CN108064322A - 喷射器组件及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种至少包括用于内燃机的双燃料操作的燃料喷射器的组件。该组件包括限定燃料回路并且设置有适于与内燃机的燃烧空间连接的鼻部的喷嘴保持器，以及与喷嘴保持器中的燃料回路连接的第一和第二喷嘴，用于将液体燃料直接喷射到内燃机的燃烧空间中，用于点燃存在于燃烧空间中的可燃混合物。与喷嘴保持器的鼻部相邻的第一和第二喷嘴通过冷却通道相互连接。在第一和第二喷嘴上游的燃料泵的每个致动下，在燃料泵致动期间泵送的基本上全部体积的燃料允许流过冷却通道并且经由第一和第二喷嘴，以提供其冷却。组件还包括燃料回路中的溢流阀。溢流阀的打开和关闭控制输送到第一和第二喷嘴中的液体燃料的量。

Description

喷射器组件及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射器，其特别设置用于内燃机的双重燃料操作(即可以选择性地在两种不同燃料上运转的发动机)。这种发动机可以完全在柴油和天然气上运行。当使用气体作为主要燃料时，少量的柴油燃料然后被注入用于点燃。该喷射器在单个壳体中设置有彼此相邻的两个喷嘴。一个大型喷嘴完全用于柴油燃料和一个小喷嘴用于点燃燃料(称为“微型先导喷射器”)。

背景技术

具有两个喷嘴的双燃料喷射器从公开的美国专利申请文献No.US 2014/0196687A1中已知，其中描述的已知解决方案的缺点是喷嘴尖端中的燃料不会循环，因此会被燃烧室的热量加热。当燃料变热时，形成的焦油会导致针头最终卡住。该已知装置的另一个缺点是在喷射器中空间利用不是非常有效，留下很少或没有用于添加燃烧压力传感器的空间。燃烧压力传感器可用于控制双燃料发动机，因为气体的质量是可变的。通过利用燃烧压力传感器控制气体的供应，点火和燃烧可以在正确的时间和正确数量的气体中进行。与时间和体积有关的这些参数对消除爆震(也称为在燃烧室中发生的不受控制的燃烧的砰击)具有影响，这可能导致发动机损坏。爆震本身也可以由燃烧压力传感器检测。已知装置的另一个缺点是它不提供检测气体泄漏的可能性。在双燃料发动机中的气体泄漏，例如在船的甲板上船员通常生活，吃饭，睡觉和工作在轮机舱的上方，可能会产生灾难性的后果。提供检测气体泄漏的解决方案因此也是至关重要的，也是一个主要的安全项目。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除或至少减少前述问题的组件。

这些目的中的至少一个通过根据本发明的组件来实现，如本说明书附带的权利要求中的任何一个或多个。

本发明涉及解决许多不同问题的单一燃料喷射器，但是仍然是单个制造品。因此，相应的技术效果是燃料喷射器作为一个整体的改进，因此认为本发明是一个整体的发明。

本发明的一个特征是喷射器被柴油燃料冷却。其组件包括通常类型的柴油机燃料喷射器，于专利US 2014/0196687A1中公开，但其配备有两个喷嘴，其中在其鼻部的水平处的喷嘴通过冷却通道或者管道相互连接，并且其中通过每次启动(柱塞泵的泵冲程)的泵(可选地是柱塞或活塞泵)通过冷却通道泵送大致整个泵体积的燃料并经过喷嘴，使得冷却部件最大程度的在热中暴露。

可选地，根据本发明的组件可以使其喷嘴作为微型先导喷射器喷嘴和主喷射器喷嘴实施，微喷液喷嘴的打开压力小于主喷射器喷嘴的打开压力。因此，可以通过燃料溢流阀仅通过微型先导喷射器喷射燃料，只要持续时间足够短以使压力不会升高到主喷射器将打开的高度。当以完全柴油燃料模式运行时，微型先导喷油器和主燃料喷射器都用于喷射燃料。然而，当已经达到全压时，在主燃料喷射器加入该过程之前，首先将以相对较低的压力喷射先导量的燃料。这具有通过更逐步地引入燃料分子来改善燃烧的优点，这也降低烟尘的产生和噪音。此外，这将得到通过共轨柴油喷射系统可获得更好的柴油燃烧，因为在共轨柴油喷射系统中，喷嘴初始打开时的压力已经处于其最大压力。在喷嘴初始打开时燃油压力过高会导致不必要的烟尘和噪音。

根据本发明的组件还可以包括两个以上的喷嘴，或者可以想像的只具有一个单个喷嘴。

在根据本发明的组件中，喷嘴可以通过压入配合或通过钎焊安装在喷嘴保持器中。

当通过压配或通过钎焊密封来防止柴油的泄漏和/或燃烧压力时，可以防止这种情况。

在根据本发明的组件中，借助于较短的弹簧止挡件的微型先导喷射器的喷射器或喷嘴针头可以如此装备，以使其能够比柴油燃料剂量严格所需的行程更大。

通过移动针头在针下方产生体积，使得压力将不会快速上升，并且微型先导喷射器可以在主喷射器也工作之前更长时间地注入。

根据本发明的组件，还可以被修改为：燃料供应回路包括单向阀，使得当泵开始泵送时，燃料不会回流到燃料供应通道。

微型先导喷射器可以配备单个孔。或者，微型先导喷射器可以用许多针孔实施。作为另一个选择，微型先导喷射器可以通过具有比主喷射器更小的孔实施。作为上述选项的组合也可以实施微型先导喷射器。

