CN103958878B - 用于双燃料的单致动器燃料喷射器 - Google Patents

用于双燃料的单致动器燃料喷射器 Download PDF

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Abstract

公开燃料喷射器，其能够将液体燃料和气体燃料同时输送至压燃发动机的燃烧室(33)。燃料经由分离的通路被顺序地输送至针控制阀腔(32)。加压液体燃料的输送通过针对每个燃料喷射器(10)提供的单致动器致动。与致动器结合的液体燃料单向阀(34)控制先导液体燃料到针控制阀腔(32)的输送。在液体燃料被输送至针控制阀腔(32)之后，气体燃料在比液体燃料低的压力下被供应，并且在没有单独的致动器的情况下，气体燃料被供应至燃料喷射器(10)。当针控制阀腔(32)中的压力上升至如液体燃料在喷射事件之后被充量至腔(32)的预定水平时，气体燃料通道(28)中的单向阀(34)关闭气体燃料的供应(27)。

Description

用于双燃料的单致动器燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于将两种燃料输送至直喷内燃发动机的设备和方法。更具体地，本发明涉及一种具有单致动器的燃料喷射器，其能够将液体燃料和气体燃料经过喷嘴出口输送至燃烧室。
背景技术
柴油发动机是压燃发动机的最受欢迎的类型。柴油发动机将燃料直接引入燃烧室。柴油发动机是非常有效的，因为它们提供高压缩比而不敲缸，敲缸是燃料混合物在燃烧室内的过早爆震。由于柴油发动机将燃料直接引入燃烧室，燃料喷射压力必须比燃烧室内的压力大。对于诸如柴油的液体燃料，压力必须显著较高，使得燃料被雾化用于有效燃烧。
柴油发动机由于其极好的动力、性能、效率和可靠性的组合而在产业中受到青睐。例如，与汽油燃料、火花点燃发动机相比，柴油发动机的操作费用通常更廉价，特别是在大量燃料被使用的商业应用中。但是，柴油发动机的一个缺点是污染，诸如颗粒物质(煤烟)和NOX气体，其受到要求NOX排放随着时间逐渐减少的不断严格的规定。为了符合这些不断严格的规定，发动机制造商研发催化转化器和其它后处理装置以从柴油排气流中移除污染物。
还引入对柴油燃料的改进，以减少柴油燃料中的硫含量，从而用于防止硫使催化转化器的催化剂去活化并且用于减少空气污染。还进行研究来改进燃烧效率以减少发动机排放，例如通过对发动机控制策略进行细化。但是，这些方式中的大部分会增加发动机的基本费用和/或操作成本。
已涉及其它最新开发，用诸如像天然气、纯甲烷、丁烷、丙烷、氢气及其混合物的清洁燃烧气体燃料来替代一些柴油燃料。由于气体燃料典型地不在与柴油燃料相同的温度和压力下自动点燃，因此少量先导柴油燃料能够被引入燃烧室以自动点燃并触发气体燃料的点燃。用于消耗车载气体燃料的另一种方式涉及将气体燃料在相对低的压力下引入发动机的进气歧管。但是，这种方式已无法匹配当前可获得的柴油发动机的性能和效率，尤其在高的气体：柴油比下。因此，将期望的是，柴油燃料和气体燃料被同时输送至燃烧室，其中，柴油用作先导燃料。
但是，与输送用于直接喷射到内燃发动机的燃烧室中的两种不同燃料相关的一个问题是缺乏用于每个气缸两个燃料喷射器的物理空间和燃料喷射器附近用以提供除了用于将从喷射器泄漏的燃料带走的排出管线之外的两个燃料轨的空间。对每个气缸两个致动器的需求增加空间问题。因此，需要提供一种用于将两种不同燃料喷射到燃烧室中的更大空间效率设计的需求，而不增加到和自燃料喷射器的布管的复杂性。
发明内容
