DE102021103946A1 - ENGINE MIXING STRUCTURES - Google Patents
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Abstract
Eine Kraftstoff-und-Gas-Mischstruktur für einen Motor ist bereitgestellt. Diese Mischstruktur weist einen Körper auf, welcher eingerichtet ist, um zwischen einem Kraftstoffinjektor und einem Zylinder eines Motors positioniert zu sein. Der Körper definiert ein Innenvolumen, welches eingerichtet ist, um Gas (z.B. Luft) von außerhalb des Körpers aufzunehmen und um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor in dem Innenvolumen aufzunehmen. Der Körper weist zudem einen oder mehrere obere Kanäle und einen oder mehrere untere Kanäle auf, welche eingerichtet sind, um dem Innenvolumen relativ zueinander eine im Wesentlichen ähnliche Strömungsmenge bereitzustellen. Der Körper definiert zudem eine oder mehrere Gemisch-Leitungen, welche eingerichtet sind, um Wolken des Kraftstoffs und Gases von dem Innenvolumen zu einem oder mehreren Ausgangsanschlüssen und dahindurch zu dem Zylinder zu leiten und gleichzeitig zu vermischen.A fuel-and-gas mixing structure for an engine is provided. This mixing structure has a body which is adapted to be positioned between a fuel injector and a cylinder of an engine. The body defines an interior volume which is adapted to receive gas (e.g., air) from outside the body and to receive one or more fuel streams from the fuel injector in the interior volume. The body also has one or more upper channels and one or more lower channels, which are configured to provide the internal volume with a substantially similar flow rate relative to one another. The body also defines one or more mixture lines which are configured to direct and simultaneously mix clouds of fuel and gas from the interior volume to one or more output ports and through to the cylinder.
Description
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Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der US-Patentanmeldung mit laufender Nr. 16/059730, welche die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr.
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Der hier beschriebene Inhalt betrifft Strukturen und Anordnungen, welche die Bildung von Ruß in Motoren reduzieren.The content described here relates to structures and arrangements that reduce the formation of soot in engines.
HINTERGRUNDBACKGROUND
In einem Kompressionszündungsmotor kann Kraftstoff direkt in heiße Druckgase wie etwa Luft oder ein Gemisch aus Luft und zurückgeführtem Abgas eingespritzt werden. Der Kraftstoff vermischt sich mit diesen zylinderinternen Gasen nahe dem Ort des Einspritzens des Kraftstoffs in die Zylinder des Motors. Da sich der verhältnismäßig kühle Kraftstoff mit den Gasen von höherer Temperatur vermischt, erreicht das resultierende Gemisch eine zur Zündung ausreichende Temperatur. Dies kann ein dynamisches Ereignis sein und Kraftstoff kann gezündet werden und kann an dem Kopf einer Kraftstoffsprühwolke verbrennen, während Kraftstoff weiterhin in das andere Ende der Sprühwolke eingespritzt wird.In a compression ignition engine, fuel can be injected directly into hot pressurized gases such as air or a mixture of air and recirculated exhaust gas. The fuel mixes with these in-cylinder gases near the location of the injection of the fuel into the cylinders of the engine. Since the relatively cool fuel mixes with the higher temperature gases, the resulting mixture reaches a temperature sufficient for ignition. This can be a dynamic event and fuel can be ignited and burned at the head of a fuel spray while fuel continues to be injected into the other end of the spray.
Da die Temperatur der in den eingespritzten Kraftstoff mitgerissenen Gase hoch bleibt, kann die Verzögerung zwischen einer Einspritzung des Kraftstoffs und einer Zündung des Kraftstoff-und-Luft-Gemischs in einem Zylinder reduziert werden. Dies kann die Kraftstoffsprühwolke veranlassen, ein suboptimales Kraftstoff-und-Luft-Mischverhältnis vor Initialzündung aufzuweisen, was Ruß produzieren kann. Die Produktion und daraus folgende Ansammlung von Ruß können eine Leistung des Motors herabsetzen und letztlich eine Reinigung oder sonstige Reparatur des Motors erfordern. Außerdem können gewisse Bestimmungen oder Gesetze beschränken, wie viel Feinstaub oder andere Emissionen durch Motoren erzeugt werden können.Since the temperature of the gases entrained in the injected fuel remains high, the delay between an injection of the fuel and an ignition of the fuel-air mixture in a cylinder can be reduced. This can cause the fuel spray to have a sub-optimal fuel-to-air mix ratio prior to ignition, which can produce soot. The production and consequent accumulation of soot can degrade engine performance and ultimately require cleaning or other repair of the engine. In addition, certain regulations or laws can limit how much particulate matter or other emissions can be generated by engines.
