CN103573503B - 双止回燃料喷射器、燃料系统以及操作燃料系统的方法 - Google Patents

双止回燃料喷射器、燃料系统以及操作燃料系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种燃料喷射器，包括坐落于喷射器体上的第一止回阀构件和坐落于第一止回阀构件上的第二止回阀构件，当在关闭位置时，覆盖第一喷嘴出口组。当第一止回阀构件运动到打开位置，气态燃料通过第一喷嘴出口组和第二喷嘴出口组喷射。当第二止回阀构件运动到打开位置，液态燃料穿过由第一止回阀构件限定的贯穿通道，以有助于第二喷嘴出口组的喷射。第一和第二止回阀构件可以分别由第一和第二控制阀控制。

Description

双止回燃料喷射器、燃料系统以及操作燃料系统的方法
技术领域
本发明总体涉及一种用于内燃机的燃料系统，更具体地涉及一种双止回燃料喷射器(dual check fuel injector)。
背景技术
在工业中，拓展燃料喷射器的能力来允许关于喷射角度、喷嘴流通面积、在不同燃料压力下的喷射、两种燃料类型的喷射和其它现有技术已知的变型中的至少一个方面的多样性，已经是一持续的趋势。例如，共有的美国专利6,769,635示出了一种混合模式的燃料喷射器，其能够以两种不同的喷射模式喷射一种燃料。美国专利6,557,779示出了一种具有双致动器且能够以两种不同的流速喷射的燃料喷射器。公布号为2012/0055448的共有的美国专利申请示出了一种双燃料共轨系统，其中各单个燃料喷射器具有在不同的压力下喷射气态燃料和液态燃料的能力。尽管有各种参考文献教导了出于各种原因的各种用于双止回燃料喷射器的结构，当实际上批量生产能够在当前发动机的不利环境中成功运行的双止回燃料喷射器已被证实是难以实现的。例如，双止回燃料喷射器经常遇到额外的密封问题，其可导致焦化的问题。
本发明针对上文所述的一个或多个问题。
发明内容
在一方面，一种燃料喷射器包括喷射器体，该喷射器体限定了第一燃料进口、第二燃料进口、第一喷嘴出口组、第二喷嘴出口组和排出口。喷射器体具有布置在其中的第一控制腔和第二控制腔。第一止回阀构件限定了贯穿通道并且完全定位在喷射器体之内，具有承受在第一控制腔中的流体压力的液压关闭面。第一止回阀构件能够在与喷射器体上的第一座处于接触并盖住第一喷嘴出口组以流体地阻塞第一燃料进口到第一喷嘴出口组的关闭位置和与第一座脱离接触以将第一燃料进口流体地连接至第一喷嘴出口组的打开位置之间运动。第二止回阀完全定位在喷射器体之内，具有承受在第二控制腔中的流体压力的液压关闭面。第二止回阀构件能够在与第一止回阀构件上的第二座处于接触以流体地阻塞第二燃料进口到贯穿通道和第二喷嘴出口组的关闭位置和与第二座脱离接触以将第二燃料进口流体地连接至贯穿通道和第二喷嘴出口组的打开位置之间运动。第一控制阀附接至喷射器体并且具有第一构型和第二构型，在所述第一构型时第一控制腔到排出口被流体地阻塞，在所述第二构型时第一控制腔流体地连接到排出口。第二控制阀附接至喷射器体并且具有第一构型和第二构型，在所述第一构型时第二控制腔到排出口被流体地阻塞，在所述第二构型时第二控制腔流体地连接到排出口。
在另一方面，一种燃料系统包括多个之前所描述的燃料喷射器。第一燃料源流体地连接至第一燃料进口，并且第二燃料源流体地连接至第二燃料进口。电子控制器与多个燃料喷射器中的每一个处于控制通信。第一燃料在化学特性、物相和压力中的至少一者上不同于第二燃料。
在又一方面，一种操作燃料系统的方法包括将气态燃料从第一共轨供给到每一燃料喷射器的第一燃料进口。将液态燃料从第二共轨供给到每一燃料喷射器的第二燃料进口。气态燃料被从多个燃料喷射器中的一个喷射穿过第一喷嘴出口组和第二喷嘴出口组。液态燃料从燃料喷射器且从第二喷嘴出口组喷射。
附图说明
图1是根据本发明的双燃料发动机的示意图；
图2是发动机和用于图1发动机的双燃料共轨系统的一部分的立体图；
图3是图2所示发动机壳体的一部分的剖开立体图，来显示用于一个燃料喷射器和发动机缸的结构；
图4是根据本发明另一方面的同轴套管组件的剖开侧视图；
图5是根据本发明的燃料喷射器的剖开的示意性前视图。
具体实施方式
