CN102734018A - 双燃料喷射器及使用其的发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及双燃料喷射器及使用其的发动机。双燃料喷射器可用于将气体和液体燃料喷入压燃式发动机的气缸中。喷射器体部限定第一组和第二组喷嘴出口及第一和第二燃料入口。双电磁致动器包括第一和第二衔铁、第一和第二线圈及杆。双电磁致动器具有非喷射构型，其中第一和第二衔铁都处于未通电位置，杆呈第一角度取向。双电磁致动器具有第一燃料喷射构型，其中第一燃料入口与第一组喷嘴出口流体连接，第一和第二衔铁分别处于通电和未通电位置，杆呈第一角度取向。双电磁致动器具有第二燃料喷射构型，其中第二燃料入口与第二组喷嘴出口流体连接，第一和第二衔铁分别处于未通电和通电位置，杆呈第二角度取向。双电磁致动器还可包括组合燃料喷射构型。

Description

双燃料喷射器及使用其的发动机
技术领域
本发明一般地涉及双燃料发动机，更具体地涉及一种用于以气体和液体燃料对发动机进行燃料供给的具有内杆的双燃料喷射器。
背景技术
已知气体燃料发动机相对于压燃式发动机来说能够进行清洁的燃烧。然而，气体燃料难以被成功地点燃(点火)是公知的。一些气体燃料发动机利用火花塞，而其它发动机已知为利用少量的被压缩点燃的蒸馏柴油燃料以进而点燃更大量的气体燃料。在发动机之中或周围的实际空间限制常常使得难以找到用于与向各个燃烧室供应两种不同燃料有关的全部管路和硬件的空间。美国专利7,373,931教导了一种双燃料发动机，其利用少量的和压缩点燃的蒸馏柴油燃料来点燃更大量的气体燃料。该文献教导了使用一种具有嵌套的针阀元件的燃料喷射器以便于从同一喷射器向各个发动机气缸中喷射气体和液体燃料两者。但是，所述喷射器的结构导致燃料之间的交叉泄漏、燃料向发动机气缸中的泄露，以及在所述燃料喷射器被批量生产时会导致大的性能差异的累积公差。此外，所述喷射器结构固有地需要取决于燃料是被单独喷射还是被同时喷射的不同喷射模式。
除了上述潜在问题之外，还可能存在与在发动机的气缸盖安装件中可用的有限空间内封装具有两个电致动器和控制阀的双燃料喷射器有关的问题。所述′931专利示出了用于分别控制气体燃料和液体燃料的喷射动作的并排的电子控制阀。在某些情况下，可能没有足够的可用空间来实现该文献中所示的并排安装。
本发明旨在解决上述一个或多个问题。
发明内容
一方面，一种燃料喷射器包括喷射器体部，所述喷射器体部限定有第一组喷嘴出口、第二组喷嘴出口、第一燃料入口和第二燃料入口。双电磁(螺线管)致动器包括第一衔铁、第一线圈(绕组)、第二衔铁、第二线圈和杆。所述双电磁致动器具有非喷射构型，在所述非喷射构型中所述第一衔铁处于未通电位置，所述第二衔铁处于未通电位置，且所述杆处于第一角度取向。所述双电磁致动器具有第一燃料喷射构型，在所述第一燃料喷射构型中所述第一燃料入口与所述第一组喷嘴出口流体连接，所述第一衔铁处于通电位置，所述第二衔铁处于未通电位置，且所述杆处于所述第一角度取向。所述双电磁致动器具有第二燃料喷射构型，在所述第二燃料喷射构型中所述第二燃料入口与所述第二组喷嘴出口流体连接，所述第一衔铁处于未通电位置，所述第二衔铁处于通电位置，且所述杆处于第二角度取向。
另一方面，一种发动机包括限定有多个气缸的发动机壳体。双燃料系统包括多个燃料喷射器，每个燃料喷射器都包括喷射器体部，所述喷射器体部限定有设置成用于向所述多个气缸之一中进行直接喷射的第一组喷嘴出口和第二组喷嘴出口。所述双燃料系统包括与所述多个燃料喷射器中每个的第一燃料入口流体连接的第一燃料共轨，和与所述多个燃料喷射器中每个的第二燃料入口流体连接的第二燃料共轨。所述多个燃料喷射器中的每个都包括双电磁致动器，所述双电磁致动器包括共用一共同的中心线的第一衔铁、第一线圈、第二衔铁和第二线圈。此外，所述双电磁致动器还包括能绕与所述共同的中心线垂直的枢转轴线枢转的杆。
又一方面，一种运行发动机的方法包括通过双燃料喷射器的第一组喷嘴出口向发动机气缸中喷射第一燃料。通过所述双燃料喷射器的第二组喷嘴出口向所述发动机气缸中喷射第二燃料。所述喷射步骤之一包括使所述双燃料喷射器的双电磁致动器的杆从第一角度取向枢转为第二角度取向。通过压缩点燃所述第二燃料来点燃所述第一燃料。
