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喷嘴
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摘要
申请专利号:

CN201280054399.0

申请日:

2012.11.09

公开号:

CN103917770A

公开日:

2014.07.09

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F02M 61/18申请公布日:20140709|||实质审查的生效IPC(主分类):F02M 61/18申请日:20121109|||公开
IPC分类号: F02M61/18 主分类号: F02M61/18
申请人: 戴姆勒股份公司
发明人: T·伯克金; H·埃希特莱; T·赫格莫勒; L·赫尔曼; K·罗斯勒
地址: 德国斯图加特
优?#28909;ǎ?/td> 2011.11.10 DE 102011118299.7
专利代理机构: 北京市中咨律师事务所 11247 代理人: 吴鹏;殷玲
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法律状态
申请(专利)号:

CN201280054399.0

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2016.11.09|||2014.08.06|||2014.07.09

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种用于将液态燃料直喷到优选为外源点火的活塞式发动机(1)的气?#36164;?4)?#26800;?#21943;嘴(3),其包括多个用于产生喷束(9)的喷孔(8),所述喷孔在喷嘴(3)的喷嘴体(10)上沿周向方向分布地布置。如果设置有至少一对(12)沿周向方向相邻的喷孔(8),所述喷孔的纵向中轴线(13)沿周向方向成一个喷孔对角(14),其小于邻角(15),所述邻角沿周向方向形成在喷孔对(12)的相应喷孔(8)的纵向中轴线(13)与沿周向方向与喷孔对(12)相邻的喷孔(8)的纵向中轴线(13)之间,那么可以实现有害物质排放的?#26723;汀?/p>

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于将液态燃料直喷到优选为外源点火的活塞式发动机(1)的气?#36164;?4)?#26800;?#21943;嘴,所述喷嘴包括多个用于产生喷束(9)的喷孔(8),所述喷孔在喷嘴(3)的喷嘴体(10)上沿周向方向分布地布置,其特征在于,设置有至少一对(12)沿周向方向相邻的喷孔(8),所述喷孔的纵向中轴线(13)沿周向方向成一个喷孔对角(14),所述喷孔对角小于邻角(15),所述邻角沿周向方向形成在喷孔对(12)的相应喷孔(8)的纵向中轴线(13)与沿周向方向与喷孔对(12)相邻的喷孔(8)的纵向中轴线(13)之间,
-设置有正好六个喷孔(8);
-设置有正好两个喷孔对(12),所述喷孔对正好相反地相互背向;
-沿周向方向在两个喷孔对(12)之间分别布置有一另外的喷孔(8)。

2.  一种用于将液态燃料直喷到优选为外源点火的活塞式发动机(1)的气?#36164;?4)?#26800;?#21943;嘴,所述喷嘴包括多个用于产生喷束(9)的喷孔(8),所述喷孔在喷嘴(3)的喷嘴体(10)上沿周向方向分布地布置,其特征在于,设置有至少一对(12)沿周向方向相邻的喷孔(8),所述喷孔的纵向中轴线(13)沿周向方向成一个喷孔对角(14),所述喷孔对角小于邻角(15),所述邻角沿周向方向形成在喷孔对(12)的相应喷孔(8)的纵向中轴线(13)与沿周向方向与喷孔对(12)相邻的喷孔(8)的纵向中轴线(13)之间,
-设置有正好六个喷孔(8)和正好三个喷孔对(12);
-其中,尤其可以规定,喷孔对(12)沿周向方向均匀分布地布置。

3.  根据权利要求1或2所述的喷嘴,其特征在于,相应的喷孔对角(14)为最大50°,而相应的邻角(15)为最小60°。

4.  根据权利要求1至3中?#25105;?#39033;所述的喷嘴,其特征在于,在喷嘴体(10)中构造有通向喷孔(8)的供给路径(18),在所述供给路径中所述燃料在喷射过程期间沿流入方向(19)流动,所述流入方向在相应的喷 孔(8)的区域中在供给路径(18)中相对于相应的喷孔(8)的纵向中轴线(13)以60°至90°?#22982;段?#20542;斜。

5.  根据权利要求1至4中?#25105;?#39033;所述的喷嘴,其特征在于,相应的喷孔(8)具有孔长度(L)和孔?#26412;?D),其中孔长度(L)与孔?#26412;?D)的比例处于0.5至4.0?#22982;段?#20013;。