针对上述问题，公开一种燃料喷射器，其包括喷射器主体，喷射器主体限定液体燃料入口、气体燃料入口和喷嘴出口。燃料喷射器还包括设置在形成于喷射器主体中的腔内的针控制阀。针控制阀包括近端和远端。远端邻近喷嘴出口设置并且包括闭合表面。腔包括用于可释放地接合闭合表面并且用于可释放地密封喷嘴出口的阀座。燃料喷射器还包括设置在喷射器主体内并且与液体燃料入口和腔选择性连通的液体燃料控制阀。燃料喷射器还包括用于使液体燃料控制阀在打开位置和闭合位置之间运动的致动器，在该打开位置处，液体燃料控制阀提供液体燃料入口和腔之间的连通，在该闭合位置处，液体燃料控制阀使液体燃料入口与腔隔离。气体燃料入口与腔直接连通。
公开另一种燃料喷射器，其包括喷射器主体，喷射器主体限定液体燃料入口、气体燃料入口、排放口、喷嘴出口、液体燃料控制阀腔、液体燃料通道、气体燃料通道和针控制阀腔。燃料喷射器还包括设置在液体燃料控制阀腔内并且与液体燃料入口、液体燃料通道和排放口选择性连通的液体燃料控制阀。液体燃料控制阀可在液体燃料入口和液体燃料通道与液体燃料控制阀腔隔离并且排放口与液体燃料控制阀腔连通的闭合位置之间运动。液体燃料控制阀还可运动至液体燃料入口经过液体燃料控制阀腔与液体燃料通道连通并且排放口与液体燃料控制阀腔隔离的打开位置。液体燃料控制阀腔通过液体燃料通道连接至针控制阀腔。液体燃料通道包括当液体燃料控制阀处于闭合位置时关闭液体燃料通道的液体燃料单向阀。气体燃料入口通过气体燃料通道连接至针控制阀腔。气体燃料通道包括当液体燃料控制阀处于闭合位置时关闭气体燃料通道的气体燃料单向阀。燃料喷射器还包括设置在针控制阀腔内的针控制阀。针控制阀包括近端和邻近喷嘴出口设置的远端。远端包括闭合表面，并且针控制阀腔包括用于可释放地接合闭合表面并且用于可释放地密封喷嘴出口的阀座。燃料喷射器还包括用于使液体燃料控制阀在打开位置和闭合位置之间运动的单致动器。
还公开一种使用具有单致动器的单燃料喷射器将液体燃料和气体燃料输送至燃烧室的方法。该方法包括提供包括喷射器主体的燃料喷射器，喷射器主体限定液体燃料入口、气体燃料入口和喷嘴出口。燃料喷射器还包括设置在形成于喷射器主体中的腔内的针控制阀。腔在一端处包括喷嘴出口并且在另一端处包括偏置室，其中，针控制阀设置在喷嘴出口和偏置室之间。针控制阀包括设置在针控制阀的面向喷嘴出口的远端处的闭合表面，用于可释放地密封喷嘴出口。针控制阀还包括面向偏置室的近端。燃料喷射器还包括设置在喷射器主体内并且借助于液体燃料通道与液体燃料入口和腔选择性连通的液体燃料控制阀。液体燃料通道还连接至液体燃料流动通道。液体燃料流动通道与偏置室连通。燃料喷射器还包括用于使液体燃料控制阀在打开位置和闭合位置之间运动的致动器，在打开位置处，液体燃料控制阀提供液体燃料入口和液体燃料通道以及液体燃料流动通道之间的连通，在闭合位置处，液体燃料控制阀使液体燃料入口与液体燃料通道和液体燃料流动通道隔离。气体燃料入口经过气体燃料通道与腔连通。液体燃料通道包括液体燃料单向阀，当液体燃料控制阀关闭时，液体燃料单向阀关闭液体燃料通道，由此提供液体燃料通道、液体燃料流动通道和排放口之间的连通。气体燃料通道包括气体燃料单向阀，当腔中的压力在液体燃料控制阀关闭之后降至预定水平以下时，气体燃料单向阀关闭。该方法包括当液体燃料控制阀处于打开位置时，将液体燃料输送经过液体燃料控制阀、经过液体燃料单向阀并到腔中，并且将气体燃料输送经过气体燃料单向阀并到腔。该方法还包括致动致动器以关闭液体燃料控制阀，由此在排放口与液体燃料通道和液体燃料流动通道之间提供连通，从而关闭液体燃料单向阀，减小偏置室中的压力，由此提升针控制阀的闭合表面离开喷嘴出口并且关闭气体燃料单向阀。
在上述实施方式中的任意一种或多种中，腔可以包括连接至气体燃料入口的上室和与液体燃料控制阀连通的下室。下室可以设置在喷嘴出口和上室之间。
在上述实施方式中的任意一种或多种中，液体燃料可以在比气体燃料高的压力下被供应。
在上述实施方式中的任意一种或多种中，液体燃料和气体燃料可以彼此隔离，直到它们到达腔。