附图说明
图1是根据本发明的发动机和双燃料共轨系统的示意图；
图2是图1的双燃料系统的一部分的侧剖视图；
图3是图1的双燃料喷射器之一的顶部的剖视侧视图；
图4是根据本发明一方面的燃料喷射器的底部的剖视侧视图；
图5是根据本发明另一方面的燃料喷射器的底部的剖视侧视图；
图6是示出在以双燃料供给模式和应急运行(跛行，limp home)模式运行时图1的双燃料系统的控制阀位置、气体和液体燃料的轨压以及喷射率相对于时间的一系列图示；
图7是根据本发明另一方面的双燃料喷射器的剖视侧视图；以及
图8是沿剖切线8-8看去时图7的燃料喷射器的杆区域的放大剖视图。
具体实施方式
参见图1，根据本发明的发动机5使用双燃料共轨系统10。发动机5包括发动机壳体6，发动机壳体6限定有多个气缸7，仅示出了一个气缸。双燃料系统10包括多个双燃料喷射器12(仅示出了一个)，所述双燃料喷射器均包括喷射器体部70，所述喷射器体部具有设置成用于将气体燃料和/或液体燃料直接喷入发动机气缸7之一中的顶端部件71。双燃料系统10包括多个外管40和内管50，每个外管40和内管50在管轴(quill)30和燃料喷射器12之一之间伸入发动机壳体6中。每个内管50被压紧在相关联的管轴30上的锥形座和燃料喷射器12之一上的锥形座之间。这样，每个发动机气缸7具有一个相关联的燃料喷射器12、一个外管40、一个内管50和一个管轴30。双燃料系统10包括气体燃料共轨16，所述气体燃料共轨经管轴30之一和在内管50与外管40之间限定的外通路49与每个燃料喷射器12流体连接。液体燃料共轨14经管轴30之一和由内管50限定的内通路51与每个燃料喷射器12流体连接。
电子控制器15与各个燃料喷射器12进行控制通信以选择性地控制气体和液体燃料喷射动作两者的正时和量。电子控制器15也与被可操作地联接成控制气体燃料共轨16中压力的气体压力控制装置20进行控制通信，并且还与被可操作地联接成控制液体燃料共轨14中压力的液体压力控制装置22进行控制通信。虽然诸如甲烷、丙烷等的各单种气体在本发明的范围内，但是包含各种气体之混合物的天然气特别适用于本发明。此外，液体燃料被选择成能够在发动机5的压缩比下进行压缩点燃。例如，液体燃料可以是蒸馏柴油燃料或适于压缩点燃以进而点燃发动机气缸7之一中的气体燃料量的某种其它液体燃料。
在所示实施例中，天然气在低温液化天然气罐21中保持为液态。可变排量低温泵由电子控制器15控制成将液化天然气泵送通过过滤器和热交换器而膨胀为保持在储存器中的气体。根据本发明的气体压力控制装置20可包括电子控制阀，所述电子控制阀从供应侧(储存器)向气体燃料共轨16供应受控量的气体燃料。该用于天然气的所述供应策略在发动机5安装在可动机器(例如采矿卡车等)上时特别适用。另一方面，如果发动机5是静止不动的，则气体压力控制装置可连接到可用天然气源，然后以由电子控制器15控制的方式被压缩并向气体燃料共轨16进给，以在共轨16中维持期望压力。
向液体燃料共轨14的液体燃料供应在罐23开始。在所示实施例中，液体燃料压力控制装置22包括本领域公知类型的高压共轨燃料泵，其输出可由电子控制器15控制以在液体共轨14中维持某期望压力。为了控制液体燃料共轨14中的压力，其它替换方案可包括固定排量泵和使一定量的燃料返回到罐23的轨压控制阀。这些替换策略中的任一种都在本发明的构想范围内。
在发动机5用在可动机器中的情况下，本发明设想液化天然气罐21比蒸馏柴油燃料罐23具有更大容量(可能是65％更大容积)，以便在以标准的双燃料供给构型(其中按质量计，输送给发动机5的燃料的可能90％以上为天然气的形式，而少于10％为蒸馏柴油燃料的形式)运行时实现这两个罐的预期的消耗比率。罐21和23的尺寸上的这种差异也是由于各种液体的密度和两种燃料的不同发热量，还由于这样的事实，即天然气以液体储存但以气体喷射，而蒸馏柴油燃料以液体储存并以液体喷入发动机5中。当以与标准运行对应的双燃料供给模式运行时，电子控制器15构造成将气体燃料共轨维持在中低压并将液体燃料共轨14维持在中高压。如果发动机5以应急运行燃料供给模式运行，则电子控制器15可构造成将气体燃料共轨16维持在低压并将液体共轨14维持在高压。为了清楚起见，所指明的高压大于所述中高压，所述中高压大于所述中低压，所述中低压大于所述低压。
