CN109268182A - 旋转燃料喷射器组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆发动机的旋转燃料喷射器组件包括基部、内部尖端、中间同轴尖端，以及外部同轴尖端。内部尖端可以配置为相对于基部在伸出的关闭位置和缩回的打开位置之间移动。中间同轴尖端可以包括在中间同轴尖端的基部中限定的开口。当内部尖端处于伸出的关闭位置时，基部和开口邻接内部尖端。外部同轴尖端可以相对于基部在伸出的关闭位置和缩回的打开位置之间移动。外部同轴尖端包括多个孔，它们可以在预定事件处与中间同轴尖端中的至少一个开口对齐。

Description

旋转燃料喷射器组件
技术领域
本公开涉及一种用于向内燃机的燃烧室中供应燃料的燃料喷射器装置。
背景技术
燃料喷射器装置配置为插入壳体零件中的开口中以形成燃料喷射系统的一部分。燃料喷射器装置或燃料喷射系统可用于内燃机中，诸如柴油或汽油发动机，其中发动机可用于任何车辆或机器中；诸如汽车、摩托车、卡车、公共汽车、建筑设备或固定式动力单元。
使用燃料喷射器来将燃料供应到内燃机的汽缸中。根据一个发动机概念示例，将燃料分配通道(燃料通道或油轨)布置为横穿壳体，用于将燃料供应到多个燃料喷射器。每个燃料喷射器包含内部燃料通道装置，其在进入燃料通道的开口和形成喷头的喷射器尖端中的开口之间延伸。在燃料喷射器中，可以机械地和/或电气地/电子地控制喷射正时：例如经由螺线管或压电致动器的柱塞。
当将燃料喷射到汽缸的燃烧室中时，燃料的燃烧导致产生了高气体压力，该压力在喷射器尖端上施加力，并且一路施加到燃料喷射器和容纳燃料喷射器的喷射器套筒和/或壳体零件之间的接触区域。通过喷射器轭架的夹紧力产生并保持燃料喷射器与喷射器套筒/壳体零件之间的接触区域，该轭架抵消由气体压力产生的力。
在柴油发动机和直喷式汽油发动机领域中，已知共轨燃料喷射装置有利于燃料喷洒和高压喷射的雾化。通常，共轨燃料喷射装置具有用于暂时存储已经由高压泵加压的燃料的共轨(蓄积室)。在预定正时从喷射器一次性以预定量将燃料喷射到发动机(或燃烧室)的汽缸中。
喷射器通常在其下端具有多个喷射开口(燃料喷洒出口)，通过在喷射器的主体(喷嘴主体)内上下移动的针阀而打开和关闭喷射开口。在喷射器主体中也容纳弹簧以沿关闭方向(向下方向)偏置针阀。针阀浸没在高压燃料中(即，如果没有向下的力来作用，针阀将浮在燃料池中)，并且将向下的弹簧力施加到针阀上，使得针阀的下端被迫接触阀座，从而关闭喷射器的喷射开口。由压力控制室(平衡室)控制施加在针阀上端的向下的燃料压力。通过适当地从压力控制室排出高压燃料，相对于针阀的压力平衡消失，使得针阀上升并因此打开喷射开口。
在形成在喷射器的喷嘴主体中的孔或洞中容纳针阀，使得其可以上下移动。从共轨供给的高压燃料流过喷嘴主体的孔和针阀之间的圆柱形间隙并到达喷射器的喷射开口。
因此，需要更好地散布从燃料喷射器喷射出的燃料以获得更佳的效率。
发明内容
因此，本公开提供了旋转燃料喷射器，其将燃料更好地散布到燃烧室中，使得产生的火焰扩展并增大以优化燃料质量流率、燃烧火焰的方向和形状，从而控制和优化内燃机的燃料消耗。此外，在特定的发动机工作期间或每个工作关键点(每分钟转数(RPM)和制动平均有效压力(BMEP))时，内燃机(ICE)的NOx、CO2、氧化物和烟尘的排放也得到了优化。
在本公开的一个实施例中，用于车辆发动机的旋转燃料喷射器组件可以包括基部、内部尖端、中间同轴尖端，以及外部同轴尖端。内部尖端可配置为相对于基部在伸出的关闭位置和缩回的打开位置之间移动。中间同轴尖端可包括限定在中间同轴尖端的下部区域中或中间同轴尖端的另一区域中的开口。当内部尖端处于伸出的关闭位置时，开口邻接内部尖端。外部同轴尖端可以相对于基部在伸出位置和缩回位置之间移动。外部同轴尖端还包括多个孔，其中多个孔中的每个孔可以与中间同轴尖端中的开口对齐，以提供通向燃烧室的流体路径。可以理解，内部尖端可以至少部分地设置在中间同轴尖端内，并且中间同轴尖端也可以至少部分地设置在外部同轴尖端内。