6.  活塞式发动机,具有至少一个气缸(2)并且每个气缸(2)具有一个根据权利要求1至5中?#25105;?#39033;所述的喷嘴(3),所述喷嘴用于将液态燃料直喷到相应的气缸(2)的气?#36164;?4)中,
-其中,喷嘴(3)布置在气缸(2)的纵向中轴线(17)的区域中;
-其中,相应的气缸(2)的点火装置(7)与喷嘴(3)间隔开地布置;
-其中,喷嘴(3)的喷孔(8)这样定向,使得点火装置(7)沿周向方向布置在一个这样的喷孔对(12)的两个喷束(9)之间或者布置在两个沿周向方向相邻的喷孔对(12)之间;并且
-其中,点火装置(7)沿周向方向布置在相应气缸(2)的两个排气阀(6)之间。

7.  根据权利要求6所述的活塞式发动机,其特征在于,喷嘴(3)的喷孔(8)这样定向,使得一个这样的喷孔对(12)的喷束(9)沿周向方向在相应气缸(2)的两个进气阀(5)之间走向。

说明书

说明书喷嘴
?#38469;?#39046;域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的喷嘴,所述喷嘴用于将液态燃料直喷到活塞式发动机的气?#36164;?#20013;。此外,本发明涉及一种设有至少一种这样的喷嘴的活塞式发动机。最后,本发明涉及一种用于将液态燃料直喷到活塞式发动机的气?#36164;抑械姆?#27861;。
背景?#38469;?
由DE102006037413B4已知一种喷嘴,该喷嘴包括多个用于产生星形走向的喷束的喷孔,其中所述喷孔在喷嘴的喷嘴体上沿周向方向分布地布置。已知的喷嘴在?#21496;?#26377;六个喷孔,它们分为?#38454;椋孔?#20998;别包括三个喷孔。在此,所述两个喷孔组正好相反地相互背向。在相应喷孔组内沿周向方向相邻的喷孔在其纵向中轴线之间基本上具有相同的角度。已知的喷嘴在所属的气缸中有目的地这样定位,即使得所述一个喷孔组对应两个进气阀,而所述另一个喷孔组对应两个排气阀。
为了可以在汽油发动机中、也就是外源点火的活塞式发动机(其借助于形成内部混合物工作,也就是借助于直喷工作)中实现高效并且有害物质少的燃烧,必须在均匀运行中实现在燃烧室中燃料的尽可能好?#22982;?#24067;。在此,可以避免由于液态燃料造成的燃烧?#20918;?也就是气缸壁)、朝向气?#36164;业?#27963;塞上侧和朝向气?#36164;业?#27668;缸盖下侧以及换气阀的润湿,因为这将导致有害物质排放的升高。可用的气?#36164;以?#23567;,则该问题加剧,这?#19988;?#20026;由于减小的工作容积使得对于喷束可用的自由扩展路径相应减小。然而,为?#31169;档?#29123;料消耗,越来越多地追求小工作容积?#22982;?#21160;机。
发明内容
本发明所涉及的问题在于,对于喷嘴或对于活塞式发动机或对于喷射方法提出改善的实施形式,该实施形式的特征尤其在于,?#26723;?#29123;烧?#20918;?#34987;液态燃料润湿的危险。
按照本发明,所述问题通过独立权利要求的特征解决。有利的实施形式是从属权利要求的内容。
本发明所基于的一般想法在于,在两个沿周向方向相邻的喷束之间产生相互作用或相互影响,其影响喷束扩展方向并且由?#31169;档?#21943;束的进入深度。相应的相互作用导致两个相互作用的喷束相对彼此的偏差。在此,本发明所基于的认识在于,如果两个沿周向方向相邻的喷束沿周向方向具有相对彼?#31169;?#23567;的间隔,则在这两个喷束之间出现伴随着偏差的这种相互作用。相邻喷束的间隔可以通过角来限定,两个喷束的纵向中轴线形成该角或者两个所属喷孔的纵向中轴线形成该角。在此,本发明利用这样的认识,即单个喷束与包裹该喷束的新鲜空气相互作用,从而使得新鲜空气横向于喷束的扩展方向朝其中心共同?#36153;?#30456;应喷束并?#28082;?#21521;于喷束的扩展方向反作用于喷束的扩张。然而如果两个喷束相对紧密地并列布置,则在这两个喷束之间仅仅存在比较少量的新鲜空气,从而在那儿也就是在喷束的相互朝向的内侧上大幅?#26723;?#19982;新鲜空气的前述相互作用。因此两个喷束可以更大幅地相对彼此扩展。同时现在与新鲜空气的、在喷束的相互背向的外侧上有效的相互作用?#21152;牛?#20174;而所述相互作用使两个喷束相对彼此偏转。最后,由此产生两个相对彼?#31169;?#36817;的喷束的期望的偏差。
