导管式燃料喷射的制作方法

大多数现代发动机是直喷式发动机，以致发动机的每个燃烧缸都包括配置成将燃料直接喷射到燃烧室中的专用燃料喷射器。尽管直喷式发动机表现出发动机技术相对于以往的设计(例如，汽化器)在提高发动机效率和减少排放物方面有所改进，但是直喷式发动机可能会产生相对较高水平的某些不希望的排放物。

背景技术：

发动机排放物可能包括由富燃料和贫氧燃料混合物的燃烧产生的碳烟。包括扩散火焰的富燃料部分产生的微小碳颗粒的碳烟通常产生于发动机的燃烧室中，该发动机可在中到高负荷下运行。碳烟危害环境，是美国国家环境保护局(EPA)限制的一种排放物，并且是第二大气候强迫物质(二氧化碳是最主要的)。目前，通过排气系统中的又大又昂贵的颗粒过滤器将碳烟从柴油发动机的废气中去除。还可能必须利用其他燃烧后处理，例如NOx选择性催化还原、NOx捕集、氧化催化剂等。必须维护这些后处理系统，从而能够持续且有效地减少碳烟/颗粒及其他不期望的排放物，并因此在初始设备成本及后续维护方面为燃烧系统增加了额外的成本。

燃烧技术的焦点是在较稀混合物中燃烧燃料，因为这样的混合物趋向于产生较少的碳烟、NOx和潜在的其他限制的排放物，例如碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)。一种这样的燃烧策略为抬举火焰稀燃(LLFC)。LLFC是不产生碳烟的燃烧策略，因为在大致小于或等于2的当量比下发生燃烧。当量比是燃料与氧化剂的实际比率除以燃料与氧化剂的化学计量比。LLFC可以通过在燃烧室中增强燃料与原料气(即，具有或不具有额外的气相化合物的空气)的局部混合来实现。

技术实现要素：

以下是本文要详细描述的主题的简要概述。本发明内容不旨在限制权利要求的范围。

本文描述了设计为相对于在常规燃烧室构造/布置中发生的混合而提高燃烧室内部的局部混合速率的多种技术。提高的混合速率用于形成包括燃料和原料气的一种或多种局部预混合混合物，其特征在于较低的峰值燃料与原料气比，目的是在点燃局部预混合混合物及随后的燃烧过程中能够在燃烧室中最少的产生或不产生碳烟。为了能够混合燃料和原料气以产生具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物，可以将燃料射流引导为穿过导管的孔(例如，沿着管体、中空圆柱体)，其中燃料的通过使得原料气被吸入孔中，从而在孔内产生湍流，产生燃料和吸入的原料气的增强的混合。燃烧室内的原料气可以包括具有或不具有额外的气相化合物的空气。

局部预混合混合物的燃烧可以发生在燃烧室内，其中燃料可以是任何合适的可燃或易燃液体或蒸汽。例如，可根据多个表面来形成燃烧室，该多个表面包括缸孔的壁(例如，形成在发动机缸体中)、缸盖的火焰板表面以及在缸孔内进行往复运动的活塞的活塞顶。燃料喷射器可安装在缸盖中，其中燃料通过燃料喷射器的头端中的至少一个开口喷射到燃烧室中。对于燃料喷射器头端中的每个开口，导管可以与其校准，以使得由燃料喷射器喷射的燃料能够穿过导管的孔。流过孔的高速燃料射流局部产生的低压导致原料气被吸入到导管的孔中。由于管体壁和燃料射流中心线之间较大的速度梯度而产生的强烈湍流，这种原料气与燃料迅速混合，导致形成离开导管的、具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物，以在燃烧室中经历后续的点火和燃烧。

在一实施方式中，导管可以具有沿其长度形成的多个洞或狭槽，以在燃料沿着孔通过的过程中能够进一步将原料气吸入导管的孔中。

在另一实施方式中，导管可以由管体形成，其中管体的壁彼此平行(例如，中空圆柱体)，因此导管的第一端处的孔(例如，入口)的直径与导管的第二端处的孔(例如，出口)的直径相同。在另一实施方式中，管体的壁可以不平行，以使得管体的第一端处的孔的直径不同于管体的第二端处的孔的直径。

