专利名称：多液囊喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷射器，更具体地，涉及多液囊喷射器，该多液囊喷射器在低载荷区域进行用于预混合燃烧的燃料喷射操作，并且在中/高载荷区域进行用于扩散燃烧的燃烧喷射操作，使得有可能在整个载荷区域中的发动机燃烧效率最大化。
背景技术：
通常，喷射器具有在喷嘴尖端处在喷射器圆周方向形成的孔，使得燃料可以通过针状物的移动经由该孔排出。这样的喷射器根据燃料喷射的类型被归类为VCO (阀覆盖孔口)喷嘴类型喷射器和液囊喷嘴类型喷射器。VCO喷嘴类型喷射器构造成使得针状物的尖端完全阻塞喷嘴，而液囊喷嘴类型喷射器构造成使得针状物不完全阻塞喷嘴。然而，用于燃料喷射的多个孔仅在这种喷射器的圆周上的固定位置处形成。据此，指示喷射器的孔形成角度的锥角，固定成一个角度，并且总是形成恒定的喷射角度而不管发动机载荷区域的载荷为多少。当由喷射器的孔形成的锥角为恒定的，从而使得燃料以恒定的燃料喷射角度喷射时，发动机仅进行常规的燃烧而不管发动机的载荷为多少。常规燃烧指的是扩散燃烧，且该方法通常在发动机的中/高载荷区域是有利的，但是由于特别地在低载荷区域中烟和NOx增多，因此增加了产生大量污染物的可能性。减少烟和NOx的方法的实例包括HCCI (均质充量压缩点火)。当应用到发动机的低载荷区域时，HCCI可以显著减少烟和NOx。在这种情况下，必须满足这样的先决条件，即应该使得与通常的扩散燃烧相比从喷射器的孔喷射燃料的角度为较小的。燃料的小喷射角度意味着锥角相对较小,并且意味着在喷射器中形成的孔具有相对较小的角度。然而，如上所提及的，其孔具有固定锥角的喷射器的基本限制在于，由于恒定的喷射角度，因而在低载荷区域和中/高载荷区域中均仅实现了扩散燃烧。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的多个方面致力于提供一种多液囊喷射器，其在低载荷区域以比在中/高载荷区域中用于扩散燃烧的喷射器锥角相对更小的锥角喷射燃料，由此在低载荷区域中可获得预混合燃烧，在以单一喷射器在中/高载荷区域中可获得扩散燃烧，有可能在整个载荷区域中使得发动机燃烧效率最大化，并且特别显著地降低在低载荷区域中由于烟和NOx带来的污染物。本发明的多个方面提供多液囊喷射器，其包括:喷嘴，所述喷嘴包括喷嘴室，所述喷嘴室分成中央空间和侧部空间，所述中央空间与轴向中心线重合并沿着轴向中心线连接至喷嘴尖端部分以形成燃料流动通过其中的空间，所述侧部空间与所述中央空间同心以形成用于另一燃料的流动空间，并且所述侧部空间相对于所述中央空间更短；针状物，所述针状物分别可移动地位于中央流动空间和分开的侧部空间中；主液囊，所述主液囊形成在喷嘴中以使得燃料由于位于所述中央流动空间中的针状物的移动而喷射，从而使得所述主液囊与中央流动空间相连通，进而使得喷射的燃料形成低载荷锥角；以及副液囊，所述副液囊形成在喷嘴中以使得燃料由于位于分开的侧部空间中的针状物的移动而喷射，从而使得所述副液囊与分开的侧部空间相连通，进而使得喷射的燃料形成相对于所述低载荷锥角大的中/高载荷角度。所述针状物可以具有这样的构造，其中主液囊和副液囊彼此重合。所述主液囊可以形成在喷嘴的鼻部部分处以与所述中央空间相连通，所述喷嘴的鼻部部分为喷嘴的突出尖部，所述副液囊可以形成在会聚体中以与分开的侧部空间相连通，所述会聚体形成在喷嘴鼻部与喷嘴本体之间。