清楚的是,在此不仅仅相邻喷束的由角?#20154;?#20915;定的间隔对于所期望的相互作用连同喷束偏差是决定性的。然而在此其是一个重要参数。影响相邻喷束的相互作用的其它参数是,例如喷孔长度、在喷嘴内的压力比例以及燃料在喷嘴内到相应喷孔的流通走向。
此外,为了实?#21046;?#26395;的相互作用连同偏差,决定性地重要的是,在喷束内形成至少一个?#28903;?#22909;两个喷束形成的对,所述两个喷束沿周向方向相邻并且其相互间隔小于喷束对的喷束之一相对于另一不属于该喷束对的喷 束的间隔。换句话说,这两个对应于相应喷束对的喷束朝相同喷束?#36816;?#23646;喷束?#22982;?#21521;具有比较小的间隔,而它们朝另一与喷束对相邻的另一喷束?#22982;?#21521;具有更大的间隔。通过这?#22336;?#24335;确保了,在相应喷束对的两个喷束的外侧上与新鲜空气的有效的相互作用足以使两个喷束相对彼此偏转。
这对于喷嘴意味着,设置有至少一对沿周向方向相邻的喷孔,其纵向中轴线沿周向方向形成一个喷孔对角,该喷孔对角小于邻角,所述邻角沿周向方向形成在所述喷孔对的每个喷孔的纵向中轴线与沿周向方向与所述喷孔对相邻的喷孔的纵向中轴线之间。
已经证实有利的是,选择相应的喷孔对角为最大50°。优选地该喷孔对角可以为大约45°。与之不同地,该相应的邻角可以为最小60°。在此,所述邻角优选为大约70°或80°。清楚的是,原则上所述喷孔对角和邻角依赖于喷束的数量或喷孔的数量。优选的喷?#36164;?#37327;为5至7个。
按照另一有利的实施形式可以设置正好六个喷孔。有利地可以在六个喷孔中设置正好两个喷孔对,所述喷孔对正好相反地(diametral)相互背向,其中沿周向方向在所述两个喷孔对之间分别设置有一个另外的喷孔。在此,所述两个另外的喷孔有利地正好相反地相互背向。借助于这种构型例如可能的是,所述两个喷孔对对应于进气阀和排气阀,以便有目的地在换气阀的区域中实现对于喷束的进入深度的?#26723;汀?#27492;外,一旦喷孔对之一对应于点火装置,可以由此实现在点火装置的区域中有利的混合物形成。有利的混合物形成改善了分层充气、点火喷射以及所谓的催化转换器加热/催化加热(Katheizen)。通过将其中一个喷孔对对准进气阀可以同?#21271;?#20813;进气阀被燃料润湿。
按照一个其中同样设置有六个喷孔的备选实施形式,可以构成三个喷孔对,它们沿周向方向有利地均匀分布地布置,也就是关于其中轴线大约120°地相互间隔。在这样的构型中?#36816;?#26377;喷束来说可以?#26723;?#36827;入深度,由此尤其可以避免进气阀湿润。除此之外,还可以在这样的构型中简单地在点火装置的区域中对有利的混合物形成进?#26800;?#33410;。有利的混合物形成改善了分层充气、点火喷射以及所谓的催化转换器加热。
与另一有利的实施形式相对应地,可以在所述喷嘴体中构成通向所述喷孔的供给路径,在所述供给路径中所述燃料在喷射过程期间沿流入方向流动,所述流入方向在所述相应喷孔的区域中在所述供给路径中相对于所述相应喷孔的纵向中轴线以60°至90°?#22982;段?#20542;斜。通过?#20040;?#26045;,在燃料马上进入到相应的喷孔之前在喷嘴体内实?#33267;?#24378;?#19994;?#27969;动偏转,这有利于?#26723;?#36827;入深度。