首先参照图1至图3，双燃料发动机10包括安装至发动机壳体11的双燃料共轨系统20，该发动机壳体限定了多个发动机缸12。双燃料共轨系统20对于到多个发动机缸12中的每一个中的直接喷射，分别只包括一个燃料喷射器25。气态燃料共轨21和液态燃料共轨22流体地连接至每一燃料喷射器25。双燃料共轨系统20也包括气体供给和压力控制装置16以及液体供给和压力控制装置17。每一燃料喷射器25、气体压力供给和控制装置16以及液体供给和压力控制装置17以已知的方式与发动机电子控制器15处于控制通信并且由该发动机电子控制器控制。气体供给和压力控制装置16(其也可以视为气体燃料源)可以包括压缩的低温液态天然气罐，其具有流体地连接至可变容量低温输送泵的出口。装置16也可以包括热交换器、蓄能器、气体过滤器和排放燃料调节模块，该排放燃料调节模块控制到气态燃料共轨21的气态燃料的供给和压力。液态供给和压力控制装置17(其也可视为液态燃料源)可以包括柴油燃料罐、燃料过滤器和电子控制的高压燃料泵，该高压燃料泵将液态燃料供给到液态燃料共轨22，并控制在其中的压力。在一方面，可值得希望的是，保持液态燃料共轨22处于一个高于在气态燃料共轨21中的压力的压力。这样的策略可抑制气态燃料穿过燃料系统20、特别是在燃料喷射器25之内移动到液态燃料中。
如在图1和图2中最佳示出的，共轴套管组件30的块31可以与气态燃料线区段18和液态燃料线区段19菊花链式地链接在一起，以分别限定气态燃料共轨21和液态燃料共轨22。在菊花链中的最后的共轨套管组件30可以具有一组插塞，代替图2所示的配件。
另外参照图4，双燃料共轨系统20包括具有内套管32和外套管33的共轴套管组件30，外套管33与每一燃料喷射器25的共同的锥形座27处于密封接触。在所示的实施例中，压力衰减腔48包括气态燃料导管47的上游段49，其具有比气态燃料导管47的下游段50至少大几倍的流通面积。压力衰减腔48被限定在每一共轴套筒管组件30中，以便衰减从气态燃料共轨21朝各燃料喷射器25移动的压力波，特别是在喷射事件期间。压力衰减腔48的容积大于在各燃料喷射器25之内的气态燃料体积26(喷嘴腔、气囊和气体通道)。本领域技术人员可以理解的是，在燃料喷射器25上的可变空间约束条件限制了在每一燃料喷射器25之内的气态燃料体积26的大小。在每一燃料喷射器中的气态燃料体积26很可能比从喷射器25出来的额定气态喷射体积小几倍。
用于确定压力衰减腔48大小的一种策略可以从连续性方程开始，然后导出用于在特定体积(压力衰减腔48)中的特定流体(例如天然气)的压力响应的方程式，到(从共轨21)到达的流速，到离开容积的流速(喷射速度)。想法是使对流体体积流量的压力变化反应降低到满意的水平。压力衰减腔48应该提供对到达的压力波的充分吸收，以衰减掉反射的瞬态。因此，对于发动机10中的燃料喷射器25以及气体喷射压力可以考虑气态燃料输送的最大额定体积，并且确定将提供对压力波的充分吸收的压力衰减腔48的容积大小。
再次参照图2至图4，每一共轴套管组件30可以包括负载调整夹34，其具有在与内套管32的轴线29相交的负载调整位置56处和块31接触的枢转表面75。负载调整夹34可以限定紧固槽77和紧固孔76，其分别容置第一紧固件81和第二紧固件80。负载调整夹34响应于对第一紧固件81和第二紧固件80的调整在负载调整位置56上枢转。紧固件80可以包括球形垫圈和螺栓，而紧固件81可以是用来设定负载调整夹34姿态的肩部螺栓。例如，合适的组件可要求共轴套管组件30通过第一紧固件81与发动机壳体11的连接。然后螺栓80可以被紧固到预定的扭矩，该扭矩独立地但不是同时地，确保在燃料喷射器25的共同的锥形座27上的、在外套管33和内套管32之间的合适的座密封。在此过程期间，负载调整夹34将枢转过某一有限的小角度。紧固件80和81分别被容置在块31的紧固孔54和紧固槽55中。
每一共轴套管组件30的每一块31限定了气体轨通道45，其定向为垂直于内套管32的轴线29并且流体地连接到气态燃料通道46，该气态燃料通道在一端向在锥形座53外部的套管腔52敞开。气体轨通道45可完全延伸通过块31，以便有助于在图1和图2中所示的菊花链连接结构。每一块31也包括液体轨通道42，其可以完全延伸经过，并且定向为垂直于轴线29并且流体地连接到液态燃料通道43，该液态燃料通道在一端通过锥形座53向套管腔52中敞开。如所示地，液态燃料通道43的一段可以具有孔段41，以降低从液态燃料共轨22出来的流速，帮助管理在内套管32中的瞬态。通过将总的喷射量除以喷射期限以及确定允许以最小压力降的输送的孔的大小，可以计算出孔41所需的最小面积。因此，那个流通面积的大小可与燃料喷射器25的执行特征有关。内套管32限定在第一端60和第二端62之间延伸的液态燃料导管44。第一端60包括环形的球形表面61，该球形表面在标线87处与锥形座53处于接触，但保持不附接到锥形座53上，并且在第二端部62处在环形的球形表面上的标线85处与燃料喷射器25的共同的锥形座27接触。外套管33具有将第一端66与第二端67分开的中空内部65。第一端66被容置在套管腔52中，并且外套管33可附接到具有配合螺纹51的块31上。