在根据本发明的组件中，当微型先导喷射器具有比两个针在一起的更小的通流开口时，可以精确地计量用于点燃可燃混合物的柴油燃料量。因此，可以省略邻接止动件，使得开启压力保持较低，因此能单独使微型先导喷射器的操作保持更长时间。

喷射器可以替代地或者另外配备有燃烧压力传感器，和/或用于直接喷射到燃烧室中的气体通道。此外，组件包括柴油机燃料喷射器，通常从公开专利US 2014/0196687A1中获得，但其中的喷射器配备有燃烧压力传感器(CPS)。为喷射器配备燃烧压力传感器可以独立于通过冷却通道或导管在其鼻部处连接的喷射器的喷嘴。为喷射器配备燃烧压力传感器可以独立于通过冷却通道或导管在其鼻部处连接的喷射器的喷嘴。在所有这样的组件中，燃烧压力传感器可以通过压配合安装在喷嘴保持器中，从而使燃烧压力传感器抵消燃料压力和/或燃烧压力的泄漏。可选地，该燃烧压力传感器可以通过螺纹安装在喷嘴保持器中，以提供类似的密封，以防止燃料压力和/或燃烧压力的泄漏。燃烧压力传感器可以通过U形间隔件保持就位，U形间隔件在喷嘴保持器中的燃烧压力传感器上方的较大直径部分中。在这种组件中在其顶部可以设置带有密封环的防漏密封体。密封体和传感器通道之间不会发生蠕变，因为传感器通道太小。

这一方面在密封对燃料泄漏到通道或管道中进行密封，另一方面，发动机油基于防漏密封体和密封壳体上的密封件或密封圈而被照顾。密封圈或密封环可以包括一个，两个，三个或更多个O形环，或一个或几个其他类型的屏障。密封件也可以设置为能够在传感器和防漏密封体上滑动。

在根据本发明的组件中，传感器和防漏密封体也可以滑动通过柱塞壳体和弹簧壳体。其他可选组件也可以在传感器和防漏密封体上被推动或滑动。在防漏密封体组装在柱塞壳体中并且安装弹簧壳体之后，传感器线可以设置有类似U形间隔件的主体，其防止传感器被燃烧压力压出喷嘴壳体。

本发明的组件可以通过压配合将传感器安装在喷嘴保持器中以用于其密封。

燃烧压力传感器可以是任何合适的类型，例如一个或多个压电元件，应变仪或光纤。或者，燃烧压力传感器也可以由密封假体代替，而基于与上述相同的原理，燃料压力传感器在喷射器中更高。也可以通过密封假体替代燃烧压力传感器，而根本不设置燃烧压力传感器。此外，燃烧压力传感器也可以由温度传感器代替，或者可以将燃烧压力传感器与温度传感器组合。

在根据本发明的组件中，一个或两个喷射器可以被布置为共轨柴油喷射系统的一部分。

根据本发明的整个组件可以结合在气体喷射器中。整个组件还可以包括微型引燃器和/或主燃料喷射器。根据本发明的组件还能够包括气体喷射器。与气体喷射器结合，由凸轮轴驱动的柱塞式柴油泵在每个发动机循环期间泵送和注入有限量的柴油燃料，同时气体喷射器由其自己的泵系统供应。这种设置不能与柴油燃料由共轨提供的系统混淆。当与气体喷射器组合时，气体喷射器可以便利地放置在柴油喷射器或柴油喷射器附近。当气体喷射器放置在柴油喷射器周围以便冷却柴油喷射器时，可以获得类似的效果。

在根据本发明的组件中，其包括气体喷射器，气体喷射器还可以装配有气体泄漏检测装置，使得气体喷射器本身的连接部分之间或气体喷射器和气体导轨之间的气体泄漏，例如柱塞泵壳体和喷射器的弹簧壳体，可以通过在密封件周围隔离的气体泄漏检测通道来检测气缸盖或喷射器和气罐之间的管道部分。气体喷射器中的孔，气体喷射器通过喷射器的孔喷出，此孔可以通过火花蚀刻形成，从而可以实现细长狭缝，促进气体的混合。

在根据本发明的组件中，可以通过跳火来关闭一个或多个气缸，导致其他气缸必须更加努力，从而在剩余的操作气缸中给出更多的燃料，从而获得较低的λ值，有利于排放甲烷。在单独的排气系统的情况下，一个排气系统可以通过跳火完全关闭，使得另一个排气系统保持在一个更高的温度，使得排气系统处理之后的废气将能够在一个更便利和更高的温度下进行工作。发动机曲轴每720度旋转决定了跳火次数可以均匀分布。发动机曲轴每旋转720度，跳火次数可以为零，一次或者n次。当发动机曲轴每旋转720度时，跳火次数为零，一次或者n次，在每m个循环后可以有额外的跳火次数。在这种情况下，使得例如跳火次数为1.1次或者2.6次等成为可能。跳火也可以与以燃气为主要燃料的双燃料柴油发动机结合使用。

在根据本发明的组件中，特别是可以在结合燃烧压力传感器使用后配置成为一个系统，可以采用电动机控制系统，其利用一个或多个FPGA(全可编程门阵列微芯片)代替一个或多个处理器。电动机控制系统也能够使用一个或者多个FPGA's(Full ProgrammableGate Array micro-chips)与一个或者多个处理器相结合。

本领域技术人员通常会理解的是，可以分别使用所有与差压喷嘴操作相关的特征：传感器安装、喷嘴压配合、燃料供应、气体注入、泄漏检测和/或跳过点火，可以各自与尖端冷却配合或者不与尖端冷却配合。尖端冷却的消除还可以减小喷嘴壳体的尺寸，以及微型先导喷射器，主燃料和/或气体喷射器的同心布置。

