持燃料喷射阀就位。
在由图1示出的实施方案中，气缸盖中的由双燃料连接器100延伸穿过的开口由第二镗孔144形成。尽管在该实施方案中示出的第二镗孔144具有恒定的镗孔直径，但是当此位置的气缸盖的深度更大时，第二镗孔144的直径还可渐进地跟随所述双燃料连接器100的轮廓。也就是说，第二镗孔144可包括一个部分146，该部分在其被攻丝处具有一个直径；接着，以更小直径从被攻丝部分向第一镗孔142延伸，该更小直径更接近双燃料连接器100的直径。减小第二镗孔144的直径可有助于提高气缸盖的强度，且可有助于提高穿过水冷式气缸盖中的中空腔的冷却流体的流量，从而有助于使气缸盖上的温度更均匀。
当两种燃料中的一种是气体而另一种燃料是液体时，除了后面提及的能够控制燃料的比例以及喷射每种燃料的时间的好处以外，如果液体燃料还被用作传送至控制室用于致动燃料喷射阀的液压流体时，还有利的是将这两种不同的燃料分离地传送至燃料喷射阀。如果所述液体燃料在被传送至燃料喷射阀之前被气化且被气门喷射(port injected)或者与气体燃料预混合，则液体燃料不能被采用作为液压液体。燃料喷射阀存在将两种不同的燃料直接地喷射进燃烧室的不同设计，且它们中的许多可得益于分离地传送这两种不同燃料的双燃料连接器。例如，一些燃料喷射阀可在燃料喷射阀体部内部形成的室中预混合两种不同的燃料，另一些燃料喷射阀可在喷射事件中混合两种燃料，以及还有其他燃料喷射阀可分离地喷射两种不同的燃料。在实现所述设计的全部益处的所有这些布置中，有必要将两种燃料分离地传送至燃料喷射阀。当这两种燃料被预混合时，为了通过控制计量(meter)进入另一燃料的一种燃料的数量来控制燃料混合物，有必要将这两种燃料分离地传送至燃料喷射阀。如果是在喷射时将一种燃料混合或者带入(entrain)另一燃料，则有必要分离地传送和保持这两种燃料直至喷射事件。最后，如果这两种燃料被独立且分离地喷射进燃烧室，则还有必要将这两种燃料分离地传送和保持在燃料喷射阀的体部内。例如，一些燃料喷射阀采用两个针，每一针与其自身上的一组孔口(orifice)相关联，且每一个针可与另一针相独立地致动，以允许对所喷射的每种燃料在时间和数量上进行完全控制。在优选实施方案中，设置在喷射阀120的体部内的流体通道限定了将第一和第二燃料保持的边界，直至这两种燃料在燃料喷射阀100的体部内被预混合，或者直至这两种燃料通过分离的孔口或者通过相同的孔口，分离地或一起地从喷射阀100的喷嘴被喷射。所有这些布置的共同益处是，发动机可被设计为在控制这两种燃料的比例以及这两种燃料中每一种燃料的喷射时间时具有更大的灵活性，以调整不同的运行状况。所述调整可有助于提高燃烧质量，从而可提高发动机性能和效率，并且与没有所述相同灵活性的发动机相比还可减少排放。
图2示出了双燃料连接器的第二实施方案。双燃料连接器200包括第一燃料通道204和第二燃料通道206，用于将两种不同的燃料分离地供应至燃料喷射阀220。第一燃料通道204与第一燃料入口224对齐。在示出的实施方案中，所述第二燃料是液体燃料以及燃料喷射阀220是液压致动的，所以第二燃料通道204具有与第二燃料入口226和液压流体通道228对齐的横向出口开口。双燃料连接器200中的这些横向出口开口与第二燃料入口226和液压流体通道228对齐，且优选地由穿过外壁213的横向镗孔形成。由于双燃料连接器200被保持在压缩状态，以密封住燃料喷射阀220，所以将第二燃料通道206连接至燃料喷射阀220内部的通道的横向镗孔开口使得双燃料连接器200的大部分横截面区域保持实心，当双燃料连接器200在燃料喷射阀220和接箍230之间压缩时，这对抵抗屈曲产生帮助。
