具有构造成用于偏移定位的喷射孔组的发动机中的燃料喷射器和发动机操作方法与流程

文档序号:42525822发布日期:2025-07-22 18:43阅读:21来源:国知局

本公开总体上涉及一种在燃料喷射器中具有多个喷射孔组的内燃发动机,并且更具体地涉及燃料喷射器中的孔组中的孔,所述孔具有与到活塞边缘的距离直接相关地变化的孔尺寸范围。


背景技术:

1、内燃发动机在世界范围内广泛用于载具推进、发电、液体和气体处理以及许多工业应用。燃料和空气在发动机气缸内燃烧以产生驱动联接到曲轴的活塞的压力和温度的快速上升。火花点火发动机通常采用液体石油馏出物燃料(诸如汽油)或气体燃料(诸如天然气、甲烷、丙烷、各种混合物),并且在一些应用中甚至采用气态氢。压缩点火发动机利用诸如柴油馏出物燃料、生物柴油等的燃料,这些燃料可以在活塞的压缩冲程中用空气自动点火。近年来的研究投资已越来越集中于发动机在燃料利用(尤其是气体燃料)方面的灵活性。

2、燃料价格往往是动态的,并且气体燃料可能具有期望利用的燃烧或排放特性。某些发动机平台允许以液体燃料和气体燃料中的任一者或两者操作。单独的柴油燃料倾向于相对容易自动点火,但可能具有某些不期望的排放。另一方面,气体燃料可能具有期望的排放曲线,但可能表现出诸如点火故障或爆震的点火问题,或遭受燃烧稳定性问题。在气体燃料和空气以化学计量的稀薄当量比燃烧的所谓稀薄燃烧应用中,这样的挑战可能特别严重。

3、双燃料发动机可以采用液体燃料的燃烧启动引燃喷射来点燃气体燃料的主充量,并且利用燃烧可预测性和可控性来解决这些问题中的一些问题。在柴油的使用是不期望的或不可用的情况下,双燃料发动机还可以采用火花塞来点燃气体燃料。工程师继续寻求用于双燃料和其他发动机中的燃烧相位控制和其他目的的改善策略,包括用于在所谓的仅柴油模式下操作的扩展能力。在coldren的欧洲专利第1275840a2号中阐述了一种示例性双燃料发动机。


技术实现思路

1、在一个方面,一种发动机包括发动机壳体,所述发动机壳体具有形成在其中的气缸,以及活塞,所述活塞在所述气缸中可移动并且包括燃烧碗,以及围绕所述燃烧碗周向地延伸并且限定活塞中心轴线的环形边缘。所述发动机还包括燃料喷射器尖端,所述燃料喷射器尖端具有第一孔组和第二孔组,所述第一孔组包括在所述气缸内以第一靶向型式布置并且围绕第一尖端轴线分布的多个孔,所述第二孔组包括以第二靶向型式布置并且围绕第二尖端轴线分布的多个孔。所述第二尖端轴线从所述活塞中心轴线偏移,使得在垂直于所述活塞中心轴线的投影平面中,在所述第二孔组中的多个孔与所述环形边缘之间限定多个孔-边缘距离。所述第二孔组中的多个孔具有与相应的孔-边缘距离直接相关地变化的孔尺寸范围。

2、在另一方面,一种操作发动机的方法包括使限定活塞中心轴线的活塞朝向发动机中的气缸中的上止点位置移动,以及将液体燃料的第一喷射从燃料喷射器尖端中的从所述活塞中心轴线偏移的副孔组喷射到所述气缸中。所述方法还包括根据基于所述副孔组在所述燃料喷射器尖端中的布置的靶向型式并且根据基于所述副孔组中的孔的变化尺寸的穿透型式使第一喷射的喷射流前进通过所述气缸。所述方法还包括将液体燃料的第二喷射从所述燃料喷射器尖端中的主孔组喷射到所述气缸中,并且使第二喷射的喷射流前进通过所述气缸。所述方法还包括在所述气缸中压缩点燃第一喷射和第二喷射的液体燃料。