KURZBESCHREIBUNGSHORT DESCRIPTION
In einer Ausführungsform weist eine Mischstruktur einen Körper auf, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist eingerichtet, um einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders eines Motors zugewandt zu sein, wohingegen die Kolbenseite des Körpers eingerichtet ist, um einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt zu sein. Der Körper weist eine oder mehrere Leitungsflächen auf, welche eine oder mehrere Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen definieren, welche sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken. Der Körper weist zudem einen oder mehrere obere Luftkanäle auf, welche sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken. Der eine oder die mehreren oberen Luftkanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Injektorseite als die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen angeordnet. Der Körper weist zudem einen oder mehrere untere Luftkanäle auf, welche sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken. Der eine oder die mehreren unteren Luftkanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Kolbenseite als die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen angeordnet. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor aufzunehmen und um einen oder mehrere Luftströme aus dem einen oder den mehreren oberen Luftkanälen und einen oder mehrere Luftströme aus dem einen oder den mehreren unteren Luftkanälen aufzunehmen. Der eine oder die mehreren oberen Luftkanäle und der eine oder die mehreren unteren Luftkanäle sind eingerichtet, um dem Mittelvolumen relativ zueinander eine im Wesentlichen ähnliche Strömungsmenge bereitzustellen. Beim Betrieb vermischt sich mindestens einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Luftströmen aus dem einen oder den mehreren oberen Luftkanälen und dem einen oder den mehreren Luftströmen aus dem einen oder den mehreren unteren Luftkanälen, um ein Kraftstoff-und-Luft-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Luft zu bilden. Die Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Luft-Gemisch aus dem Körper und in eine Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.In one embodiment, a mixing structure has a body which defines an axis and extends along the axis from one injector side in the direction of an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body is configured to face a fuel injector of a cylinder of an engine, whereas the piston side of the body is configured to face a piston head of the engine cylinder. The body has one or more conduit surfaces that define one or more fuel and air mixture conduits that extend from the central volume through the body. The body also has one or more upper air channels extending from the central volume through the body. The one or more upper air ducts are arranged near the central volume closer to the injector side than the one or more fuel-and-air mixture lines. The body also has one or more lower air channels extending from the central volume through the body. The one or more lower air passages are located near the center volume closer to the piston side than the one or more fuel-and-air mixture lines. The central volume is configured to receive one or more fuel flows from the fuel injector and to receive one or more air flows from the one or more upper air ducts and one or more air flows from the one or more lower air ducts. The one or more upper air ducts and the one or more lower air ducts are configured to provide a substantially similar flow rate to the central volume relative to one another. In operation, at least one of the streams of fuel mixes with the one or more air streams from the one or more upper air passages and the one or more air streams from the one or more lower air passages to form a fuel-and-air mixture with a set ratio of fuel to air. The fuel-and-air mixture lines are configured to direct the fuel-and-air mixture out of the body and into a combustion chamber of the engine cylinder.
In einer Ausführungsform weist eine Mischstruktur einen Körper auf, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist eingerichtet, um einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders eines Motors zugewandt zu sein, wohingegen die Kolbenseite des Körpers eingerichtet ist, um einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt zu sein. Der Körper weist Leitungsflächen auf, welche eine Reihe von Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen definieren, welche um einen Umfang des Körpers angeordnet sind und sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken. Jede Leitung erstreckt sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen. Der Körper weist eine Reihe von oberen Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder obere Kanal eine entsprechende obere Öffnung aufweist und wobei die oberen Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind. Die oberen Luftkanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Injektorseite als die Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen angeordnet. Zudem weist der Körper eine Reihe von unteren Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder untere Kanal eine entsprechende untere Öffnung aufweist und wobei die unteren Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind. Die unteren Luftkanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Kolbenseite als die Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen angeordnet. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor aufzunehmen und um einen oder mehrere Luftströme aus den oberen Luftkanälen und einen oder mehrere Luftströme aus den unteren Luftkanälen aufzunehmen. Beim Betrieb vermischt sich mindestens einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Luftströmen aus den oberen Luftkanälen und dem einen oder den mehreren Luftströmen aus den unteren Luftkanälen, um ein Kraftstoff-und-Luft-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Luft zu bilden. Die Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Luft-Gemisch aus dem Körper und in eine Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.In one embodiment, a mixing structure has a body which defines an axis and extends along the axis from one injector side in the direction of an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body is configured to face a fuel injector of a cylinder of an engine, whereas the piston side of the body is configured to face a piston head of the engine cylinder. The body has ducting surfaces that provide a number of fuel-and-air mixture Define conduits disposed around a perimeter of the body and extending from the central volume through the body. Each conduit extends from the outwardly facing surface to the central volume. The body has a series of top channels extending from the outwardly facing surface to the central volume, each top channel having a corresponding top opening, and the top openings being arranged in an alternating manner with the conduits along the perimeter of the body are. The upper air ducts are arranged near the central volume closer to the injector side than the fuel-and-air mixture lines. The body also has a series of lower channels extending from the outwardly facing surface to the central volume, each lower channel having a corresponding lower opening and the lower openings in an alternating manner with conduits along the perimeter of the body are arranged. The lower air passages are located near the center volume, closer to the piston side than the fuel-and-air mixture lines. The central volume is configured to receive one or more fuel flows from the fuel injector and to receive one or more air flows from the upper air ducts and one or more air flows from the lower air ducts. In operation, at least one of the streams of fuel mixes with the one or more air streams from the upper air passages and the one or more air streams from the lower air passages to form a fuel-and-air mixture with a fixed ratio of fuel to air to build. The fuel-and-air mixture lines are configured to direct the fuel-and-air mixture out of the body and into a combustion chamber of the engine cylinder.