根据本发明的实施例的喷射器组件和应用方法，在描述结束时提供进一步总结的益处。

其它的有益效果将会根据以下的描述来进行解释：

附图说明

图1示出了根据图2中的线A-A的喷射器的示意性横截面；

图2示出了根据图1中的线C-C的喷射器的示意性纵向截面图；

图3示出了根据图1中的B-B线的喷射器的示意性纵向截面图；

图4是沿着图1中的线D-D截取的喷射器的示意性纵向截面图；

图5示出了燃烧压力传感器单元的示意图；

图6是对应于图4的纵截面的示意性横截面图，示出了在燃料喷射器中安装燃烧传感器的第一步骤；

图7是类似于图6的示意性横截面图，示出了燃料喷射器和传感器的组装和安装中的后续步骤；

图8是类似于图7的示意性横截面图，示出了组装和安装的又一后续步骤；

图9是类似于图8的示意性横截面图，示出了最终的组装和安装步骤；

图10是根据本发明的不同形式的喷射器组件的类似于图2的示意性纵向截面图；并且

图11是类似于图2和根据本发明的另一不同形式的喷射器组件的示意性纵向截面图。

具体实施方式

如图2所示的喷射器1，设置有通过冷却通道4彼此连接的用于燃料喷射的第一喷嘴2和第二喷嘴3。由柱塞泵5通过凸轮轴6上下移动而吸入燃料。在吸入冲程期间，诸如柴油燃料的燃料将经由单向阀8从燃料供给通道7吸入，这确保了当活塞5将会压缩不会流回燃料通道7的燃料。然后，燃料将通过燃料供应通道9移动到被实施为微型先导喷射器喷嘴2的第一喷嘴，该喷嘴是作为特别实施的喷嘴，以便以尽可能少的燃料量例如柴油燃料点燃气体混合物。为此，可以使用例如仅由一个或多个相对于主燃料喷射器的相对较小的孔(例如由第二喷嘴3实现)来布置微型喷油器喷嘴2，该第二喷嘴可以喷射燃料，例如柴油燃料，在100％柴油运行的情况下。主燃料喷射器3的喷射器头部配备有几个孔，其直径可能但不必然大于微型先导喷射器2的孔。重要的是，微型先导喷射器的喷嘴2的通流区域小于微型先导喷射器和主燃料喷射器2,3组合在一起的通流区域。由柱塞泵5排出的整个燃料量之后经由冷却通道4流过主喷嘴3，并且通过微型先导喷射器2沿着第一和第二喷射器或喷嘴针10,12通过排放通道13流到溢流阀14，然后通过排放通道15到燃料供应通道和燃料排放回路16，燃料泄漏17也在那里连接。一旦泄漏阀14关闭，流体压力就会增加，并且通过压缩弹簧18的弹簧力控制的微型先导喷射器2在主喷射器喷嘴3之前打开。因为微型先导喷射器2打开压力增加在短时间内减少。然而，微型先导喷射器2的喷嘴中的孔相对于柱塞体积非常小，以致压力最终再次增加。通过保持泄漏阀14不再达到主喷射器3的打开所需的压力，主喷射器3不启动喷射，并藉由仅有的微型先导喷射器2喷出精确的少量燃料。在这种情况下，期望微型先导喷射器2更长时间地喷射，可以使微型先导喷射器2的第一针10的止挡件19更短，使得由于压力增加，第一针10的位移变大。通过移动针头，针下方的体积和压力以较慢的速度增加，使得微型先导喷射器2可以注入更长时间。

第一和第二喷嘴2,3在喷嘴保持器11中通过压配合或钎焊连接装配在由附图标记20指示的位置上，由此这些喷嘴保持器11被密封以防止由于燃烧压力进入喷射器引起的泄漏，以及由喷射器的燃料压力引起的泄漏。在冷却通道4的周围，密封并不重要，因为第一和第二喷嘴2,3均与周围的燃料接触。如图3进一步所示，喷嘴保持器11和弹簧壳体26之间的密封通过光滑的钢表面实现。

燃烧压力传感器(CPS)

此外，燃烧压力传感器21在图5中描绘了其本身和在图4中描绘的设置在喷射器1中，通过压配合在由附图标记22指示的位置处的喷嘴保持器11中进行防漏，并且被保持就位，因为燃烧压力传感器21设置有加厚部23，搁置在变窄或限制部24上。燃烧压力传感器21不能被燃烧压力向上推动，因为它被直径大于燃烧压力传感器21的Ushaped间隔件25保持。间隔件25的U形不能进一步向上运动，因为它由围绕具有比弹簧壳体26中的U形间隔件的直径小的孔的表面46所支撑，表面46是一个单独的部分，带有比U形间隔件25的直径小但比传感器21大的孔。在燃烧压力传感器21的信号线27上安装有防漏的防漏密封体28，使得在放置之后它恰好适合于密封壳体32。在密封壳体32和防漏密封体28之间存在密封件，例如O形环30。这些密封件30确保没有燃料可以通过传感器通道33到达发动机油31。信号线27可以被实施为可弯曲的柔性或软金属导管。在信号线27具有柔性设计的情况下，期望能够稳定防漏密封体28使其保持在适当位置。为了防止信号线27断裂或者可能的泄漏发生，设置了有两个半月结构或者新月结构34。燃烧压力传感器21可以是任何合适的类型，例如基于应变计、压电或光纤。此外，代替燃烧压力传感器，可以将温度传感器或柴油压力传感器放置在喷射器的较高处。