导管可以由适于在燃烧室中应用的任何材料形成，例如含金属材料(例如钢、因科镍合金(INCONEL)、哈斯特合金(HASTELLOY)，...)、含陶瓷材料等。

在另一实施方式中，导管可在将燃料喷射器插入燃烧室之前就附接到燃料喷射器，其中包括燃料喷射器和导管的组件定位成形成燃烧室的一部分。在另一实施方式中，燃料喷射器可以位于燃烧室中，并且导管随后附接到燃料喷射器。

在发动机的运行期间，导管的孔内部的温度可以小于燃烧室内的环境温度，使得混合物的点火延迟增加，并且在自点火之前的燃料和原料气的混合与将燃料直接喷射到燃烧室中相比得到了进一步的改进。

上述发明内容只是简单概述，以便提供对本文所讨论的系统和/或方法的一些方面的基本理解。该概述不是本文所讨论的系统和/或方法的广泛概括。其并非旨在确定关键/主要元件或划定这样的系统和/或方法的范围。其唯一的目的是以简化的形式呈现一些概念作为稍后呈现的更详细描述的前序。

附图说明

图1为示例性燃烧室装置的截面图。

图2为示出了形成示例性燃烧室装置的火焰板、阀、燃料喷射器和导管的示意图。

图3为包括燃料喷射器和导管布置的示例性燃烧室装置的特写图。

图4为具有圆柱形构造的导管的示意图。

图5A为具有非平行侧面的导管的示意图。

图5B为具有沙漏轮廓的导管的示意图。

图5C为具有漏斗形轮廓的导管的示意图。

图6A-6C示出了包括沿着其长度的多个洞的导管。

图7A和7B为示出了位于燃烧室中的燃料喷射器和导管组件的示意图。

图8A和8B示出了包括三个导管和螺纹附接部分的示例性布置。

图8C为附接到燃料喷射器组件的导管组件的示意图。

图9A和9B示出了利用导管来引导形成燃料喷射器的头端中的开口。

图10为示出了用于产生具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物以用于在燃烧室中点燃的示例性方法的流程图。

图11为示出了用于将包括燃料喷射器和至少一个导管的组件定位在燃烧室中的示例性方法的流程图。

图12为示出了用于将燃料喷射器处的至少一个导管定位在燃烧室中的示例性方法的流程图。

图13为示出了利用导管来引导形成头端中的开口的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本文提出了多种技术，涉及利用一个或多个导管来在燃烧之前产生具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合的燃料与原料气混合物，主要目的是最小化和/或消除碳烟(或其他不期望的颗粒/排放物)的产生。相同的附图标记用于指示贯穿技术的相同元件。在下面的描述中，出于解释的目的阐述了许多具体细节，以提供对一个或多个方面的透彻理解。然而，可以显而易见的是，这些方面可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，以框图形式示出了公知的结构和设备，以帮助描述一个或多个方面。

此外，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有说明或者从上下文清楚可见，否则短语“X采用A或B”旨在表示任意自然的包含性置换。也就是说，通过以下任何情况来满足短语“X采用A或B”：X采用A；X采用B；或X采用A和B两者。此外，除非另有说明或从上下文清楚可见针对单数形式，否则本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”通常应被解释为表示“一个或多个”。另外，如本文所使用的，术语“示例性”旨在表示用作某事物的说明或举例，并不旨在表示偏好。

图1、图2和图3示出了用于导管式燃料喷射系统的示例性构造。图1为贯通燃烧室组件100的截面图，其中该截面图是沿图2的X-X线截取的。图2示出了构造200，其为燃烧室组件100在图1的方向Y上的平面图。图3示出了构造300，其为图1和图2中所示的燃料喷射组件的放大图。

图1-图3共同示出了组合为形成燃烧室105的多个常用部件。在一实施方式中，燃烧室105具有大体上圆柱形的形状，其限定在发动机(未全部示出)的曲轴箱或发动机缸体115内形成的(例如，加工的)缸孔110内。燃烧室105在一端(第一端)由缸盖125的火焰板表面120进一步限定，而在另一端(第二端)由可在缸孔110内进行往复运动的活塞135的活塞顶130限定。燃料喷射器140安装在缸盖125中。喷射器140具有头端145，其穿过火焰板表面120突入到燃烧室105中，使得其可以直接将燃料喷射到燃烧室105中。喷射器头端145可包括多个开口146(孔口)，燃料通过该开口喷射到燃烧室105中。每个开口146都可具有特定形状，例如圆形开口，此外，每个开口146都可具有特定开口直径D3。