按照另一实施形式,所述相应喷孔可以具有与喷孔的纵向中轴线同轴测量的孔长度和孔?#26412;叮?#20854;中所述孔长度与孔?#26412;?#30340;比例处于0.5至4.0?#22982;段?#20013;。已经证实,孔长度与孔?#26412;?#30340;这样的比例有利于?#26723;?#36827;入深度。
例如孔长度可?#28304;?#20110;80μm至300μm?#22982;段?#20013;。对于孔?#26412;?#24050;经证实80μm至160μm的值是有利的。
对于喷射过程中存在的燃料压强可?#28304;?#20110;例如10Mpa至25Mpa?#22982;段?#20013;,也就是在100bar至250bar?#22982;段?#20013;。
在另一有利的实施形式中,相应喷孔可以沿其纵向具有位于内部的喷束形成部段和位于外部的出口部段。在此,喷束形成部段限定喷孔的孔长度和孔?#26412;丁?#20986;口部段具有大于喷束形成部段的孔?#26412;?#30340;?#26412;丁?#22312;此,出口部段的长度可以与喷束形成部段的长度基本上同样大。相应喷孔的该分级的设?#21697;?#26696;有利于产生具有小的进入深度的喷束。
按照本发明的活塞式发动机包括至少一个气缸并且每个气缸具有至少一个前述类型的喷嘴,其中可借助于相应喷嘴将液态燃料直喷到相应气缸的气?#36164;?#20013;。在此,喷嘴布置在气缸的纵向中轴线的区域中,而所述相应气缸的点火装置与所述喷嘴间隔开布置。此时相应喷嘴可以关于其喷孔这样定向,即:使得所述点火装置沿周向方向布置在一个这样的喷孔对的两个喷束之间或者布置在两个沿周向方向相邻的喷孔对之间。
在此,喷嘴的纵向中轴线可以尤其平行于气缸的纵向中轴线走向。同样可能的是,在喷嘴的纵向中轴线与气缸的纵向中轴线之间设置有斜度,然而该斜度优选小于20°或等于20°。
在一种有利的改进中,所述点火装置可以沿周向方向布置在所述相应 气缸的两个排气阀之间。附加地或备选地,所述喷嘴可以关于其喷孔这样定向,即使得一个这样的喷孔对的喷束沿周向方向在所述相应气缸的两个进气阀之间走向。通过该定向尤其实?#33267;耍?#26174;著?#26723;?#36827;气阀被润湿的危险。
本发明另外的重要的特征和优点产生于从属权利要求、附图以及根据附图的所属附图说明。
清楚的是,在不离开本发明?#22982;段?#30340;情况下,前述的并且在以下还将阐明的特征不仅仅能以分别给出的组合而且能以其它组合或单独地应用。
附图说明
本发明有利的实施例在附图中示出并且在以下描述中将进一步阐明,其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的构件。
其中:
图1-3分别示意性地示出了不同的实施形式中在喷射过程期间活塞式发动机的气缸的各一个高度简化的横截面;
图4-6分别示意性地示出了不同的实施形式中在喷孔的区域中喷嘴的高度简化的纵剖视图。
具体实施方式
与图1-3相对应地,活塞式发动机1包括至少一个气缸2并且每个气缸2具有一个喷嘴3。借助于喷嘴3可以将液态燃料直接喷射到相应的气缸2的气?#36164;?中。此外,相应气缸2配属有换气阀5、6,亦即例如两个进气阀5和两个排气阀6。此外,每个气缸2设置有一个点火装置7,例如火花塞,从而活塞式发动机1是外源点火的活塞式发动机1,也就是汽油发动机。
与图1-6相对应地,相应的喷嘴3包括多个在图4-6中可见的喷孔8,它们在喷射过程期间产生多个在图1-3中所?#38236;?#21943;束9。在图1-3的优选例子中设置有正好六个喷孔8用于产生六个喷束9。具有5至7个喷孔8的实施方式是优选的。其它喷?#36164;?#37327;原则上同样是可考虑的。
喷孔8在喷嘴3的喷嘴体10上沿喷嘴3的周向方向分布地布置,这样使得在喷射过程期间形成喷束9的星形布置。在此,周向方向涉及喷嘴3的纵向中轴线11,其在图1-3中垂直于图平面。