在上述实施方式中的任意一种或多种中，致动器可以是螺旋管组件或致动器可以是压电致动器。
在上述实施方式中的任意一种或多种中，液体燃料控制通道可以将液体燃料控制阀连接至腔，并且液体燃料通道也可以连接至液体燃料流动通道。腔可以在喷嘴出口和偏置室之间延伸，其中，针控制阀的远端面向喷嘴出口，并且针控制阀的近端面向偏置室。偏置室可以与液体燃料流动通道连通，用于偏置针控制阀朝向喷嘴出口。在该构思的进一步细化中，偏置室还可以容纳偏置针控制阀朝向喷嘴出口的针控制阀弹簧。
在上述实施方式中的任意一种或多种中，燃料喷射器还可以包括将气体燃料入口连接至腔的气体燃料通道。液体燃料控制阀还可以连接至液体燃料旁通通道。液体燃料旁通通道可以将液体燃料控制阀连接至气体燃料通道，其中，旁通单向阀设置在液体燃料旁通通道中。旁通单向阀可以被偏置朝向当气体燃料通道中存在足够压力时使液体燃料控制阀与气体燃料通道隔离的闭合位置。因此，如果气体燃料通道中的压力降至预定水平以下，旁通单向阀打开以提供液体燃料控制阀和气体燃料通道之间的连通。
在上述实施方式中的任意一种或多种中，腔还可以包括连接至气体燃料入口并与液体燃料控制阀连通的上室。针控制阀可以包括沿着针控制阀设置的至少一个螺旋槽，以促进液体燃料和气体燃料在腔中的混合。在该构思的进一步细化中，至少一个螺旋槽可以邻近上室沿着针控制阀设置，使得进入上室的气体燃料和液体燃料接合至少一个螺旋槽。
附图说明
图1是本发明的燃料喷射器的局部剖视示意图，其中，液体燃料控制阀处于打开位置，液体燃料单向阀处于打开位置，气体燃料单向阀处于闭合位置并且针控制阀处于闭合位置，由此图示随着腔装载有液体燃料的燃料喷射器。
图2是图1中公开的燃料喷射器的局部剖视示意图，但其中，液体燃料控制阀处于闭合位置，液体燃料单向阀处于闭合位置，气体燃料单向阀处于打开位置并且针控制阀处于打开位置，由此图示在腔已装载有液体燃料之后并且在喷射事件过程中，随着腔装载有气体燃料的燃料喷射器。
图3是另一种公开的燃料喷射器的局部剖视图，其中，如图1中，液体燃料控制阀处于打开位置，液体燃料单向阀处于打开位置，气体燃料单向阀处于闭合位置并且针控制阀处于闭合位置，由此图示随着腔装载有液体燃料的燃料喷射器，并且还图示将液体燃料源与气体燃料源连结用于在气体燃料源供应被中断或以不充足的压力供应时使用的旁通通道。
图4是图3中所示的燃料喷射器的局部剖视图，其中，液体燃料控制阀处于闭合位置，液体燃料单向阀处于闭合位置，气体燃料单向阀处于打开位置并且针控制阀处于打开位置，由此图示在腔已装载有液体燃料之后并且在喷射事件过程中，随着腔装载有气体燃料的燃料喷射器。
图5是另一种公开的燃料喷射器的局部剖视图，其中，如图1和3中，液体燃料控制阀处于打开位置，液体燃料单向阀处于打开位置，气体燃料单向阀处于闭合位置并且针控制阀处于闭合位置，由此图示随着液体燃料装载入针控制阀腔的燃料喷射器，并且还图示用于混合被顺序地输送至针控制阀腔的上室的液体燃料和气体燃料的位于针控制阀上的螺旋槽的使用。
图6是图5中所示的燃料喷射器的另一局部剖视图，其中，液体燃料单向阀处于闭合位置，液体燃料单向阀处于闭合位置，气体燃料单向阀处于打开位置并且针控制阀处于打开位置，由此图示在腔已装载有液体燃料之后并且在喷射事件过程中，随着腔装载有气体燃料的燃料喷射器。
具体实施方式
在本发明中，“气体燃料”被广义地限定为在大气压和环境温度下处于气相的任何可燃燃料。
现在参照图1，电子致动的燃料喷射器10包括喷射器主体11，喷射器主体11包括如它们将在喷射事件开始之前那样定位的各种运动部件。喷射器主体11包括接收来自诸如燃料轨的液体燃料供应13的液体燃料的液体燃料入口12，液体燃料供应13还可以包括用于在预定压力下将液体燃料输送至液体燃料入口12的泵(未示出)。例如，可以是柴油燃料的液体燃料可以在大约40MPa(5802psi)的压力下经过液体燃料入口12输送，虽然用于液体燃料的入口压力可以变化很大，例如从大约30MPa(4341psi)到大约50MPa(7252psi)。因此，液体燃料供应13可以包括用于在期望压力下将液体燃料输送至液体燃料入口12的容器(未示出)以及泵(未示出)或其它机构。