In einer Ausführungsform weist eine Mischstruktur einen Körper auf, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist eingerichtet, um einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders eines Motors zugewandt zu sein, wohingegen die Kolbenseite des Körpers eingerichtet ist, um einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt zu sein. Der Körper weist eine oder mehrere Leitungsflächen auf, welche eine Reihe von Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen definieren, welche um einen Umfang des Körpers angeordnet sind und sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken. Zudem weist der Körper eine Reihe von oberen Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder obere Kanal eine entsprechende obere Öffnung aufweist und wobei die oberen Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind. Der eine oder die mehreren oberen Luftkanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Injektorseite als die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen angeordnet. Zudem weist der Körper einen einzelnen unteren Luftkanal auf, aufweisend eine Öffnung, welche sich durch die Kolbenseite zu dem Mittelvolumen erstreckt. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor aufzunehmen und um zudem einen oder mehrere Luftströme aus den oberen Luftkanälen und einen oder mehrere Luftströme aus dem unteren Luftkanal aufzunehmen, wobei die kombinierten oberen Luftkanäle und der untere Luftkanal eingerichtet sind, um dem Mittelvolumen relativ zueinander eine im Wesentlichen ähnliche Strömungsmenge bereitzustellen. Beim Betrieb vermischt sich mindestens einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Luftströmen aus den oberen Luftkanälen und dem einen oder den mehreren Luftströmen aus dem unteren Luftkanal, um ein Kraftstoff-und-Luft-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Luft zu bilden. Die Kraftstoff-und-Luft-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Luft-Gemisch aus dem Körper und in eine Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.In one embodiment, a mixing structure has a body which defines an axis and extends along the axis from one injector side in the direction of an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body is configured to face a fuel injector of a cylinder of an engine, whereas the piston side of the body is configured to face a piston head of the engine cylinder. The body has one or more conduit surfaces defining a series of fuel-and-air mixture conduits disposed around a perimeter of the body and extending from the outwardly facing surface to the central volume. The body also has a series of top channels extending from the outwardly facing surface to the central volume, each top channel having a corresponding top opening, and the top openings alternating with conduits along the perimeter of the body are arranged. The one or more upper air ducts are arranged near the central volume closer to the injector side than the one or more fuel-and-air mixture lines. In addition, the body has a single lower air duct having an opening that extends through the piston side to the central volume. The central volume is configured to receive one or more fuel flows from the fuel injector and also to receive one or more air flows from the upper air ducts and one or more air flows from the lower air duct, the combined upper air ducts and the lower air duct being adapted to the Medium volumes provide a substantially similar amount of flow relative to one another. In operation, at least one of the streams of fuel mixes with the one or more air streams from the upper air ducts and the one or more air streams from the lower air duct to form a fuel-and-air mixture with a fixed ratio of fuel to air to build. The fuel-and-air mixture lines are configured to direct the fuel-and-air mixture out of the body and into a combustion chamber of the engine cylinder.
FigurenlisteFigure list
Der vorliegende Erfindungsinhalt kann aus der Lektüre der folgenden Beschreibung nichtbeschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden, wobei nachstehend:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Mischstruktur für einen Zylinder eines Motors ist; -
2 eine Teilquerschnittsansicht der in1 dargestellten Mischstruktur ist; -
3 eine Querschnittsansicht der in den1 und2 dargestellten Mischstruktur, welche in einem Motor mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht; -
4 eine weitere Querschnittsansicht der in den1 und2 dargestellten Mischstruktur, welche mit dem Zylinderkopf des in3 dargestellten Zylinders gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht; -
5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur für einen Zylinder eines Motors ist; -
6 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur für einen Zylinder eines Motors ist; -
7 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur für einen Zylinder eines Motors ist; -
8 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur für einen Zylinder eines Motors ist; -
9 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur veranschaulicht; -
10 eine perspektivische Ansicht einer Injektorseite der in9 dargestellten Mischstruktur veranschaulicht; -
11 eine Querschnittsansicht der Mischstruktur entlang der in9 dargestellten Linie 11-11 veranschaulicht; -
12 eine weitere Querschnittsansicht der Mischstruktur entlang der in9 dargestellten Linie 12-12 veranschaulicht; -
13 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur veranschaulicht; -
14 eine perspektivische Ansicht einer Inj ektorseite der in13 dargestellten Mischstruktur veranschaulicht; -
15 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur veranschaulicht; -
16 eine perspektivische Ansicht einer Inj ektorseite der in15 dargestellten Mischstruktur veranschaulicht; -
17 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur veranschaulicht; -
18 eine perspektivische Ansicht einer Inj ektorseite der in17 dargestellten Mischstruktur veranschaulicht; -
19 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur veranschaulicht; -
20 eine perspektivische Ansicht einer Injektorseite der in19 dargestellten Mischstruktur veranschaulicht; -
21 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur veranschaulicht; -
22 eine perspektivische Ansicht einer Injektorseite der in21 dargestellten Mischstruktur veranschaulicht; -
23 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Kolbenseite der in den9 bis12 dargestellten Mischstruktur veranschaulicht; -
24 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Mischstruktur veranschaulicht; -
25 eine schematische Blockansicht einer Ausführungsform einer Mischstruktur für einen Zylinder eines Motors bereitstellt; -
26 eine perspektivische Oberansicht einer Ausführungsform einer Mischstruktur veranschaulicht; -
27 eine perspektivische Unteransicht der Mischstruktur aus26 bereitstellt; -
28 eine Schnittansicht der Mischstruktur aus26 bereitstellt; -
29 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Mischstruktur bereitstellt; -
30 eine Schnittansicht der Mischstruktur aus29 bereitstellt; und -
31 eine Schnittansicht durch einen Körper einer Mischstruktur in einer Ausführungsform bereitstellt.