在本公开的又另一个实施例中，本公开的旋转燃料喷射器组件可以包括基部、内部尖端、中间同轴尖端，以及外部同轴尖端。基部是固定的，并且其包括附接到基部上的燃料入口和燃料出口。内部尖端可以可操作地配置为在相对于基部的伸出的关闭位置和相对于基部的缩回的打开位置之间移动。中间同轴尖端进一步在中间同轴尖端的下部区域中限定开口。当内部尖端处于伸出的关闭位置时，开口邻接内部尖端，使得当内部尖端处于伸出的关闭位置时燃料不会离开燃料喷射器。可以进一步理解，中间同轴尖端附接到基部上，并且相对于基部旋转。外部同轴尖端可以可操作地配置为相对于基部旋转并且配置为相对于基部在伸出位置和缩回位置之间移动。外部同轴尖端进一步限定了多个孔，其中多个孔中的每个孔可以可操作地配置为与中间同轴尖端的开口对齐。还可以理解，内部尖端可以至少部分地设置在中间同轴尖端内，并且中间同轴尖端可以至少部分地设置在外部同轴尖端内。
如上所述的旋转燃料喷射器组件可以进一步包括第一、第二、第三和第四致动器，其中第四致动器可以触发内部尖端来在伸出的关闭位置和缩回的打开位置之间移动。还应该注意，外部同轴尖端配置为经由内部流体压力在缩回位置与伸出位置之间移动，其中当基部燃料旁路出口可以部分/完全关闭时，可以由第三致动器和来自基部燃料入口的进入燃料流施加内部流体压力。可以理解，执行外部同轴尖端的伸出和缩回来将外部同轴尖端的选择的孔与中间同轴尖端的开口进行对齐。由基部燃料入口产生造成外部同轴尖端伸出、旋转和缩回的流体压力。
在从旋转燃料喷射器组件喷射燃料之前，可以使外部同轴尖端围绕垂直轴旋转以与中间同轴尖端对齐。这样，当内部尖端处于伸出的关闭位置时，中间同轴尖端中的开口可以与多个孔中的选择的孔对齐。外部尖端的多个孔具有轴线，该轴线定向为使得燃料从喷射器沿多个不同的曲线流方向喷洒，因此本公开的喷射不仅限于径向喷洒。
一旦开口和孔对齐，旋转燃料喷射器组件就可以用以下两种模式之一来散布燃料：(1)相对于径向具有选择的流/喷洒角的固定线性喷射(或“固定喷射模式”)，或(2)旋转曲线喷射(或“旋转喷射模式”)。当实现固定曲线喷射模式时，外部同轴尖端的突出、旋转和缩回运动选择了外部同轴尖端的孔(具有相对于径向的精确燃料流角)，其中该孔将与中间同轴尖端中开口对齐。该旋转可能等于存在的一个或多个孔轴线角度；也可能选择部分对齐，以便改变孔段。外部同轴尖端可操作地配置为经由第一致动器和第二致动器旋转地固定(基本上是顺时针(CW)旋转或逆时针(CCW)旋转)，并且由第三致动器控制突出和缩回运动。可导致外部同轴尖端的伸出运动(突出)、旋转和缩回运动的流体的致动器压力可以是使燃料从基部燃料入口向旁路燃料出口移动的燃料流体压力的一部分。在孔的选择和对齐过程中，内部尖端不会缩回。可以理解，当内部尖端未缩回时，燃料流不能从燃料入口穿过孔，并且不能进入燃烧室。在选择了对齐的孔之后，第四致动器将内部尖端缩回到打开位置，并且曲线燃料流通过外部同轴尖端以关于径向的燃料流角离开孔。还可以理解，当内部尖端处于缩回的打开位置时，燃料流可从燃料入口通过孔和开口并流出到燃烧室。当实现旋转喷射模式时，在内部尖端处于缩回的打开位置时，中间同轴尖端和外部同轴尖端(如前所述，产生燃料流角的开口和孔对齐)经由第一致动器和第二致动器一致旋转(顺时针或逆时针)。因此，在旋转喷射模式下，当中间同轴尖端和外部同轴尖端一致旋转时，曲线燃料流离开外部同轴尖端的孔。可以以燃料流旋转角、角速度/加速度设置曲线燃料流，它们由第一和第二致动器进行控制。
可以理解，在旋转外部同轴尖端和/或中间同轴尖端时，内部流体压力促使每个部件旋转。由关闭了燃料出口后的来自的燃料入口的进入燃料流产生内部流体压力。第一和第二致动器将内部流体压力施加到中间同轴尖端和外部同轴尖端(并进行调整)。当旋转燃料喷射器组件处于固定喷射模式时，线性燃料流以通过对齐孔轴线和开口轴线确定的燃料流角离开外部同轴尖端的孔。然而，当旋转燃料喷射器组件处于旋转喷射模式时，曲线燃料流以燃料流旋转角离开外部同轴尖端的孔。因此，当外部同轴尖端和中间同轴尖端旋转时，旋转尖端将产生曲线燃料流。
可以理解，第一致动器、第二致动器和第三致动器由发动机控制模块进行控制(与发动机控制模块连通)，发动机控制模块配置为调整内部流体压力以使中间同轴尖端和外部同轴尖端的进行以下运动：控制第一和第二致动器，以旋转外部同轴尖端从而将选择的孔与中间同轴尖端中的开口对齐；控制第三致动器，以伸出和/或缩回外部同轴尖端。因此，第一和第二致动器可以配置为通过调整施加的内部流体压力来仅旋转外部同轴尖端，或同时旋转外部同轴尖端和内部同轴尖端。第三致动器可以配置为通过调整施加的内部流体压力来伸出和/或缩回外部同轴尖端。