实际的制造限制条件可禁止共轴套管组件30的批量生产，在其中内套管32或外套管33与块31形成为一体，或相互形成为一体。因此，环形密封件71用于密封，防止从块31和共轴套管组件30的外套管33之间的气态燃料泄露。在本实施例中，环形密封件71包括限制在块31和外套管22之间的面密封形式的O型环73。在所示的结构中，内套管32没有与在每一共轴套管组件30中的外套管33接触。气态燃料导管47流体地连接至气态燃料通道46，并且还在内套管32的外表面63和外套管33的内表面69之间延伸。在发动机壳体11中的空间约束可要求气态燃料导管47的上游段49具有容积大于气态燃料导管47的下游段50的容积的压力衰减腔48。因此，压力衰减腔48的容积的大部分可以在气态燃料导管47的上游段49位于外套管33和套管腔52之内。如之前所述的，压力衰减腔48的尺寸和形状应足以衰减来自气态燃料通道46的压力波，以便降低在气态燃料速度和量上的变化。在该特定的例子中，在发动机壳体11中的变化空间可允许限定在内表面69和外表面68之间的外套管33的相对不均匀的壁厚，以包括沿着轴线26朝第二端67方向的两阶式直径缩小部70。然而，其他发动机壳体几何可在实质上与所示的不同。每一块31的气体轨通道45可限定气态燃料共轨22的一部分。类似地，每一块31的液体轨通道42可如图1和图2最佳示出的那样限定液态燃料共轨21的一段。
更具体地参照图4，在共轴套管组件30和燃料喷射器25之间防止气态和液态燃料泄露的可靠的密封接触可以通过仅将单个的紧固件80紧固至预定的扭矩负载实现。这可以通过将标线85定位在内套管32的第二端62处以延伸将预定的目标距离Δ超出在外套管33的第二端67处的标线86实现。标线85、86是密封接触线。预定的负载可以通过沿着轴线29作用的负载调整夹34加载在块31上，使得外套管33和内套管32在它们各自的标线85、86处坐落于以及密封地接合在共同的锥形座27上。紧紧地控制预定的目标距离Δ可以通过多种方式实现。在所示的实施例中，目标距离Δ被保持至公差d，其为公差e、β和α的累计。尺寸距离E+/-公差e相应于在锥形座53的标线和台肩端面(O型环73抵靠在该台肩端面上密封于块31上)之间的距离。尺寸距离B+/-公差β相应于从外套管33的台肩端面到在外套筒管33的第二端67处的标线86的距离。尺寸A+/-公差α相应于在内套管32的相对端部处的标线87、85之间的距离。如果距离A、B和E可以被保持在合理的公差之内，在目标距离Δ上的公差累计d可以是可接受的，使得在燃料喷射器25的锥形座27处的适当密封是可靠的。公差累计d等于e加β和α。在预装配期间，通过选择具有合适的尺寸公差E+/-e的块31、具有合适的尺寸公差B+/-β的外套管33以及具有合适的尺寸公差A+/-α的内套管32可以将预定的目标距离Δ设定在可接受的公差d之内。如果e+B+A的公差累计产生一个可接受的公差d，通过简单地将单个紧固件80紧固到合适的扭矩负载以沿着中心线29加载合适的负载，可以确保简单的几乎防止误操作的安装。
本领域技术人员可以理解的是，内套管32和外套管33可具有不同的弹簧刚度并且可以要求不同的负载水平，以确保在共同的锥形座27处的适当密封。因此，根据特定设计、套管材料和几何结构而可为正的、负的和零的某一差异长度可能需要加到以上描述的尺寸中，以便确保在燃料喷射器25处的适当密封接触。
为了收集经常在发动机10在形成之后的第一次操作期间释放到燃料流中的碎屑，共轴套管组件30可以包括气态燃料边缘过滤器36和液态燃料边缘过滤器37。在所示的实施例中，液态燃料边缘过滤器37可定位在由内套管32限定的液态燃料导管44中。气态燃料边缘过滤器36被示出为定位在外套管33之内两级式直径缩小部70之间。在所示的实施例中，气态燃料边缘过滤器36可以通过包括被认为是与外套管33的内表面69和内套管32的外表面63接触的保持件38而具有组合的双重目的。在本实施例中，保持件38可包括O型环91，其促使沿着气态燃料导管47流动的气态燃料移动穿过在边缘过滤器36和外套管33之间的过滤器通道93，以收集燃料喷射器25上游的碎屑。过滤器通道93可分布在周围，并且定向为垂直于轴线29。在本实施例中，保持件38可包括适合的金属件，例如铝，其被加工到如所示的形状并且还包括O型环91，该O型环夹紧内套管32的外表面63。保持件38可通过金属与金属的过盈配合95连接至外套管33。
因为内套管32没有附接到外套管33或块31上，共轴套管组件31可包括保持件38，该保持件与外表面63处于接触，以在预装配搬运期间保持内套管32与块31和外套管33。换句话说，保持件38可禁止内套管32在预装配搬运期间从外套管33中掉落。本发明的边缘过滤器36/保持件38允许共轴套管组件30以精确预定的目标距离Δ预组装，使得装配容易且简单，而不需要在每一共轴套管组件30处进行常规的调整。在所示的实施例中，始终如一的无泄漏装配可仅需要将紧固件80扭紧至预定的负载，而不需有任一其他考虑。