气体喷射器

完整的组件也可以通过在相同喷射器中包括一个通道来实施，气体通过通道直接注入到燃烧室中。这在图1和3中用附图标记35表示。气体喷射器35可以放置在不同的位置，这在图1中示出，如图2示出了完整喷射器的横截面A-A。一种选择可能是围绕柴油或燃料喷射器设置气体管道。结果，柴油被冷的气体冷却。或者，气体注入器35也可以位于第一和第二燃料喷射器2,3旁边。通过将柴油燃料供给的凸轮轴6和传统的泵5组合起来，并且另外具有其自身供应的气体注入通道，用于双燃料发动机的良好的柴油和气体供应或喷射可以容易的照顾到。此外，图3中的气体注入器35可以实施，使得可以检测喷射器中的气体泄漏和气罐到喷射器的管道。这种检测可以通过双重密封件38进行，通过该密封38产生独立的感测室37。该检测室37通过再次相对较小的通道40和O形环或诸如41的密封件连接。气体导管之间的法兰也可以设置双重密封，并且通过小通道40连接，因此都连接到同一个电路，从而可以检测到气体泄漏。在检测室37中，恒定压力可以优选惰性气体，并测量空气的温度，以在整体较暖或较冷时的进行补偿。一旦压力发生变化，有泄漏，维修人员可以在发生报警时补救泄漏。气体泄漏检测器36也可以通过提取和气体检测组合来进行。通过检测气体泄漏，可以减少气体爆炸的风险。此外，气体喷射器中的气体通过电动机流动的孔可以通过火花切割或火花腐蚀来制造。利用这种方法，可以产生细长的孔，使得气体可以与导向燃料和存在的氧充分混合。由于良好的气体混合，NOx，CH4，烟炱的排放被限制，爆震音也同样如此。

双燃料法

当所描述的柴油发动机完全切换到气体时，使用少量用于点火的先导燃料或柴油燃料，由于在柴油机中缺少截止阀，一个高的可能性是空气量太大，从而使气体火焰实际上被吹出，从而气体未燃烧就进入排气。未燃烧的气体或CH4比二氧化碳对环境的损害更大(28倍)。CH4气体对应于未燃烧燃料，首先是与费用对立，使得排气中含有未燃烧的CH4气体也是一种经济损失。通过在一个特定冲程中不投加燃料(不含柴油燃料并且无气体)来跳过该燃烧冲程，可以防止这个缺点。这被称为跳火。跳火意味着事实上一个或多个气缸暂时被禁用。

通过禁用气缸，其他气缸将必须产生更多的功率，使得这些气体获得更多的燃料对应基本相同量的空气，使得其他气缸中的燃料和空气的比例更有利。然后，会有更少的未燃烧的气体进入排气系统。当内燃机具有分离的排气系统时，这些排气系统中的一个可以通过跳火完全和永久地被禁用，允许另一个排气系统变得更热，这也有利于处理系统之后的可能的废气，在更有利的和更高的运行温度下。

因此，描述了用于内燃机的双燃料操作的喷射器，其能够以大部分可以作为燃料的气体运行，并且将小部分柴油作为燃料来点燃气体混合物。

根据本发明的双燃料喷射器中的技术的组合包括柴油主喷射器和柴油微型先导喷射器形式的双喷嘴，基于柴油燃料流过喷嘴的冷却装置以冷却喷射器。还可以安装燃烧压力传感器，温度传感器，柴油压力传感器，气体喷射器和/或气体泄漏检测系统。喷射器可以通过跳火算法进行操作，使NOx和CH4的排放最小化。

更具体地，如上所述，本发明涉及一种包括柴油喷射器的组件，如从公开的美国专利申请US 2014/0196687A1所知道的，其使用两个喷嘴(图2，附图标记2和3)与喷嘴，它们之间通过冷却通道(图2，附图标记4)在其鼻子的水平处连接。随着泵柱塞泵的每个行程(图2，附图标记5)，泵的完整燃料体积通过泵活塞的每个位移被泵送通过冷却通道并冷却喷嘴。喷嘴(图2，附图标记2和3)作为微型先导喷射器(图2，附图标记2)布置，并且作为主喷射器(图2，附图标记3)布置，其中微型引导喷射器的打开压力为低于主燃料喷射器的打开压力，使得仅可以启动微型先导喷射器以喷射燃料。只要燃料通过使用溢流阀(图2，附图标记14)被注入足够短，使得压力不如主喷射器打开的那样高，使得只打开微型先导喷射器成为可能。

可想而知，该组件可以仅包括一个单独的喷嘴，其仅为此目的安装或提供。在组装时也可安装或配备两个以上的喷嘴。此外，两个喷嘴可以彼此同心地放置，而不是彼此相邻。

在组件中，喷嘴(图2，附图标记2和3)可以有利地通过高科技真空(图2，附图标记20)压配合或钎焊在喷嘴保持器的底部(图2，附图标记11)通过压配合确保密封，并防止柴油燃油泄漏和燃烧压力。

通过组件，通过较短的弹簧支座(图2，附图标记19)的微型先导喷射器(图2，附图标记2)的喷射器或喷嘴针(图2，附图标记10)可以是如此装备，比柴油燃料用量严格要求的行程更大。通过移动针，在针下方产生一个体积，这将允许流体压力增加的速度更慢，并且微型先导喷射器因此可以在主喷射器10也开始操作之前更长时间地注入。

在组件中，单向阀(图2，附图标记8)可以包含到位移活塞泵(图2中参考标号5)的供应通道(图2，附图标记7)中，当活塞泵开始泵送时，使得燃料不会回流到燃料供应通道(图2，参考标号7)。