在此,喷孔8沿周向方向的布置或分布这样选择,即使得产生至少一对12两个沿周向方向相邻的喷孔8或沿周向方向相邻的喷束9,它们在图1-3中?#28304;?#25324;号表?#23613;?#30456;应的喷束对12或相应的喷孔对12的两个喷孔8或两个喷束9具有纵向中轴线13,它们在其间沿周向方向形成喷孔对角14。此外,在相应喷孔对12的相应喷孔8或相应喷孔对12的相应喷束9的纵向中轴线13与沿周向方向与相应喷孔对12或喷束对12相邻的喷孔8或喷束9的纵向中轴线13之间形成邻角15。在此,喷孔对角14分别小于邻角15。例如对于喷孔对角14优选达最大50°的角值,而对于邻角15优选最小60°的角值。在所?#38236;?#20363;子中,喷孔对角14分别为大约45°,而邻角15分别为大约80°。
相应的喷孔对12或喷束对12的特征在于,喷束对12的两个纵向中轴线13之间的喷孔对角14小于两个沿一个和另一周向方向邻接的邻角15。
在图1的例子中设置有正好两个喷孔对12,它们正好相反地相互背向。因此,各一另外的喷孔8沿周向方向位于两个喷孔对12之间,所述另外的喷孔正好相反地相互背向。产生用于所属的喷束9的相应布置。
与之不同地,图2和3示出了其中设置有正好三个喷孔对12的实施形式,所述喷孔对有利地沿周向方向均匀分布地布置。相应地,中心轴线16沿周向方向相互错开120°,所述中心轴线在相应的喷孔对12内居中地在相应喷孔对12的喷孔8的纵向中轴线13之间?#30001;臁?
在图1-3的实施形式中,点火装置7布置在两个排气阀6之间。此外,点火装置7偏心地定位在气?#36164;?内,也就是相对于气缸2的纵向中轴线17径向间隔开。与之不同地,喷嘴3居中地布置在气缸2中,也就是在气缸2的纵向中轴线17的区域中。喷嘴3的定位或定向在这里所?#38236;?#23454;施形式中相应地这样实现,即使得点火装置7沿周向方向大约居中地布置在喷孔对12(图1和3)的两个喷束9之间或在两个沿周向方向相邻的喷孔对 12(图2)之间。此外,在图1和3的实施形式中这样实现喷嘴3的定向,即使得喷孔对12沿周向方向在排气阀6之间走向。在图1和2的实施形式中这样实现所述布置,即使得喷孔对12?#26800;?#19968;个沿周向方向在进气阀5之间走向。
喷嘴3可以有利地与气缸2同轴地布置,从而使喷嘴3的纵向中轴线11与气缸2的纵向中轴线17重合。然而,喷嘴3和气缸2的纵向中轴线11、17之间的斜度原则上也是可以考虑的,然而该斜度应最大具有20°。
与图4-6相对应地,可以在喷嘴体10中构造供给路径18,该供给路径通向喷孔8。在供给路径18中,燃料在喷射过程期间沿流入方向19流动,该流入方向在图4-6中以箭头标明。在相应喷孔8的区域中,该流入方向19在供给路径18中,也就是在背向气?#36164;?的一侧上相对于相应喷孔8的纵向中轴线13倾斜,更确切地说,优选在60°-90°的角?#27573;?#20013;。因此图4示出一个例子,其中在流入方向19与纵向中轴线13之间的倾斜角20为大约90°。在图5中,该倾斜角为大约80°。在图6中,该倾斜角为大约70°。
与图4-6相对应地,相应的喷孔8具有与喷孔8的纵向中轴线13同轴测量的孔长度L和孔?#26412;禗。在例子中,孔长度L大于孔?#26412;禗。孔长度L与孔?#26412;禗的有利的比例处于0.5至4.0?#22982;段?#20013;。
在所?#38236;?#20363;子中,相应的喷孔8沿其纵向具有位于内部的喷束形成部段21和位于外部的出口部段22。喷束形成部段21限定孔长度L和孔?#26412;禗。出口部段22具有?#26412;?3,其显著大于孔?#26412;禗。在例子中,出口部段具有长度24,其大?#21152;?#23380;长度L大小相等。

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