在本发明的其他方案中，每一共轴套管组件30的内套管32和外套管33配成对，使得在内套管32的端部63处的标线85延伸超出外套管33的端部67处的标线85一个预定的目标距离Δ。这确保内套管32和外套管33响应于沿着轴线29在共轴套管组件30上的预定负载，坐落于共同的锥形座27上。因此，每一共轴套管组件可与任一其他在发动机10中的共轴套管组件相互交换。然而，可以预期的是，一个共轴套管组件30的至少一个外套管33将不与在发动机10中的另一共轴套管组件30的内套管32匹配。因此，共轴套管组件在将燃料系统20装配到发动机10中之前最好地得以预组装。预组装的共轴套管组件30在预装配搬运期间通过保持件38保持在一起。保持件38应当抵抗内套管32与其匹配的外套管33分开，使得不会在预装配搬运期间受迫拆解。然而，保持件38可允许在外套管33和内套管32之间沿着轴线29的某一相对运动，诸如在将燃料系统20装配到发动机10上期间可能发生的运动。在装配之后，保持件38保留在原处，并且可以对于燃料系统11的运转是惰性的。受迫拆解意思是匹配的套管对32、33不会意外地分开，诸如通过掉落或者可能甚至是误操作。受迫拆解要求一个意图并且可以是将内套管32和外套管33中的一个与保持件38分开的工具。对于燃料系统20惰性的意思是燃料流过或经过保持件38，而不会与到喷射器25的流相互干涉，即使保持件可包括边缘过滤器36，用于从燃料流中捕集分离出的碎屑。
现在参照图5，一个例子的燃料喷射器25包括根据本发明的喷嘴组件28。燃料喷射器25包括限定了第一燃料进口101和第二燃料进口102的喷射器体，第一燃料进口可连接至气态燃料共轨21，所述第二燃料进口可流体地连接至液态燃料共轨22。喷射器体100也限定了第一喷嘴出口组103、第二喷嘴出口组104和排出口105。尽管未示出，排出口105可流体地连接至液态燃料罐用于再循环。尽管不是必要的，液态燃料用作在根据本发明的燃料系统20的例子中的喷射介质、控制流体、冷却剂和润滑剂。燃料喷射器25包括第一止回阀构件110，其限定了贯穿通道111并且完全定位在喷射器体100之内，具有承受在第一控制腔106中的液压压力的液压关闭面112。第二止回阀构件120也完全定位在喷射器体100上，具有承受在第二控制腔107中的流体压力的液压关闭面121。第一控制腔106和第二控制腔107可以布置在喷射器体100内。在第一控制腔106中的压力可以由附接到喷射器体100上的第一控制阀130控制，而在第二控制腔107中的压力可以由也附接到喷射器体100上的第二控制阀135控制。
本领域技术人员可以理解的是，第一控制阀130和第二控制阀135可以采用各种广泛的形式，包括两通阀、三通阀、共享一个共同促动器的阀以及许多其他的机构，而不会脱离本发明。然而，在所有情况下，第一控制阀130将会具有第一构型和第二构型，在第一构型时第一控制腔106到排出口105被流体地阻塞，在第二构型时第一控制腔流体地连接到排出口105。类似地，第二控制阀130将会具有第一构型和第二构型，在第一构型时第二控制腔107到排出口105被流体地阻塞，在第二构型时第二控制腔107流体地连接到排出口105。在所示的实施例中，第一控制腔106和第二控制腔107用液态燃料填充，该液态燃料用作用于控制燃料喷射器25运转的控制介质。
第一止回阀构件110可在关闭位置和打开位置之间运动，如所示出地在关闭位置处与在喷射器体100上的第一座108处于接触且覆盖到第一喷嘴出口组103的进口137以流体地阻塞第一燃料进口101到第一喷嘴出口组103，在打开位置处与第一座108脱离接触以将第一燃料进口101流体地连接到第一喷嘴出口组103和第二喷嘴出口组104，从而有助于气态燃料喷射事件。通常，当在第一控制腔106中的流体压力很高时，第一止回阀构件110将会朝其关闭位置运动或待在其关闭位置，但当在第一控制腔106中的流体压力低时，朝向向上的打开位置运动。第二止回阀构件102可在关闭位置和打开位置之间运动，如所示出地在关闭位置处与在第一止回阀构件110上的第二座113处于接触以流体地阻塞第二燃料进口102到贯穿通道111和第二喷嘴出口组104，在打开位置处与第二座113脱离接触以将第二燃料进口102流体地连接到贯穿通道111和第二喷嘴出口组104，从而有助于液态燃料喷射事件。通常，当在第二控制腔107中的压力很高时，第二针阀构件120将会待在其与第二座113接触的关闭位置或朝其关闭位置运动，但当在第二控制腔107中的压力低时，朝向打开位置运动。尽管有可能，但在多数例子中燃料喷射器25将会运转以喷射气态燃料或液态燃料，但几乎不会同时喷射两种燃料。