此外，燃烧室105中具有位于其中的一个或多个导管150，其可用于经由喷射器140的开口146(下文进一步描述)引导喷射在燃烧室105中的燃料。根据内燃机的常规操作，进口阀160用于使原料气能够进入燃烧室105中，排气阀165用于根据燃烧室中发生的燃烧过程使燃烧室105中形成的任意燃烧产物(例如，气体，碳烟等)能够排出。燃烧室105内的原料气可包括具有或不具有额外的气相化合物的空气。

图2示出了可结合到燃烧室105中的多个入口阀160和多个排气阀165。并且，如图2所示，一个或多个导管150可围绕头端145布置，其中，根据图4的构造400，导管150可以是管体或中空圆柱体，其包括具有外径D1的外壁152，及贯穿导管150的长度的内孔153，其中内孔153具有直径D2。如图4所示，导管150可以形成为圆柱形，以使得外壁152的内表面154与外壁152的外表面155平行，因此导管150的第一端处的第一开口157与导管150的第二端处的第二开口158具有相同的直径，例如，第一开口157(例如，入口)的直径＝D2＝第二开口158(例如，出口)的直径。导管150的第一端可定位为最靠近(接近、邻近、邻接)开口146，而导管150的第二端相对于导管150的第一端的位置定位为远离开口146。在一实施方式中，如本文进一步描述的那样，外壁152的厚度可以沿着导管150的长度变化，使得当外壁152的外表面155为圆柱形时，内表面154可以渐缩和/或具有圆锥形状。在另一实施方式中，导管150的长度L可以为任何想要的长度。例如，导管150的长度L可为开口146的标称直径D3的约30倍至约300倍之间，例如约30×D3至约300×D3。

转到图3，如前所述，头端145可以包括多个开口146，以使燃料180能够穿过其中(例如，燃料喷射)。通过初始体积的燃料180流动穿过喷射器140，随着初始燃料180穿过各个开口146，可以根据位于头端145的开口146的数量和尺寸形成多股燃料射流185。被喷射的燃料185的喷射方向可以根据图3所示的中心线来描述。因此，导管150可以与燃料射流185的中心线同校准(例如，同轴)，使得燃料射流185从开口146离开并且穿过导管150的孔153。根据图3和图4，导管150的第一(近)端部157可以定位成接近相应的开口146，其中第一端部157可以定位成使得在导管150的第一端部和开口146之间出现间隙G。导管150的第二(远)端部158可定位于燃烧室105中，使得导管150从头端145伸出并进入燃烧室105中。

如前所述，在燃料和原料气的富油混合物经历燃烧的情况下可能产生碳烟，这是不期望的。因此，期望具有当量比大致小于或等于2的燃料/原料气混合物。随着各股燃料射流185行进穿过各个导管150的孔153时，在导管150内部产生压力差，使得燃烧室105中的原料气也被吸入导管150中。由于导管孔153(在此处，流体速度为零)和燃料射流185的中心线(在此处，流体速度大)之间的高速度梯度产生的强烈湍流，原料气与燃料185迅速混合。湍流条件可以提高燃料射流185和被吸入的原料气之间的混合速率，其中燃料185和原料气在孔153中的混合程度可大于会在燃料射流185被简单地喷入填充了原料气的燃烧室105而不穿过导管的常规构造中产生的混合程度。对于常规构造，与根据构造100的通过使燃料射流185穿过导管150所实现的相比，燃料射流185与原料气混合会经受较少量的湍流。

根据图3，在燃料射流185的区域186处，燃料射流185包括大体积的富燃料混合物，而在燃料射流185的区域187处，燃料射流185经受与吸入的原料气的混合，产生在区域187处的、与在区域186处的富燃料混合物相比局部更加预混合的混合物。因此，根据图1-4中所示的构造100，燃料185和原料气之间在导管150中发生高度混合，产生具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合的燃料/原料气混合物，其在点燃和燃烧混合物时(例如，通过活塞135的运动引起的压缩加热)导致产生的碳烟比常规布置所达到的量更少。在区域187处的“足够贫”的混合物的当量比可在0和2之间，而在区域186处的“过于富”的混合物为当量比大于2的混合物。

