[发明专利]用于双燃料的单致动器燃料喷射器

说明书

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NO_X气体，其受到要求NO_X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。