参见图2，双燃料共轨系统10包括分别将各个燃料喷射器12与液体和气体共轨14、16流体连接的共轴管轴组件118。虽然本发明的构思可应用于针对不同类型发动机的各种燃料，但是所示实施例特别适用于利用蒸馏柴油燃料进行压缩点燃的气体燃料发动机。换句话说，与双燃料共轨系统10相关联的发动机可主要燃烧从第二共轨16供应的液化天然气，并在燃烧过程中通过压缩点燃来自共轨14的较少量的蒸馏柴油燃料来点燃发动机燃烧空间中的装填燃料。
共轴管轴组件118包括至少部分地设置在块体120中的管轴30。所述管轴包括在与第一共轨14流体连接的第一燃料入口33和第一燃料出口34之间延伸的第一燃料通路32。管轴30还限定有在与第二共轨16流体连接的第二燃料入口36和第二燃料出口37之间延伸的第二燃料通路35。管轴30使用已知的硬件(例如配接件)和技术与共轨14和16流体连接。来自第一共轨14的燃料经由穿过内管50的内通路51移动通过发动机壳体6(发动机缸盖)，而来自第二共轨16的燃料在限定于内管50和外管40之间的外通路49中移动到燃料喷射器12。内管50可以是本领域技术人员熟悉的构造，其中它包括被压紧在管轴30的锥形座38和燃料喷射器12的内锥形座55之间的圆形或锥形的端部。这样，内管50中的流体通路51在管轴30的第一燃料出口34和燃料喷射器12的内燃料入口57之间延伸。不与内管50接触的外管40具有比内管50的外径大的内径，以便限定在一端通向管轴30的第二燃料出口37且在其另一端通向燃料喷射器12的外燃料入口48的长形外通路49。外管40包括被压紧成与燃料喷射器12的外锥形座46密封接触的圆形或锥形的端部。外燃料入口48开在管40的内径和内管50的外表面之间敞开。这样，燃料喷射器12限定有同心地围绕内锥形座55的外锥形座46。此外，燃料喷射器12包括由内锥形座55围绕的内燃料入口57，和设置在内锥形座57和外锥形座46之间的外燃料入口48。
外管40被压紧在管轴30和燃料喷射器12之间。特别地，外管40包括与外锥形座46密封接触的圆形或锥形的端部和接纳在由管轴30限定的孔中的相对端部。外管40的一个端部41经由设置在外管40和管轴30之间的空间45中的O形圈80来密封。O形圈80通过由旋拧到管轴30上的盖87保持就位的支撑环86抵抗来自第二共轨16的压力而保持就位。外管40被一轴向力压紧在燃料喷射器12的外座46上，该轴向力是由包括与载荷台肩42接触的接触面64的压缩载荷调节器60施加给载荷台肩42的。压缩载荷调节器60包括与由块体120的基底121限定的一组内螺纹配合的外螺纹65，并包括设置在块体120的中空内部124中以便于调节外管40上的压缩载荷的工具接合面62。这样，通过利用压缩载荷调节器60将外管40上的压缩载荷设定成高于一预定阈值以有利于在外锥形座46上实现密封，并通过用O形圈80密封另一端，抑制了来自共轨16的第二燃料向环境的泄漏。
通过包括与由块体120的基底121限定的内螺纹配合的螺纹68的单独载荷调节器66可有利于在内管50的相对两端实现密封。载荷调节器66包括位于块体120外侧的工具接合面67，其有利于压缩载荷调节器66沿共同的中心线54运动。换句话说，压缩载荷调节器66沿共同的中心线54向着管轴30推进以将内管50压紧在管轴30的锥形座38和燃料喷射器12的锥形座55之间。由于外管40的一个端部41能在管轴30中滑动，所以作用在内管50和外管40上的相应的压缩载荷能被独立地调节以更好地确保在所有的锥形座38、55和46上实现适当的密封。这样，通过利用压缩载荷调节器66将内管50上的压缩载荷设定成高于一预定阈值，抑制了源自共轨14的第一燃料向第二燃料中的泄漏。此外，来自共轨16的第二燃料向来自共轨14的第一燃料中的泄漏可包括将共轨14中的压力设定得比共轨16中的压力更高。外管40、内管50、压缩载荷调节器60、压缩载荷调节器66、锥形座38、内锥形座55和外锥形座46全都共用一共同的中心线54。除了结合附图所描述的以外，对内管50和外管40中的一者或两者的其它密封策略也在本发明的构想范围内。