在所示的实施例中，第一喷嘴出口组103和第二出口组104中的每一个包括多个、例如六个喷嘴出口，其以现有技术中公知的方式角度均等地围绕中心线125分布。尽管如此，喷嘴出口组103和104中的每一个可以具有少至一个的喷嘴出口和多于六个的喷嘴出口，而不会脱离本发明。在喷射器体100上的第一座108可以在锥形表面上，该锥形表面几乎与第一止回阀构件110的锥形形状相匹配，使得第一座108沿着中心线125位于第一燃料进口101和第一喷嘴出口组103的每一喷嘴通道的进入口137之间。因此，第一止回阀构件110可被构造为如所示出地当在其关闭位置时覆盖第一喷嘴出口组，但实际上密封就坐恰好发生在第一座108处喷嘴出口103之上。第一喷嘴出口组103具有第一总流通面积。第二喷嘴出口组104具有可比第一总流通面积小的第二总流通面积。然而，相同的流通面积也落入本发明的范围内。另外，在每一组103和104中的各个喷嘴出口可具有相互不同的流通面积或可以是相同的，并且在每一组中的出口的数量可以是不同的，而不会脱离本发明。另外，第一喷嘴出口组可以相对于中心线25限定第一喷射角度142。第二喷嘴出口组104可以限定与第一喷射角度142不同的第二喷射角度143。在所示的实施例中，在第一喷嘴出口组103中的所有单个的喷嘴出口具有相同的第一喷射角度142，但各个喷嘴出口可以具有不同的喷射角度，而喷射角度142代表第一喷嘴出口组103的平均喷射角度。类似地，在所示的实施例中，在第二喷嘴出口组104中的各个喷嘴出口分别具有相同的第二喷射角度143；然而，在组104中的各个喷嘴出口可以是不同的，而第二喷射角度143代表第二喷嘴出口组104的平均喷射角度。例如，第二喷嘴组104可以是在本发明背景技术部分所述类型的与混合模式燃料喷射器相关类型的所谓的淋浴头喷嘴组。
在所示的燃料喷射器25中，液态燃料不仅用作喷射介质，用作控制流体，但也用于润滑第一止回阀构件110和第二止回阀构件120的运动。第一止回阀构件110可具有与喷射器体100的导向交互作用件114，液态燃料用于润滑该导向交互作用件。类似地，因为可预期的是，将液态燃料压力设定为高于气态燃料压力，某一液态燃料可沿着导向交互作用件114移动，以最终也润滑在第一止回阀构件110和喷射器体100之间在第一座108处发生的就坐交互作用。因此，可以预期，每一气态燃料喷射事件包括少量的在用于其润滑目的之后的每一事件中喷射的液态燃料。第二止回阀构件可具有与第一止回阀构件110的导向交互作用件123，并且该导向交互作用件也可用液态燃料进行润滑。尽管不是必需的，第二止回阀构件120也可以具有在第一控制腔106和第二控制腔107之间的孔中的与喷射器体100的导向交互作用件。
在一种特定实施例中，当第一控制阀130和第二控制阀135是简单的两通阀并且控制作用通过已知的A和Z孔实现，可以预期的是，当第一控制阀130在之前所描述的第一构型和第二构型中时，第一控制腔106要流体地连接到液态燃料进口102。类似地，当第二控制阀135在之前所描述的其第一构型和第二构型中的至少一个中时，第二控制腔107可流体地连接到液态燃料进口102。
第一止回阀构件110具有敞开面115，其具有第一有效面积，当第一止回阀构件110如所示出地处于其关闭位置时，第一有效面积承受在液态燃料进口101中的气体流体压力。第二止回阀构件120的液压关闭面121可具有小于敞开面115的第一有效面积的第二有效面，使得第一止回阀构件110和第二止回阀构件120可以抬起，即使在第二控制腔107中的压力保持很高时仍有助于气态燃料喷射。尽管不是必要的，燃料喷射器25只包括一个弹簧126，其可操作地定位为将第一止回阀构件110和第二止回阀构件120朝向其各自的关闭位置偏压。尽管如此，各种敞开面面积和液压关闭面面积可以通过各自流体的不同压力和/或通过包括不止一个偏压弹簧进行调整。因此，弹簧的不同有效面积和不同数量可以用于控制或偏压第一和第二止回阀构件110、120的运动，并不脱离本发明的范围。因为喷嘴组件28的特殊结构，当第一止回阀构件110被提升到其打开位置以有助于气态燃料喷射事件时，第一喷嘴出口组103和第二喷嘴出口组104可连接到气态燃料进口101。然而，因为当处于其关闭位置时，第一止回阀构件110覆盖第一喷嘴出口组103，在所示的实施例中液态燃料喷射仅通过第二喷嘴出口组104发生。
在所示的燃料系统20中，燃料喷射器25被构造为喷射气态和液态燃料。在正常工作期间，大部分从燃料喷射器25喷射的燃料将会是气态的，液态燃料的仅少量的喷射用于点燃多很多的气态燃料进气。然而，可能有一些例子，气态燃料用尽、关掉或可能出故障，要求发动机10仅依靠液态燃料运转。在发动机10被包括为诸如矿用卡车等的机动机器的一部分的情况下，这种运转模式可能称为跛行回家模式。当在跛行回家模式中时，没有气态燃料喷射并且替代地相对较大量的液态燃料喷射，以已知的方式压燃并驱动发动机10。然而，为了防止液态燃料转移到气态燃料线，并可能朝向气态燃料共轨21离开燃料喷射器25，燃料喷射器25可包括跛行回家止回阀140，其用来防止液态燃料在跛行回家模式的延长运转中转移。跛行回家止回阀140可流体地定位在气态燃料进口101和第一喷嘴出口组103之间。