所述主液囊可以根据喷射器的致动器和针状物的形状而变化，而所述副液囊可以具有容积比主液囊小的圆柱形。所述副液囊可以分为左副液囊和右副液囊，所述左副液囊和右副液囊相对于形成主液囊处的喷嘴鼻部的轴向中心线彼此对称，并且所述左副液囊和右副液囊可以具有相同的直径和形状。所述左副液囊和右副液囊可以设置在绕着喷嘴的轴向中心线的圆柱形的圆周处。所述左副液囊的喷射角度和所述右副液囊的喷射角度可以具有相同的角度或不同的角度。所述喷嘴的中央空间和分开的侧部空间可以在喷嘴本体的内部分开，从而使得不同的燃料流动而不被混合。根据本发明的多个方面，当在低载荷区域中获得预混合燃烧和在中/高区域中获得扩散燃烧时，发动机燃烧效率可以在整个载荷区域中得以最大化。此外，由于本发明实现了在低载荷区域中的例如均质充量压缩点火(HCCI)的预混合燃烧，所以由烟和NOx带来的污染物可得以显著减少。此外，由于燃料在低载荷区域中以比在中/高载荷区域中用于扩散燃烧的喷射器锥角相对更小的锥角喷射，因此预混合燃烧和扩散燃烧都可以无需另外的系统构造而实现。通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式
，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
图1和2是显示根据本发明的示例性多液囊喷嘴类型喷射器的喷嘴部分的截面视图。图3A和图3B显示了本发明的示例性多液囊喷嘴类型喷射器根据其操作区域的喷射状态。应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部件。
具体实施例方式下面将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。参照图1，喷射器包括针状物1、喷嘴2和燃料喷射孔，所述喷嘴2具有喷嘴室6，在喷嘴室6处至少两个燃料流动空间被分开，所述燃料喷射孔用于在低载荷区域以基于在中/高载荷区域进行燃料喷射的锥角相对小的锥角进行燃料喷射。燃料喷射孔包括主液囊11以及副液囊12和13，主液囊11用于进行适于在低载荷区域中的预混合燃烧的燃料喷射，使得燃料通过具有喷嘴2的轴向中心线0-0的中央空间喷射，副液囊12和13用于进行适于在中/高载荷区域中的扩散燃烧的燃料喷射，使得燃料喷射至中央空间的左侧和右侧。副液囊12和13包括形成在主液囊11的左侧上的左副液囊12和形成在主液囊11的右侧上的右副液囊13。尽管在各个实施方式中示出了副液囊12和13包括左副液囊12和右副液囊13，但是应用于实际喷射器的左副液囊12和右副液囊13沿着形成在喷嘴2的中心线0-0周围的圆柱形的圆周布置。通常，在中/高载荷区域进行燃料喷射的锥角被称为中/高载荷锥角，而在低载荷区域进行燃料喷射的比中/高载荷锥角小的锥角被称为低载荷锥角。根据各个实施方式的喷射器的详细构造如下。针状物I包括主鼻部Ia以及左副鼻部Ib和右副鼻部lc，所述主鼻部Ia位于喷嘴2的中心处与喷嘴2的轴向中心线0-0重合，左副鼻部Ib和右副鼻部Ic形成在主鼻部Ia的左侧和右侧，从而相对于轴向中心线0-0彼此对称。左副鼻部Ib和右副鼻部Ic的左向和右向参照图1确定。为此目的，形成在喷嘴2中的喷嘴室6被分为中央空间和侧空间，中央空间连接至喷嘴2的尖端部分，与轴向中心线0-0重合，以形成燃料流动通过的空间，侧空间与中央空间同心以形成用于另一燃料的流动空间，并且被分开成相对于中央空间为较短的。喷嘴室6将在下文详细描述。