如所示，管轴30可至少部分地设置在块体120中，块体120包括基底121和可通过多个紧固件126与基底121连接的罩盖122。基底121可包括便于块体120经由螺栓128连接到发动机缸盖(壳体6)上的凸缘。如图所示，管轴30的第一燃料入口33和第二燃料入口36可设置在块体120外部。可包括垫片127来调节锥形座38和锥形座57之间的距离以补偿燃料系统和发动机部件中的几何公差。通过O形圈80泄漏到块体120的中空内部124中的第二燃料可经通气口123通气至环境。这样，在共轨16中的燃料在大气压力下不是气态的情况下可除去通气口123。除通气口123之外，中空内部24基本上可通过与管轴30和块体120接触并围绕第一燃料通路32的O形圈81封闭。此外，第二O形圈82可与管轴30和块体20接触并围绕第二燃料通路35。这样，通气口123在中空内部24和块体120的暴露于环境中的外表面125之间延伸。
共轴管轴组件118还可包括凸缘83、套环85和螺栓84以便于实现管轴30和共轨14之间的密封流体连接。虽然共轴管轴组件118被示出为包括分离的块体120和管轴30，但本领域技术人员应认识到这两个部件的功能和结构能合并为单个部件而不脱离本发明。
现在参见图3-5，每个燃料喷射器12包括两个控制阀76，所述控制阀经由与电子控制器15进行控制通信的双电磁致动器100各自单独地被致动。在所示实施例中，两个控制阀76都是开启和关闭通向低压排放出口77的相应通路的两位阀。如图1所示，排放出口77经排放回流管路24与罐23流体连接。这样，本领域技术人员将认识到，可按照本领域公知的方法利用液体燃料作为液压介质执行用于燃料喷射器12的所有控制功能。图4和5示出燃料喷射器12的底部的两种不同构型。图4示出燃料喷射器具有同心的成组气体喷嘴出口90a和成组液体燃料喷嘴出口96a的构型，而图5示出气体喷嘴出口90b与液体燃料喷嘴出口96b并排的构型。在图5的实施例中，液体针阀元件78b沿中心线79b运动，且气体针阀元件73b沿与中心线79b平行但偏离中心线79b的中心线89b运动。所述两种不同燃料喷射器构型中的相同特征采用相同的附图标记来表示，但是在图4的双同心构形的情况下附图标记包括″a″，而在图5的并排构型的情况下包括标记″b″。在两种构型中，相应的气体针阀元件73和液体针阀元件78坐靠在喷射器体部70的同一顶端部件71的不同位置。
如图3所示，双电磁致动器100可用于将所述两个控制阀76控制为不同构型，以提供非喷射构型、液体或柴油燃料喷射构型、气体燃料喷射构型，甚至是组合喷射构型。双电磁致动器100被示出为处于其非喷射构型，其中第一衔铁101处于未通电位置，第二衔铁103处于未通电位置，且杆140处于第一角度取向，其在所示实施例中是水平的。第一衔铁101与推进器106连接，推进器106与阀销107接触，阀销107在弹簧113的作用下进而将阀元件154保持在与平座151接触的向下关闭位置。当阀元件154处于其向下关闭位置时，压力控制腔室92中的压力(轨压)高且作用在气体针阀元件73的关闭液压面61上以将其保持在其向下关闭位置而关闭气体喷嘴出口90。第二衔铁103与推进器110连接，推进器110由超程弹簧109驱迫而与杆销111接触。杆销111与杆140的位于枢销141左侧的一端接触。弹簧114向下推压杆140的相对侧以驱迫阀销112向下推动阀元件153至与平阀座150接触的闭合位置。当阀元件153处于其向下关闭位置时，第二压力控制腔室95中的压力(轨压)高且作用在关闭液压面58上以帮助驱迫柴油针阀元件78向下关闭液体喷嘴出口96。当衔铁101和103处在它们的未通电位置时，线圈102和104可处在各自的未通电位置。应注意，双电磁致动器100利用其上安装有线圈102和104两者的共同的或共用的定子105。这样，移动衔铁101或衔铁103或两者所需的磁通由共用的定子105载持。
