[發明專利]對置活塞式發動機中具有渦流噴霧模式的燃料噴射

在審

• 申請號: 201380049011.2
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN104662281A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: N·阿巴尼;C·A·科萊扎;F·G·勒東
• 申請（專利權）人: 阿凱提茲動力公司
• 主分類號: F02M61/18
• 分類號: F02M61/18;F02B23/06;F02B25/08;F02B75/28
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

相關申請

本申請包含的主題涉及于2011年8月15日提交的針對“用于對置活塞式發動機的燃料噴射噴霧模式”，并且在2012年3月29日公開為US?2012/0073541?A1的美國專利申請13/136954的主題。

本申請包含的主題涉及于2011年4月18日提交的針對“用于對置活塞式發動機的燃燒室結構”，并且在2011年11月10日公開為US?2011/0271932?A1的美國專利申請13/066589的主題。

技術領域

該領域為對置活塞式發動機中的燃料噴射，其中，在相對布置在帶有接口的汽缸的鏜孔中的活塞端面之間限定燃燒室。更具體地，該領域包括通過汽缸的側面將燃料直接噴入對置活塞式發動機的燃燒室中。

背景技術

在柴油發動機中，燃料噴射為燃燒的重要組成部分，并且為影響柴油發動機操作效率的過程之一。期望控制燃料噴射以便使燃燒產生的熱量最大化，同時使傳遞到諸如汽缸鏜孔和活塞表面的發動機部件的燃燒熱量最小化。對置活塞式發動機通常利用兩個燃料噴射器，這兩個燃料噴射器在沿著汽缸直徑的相對方向上噴射燃料。例如，參見在共同擁有的美國公開2012/0073541A1中描述并且說明的燃料噴射結構。

柴油噴射器通常包括具有多個孔的噴嘴，燃料通過所述孔被噴射。這些孔相對于噴射器的軸線徑向排列。通過多個孔的噴射產生從噴射器軸線徑向向外噴射的一股或多股羽流構成的噴霧模式。通常，羽流由在與噴射器軸線共享的相應平面中形成角(“噴霧角”)的向量表示。較寬的噴霧角導致羽流在距離噴射器軸線較高的角度處噴射。由于每股單獨羽流的燃料均在空氣存在的情況下獨立于其他羽流燃燒，所以這是期望的。單獨羽流的相互作用更小，并且因此，燃燒時間更快。然而，在對置活塞式發動機中，更寬的噴霧角也推動羽流，并且因此，火焰更接近汽缸鏜孔和活塞表面，從而導致靠近那些表面的燃燒。這能夠導致過多的熱量傳遞到汽缸襯套和活塞壁。此類熱傳遞導致能量損失；并且更高的熱量傳遞損失意味著發動機的指示熱效率更低。通過引導羽流遠離汽缸鏜孔表面能夠減少熱傳遞。

為了減少穿過活塞和壁的熱傳遞，多個孔的噴霧角被減小。然而，這導致相對噴霧羽流的相互作用，其相互作用使燃料蒸汽、混入空氣和一些熱燃燒產物集中在燃燒室的中心區域周圍。這抑制了空氣/燃料混合，從而導致燃燒時間增加。

為了在對置活塞操作中既實現更快燃燒又減少向汽缸鏜孔和活塞表面的熱傳遞，所期望的是燃料噴射噴霧模式使噴霧(均來自相同的噴射器和對置噴射器)的相互作用最小化，使向活塞和汽缸鏜孔表面的熱傳遞最小化，并且促進燃料/空氣更快混合。

發明內容

燃料噴射噴霧模式向直接被噴入對置活塞式發動機的燃燒室中的噴霧模式的燃料添加了渦流分量，在燃料噴射噴霧模式中，單獨的噴霧羽流相對于噴射軸線具有徑向分量和切向分量兩者。與僅具有徑向分量的噴霧模式相比，具有渦流分量的噴霧模式使噴射出的燃料噴霧的相互作用最小化，以便提供更快的燃燒時間。同時，切向分量的添加為噴霧羽流提供了附加距離，以使其在未接觸活塞表面、汽缸鏜孔和/或相對噴霧羽流的情況下行進，這減少了穿過活塞和汽缸壁的熱傳遞同時促使空氣/燃料更快混合。

在某些方面，渦流噴霧模式通過汽缸側壁被直接噴入燃燒室中。在某些方面，渦流噴霧模式具有與燃燒室的縱向軸線對齊的噴射軸線；在這些方面的一些中，噴射軸線橫于汽缸的縱向軸線。

在另一些方面，直接側向噴射包括，在汽缸鏜孔的相對徑向方向上到對置活塞式汽缸的燃燒室中的渦流噴霧模式噴射，其中增壓空氣具有復雜的湍流運動。優選地，空氣運動包括渦流分量和滾流(tumble)分量。

在下文中，產生渦流噴霧模式的具有帶多孔結構的噴嘴的燃料噴射器被稱為多孔渦流噴射器(MHSI)。盡管常規多孔噴射器噴嘴結構經設計使得平面能夠穿過表示單獨羽流的向量和噴射器軸線，但MHSI產生了具有一股或多股噴霧羽流特征的渦流噴霧模式，其中噴霧羽流的向量不位于包含噴射器軸線的平面中。

附圖說明

圖1A和圖1B為圖示說明相對于8孔噴射器的噴射器軸線對燃料噴霧模式添加渦流分量的效果的示意圖。

圖2A為圖示說明具有多孔渦流噴射模式的18孔噴射器的多個3孔組的示意圖；圖2B為示出3孔組的渦流噴霧模式的放大示意圖。

圖3A和圖3B圖示說明對置活塞式發動機的汽缸，其中燃料噴射器經放置用于將燃料直接側面噴入當汽缸中的對置活塞靠近上止點位置時所形成的燃燒室。

圖4為圖3所示的燃料噴射器中的一個噴射器的剖視圖。