锥化，其中，喷射基本上被分散，并且形成喷雾羽流206。尺寸L是从202到205的 距离。长度Lj从喷孔出口延伸到点207,其中，喷雾锥形直径（d 207大约为d。的3到5 倍。
[0070] 由于更多的动能可用于更强的碰撞，所W液体在碰撞之前行进的距离越短，则雾 化就越大。因此，喷射器设计工艺必须相对于总体喷射器布局而考虑结合喷射到碰撞点的 最佳长度的几何方面。
[0071]液体长度在数学上可由W下等式L/d/SM=m(常数）定义，其中，SM=(V/o)X(2APXp)l/2，并且d是喷孔直径。新无量纲数SM是系数。可替换地，液体长度L 可被表示为L=mXSMXd。实际上，更一般的方程可用于特定的压力范围；L/d= (L/d) D+mXSM。在此处，（L/d)。是用实验确定的常数。
[0072] 如果常数m的值假设等于1/0.09157 = 10.92U在现有技术中的实验数据中可 用），则可估计L/dW通过SM用于任何压力AP，如在表1的最后一列中所示。然而，试验 表明该个分析可仅对于喷射速度或压差AP的非常小的值有效。而且，因为由m= 10. 921 预测的值对于AP= 1己而言太低，所W必须通过所需要的控制实验来为每个液体确定常 数m。
[0073]表 1;通过L/d=mXSM模型，估计（L/d) ;m=10. 921 并且（L/d)D=0、dD=0.3mm、 AP=1. 0 己、邦德数B〇=( Pgd/) /0=0. 0122<<1*。
[0074]
[00巧]*表示可w忽略的重力效应。
[0076] 基于第一原理，称为"喷射长度动量模型"的理论可解决在分散之前预测液体喷射 长度的问题。预先分散长度的估计要求在概念上用公式表示'分散液体喷射的条件'。参 照图4,其中，d。是喷孔直径；A。是喷孔面积=nd^pL是液体的密度；P。是空气的密度； AP是在喷孔之上的压降；Vj是在喷孔出口处的喷射速度=(2AP/PJ1/2; 0是液体的表 面张力；L是分散的喷射长度；Cd。是在轴向流动中的汽缸的表面摩擦阻力系数。
[0077] 考虑在与喷孔平面相距距离X处的长度dx的喷射的部件。该个部件的质量是m。 =A"XP户dx，其中，速度dV在dx上变化。部件的动量变化的速率（msXdVMt)是在与 表面张力（0Xdx)和气动摩擦力（l/2pandaXdxXCdeXV2)相反的流动方向上的力。在 结合的相反力仅超过驱动动量力时，想象在该种喷射长度处发生分散。加速度（dv/dt)代 替为（VXdV/dx)，并且假设喷射速度V从在喷孔出口（X= 0)处的Vj线性变化为在分散点 (X =L)或V=Vj(l-x/L)处的 0。力平衡等式虹eXdV/化=(0Xdx) + (l/2Pand〇Xdx XCdcXy2)]采用W下形式；ADPLVdV=0Xdx+a/2PandDXCdcXV/) (l-x/L)dx，其可结合 在X= 0处的边界条件V=Vj之间并且在分散时在X=L时V= 0,W产生；A"XAP= 0L+Pd〇XCdcX(AP/pL)XL/3。
[007引分散的喷射长度的最终表达式是；L= (A"XAP)/[o+CXd"XAP/Pl其中，C=(PaKCdc/：3)。对于Cdc~0. 0而言，W上等式简化为L=AdXAP/o。
[0079] 有趣的是要注意，对于通过具有相等的直径d。的喷孔操作的两种流体（例如，水 和柴油），在分散的喷射长度等于：APe=(0，-〇D) (P"xPD)/[CXd"X(p"-Pd)]时，具 有共同的喷射压力AP。。