工业实用性
本发明可以应用于任一具有双止回的燃料喷射器中，以给燃料系统提供额外能力，包括但不局限于不同的喷射角度、不同的流通面积、不同的燃料、可能甚至是在不同压力下的相同燃料。虽然燃料喷射器25示出为双燃料共轨燃料喷射器，但燃料喷射器的喷嘴部分可以潜在地与其它燃料喷射器类型相关联，包括但不局限于现有技术中已知类型的凸轮致动的燃料喷射器或甚至是混合的共轨和凸轮致动的燃料系统，并不脱离本发明。本发明也广泛地应用于使用两个流体上有区别的共轨给与每一发动机缸相关联的单个燃料喷射器输送燃料的任一发动机中。各个共轨的内容可在压力、化学特性和物相中的至少一者上有所不同，并不脱离本发明。在所示的实施例中，各个共轨通过包含分别在不同压力下的压缩天然气和液态柴油燃料而在三个方面上都不相同，
再回来参照图1至图5，一种操作双燃料发动机10的方法通过将双燃料共轨系统20组装到发动机壳体11上而开始。气态燃料从气态燃料共轨22从各自的共轴套管组件30被供给到多个燃料喷射器25中的每一个中。类似地，来自液态燃料共轨21的液态燃料通过相同的各自的共轴套管组件30被供给到多个燃料喷射器25中的每一个中。在运转时，气态燃料响应于气态燃料喷射信号从每一燃料喷射器25被喷射到发动机缸12中，所述气态燃料喷射信号从发动机电子控制器15通信到燃料喷射器25的第一控制阀130，以卸除在第一控制腔106的压力。来自燃料喷射器25的液态燃料也响应于从发动机电子控制器15到第二控制阀135以卸除在第二控制腔107中的压力的液态燃料喷射信号，直接喷射到发动机缸12中。控制腔106和控制腔107优选地填充有液态燃料，其用作液态燃料和气态燃料喷射的控制流体。在典型的情况中，气态燃料通过压燃液态燃料而点燃。然而，如果气态燃料供给耗尽或者不然关掉，燃料系统20也可只依靠液态燃料以所谓的跛行回家模式运转。
在多个燃料喷射器25的气体燃料喷射量方面的变化通过利用由各自的共轨套管组件30分别限定的压力衰减腔49衰减的来自气态燃料共轨22的压力波降低。在气态燃料喷射期间，气态燃料从气态燃料通道46到达套管腔52。气态燃料然后在边缘过滤器36的凹槽中流动，碎屑在边缘过滤器36的外表面和外套管33的内表面69之间被收集。通过具有促进在保持件38和各种其它组件(包括内套管32、边缘过滤器36和块31)之间密封接触的匹配几何结构可促进该流动模式。在每一共轴套管组件30的预组装期间，如之前讨论的那样设置预定的目标距离Δ。
在装配期间，内套管32可夹紧在块31的锥形座53和各自的燃料喷射器25的共同的锥形座27之间。通过为每一共轴套管组件使用块31以及通过将它们如所描述的那样适当定向，双燃料共轨系统20通过使用相同的气态燃料线区段18、液态燃料线区段19和相关地容置在各个气体轨通道45和液体轨通道42中的配件将多个共轴套管组件30菊花式链接在一起将有助于气态燃料共轨22和液态燃料共轨21的构造。所示的预装配构造和装配构型用于保持每一共轴套管组件30的内套管32与各自的外套管33不接触。
本发明处理了以前未认识到的问题，其与不希望以及不可预期的在气态燃料喷射期间由于在燃料喷射器25内的压力波动而在气态燃料喷射速度和量方面产生的变化相关联。本发明富有洞察力地认识到在液态燃料供给中的小流通面积孔抑制在相关的液态燃料喷射变型中的压力波动，而增大容积的压力衰减腔48用于类似的目的，降低在气态燃料喷射期间在各个燃料喷射器25内的压力波。
在燃料系统20组装之前，多个套管组件30预组装，以包括块31、内套管32和外套管33。在预组装期间，检查尺寸，以便使每一套管组件30的内套管32与外套管33相匹配，使得在内套管32一端处的标线85延伸超出在外套管33端部处的标线86一个预定的目标距离Δ。这确保内套管32和外套管33将响应于沿轴线29在共轴套管组件30上的预定负载，坐落并密封在共同的锥形座27上。在匹配之后，内套管32和外套管33可通过定位在内套管32和外套管33之间的保持件38在预装配搬运期间保持在一起。尽管不是必要的，保持件38可以用于保持内套管32和外套管33相互不接触。在燃料系统20装配好之后，保持件38保留在原处并且优选地对于发动机10的运转是惰性的。
可以理解的是，上述的描述仅仅是出于图示说明的目的，并不意味着以任一方式对本发明的范围作出限制。所以，本领域技术人员可以理解的是，可以从附图、说明书和所附权利要求书的研究中获得本发明的其他方面。

Claims (20)