一旦针状物I组装在喷嘴2中，针状物I的主鼻部Ia位于喷嘴2的尖端部分处，从而位于具有低载荷锥角的主液囊11中，在低载荷区域中的预混合燃烧燃料以低载荷锥角喷射，而针状物I的左副鼻部Ib和右副鼻部Ic位于比主液囊11高的位置处，从而位于具有中/高载荷锥角的左副液囊12和右副液囊13中，在中/高载荷区域中的扩散燃烧燃料以中/高载荷锥角喷射。主液囊11以及左副液囊12和右副液囊13将在下文详细描述。如上所述，左副液囊12和右副液囊13设置在绕着喷嘴2的轴向中心线0_0的圆柱形的圆周处。同时，喷嘴2包括容纳针状物I的喷嘴本体3、喷嘴尖端以及喷嘴室6，在所述喷嘴尖端处具有不同燃料喷射角度的主液囊11以及左副液囊12和右副液囊13形成在喷嘴本体3中，所述喷嘴室6与主液囊11以及左副液囊12和右副液囊13相连通并与针状物I形成燃料流动通道。喷嘴2为喷射器的主要元件，并以多个部件(未描述)实现了喷射器的操作。这些部件与用于通常的喷射器的那些部件相同。喷嘴尖端包括喷嘴鼻部4和会聚体5，在喷嘴鼻部4处形成主液囊11并同时与喷嘴的轴向中心线0-0重合，所述主液囊11突出以形成喷嘴的尖端并具有预设的燃料喷射角度，会聚体5从喷嘴鼻部4同心扩展为相对于喷嘴鼻部4的轴向中心轴线0-0对称，并具有形成另一预设燃料喷射角度的左副液囊12和右副液囊13。喷嘴室6包括主室7以及左副室8和右副室9，主室7通过利用容纳针状物I的喷嘴2的喷嘴本体3而对应于其中心，左副室8和右副室9相对于主室7彼此对称。主室7与形成在喷嘴鼻部4中用于燃料喷射的主液囊11相连通。左副室8与形成在会聚体5中用于燃料喷射的左副液囊12相连通。右副室9与形成在会聚体5中不同位置处用于燃料喷射的右副液囊13相连通。应用于喷射器的左副液囊12和右副液囊13设置在绕着喷嘴2的轴向中心线0-0的圆柱形的圆周处。如上所述，喷嘴室6被分成主室7、左副室8和右副室9，它们分别与主液囊11、左副液囊12和右副液囊13相连通，使得供给主室7的燃料在低载荷区域喷射，而供给左副室8和右副室9的燃料在中/高载荷区域喷射。因此，在根据多个实施方式的喷射器中，燃料管线可以分成低载荷区域和中/高载荷区域。为此目的，尽管喷射器使用分类的燃料管线连接至与主室7连接的燃料管线以及与左副室8和右副室9连接的另一燃料管线，但是燃料管线可以分别在单个管线中延伸并接着在喷射器的内部中分类。在根据多个实施方式的多液囊类型喷射器的结构特征中，喷射器的使用范围可以变化。举例而言，由于燃料通过主液囊11的喷射，因此可以使用在低载荷区域中指定的喷射器，或者由于燃料通过左副液囊12和右副液囊13的喷射，因此可以使用在中/高载荷区域中指定的喷射器。
特别地，连接至喷射器主液囊11的燃料管线和连接至左副液囊12和右副液囊13的燃料管线可以不同地配置。举例而言，如果汽油燃料供给连接至主液囊11的燃料管线，柴油燃料供给连接至左副液囊12和右副液囊13的燃料管线，则使用汽油燃料和柴油燃料两者的双燃料车辆可以仅使用一个喷射器，由此带来各种益处。这样的双燃料车辆还可以以相同的方式应用至汽油-LPG车辆或者柴油-LPG车辆。同时，参照图2，根据多个实施方式的喷嘴尖端以及主液囊11和左副液囊12和右副液囊13之间的相互关系可得以确定。亦即，喷嘴尖端的总高度通过与轴向中心线0-0重合并形成尖端部分突出形状的喷嘴鼻部4的高度A，以及从喷嘴鼻部4的高度A的位置向上扩展直至与喷嘴本体3的外表面重合的会聚体5的高度B来确定。