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1 Figure 3 is a perspective view of one embodiment of a mixing structure for a cylinder of an engine; -
2 a partial cross-sectional view of the in1 shown mixed structure; -
3 a cross-sectional view of the FIGS1 and2 illustrated mixing structure which is coupled to a cylinder head of an engine cylinder in an engine, according to an embodiment; -
4th a further cross-sectional view of the FIGS1 and2 mixed structure shown, which is connected to the cylinder head of the in3 cylinder illustrated is coupled, illustrated according to an embodiment; -
5 Figure 3 is a perspective view of another embodiment of a mixing structure for a cylinder of an engine; -
6th Figure 3 is a perspective view of another embodiment of a mixing structure for a cylinder of an engine; -
7th Figure 3 is a perspective view of another embodiment of a mixing structure for a cylinder of an engine; -
8th Figure 3 is a perspective view of another embodiment of a mixing structure for a cylinder of an engine; -
9 Figure 3 illustrates a side view of another embodiment of a mixing structure; -
10 a perspective view of an injector side of the FIG9 illustrated mixing structure illustrated; -
11 a cross-sectional view of the mixing structure along the line in FIG9 illustrated line 11-11; -
12th a further cross-sectional view of the mixed structure along the line in FIG9 illustrated line 12-12; -
13th Figure 3 illustrates a side view of another embodiment of a mixing structure; -
14th a perspective view of an injector side of the FIG13th illustrated mixing structure illustrated; -
15th Figure 3 illustrates a side view of another embodiment of a mixing structure; -
16 a perspective view of an injector side of the FIG15th illustrated mixing structure illustrated; -
17th Figure 3 illustrates a side view of another embodiment of a mixing structure; -
18th a perspective view of an injector side of the FIG17th illustrated mixing structure illustrated; -
19th Figure 3 illustrates a side view of another embodiment of a mixing structure; -
20th a perspective view of an injector side of the FIG19th illustrated mixing structure illustrated; -
21 Figure 3 illustrates a side view of another embodiment of a mixing structure; -
22nd a perspective view of an injector side of the FIG21 illustrated mixing structure illustrated; -
23 a perspective view of an alternative embodiment of the piston side of the FIGS9 until12th illustrated mixing structure illustrated; -
24 Figure 3 illustrates a perspective view of another embodiment of a mixing structure; -
25th a schematic block diagram of one embodiment of a mixing structure for a cylinder of an engine provides; -
26th Figure 3 illustrates a top perspective view of one embodiment of a mixing structure; -
27 a perspective view from below of the mixing structure26th provides; -
28 a sectional view of the mixed structure26th provides; -
29 provides a side view of one embodiment of a mixing structure; -
30th a sectional view of the mixed structure29 provides; and -
31 provides a sectional view through a body of a mixing structure in one embodiment.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Eine oder mehrere Ausführungsformen des hier beschriebenen Erfindungsinhalts stellen Mischstrukturen oder -anordnungen bereit. Die Mischstrukturen oder -anordnungen können mechanische Strukturen sein, welche in einem Motor an oder nahe Kraftstoffinjektoren von Zylindern angeordnet sind. Die Mischstrukturen können eine Zündverzögerung des Kraftstoffs (z.B. durch Verzögern der Zündung relativ zu der Einspritzzeit) beeinflussen und/oder steuern. Eine Zündsteuerung kann ein Erzielen eines unterschiedlichen (z.B. magereren) Kraftstoff-und-Luft-Gemischs, bevor das Gemisch an einem Verbrennungsbereich ankommt, um sich zu entzünden oder zu verbrennen, ermöglichen. Mehrere Konzepte sind hier beschrieben, welche diese Modifikation des Kraftstoffverbrennungsereignisses erleichtern. Obwohl in einigen Anordnungen Rohre und Röhren verwendet werden können, definieren andere Mischstrukturen und -anordnungen Kanäle, Strömungswege, Leitungen und dergleichen und weisen keine Rohrstruktur auf und weisen keine Röhrenstruktur innerhalb der Brennkammer eines Zylinders auf. Es hat sich herausgestellt, dass einige Anordnungen mit Rohren oder Röhren desaströse Fehler wie etwa innerhalb der Rohre auftretende Explosionen vorweisen.One or more embodiments of the inventive content described herein provide mixed structures or arrangements. The mixing structures or arrangements can be mechanical structures which are arranged on or near fuel injectors of cylinders in an engine. The mixing structures can influence and / or control an ignition delay of the fuel (e.g. by delaying the ignition relative to the injection time). Ignition control may enable a different (e.g., leaner) fuel-air mixture to be achieved before the mixture arrives at a combustion area to ignite or burn. Several concepts are described here that facilitate this modification of the fuel burn event. Although tubes and tubes may be used in some arrangements, other mixing structures and arrangements define channels, flow paths, conduits, and the like and do not have a tubular structure or have a tubular structure within the combustion chamber of a cylinder. It has been found that some tube or tube assemblies have disastrous defects such as explosions occurring within the tubes.