[0080]根据；Cdc=3X(ow-〇D)(PwXPD)/[PanXd0XAPcX(口"-口0)]，基于经验/ 实验数据输入的表面摩擦阻力系数Cd。可独立地交叉检查或估计。
[0081] 基于W上模型，对于压力AP的样品范围，对水和柴油进行计算，屯二0. 3mm并且 假定值Cdc。在图5A到图5C中，显示了AP=1己到100己并且Cdc= 0.〇、〇.05和0. 1的 实例结果。
[0082] 本发明的一个方面在于，碰撞喷射大体上或者完全减少了液体喷射的正向渗透， 据此，液体或喷雾羽流长度始终比行程长度或在活塞表面与喷射器喷嘴之间的距离更短。 本发明的一个方面还在于，在喷射器附近发生喷射的分散，其中，由所施加的压力给予液体 的大量动能被引向由液体喷射的雾化。
[0083] 使液体雾化所需要的能量由液体的表面张力控制。必须施加引导远离液体的运动 方向的比表面张力更大的力来实现雾化。雾化所需要的能量或作业（W)由W= 0XAA规 定，其中，0是表面张力，并且AA是雾化产生的面积。喷射的比能由可用的总比能（TASE) 规定，其由TASE=AP/p表示。响应于远离喷射的运动方向分散的用于雾化的能量由 E0BU=(AP/p)sin20规定，其中，0是在喷射与由碰撞点和羽流或喷射器主体的运动 方向形成的轴线之间形成的角度。与较大的角度相比，对于较小的角度0而言，喷射在更 远的距离处接触，并因此，需要更大的能量或压力来实现雾化。
[0084] 还可使用喷射的速度来表示能量。在传播方向的速度由V= (2AP/p)l/2规定， 其中，P是液体的密度。可使用W上等式计算初始喷射的理论速度，并且可基于动量守恒 来计算在碰撞之后的喷射速度。可使用与端动剪切和阻力相关的等式来计算在碰撞之后的 进一步雾化。
[0085] 本发明的一个方面在于产生直径小于5微米并且在另一个实施方式中小于1微米 的液滴。可W使用W上等式，计算来自连续射流的雾化液滴W及每个单位质量或容量的液 滴的面积W及产生该种雾化所需要的能量。
[0086] 因此，本发明使用至少两个喷射生成雾化，该喷射在远离喷射或E0BU的方向可 用的理论能量高于产生小于5微米的液滴所需要的分散能量的点处发生碰撞，其中，施加 于液体的压力W及由具有碰撞点和轴线的喷射形成的角度产生的能量的量大于基于等式 E0BU= (A P/p)sin20=0 X A A计算的能量的量。在另一个实施方式中，本发明使 用至少S个喷射生成雾化，在远离喷射或E0BU的方向可用的理论能量高于产生小于5微 米的液滴所需要的分散能量的点处发生碰撞，其中，施加于液体中的压力W及由具有碰撞 点和轴线的喷射形成的角度产生的能量的量大于基于等式E0BU=(AP/p)sin20= 曰X A A计算的能量的量。在又一个实施方式中，本发明使用至少两个喷射生成雾化，在 远离喷射或E0BU的方向可用的理论能量高于产生小于1微米的液滴所需要的分散能量的 点处发生碰撞，其中，施加于液体中的压力W及由具有碰撞点和轴线的喷射形成的角度产 生的能量的量大于基于等式E0BU = (AP/ P) sin20=0XAA计算的能量的量。在另 一个实施方式中，本发明使用至少=个喷射生成雾化，在远离喷射或EOBU的方向可用的理 论能量高于产生小于1微米的液滴所需要的分散能量的点处发生碰撞，其中，施加于液体 中的压力W及由具有碰撞点和轴线的喷射形成的角度产生的能量的量大于基于等E0BU= (AP/p)sin20 =oXAA计算的能量的量。图10是等高线图。
[0087]如果1血的液体雾化W产生直径为D(ym)的液滴，那么由于雾化AA= 6/D而 产生Wm2为单位的区域。克服表面张力所需要的能量是为单位的60/D，其中，表面张 力0WN/m为单位。下面在表3中估计并且提供ImL各种液体（例如，汽油、柴油、酒精或 水）所需要的能量E0BU。