通常，如果确定了喷嘴鼻部4的高度A，则考虑喷嘴鼻部4的直径和喷嘴本体3的外直径而确定会聚体5的高度B。这是由于形成在喷嘴鼻部4中的主液囊11的锥角处于低载荷区域中，而形成在会聚体5中的左副液囊12和右副液囊13的锥角处于中/高载荷区域中。主液囊11通过液囊连接孔Ila形成，液囊连接孔IIa形成为与喷嘴本体3的主室7相连通，而液囊连接孔Ila通过位于主室7中的主鼻部Ia阻塞或打开。这样，主液囊11的形状根据针状物2选择成通常的喷嘴类型，通常的喷嘴类型指的是其根据喷射器的致动器和针状物的形式加以确定。如上所述，由主液囊11形成的锥角指的是低载荷锥角。左副液囊12和右副液囊13通过液囊连接孔12a和13a形成，液囊连接孔12a和13a形成为分别与左副室8和右副室9相连通，并且液囊连接孔12a和13a分别通过位于左副室8和右副室9中的左副鼻部Ib和右副鼻部Ic阻塞或打开。接着，当切断喷射器时应该调节左副液囊12和右副液囊13的燃料滴落量，因此，左副液囊12和右副液囊13具有圆柱形状，所述圆柱形状具有相对较小的体积。如上所述，由左副液囊12和右副液囊13形成的锥角指的是中/高载荷锥角。在多个实施方式中，主液囊11的喷射角度a设定为在低载荷区域中所需的锥角的角度，左副液囊12的喷射角度b和右副液囊13的喷射角度c设定为在中/高载荷区域中所需的锥角的角度。左副液囊12的喷射角度b和右副液囊13的喷射角度c是相同的。然而，左副液囊12的喷射角度b和右副液囊13的喷射角度c如果必要的话可以为不同的。同时，图3A显示了这样的状态，在该状态中喷射器根据在低载荷区域中的在燃烧室中实现的预混合燃烧而加以控制。如所示，在喷射器中，主鼻部Ia由于针状物I的移动而打开液囊连接孔I Ia,因此，供给的燃料通过主液囊11喷射。然后，由于左副鼻部Ib和右副鼻部Ic导致针状物I的移动保持液囊连接孔12a和13a的阻塞状态，因此通过左副液囊12和右副液囊13的燃料喷射不进行。
因此，当喷射器仅通过具有比左副液囊12和右副液囊13的锥角相对更小的锥角的主液囊11喷射燃料时，可进行适于在燃烧室中实现的预混合燃烧的燃料的喷射。因此，预混合燃烧可以在低载荷区域中进行，由于烟和NOx引起的污染物可以通过预混合燃烧而显著减少。同时，图3B显示了这样的状态，在该状态中喷射器根据在中/高区域中的在燃烧室中实现的扩散燃烧而加以控制。如图3B中所示，在喷射器中，由于针状物I的移动，液囊连接孔12a和13a通过左副鼻部Ib和右副鼻部Ic打开，因此，供给的燃料通过左副液囊12和右副液囊13喷射。然后，当针状物I的移动保持主鼻部Ia的液囊连接孔Ila的阻塞状态时，通过主液囊11的燃料喷射不进行。因此，当喷射器仅通过具有比主液囊11的锥角相对更大的锥角的左副液囊12和右副液囊13而喷射燃料时，可进行适于在燃烧室中实现的扩散燃烧的燃料的喷射。因此，扩散燃烧在中/高载荷区域中进行，并且通过扩散燃烧在中/高载荷区域中所需的中/高速度输出可得以维持，维持相同的水平而不增加烟或NOx。特别地，由于当操作区域由低载荷区域转化为中/高载荷区域时燃料喷射也由主液囊11转化至左副液囊12和右副液囊13，所以即使燃烧方式由预混合燃烧转化为扩散燃烧也不会发生中/高速度损失。根据多个实施方式的多液囊喷射器包括主液囊11以及副液囊12和13，主液囊11位于喷嘴2的中心处，从而使得喷射的燃料可以形成低载荷锥角，由此喷射燃料用于预混合燃烧，副液囊12和13位于喷嘴2的侧部上，从而使得喷射的燃料可以形成比低载荷锥角相对更大的中/高载荷锥角，由此喷射燃料用于扩散燃烧。