中间同轴尖端和/或内部同轴尖端经由施加在由中间同轴尖端和/或外部同轴尖端所限定的至少一个内部压力通道上的内表面上的内部流体压力而相对于基部旋转。流体在旋转压力通道中施加内部流体压力，从而使旋转通道扩展，从而造成旋转。为了使得能够CW(顺时针)和CCW(逆时针)旋转，可以将变化的内部流体压力施加到由中间同轴尖端和/或外部同轴尖端所限定的至少两个旋转压力通道。当每个压力通道中的内部流体压力达到新的平衡时，旋转停止。
燃料入口和燃料出口与发动机控制模块连通以产生正内部流体压力或负内部流体压力。当在外部同轴尖端内部的区域中产生负流体压力时，外部同轴尖端也配置为从伸出位置移动到缩回位置。当产生正内部流体压力或负内部流体压力时，燃料入口和燃料出口与发动机控制模块连通。
在本公开的又另一个实施例中，旋转燃料喷射器组件包括基部、第一/第二/第三/第四致动器、内部尖端、中间同轴尖端，以及外部同轴尖端。基部限定了多个燃料通路并且除了燃料出口之外还具有燃料入口。
第一、第二、第三和第四致动器可以附接到基部并且可以与燃料入口和出口一起与发动机控制模块连通。内部尖端可以可操作地配置为相对于基部沿垂直轴在伸出的关闭位置和缩回的打开位置之间移动。内部尖端可以由与发动机控制模块连通的第四致动器触发。当内部尖端移动到缩回的打开位置时，将来自燃料入口的进入燃料流提供到中间同轴尖端和外部同轴尖端的对齐的孔以喷射进入燃烧室。中间同轴尖端可以附接到基部上，并且可以围绕喷射器垂直轴相对于基部旋转，并且可以在中间同轴尖端的下部区域中限定开口。当内部尖端处于伸出的关闭位置时，开口可以与内部尖端邻接、盖住并关闭，从而关闭去往燃烧室的任何燃料流。
外部同轴尖端可以可操作地配置为相对于基部在伸出位置和缩回位置之间移动，并且围绕垂直喷射器轴旋转。外部同轴尖端可以包括多个孔。多个孔中的每个孔配置为与中间同轴尖端中限定的开口对齐。多个孔中的每个孔具有独特的轴线角，并且相对于径向具有独特的角度。中间同轴尖端和外部同轴尖端可以配置为经由第一和第二致动器围绕垂直轴旋转。燃料入口可以配置为在燃料入口打开并且燃料旁路出口关闭时提供进入燃料流，以便产生内部流体压力。当内部流体压力施加到由中间同轴尖端限定的内部压力通道时，中间同轴尖端可以围绕垂直轴旋转。流体在中间同轴尖端和基部之间的通道中施加压力，从而打开通道，推动中间同轴尖端的内表面以让其旋转。
类似地，当内部流体压力施加到由外部同轴尖端限定的旋转压力通道时，外部同轴尖端围绕垂直轴旋转。第一和第二致动器中的至少一个可以将内部流体压力施加到旋转压力通道。第一、第二、第三和第四致动器、燃料出口和燃料入口经由发动机控制模块协作以调整施加到外部同轴尖端和中间同轴尖端的内部流体压力。
外部尖端相对于基部的旋转和伸出/缩回运动对于选择与中间尖端孔对齐的孔是必要的，并且这不在内燃阶段完成，因此对于燃烧室中的燃烧事件“切分”。中间尖端和外部尖端的旋转在燃烧阶段完成(旋转曲线喷射或“旋转喷射模式”)，因此燃烧室中的燃烧事件“下降”。
根据参考附图考虑的以下具体实施方式，本公开及其特定特征和优点将变得更加显而易见。
附图说明
根据以下具体实施方式、最佳实施方式、权利要求书和附图，本公开的这些和其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1示出了当扭转燃料喷射器关闭时本公开的扭转燃料喷射器的实施例的横截面图。
图2示出了当扭转燃料喷射器外部尖端处于伸出位置并且旋转以选择孔时，同时扭转燃料喷射器没有喷射任何燃料的情况下，本公开的扭转燃料喷射器的实施例的横截面图。
图3示出了当扭转燃料喷射器在相对于燃烧室中的燃烧事件切分的拮抗切分扭转旋转之后将燃料喷射到燃烧室中时，本发明的扭转燃料喷射器的实施例的横截面图。
图4示出了当扭转燃料喷射器正在以下降扭转旋转(燃烧室中的燃烧事件的下降)旋转并将燃料喷射到燃烧室中时，本公开的扭转燃料喷射器的实施例的横截面图。
图5A示出了当扭转燃料喷射器关闭且不扭转时的本公开的第二实施例的横截面图。