与图1中示出的第一示例性实施方案相似，在图2的实施方案中，接箍230与气缸盖240接合，以将双燃料连接器200推进安装在镗孔242内的燃料喷射阀220。图2的实施方案使用在双燃料连接器200和燃料喷射阀220的相对的密封表面之间的不漏流体的密封件，以限定第一燃料通道204和与第二燃料通道206相关联的通道之间的密封。弹性密封件例如O型环201密封以阻止第二燃料通过双燃料连接器200和燃料喷射阀220之间的间隙泄漏。由于增压的第二燃料在图2中的O型环201的左侧，双燃料连接器200的体部被形成有一体的接箍203，用于保持O型环201就位。密封技术领域的普通技术人员将理解，关于该实施方案和其他采用O型环的示意性实施方案的O型环仅是一个实施例，该实施例仅是可以以基本上相同的方式被采用来实现相同结果的一类弹性密封件实施例中的一个。例如，具有凸缘或者具有椭圆、V型或U型形状截面的密封件可以代替O型环201。图2示出的布置的一个优点是，尽管引入了弹性密封件，也就引入了可能需要维修保养的部分，但是能更容易地生产在燃料连接器和燃料喷射阀之间仅具有一个不透流体的密封表面的部件，这是由于与图1中示出的实施方案的两个密封表面之间的部件所要求的精确度相比，所要求的精确度更小。
现在参考图3，双燃料连接器300是双燃料连接器的另一实施方案，用于分离地将两种不同的燃料供应至燃料喷射阀。与其他实施方案相似，第一燃料通道304是穿过双燃料连接器300的中心的中心镗孔，其与第一燃料入口324对齐。第二燃料通道306被设置为由分隔壁312将其与第一燃料通道304分隔开的环形空间。外壁313中的横向开口将第二燃料通道306与第二燃料入口326和液压流体通道328相连接。第二燃料入口326可通向喷嘴附近的贮存室，以及液压流体通道328通向液压致动器的控制室。
对于液压致动的燃料喷射阀，需要排放通道以用来收集以及回收从控制室排出的液压流体。液压致动的燃料喷射阀通过控制所述控制室被充满高压液压流体还是被连接至低压排放通道来工作。燃料喷射阀的液压致动器是广泛所知的，但是在带有被供应了分离传送的两种不同的燃料的喷射阀时，液压致动器所需要的附加管道系统会增加气缸盖周围的管道复杂性，因此存在与下述布置相关联的优点：能够将所述燃料的一种用作液压流体的布置，以及提供了方法以用于简化从控制室排出的低压流体的收集和回收的布置。图3的实施方案将附加特征即排放通道307纳入双燃料连接器300中，所述排放通道307将燃料喷射阀排放通道329连接至气缸盖排放通道341。如图3所示，排放通道307是一个腔，其一部分被双燃料连接器300的体部中形成的凹陷部分所限定，以及一部分被穿过气缸盖340的第二镗孔所限定。当第二燃料被用作液压流体时，气缸盖排放通道341将低压第二燃料引入收集系统，所述收集系统将第二燃料返回至储液器(reservoir)或者抽吸管道系统，以供输送泵进行增压并将所述第二燃料供应至燃料供应分供管。
图3示出了一种在双燃料连接器300的体部和燃料喷射阀320的体部之间不使用任何金属-金属接触密封件的实施方案。替代地，弹性环密封件例如O型环301被用于针对所述分离的燃料通道之间的泄漏，以及针对外部环境进行密封。图3的实施方案采用三个O型环301来实现所述结果。参考图3，位于最左侧的环形密封件在第一燃料和第二燃料的通道之间进行密封。右侧的环形密封件阻止了所排出的液压流体泄漏出气缸盖340，所述液压流体可以与所述第二燃料相同。