喷射器主体11还包括容纳液体燃料控制阀15的液体燃料单向阀腔14。液体燃料控制阀15在图1中被示出为处于打开位置，由此借助于设置在液体燃料控制阀15中的凹槽17和设置在喷射器主体11中的凹槽18提供液体燃料入口12和液体燃料通道16之间的连通。液体燃料控制阀15可以联接至螺线管组件21，该螺线管组件21例如可以包括电枢22、线圈24和弹簧25。螺线管组件21还可以连结至用于激励线圈24的电源29，这致使电枢22克服弹簧25的偏置向上并且将液体燃料控制阀15从图1中所示的打开或液体燃料加载位置向上拉至图2中所示的闭合或气体燃料加载位置。在图1中，不向螺线管组件21供应电流；弹簧25松弛并且电枢22将液体燃料控制阀15推至打开位置。在图2中，电流供应至螺线管组件21，弹簧25被压缩并且电枢22将液体燃料控制阀15拉至闭合位置。
返回图1，喷射器主体11还可以包括接收来自气体燃料供应27的气体燃料的气体燃料入口26。气体燃料供应27可以是可以处于液体或超临界状态的气体燃料的加压供应或容器，并且还可以包括用于在期望压力下将气体燃料输送至气体燃料入口的泵(未示出)。在一种实施方式中，气体燃料在比液体燃料被输送至液体燃料入口12低的压力下被输送至气体燃料入口26。用于气体燃料的一个示例性压力是大约25MPa(3626psi)，但气体燃料入口26压力可以从大约15MPa(2176psi)变化到大约35MPa(5076psi)。气体燃料入口26可以连接至通向针控制阀腔32的上室31的气体燃料通道28。针控制阀腔32还可以包括在上室31连接至气体燃料通道28或与气体燃料通道28连通的同时可以联接至液体燃料通道16或与液体燃料通道16连通的下室33。
液体燃料通道16包括液体燃料单向阀34，同时气体燃料通道28包括气体燃料单向阀35。随着如图1中所示液体燃料控制阀15处于打开位置或液体加载位置，液体燃料被从液体燃料供应13输送经过液体燃料入口12、穿过液体燃料控制阀15、经过液体燃料通道16、穿过液体燃料单向阀34并到针控制阀腔32的下室33。
液体燃料还经过连接至偏置室37或与偏置室37连通的液体燃料流动通道36连通。偏置室37还可以包括偏置弹簧38。与偏置弹簧38的偏置力结合经由穿过液体燃料流动通道36的加压液体燃料提供至偏置室37的压力将针控制阀41朝向如图1(和图3和5)中所示的闭合位置或朝向喷嘴出口42偏置。针控制阀41可以包括远端43和近端44。针控制阀41的远端43还可以包括闭合表面45，其接合形成在针控制阀腔32中邻近喷嘴出口42的座46。闭合表面45和座46的接合在喷射事件之前将喷嘴出口42与设置在针控制阀腔32中的液体燃料和气体燃料隔离。图1还图示排放口47，其功能将结合图2更详细地描述。
现在参照图2，电流已供应至螺线管组件21，电枢22和液体燃料控制阀15被向上抽吸，以使液体燃料控制阀15运动至闭合位置。在闭合位置中，液体燃料控制阀15的密封表面51接合液体燃料单向阀腔14的锥形阀座52，由此关闭液体燃料入口12和液体燃料通道16之间的流动。