为了开始气体喷射动作，双电磁致动器100通过对线圈102通电以将衔铁101向上朝通电位置拉动直到止挡套筒116阻止推进器106(和衔铁101)的运动而转换为第一燃料喷射构型。当这发生时，阀元件154移动至不与平座151接触的开启位置以将压力控制腔室92与低压排放出口77流体连接。当这发生时，作用在关闭液压面61上的压力降低并被作用在开启液压面69上的压力克服，从而使气体针阀元件89向上运动以使气体喷嘴出口90开通至气体燃料入口48(图2)。当到达结束气体燃料喷射动作的时间时，线圈102被断电。这允许弹簧113推动阀元件154向下返回而与平座151接触以升高关闭液压面61上的压力，从而使气体针阀元件73向下运动以关闭成组的气体喷嘴出口90。
可通过对线圈104通电以使衔铁103从其未通电位置移动至其更靠近线圈104的通电位置而开始液体燃料喷射动作。当这发生时，推进器110与推进器111一同运动以使杆140绕枢销114枢转至第二角度取向。杆140继续转动直到与止挡销115接触。第一和第二角度取向之间的差值可微小到几乎不能用眼睛察觉。杆140的该转动允许推动销112向上运动并允许阀元件153移动至不与平座150接触的开启位置。当这发生时，压力控制腔室95变得与低压排放出口77流体连接，从而使得关闭液压面58上的压力下降。当这发生时，作用在开启液压面59上的压力使柴油针阀元件78向上运动以使成组的液体喷嘴出口96开通至液体燃料入口57(图2)。当到达结束液体燃料喷射动作的时间时，线圈104可被断电。然后弹簧114对杆140起作用以驱迫杆140回到其第一角度取向，且销110和111使衔铁103向上朝未通电位置回移。同时，杆140起作用以向下推动阀销112而使阀元件153移回至其与平阀座150接触的闭合位置以关闭压力控制腔室95和低压排放出口77之间的流体连接。当这发生时，关闭液压面58上的压力再次上升，使得柴油针阀元件78向下运动以关闭成组的液体喷嘴出口96。
由于双电磁致动器100可使阀元件154和153独立地运动至它们的开启位置，所以双电磁致动器100还能实现其中线圈102和104两者同时被通电的组合喷射构型。在所示实施例中，杆140构造成绕沿一枢转轴线的枢销141枢转，所述枢转轴线进出纸面并与衔铁101和103的前述运动垂直。衔铁101、线圈102、衔铁103和线圈104可共用与杆140的枢转轴线垂直的共同中心线88。
现在参见图6，在气体喷射动作期间，两个控制阀76之一被致动以将压力控制腔室92与排放出口77流体连接。换句话说，阀元件154响应于衔铁101在未通电位置和通电位置之间的运动分别移动成与阀座151接触和不接触。当这完成时，控制腔室92中的压力下降，从而允许气体针73抵抗偏压弹簧的作用而朝开启位置抬升以将气体喷嘴腔室91流体连接到气体喷嘴出口90。当燃料喷射器12处于气体喷射构型时，由于压力控制腔室92始终通过小的孔口与液体喷嘴供应通路98流体连接，所以液体燃料共轨14与排放出口77流体连接。液体喷嘴供应通路98始终与内燃料入口57流体连接(图2)。当两个控制阀76处于液体喷射构型时，两个阀中的另一者被致动以使液体共轨14经第二压力控制腔室95流体连接到排放出口77，第二压力控制腔室95也始终与液体喷嘴供应通路98中的高压流体连接。换句话说，控制阀元件153响应于衔铁103在未通电位置和通电位置之间的运动分别移动成与阀座150接触和不接触。两个控制阀76还具有组合喷射构型，在该组合喷射构型中所述两个控制阀76两者都运动至开启位置，使得液体燃料共轨14经第一压力控制腔室92并且还并行地经第二控制压力腔室95流体连接到排放出口77。最后，两个控制阀76具有非喷射构型，在该非喷射构型中通过使两个控制阀76两者都处于闭合位置而使液体燃料共轨14相对于排放出口77阻断。
在图3和4的两种构型的燃料喷射器12中，气体针阀元件73完全设置在喷射器体部70内部，其中一引导面75在喷射器体部70的引导元件72中在第一压力控制腔室92和气体喷嘴腔室91之间延伸。气体喷嘴腔室91始终与气体燃料共轨16流体连接，且由此处于与气体燃料共轨16大致相同的压力。气体针73的部段74和引导元件72限定环形容积94的一部分，所述环形容积始终经由与液体喷嘴供应通路98流体连接的分支通路与液体共轨14液体连接。该结构有助于保持引导间隙93中的润滑性。