中间的密封件承受左侧的高压第二燃料以及另一侧的相对低得多的排放压力，所以正是所述中间密封件是最有可能泄漏的密封。然而，在所公开的布置中，越过中间密封件的第二燃料的任何泄漏在排放通道中方便地被收集，并通过气缸盖排放部341被回收。优选地，所述第一和第二燃料各自的分供管压力被平衡，以降低左手侧的环形密封件上的压力差。在优选的实施方案中，所述第二燃料是液体燃料，以及为了防止所述气体燃料的泄漏，所述第二燃料的分供管压力被保持为略高于第一燃料的压力，二者间存在一预定差额(margin)。在优选的实施方案中，通过较好地保持密封以及将压力差保持在预定差额内，任何泄漏进入第一燃料的第二燃料被限制为可忽略的量。
由于环形密封件被用来在双燃料连接器300、燃料喷射阀320和气缸盖340之间密封，所以不需要接箍330将双燃料连接器300推至紧靠燃料喷射阀320。在所述实施方案中，接箍330用作使双燃料连接器300保持在安装位置，其中横向开口与第二燃料入口326和液压流体通道328对齐。采用环形密封件替代金属-金属接触密封件的实施方案的一个优点是，由于双燃料连接器300不必被推至紧靠燃料喷射阀320以用于密封，双燃料连接器300不必被设计为为了抵制可由接箍330施加的压缩力所造成的屈曲所需要的强度。这就是说，双燃料连接器300仅需被设计来承受第一和第二燃料的压力，这意味着只要它保持结构坚固，它可使用较少的材料制成，这样可减少生产中的材料成本。较少的材料和较低的结构强度的需要还有助于使双燃料连接器更小，根据所述双燃料连接器被安装进入的镗孔的尺寸，所述特性可以是有益的。
如图3所示，与第二燃料通道306相关联的横向开口优选地具有比和它们对齐的燃料喷射阀320中的燃料通道更大的开口，以允许一些余裕(leeway)，从而降低所需要的精度以及随之发生的与安装和生产有关联的成本。由于沿着纵向轴线的压缩强度不是必需的，所以与第二燃料通道326和液压流体通道328对齐的横向开口可由更易生产的环形凹槽形成，所述环形凹槽制造更简单，且在组装过程中便于对齐。
图4中示出的实施方案与图3示出的实施方案在功能上相同。也就是说，双燃料连接器400包括：中心镗孔，其限定第一燃料通道404；第二燃料通道406，其被由分隔壁412将所述第二燃料通道与第一燃料通道404分隔开的环形腔所限定；以及，双燃料连接器400的体部的凹陷部分，其部分限定排放通道407。图4的实施方案不同的是，所述双燃料连接器400的体部由被接合点450和452接合在一起的两个工件形成。接合点450和452可包括，例如金属或塑料塞子、粘合剂连接、螺纹连接、焊接连接和弹性密封件。
为了举例说明可使用的其他类型的环密封件，在图4中，中间的环密封件405包括凸缘(flange)，以形成C型轮廓。处于高压下的第二燃料在环密封件405的左侧，因此在凸缘之间填充所述密封件的内部的高压流体有助于将所述凸缘向外推，以形成更紧密的密封件。当环密封件两端存在高的压力差时，采用所述密封件是公知的。所述密封件还可包括弹簧，用于机械地加强(energize)所述密封件，以通过推进所述凸缘远离彼此来辅助流体压力以实现更紧密的密封。左侧和右侧的密封件不受所述高压差的影响，因此可以将较便宜的O型环密封件例如密封件401用在此位置。同样，右手侧上的密封件仅需要围堵处于更低压力的所排出的液压流体，从而O型环可用在此位置。