对于喷射事件，液体燃料和气体燃料可以以下述方式供应至针控制阀腔32。首先，随着液体燃料控制阀15如图1中所示处于打开位置并且没有电流经由电源29被供应至螺线管组件21，液体燃料经由液体燃料供应13经过液体燃料入口12供应。液体燃料行进经过液体燃料入口12、穿过液体燃料控制阀15并进入液体燃料通道16以及液体燃料流动通道36。此时，液体燃料被加压，一个示例性压力为大约40MPa。加压的液体燃料行进向液体燃料通道16下方、进入液体燃料流动通道36并进入偏置室37。与偏置弹簧38结合的偏置室37中的加压燃料保持针控制阀41处于如图1中所示的闭合位置。仍参照图1，加压液体燃料还在其到达针控制阀腔32的下室33之前克服液体燃料单向阀34的偏置。随着加压液体燃料进入室33，腔32中的压力积累并且气体燃料单向阀关闭。液体燃料继续进入腔32的下室33，直到其在之前喷射事件之后达到与保留在腔32中的气体的静态压力平衡。
输送至腔32的液体燃料的量可以通过操纵液体燃料和气体燃料之间的压差来操纵。具体地，如果ΔP等于液体燃料的压力PL减气体燃料的压力PG，增加ΔP将增加输送至腔32的液体燃料的量，并且减小ΔP将减小输送至腔32的液体燃料的量。
在针控制阀腔32的下室33以液体燃料充量时，电流被供应至螺线管组件21并且液体燃料控制阀15闭合或向上运动至气体加载位置，如上面讨论和图2中所示的。液体燃料控制阀15的闭合通过使液体燃料通道16和液体燃料流动通道36暴露于如图2中所示的排放口47来降低这两个通道中的压力。随着单向阀34和偏置室37后面的压力经过排放口47倾降，单向阀34闭合并且针控制阀41打开，这进一步降低针控制阀腔32中的压力并且打开气体燃料单向阀35。随着喷射事件开始，气体燃料行进经过通道28、穿过单向阀34并进入针控制阀腔32的上室31。
随着电流继续流过线圈24，液体燃料控制阀15被保持在如图2中所示的闭合或气体加载位置并且气体燃料继续进入腔32。在图2的闭合或气体加载位置中，读者将注意到液体燃料流动通道36暴露于排放口47降低偏置室37中的压力。通过偏置室37中降低的压力，设置在针控制阀腔32的上室31中的气体燃料作用在提升液压表面57上，导致针控制阀41克服弹簧38的偏置向上运动，由此打开针控制阀41用于喷射事件。此时，气体燃料单向阀35打开并且针控制阀腔32中的加压液体燃料和气体燃料经由喷嘴出口42离开燃料喷射器10。
在喷射事件过程中输送至气缸的气体燃料的量可以通过控制螺线管组件21被供能的持续时间来操纵。增加线圈24被供能的时间将增加在喷射事件过程中输送的气体的量；减少线圈24被供能的时间将减小在喷射事件过程中输送的气体的量。
当线圈24被去能时，喷射事件停止。随着弹簧25朝向其松弛位置缩回并且液体燃料控制阀15返回至图1中所示的闭合位置，电枢22向上运动。随着液体燃料单向阀34仍闭合，偏置腔37中的压力积累，其与弹簧38结合关闭针控制阀41。针控制阀41关闭之后，随着通道16中的压力积累，液体燃料单向阀34打开。通道16和36可以被设计有适当的限制和间隙，以确保针控制阀41在液体燃料单向阀34打开之前关闭，使得没有液体燃料在喷射事件结束时被输送。液体燃料意于用作用于气体燃料的先导或点燃燃料，因为气体燃料在通过传统柴油发动机压缩并点燃时易于敲缸。
随着液体燃料再充量进腔32的室33时，腔32中的压力积累并且气体燃料单向阀35关闭。液体燃料和气体燃料如上所述被顺序地再供应至针控制阀腔32。
转向图3和4，燃料喷射器100被示出有液体燃料旁通通道61。当气体燃料的供应被中断或耗尽时或者如果气体燃料供应经历低压(这在冷天起动的情况下会出现)，通道61将液体燃料供应至气体燃料通道28。在图3和4中所示的实施方式中，液体燃料用作耗尽的气体燃料的替代，其允许操作员使设备回到基地或气体燃料供应站。