Unter Bezugnahme auf einige solcher Konzepte können die Mischstrukturen oder - anordnungen in Zylinderköpfen zwischen den Kraftstoffinjektoren und den Kolben platziert sein oder können oben auf den Kolben angeordnet sein. Solche Anordnungen können eine Menge an heißem Gas steuern (z.B. reduzieren), welche in einen eingespritzten Kraftstoffstrom mitgerissen wird. Ein Kraftstoffinjektor kann den Kraftstoff einspritzen und kann eine Düse aufweisen, welche eine Vielzahl von Kraftstoffströmen bildet.With reference to some such concepts, the mixing structures or arrangements in cylinder heads may be placed between the fuel injectors and the pistons, or may be on top be arranged on the piston. Such arrangements can control (e.g., reduce) an amount of hot gas that is entrained in an injected fuel stream. A fuel injector may inject the fuel and may have a nozzle that forms a plurality of fuel streams.
Durch Hinzufügen dieser Mischstrukturen können der Kraftstoff und die Luft vor einer Zündung mehr Zeit haben, um sich zu vermischen. Das Verhältnis von Kraftstoff zu Gas /Luft kann gesteuert werden. Der Vermischungsprozess des Kraftstoffs und des Gases/der Luft kann gesteuert werden. Es kann der Fall sein, dass ein Steuern der Vermischung von Kraftstoff und Gas/Luft die Produktion gewisser Abgasprodukte (z.B. Ruß, NOx) bei dem Verbrennungsprozess reduzieren oder eliminieren kann.By adding these mixing structures, the fuel and air can have more time to mix before ignition. The ratio of fuel to gas / air can be controlled. The mixing process of the fuel and the gas / air can be controlled. It may be the case that controlling the mixing of fuel and gas / air can reduce or eliminate the production of certain exhaust products (e.g. soot, NOx) in the combustion process.
Durch Hinzufügen dieser Mischstrukturen kann die Struktur das/die heiße Gas und Luft kontaktieren, um als Kühlkörper zu wirken. Auf diese Weise kann sie das/die zuvor heiße Gas/Luft örtlich kühlen, da diese(-s) in eine Kraftstoffstromwolke mitaufgenommen, mitgerissen und/oder damit mitgenommen werden kann. Die Mischstruktur kann die Gase kühlen, welche in Kraftstoffströme mitgerissen werden können, welche in den Zylinder eingespritzt werden. Ein kühleres Gemisch kann eine Zündung verzögern und dadurch eine Menge an erzeugtem Ruß reduzieren oder eine Erzeugung von Ruß gänzlich verhindern. Verschiedene Ausführungsformen der Mischstruktur können als Rußreduzierungsanordnung oder Motoranordnung bezeichnet werden. Die hier verwendeten Begriffe Gas oder Gase umfassen Luft, eine Kombination von Luft und zurückgeführtem Abgas (EGR), eine Kombination von Luft und anderen Verdünnern (z.B. Wasserdampf, CO2 und/oder N2 usw.), Luft, welche modifiziert ist, um die Sauerstoffkonzentration zu ändern, und eine Kombination von jedwedem der Vorangehenden mit angesaugtem Erdgas.By adding these mixed structures, the structure can contact the hot gas and air to act as a heat sink. In this way, it can locally cool the previously hot gas / air, since this (s) can be taken up into a fuel flow cloud, carried along and / or taken along with it. The mixed structure can cool the gases that can be entrained in fuel streams that are injected into the cylinder. A cooler mixture can retard ignition and thereby reduce an amount of soot generated or prevent soot generation altogether. Various embodiments of the mixing structure can be referred to as a soot reduction arrangement or an engine arrangement. The terms gas or gases used herein include air, a combination of air and recirculated exhaust gas (EGR), a combination of air and other diluents (e.g., water vapor, CO2 and / or N2, etc.), air that is modified to increase the oxygen concentration and a combination of any of the foregoing with drawn natural gas.
Die Mischstrukturen können an der Kolbenkrone oder dem Zylinderkopf anbringen oder koppeln. Der Körper kann an einen/mit einem Zylinderkopf anbringen oder koppeln und feststehend bleiben, wohingegen sich ein Kolben in dem Zylinder relativ zu der Mischstruktur, dem Kraftstoffinjektor und dem Zylinderkopf bewegt. In einer Ausführungsform kann der Körper an der Krone des Kolbens (z.B. dem Ende des Kolbens, welches dem Kraftstoffinjektor am nächsten sein kann) angebracht sein und kann sich beim Betrieb des Kolbens in Richtung des Kraftstoffinjektors oder des Zylinderkopfs und davon weg bewegen.The mixing structures can attach or couple to the piston crown or the cylinder head. The body can attach or couple to a cylinder head and remain stationary, whereas a piston in the cylinder moves relative to the mixing structure, the fuel injector and the cylinder head. In one embodiment, the body can be attached to the crown of the piston (e.g., the end of the piston which may be closest to the fuel injector) and can move toward and away from the fuel injector or cylinder head during operation of the piston.