现在参考图5，双燃料连接器500示出了双燃料连接器的又一实施方案，用于通过一体部将两种不同的燃料分离地供应至燃料喷射阀。双燃料连接器500包括体部，其具有可连接至第一燃料入口524和第二燃料入口526的近端，由此从第一燃料分供管传送的第一燃料可经由第一燃料通道504被输送至第一燃料入口524，以及来自第二燃料分供管的第二燃料可经由第二燃料通道506被输送至第二燃料入口526和液压流体通道528。为了保持第一燃料与第二燃料相分离，分隔壁512在第一燃料通道504和第二燃料通道506之间提供边界。与图3和图4中示出的实施方案相似，在图5的实施方案中，弹性密封件被用来在双燃料连接器500、燃料喷射阀520和气缸盖540之间的界面上提供不漏流体的密封件。图5中示出的实施方案的一个附加特征是，从喷射阀排放通道529接收的液压流体被收集在排放通道507中，所述排放通道507将所排出的液压流体输送至排放出口509，所述排放出口509提供气缸盖540外部的一个连接点。因此，由于所述特征，液压流体排放通道不被要求在气缸盖540的内部。
在图3-5的实施方案中，所述弹性密封件被示出布置在由任一侧上凸起的表面所形成的凹槽内，用于将弹性密封件保持在期望的位置。由于是弹性的，所述密封件可被拉伸，以被安装在所述凹槽中。当所述弹性密封件被定位在各个凹槽中时，其总趋于返回至其初始形状，从而在凹槽的底部形成紧密的配合。当所述双燃料连接器被安装在第二镗孔中时，所述弹性密封件在凹槽的底部与气缸盖或者燃料喷射阀的相对表面之间被压缩，以根据具体情况，在其间形成不漏流体的密封件。
一种细长的燃料连接器的优选实施方案被描述为，气体燃料通过中心镗孔被传送，且液体燃料通过由壁与所述中心镗孔分隔开的环形空间中的通道被传送。所述布置的一个优点是，从所述中心镗孔泄漏的任何气体燃料可被收集在环形液体燃料通道中。通常，在优选的实施方案中，液体燃料的压力被保持为比气体燃料的压力高，所以更有可能在相反方向发生泄漏，即液体燃料泄漏进入气体燃料。在另一实施方案中，如果液体燃料的压力远高于气体燃料的压力，优选的是，通过中心镗孔来传送液体燃料以及通过环形空阀来传送气体燃料。这是因为，在这种情况下，通过环形空间传送较高压力的液体燃料将要求外壁更坚固并且更厚，因为液体燃料和外界大气压力之间的压力差远高于液体燃料和气体燃料之间的压力差，即使气体燃料的压力远小于液体燃料的压力。也就是说，尽管这里描述的优选实施方案通过中心镗孔传送气体燃料以及通过环形通道传送液体燃料，但是这里存在可使用相反布置所设计的实施方案，即通过中心镗孔来传送液体燃料以及通过环形空间来传送气体燃料。
现在参考图6和图7，示出了一种不同类型的布置的双燃料实施方案，但是与其他先前描述的实施方案相似，双燃料连接器体部设有流体分隔通道，用于将两种不同的燃料传送至燃料喷射阀，以将进入燃料喷射阀的燃料入口与分离的燃料分供管分隔开，且所述双燃料连接器便于组装，并且降低了在其他情况下可能需要的管道系统的复杂性。与其他实施方案中相似，以单一的横截面视图示出了示意性视图来解释这些布置的功能，而所述物理布置可以不同。例如，至两个燃料分供管的连接件并不必须彼此相对。也就是说，这两个连接件相对于燃料分供管的取向可被选定，以允许来自燃料供应分供管的管道系统更直。
图6和图7示出的布置适合如下发动机：该发动机所带有的气缸盖被制得不具有与燃料喷射阀交叉的用于接收燃料连接器的镗孔。一些发动机被设计为使用连接至气缸盖上方的燃料分供管的燃料喷射阀，但是当所述发动机被改进以燃用被分离地传送至燃料喷射阀的两种不同的燃料时，遇到了相同的问题，即需要在燃料喷射阀周围可得的有限的空间中简化从两种燃料分供管至燃料喷射阀的管道系统。