[008引表2提供了该些液体在雾化产生直径为Dym的液滴时的性能，并且表3提供了每mL液体的E0BU。还在表3中提供了完全蒸发1克液体E0EV所需要的能量。在表4中提供 了用于该些液体的在从0. 4己到4000己的各种喷射压力下可用的总比能。表5 (a)和表 5(b)分别提供了通过从30°到90°的各种碰撞角度所需要的喷射压力，W提供充分的能 量，从而用于分散（即，雾化）和蒸发。
[0089] 表2;液体性能；V是运动粘度；0是表面张力；P是流体密度
[0090]
[0092] 表3;所选液体的分散和蒸发的比能
[0093]
[0094] 表4 ;在各种压力下可用的总比能TASE(J/gm)
[0095]
[009引表5(a) 各种碰撞角度0克服表面张力所需要的压差（AP)(AFW己为单 位）
[0097]
[009引表5 (b):W各种碰撞角度0蒸发Igm所需要的压差（AP) (APW己为单位）
[0099]
[0100]
阳101]从在W上表格中的数据中显而易见的是，对于特定的液体，必须选择喷射的数量、 喷射压力APW及碰撞角度0，W满足雾化、羽流形状、尺寸W及方向的要求。
[0102] 重要的是，通过在W上表格中表示的压力，正确地估计从喷嘴中喷出的液体喷射 的理论速度。
[0103] 在本发明中，碰撞点尽可能接近喷孔出口表面，但必须避免背面冲击。而且，碰撞 喷射长度比从喷嘴中喷出的喷射的液体长度（L)更短。如果在包含喷孔中屯、的平面中的圆 形的直径是D。。并且在喷射轴与喷射器主体轴线之间的角度是0，则碰撞长度L。确定为L。 =D"y2Sin0。碰撞点与喷孔出口点的距离小于3倍D。。。在另一个实施方式中，该距离小 于2倍D。。。换言之，碰撞点与喷孔相距的距离比与喷孔相交的圆形的直径或比相隔最远的 两个喷孔之间的距离更短。
[0104] 由于更多的动能可用于更强烈的碰撞，所W液体在碰撞之前必须行进的距离越 短，雾化就越有效。
[0105] 图5A、5BW及5C示出了仅通过实例为从1至Ij100己的压降变化计算的分别用于水 和柴油的液体喷射长度。可W从屯2的关系中，计算任何喷孔直径（50ym到lOOOym) 的液体喷射长度。
[0106] 本发明在发动机的燃料或水喷射中提供了优于现有技术方法的雾化。特别地，由 喷嘴中的本发明的液体通道构造提供的喷射的向内锐角是优于现有技术的大幅改进，非常 接近喷射器主体地提供了非常有效的雾化，并且防止液体流冲击发动机中的内部固体表 面，该可洗掉油并且造成不完全燃烧。该在现代高压缩发动机内尤其重要，其中，接近上死 点（TDC)的喷射时间较为重要，并且在TDC处的顶部空间可W非常小。
[0107] 在一个实施方式中，雾化造成将液体的细微和均匀的悬浮液形成为空气（或实质 上的水蒸气或喷射的燃料）并且在内燃机中造成尽可能接近TDC或旋转式发动机的内死点 (IDC)的完全燃烧。如果施加充分的压力，则大量液体、燃料、或水、或其任何混合物（包括 在水、或燃料、或其混合物内的固体溶液）几乎立即蒸发。
[0108] 本发明的用于往复式W及旋转式内燃机的液体喷射器具有计量机构，例如，柱销 阀，W用于控制进入往复式发动机或用于旋转式发动机的连续流量控制系统中的液体（例 如，液态燃料）的量和/或时间。
[0109] 本发明向内燃机中为燃料或水喷射提供了优于现有技术方法的雾化。特别地，由 喷嘴中的液体通道构造提供的喷射的向内锐角（2 0 >90° )是优于现有技术的大幅改进， 非常接近喷射器主体地提供了非常有