In einer Ausführungsform kann der Körper einen Stufenabschnitt
Der Stufenabschnitt und der zweite Abschnitt können durch einen oder mehrere Gaskanäle
In einer anderen Ausführungsform können andere Rippen eine andere Form, Größe oder Dicke aufweisen. Zum Beispiel können einige andere Rippen eine im Allgemeinen flache Form mit einer glatten Oberfläche aufweisen. Eine glatte Oberfläche kann dabei helfen, einen Druckabfall über die Länge der Rippe zu reduzieren. In anderen Ausführungsformen kann die Rippenoberfläche eine Vielzahl von Vorsprüngen definieren, welche sich von den Oberflächen der Rippen weg in die Gaskanäle erstrecken, und/oder kann Vertiefungen oder Nuten definieren, welche sich nach innen in die Oberflächen der Rippen von den Gaskanälen weg erstrecken. Die Form der Rippen; die Anzahl, der Abstand, die Anordnungsgröße und das Profil der Vorsprünge und/oder Vertiefungen und/oder Nuten; und der Winkel, die Oberflächenbeschaffenheit und Oberflächeneigenschaften jeder Rippe können das Verhalten und Strömungswege von Gas beeinflussen, welches von außerhalb der Mischstruktur durch die Gaskanäle in das Mittelvolumen der Mischstruktur aufgenommen wird.In another embodiment, other ribs can have a different shape, size, or thickness. For example, some other ribs may have a generally flat shape with a smooth surface. A smooth surface can help reduce pressure drop across the length of the rib. In other embodiments, the rib surface can define a plurality of protrusions that extend from the surfaces of the ribs into the gas channels and / or can define depressions or grooves that extend inwardly into the surfaces of the ribs away from the gas channels. The shape of the ribs; the number, the spacing, the arrangement size and the profile of the projections and / or depressions and / or grooves; and the angle, surface texture and surface properties of each rib can influence the behavior and flow paths of gas which is taken up from outside the mixed structure through the gas channels into the central volume of the mixed structure.
Der zweite Abschnitt des Körpers kann mehrere Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen
In jedweder der hier genannten Ausführungsformen können die Gaskanäle und/oder die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen um die und relativ zu der Mittelachse ZC radial symmetrisch verteilt sein, sodass ein gleiches Ausmaß an radialem Abstand zwischen jedem benachbarten Paar von Kanälen oder Leitungen vorhanden ist (das heißt, der radiale Abstand zwischen einem Kanal oder einer Leitung und dessen/deren nächsten zwei benachbarten Kanälen oder Leitungen auf jeder Seite ist derselbe wie der radiale Abstand zwischen sämtlichen anderen Kanälen oder Leitungen und deren jeweiligen nächsten zwei benachbarten Kanälen oder Leitungen auf jeder Seite). Ferner kann in jedweder der Ausführungsformen eine Gesamtanzahl der Kanäle dieselbe wie eine Gesamtanzahl an Leitungen sein oder sich davon unterscheiden. Zudem kann der radiale Abstand zwischen benachbarten Kanälen derselbe wie der radiale Abstand zwischen benachbarten Leitungen sein oder sich davon unterscheiden. In einer Ausführungsform ist eine höhere Gesamtanzahl an Gaskanälen als an Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen vorhanden und die Gaskanäle sind radial näher aneinander als die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen beabstandet.In any of the embodiments mentioned here, the gas channels and / or the fuel-and-gas mixture lines can be distributed radially symmetrically about and relative to the central axis ZC, so that an equal amount of radial spacing between each adjacent pair of channels or lines is present (i.e. the radial distance between a channel or conduit and its next two adjacent channels or conduits on either side is the same as the radial distance between all other channels or conduits and their respective next two adjacent channels or conduits each side). Further, in any of the embodiments, a total number of channels may be the same as or different from a total number of lines. In addition, the radial distance between adjacent channels can be the same as or different from the radial distance between adjacent lines. In one embodiment, there is a higher total number of gas channels than there are fuel-and-gas mixture lines and the gas channels are spaced apart radially closer to one another than the fuel-and-gas mixture lines.
In einer Ausführungsform kann der Körper den Stufenabschnitt aufweisen, um dadurch die Distanz zwischen den Gemisch-Leitungen und dem Kraftstoffinjektor zu erhöhen und gleichzeitig einen Kontakt zwischen dem Körper und einem oder mehreren Ventilen des Kraftstoffinjektors zu vermeiden. Ohne den Stufenabschnitt wäre die Umfangsgröße des Körpers, welche dem Kraftstoffinjektor am nächsten ist, viel höher. Dies kann möglicherweise den Einsatz veranlassen, die Ventile des Zylinderkopfs zu kontaktieren oder einen Betrieb davon zu behindern.In one embodiment, the body can have the step portion in order to thereby increase the distance between the mixture lines and the fuel injector and at the same time avoid contact between the body and one or more valves of the fuel injector. Without the step portion, there would be the girth size of the body which the fuel injector would be attached to next is much higher. This can potentially cause the insert to contact the valves of the cylinder head or interfere with operation thereof.