液体燃料旁通通道61包括旁通单向阀62，只要气体燃料通道28中存在压力，旁通单向阀62就保持闭合。气体燃料通道28装备有附加单向阀63。当气体燃料的供应27被中断或气体燃料供应27变为耗尽时，气体燃料通道26、28中的压力将下降，导致旁通单向阀62如图4中所示打开。在图4中所示的打开位置中，并且随着液体燃料控制阀15运动至闭合位置，液体燃料入口12与液体燃料旁通通道61连通，由此将液体燃料供应至通道28。通道28中加压液体燃料的存在打开单向阀35并且允许液体燃料进入针控制阀腔32的上室31。因此，即使气体燃料的供应被中断，对于适当的喷射事件，充足的液体燃料量经过两个通道28和16供应。再次，图3-4的燃料喷射器100对于气体燃料的压力低的冷起动状态或者在气体燃料供应耗尽并且需要液体燃料(例如柴油)使车辆运输回到基地或气体燃料供应站的情况中有用。
转向图5和6，公开另一燃料喷射器200，液体燃料通道160的路径能够将液体燃料输送至针控制阀腔32的上室31。气体燃料通道28的路径也能够将燃料输送至上室31。为了增强液体燃料和气体燃料的混合，围绕针控制阀141的中间区段设置一个或多个螺旋槽64。由螺旋槽64提供的增强的混合提供改进的液体燃料的雾化。
工业实用性
公开改进的燃料喷射器，其能够将液体燃料和气体燃料同时输送至压燃发动机的燃烧室，尽管液体燃料和气体燃料被顺序地且单独地输送至针控制阀腔。例如，公开燃料喷射器，其能够输送作为先导液体的液体柴油燃料连同在大气压和环境温度下为气体的诸如天然气或其它可获得的燃料的气体燃料。燃料经由单独的通路被输送至针控制阀腔。加压液体燃料的输送及随后气体燃料的输送通过针对每个燃料喷射器提供的单致动器致动。致动器可以是螺线管类型或压电类型或其它适当的致动器，如本领域技术人员清楚的。液体燃料控制阀与致动器和液体燃料单向阀结合控制先导液体燃料到针控制阀腔的输送。
随着液体燃料控制阀打开或处于液体燃料加载位置，液体燃料穿过打开的液体燃料单向阀被充量至针控制阀腔，并且气体燃料单向阀闭合(其也用以在喷射事件之后关闭气体燃料的供应)。在针控制阀腔中的液体燃料在之前喷射事件之后达到与留在腔中的气体静态压力平衡之后，供应至致动器的电流切断液体燃料到液体燃料通道的供应并且液体燃料控制阀关闭。液体燃料单向阀和偏置腔上游的通道中的减小的压力致使液体燃料单向阀关闭并且针控制阀打开。作为针控制阀打开的结果的针控制阀腔中的降低的压力致使气体燃料单向阀打开。气体燃料可以在比液体燃料低的压力下经过气体燃料单向阀被供应，并且在不需要单独的致动器的情况下供应至燃料喷射器。随着针控制阀打开，针控制阀腔中的液体燃料和气体燃料喷射到燃烧室内。因此，液体燃料和气体燃料被顺序地输送至针控制阀腔，但被同时喷射到燃烧室内。在喷射事件结束时，通过液体燃料控制阀随着到致动器的电流被切断而打开，针控制阀首先关闭，随后液体燃料单向阀打开并且程序再次开始。
本发明的燃料喷射器使用单致动器将液体燃料和气体燃料输送至燃烧室。本发明的设计简单并且与竞争设计相比包括减少数量的零部件，由此降低成本且改进包装。单控制阀用于将先导液体燃料输送至针控制阀腔。
输送至针控制阀腔的液体先导燃料的量可以与液体(例如，40MPa)燃料轨和气体(例如，25MPa)燃料轨之间的压差成比例，由此可以通过操纵ΔP(＝PL-PG；随着ΔP增加，输送的液体燃料的量增加；随着ΔP减少，输送的液体燃料的量减少)来操纵。对于螺线管类型的致动器，输送的气体燃料的量可以通过操纵向致动器供应电流的持续时间来操纵，即，增加供能时间将增加输送的气体的量；减少供能时间将减少输送的气体的量。当然，螺线管致动器可以被设计成以像压电致动器相反的方式操作，并且由此供能持续时间和输送的气体燃料的量之间的反向关系可以应用(即，减少供能时间将增加输送的气体的量；增加供能时间将减少输送的气体的量)。
在气体供应被中断的情况下，与液体燃料旁通通道和旁通单向阀结合的气体燃料通道中的附加单向阀使得液体燃料能够经过液体燃料通道和气体燃料通道输送至针控制阀腔。该“跛行回家”特征在气体燃料供应被中断或不可获得时或在气体燃料的压力可能不足时的冷态起动状态过程中是有利的。为了一旦气体被重新引入而重新设置旁通阀，可能需要在一段时间使压差最小化，以允许气体再次开始流至喷嘴。