图6中示出的实施方案示出了双燃料连接器600，所述双燃料连接器是环形的，且被布置在燃料喷射阀620的周围以及气缸盖640的上方。第一燃料通道604将第一燃料分供管654流体连接至第一燃料入口624。在示出的实施方案中，进入第一燃料入口624的开口可包括环形凹槽，从而便于所述第一燃料入口624与第一燃料通道604之间的径向对齐。类似地，第二燃料入口626可包括环形凹槽，以便于与第二燃料通道606的径向对齐，所述第二燃料通道606与第二燃料分供管656流体连通。如果阀针621是液压致动的且第二燃料是液体燃料，则燃料喷射阀620可进一步包括与形成一部分第二燃料入口626的环形凹槽相连通的液压流体通道628。孔口601位于进入液压流体通道628的入口，在所述位置处，它可很容易被安装且可控制进入液压流体通道628的流体流速。中间密封件601提供在第一和第二燃料通道604和606各自之间的流体的紧密密封件。在优选的实施方案中，这两种燃料以喷射压力从共同分供管燃料系统被传送，但是由于在中间密封件601的两侧上存在具有压力的燃料，所以所述密封件两端的压力差远小于燃料压力，有助于减少可能发生的任何泄漏。在示出的实施方案中，所述第二燃料是液体燃料，所述液体燃料还被用作液压流体，且通过液压流体通道628被传送至液压致动器(未示出)。所述第一燃料可以是气体燃料。为了减小气体燃料从双燃料连接器600中泄漏的可能性，传送至第二燃料通道606的液体燃料优选地被保持为比传送至第一燃料通道604的气体燃料高的压力。与将气体燃料放置在较低位置相关联的一个优点是，如果气体燃料泄漏通过较低的弹性密封件，在双燃料连接器600和气缸盖640之间还存在一个面密封。尽管未示出，释放通道可被用来收集从较低的密封件泄漏的任何气体燃料，以阻止压力聚集在燃料喷射阀620之下。在所述实施方案中，在优选的实施方案中，由于所述液体燃料相比气体燃料在较高压力下被传送，上部密封件605被暴露至最高的压力差，不过用于围堵液体燃料的密封件是公知的。例如，可采用具有U型轮廓的凸缘密封件，从而所述高压液体燃料可进入所述凸缘之间，并且将它们更牢固地挤压在燃料喷射阀620和双燃料连接器600的邻接表面上。
图7示出了与图6相似的实施方案，除了双燃料连接器700的一部分可凹陷进入在气缸盖740中形成的安装燃料喷射阀720的放大的开口中，而非整个在图6所示的气缸盖的上方。图7示出了阀针721，且其竖直纵向轴线沿着燃料喷射阀720的中心线延伸。燃料喷射阀720所示出的内部特征以及它们各自的功能与图6中的燃料喷射阀600的那些功能相同。如果对于燃料喷射阀可在气缸盖上方延伸多少不存在空间限制，图6中示出的实施方案可被使用；但是，如果存在所述空间限制，图7中示出的实施方案可被使用。也就是说，通过图7中示出的实施方案，双燃料连接器700仅需要在气缸盖740上方延伸足够远，以允许用于连接至第一燃料分供管754和第二燃料分供管756的空间。第一燃料分供管754和第二燃料分供管756被示出水平地连接至双燃料连接器700，但是根据所述燃料分供管的位置，所述连接可被定位至以一角度或者甚至竖直地连接燃料分供管。
在所有的实施方案中，所述双燃料连接器提供一体部，其将燃料喷射阀内的内部流体通道与两个燃料分供管连接在一起，减少了在其他情况下可能通过在每一燃料分供管和喷射阀之间的分离连接而引入的复杂性。所有的实施方案允许两种不同的燃料被分离地传送至燃料喷射阀中的流体隔离的燃料通道，从而所述燃料可根据燃料喷射阀的设计，在燃料喷射阀中被混合或者被分离地喷射进燃烧室。同样根据燃料喷射阀的设计，所述布置允许在控制传送至燃烧室的两种燃料的比例以及将这两种燃料中的每一种引入燃烧室的时间上的更大的灵活性。所公开的双燃料连接器的所有实施方案的另一优点是，它们均便于燃料喷射阀的安装和维护，因为对于每一实施方案，所述燃料喷射阀可被移除，而不拆卸燃料分供管和双燃料连接器之间的连接件。在一些实施方案中，在移除所述燃料喷射阀以前至少部分地移除所述双燃料连接器可能是必要的，但是图6和图7中示出的实施方案的另一优点是，甚至这都不是必要的。
