[发明专利]具有不对称径向分布的碰撞射流雾化器的喷雾靶向和羽流成形

说明书

本公开提供了一种用于内燃机以引导和成形流体流的喷射器喷嘴。该喷射器喷嘴具有设置在喷嘴主体的出口处的流体流引导件。流体流引导件具有用于产生多个射流的多个流体通道。每个通道具有孔口，相应的射流通过该孔口从相应的通道排出。多个通道的假想延伸部会聚产生至少一个焦点，这样使得多个射流彼此撞击而形成喷射羽流。流体通道的多个孔口布置在流体流引导件的外表面上的假想圆上。多个孔口相对于假想圆的中心轴线径向不对称地分布在假想圆上。

技术领域

本公开涉及一种用于从碰撞射流产生定向流体喷雾羽流的结构。更具体地，本公开涉及一种用于内燃机以使多个流体射流令人满意地碰撞的机构。

背景技术

将燃料喷雾引导到内燃机中是火花点火或压缩点火发动机的设计和操作的重要方面。在操作中，燃料羽流可被引导到燃烧室、发动机的进气道或各个气缸进气流道中，以使表面撞击最小化、改善汽化和混合物形成，从而使参与挥发性和/或非挥发性液体(例如燃料和/或水)的预期目的(例如燃烧)的液体的体积最大化。在具有直接燃料喷射或进气口燃料喷射的内燃机(火花或压缩点火)中，对燃料喷雾的引导是特别重要的。

无论是在直接喷射、进气口燃料喷射还是在多缸进气口喷射中，实现有效的喷雾靶向都是内燃机的设计和操作的重要方面，并且为内燃机提供了显著的优点。

液体燃料和水通常都被喷射到发动机中。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。还经常将水喷射到发动机中以提供内部冷却效果和爆震或NOx还原；并且由于水提供的大的膨胀系数，所以水在燃烧期间转换成蒸汽。

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进气口喷射或直接喷射。在进气口喷射发动机中，燃料喷射器位于气缸之前的进气系统中的某个点处，并且燃料被引入空气流中，对于正常吸气操作而言，空气流通常接近大气压，对于增压进气应用而言，空气流最高可达2-3大气压。喷射到发动机中的燃料和其它液体的雾化很重要，因为只有燃料蒸汽可以参与燃烧。最佳地，任何喷射液体在喷射液体流与发动机的任何内表面接触之前被雾化。如果液体接触表面，其会洗去润滑剂并聚集，从而导致次优燃烧。聚集的燃料在燃烧过程中会导致碳沉积、排放增加和发动机功率降低。

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。然而，这种构造导致液体撞击进气歧管和进气口壁，这会导致形成膜。在瞬态加燃料计算中需要考虑该膜。

在具有分层直接喷射燃料系统的内燃机中，燃料以喷雾羽流的形式被直接喷射到燃烧室中，该喷雾羽流最常沿着燃烧室向下指向活塞，其也被称为壁引导喷射系统。如图1所示，最常见的喷射器位置是在燃烧室的进气侧，与燃烧室汽缸的中心纵向轴线成60度至90度之间的锐角，并且在燃烧室的顶部(通常在燃烧室的顶部圆顶边缘或顶边缘)。许多燃烧系统利用具有定向喷雾羽流的常规多孔喷射器，该羽流以与喷射器的中心纵向轴线成非平面的角度从喷射器喷嘴上的孔口发射并且与喷雾羽流的中心纵向轴线对准，其中每个孔口产生特定的射流或羽流。孔口成球形定向以提供朝着活塞指向外且指向下的喷雾图案，如图2所示。

在具有均质进气口喷射燃料系统的内燃机中，燃料在进入燃烧室之前通过位于空气计量装置之前的单个喷射器或者通过紧接在进入燃烧室之前且位于空气计量装置下游的多个喷射器被喷射到进气空气流中，如图A和图3B所示，常见的是引导喷雾羽流以使对进气道内壁、进气阀或气缸盖中的进气道壁的表面撞击最小化。此外，在多阀气缸盖的情况下，常见的是，单个燃烧室存在两个或多个进气阀，以便除了引导一个或多个羽流之外还成形燃料喷雾羽流，包括成形两个或多个羽流，包括窄羽流、宽羽流、弯曲羽流和分裂羽流，如图4所示。

因此，需要一种改进的喷雾靶向和羽流成形方法，该方法能够使射流碰撞以产生雾化液体的细喷雾羽流。

发明内容