1.一种燃料喷射器，包括：
喷射器体，其限定了第一燃料进口、第二燃料进口、第一喷嘴出口组、第二喷嘴出口组和排出口，并且具有布置在其中的第一控制腔和第二控制腔；
第一止回阀构件，其限定了贯穿通道并且完全定位在喷射器体之内，具有承受在第一控制腔中的流体压力的液压关闭面，并且能够在与喷射器体上的第一座处于接触并盖住第一喷嘴出口组以流体地阻塞第一燃料进口到第一喷嘴出口组的关闭位置和与第一座脱离接触以将第一燃料进口流体地连接至第一喷嘴出口组的打开位置之间运动，其中第一控制腔内的液压关闭面处存在的流体压力用来使得第一止回阀构件待在关闭位置上或运动到关闭位置，在第一止回阀构件位于关闭位置时关闭液压面处的流体压力高于用于第一止回阀构件的打开位置的流体压力；
第二止回阀构件，其完全定位在喷射器体之内，具有承受在第二控制腔中的流体压力的液压关闭面，并且能够在与第一止回阀构件上的第二座处于接触以流体地阻塞第二燃料进口到贯穿通道和第二喷嘴出口组的关闭位置和与第二座脱离接触以将第二燃料进口流体地连接至贯穿通道和第二喷嘴出口组的打开位置之间运动，其中第二控制腔内的关闭液压面处的流体压力用来使得第二止回阀构件待在关闭位置上或运动到关闭位置，在第二止回阀构件位于关闭位置时关闭液压面处的流体压力高于用于第二止回阀构件的打开位置的流体压力；
第一控制阀，其附接至喷射器体并且具有第一构型和第二构型，在所述第一构型时第一控制腔到排出口被流体地阻塞，在所述第二构型时第一控制腔流体地连接到排出口；以及
第二控制阀，其附接至喷射器体并且具有第一构型和第二构型，在所述第二控制阀的第一构型时第二控制腔到排出口被流体地阻塞，在所述第二控制阀的第二构型时第二控制腔流体地连接到排出口。
2.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述喷射器体具有中心线；
所述第一座沿着中心线位于第一燃料进口和第一喷嘴出口组的每一喷嘴通道的进入口之间。
3.如权利要求1所述的燃料喷射器，包括流体地定位在第一燃料进口和第一喷嘴出口组之间的跛行回家止回阀。
4.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述第一喷嘴出口组具有第一总流通面积；
所述第二喷嘴出口组具有比第一总流通面积小的第二总流通面积。
5.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述喷射器体具有中心线；
第一喷嘴出口组限定了相对于中心线的第一喷射角；
第二喷嘴出口组限定了与第一喷射角不同的第二喷射角。
6.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述第一止回阀构件具有与喷射器体的导向交互作用件；
所述第二止回阀构件具有与第一止回阀构件的导向交互作用件。
7.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，当第一控制阀处于其第一构型或第二构型中时，所述第一控制腔流体地连接至第二燃料进口；以及
当第二控制阀处于其第一构型或第二构型中时，第二控制腔流体地连接至第二燃料进口。
8.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述第一止回阀构件具有敞开面，当第一止回阀构件处于关闭位置时，该敞开面具有的第一有效面积承受在第一燃料进口中的流体压力；
第二止回阀构件的液压关闭面具有小于第一有效面积的第二有效面积。
9.如权利要求1所述的燃料喷射器，只包括一个弹簧，其可操作地定位为分别将第一止回阀构件和第二止回阀构件偏压向各自的关闭位置。
10.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，当第一止回阀构件处于打开位置时，第一喷嘴出口组和第二喷嘴出口组两者均流体地连接至第一燃料进口。
11.一种燃料系统，包括
多个燃料喷射器，每一燃料喷射器包括：喷射器体，其限定了第一燃料进口、第二燃料进口、第一喷嘴出口组、第二喷嘴出口组和排出口，并且具有布置在其中的第一控制腔和第二控制腔；
第一止回阀构件，其限定了贯穿通道并且完全定位在喷射器体之内，具有承受在第一控制腔中的流体压力的液压关闭面，并且能够在与喷射器体上的第一座处于接触并盖住第一喷嘴出口组以流体地阻塞第一燃料进口到第一喷嘴出口组的关闭位置和与第一座脱离接触以将第一燃料进口流体地连接至第一喷嘴出口组的打开位置之间运动，其中第一控制腔内的液压关闭面处存在的流体压力用来使得第一止回阀构件待在关闭位置上或运动到关闭位置，在第一止回阀构件位于关闭位置时关闭液压面处的流体压力高于用于第一止回阀构件的打开位置的流体压力；