液体燃料和气体燃料也可以通过围绕针控制阀布置螺旋槽而在针控制阀腔中预混合，这将随着液体燃料和气体燃料进入腔增加针控制阀腔中的湍流。液体燃料也可以在邻近气体燃料喷射到针控制阀腔中的点的位置处或在用于增加的湍流和改进的混合的升高位置处喷射到针控制阀腔中。
最后，还将注意到，第二流体(即，气体燃料)也可以是在比先导液体燃料低的压力下供应的第二液体燃料。因此，比柴油轻的燃料可以替代气体燃料。

Claims (12)

1.一种燃料喷射器(10)，包括：
喷射器主体(11)，其限定液体燃料入口(12)、气体燃料入口(26)和喷嘴出口；
设置在形成于喷射器主体(11)中的腔(32)内的针控制阀(141)，针控制阀(141)包括近端(44)和远端(43)，远端(43)邻近喷嘴出口设置，远端(43)包括用于能够释放地接合闭合表面(45)并且用于能够释放地密封喷嘴出口的阀座(46)；
液体燃料控制阀，其设置在喷射器主体内并且提供液体燃料入口与第一液体燃料通道之间的选择性连通；
设置在喷射器主体(11)内的液体燃料单向阀(34)，液体燃料单向阀经由从液体燃料控制阀经过喷射器主体延伸至液体燃料单向阀的第一液体燃料通道与液体燃料入口(12)和液体燃料控制阀选择性连通，并且液体燃料单向阀经由从液体燃料单向阀经过喷射器主体延伸至所述腔的第二液体燃料通道与所述腔(32)选择性连通；
致动器，其用于使液体燃料单向阀(34)在打开位置和闭合位置之间运动，在该打开位置处，液体燃料单向阀(34)提供液体燃料入口(12)和腔(32)之间的连通，在该闭合位置处，液体燃料单向阀(34)使液体燃料入口(12)与腔(32)隔离；
气体燃料入口(26)与腔(32)连通。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10)，其中，腔(32)还包括连接至气体燃料入口(26)的上室(31)和与液体燃料单向阀(34)连通的下室(33)，下室(33)设置在喷嘴出口和上室(31)之间。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(10)，其中，液体燃料以比气体燃料高的压力被供应。
4.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(10)，其中，液体燃料和气体燃料彼此隔离，直到它们到达腔(32)。
5.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(10)，其中，致动器包括螺线管组件(21)。
6.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(10)，其中，致动器包括压电致动器。
7.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(10)，其中，第一液体燃料通道(16)还连接至液体燃料流动通道(36)，
腔(32)在喷嘴出口和偏置室(37)之间延伸，其中，针控制阀(141)的远端(43)面向喷嘴出口并且针控制阀(141)的近端(44)面向偏置室(37)，偏置室(37)与液体燃料流动通道(36)连通，用于使针控制阀(141)朝向喷嘴出口偏置。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射器(10)，其中，偏置室(37)还容纳针控制阀(141)弹簧(25)，其使针控制阀(141)朝向喷嘴出口偏置。
