发明的喷射器具有比传统喷射器更低的燃料流量。
【具体实施方式】
[0042] 本发明提供了一种用于喷射流体的喷嘴，尤其是用于注入到往复式或旋转式内燃 机中的液体。该种液体可为燃料，例如，汽油或柴油、水或水溶液。在本发明中，在压力下， 流体的至少两个或更多个喷射瞄准一个碰撞点。喷射在碰撞点（多个碰撞点）处的碰撞使 液体有效地雾化。雾化液产生羽流，其使液体与内部发动机表面的实质性接触最小化并且 提供了用于更有效燃烧（或其他效应）的大表面面积。
[0043] 两个碰撞的喷射产生扇形二维雾化喷射。需要至少第=个碰撞的喷射来实现完全 S维的云。通过W不同的角度构造喷射（包括在中屯、的喷射），液体的雾化云可成形。
[0044] 在本发明的一个实施方式中，提供了一种产生雾化液的液体喷射器，其具有向喷 射器的主体供给的液体的加压源，其中，该主体具有液体入口、液体计量装置W及包括喷嘴 的液体出口；其中，喷嘴包括两个或更多个喷射口，液体的加压液体喷射源自该喷孔，其中， 每个喷射均瞄准喷射器外面的共同焦点，其中，加压液体喷射在该焦点处的冲击产生雾化 形式的液体；其中，喷射的夹角在30°到180°之间；并且其中，计量装置在精确且可控的 开始和停止时间提供精确量的液体流。
[0045] 在另一个实施方式中，提供了一种产生雾化液的液体喷射器，其具有向喷射器的 主体供给的液体的加压源，其中，该主体具有液体入口、位于主体内的液体计量装置W及包 括喷嘴的液体出口，并且其中，主体包括具有中屯、轴线的大致圆形截面；其中，喷嘴包括中 屯、轴线、内端W及外端，其中，两个或更多个通道源自内端，其中，每个通道终止于具有喷孔 的外端，加压液体受迫经过两个或更多个通道至每个通道末端的喷孔，其中，每个喷孔均 引导加压液体的喷射，其中，喷孔被构造成使得每个喷射均瞄准喷射器外面的共同焦点， 其中，加压液体喷射在该焦点处的冲击产生雾化形式的液体；其中，喷射的夹角在30°到 180°之间；并且
[0046] 其中，计量装置在精确且可控的开始和停止时间提供精确量的液体流。
[0047] 在本发明的一个实施方式中，液体喷射器包括液体入口；液体计量装置，用于提供 大量液体流；W及液体出口，该液体出口具有喷嘴。喷嘴包括；中屯、轴；内端；外端或喷嘴 梢；W及源自内端的两个或更多个通道，每个通道均终止于具有喷孔的外端部，喷孔被构造 成使得至少两个喷射瞄准喷射器外面的共同焦点。
[004引计量装置可为电磁阀控制的柱销。可替换地，计量装置可为压电控制的柱销。
[0049] 本发明的喷嘴在外端上限定了凹形或凹入式锥形的截面。喷孔位于该凹形截面 内。喷孔可排列成与所述喷嘴的中屯、轴线相距相同的径向距离，并且等角地间隔开。可替 换地，喷孔可排列成与所述喷嘴的中屯、轴相距相同的径向距离，并不等角地间隔开。喷孔可 相对于喷嘴的中屯、轴线排列在单个平面上。可替换地，喷孔的中屯、相对于喷嘴的中屯、轴线 排列在两个或更多个平面上。
[0050] 在本实施方式中，液体喷射器将液体喷射到往复式内燃机的燃烧室或旋转内燃机 的燃烧室中。
[0051] 在本实施方式中，加压液体受迫经过至少两个或更多个通道至每个通道末端的喷 孔，每个喷孔均引导加压液体的喷射，加压液体喷射在焦点处的碰撞产生雾化形式的液体。
[0052] 图1A和图1B是本发明的喷嘴的一个实施方式的示意图，在平面图中可见两个液 体通道。喷嘴是该样一种装置，该装置被设计为在液体流离开（或进入）封闭室或管道时 控制液体流的方向或特征（尤其用于增大速度）。喷嘴具有主体1，该主体具有中屯、轴线3。 喷嘴的入口端5示出了柱销轴40和柱销球42的末端。将喷嘴中的加压液体传输至喷孔的 液体通道源自柱销球座部区域中的点36处。