In einer Ausführungsform kann die Mischstruktur unter Verwendung von additiver Fertigung geschaffen werden. Zum Beispiel können zumindest die Rippen der Kühlanordnung unter Verwendung eines dreidimensionalen Drucksystems gebildet werden. In einer Ausführungsform kann die Mischstruktur aus einem größeren Körper ausgeschnitten oder auf andere Weise gefertigt werden. Geeignete Materialien für die Mischstruktur können ein wärmeleitfähiges Material sein. In einer Ausführungsform kann die Mischstruktur aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet sein. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann die Mischstruktur eine Keramik oder ein Cermet (z.B. ein Gemisch aus einer oder mehreren Keramiken und einem oder mehreren Metallen) oder ein Keramikmatrixverbund sein. Die Mischstruktur ist möglicherweise kein homogenes Material. In einer Ausführungsform unterscheidet sich das Oberflächenmaterial von dem Innenmaterial. Dies kann bei dem Herstellungsprozess bewerkstelligt werden oder kann durch Beschichten oder Behandeln der Oberfläche der Mischstruktur bewerkstelligt werden. Beschichtungen können verschleißfeste Materialien (wie etwa diamantartige Beschichtungen, DLC) umfassen oder können aktiv sein (wie etwa Katalysatoren), um das Verbrennungsereignis selbst zu beeinflussen.In one embodiment, the mixed structure can be created using additive manufacturing. For example, at least the fins of the cooling assembly can be formed using a three-dimensional printing system. In one embodiment, the mixed structure can be cut out from a larger body or manufactured in some other way. Suitable materials for the mixed structure can be a thermally conductive material. In one embodiment, the mixed structure can be formed from a metal or a metal alloy. In different embodiments, the mixed structure can be a ceramic or a cermet (e.g. a mixture of one or more ceramics and one or more metals) or a ceramic matrix composite. The mixed structure may not be a homogeneous material. In one embodiment, the surface material is different from the interior material. This can be done during the manufacturing process or can be done by coating or treating the surface of the mixed structure. Coatings can include wear-resistant materials (such as diamond-like coatings, DLC) or can be active (such as catalysts) to affect the combustion event itself.
Die Mischstruktur kann an einer Stelle zwischen einem Kraftstoffinjektor
Im Betrieb spritzt der Kraftstoffinjektor einen oder mehrere Kraftstoffströme
Da der Kraftstoff in das Innenvolumen des Körpers strömt, zieht der sich bewegende Kraftstoff durch die Mischstruktur Gase
Jede Rippe kann als Kühlkörper fungieren, um Wärmeenergie zu übertragen. In einer Ausführungsform kann die Wärmeenergie aus den heißen Gasen übertragen werden. Die zumindest teilweise gekühlten Gase werden dann in der Strömung von Kraftstoff in dem Mittelvolumen mitgerissen, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch
Optional können die Gemisch-Leitungen ausgerichtet sein, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch derart weiter in die Brennkammer des Zylinders zu leiten, dass das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch (z.B. im Vergleich zu einem Leiten des Kraftstoffs und Gases in die Brennkammer, ohne den Kraftstoff und das Gas unter Verwendung der Mischstruktur zu vermischen) weiter in die Brennkammer eindringt. Zum Beispiel kann ein Vermischen des Kraftstoffs und Gases in dem Körper und dann Leiten des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs in die Brennkammer unter Verwendung der Leitungen die Kombination von Masse und Geschwindigkeit des Gemisch-Strahls relativ zu der Masse und Geschwindigkeit ändern, welche der Kraftstoff-und-Gas-Strahl ohne Vormischen des Kraftstoffs und Gases in der Mischstruktur separat aufweisen würde. Zum Beispiel kann der Strahl mit der Mischstruktur kompakter (z.B. schmaler) sein, als der Strahl ohne die Mischstruktur wäre. Außerdem kann der Strahl relativ zu dem Strahl ohne die Mischstruktur ein geringeres anfängliches Mitreißen von Masse, jedoch eine höhere Geschwindigkeit aufweisen. Ohne Mischstruktur könnte der Strahl früher in dem Strömungsweg mehr Gase mitreißen, was eine hohe Masse innerhalb des Bereichs des Sprühstoßes aufweisen und den Sprühstoß ausbreiten würde, was zu einer niedrigeren Geschwindigkeit und geringeren Eindringung in den Zylinder führt. Die durch die Strukturen konzentriertere, höhere Geschwindigkeit des Gemischs veranlasst das Gemisch, an Stellen, welche weiter von der Struktur entfernt sein können, (relativ zu einer Nichtverwendung der Struktur) weiter in die Brennkammer einzutreten. Da sich die Eindringung des Gemischs in die Brennkammer erhöht, kann eine Rußoxidation innerhalb der Brennkammer gesteigert werden, was die Menge an Ruß in dem Motorzylinder eliminieren oder reduzieren kann.Optionally, the mixture lines can be aligned to the fuel-and-gas mixture continue to pass into the combustion chamber of the cylinder in such a way that the fuel-and-gas mixture (e.g. compared to passing the fuel and gas into the combustion chamber without mixing the fuel and gas using the mixing structure) continues into the Penetrates combustion chamber. For example, mixing the fuel and gas in the body and then directing the fuel and gas mixture into the combustion chamber using the conduits can change the combination of mass and velocity of the mixture jet relative to the mass and velocity which the Would have fuel-and-gas jet separately without premixing the fuel and gas in the mixing structure. For example, the beam with the mixed structure can be more compact (eg narrower) than the beam would be without the mixed structure. In addition, the jet may have less initial mass entrainment relative to the jet without the mixing structure, but higher velocity. Without a mixing structure, the jet could entrain more gases earlier in the flow path, which would have a high mass within the burst area and spread the burst resulting in lower velocity and less penetration into the cylinder. The more concentrated, higher velocity of the mixture caused by the structures causes the mixture to further enter the combustion chamber at locations which may be further away from the structure (relative to a non-use of the structure). As the penetration of the mixture into the combustion chamber increases, soot oxidation within the combustion chamber can be increased, which can eliminate or reduce the amount of soot in the engine cylinder.