微型喷油器可以便利地配备一个单孔。微型先导喷射器也可配备比主喷射器少的孔数。此外，本发明的组件中的微型先导喷射器有益的使用比主喷射器更小的孔。此外，根据本发明的组件中的微型先导喷射器，也可以通过上述特征的组合来实施。

组件或者可能是组件的一部分也可以被实现为共轨燃料喷射系统。此外，为了点燃混合物，柴油燃料的量可以精确地计量，因为微型先导喷射器设置有较小的通流开口，并且通过消除止挡件(图2，附图标记19)，使得打开压力保持较低，因此只能够使微型先导喷射器的动作持续更长时间。

在公开的美国专利申请US 2014/0196687A1中已知的具有柴油喷射器的组件中，喷射器可以是(图2，附图标记1)配备有燃烧压力传感器或CPS(图4，附图标记21)。在该组件中，燃烧压力传感器(图4，附图标记21)然后可以可选地通过喷嘴保持器(图2和4，附图标记11)中的过盈配合(图4，附图标记22)安装，借此可以防止燃油压力和燃烧压力的泄漏。此外，该燃烧压力传感器(图4，附图标记21)可以可选地通过螺纹安装在喷嘴保持器(图4中的附图标记11)中，从而也可以防止燃料压力和燃烧压力的泄漏。在本发明的组件中，相同的燃烧压力传感器(图4，附图标记21)也可以通过不适合弹簧壳体(图4，附图标记26)的U形间隔件(图4，附图标记25)但仅适用于喷嘴保持器中的燃烧压力传感器(图4，附图标记21)上方较大的直径(图4，附图标记11)来保持就位。

本发明组件中的防漏密封体(图4，标号28)也可以在其顶部设置有两个精确配合的新月结构或半月结构(图4，附图标记34)，防止密封体(图4，附图标记28)被传感器通道中的压力向上推动(图4，标号33)。可选地，当防漏密封体(图4，附图标记28)配合在传感器通道(图4，附图标记33)中，使得密封件或密封件环(图4，附图标记30)在密封体(图4，附图标记28)和传感器通道(图4，附图标记33)之间不能蠕变时，也可以在组件中不使用半月结构。一方面在管道44中的燃料泄漏和另一方面发动机机油(图4，附图标记31)的泄漏，由密封件(图4，附图标记30)实现密封，其对密封体(图4，附图标记28)和密封壳体(图4，参考标号32)进行密封。密封件可以包括一个，两个，三个或更多个O形环，或一个或多个密封环。此外，密封件(图4，附图标记30)能够在传感器(图4，附图标记21)和防漏密封体(图4，附图标记28)上滑动。

在组件中，传感器(图4，附图标记21)和防漏密封体(图4，附图标号28)也可以任选地通过柱塞泵壳体(图4，标号29)和弹簧壳体参考标号26)滑动。可选地，新月结构(图4，附图标记34)和/或其它组件也可以在传感器(图4，附图标记21)和防漏密封体(图4，附图标记28)上滑动。在柱塞泵壳体(图4，附图标记29)中安装防漏密封体(图4，附图标记28)之后，并且在弹簧壳体(参见图4，附图标记26)组装之后，传感器信号线(图4，附图标记27)可以在组件中设置有U形间隔件(图4，附图标记25)，其防止传感器被燃烧压力从喷嘴保持器壳体(图4，附图标记11)按压。

此外，为了密封的目的，喷嘴保持器(图4中的标号11)中的传感器(图4，附图标记21)也可以通过压配合(图4，标号22)被应用。燃烧压力传感器(图4，标号21)可以是所有类型的，包括一个或多个压电元件、光纤或应变计。燃烧压力传感器(图4，附图标记21)也可以由密封假体代替，并且燃料压力传感器可以基于与上述相同的安装原理在喷射器中更高的位置放置。燃烧压力传感器(图4，附图标记21)也可以由没有任何燃烧压力传感器的密封假体代替。

此外，在根据本发明的组件中，也可选地，燃烧压力传感器(图4，附图标记21)能够由温度传感器代替。燃烧压力传感器(图4，附图标记21)也能够可选地与温度传感器组合。

在本发明的组件中，还可以包括作为共轨柴油喷射系统操作的一个或两个喷射器。在本发明的组件中也可以包括气体喷射器、微型先导喷射器、主燃料喷射器。该组件也可以由气体喷射器延伸，而后气体喷射器涉及布置成由或从凸轮轴(图2，附图标记6)操作的柴油柱塞泵(图2，附图标记5)的组合，并且在每个发动机循环中泵送压力并喷射。具有其自己的泵系统的气体喷射器的这种组合不会与由共轨供应柴油的系统混淆。

在喷嘴保持器壳体处的气体喷射器(图1，参考图35)有利地放置在柴油喷射器附近(图1，参考图2)。气体喷射器(图3，参考图35)可以放置在柴油喷射器周围(图2，参考图2)，从而冷却柴油喷射器。

此外，在喷嘴保持器壳体处，气体喷射器可以设置有气体泄漏检测(图3，参考图36)，使得在气体喷射器本身的连接部分之间，或气体导轨上的气体喷射器之间，或气缸盖以及喷射器与气罐之间的导管部分，例如喷射器的主体(图3，参考图29和图3参考图26)，可以检测到通过密封件隔离的检测通道(图3，参考图40)的气体泄漏(图3，参考图38)。