图5B示出了沿B-B线的图5A中的扭转燃料喷射器的横截面。
图6是图1的外部同轴尖端的局部等角示意图。
图7A是处于固定喷射模式的旋转燃料喷射器组件的横截面图，其中组件处于开口未与孔对齐或与先前的喷射器工作安装孔对齐的关闭位置。
图7B是处于固定喷射模式的旋转燃料喷射器组件的横截面图，其中外部同轴尖端伸出并旋转以便在拮抗切分扭转旋转期间将选择的孔(流/喷洒方向)与中间同轴尖端中的开口对齐。
图7C是处于固定喷射模式的旋转燃料喷射器组件的横截面图，其中选择的孔(流/喷洒方向)与中间同轴尖端中的开口对齐，但内部尖端处于伸出的关闭位置，并且喷射器结束拮抗切分扭转旋转。
图7D是处于固定喷射模式的旋转燃料喷射器组件的横截面图，其中燃料被喷射出组件，同时旋转被固定为图7B中选择的流/喷洒方向。
图7E是处于固定喷射模式的旋转燃料喷射器组件的局部透视图，其中燃料以线性流喷射出组件(拮抗切分扭转尖端旋转之后的燃料喷射)。
图8A是处于旋转喷射模式的旋转燃料喷射器组件的横截面图，其中组件处于关闭位置并且开口未与孔对齐或与先前的喷射器工作安装孔对齐。
图8B是处于旋转喷射模式的旋转燃料喷射器组件的横截面图，其中外部同轴尖端伸出并旋转以便将选择的孔与中间同轴尖端中的开口对齐。
图8C是处于旋转喷射模式的旋转燃料喷射器组件的横截面图，其中选择的孔与中间同轴尖端中的开口对齐，但内部尖端处于伸出的关闭位置。
图8D是处于旋转喷射模式的旋转燃料喷射器组件的横截面图，其中燃料被喷射出组件，同时外部同轴尖端和中间同轴尖端一致旋转。
图8E是处于旋转喷射模式的旋转燃料喷射器组件的局部透视图，其中燃料以曲线流轨迹从组件喷射出来。
图8F是以预定角速度以燃料流旋转角的旋转燃料流的俯视图-下降扭转喷射。
图9是沿图1中的线5A-5A的旋转燃料喷射器组件的局部放大示意透视图，显示了在外部同轴尖端和中间同轴尖端这两者中限定的压力通道。
在整个对附图的几个视图的描述中，相似的附图标记指代相似的零件。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的目前优选的组合物、实施例和方法，其构成了实践本发明人目前已知的本公开的最佳模式。附图不严格按比例。然而，应该理解，所公开的实施例对于本公开仅仅是示例性的，本公开可以以各种和替代的形式来体现。因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为本公开的任何方面的代表性基础和/或作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。
除了在示例中或另外明确指出的情况下，本说明书中指示材料的量或反应和/或使用的条件的所有数值量应该理解为由描述本公开的最广泛的范围的词语“大约”进行修饰。在所述的数值限制范围内的实用值通常是优选的。另外，除非有明确的相反陈述：百分比，“份数”和比值按重量计；对与本公开有关的给定目的适合或优选的一组或一类材料的描述意味着该组或该类的任何两个或更多个成员的混合物同样适合或优选；首字母缩写词或其他缩写词的第一个定义适用于本文所用的所有后续相同缩写词，并且在进行必要的修改后适用于最初定义的缩写词的正常语法变体；并且除非有明确的相反陈述，否则用对相同性质先前或之后所参考的相同技术来确定性质的测量。
还应该理解，本公开不限于下面描述的具体实施例和方法，因为具体部件和/或条件当然可以进行变化。此外，本文使用的术语仅用于描述本公开的特定实施例的目的，而不旨在以任何方式进行限制。
还必须注意，如说明书和所附权利要求书中所用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包含复数指代。例如，以单数形式参考的部件旨在包含多个部件。
术语“包含”与“包括”、“具有”、“含有”或“特征在于”是同义词。这些术语是包含性的并且是开放的，并且不排除另外的、未列举的元素或方法步骤。
短语“由…组成”排除了权利要求中未指定的任何元素、步骤或成分。当该短语出现在权利要求主体的条款中时，而不是紧接在前序之后，其只限制该条款中阐述的元素；其他元素并不排除在整体权利要求之外。
短语“基本上由…组成”将权利要求的范围限制为指定的材料或步骤，以及不会实质上影响要求保护的主题的基本和新颖特征的那些材料或步骤。
