[发明专利]用于内燃发动机的双燃料系统及其限制泄漏密封策略

说明书

技术领域

本发明总体上涉及双燃料系统，更具体地涉及限制用于双燃料系统的燃料喷射器中的经泄漏路径的泄漏。

背景技术

气体燃料发动机因其相对于液体燃料压燃式发动机而言具有燃烧彻底的能力而为公众所知。然而，气体燃料也因其难以被成功地点燃而为公众所知。一些气体燃料发动机利用火花塞，而其它气体燃料发动机则利用被压燃的少量引燃燃料——诸如蒸馏柴油燃料——使较大量的诸如天然气的气体燃料开始燃烧。在这些后述的发动机中，气体燃料可被供给到发动机进气歧管中或者经计量直接进入到单独的气缸内，在所述气缸内气体燃料在响应于引燃柴油喷射被点燃之前与空气混合。

在许多双燃料发动机系统中，液体燃料和气体燃料的喷射受控于与气体燃料共轨和液体燃料共轨两者连通的、在燃料喷射器内的两个单独的针阀。已知使用同心针阀的设计，其中使用内阀和外阀中的一个来打开和关闭气体燃料出口，使用内阀和外阀中的另一个来打开和关闭液体燃料出口。在其它系统中，使用相邻但不共轴的针阀。一种已知的相邻针阀设计采用了来自液体燃料共轨的液压控制压力，该液压控制压力施加到与工作端头对置的针阀中的每一者的顶端，所述工作端头控制对应的喷嘴出口的打开和关闭。液体轨压力也施加至控制液体燃料喷射的阀的开启液压表面。在控制气体燃料喷射的阀的情况中，气体燃料共轨的压力施加至阀的主开启液压表面。在又一已知的系统中，美国专利7,627,416似乎教导了一种双燃料共轨设计，在该设计中液体柴油燃料和天然气燃料两者都从与各发动机气缸相关联的单个燃料喷射器中喷射出来。该专利意识到可能存在这样的情况，即，由于天然气燃料供给耗尽或可能出现在该系统的天然气部分中的某些故障，发动机将需要仅以液体柴油燃料(模式)运行。然而，与仅以液体燃料运行相关联的一些问题和困难在该专利中既未明确也未解决。

发明内容

在一个方案中，本发明提供了一种用于内燃发动机的双燃料系统，其包括液体燃料供给源、气体燃料供给源和燃料喷射器。该燃料喷射器包括喷射器体部，该喷射器体部限定有气体燃料喷嘴出口、与所述液体燃料供给源流体连通的液体燃料通路、与所述气体燃料供给流体连通的气体燃料通路。所述燃料喷射器还包括气体燃料阀，该气体燃料阀在所述喷射器体部内在缩回位置与前伸位置之间被引导，所述气体燃料通路与所述气体燃料喷嘴出口之间的流体连通分别在所述缩回位置和所述前伸位置被接通和阻断。所述喷射器体部和所述气体燃料阀一起形成泄漏路径，该泄漏路径用于液体燃料的从所述液体燃料通路到所述气体燃料通路的、响应于这两条通路之间的压降的受控泄漏。所述燃料喷射器还包括限制泄漏密封件，其具有暴露至所述液体燃料通路的流体压力的外表面和暴露至所述泄漏路径的流体压力的内表面，该限制泄漏密封件位于所述气体燃料阀周围，使得该限制泄漏密封件响应于所述压降的增大而变形成与所述气体燃料阀密封接触。

在另一方案中，本发明提供了一种用于内燃发动机中的双燃料系统的燃料喷射器，该燃料喷射器包括喷射器体部，该喷射器体部限定有在液体燃料入口与液体燃料出口之间延伸的液体燃料通路，和在气体燃料入口与气体燃料喷嘴出口之间延伸的气体燃料通路。燃料喷射器还包括气体燃料阀，该气体燃料阀在所述喷射器体部内在缩回位置与前伸位置之间被引导，所述气体燃料通路与所述气体燃料喷嘴出口之间的流体连通分别在所述缩回位置和所述前伸位置被接通和阻断，用于控制气体燃料从所述气体燃料喷嘴出口到所述内燃发动机中的气缸内的喷射。所述喷射器体部和所述气体燃料阀一起形成从所述液体燃料通路到所述气体燃料通路的泄漏路径。所述燃料喷射器还包括限制泄漏密封件，其具有暴露至所述液体燃料通路的流体压力的外表面和暴露至所述泄漏路径的流体压力的内表面。该限制泄漏密封件处于第一状态并能响应于从所述液体燃料通路到气体燃料通路的压降的增大而变形到第二状态，在所述第一状态下所述内表面与所述气体燃料阀之间具有间隙并允许液体燃料经所述泄漏路径的受控泄漏。在所述第二状态下所述内表面与所述气体燃料出口阀密封接触用以限制泄漏。

在又一方案中，本发明提供了一种用于限制内燃发动机中双燃料系统的液体燃料向气体燃料侧迁移的方法，其包括：增大从液体燃料通路到气体燃料通路的压降，所述液体燃料通路和所述气体燃料通路经由泄漏路径而相互流体连通，所述泄漏路径由所述双燃料系统的燃料喷射器中的气体燃料阀和喷射器体部形成。该方法还包括使限制泄漏密封件响应于所述压降的增大而变形成与所述气体燃料阀密封接触，并借助于所述密封接触减少液体燃料经所述泄漏路径的泄漏。

附图说明