在一实施方式中，导管150的孔153的直径D2可大于导管150的第一端157邻近的相应开口146的直径D3。例如，D2可比D3大出约5倍、D2可比D3大出约50倍，D2可具有比D3大出任何数量级的直径，例如，在比D3大出约5倍到比D3大出50倍等的范围内选择的数量级。

如图3所示，导管150可相对于火焰板表面120校准，在导管150和火焰板表面120之间具有θ°的校准度。θ可以是任意期望值，其范围从0°(例如，导管150被校准为平行于火焰板表面120形成的平面P-P)到任意期望值，其中导管150的校准可与燃料射流185的行进中心线校准。在燃料射流185在被校准为基本上平行于火焰板表面120、平面P-P的方向上离开燃料喷射器140的相应开口146的一实施方式中，也可将导管150校准为基本上平行于平面P-P。对于导管150的校准的考虑是防止与活塞135的往复运动、进气阀160和排气阀165发生干扰，例如，应当将导管150校准为使其不与活塞顶130、进气阀160和排气阀165进行接触。

尽管图4示出了导管150具有壁152的外表面155平行于内表面154(例如，孔153自始至终具有恒定直径D2)的圆柱形形状，导管150也可以形成有任何期望的截面。例如，在构造500中，如图5A所示，导管510可以形成为具有渐缩的外壁515，使得在导管500的第一端处的第一开口520(例如，入口)的直径D4不同于在导管510的第二端处的第二开口530(例如，出口)的直径D5。构造500可以被认为是正圆锥体的中空截头体。在另一构造550中，如图5B所示，导管560可形成为具有“沙漏”轮廓的外壁565，其中中心部分可具有比导管560的分别的第一端和第二端的直径D7(第一开口)和D8(第二开口)更窄小的直径D6。应当理解，第一开口的直径D7可与第二开口的直径D8具有相同直径，或D7＞D8，或D7＜D8。另外，尽管为了简化说明图5A-C中所示的导管壁轮廓包括直线，但是应当理解这些壁轮廓也可以由分段弯曲的线产生。在另一构造570中，如图5C所示，导管580可形成为具有“漏斗形”轮廓的外壁585，其中中心部分具有的直径D9与导管580的第一端的第一开口处的直径D10相同，而直径D9小于导管580的第二端处的第二开口的直径D11。可替代地，导管580可相对于开口146转向，使得直径为D11的开口可定位于开口146处，从而在从直径为D10的开口射出之前限制燃料185的通过。虽然本文中没有描述，但是应当理解的是，根据本文提供的一个或多个实施方式，可以利用其他导管轮廓。

此外，如图6A-C所示，导管的管状壁可具有形成在其中的至少一个洞(穿孔，孔眼，开口，孔隙，狭槽)，以使得原料气能够在燃料穿过导管通过期间进入导管。根据图6A的构造600，示出了导管610，其中导管610已制造有多个洞H₁-H_n，其形成在导管610的一侧并延伸穿过壁620且进入内孔630，其中n为正整数。应当理解，尽管图6A示出了在导管610的壁620中形成了五个孔H₁-H_n，但是也可以利用任意数量的孔和相应的布置来实现原料气的吸入以及原料气与穿过导管610的燃料的随后混合。孔H₁-H_n可以利用任何合适的制造技术形成，例如常规钻孔、激光钻孔、电火花加工(EDM)等。

图6B的构造601为导管610的截面图，其示出了燃料射流685在喷射器头端145处从开口146喷出，并且穿过导管610的孔630。燃料射流685最初包括富燃料区域687。然而，随着原料气被吸入孔630中，燃料685和原料气发生混合(如前所述)，使得区域688包括具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物，其中在随后的燃烧过程中，“足够贫”的混合物经过燃烧，产生最少碳烟或不产生碳烟。如图所示，对于构造601，导管610的第一端611和头端145之间没有分离(例如，没有间隙G)；导管610的第一端611抵接开口146。对于构造601，当由于导管610的第一端611和头端145之间缺少间隙而阻止了原料气进入孔630时，将洞H₁-H_n结合到导管610中能够使原料气通过洞H₁-H_n吸入到孔630中，从而能够形成局部预混合射流685。尽管导管610被示出为与头端145垂直校准(例如，平行于)，但导管610可相对于头端145(及开口146)以任何角度定位，以使得燃料射流685能够流过导管630。