可以替代地使用术语“包含”、“由…组成”和“基本上由…组成”。在使用这三个术语中的一个的情况下，当前公开和要求保护的主题可以包括使用其他两个术语中的任一个的情况。
在整个本申请中，在参考出版物的情况下，这些出版物的公开内容通过参考以此方式整体并入本申请中，以更充分地描述本公开所属领域的状态。
以下具体实施方式本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制本公开或本公开的应用和用途。此外，不旨在受到前面背景技术或以下具体实施方式中呈现的任何理论的束缚。
参考图1，提供了本公开的实施例的横截面图。如图所示，本公开的旋转燃料喷射器组件10可以包括基部12、内部尖端14、中间同轴尖端16和外部同轴尖端18。基部12包括燃料入口30和燃料出口32(通往燃料旁通回路-未示出)。燃料入口30和燃料出口32附接到基部12。内部尖端14可以可操作地配置为在相对于基部12的伸出的关闭位置(图1中所示)和相对于基部12的缩回的打开位置(图3中所示)之间移动。中间同轴尖端16进一步在中间同轴尖端16的下部区域22中限定开口20。当内部尖端14处于伸出的关闭位置(图1中所示)时，开口20邻接内部尖端14(被其阻塞)，使得当内部尖端14处于伸出的关闭位置时，燃料不能经由开口20和对齐/选择的孔27离开燃料喷射器组件进入燃烧室28。
可以进一步理解，中间同轴尖端16附接到基部12，但仍可以通过一个或多个轴承37和/或赫兹接触表面相对于基部12旋转。外部同轴尖端18可以可操作地配置为通过一个或多个轴承47和/或赫兹接触表面相对于基部12并相对于中间同轴尖端16旋转。外部同轴尖端18还配置为相对于中间同轴尖端16和基部12在伸出位置(图2中所示)和缩回位置(图1中所示)之间移动。外部同轴尖端18进一步限定多个孔24(图6中所示)，其中多个孔24中的任何一个孔26(图6中所示)可以可操作地配置为与中间同轴尖端16的开口20对齐。还可以理解，内部尖端14可以至少部分地设置在中间同轴尖端16内，并且中间同轴尖端16可以至少部分地设置在外部同轴尖端18内，如图1中所示。
再次参照图1，如上所述的旋转燃料喷射器组件10可进一步包括第一致动器40、第二致动器42、第三致动器44和第四致动器46，其中第四致动器46可触发内部尖端14来在伸出的关闭位置(图1中所示)和缩回的打开位置(图3和图4中所示)之间移动。可以理解，第一致动器40、第二致动器42、第三致动器44和第四致动器46与发动机控制模块48连通。参照图2并且如前所述，外部同轴尖端18配置为经由内部流体压力50在缩回位置(图1中所示)与伸出位置(图2中所示)之间移动，其中当燃料出口32部分或完全关闭时，可以由第三致动器44(图1中所示)和来自燃料入口30的进入燃料流52(图1中所示)施加内部流体压力50。
如图2、图7B和图8B中所示，在从旋转燃料喷射器组件10喷射燃料之前，外部同轴尖端18可以围绕纵向轴线54以角度65(图8F中所示)旋转，以使选择的孔27对齐到开口20。这样，当内部尖端14处于伸出的关闭位置时，中间同轴尖端16中的开口20可与多个孔24中的选择的孔27对齐，如图1、图7C和图8C中进一步所示。燃料流旋转角65可以定义为将选择的孔27对齐中间同轴尖端16的开口20的外部同轴尖端的旋转角，如果逆时针旋转则角度为正(+CCW)，如果顺时针旋转则角度为负(-CW)，沿纵向轴线54以喷射器从燃烧室28(底部)向基部12(顶部)的方向观察喷射器来考虑。
如图1、图7C和图8C中所示，一旦开口20和选择的孔27对齐，旋转燃料喷射器组件10可以以两种模式之一来散布燃料：(1)旋转喷射模式(图4、图8A-图8E中所示)；或(2)固定喷射模式(图3、图7A-图7E中所示)。当实现旋转喷射模式时，当内部尖端14处于如图8D中所示的缩回的打开位置，中间同轴尖端16和外部同轴尖端18经由第一致动器40和第二致动器42(两个致动器都在图1中所示)一致旋转(图8D-图8E中所示)。可以理解，当内部尖端14处于缩回的打开位置时，燃料流56可从燃料入口30通过孔27和开口20并流出到燃烧室28，如图8D-图8E中所示。