本发明的组件可以有利地使得通过电线EDM获得气体流出的气体注入器(图3参考图35)中的孔，由此获得薄的长方形的裂纹状开口，其促进气体的混合。

此外，在本发明的组件中，可以通过跳火来禁用一个或多个气缸，从而允许其他气缸更加努力。结果，剩余的活动气瓶然后被给予更多的燃料，导致较低的λ值，这导致甲烷排放的减少。可选地，使用单独的排气系统可以使用跳火来暂时完全禁用一个排气系统，导致另一个排气系统保持在较高的温度，从而在处理系统之后的排气中产生更有利和更高的温度，之后能够更有效地运作。此外，每720度的曲轴旋转确定的跳跃次数可以均匀分布。发动机曲轴的每720度旋转，跳跃次数可以表示为n，其中n值可以具有零，一或更高的值。额外地或可替代地，每720度曲轴旋转的发动机，其中跳跃次数为n，每m个转数可引入额外的跳火，使得跳火可以获得例如1.1次、2.6次等。本发明的组件中的跳火也可以与主要使用气体作为燃料的双燃料柴油发动机结合使用。

在本发明的组件中，可以应用使用一个或多个FPGA(全可编程门阵列微芯片)而不是一个或多个处理器的电动机控制。电机控制还可以使用一个或多个FPGA(全可编程门阵列微芯片)与一个或多个处理器组合使用。

图6，图7，图8和图9示出了在图4和图5所示的稍微修改的实施例中安装诸如燃烧压力传感器的传感器的连续步骤。因此，用于与前述相似结构的附图标记将加“100”以示区别。如图6所示，信号线127首先插入泵壳体129的传感器通道113和密封壳体132中。插入件通常可以在箭头151的方向上，因为燃烧压力传感器(或其他传感器)121和防漏密封体128可以通过泵壳体129中的传感器通道133。如图7进一步所示，三个密封环130在信号线127上被处理以容纳在密封壳体132中。形成弹簧壳体的元件包括上部弹簧壳体元件126A，中间弹簧壳体元件126B和下弹簧壳体元件126C也位于信号线127上方并且沿着箭头153,155,157的方向抵靠泵壳体129以及彼此相对定位。每个弹簧壳体元件具有允许信号线127以及传感器112和防漏密封体128通过的相应的管道144A，144B，144C。在图8中进一步示出了上，中，下弹簧壳体元件126A，126B，126C如何抵靠泵壳体129定位。在图8所示的安装步骤中，防漏密封体仍然位于对准的管道144A和144B中，并且尚未进入密封壳体132。因此，传感器121的位置仍然低于其最终位置。因此，在下弹簧壳元件126C和容纳传感器121的喷嘴保持器111之间留有足够的空间用于待插入的U形间隔件125。

示意性地，图8还示出了U形间隔件125如何接合在信号线127上。一旦U形间隔件125如图8所示定位，喷嘴保持器111可沿箭头159的方向向上提供。U型间隔件125之后可以容纳在喷嘴保持器111的传感器管道161中。U形间隔件125的外径被制成紧密地配合在传感器导管161的直径内，但是超过下弹簧壳体元件126C的导管144C的直径。

执行图8的步骤的结果在图9中示出。在图9中，弹簧壳体元件126A，126B，126C和喷嘴保持器111的最终位置相对于泵壳体129示出。为了到达这个位置，信号线127已经从箭头163的方向从传感器通道133拉出。因此，防漏密封体128已经进入密封壳体132并且被三个密封环130密封在其中。图9还示出了已经添加了外套筒165以牢固地连接弹簧壳体元件126A，126B，126C和喷嘴保持器111到泵壳体129。

外套筒165有利地拧在泵壳体129上并施加足够的张力以获得各个部件的防泄漏和耐流体压力的连接。

喷射器的替代实施例在图10中示出，其是对应于图2的示意性中心横截面。

图10的燃料喷射器201将由参考标号通常比图1-3中使用的标号多“200”而被提及，以表示相似的结构。

燃料喷射器201适用于内燃机(未示出，但是传统的)的双重燃料操作。该燃料喷射器201的组件包括限定燃料回路的喷嘴保持器211。

该燃料回路包括燃料供给通道207，燃料供应通道207经由单向阀208与电动溢流阀214流体连通。与图1-3的实施例的溢流阀14相比，溢流阀214现在是位于泵205的上游。

作为燃料回路的一部分，泵205通过燃料供应通道209与第一和第二喷射器喷嘴202,203流体连接。

喷嘴保持器211的下游鼻部，其中第一和第二针210,212的末端关闭相应的第一和第二喷射器喷嘴202,203，适于暴露于内燃机的燃烧空间中(未示出，但是传统的)。

由此，与喷嘴保持架211的燃料回路连通的第一喷嘴202,203被配置成将燃料直接喷射到燃烧空间内。

第一喷射器喷嘴202可以是布置成用于点燃存在于内燃机的燃烧空间中的可燃混合物的微型先导喷射器。

与喷嘴保持器的下游鼻部相邻的第一和第二喷嘴202,203由冷却管道或通道204关联，通过该冷却管道或通道204，多余的燃料流过该冷却管道或通道204并且冷却喷射器201的鼻部区域。

在泵205的每个致动下，其在此被体现为活塞或柱塞泵，允许由凸轮轴206实现的单个泵冲程的全部体积流过冷却通道，并且经过第一和第二喷嘴202，203。

喷射器201还包括在燃料回路中的电动溢流阀214，其被控制为根据要输送到第一和第二喷嘴202,203的所需量的燃料打开或关闭。

喷射器201还具有燃料排出口216和用于将未使用的燃料返回到燃料箱(现在示出，但是是传统的)的燃料泄漏出口217。类似于图1-3的实施例，第一和第二喷嘴针的开口也由适当的压缩弹簧218A，218B控制。