3、在又一方面,一种燃料喷射器包括喷嘴,所述喷嘴具有带有主尖端部分和副尖端部分的喷射器尖端,形成在所述主尖端部分中的主孔组,以及形成在所述副尖端部分中的副孔组。所述喷嘴还具有形成在其中的至少一个液体燃料供应通道,所述至少一个液体燃料供应通道延伸到所述主孔组和所述副孔组。所述主尖端部分限定第一尖端轴线,并且所述副尖端部分限定从所述第一尖端轴线偏移的第二尖端轴线。所述主孔组包括围绕所述第一尖端轴线以第一靶向型式布置的多个孔,并且所述副孔组包括围绕所述第二尖端轴线以第二靶向型式布置的多个孔。所述副孔组中的多个孔具有喷射角范围,以及与相应的喷射角直接相关地变化的孔尺寸范围。



技术特征:

1.一种发动机(12),包括:

2.根据权利要求1所述的发动机,其中:

3.根据权利要求1或2所述的发动机,其中所述第一靶向型式包括较宽的喷射角,并且所述第二靶向型式包括至少一个较窄的喷射角;并且

4.根据权利要求1所述的发动机,其中:

5.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机,其中所述第二尖端轴线从所述第一尖端轴线偏移,并且还包括在所述燃料喷射器尖端内可移动并且构造成分别打开和关闭所述第一孔组和所述第二孔组的第一止回件(98)和第二止回件(100)。

6.根据权利要求5所述的发动机,其还包括加压液体燃料供给(28)、将所述加压液体燃料供给流体地连接到所述燃料喷射器尖端的液体燃料供应管道、气体燃料供给(38)以及流体地定位在所述气体燃料供给与所述气缸之间的气体燃料进入阀(48)。

7.一种操作发动机(12)的方法,包括:

8.根据权利要求7所述的方法,其中使所述第一喷射的喷射流前进包括使所述喷射流朝向形成在所述活塞的边缘(74)中的勺部(78)前进,并且使所述第二喷射的喷射流前进包括使所述喷射流前进到所述活塞中的燃烧碗(72)中;并且

9.根据权利要求8所述的方法,其中所述副孔组包括在相对于所述活塞中心轴线的径向向外位置处的较小孔(114),以及在相对于所述活塞中心轴线的径向向内位置处的较大孔(116);并且

10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法,其中:

11.一种燃料喷射器(36),包括:

12.根据权利要求11所述的燃料喷射器,其中所述第一靶向型式包括较宽的喷射角,并且所述第二靶向型式包括至少一个较窄的喷射角。

13.根据权利要求11或12所述的燃料喷射器,其中燃料喷射器中心轴线限定在所述第一尖端轴线和所述第二尖端轴线之间,并且所述副孔组中的多个喷射孔包括在相对于所述燃料喷射器中心轴线的径向向内位置处的较小孔(114),以及在相对于所述燃料喷射器中心轴线的径向向外位置处的较大孔(116)。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的燃料喷射器,其中所述主孔组中的多个喷射孔在数量上为5至7并且具有均匀的尺寸和均匀的喷射角,并且所述副孔组中的多个喷射孔在数量上为3至5并且具有总共两个不同的尺寸和总共两个不同的喷射角。


技术总结
一种包括活塞(22)的发动机(12),所述活塞在气缸(18)中可移动并且具有燃烧碗(72),以及形成围绕活塞中心轴线轴对称地延伸的勺部(78)的环形边缘(74)。燃料喷射器尖端(80)延伸到气缸中并且包括彼此偏移并从活塞中心轴线偏移的第一孔组(82)和第二孔组(88)。在第二孔组中的孔(90)与活塞的环形边缘之间限定多个孔‑边缘距离。第二孔组中的孔具有与相应的孔‑边缘距离直接相关地变化的孔尺寸范围。还公开了相关方法。

技术研发人员:B·约翰,J·W·安德斯
受保护的技术使用者:卡特彼勒公司
技术研发日:
技术公布日:2025/7/21
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