再次参照图8D和图8E，在旋转喷射模式下，当中间同轴尖端16和外部同轴尖端18一致旋转时，曲线燃料流58离开外部同轴尖端18的孔27。以角速度92(图8F中所示)以沿孔轴线66的燃料流角90(图8E中所示)来设置或定向曲线燃料流58，如果逆时针旋转(+CCW)则角度为正，如果顺时针旋转则角度为负(-CW)，沿纵向轴线54以喷射器从燃烧室28(底部)向基部12(顶部)的方向观察喷射器来考虑。因此，当旋转燃料喷射器组件10处于旋转喷射模式时，曲线燃料流58离开外部同轴尖端18的选择的孔27(图8D和图8E中所示)。
现在参照图7A-图7E，示出了固定喷射模式。图7A-图7C连同图8A-图8C所示，在燃料喷射之前(图7D和图8D中所示)对齐开口和选择的孔的步骤对于固定喷射模式(图7A-图7E)是相同的，与它们用于旋转喷射模式(图8D-图8E)时一样。两种模式都可以但不一定以内部尖端14处于伸出的关闭位置开始，其中未喷射燃料并且选择的孔27未与开口对齐，如图7A和图8A中所示。两种模式都还设想了，外部同轴尖端18然后可以相对于中间同轴尖端16伸出和旋转，以便对齐开口20和选择的孔27，如图7B和图8B中所示。此外两种模式都还可能设想了，一旦开口20与选择的孔27对齐，外部同轴尖端18可以朝中间同轴尖端16缩回，如图7C和图8C中所示。
然而与如前所述的旋转喷射模式相比，图7A-图7E中所示的固定喷射模式设想了，中间同轴尖端16和外部同轴尖端18可以可操作地配置为当内部尖端14处于伸出的关闭位置时(图7D中所示)，经由第一致动器40和第二致动器42(图1中所示)旋转地固定。当中间同轴尖端16和外部同轴尖端18旋转地固定并且当内部尖端14移动到缩回的打开位置(图7D、图7E中所示)时，然后可以将线性燃料流64喷射到燃烧室28中。当旋转燃料喷射器组件10处于固定喷射模式(图7D中所示)时，线性燃料流64以相对于径向69的燃料流角60(图6和图7E)沿孔轴线66离开开口20和外部同轴尖端18的孔27。燃料流角60、67是由孔轴线66相对于径向确定的角度(如果CCW，则角度为正，如果CW，则角度为负)。
如图1和图9中所示，可以理解，外部同轴尖端18和中间同轴尖端16的旋转、内部尖端14的伸出和缩回运动，以及外部同轴尖端18的伸出和缩回运动是由第一致动器40、第二致动器42、第三致动器44和第四致动器46产生的内部流体压力50触发的操作运动。每个致动器可以是连接到发动机控制模块48的螺线管(或压电)零件的形式，其使得能够将从发动机控制模块48接收的电脉冲转换为柱塞的运动，适当地将通道中的孔口打开以通过通道打开来控制流量/压力。当(螺线管或压电零件)致动器40、42、44、46不起作用时，用于每个相关联致动器的柱塞可以经由偏置装置49或弹簧偏置回关闭位置。也可以实现偏置装置49(弹簧的形式)以确保内部尖端14的运动。
参考图9，沿图1中的线5A-5A示出了旋转燃料喷射器组件的局部等角视图。可以理解，为了旋转外部同轴尖端18和/或中间同轴尖端16，可以向每个部件施加不同的内部流体压力50以促使旋转。在图9中示出了内部流体压力50。由第一致动器40和第二致动器42通过利用全部/部分封闭的燃料出口32(图1中所示)调整来自燃料入口30的进入燃料流52来产生内部流体压力。从进入燃料流52开始的第一致动器40和第二致动器42可将内部流体压力50施加(并进行调整)到中间同轴尖端16和外部同轴尖端18之间的子通道41和43，和/或在基部12和中间同轴尖端16之间的子通道表面41'和43'。
燃料流50可以进入由突起/中间块/滑块39、39'划分的子通道中。当外部同轴尖端18在伸出位置和缩回位置之间移动时，由第一致动器40和第二致动器42触发的燃料流50可以扩展第一子通道负载表面41、41'，同时限制第二子通道未负载/负载较少的表面43、43'。只有当内部尖端14向上移动(和/或在缩回的打开位置-图3中所示)时，或者当存在外部尖端的伸出运动或者与中间同轴尖端一致旋转时，才允许外部尖端旋转。
如图9中所示，中间同轴尖端16可经由施加在中间同轴尖端16的内部压力通道78上的内部流体压力50相对于基部12旋转。内部流体压力50可以使内部压力通道78扩展，从而推挤中间同轴尖端的内表面并造成旋转。