第二止回阀构件，其完全定位在喷射器体之内，具有承受在第二控制腔中的流体压力的液压关闭面，并且能够在与第一止回阀构件上的第二座处于接触以流体地阻塞第二燃料进口到贯穿通道和第二喷嘴出口组的关闭位置和与第二座脱离接触以将第二燃料进口流体地连接至贯穿通道和第二喷嘴出口组的打开位置之间运动，其中第二控制腔内的关闭液压面处的流体压力用来使得第二止回阀构件待在关闭位置上或运动到关闭位置，在第二止回阀构件位于关闭位置时关闭液压面处的流体压力高于用于第二止回阀构件的打开位置的流体压力；
第一燃料源，其流体地连接至第一燃料进口；
第二燃料源，其流体地连接至第二燃料进口；
电子控制器，其与多个燃料喷射器中的每一个处于控制通信；以及
第一燃料在化学特性、物相和压力中的至少一者上不同于第二燃料。
12.如权利要求11所述的燃料系统，其中，第一燃料源包括第一共轨；以及
第二燃料源包括第二共轨。
13.如权利要求12所述的燃料系统，其中，第一燃料是天然气；
第二燃料是液态柴油燃料；
第一共轨处于第一压力；以及
第二共轨处于比第一压力大的第二压力。
14.如权利要求13所述的燃料系统，其中，多个燃料喷射器中的每一个包括流体地定位在第一燃料进口和第一喷嘴出口组之间的跛行回家止回阀。
15.如权利要求14所述的燃料系统，其中，多个燃料喷射器中的每一个包括：
第一控制阀，其附接至喷射器体并且具有第一构型和第二构型，在所述第一构型时第一控制腔到排出口被流体地阻塞，在所述第二构型时第一控制腔流体地连接到排出口；以及
第二控制阀，其附接至喷射器体并且具有第一构型和第二构型，在所述第二控制阀的第一构型时第二控制腔到排出口被流体地阻塞，在所述第二控制阀的第二构型时第二控制腔流体地连接到排出口。
16.如权利要求15所述的燃料系统，其中，当第一控制阀处于其第一构型或第二构型中时，所述第一控制腔流体地连接至第二燃料进口；
当第二控制阀处于其第一构型或第二构型中时，第二控制腔流体地连接至第二燃料进口；以及
其中，当第一止回阀构件处于打开位置时，第一喷嘴出口组和第二喷嘴出口组两者流体地连接至第一燃料进口。
17.如权利要求16所述的燃料系统，其中，所述第一止回阀构件具有敞开面，当第一止回阀构件处于关闭位置时，该敞开面具有的第一有效面积承受在第一燃料进口中的流体压力；
第二止回阀构件的液压关闭面具有小于第一有效面积的第二有效面积；以及
多个燃料喷射器中的每一个只包括一个弹簧，其可操作地定位为分别将第一止回阀构件和第二止回阀构件偏压向各自的关闭位置。
18.一种操作燃料系统的方法，所述燃料系统具有多个燃料喷射器，每一燃料喷射器包括：喷射器体，其限定了第一燃料进口、第二燃料进口、第一喷嘴出口组、第二喷嘴出口组和排出口，并且具有布置在其中的第一控制腔和第二控制腔；第一止回阀构件，其限定了贯穿通道并且完全定位在喷射器体之内，具有承受在第一控制腔中的流体压力的液压关闭面，并且能够在与喷射器体上的第一座处于接触并盖住第一喷嘴出口组以流体地阻塞第一燃料进口到第一喷嘴出口组的关闭位置和与第一座脱离接触以将第一燃料进口流体地连接至第一喷嘴出口组的打开位置之间运动；第二止回阀构件，其完全定位在喷射器体之内，具有承受在第二控制腔中的流体压力的液压关闭面，并且能够在与第一止回阀构件上的第二座处于接触以流体地阻塞第二燃料进口到贯穿通道和第二喷嘴出口组的关闭位置和与第二座脱离接触以将第二燃料进口流体地连接至贯穿通道和第二喷嘴出口组的打开位置之间运动；所述方法包括以下步骤：
将气态燃料从第一共轨供给到第一燃料进口；
将液态燃料从第二共轨供给到第二燃料进口；
降低第一控制腔内的液压关闭面处存在的流体压力用来使得第一止回阀构件待在关闭位置上或运动到关闭位置，在第一止回阀构件位于关闭位置时关闭液压面处的流体压力高于用于第一止回阀构件的打开位置的流体压力；
降低第二控制腔内的关闭液压面处的流体压力用来使得第二止回阀构件待在关闭位置上或运动到关闭位置，在第二止回阀构件位于关闭位置时关闭液压面处的流体压力高于用于第二止回阀构件的打开位置的流体压力；
在第一止回阀构件和第二止回阀构件分别位于打开位置时，从多个燃料喷射器中的一个通过第一喷嘴出口组和第二喷嘴出口组喷射气态燃料；以及
在第二止回阀构件位于打开位置时，从第二喷嘴出口组喷射液态燃料。
19.如权利要求18所述的方法，其中，气态燃料喷射步骤包括响应于从电子控制器到第一控制阀的气体喷射信号卸除在第一控制腔中的压力；
液态燃料喷射步骤包括响应于从电子控制器到第二控制阀的气体喷射信号卸除在第二控制腔中的压力。
20.如权利要求19所述的方法，包括：用液态燃料填充第一控制腔和第二控制腔的步骤；以及
通过使得液态燃料被压燃，从而点燃气态燃料。
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