图6C示出了替代构造602，其中导管610的第一端611定位为接近头端145和开口146，其中间隙G将导管610的第一端611与头端145分开。间隙G能进一步使原料气吸入到导管610中，以补充通过洞H₁-H_n吸入到孔630中的原料气。

根据本文的多种实施方式，多个导管可定位为接近喷射器头端145，由此可将多个导管附接到喷射器头端145，并且可将喷射器头端145和导管组件定位于缸盖125/火焰板表面120中，以形成燃烧室。例如，根据图7A和7B中所示的构造700，可将导管150附接到可在支撑块720中与喷射器140结合在一起的套筒710(护罩)或类似结构。缸盖125可包括开口730，根据图7B，其中相对于火焰板表面120(例如，平面P-P)定位支撑块720、喷射器140、套筒710和导管150，从而能够定位喷射器140和导管150，以形成燃烧室105，其中可相对于喷射器140的相应的开口146定位相应的导管150，从而使燃料射流(例如燃料射流185)能够穿过孔153。

在另一实施方式中，喷射器头端可以已经定位于火焰板处，并且导管可以随后附接到喷射器头端。如图8A和8B的构造800所示，定位环810具有附接到其上的多个导管150。定位环810可包括用于附接定位环810的装置，例如，定位环810的内表面815可以具有螺纹，其中导管150各自通过连接器817附接。如图8C的构造850所示，定位环810和导管150可与喷射器140组合组装。套筒820或类似结构具有并入其中的喷射器140，还可包括与定位环810的附接机构匹配的附接装置，例如，套筒820可以包括螺纹端825，定位环810可以拧到该螺纹端825上，其中可相对于注射器140的相应开口146定位相应的导管150，从而使燃料射流(例如，燃料射流185)能够穿过孔153。

应当理解，围绕喷射器头端145布置的导管150的数量可以是任意期望数量N(例如，与头端145中的开口146的数量一致)，其中N是正整数。因此，虽然图2示出了包括六个导管150的配置200，但是图8A和8B示出了包括三个导管150的构造800，相对于喷射器头端145处的三个开口146定位这三个导管150。

一方面，为了使燃料和原料气在导管孔中的混合最大化，可有利的使来自燃料喷射器中的开口的燃料的排放方向与孔的中心线精确地共同校准。为了实现这种精确的共同校准，可以利用孔来帮助形成开口。在图9A和9B中示出了这种方法。如图9A所示，导管150被定位为(例如，如参考图7A、7B、8A、8B、8C所述的那样)，使得导管150的第一端157抵接(例如，没有间隙G)喷射器头端145。导管150相对于火焰板表面120的平面P-P以及期望的行进中心线被校准为期望的角度θ°，燃料射流(例如，燃料185、685)将沿着该行进中心线行进。

通过根据需要定位的导管150，可以在头端145处形成开口146。在一实施方式中，开口146可以通过电火花加工(EDM)形成，然而，应当理解的是可以利用任何合适的制造技术来形成开口146。如图所示，导管150可用于使得EDM操作能够以期望的角度执行，例如，导管150可用于以一定角度引导工件(例如，EDM电极)引导一定角度，从而能够形成具有一定校准度的开口146，从而使燃料射流能够在行进中心线的方向上流动。应当理解，尽管图9A和9B示出了导管150抵接喷射器头端145，此外沿导管150的长度没有开口，但还可以使用其他布置(例如，图1-8C中所示的多种构造中的任一种)。例如，可将导管150的第一端157定位成接近喷射器头端145，例如，在它们之间具有间隙G。在另一示例中，导管150可包括沿其长度的一个或多个洞(例如，洞H₁-H_n)。在另一示例中，可根据构造700或850中的任一个将导管150附接为接近喷射器头端145。