类似地，通常可以理解，外部同轴尖端18可以经由施加在由外部同轴尖端18限定的旋转压力通道80上的内部流体压力50相对于中间同轴尖端16旋转。内部流体压力50可以使旋转压力通道80扩展，从而推挤外部同轴尖端的内表面并造成旋转。
为了使得能够CCW和CW旋转，不同的内部流体压力50被施加到内部压力通道78和旋转压力通道80。直到每个通道内的内部流体压力大致相等提供了平衡，旋转才停止。发动机控制模块48以及第一致动器40和第二致动器42可操作地配置为在内部压力通道78和旋转压力通道80中产生变化的内部流体压力50，从而实现所描述的期望的运动。通常可以理解，第一致动器40和第二致动器42可以与发动机控制模块48连通。
因此，发动机控制模块48以及第一致动器40和第二致动器42可操作地配置为使外部同轴尖端18相对于中间同轴尖端旋转以确定将与中间同轴尖端16中的开口20对齐的选择的孔27。发动机控制模块48以及第一致动器40和第二致动器42也可操作地配置为还使中间同轴尖端相对于基部12旋转。因此，第一致动器40和第二致动器42可以配置为通过调整施加到外部同轴尖端的内部流体压力来旋转外部同轴尖端16和中间同轴尖端18中的至少一个。
如图1中所示，进一步可以理解，当燃料出口32打开并且燃料入口30部分地/完全关闭时，燃料出口32和燃料入口30配置为经由进入燃料出口32的离开燃料流72产生负流体压力70。还可以进一步理解，当喷射器致动器40、42、44、46全部完全关闭时，燃料出口32和燃料入口30配置为产生朝燃料出口32并穿过燃料出口32的离开燃料流72。当在外部同轴尖端18中的腔室76(图2中所示)中产生负流体压力70时，外部同轴尖端18配置为从伸出位置(图2、图7B、图8B中所示)移动到缩回位置(图1、图7A、图7C、图8A、图8C中所示)。当产生正内部流体压力50或负内部流体压力70(图1和图2中所示)时，燃料入口30和燃料出口32与发动机控制模块48连通。
区域74是燃料喷射器组件10的另一部分，其在外部尖端处于伸出位置(图2中所示)时扩展。在燃烧期间，外部尖端18不移动到伸出位置。然而，在发动机进气阶段期间，考虑到燃烧室中的压力必须较低，同轴外部尖端18可以处于伸出位置。当同轴外部尖端18处于伸出位置时，区域74经由多个孔24被燃烧室的空气填充。相反地，当外部尖端移动到图1的缩回位置时，存在的一小部分空气经由孔24流出区域74到达燃烧室28，并因此空气不与燃料流56发生混合。
如图1中所示，本公开的旋转燃料喷射器组件10可以包括基部12、第一致动器40/第二致动器42/第三致动器44/第四致动器46、内部尖端14、中间同轴尖端16，以及外部同轴尖端18。除了燃料出口32之外，基部12还包括燃料入口30。第一致动器40、第二致动器42、第三致动器44和第四致动器46可以附接到基部12并且可以与燃料入口30和出口32一起与发动机控制模块48连通。内部尖端14可以可操作地配置为相对于基部12沿纵向轴线54在伸出的关闭位置(图1中所示)和缩回的打开位置(图3中所示)之间移动。内部尖端14可以由与发动机控制模块48连通的第四致动器46触发。当内部尖端14移动到缩回的打开位置(图3中所示)时，来自燃料入口30的进入燃料流56(图1中所示)经过由致动器46的柱塞打开的通道，并且在内部尖端14和中间尖端16之间提供燃料流56到对齐的孔26、27以喷射到燃烧室28中。中间同轴尖端16可以附接到基部12并且可以在中间同轴尖端16的下部区域22(图3和图4中所示)中限定开口20。当内部尖端14处于伸出的关闭位置时，开口20可以邻接内部尖端14，从而关闭去往燃烧室28的任何燃料流56，如图1中所示。
如上所述，外部同轴尖端18可以可操作地配置为相对于基部12在伸出位置(图2中所示)和缩回位置(图1中所示)之间移动。现在参照图6，外部同轴尖端18可以包括多个孔24，其中入口/内部孔66的间距与外部孔67的间距不同。多个孔24中的每个孔27可以配置为与中间同轴尖端16中限定的开口20对齐。
