[发明专利]用于碰撞流体射流的流体喷射器孔口板

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生可挥发或非挥发的雾化液体的设备和方法。更具体地，本发明涉及一种用于内燃机的流体喷射器，该喷射器具有构造成实现多个流体射流的有效碰撞的孔口板。

背景技术

改进用于内燃机和动力链系统的液体的雾化是火花点火或压缩点火式发动机的设计和操作的一个重要方面。一个关键方面是液体利用，或者分别参与预期目的(例如，燃烧)的挥发性和/或非挥发性液体(例如，燃料和/或水)的体积。燃料的雾化对于内燃机(包括火花点式火发动机或压缩点火式发动机)特别重要。

常规方法依赖于使用非常高的流体压力、非常小的孔口、具有锐角或小夹角的射流碰撞、共振现象、部分撞击喷雾以及撞击空气和燃料喷雾。

实现液体的有效雾化(无论是用于冷却、减少爆震、减少NOx(NOx reduction，NOx还原)，还是提高燃烧效率)是设计和操作的重要方面，并且为内燃机提供了显著的优点。

液体燃料和水通常均被喷射入发动机内。燃料可以是柴油型燃料、汽油、醇类及其混合物。醇类包括乙醇和甲醇，它们通常与汽油混合。水还经常被喷射到发动机中以提供内部冷却效果以及减少爆震或减少NOx。

现代发动机通常使用燃料喷射将燃料引入发动机。这种燃料喷射可以通过端口喷射或直接喷射。在端口喷射中，燃料喷射器位于气缸之前在进气管或进气歧管内的某个点处。在直接喷射中，喷射器位于每个气缸中。

燃烧中已利用了喷射到发动机中的燃料和其他液体的雾化。最佳地，在喷射的液体流与发动机的任何内表面接触之前，任何喷射液体均被雾化。如果液体接触表面，则该液体可洗掉润滑剂并汇集，导致次优(sub-optimal，非最优)燃烧。汇集的燃料在燃烧过程中会导致积碳、排放增加以及发动机功率降低。或者，当喷射水时，对非润滑内表面(例如气缸盖和活塞面)的冲击可提供一些益处。

常规燃料喷射器或雾化器中的喷雾构造通常由从喷射器指向外的一个或多个射流或流组成，但是这种构造是受限的，并且在某些情况下可能导致液体撞击进气歧管和进气端口壁，导致形成膜，在瞬态燃料供给计算中需要考虑到此。

有效雾化的方法是使用高压液体喷射和小孔口，但这是以较高寄生损耗为代价的，因为驱动高压泵需要高功率。另外，高压系统往往更昂贵和更不可靠，并且小孔口容易堵塞。

此外，有效雾化的方法是与液体一起使用空气剪切，其中高压快速移动空气用于剪切液体流以实现雾化。这种方法在破碎液滴、高空气需求和与产生足够量的压缩空气相关的高寄生阻力方面具有其自身的局限性。

因此，需要一种改进的具有制造成本效率的流体喷射器。

发明内容

根据本公开的示例性方面，提供了一种与内燃机一起使用以引导和成形流体流的喷射器喷嘴。喷射器喷嘴包括喷嘴主体，该喷嘴主体具有用于接纳流体流的入口，和出口。喷射器喷嘴还包括设置在喷嘴主体的出口处的孔口板。喷嘴主体和孔口板都构造成相对于中心轴线对称地延伸。孔口板具有面向喷嘴主体的内表面，和相对的外表面。内表面和外表面基本上为平面且彼此平行，并且一起限定孔口板的厚度。孔口板与喷嘴主体之间限定有腔。流体流在腔处会聚。孔口板包括多个流体通道，每个流体通道具有在外表面上的孔口。流体通道从内表面延伸到外表面并且与腔流体连通。流体流通过流体通道分散形成多个流式射流。多个通道的假想延伸部会聚形成至少一个焦点和与该焦点相关联的至少一个夹角。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施方案的喷射器喷嘴的侧视图；

图2是喷射器喷嘴沿着线2-2的剖面图；

图3和图4图示了当与球枢轴一起使用以允许计量流体流时的喷射器喷嘴；

图5示意性地图示了喷射器喷嘴的孔口板的详细结构；

图6图示了根据本公开的另一实施方案的孔口板；

图7图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；

图8图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；

图9图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；

图10图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；

图11图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；

图12图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；

图13图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；

图14图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；

图15图示了根据本公开的又一实施方案的孔口板；