本发明的描述涉及了多个示例性实施方案。然而，对于本领域普通技术人员将明显的是，在不背离权利要求所限定的本发明的范围内，可做出多种变体和改型。

Claims (24)

1.一种双燃料连接器，用于分离地将两种不同的燃料供应至燃料喷射阀，即，被供应至进入燃料喷射阀的第一燃料入口的第一燃料，以及被供应至进入燃料喷射阀的第二燃料入口的第二燃料，所述双燃料连接器包括：
体部，其与所述第一燃料入口、所述第二燃料入口、第一燃料分供管和第二燃料分供管分离地流体连接；
所述体部内的第一燃料通道，其与所述第一燃料分供管和所述第一燃料入口流体连通；
所述体部内的第二燃料通道，其与所述第二燃料分供管和所述第二燃料入口流体连通，并且其中所述第一燃料通道与所述第二燃料通道流体地隔离。
2.根据权利要求1所述的双燃料连接器，其中所述体部是细长的，具有与所述燃料喷射阀相关联的近端以及与所述第一和第二燃料分供管相关联的远端。
3.根据权利要求2所述的双燃料连接器，其中所述体部可安装在设置在所述气缸盖中的第一镗孔内，所述第一镗孔与设置在所述气缸盖中的第二镗孔相互交叉，所述燃料喷射阀可安装在所述第二镗孔内。
4.根据权利要求2所述的双燃料连接器，其中所述体部包括限定所述第一燃料通道的中心镗孔，以及所述第二燃料通道被环绕所述中心镗孔的环形空间所限定，一个壁将所述第一和第二流体通道分隔开。
5.根据权利要求4所述的双燃料连接器，其中将所述第一和第二流体通道分隔开的所述壁是管状的。
6.根据权利要求4所述的双燃料连接器，其中将所述第一和第二流体通道分隔开的所述壁的厚度被选定为承受所述第一燃料和所述第二燃料之间的压力差而不会破裂或者变形至使所述第一和第二燃料的流动受到影响的程度，此外，其中所述壁的厚度小于承受所述第二燃料的设计最大表压力而不破裂所需要的厚度。
7.根据权利要求1所述的双燃料连接器，其中所述第一燃料是气体燃料。
8.根据权利要求7所述的双燃料连接器，其中所述第二燃料是液体燃料。
9.根据权利要求8所述的双燃料连接器，进一步包括在第二燃料通道和所述燃料喷射阀内的液压流体通道之间的一个开口，所述开口与液压致动器的控制室连通。
10.根据权利要求2所述的双燃料连接器，其中所述体部的近端包括底座表面，所述底座表面在所述体部被推进紧靠所述燃料喷射阀时与设置在所述燃料喷射阀上的相对的金属底座可接触，以形成不透流体的密封件。
11.根据权利要求10所述的双燃料连接器，其中所述不透流体的密封件限定在所述第一燃料入口和所述第二燃料入口之间的边界。
12.根据权利要求10所述的双燃料连接器，其中所述体部的近端的底座表面被成形为半球形或类半球形。
13.根据权利要求10所述的双燃料连接器，其中所述燃料喷射阀上的金属底座是圆锥形状的。
14.根据权利要求1所述的双燃料连接器，进一步包括定位在所述体部和与所述燃料喷射阀相关联的相对表面之间的弹性环密封构件。
15.根据权利要求3所述的双燃料连接器，进一步包括定位在所述体部和所述气缸盖的相对表面之间的弹性环密封构件。
16.根据权利要求1所述的双燃料连接器，进一步包括布置在所述体部内的排放通道，所述排放通道与所述燃料喷射阀的排放出口和排放管线流体连通，其中所述排放通道与所述第一和第二燃料通道流体隔离。
