具有碰撞喷射的液体喷射器雾化器的制造方法_4

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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W洗掉油并且造成不完全燃烧。因此,喷射器设计工艺必须相对于总体喷射器布 局考虑包含喷射到碰撞点的最佳长度的几何方面。
[0110] 喷雾羽流几何形状可适当地与气体空间形状匹配,W用于更好地混合。喷雾羽流 被构造为不冲击用于液态燃料的内部金属壁,但在注水应用的情况下,可使其冲击不润滑 的热表面。
[0111] 图6A到图6E示出了制造本发明的一个实施方式的阶段。具体而言,制造工艺始 于喷射器主体,在该主体中形成有柱销阀404。在图6A中,多个第一液体通道406、408从外 部表面410开始钻孔或打孔到喷射器主体402中,并且倾斜W终止于柱销阀404。第一液体 通道408沿着喷射器主体的中屯、轴线定位,而第一液体通道406沿着喷射器主体的外围设 置。
[0112] 如图6C中所示,W某个角度通过喷射器主体的外部表面410钻凿第二组液体通道 412,W在远离第一液体通道406的任一端的交叉点414处与第一液体通道406相交。
[011引如图6C中所示,对第一液体通道406的在外部表面410与交叉点414之间的部分 (由415表示)进行密封。本发明的最终喷射器具有流体路径,该流体路径形成在位于第二 液体通道412的远端处的柱销阀404与喷孔416之间。
[0114]如图抓中所示,本发明的一个实施方式可由用于阀口 404的座部403制造,该座 部与喷射器主体402分开形成。在本实施方式中的座部403具有通道406,在将座部403插 入到喷射器主体402中之前钻穿该通道。在将座部403插入到喷射器主体402中之前,还 在喷射器主体402中形成通道412。当座部403和喷射器主体402连接时,如图抓中所示, 通道406与通道412对准。
[01巧]在图6E(a)和化)中提供了在图6C中所示的交叉点414的特写。如在图6E(a) 中所示,通道406具有直径di;通道412具有直径d。;堵塞的通道部分放大为直径d。并且通 过插入插头P形成长度1。的沉降室SC;该有助于增大喷孔通道412的流动容量。直径d。 是中的大约5倍,并且在图6E(b)中可W看出,在另一个实施方式中,插头P'可 W具有大约45°的倒角,W增大流动容量。流体速度在沉降室SC中降低大约5倍,并且压 力按照正方比例增大。该大幅提高了通过喷孔通道412的液体流。
[0116] 在本发明的一个实施方式中,喷孔可具有插入件,W使喷孔变窄为直径比子通道 (图1,物品11)的内径更小。由于根可据影响本发明的喷嘴的雾化的形状和其他特征的各 种因素,例如,液体的粘度、压力、速度(例如,发动机的rpm),来调节孔口尺寸,所W该尤其 可取,虽然可w出于不同的目的调节孔口尺寸,但对喷嘴巧料中钻孔具有实际的限制。小于 500微米的钻孔(例如,在通道20和30内)非常昂贵,该对于批量生产的物品不可取。因 此,可制造便宜的较大直径通道,但取决于喷嘴的特定应用,喷孔可具有较小的直径,如果 整个通道是该样的直径,则该样小的直径非常昂贵。在一个实施方式中,喷嘴由单一的固体 金属构成。
[0117] 在本发明的背景下,术语"单一的固体金属"表示在W上段落中描述的喷嘴可由单 块金属制成。例如,喷嘴可由单块不诱钢制成,该不诱钢是足W抵抗发动机燃烧室的温度和 压力的材料。
[om] 实例 [011引实例1
[0120] 下面是本发明的一个实例喷嘴的参数,例如,如图中所示。
[0121]
[0122] 根据本发明的一个实施方式,W下参数表示本发明喷嘴的3-喷射实施方式,W用 于将汽油注入到内燃机的汽缸中。
[0123]
阳124]I在图7B中所示的用于该个喷射器的喷雾图案,与在图7A中所示的类似的传统喷 射器炬osch皿EV5 6孔喷射器)相比较。该两个喷射器将水用作液体,在100己下持续 4ms。传统的喷射器(图7A)示出了液体的连贯喷射,(与在图7B中的本发明的喷射器相 比)W用于与喷射器相距大得多的距离。液体的雾化程度在图7B中大得多,并且显然,与 传统的喷射器相比,液体流在短得多的距离中分散。
[0125]实例 2
[0126] 已经证明本发明的喷射器提高了发动机效率,如图8A和图8B中所示。图8A是显 示用于1.化4缸柴油机的燃料流量对发动机负荷的绘图。标有"GDI"的数据是传统的直 接喷射器。标有"Imp.喷射器"的数据是本发明的3孔碰撞喷射的喷射器。在不同的发动 机负荷下,本发明的喷射器示出了比传统喷射器低16% -20%的燃料流量。
[0127] 在图8B中示出了改进的性能的解释。图8B示出了如在图8A中在用于相同的发动 机负荷数据点的上死点(地TDC)之前开始点火(SOI)的程度。图8B示出了,与传统的GDI 喷射器相比,使用本发明的喷射器(标有"Imp.喷射器")开始点火在循环中明显更早的发 生。此外,与使用传统喷射器(例如,在基线数据点处,255化a对215化a)的相应数据点相 比,对于每个数据点,作为归一化平均有效压力(NME巧测量的发动机输出更大。更早的点 火表明燃料的更完全燃烧,该可W解释效率的提高。
[012引该数据还表明,由于由本发明的喷射器造成的改进的雾化促使仅仅在点火之前在 汽缸内的燃料具有大得多的表面面积,并且燃料更少(或者不存在)冲击发动机的内表面, 所W在循环内可W发生燃料点火(至少在柴油机内),从而与传统的喷射器相比,调制本发 明的碰撞喷射的喷射器的喷射时间十分重要。
【主权项】
1. 一种产生雾化液的液体喷射器,包括: a. 向所述喷射器的主体供给的液体的加压源,其中,所述主体具有液体入口、液体计量 装置以及包括喷嘴的液体出口; b. 其中,所述喷嘴包括两个或更多个液体通道,其中,每个液体通道与所述喷嘴的外表 面上的喷孔流体连通,液体的加压液体喷射来自所述喷嘴,其中,每个喷射均瞄准所述喷射 器的外部的共同焦点,其中,加压液体喷射在所述焦点处的碰撞产生雾化形式的液体; c. 其中,所述喷射的夹角在30°至180°之间;并且 d. 其中,所述计量装置在精确的且可控的开始和停止时间提供精确量的液体流。2. -种产生雾化液的液体喷射器,包括: a. 向所述喷射器的主体供给的液体的加压源,其中,所述主体具有液体入口、位于所述 主体中的液体计量装置以及包括喷嘴的液体出口,并且其中,所述主体包括具有带有中心 轴线的总体上圆形截面; b. 