导管150可由适于在燃烧室中应用的任何材料形成，例如含金属材料(如钢、INCONEL、HASTELLOY等)、含陶瓷材料等。

应当理解，本文提出的多种实施方式均适用于任何类型的燃料和氧化剂(例如氧气)，其中这样的燃料可以包括柴油、喷气燃料、汽油、原油或精炼石油、石油馏出物、烃(正链、直链、或环烷烃、芳烃)、含氧化合物(例如醇类、酯类、醚类、酮类)、压缩天然气、液化石油气、生物燃料、生物柴油、生物乙醇、合成燃料、氢气、氨气等，或它们的混合物。

此外，已经参照压缩点火发动机(例如，柴油发动机)对本文提出的多种实施方式进行了描述，然而，实施方式可应用于任何燃烧技术，例如直喷式发动机、其他压缩点火发动机、火花点火发动机、燃气涡轮发动机、工业锅炉、任何燃烧驱动系统等。

此外，除了减少碳烟的产生之外，本文提出的多种实施方式还可以减少其他不期望的燃烧产物的排放。例如，通过利用充足的贫燃料的混合物(例如，在射流185的区域187处)，可以降低一氧化氮(NO)和/或包含氮和氧的其他化合物的产生。此外，如果燃烧过程中在导管的孔(例如，导管150的孔153)的出口处产生恰当的混合物，则可以降低未燃烧的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的排放。

图10-13示出了涉及形成具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物以最小化地产生在燃烧过程中形成的碳烟和其他不期望的排放物的示例性方法。虽然该方法被示出和描述为一系列按顺序执行的动作，但是应当理解和意识到该方法不受顺序的次序限制。例如，一些动作可以按照与本文所描述的顺序不同的顺序发生。此外，一个动作可以与另一个动作同时发生。此外，在某些情况下，可能不需要所有动作来实现本文所描述的方法。

图10示出了用于在燃烧之前提高燃料的混合的方法1000。在1010处，将导管定位和/或校准为接近燃料喷射器的头端中的孔眼。导管可以是中空管体，其具有由外壁形成的内孔。如前所述，通过引导燃料穿过导管的内孔，将原料气引入到导管中同时发生湍流混合，导致产生离开导管的、具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物。进一步如上所述，可以在外壁中形成多个洞，以便于从燃烧室进一步吸入更多的原料气，从而便于形成具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物。

在1020处，燃料可以通过燃料喷射器喷射，其中燃料穿过孔眼并进入到导管的孔中。燃料穿过导管导致燃料与吸入到孔中的原料气混合，以使混合水平能够形成所需要的、具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物。

在1030处，离开导管的、具有较低的峰值燃料与原料气比的局部预混合混合物可以根据内燃机的操作进行点燃。与在常规内燃机或装置中使用的“过于富”的混合物的燃烧形成的大量不期望的排放物相比，局部预混合的混合物的点燃导致微量形成或不形成碳烟。

图11示出了用于将至少一个导管定位于燃料喷射器处以结合到燃烧室中的方法1100。在1110处，可将至少一个导管定位于燃料喷射器的头端处的开口附近。在一实施方式中，燃料喷射器可以放置在套筒中以形成组件，使得燃料喷射器的头端从套筒的第一端突出。至少一个导管可以附接到套筒的第一端，使得校准该至少一个导管，从而当燃料射流穿过燃料喷射器中的相应开口时，燃料射流穿过导管中的孔。至少一个导管可以通过任何合适的技术(例如焊接，机械附接等)附接到第一套管体的端部。

在1120处，可将包括燃料喷射器、套筒和至少一个导管的组件放置在缸盖的开口中，从而能够根据需要相对于进一步形成燃烧室的一部分的缸盖的火焰板表面的平面P-P对燃料喷射器的头端和至少一个导管进行定位。

图12示出了用于将至少一个导管定位于并入燃烧室中的燃料喷射器上的方法1200。在1210处，可将燃料喷射器放置在缸盖的开口中，从而能够根据需要相对于缸盖的火焰板表面的平面P-P对燃料喷射器的头端进行定位。缸盖与活塞顶和缸孔的壁结合形成燃烧室。在1220处，可将至少一个导管附接到燃料喷射器的头端或接近燃料喷射器的头端，从而可相对于从燃料喷射器的头端的每个开口喷射的燃料的关于每个校准的导管的行进方向来定位和/或校准该至少一个导管。