根据内燃机的操作周期，泵205由凸轮轴206启动。在该示例中，第一和第二喷嘴针210,212彼此平行。

可选的单向阀250可以额外包括在燃料排放通道213中，燃料排出通道213将冷却通道204连接到溢流阀214，以将泵205的泵吸力限制到燃料供应通道207中。

喷射器301的另一替代实施例在图11中示出。图11的横截面与图2和图10的横截面相对应，而附图标记再次使用相似的结构，以使完整的“200”和完整的“300”分别与来自前面使用过的不同。

燃料喷射器301与迄今为止描述的实施例显著不同，因为第一和第二喷嘴针310,312彼此相对地彼此同心地布置，而不是彼此相邻。

喷嘴保持器311具有内部燃料回路，其包括经由单向阀308与螺线管操作的溢流阀314流体连接的燃料供给通道307。

溢流阀314又与泵305的吸入侧连通，将加压的燃料通过燃料供给通道309排放到同心的第一和第二喷嘴针310,312的外部。

任何未被第一和第二喷嘴302,303喷射的燃料通过围绕喷嘴保持器311的鼻部的冷却通道304循环，其在使用中将暴露于内燃机的燃烧空间。

从冷却通道304，多余的燃料通过排出通道313排放到燃料排出口316。

从弹簧壳体泄漏的燃料经由燃料泄漏出口317排出。离开排出口316和燃料泄漏出口317的燃料可以重复使用并且可以返回到燃料箱。

第一压缩弹簧318A控制第一喷嘴针310的打开压力。第二压缩弹簧318B控制第二喷嘴针312的打开压力。

弹簧特性的选择和溢流阀314的控制再次以与其它实施例所述相似的方式实现。可以在冷却通道304和溢流阀314之间设置可选的另外的单向阀350，以限制泵305对燃料供应通道307的吸入。

在图10和图11的实施例中，与燃料供应相关联的单向阀与泵和喷射喷嘴之间的高压回路隔离。单向阀和/或溢流阀的任何故障因此对内燃机的操作的影响较小，因为燃料喷射量不能失控。

根据图11的实施例，同心喷嘴更容易制造，导致喷射器鼻部的更紧凑的尺寸，并且消除了当喷嘴平行时可能发生的喷嘴的交叉喷射。

因此，描述了至少包括用于内燃机的双重燃料操作的燃料喷射器的组件。该组件包括限定燃料回路并设置有适于与内燃机的燃烧空间连接的鼻部的喷嘴保持器，以及与喷嘴保持器中的燃料回路连通的第一和第二喷嘴，用于直接喷射液体燃料进入内燃机的燃烧空间，用于点燃存在于燃烧空间中的可燃混合物。

与喷嘴保持器的鼻部相邻的第一和第二喷嘴通过冷却通道相互连接。

在第一和第二喷嘴上游的燃料泵的每个致动下，允许在致动燃料泵期间泵送的基本上全部体积的燃料流过冷却通道并且经由第一和第二喷嘴，以提供冷却。

组件还包括燃料回路中的溢流阀。溢流阀的打开和关闭控制要输送到第一和第二喷嘴的液体燃料的量。

因此，如上所述的本发明涉及一种用于具有活塞和曲轴的内燃机的双燃料喷射器，该内燃机运行在作为燃料的大部分气体和少量柴油燃料燃烧以点燃气体混合物上。

根据本发明的双燃料喷射器中的技术的组合包括双喷嘴，基于通过喷嘴鼻部的柴油燃料流动以冷却喷射器的冷却装置，柴油主喷射器，柴油先导喷射器，燃烧压力传感器，温度传感器，可选的柴油压力传感器，气体喷射器，气体泄漏检测系统和跳火算法，其控制喷射器以确保NOx和CH4的排放最小化。

因此，认为本发明的操作和构造将从上述描述和附带的附图中变得显而易见。为了清楚和简明起见，描述特征在本文中被描述为相同或单独的实施例的一部分，然而，应当理解，本发明的范围可以包括具有所描述的全部或一些特征的组合的实施例。

本领域技术人员将清楚，本发明不限于本文所描述的任何实施例，并且可以考虑在所附权利要求的范围内进行可能的修改。

而运动学反转也被认为是固有地公开的并且应当被包含在本发明的范围内。在权利要求中，任何附图标记不应被解释为对权利要求的限制。

当在本说明书或所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”不应以排他性或穷尽意义来解释，而应以包容性意义来解释。因此，如本文所使用的表示为“包括”或“包含”不排除除了列出的那些之外的其它元件，附加结构或附加动作或步骤的存在。此外，“a”和“an”一词不应被解释为限于“只有一个”，而是用于表示“至少一个”，而不排除多个。不具体或明确描述或要求保护的特征可以另外包括在本发明的结构中，而不脱离其范围。表述如：“手段为...”应该被看作：“组件配置为...”或“构件为...的成员”，并且应该被解释为包括所公开的结构的等价物。使用诸如“关键”，“优选”，“特别优选”等表达形式不意在限制本发明。为了延续这种结构，材料或作用被认为是必要的，它们被毫不含糊地表示出来。通常可以在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，技术人员在其权限范围内进行添加，删除和修改。

Claims (33)