其中,所述喷嘴包括中心轴线、内端以及外端,所述喷嘴包括两个或更多个液体通 道,其中,每个液体通道与所述喷嘴的外表面上的喷孔流体连通,液体的加压喷射来自所述 喷嘴,其中,每个喷射均瞄准所述喷射器的外部的共同焦点,其中,加压液体喷射在所述焦 点处的碰撞产生雾化形式的液体; c. 其中,所述喷射的夹角在30°至180°之间;并且 d. 其中,所述计量装置在精确的且可控的开始和停止时间提供精确量的液体流。3. 根据权利要求1或2所述的喷射器,所述喷射器还包括三个或更多个喷孔。4. 根据权利要求3所述的喷射器,所述喷射器还包括至少一个喷孔,所述喷孔限定沿 着所述喷射器的中心轴线的喷射。5. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,每个通道均包括两个部分,第一部分从中 心轴线的外部从所述内端朝向所述外端以一角度延伸,并且第二通道部分与所述第一通道 相交,并且所述第二通道部分朝着所述中心轴线和所述喷嘴的外端以一角度延伸,其中,每 个通道均终止于具有喷孔的所述外端处。6. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,远离喷射的方向可用的理论能量或EOBU 高于产生小于5微米的液滴所需要的分裂能量,其中,施加于液体的压力以及由具有碰撞 点的喷射与中心轴线形成的角度(9 )产生的能量的量大于基于等式EOBU=(△F/p) sin2 0 = 〇XAA计算的能量的量,其中,AF是以kN/m2为单位的所述喷嘴上的压降,P 是以kg/m3为单位的流体密度,〇是流体的表面张力,并且AA是由雾化形成的面积。7. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,在任何喷孔与碰撞点之间的距离均小于两 个最远喷孔之间的距离的3倍。8. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,在任何喷孔与碰撞点之间的距离均小于从 所述喷孔中释放的喷射的液体长度。9. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述液体喷射器将液体喷射到内燃机中。10. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述液体喷射器将液体喷射到往复式内 燃机的燃烧室中。11. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述液体喷射器将液体喷射到旋转式内 燃机的燃烧室中。12. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,液体在所述喷嘴处的速度具有从大约 20m/s到大约500m/s的范围。13. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,施加于液体的压力具有从大约1巴到大 约3000巴的范围。14. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,施加于液体的压力为大约100巴到250 巴,并且所述液体是注入到往复式或旋转式内燃机的燃烧室中的汽油。15. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,施加于液体的压力为大约200巴到2500 巴,并且所述液体是注入到往复式压缩点火内燃机的燃烧室中的柴油型燃料。16. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述液体喷射器将液体注入到内燃机的 进口歧管中。17. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,施加于液体的压力为大约4巴到大约250 巴,并且所述液体通过端口注入到内燃机的进口歧管中。18. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,施加于液体的压力为大约4巴到大约5 巴,并且所述流体通过端口注入到内燃机的进口歧管中。19. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述液体喷射器将液体注入到内燃机的 排放歧管中。20. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述喷嘴在所述外端上限定凹形或凹入 式锥形截面,并且所述喷孔位于所述凹形或凹入式锥形截面内。21. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述喷孔排列成距所述喷嘴的中心轴线 相同的径向距离并且等角地间隔开。22. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述喷孔排列成距所述喷嘴的中心轴线 相同的径向距离并且不等角地间隔开。23. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述喷嘴在所述外端上限定凹形截面,所 述喷孔位于所述凹形截面内,并且所述喷孔的中心排列在与所述喷嘴的中心轴线垂直的单 个平面上。24. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述喷孔的中心排列在与所述喷嘴的中 心轴线垂直的两个或更多个平面上。25. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,对于任何平面上的所有喷孔而言,由喷孔 轴线上的线到在喷嘴的外端处指向相邻喷孔的中心轴线限定的角度是相等的。26. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,对在任何平面上的所有喷孔而言,由喷孔 轴线上的线到在喷嘴的外端处指向相邻喷孔的中心轴线限定的角度是不相等的。27. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,在所述喷嘴的中心处设置有喷孔。28. 根据权利要求1或2所述的喷射器,所述喷射器包括2个到30个喷孔。29. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述喷射器是水喷射器,并且所述液体是 水溶液或水。30. 根据权利要求1或2所述的喷射器,其中,所述喷射器是燃料喷射器,并且所述液体 是碳氢化合物燃料。3
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