[0053] 喷嘴1的出口端6 (在本文中也被称为"喷嘴梢"）具有凹口 7,该凹口在图1中被 示为凹面（即，具有弯曲轮廓，而非具有直壁的边缘），但其还可具有锥形轮廓。喷孔10位 于凹口 7内。喷射的夹角（2 0)可较大、大于90°，同时依然保持喷射路径长度相对较短， 良P，沿着线4从10到焦点2的距离（也表示为时。较短的喷射路径长度提供了雾化工艺的 更好控制并且将更多的能量传输至碰撞点2。因此，较短的喷射路径更可取，W避免背部冲 击，即，反射回喷射器主体并且对喷射器的喷嘴梢进行冲击的液滴。
[0054] 在图1A和1B中描述的实施方式中的每个液体通道由液体通道30和20的组合构 成。在图1A和1B中所示的实施方式中，通过在喷嘴主体1中从点32处的斜边64到柱销 座部46中的点36进行钻凿，形成子通道30。然后，堵塞截面34。通过在凹口 7中从在交 叉点22处与子通道30相交的点10进行钻凿，形成子通道20。
[0055] 喷孔10可具有插入件11，W使开口变窄为直径比子通道20的内径更小。由于将 根据影响本发明喷嘴的雾化的形状和其他特征的各种因素（例如，液体的粘度、压力、速度 (例如，发动机的rpm))来调节喷孔尺寸，所W该尤其可取。虽然可出于不同的目的调节孔 口尺寸，但对于在喷嘴巧料中钻孔具有实际的限制。小于500微米的钻孔非常昂贵，该对于 批量生产的物品不可取。因此，可生产制造成本低的较大直径通道，但根据喷嘴的特定应 用，喷孔可具有较小的直径，如果整个通道的直径较大，则该较小的直径非常昂贵。
[0056] 柱销为喷射器的套筒中的往复轴。柱销阀42在喷嘴处的端部是圆形球状部分，被 称为柱销球。在默认位置中，抵靠座部46按压柱销球。在抵靠座部46按压柱销球时，任何 流体都不能流入出口通道30中，并且任何流体都不从喷嘴中流出。在柱销球42通过电磁 阀或压电机构移动到打开位置（图1B)中时，加压液体流过在图1A中由48限定的空间并 且流入出口通道30中W及从喷孔11处的喷嘴中流出。
[0057] 座部46和柱销球42限定了 '液囊'容量108,该容量必须尽可能得小，其受到用于 出口通道30的合适的进入条件。每个出口通道30在第一端处与'液囊'容量108液体连 通，并且在第二端处终止于的各自喷孔出口。出口通道21形成沿着喷射器的中屯、轴线（线 3)引导的单个中屯、喷射，并且出口通道20形成具有W碰撞夹角20的倾斜喷射。角度20 可固定为在大约30°到180°之间的角度。从通道20和中屯、通道21的端部处的喷孔中发 出的多个喷射被引导成在单个焦点（即，碰撞点）2处发生碰撞。
[0058]图2是朝着喷射器的喷嘴梢观看的图1A的端视图。其描述了外部喷射器主体壁 62、斜边64、底面66W及环形物8,该环形物限定凹口 7(在图中示为凹面）。中屯、喷孔21 示出为=个径向喷孔20。在喷孔20的中屯、的平面中，在每个喷孔之间的角度是W。如在 图2中通过实例所示，径向喷孔20等角地间隔开120°。尺寸r在喷孔20的中屯、的平面 内限定了径向喷孔到中屯、轴线的距离。如在此处所示，沿着中屯、轴线具有喷孔，但在本发明 中，中屯、喷孔是可选的。
[0059] 参照图1A和图1B，通过改变距离R，角度0可改变，R=r/Sin0。如果r对于规 定的R较短并且更接近中屯、轴线，那么0将更小。可替换地，对于规定的r，较大的R产生 更小的0，反之亦然。最小的夹角2 0大约为30°。通过使r更长并且使钻孔通道20与 凹口 7的表面尽可能垂直，夹角20可接近180°。在一个实施方式中，夹角20是180°。
[0060] 在一个可替换的实施方式（未示出）中，出口通道20可倾斜，W在不同的焦点处 发生碰撞，从而产生两个单独的碰撞点。