由此，烟和NOx在低载荷区域中可得以显著减少，同时以单一喷射器保持中/高载荷区域的特征。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语左和右等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。前表面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前表面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
权利要求
1.一种多液囊喷射器，其包括: 喷嘴，所述喷嘴包括喷嘴室，所述喷嘴室形成中央空间和侧部空间，所述中央空间沿着轴向中心线延伸至喷嘴尖端以形成燃料流动通过其中的空间，所述侧部空间与所述中央空间同心以形成用于另一燃料的流动空间，并且所述侧部空间相对于所述中央空间更短； 针状物，所述针状物分别可移动地位于中央流动空间和分开的侧部空间中； 主液囊，所述主液囊形成在喷嘴中以使得燃料由于位于所述中央流动空间中的针状物的移动而喷射，从而使得所述主液囊与所述中央流动空间相连通，进而使得喷射的燃料形成低载荷锥角；以及 副液囊，所述副液囊形成在喷嘴中以使得燃料由于位于分开的侧部空间中的针状物的移动而喷射，从而使得所述副液囊与分开的侧部空间相连通，进而使得喷射的燃料形成相对于所述低载荷锥角大的中/高载荷角度。
2.根据权利要求1所述的多液囊喷射器，其中所述针状物具有这样的构造，其中所述主液囊和所述副液囊一致。
3.根据权利要求1所述的多液囊喷射器，其中所述主液囊形成在喷嘴的鼻部部分处以与所述中央空间相连通，所述喷嘴的鼻部部分为喷嘴的突出尖部，所述副液囊形成在会聚体中以与分开的侧部空间相连通，所述会聚体形成在喷嘴鼻部与喷嘴本体之间。
4.根据权利要求3所述的多液囊喷射器，其中所述主液囊根据喷射器的致动器和针状物的形状而变化，而所述副液囊具有容积比主液囊小的圆柱形。
5.根据权利要求4所述的多液囊喷射器，其中所述副液囊分为左副液囊和右副液囊，所述左副液囊和右副液囊相对于形成主液囊处的喷嘴鼻部的轴向中心线彼此对称，并且所述左副液囊和右副液囊具有相同的直径和形状。
6.根据权利要求5所述的多液囊喷射器，其中所述左副液囊和右副液囊设置在绕着喷嘴的轴向中心线的圆柱形的圆周处。
7.根据权利要求5所述的多液囊喷射器，其中所述左副液囊的喷射角度和所述右副液囊的喷射角度具有相同的角度或不同的角度。
8.根据权利要求6所述的多液囊喷射器，其中所述左副液囊的喷射角度和所述右副液囊的喷射角度具有相同的角度或不同的角度。
9.根据权利要求1所述的多液囊喷射器，其中所述喷嘴的中央空间和分开的侧部空间在喷嘴本体的内部分开，从而使得不同的燃料流动而不被混合。
全文摘要
一种多液囊喷射器，包括位于喷嘴中心处的主液囊使得喷射的燃料形成低载荷锥角以喷射燃料用于预混合燃料，和位于喷嘴侧部处的副液囊使得喷射的燃料形成相对于低载荷锥角更大的中/高载荷锥角以喷射燃料用于扩散燃烧。因此，在低载荷区域中的烟和NOx显著减少，同时以单一喷射器保持了中/高载荷区域的特征。
文档编号F02M61/18GK103089509SQ20121030800
公开日2013年5月8日 申请日期2012年8月27日 优先权日2011年11月8日
发明者丁玹声, 崔坮, 李兴雨 申请人:现代自动车株式会社