9.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(10)，其中，气体燃料通道(28)将气体燃料入口(26)连接至腔(32)，
液体燃料单向阀(34)还连接至液体燃料旁通通道(61)，液体燃料旁通通道(61)将液体燃料单向阀(34)连接至气体燃料通道(28)，其中，旁通单向阀(62)设置在液体燃料旁通通道(61)中，旁通单向阀(62)被朝向使液体燃料单向阀(34)与气体燃料通道(28)隔离的闭合位置偏置，
其中，如果气体燃料通道(28)中的压力降至预定水平以下，旁通单向阀(62)打开以提供液体燃料单向阀(34)和气体燃料通道(28)之间的连通。
10.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(10)，其中，针控制阀(141)包括沿着针控制阀(141)设置的至少一个螺旋槽，以促进液体燃料和气体燃料在腔(32)中的混合。
11.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(10)，其中，被输送至腔(32)的液体燃料与气体燃料之比与液体燃料入口(12)处液体燃料的压力和气体燃料入口(26)处气体燃料的压力之差成比例。
12.一种使用具有单致动器的单燃料喷射器(10)将液体燃料和气体燃料输送至燃烧室(33)的方法，该方法包括：
提供包括喷射器主体(11)的燃料喷射器(10)，喷射器主体(11)限定液体燃料入口(12)、气体燃料入口(26)和喷嘴出口，燃料喷射器(10)还包括设置在形成于喷射器主体(11)中的腔(32)内的针控制阀(141)，腔(32)在一端处包括喷嘴出口并且在另一端处包括偏置室(37)，其中，针控制阀(141)设置在喷嘴出口和偏置室之间，针控制阀(141)包括设置在针控制阀(141)的面向喷嘴出口的远端(43)处的闭合表面(45)，用于能够释放地密封喷嘴出口，针控制阀(141)还包括面向偏置室(37)的近端(44)，燃料喷射器(10)还包括设置在喷射器主体(11)内并且借助于第一和第二液体燃料通道(16)与液体燃料入口(12)和腔(32)选择性连通的液体燃料控制阀，液体燃料单向阀设置在第一和第二液体燃料通道之间，第一液体燃料通道(16)连接至液体燃料流动通道(36)，液体燃料流动通道(36)与偏置室(37)连通，燃料喷射器(10)还包括用于使液体燃料控制阀在打开位置和闭合位置之间运动的致动器，在打开位置处，液体燃料控制阀提供液体燃料入口(12)、第一液体燃料通道(16)和液体燃料流动通道(36)之间的连通，在闭合位置处，液体燃料控制阀使液体燃料入口(12)与第一液体燃料通道(16)和液体燃料流动通道(36)隔离，气体燃料入口(26)经过气体燃料通道(28)与腔(32)连通，当液体燃料控制阀关闭时，液体燃料控制阀关闭第一液体燃料通道(16)，由此提供第一液体燃料通道(16)、液体燃料流动通道(36)和排放口(47)之间的连通，气体燃料通道(28)包括气体燃料单向阀(35)，当腔(32)中的压力在液体燃料控制阀关闭之后上升至预定水平以上时，气体燃料单向阀(35)关闭；
当液体燃料控制阀处于打开位置时，将液体燃料输送经过液体燃料控制阀、经过第一液体燃料通道、经过液体燃料单向阀(34)、经过第二液体燃料通道、并到腔(32)，并且将气体燃料输送经过气体燃料单向阀(35)并到腔(32)；
致动致动器以关闭液体燃料控制阀，由此在排放口(47)、第一和第二液体燃料通道(16)和液体燃料流动通道(36)之间提供连通，从而关闭液体燃料控制阀，减小偏置室(37)中的压力，由此提升针控制阀(141)的闭合表面(45)离开喷嘴出口并且关闭气体燃料单向阀(35)。
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