[0061] 在另一个实施方式中，可提供径向喷孔20的两个（或更多个）环状物，其中，第一 组喷孔具有某个r尺寸，并且第二组喷孔具有不同的r尺寸，其中，所有喷孔瞄准单个碰撞 点。图3示出了可在本发明中使用的喷孔的非限制性图案。
[0062] 本发明的喷射器可用于将碳氨化合物燃料、水、水溶液或其混合物直接喷射到发 动机的燃烧室中，或者喷射到进气轮系（进口歧管，也被称为端口喷射）中，或者喷射到发 动机的排气轮系（排放歧管）中。
[0063] 应用于本发明的喷射器的液体中的压力取决于发动机中的喷射器的位置和液体 的类型而发生变化。对于端口喷射应用而言（其中，喷射器处于将液体喷射到进口歧管中 的位置），压力可为4己至5己，但在一个实施方式中，远远更高的压力可通过本发明的喷 孔用于端口喷射中，高达250己。对于直接喷射应用而言，喷射器位于每个汽缸上，W直接 喷射到汽缸的燃烧室中，汽油发动机的压力是大约100己到大约250己。对于供压缩点火 (柴油）发动机使用的柴油型燃料而言，在非常高压力的发动机中，压力是大约250己到大 约2500己。在一些实施方式中，与通常用于传统的燃料喷射器的压力相比，更低压力可用 于实现有效的雾化。
[0064] 为了产生雾化形式的液体，本发明的喷射器被构造为控制几个参数，例如，包括喷 孔参数、碰撞速度、液体压力、碰撞角度W及碰撞长度。基于喷射的特定液体来选择控制参 数的值，w便在碰撞点处生成充足的能量，来使液体雾化并且部分蒸发。下文的描述和附图 提供了关于构成本发明所需要的各种参数的值的选择的细节。
[006引压缩流体（例如，空气、气体、水或液态燃料）具有单位势能或SPE，其中，S阳二A P/P (A P是WkN/m2为单位的在燃料喷嘴之上的压降，并且P是Wkg/m3为单位的流 体密度）。因此，S阳二AP/P=kj/kg。因此，对于压差为300己并且密度为1000kg/ m3的水而言，SPE= 30kJ/kg。在理想地扩展时，该导致喷射速度V=(2A P/p)1/2= (60000)1/2= 245m/s。
[0066] 在两个或多更个该种喷射碰撞时，产生高压停滞恢复（具有50%的恢复，大约150 己）的小区域，并且小部分能量引起在喷射中的小部分液体蒸发，除了剪切和端流分解机 构W外，还产生非常强大的额外分解机构。与具有最大的潜热的水相比，其他液态燃料（例 如，汽油或柴油）W明显更低的压力和更大的喷孔直径显示出显著提高的雾化。
[0067] 重要的是，要注意，离开传统的喷射器（尤其是直接喷射器）的液体喷射的速度是 大于活塞的速度的量级。该表示即使在下死点炬DC)处发生喷射，液体喷射也冲击到活塞 表面上，或者如果成角度的话则冲击到柱壁上。还重要的是，要注意，该种喷射的"液体长 度"通常大于活塞的行程长度，该几乎确保了在柱壁和/或活塞表面上的液体冲击。该种冲 击是不期望的并且造成效率损失。
[0068] 本发明旨在通过两个或更多个喷射在特定的焦点处发生碰撞而使液体喷射的蒸 发最大化，并且考虑到迄今为止未考虑的变量，例如，喷射的角度、在喷射中的液滴的直径、 应用于喷射的压力的量、在液体喷射碰撞之前的液体长度等。在下文中描述了该些不同的 方法。
[0069]液体长度（"L")被限定为液体喷射在开始分散成液滴之前行进的距离。该在图 4中被示出，该图描述了在从空气剪切和其他力中分散时离开喷孔的加压液体的喷射流，而 不与另一个喷射或表面碰撞。在图4中，被迫经过入口 201至喷嘴喷孔202的加压液体产 生喷射流203,其在喷孔处的直径为d。。具有直径dj的液体喷射203通过部分204朝着点 205逐渐