现在参照图5A和5B，图5A示出了旋转燃料喷射组件10的一个实施例，其中内部尖端14处于关闭伸出位置，同时图5B示出了沿图5A中的线5B的内部尖端14以及中间同轴尖端16和外部同轴尖端18的横截面。如图5B中所示，多个孔24中的每个孔27还可以具有以变化的角度65(相对于径向的角度)设置的独特孔轴线66，如图5B中所示。此外，如图7B(对于固定喷射模式)和图8B(对于旋转喷射模式)中所示，中间同轴尖端16和外部同轴尖端18可配置为经由第一致动器40和第二致动器42围绕纵向轴线54旋转(图1中所示)。
返回参照图1和图2，第三致动器44(图1中所示)可以配置为施加内部流体压力50并且使得负内部压力70能够到达外部同轴尖端18的内表面98以允许外部同轴尖端18在伸出位置(图2中所示)和缩回位置(图1中所示)之间移动。第一致动器40、第二致动器42、第三致动器44和第四致动器46、燃料出口32和燃料入口30经由发动机控制模块48协作以调整施加到外部同轴尖端18和/或中间同轴尖端16的内部流体压力50。
在以上具体实施方式中虽然已呈现至少一个示例性实施例，但是应当理解存在许多种变化。还应该理解，示例性实施例仅仅是示例，并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反地，前面的具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实现示例性实施例的便利路线图。应该理解，在不脱离如所附权利要求书及其法律等同物所阐述的本公开的范围的情况下，可以对元素的功能和布置进行各种改变。

Claims (10)

1.一种旋转燃料喷射器组件，包含：
具有燃料入口和燃料出口的基部；
可操作地配置为在相对于所述基部的伸出的关闭位置和相对于所述基部的缩回的打开位置之间移动的内部尖端；
中间同轴尖端，其具有限定在所述中间同轴尖端的下部区域中的开口，并且当所述内部尖端处于所述伸出的关闭位置时，所述开口邻接所述内部尖端，所述中间同轴尖端附接到所述基部；以及
可操作地配置为相对于所述基部旋转并且配置为相对于所述基部在伸出位置和缩回位置之间移动的外部同轴尖端，所述外部同轴尖端具有多个孔，所述多个孔中的每个孔可操作地配置为与所述中间同轴尖端的所述开口对齐；
其中所述内部尖端部分地设置在所述中间同轴尖端内，并且所述中间同轴尖端至少部分地设置在所述外部同轴尖端内。
2.根据权利要求1所述的旋转燃料喷射器组件，进一步包含第四致动器，其触发所述内部尖端以在所述伸出的关闭位置和所述缩回的打开位置之间移动。
3.根据权利要求2所述的旋转燃料喷射器组件，其中所述外部同轴尖端配置为经由内部流体压力在所述缩回位置和所述伸出位置之间移动，当所述燃料出口关闭时，由第三致动器和来自所述燃料入口的进入燃料流施加所述内部流体压力。
4.根据权利要求3所述的旋转燃料喷射器组件，其中当所述内部尖端处于所述伸出的关闭位置时，所述外部同轴尖端可操作地配置为相对于所述中间同轴尖端旋转以将所述开口与所述多个孔中的选择的孔对齐。
5.根据权利要求4所述的旋转燃料喷射器组件，其中当所述内部尖端处于所述缩回的打开位置时，所述中间同轴尖端和所述外部同轴尖端可操作地配置为经由第一致动器和第二致动器一致旋转。
6.根据权利要求4所述的旋转燃料喷射器组件，其中当所述内部尖端处于所述缩回的打开位置时，所述中间同轴尖端和所述外部同轴尖端可操作地配置为经由第一致动器和第二致动器旋转地固定。
7.根据权利要求4所述的旋转燃料喷射器组件，其中所述内部流体压力配置为促使所述外部同轴尖端旋转。
8.根据权利要求5所述的旋转燃料喷射器组件，其中当所述中间同轴尖端和所述外部同轴尖端一致旋转时，曲线燃料流离开所述外部同轴尖端的所述孔，所述曲线燃料流以等于孔轴线角的燃料流角进行设置。
9.根据权利要求6所述的旋转燃料喷射器组件，其中线性燃料流以通过对齐孔轴线和开口轴线确定的燃料流角离开所述外部同轴尖端的所述孔。
10.根据权利要求7所述的旋转燃料喷射器组件，其中第一致动器和第二致动器与配置为确定将与所述中间同轴尖端中的所述开口对齐的所述选择的孔的发动机控制模块连通，所述第一致动器和所述第二致动器配置为通过调整施加到所述外部同轴尖端和内部同轴尖端的所述内部流体压力来旋转所述外部同轴尖端和所述内部同轴尖端中的至少一个。
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