17.根据权利要求1所述的双燃料连接器，其中所述体部被成形以配合在所述气缸盖上方的燃料喷射阀的周围。
18.一种将第一燃料和不同的第二燃料分离地供应至燃料喷射阀的方法，所述方法包括将来自分离的燃料分供管的所述第一和第二燃料穿过设置在双燃料连接器的体部内的流体隔离的第一和第二燃料通道而输送至所述燃料喷射阀。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
控制所述第一和第二燃料的压力，从而所述体部内它们之间的压力差被保持在预定值以下；
使将所述第一燃料通道与所述第二燃料通道分隔开的壁足够坚固，以承受所述压力差而不会破裂或者变形至使所述第一和第二燃料的流动受到影响的程度，并且所述壁还具有比承受所述第一和第二燃料中任一种的所述设计最大表压力所需的强度更小的强度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一燃料是气体燃料且所述第二燃料是液体燃料，以及所述第一燃料和所述第二燃料之间的压力差被保持，从而当这两种燃料被供应至所述燃料喷射阀时，所述第二燃料比所述第一燃料处于更高的压力下。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二燃料是液体燃料，所述方法进一步包括液压致动所述燃料喷射阀，并且在与阀针相关联的控制室中将所述液体燃料用作液压流体，以及将所述液体燃料通过至少部分地由所述双燃料连接器的体部所限定的排放通道从所述控制室排出。
22.一种安装双燃料连接器的方法，所述双燃料连接器包括一体部，所述体部具有：第一燃料通道，通过所述第一燃料通道，第一燃料可从第一燃料分供管被输送至进入燃料喷射阀的第一燃料入口；以及，第二燃料通道，通过所述第二燃料通道，第二燃料可从第二燃料分供管被分离地输送至第二燃料入口，以进入所述燃料喷射阀，所述方法包括：
将所述体部的近端插入气缸盖中的开口；以及
将与所述第一燃料通道连通的所述近端中的第一开口与所述第一燃料入口对齐，并且提供流体密封的连接；以及
将与第二燃料通道连通的所述近端中的第二开口与所述第二燃料入口对齐，并且提供流体密封的连接；以及
在所述体部的远端处，将所述第一燃料通道连接至所述第一燃料分供管，以及将所述第二燃料通道连接至所述第二燃料分供管。
23.一种安装双燃料连接器的方法，所述双燃料连接器包括一体部，所述体部具有：第一燃料通道，通过所述第一燃料通道，第一燃料可从第一燃料分供管被输送至进入燃料喷射阀的第一燃料入口；以及，第二燃料通道，通过所述第二燃料通道，第二燃料可从第二燃料分供管被分离地输送至进入所述燃料喷射阀的第二燃料入口，以进入所述燃料喷射阀，所述方法包括：
将所述体部放置在所述气缸盖的顶部，使穿过该体部的开口与可安装所述燃料喷射阀的镗孔对齐；
通过将所述喷射阀插过体部来将喷射阀安装在所述镗孔中，并将与所述第一燃料通道连通的所述体部内的第一开口与所述第一燃料入口对齐，并且提供流体密封的连接，将与所述第二燃料通道连通的所述体部内的第二开口与所述第二燃料入口对齐，并且提供流体密封的连接；
将所述第一燃料通道连接至所述第一燃料分供管；以及
将所述第二燃料通道连接至所述第二燃料分供管。
24.根据权利要求22或权利要求23中任一项所述的方法，其中所述第一燃料是气体燃料以及所述第二燃料是液体燃料。
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