图13示出了用于利用导管来引导形成燃料喷射器头端中的开口的方法1300。在1310处，导管位于燃料喷射器的头端处，其中，导管可以被定位成抵接头端，或者定位成在导管的第一(近)端之间具有间隙G。可根据将燃料从燃料喷射器喷射到燃烧室中的方向校准导管，例如，相对于燃烧室的火焰板表面的平面P-P以θ°的角度校准导管。

在1320处，可以在燃料喷射器的头端中形成开口。如前所述，导管可用于引导开口的形成。例如，如果开口通过EDM形成，则导管的孔可用于将EDM电极引导到燃料喷射器的头端上将形成开口的点。随后可以根据标准EDM工序形成开口。因此，开口形成在期望的位置，例如，相对于形成导管孔的轮廓的圆的中心放置在中央。此外，例如，开口的壁可被校准为平行于中心线以使得沿着导管的孔喷射的燃料射流能够位于孔内的中央，从而使燃料与从燃烧室吸入的原料气之间的混合最大化。

进行关于测量碳烟炽光的实验，其表明了当使用导管将燃料喷射到燃烧室中时是否实现LLFC。在实验中，实现了LLFC，例如，不形成碳烟的化学反应在整个燃烧事件中持续。利用OH*化学发光来测量火焰的抬举长度(例如，燃料喷射器开口(孔眼)和自点火区之间的轴向距离)。OH*是在发动机内部发生高温化学反应时产生的，并且其最上游位置表示从喷射器到燃料开始燃烧处的轴向距离，例如，抬举长度。

表1中示出了实验过程中的条件。

表1：燃烧室的操作条件

对表现出高碳烟炽光信号饱和度的基线自由传播射流(“自由射流”)的火焰进行观察，表明在导管没有放置到位的情况下产生了大量的碳烟。接下来，对导管射流的燃烧进行研究。对多种导管直径和导管长度进行测试，包括约3mm、约5mm和约7mm的导管内径，以及约7mm、约14mm和约21mm的导管长度。

随后使用与以上针对自由射流所述的相同的成像条件和类似的操作条件进行这种导管射流实验，其中3mm内径×14mm长的平头钢导管被定位为在下游距离喷射器约2mm(例如，间隙G＝约2mm)。煤烟炽光信号表现出几乎不饱和，这表明产生了最少的碳烟(如果有的话)。在基线实验中，当导管后火焰轴向移动跨过燃烧室时，导管后火焰没有像自由射流火焰一样广泛扩散。导管引起的混合的组合(如前所述)、并且进一步根据导管的热传递产生以中心线为中心的燃烧火焰。导管在低于燃烧室中的环境条件(例如，950K)的温度下运行，因此，导管允许喷射的燃料在比会在自由射流火焰中经历的更低的温度环境中行进(例如，在导管的孔内)。

在燃料流过导管的过程中产生的湍流度通过确定针对导管的孔内条件的雷诺数(Re)来计算。根据方程式1(Eqn.1)：

其中ρ是环境密度，V是速度，L是导管直径，并且μ是动态黏度。速度V根据方程式2(Eqn.2)计算：

其中P_inj为燃料喷射压力，P_amb为环境压力，并且ρ_f为燃料的密度。运行条件在Eqn.1和Eqn.2中的应用产生的雷诺数至少为1×10⁴，表明在导管内存在湍流条件。

如前所述，例如，由于通过喷射的高速度的燃料射流185在导管入口附近创建的局部低压，燃料射流185穿过导管150的湍流使得燃料射流185与从导管150的外部吸入的原料气混合(例如，通过间隙G和/或孔H₁-H_n)。在导管150内建立的湍流混合速率可以被认为是导管内的速度梯度的函数，其将与在给定轴向位置处的中心线流体速度除以在给定轴向位置处的导管直径大致成比例。

以上已经描述的内容包括一个或多个实施方式的示例。当然，不可能为了描述上述方面而对上述结构或方法的每个可想到的变型和替换进行描述，但是本领域一般技术人员可以认识到，对各个方面的许多进一步的变型和置换是可能的。因此，所描述的方面旨在包括落入所附权利要求的主旨和范围内的所有这样的改变、变型和变换。此外，就术语“包括”在说明书或权利要求书中的使用而言，与术语“包含”在权利要求中作为“包含”被用做过渡词时被解释的一样，该术语意指包含性的。