此外再简要参见图7，示出了燃料喷射器12的上部的一种替换形式，其与图3的实施例的不同之处在于，利用单个弹簧将控制阀元件153和154两者偏压至它们的向下关闭位置。这是与图3的实施例相对比而言的，在图3的实施例中第一弹簧113将阀元件154偏压向其关闭位置，而第二弹簧154独立地将阀元件153偏压向其关闭位置。在图7的实施例中，单个弹簧160设置在对阀元件154起作用的推进器161和经杆140对阀元件153起作用的销162之间。此外，所述两个实施例的不同还在于，在图3中杆140位于枢转销141上方，而在图7和8中杆140位于枢转销141下方。本领域技术人员将认识到，通过设置实际上防止衔铁101和103与共用的定子105(图3)接触的止挡，可控制衔铁101和103的行程距离。这些止挡可根据本领域公知的设计选择设置在多种不同位置处。在图3和7的实施例中，如图3中最佳地示出的，双电磁致动器100允许衔铁101和103沿共同的中心线88运动。参见图8，可通过在杆140中包括接纳销141的缺口142来抑制杆140垂直于枢转轴线148的运动。可通过将杆140设置在由枢销141限定的凹槽144中来约束杆140沿枢转轴线148的运动。凹槽144的侧壁用于限制杆140沿枢转轴线148的运动。最后，枢销141可通过一对对中螺钉146设置在喷射器体部70的堆叠部件156中，如图8中最佳地示出。
工业实用性
本发明的双燃料共轨系统10一般可应用于在相关发动机的燃烧空间中使用两种燃料的任何发动机。这两种燃料可以是处于两种不同压力的相同燃料，或如所示实施例中那样可以是不同燃料。虽然本发明可应用于使用适当燃料的火花点火发动机，但本发明尤其可应用于使用较大量的天然气的气体燃料发动机，其中通过来自共轨14的少量蒸馏柴油燃料的压缩点火来点燃所述天然气。本发明的共轴管轴组件118可有利于两种燃料向燃料喷射器12的运动，燃料喷射器12经由从与发动机5的各个燃料喷射器12相关联的发动机缸盖穿过的单个孔安装在发动机5的缸盖6中。该策略在发动机之中和周围节省了宝贵的空间。
通过利用栓接到发动机缸盖的外表面上的块体120，可利用分离的载荷调节器60和66独立地将内管50和外管40分别加载到燃料喷射器12的锥形座57和46上，以抑制所述燃料之间的燃料泄漏并抑制燃料泄漏到燃料喷射器12外部的环境中，同时考虑了与各个燃料喷射器流体连接相关的微小尺寸差异。
当运行时，处于第一压力的第一燃料(蒸馏柴油)从第一共轨14经第一燃料通路32移动通过内管50并进入燃料喷射器12中。处于第二压力的第二燃料(天然气)从第二共轨16经第二燃料通路35移动通过外管40和内管50之间的外通路49并进入燃料喷射器12中。通过将共轨14中的压力设定为中高压(可能约40MPa)以高于被设定为中低压(可能约35MPa)的共轨16中的压力，可抑制第二燃料向第一燃料中的泄漏。抑制液体燃料向气体燃料中的泄漏包括利用压缩载荷调节器66将内管50上的压缩载荷设定成大于第一预定阈值以在管50的两端产生适当的密封力。通过利用第二载荷调节器60将外管40上的压缩载荷设定为大于第二预定阈值以在外管40和燃料喷射器12之间形成密封，可抑制第二燃料向环境的泄漏。通过包括与外管40接触的至少一个O形圈(例如O形圈80)，可抑制气体燃料向环境的泄漏。但是，本领域技术人员将认识到，也可使用其它的同心管供应结构而不会脱离本发明。然而，在所示实施例中，可通过利用第一和第二压缩载荷调节器60和66分别单独地调节外管40和内管50中的压缩载荷而适应发动机5和燃料系统10的各个部件中的泄漏和几何公差差异。