1.一种组件，至少包括用于内燃机的双燃料操作的燃料喷射器，所述组件包括限定燃料回路并设置有适于与内燃机的燃烧空间连接的鼻部的喷嘴保持器，以及第一和第二喷嘴，其与喷嘴保持器中的燃料回路连通，用于将液体燃料直接喷射到内燃机的燃烧空间中，用于点燃存在于燃烧空间中的可燃混合物，其中与所述喷嘴保持器的所述鼻部相邻的所述第一和第二喷嘴通过冷却通道相互连接，其中在所述第一和第二喷嘴上游的燃料泵的每次致动下，基本上在所述燃料泵的致动期间泵送的全部燃料量被允许流过冷却通道并经由第一和第二喷嘴，以提供其冷却，其中所述组件还包括所述燃料回路中的溢流阀，并且其中所述溢流阀的打开和关闭控制要输送到所述第一和第二喷嘴的液体燃料的量。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述燃料泵是活塞泵。

3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述活塞泵容纳在喷嘴保持器中。

4.根据权利要求2或3所述的组件，其特征在于，所述活塞泵根据内燃机循环被布置成由凸轮轴致动。

5.根据权利要求2,3或4所述的组件，其中所述活塞泵的致动对应于单个泵行程。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的组件，其中所述第一和第二喷嘴各自具有位于所述喷嘴保持器的所述鼻部处的下游喷射器尖端，用于与内燃机的燃烧空间流体连通。

7.根据权利要求6所述的组件，其中所述冷却通道直接靠近所述下游喷射器尖端。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的组件，其中所述溢流阀位于冷却通道的下游。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的组件，其中所述溢流阀位于燃料泵的上游。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的组件，其中所述第一喷嘴是微型先导喷射器，所述第二喷嘴是主喷射器，其中所述微型先导喷射器具有低于所述主喷射器的打开压力的打开压力。

11.根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述微型先导喷射器的打开压力是这样选择的，使得通过所述溢流阀的足够短的闭合，可以仅通过所述微型先导式燃料喷射器来喷射燃料，这样燃料压力未达到主喷射器打开的打开压力。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的组件，其中所述第一喷嘴与用于控制所述第一喷嘴的打开和关闭的第一喷嘴针相关联，并且其中所述第二喷嘴与用于控制所述第一喷嘴的打开和关闭的第二喷嘴针相关联。

13.根据权利要求12所述的组件，其中所述第一和第二喷嘴针头彼此平行。

14.根据权利要求12所述的组件，其中所述第一和第二喷嘴针彼此同心地布置。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的组件，其中提供或安装有两个以上的喷嘴。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的组件，其中所述第一和第二喷嘴通过压配合安装在所述喷嘴保持器的底部。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的组件，其中，通过较短的弹簧止挡件，所述微型先导式喷射器的第一针适用于比用于柴油燃料剂量严格要求的行程更大的行程，从而允许针移动以增加第一针下的体积，用于更慢地增加燃料的压力，以使得微型先导喷射器在主喷射器也开始打开之前更长时间地喷射。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的组件，其中，在通向活塞泵的燃料供给通道中设置单向阀，使得当泵开始泵送时燃料不能回流到燃料供给通道。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的组件，其中，所述第一和第二喷嘴分别被实施为微型先导式喷射器和主喷射器，并且其中所述微型先导喷射器至少一个设置有一个孔，比主喷射器的孔数更少，或者具有比主喷射器更小的孔。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的组件，其中所述燃料喷射器配备有燃烧压力传感器。

21.根据权利要求20所述的组件，其中所述燃烧压力传感器通过压配合安装在所述喷嘴保持器中，从而将其密封以防止燃料压力和燃烧压力的泄漏。

22.根据权利要求20或21所述的组件，其特征在于，所述燃烧压力传感器通过U形间隔件保持在适当位置，所述U形间隔件的大小不能通过所述燃烧压力传感器上方的弹簧壳体，而是保持在所述喷嘴中的较大直径的管道中持有人。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的组件，其中，从上方向密封体设置两个精确配合的新月，其防止密封体被传感器通道中的流体压力向上移动。

24.根据权利要求23所述的组件，其中所述密封件包括一个，两个，三个或更多个O形环，或一个或多个密封环。

25.根据权利要求20至24中任一项所述的组件，其中传感器和密封体由泵壳体和弹簧壳体容纳体保持。

26.根据权利要求20至25中任一项所述的组件，其中安装有新月。

27.根据权利要求20至26中任一项所述的组件，其中，在所述泵壳体和弹簧壳体的组装中组装之后，传感器信号线被配置U形间隔件，其防止传感器通过燃烧压力从所述喷嘴座被压。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的组件，其中，所述组件整体中还包括作为所述喷嘴保持器的一部分的气体喷射器。

29.根据权利要求28所述的组件，其中，所述气体喷射器邻近所述第一喷嘴定位。

30.根据权利要求28或29所述的组件，其中所述气体喷嘴被定位于至少平行于所述第一喷嘴。

31.根据权利要求30所述的组件，其中所述气体喷射器至少同心地位于所述第一喷嘴周围，以至少冷却所述第一喷嘴。

32.根据权利要求28至31中任一项所述的组件，其中，所述气体喷射器装配有气体泄漏检测，使得在所述气体喷射器本身的连接部分或所述气体喷射器在气轨或气缸盖上的连接部分，喷射器的各部分，包括喷射器形成体，例如喷嘴保持器，弹簧壳体和泵壳体，并且其中的气体泄漏能够通过被周围的密封件隔离的检测通道被检测。

33.根据权利要求28至32中任一项所述的组件，其中，所述气体喷射器中的气体流向外部的孔，通过火花腐蚀获得，形成能有效促进气体燃料混合窄的细长狭缝。