根据本发明的燃料系统10还包括相比于已知的双燃料系统具有优点的几个精巧功能。其中包括经由用于各个气体和液体系统的独立阀和独立电致动器来进行独立的喷射控制。这样，燃料喷射器12可被控制成仅喷射气体燃料，仅喷射液体燃料，同时喷射气体和液体燃料两者，当然还具有不发生喷射时的非喷射模式。此外，双电磁致动器100节省空间而不牺牲性能。虽然通过将液体燃料共轨14维持在比气体燃料共轨16高的压力可总体上抑制气体燃料进入液体燃料中，但是其它的精巧但重要的特征有助于防止这种泄漏。还通过将液体燃料供应设置在内管50中并将向喷射器12的气体燃料供应设置在内管50和外管40之间的外通路49中来抑制交叉泄漏问题。通过同心地设置这些通路，各个燃料喷射器12能经由穿过发动机壳体6(缸盖)的一个通路而不是两个通路而被供应两种燃料。通过暴露于液体柴油燃料，可保持燃料喷射器12内的运动部件的润滑性。例如，即使气体针73的一端始终暴露于气体喷嘴腔室91中的气体燃料中，利用液体柴油燃料也可维持与气体针73相关联的引导间隙93以保持润滑性。
通过利用同心供应策略，本发明的燃料系统10展示了利用最小的发动机气缸盖修改来改造现有发动机的潜在机会。所述几种构型的燃料喷射器12的结构还通过将气体燃料喷嘴出口90和液体燃料喷嘴出口96两者设置在单个顶端部件71中而不是通过本领域已知类型的某些嵌套针策略，抑制了气体燃料向发动机气缸中的泄漏。这样，本发明的燃料喷射器12通过使各个气体和液体针结构在它们的运动、坐靠和偏压特征方面独立，避免了累积公差和其它的不可靠性。图7中的共用的偏压弹簧160是例外。该策略使得利用相同控制信号进行一致操作的燃料喷射器能更好地实现批量生产。最后，本发明的发动机5设想了通常的双燃料供给模式和其中仅喷射液体燃料的应急运行模式。例如，如果在气体燃料系统中发生故障或者如果气体燃料供应被耗尽，则电子控制器15可使得或允许发动机从双燃料供给模式切换到应急运行模式。
如图6中最佳地示出，双燃料供给模式的特征在于大的气体喷射量138和液体燃料的小量喷射135。另一方面，应急运行模式的特征可在于无气体喷射但有大量的液体燃料喷射136。此外，通常的双燃料供给模式的特征在于气体和液体共轨16和14分别维持在中低压和中高压。另一方面，应急运行模式的特征可在于气体燃料共轨被允许下降至或维持在低压，而液体共轨14中的压力被升高至高压133(可能大于100MPa)。当以双燃料供给模式运行时，较少量的液体蒸馏柴油燃料喷射被压缩点火以进而点燃至少部分地在先前被喷入发动机气缸中的较大量的气体燃料。另一方面，在应急运行模式中，发动机5用作有些传统的柴油发动机，其中在压缩冲程的上死点处或上死点附近喷射较大量的液体燃料以在喷射后立刻以已知的方式进行点火。
本说明书仅用于例述的目的，且不应当解释为以任何方式缩小本发明的范围。这样，本领域技术人员将认识到，可对当前所公开的实施例作出各种变型而不会背离本发明的全部和恰当的范围和精神。例如，虽然前述实施例全都示出利用杆140来有利于液体燃料喷射动作而不是气体燃料喷射动作，但是该结构可被颠倒而不背离本发明的范围，使得所述杆被重新定向以有利于气体燃料喷射动作而不有利于液体燃料喷射动作。通过对附图和所附权利要求的审查可清楚看到本发明的其它方面、特征和优点。

Claims (10)

1.一种燃料喷射器，包括：
喷射器体部，所述喷射器体部限定有第一组喷嘴出口、第二组喷嘴出口、第一燃料入口和第二燃料入口；
双电磁致动器，所述双电磁致动器包括第一衔铁、第一线圈、第二衔铁、第二线圈和杆；
所述双电磁致动器具有非喷射构型，在所述非喷射构型中所述第一衔铁处于未通电位置，所述第二衔铁处于未通电位置，且所述杆处于第一角度取向；
所述双电磁致动器具有第一燃料喷射构型，在所述第一燃料喷射构型中所述第一燃料入口与所述第一组喷嘴出口流体连接，所述第一衔铁处于通电位置，所述第二衔铁处于未通电位置，且所述杆处于所述第一角度取向；并且
所述双电磁致动器具有第二燃料喷射构型，在所述第二燃料喷射构型中所述第二燃料入口与所述第二组喷嘴出口流体连接，所述第一衔铁处于未通电位置，所述第二衔铁处于通电位置，且所述杆处于第二角度取向。
2.如权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，包括：第一针阀元件，所述第一针阀元件能沿第一中心线在开启位置和关闭位置之间在所述喷射器体部中运动；和
第二针阀元件，所述第二针阀元件能沿与所述第一中心线平行但偏离所述第一中心线的第二中心线在开启位置和关闭位置之间在所述喷射器体部中运动。
3.如权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一针阀元件具有暴露在第一控制腔室中的流体压力下的关闭液压面；
所述第二针阀元件具有暴露在第二控制腔室中的流体压力下的关闭液压面；
所述第一控制腔室和所述第二控制腔室中的每个都与所述第一燃料入口流体连接；
第一控制阀元件被可操作地联接成响应于所述第一衔铁在未通电位置和通电位置之间的运动而移动成分别与第一阀座接触和不接触；并且
第二控制阀元件被可操作地联接成响应于所述第二衔铁在未通电位置和通电位置之间的运动而移动成分别与第二阀座接触和不接触。
4.如权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一控制阀元件和所述第二控制阀元件被共用的弹簧偏压成分别与所述第一阀座和所述第二阀座接触。
5.如权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一控制阀元件被第一弹簧偏压成与所述第一阀座接触；并且
所述第二控制阀元件被第二弹簧偏压成与所述第二阀座接触。
6.一种发动机，包括：
限定有多个气缸的发动机壳体；
包括多个燃料喷射器的双燃料系统，每个燃料喷射器都包括喷射器体部，所述喷射器体部限定有设置成用于向所述多个气缸之一中进行直接喷射的第一组喷嘴出口和第二组喷嘴出口；
所述双燃料系统包括与所述多个燃料喷射器中每个的第一燃料入口流体连接的第一燃料共轨，和与所述多个燃料喷射器中每个的第二燃料入口流体连接的第二燃料共轨；并且
所述多个燃料喷射器中的每个都包括双电磁致动器，所述双电磁致动器包括共用一共同的中心线的第一衔铁、第一线圈、第二衔铁和第二线圈，且所述双电磁致动器还包括能绕与所述共同的中心线垂直的枢转轴线枢转的杆。
7.如权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述第一共轨与液化天然气源流体连接，所述第二共轨与液体压缩点火燃料源流体连接；
所述多个燃料喷射器中的每个都包括能沿第一中心线在开启位置和关闭位置之间在所述喷射器体部中运动的第一针阀元件，和能沿平行于所述第一中心线但偏离所述第一中心线的第二中心线在开启位置和关闭位置之间在所述喷射器体部中运动的第二针阀元件。
8.如权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述双电磁致动器具有非喷射构型，在所述非喷射构型中所述第一衔铁处于未通电位置，所述第二衔铁处于未通电位置，且所述杆处于第一角度取向；
所述双电磁致动器具有第一燃料喷射构型，在所述第一燃料喷射构型中所述第一燃料入口与所述第一组喷嘴出口流体连接，所述第一衔铁处于通电位置，所述第二衔铁处于未通电位置，且所述杆处于所述第一角度取向；并且
所述双电磁致动器具有第二燃料喷射构型，在所述第二燃料喷射构型中所述第二燃料入口与所述第二组喷嘴出口流体连接，所述第一衔铁处于未通电位置，所述第二衔铁处于通电位置，且所述杆处于第二角度取向；并且
所述双电磁致动器具有组合燃料喷射构型，在所述组合燃料喷射构型中所述第一组喷嘴出口与所述第一燃料入口流体连接，所述第二燃料入口与所述第二组喷嘴出口流体连接，所述第一衔铁处于通电位置，所述第二衔铁处于通电位置，且所述杆处于所述第二角度取向。
9.一种运行发动机的方法，包括以下步骤：
通过双燃料喷射器的第一组喷嘴出口向发动机气缸中喷射第一燃料；和
通过所述双燃料喷射器的第二组喷嘴出口向所述发动机气缸中喷射第二燃料；
所述喷射步骤之一包括使所述双燃料喷射器的双电磁致动器的杆从第一角度构型枢转为第二角度构型；和
通过压缩点燃所述第二燃料来点燃所述第一燃料。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述喷射第一燃料的步骤包括使第一衔铁沿一共同的中心线移动；
所述喷射第二燃料的步骤包括使第二衔铁沿所述共同的中心线移动。
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