Die Leitungen können als Durchgänge mit durchgehenden Wänden dargestellt sein, welche möglicherweise lediglich an den gegenüberliegenden Enden der Leitungen offen sind. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere (oder sämtliche) der Leitungen Lochungen, Löcher oder Schlitze aufweisen, welche entlang der Länge der Leitungen verteilt sind. Diese Lochungen oder Löcher können entlang der Längen der Leitungen derart radial verteilt sein, dass die Lochungen oder Löcher in unterschiedlichen radialen Distanzen von der Achse ZC liegen. Die Löcher oder Lochungen können es zusätzlichem Gas ermöglichen, in die Leitungen eingezogen, mit dem Kraftstoff vermischt und gekühlt zu werden, bevor sie in den Zylinder geleitet werden. Die Anordnung, Platzierung, Größe und der Winkel der Löcher oder Lochungen können mittels des hinzugefügten Gasvolumens das Verhältnis von Kraftstoff zu Gas des Gemischs und mittels der Mischwirkung, welche durch die Einwirkung der einströmenden Gasströme verursacht wird, das Maß an Homogenität des Gemischs und durch Schaffen einer Pufferschicht entlang der Wand die Ausrichtung des Gemischs relativ zu den Leitungsinnenwänden beeinflussen (d.h., der Gemisch-Strom kann konzentrisch durch die Leitung bewegt werden, ohne die Seiten zu kontaktieren). Eine Laminarströmung von Gasen kann zusammen mit dem Gemisch-Strom strömen und den Gemisch-Strom in Richtung der Mitte der Leitung drücken.The conduits may be shown as continuous-walled passageways which may only be open at the opposite ends of the conduits. In one embodiment, one or more (or all) of the lines may have perforations, holes or slots distributed along the length of the lines. These perforations or holes can be distributed radially along the lengths of the lines in such a way that the perforations or holes are at different radial distances from the axis ZC. The holes or perforations may allow additional gas to be drawn into the conduits, mixed with the fuel, and cooled before being directed into the cylinder. The arrangement, placement, size and angle of the holes or perforations can, by means of the added gas volume, the ratio of fuel to gas of the mixture and by means of the mixing effect, which is caused by the action of the inflowing gas streams, the degree of homogeneity of the mixture and by creating a buffer layer along the wall can influence the orientation of the mixture relative to the inner walls of the conduit (ie the mixture flow can be moved concentrically through the conduit without contacting the sides). A laminar flow of gases can flow together with the mixture flow and push the mixture flow towards the center of the conduit.
In einer Ausführungsform können die Gemisch-Leitungen durch eine oder mehrere freiliegende Innenflächen definiert sein, welche sich durch den Körper erstrecken. Diese Innenflächen können in den
Geeignete Leitungen können zudem lineare Zylinderformen aufweisen. Zum Beispiel kann jede Leitung um eine lineare Achse oder entlang dieser zentriert sein. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere der Leitungen eine gekrümmte Form aufweisen. Zum Beispiel können die Leitungen derart gekrümmte Formen aufweisen, dass die Leitungen um gekrümmte Achsen mit denselben oder unterschiedlichen Krümmungsradien zentriert sein können.Suitable lines can also have linear cylindrical shapes. For example, each conduit can be centered about or centered along a linear axis. In one embodiment, one or more of the conduits can have a curved shape. For example, the conduits can have curved shapes such that the conduits can be centered about curved axes with the same or different radii of curvature.
Die Form der Leitungen, die Größe der Leitungen, lineare oder gekrümmte Wege der Leitungen, das Vorhandensein von Vorsprüngen und/oder Vertiefungen in den Leitungen und/oder sich zu den Leitungen erstreckende Lochungen oder Löcher können sich auf den Impuls und/oder die Richtung und/oder den Drehimpuls auswirken, in welchen das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus der Mischstruktur austritt. Einer oder mehrere dieser Parameter können zur Vermischung von Strukturen, welche für unterschiedliche Typen von Kraftstoffen, für unterschiedliche Temperaturen von Gas, für unterschiedliche Motoren, für unterschiedliche Zylinder oder dergleichen verwendet werden, variiert oder geändert werden, um zu steuern, wie weit das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Brennkammern der Motorzylinder eindringt.The shape of the lines, the size of the lines, linear or curved paths of the lines, the presence of protrusions and / or depressions in the lines and / or holes or holes extending to the lines can affect the impulse and / or the direction and /or affect the angular momentum in which the fuel-and-gas mixture emerges from the mixed structure. One or more of these parameters can be used to mix structures, which are used for different types of fuels, for different temperatures of gas, for different engines, for different cylinders or the like, varied or changed in order to control how far the fuel and gas mixture enters the combustion chambers of the engine cylinders.
Die in
Der Körper erstreckt sich entlang der Mittelachse ZC von der Kraftstoffinjektorseite
Der Körper kann die obere Stufe und den zweiten Abschnitt aufweisen. Im Gegensatz zu der Mischstruktur weist der Körper der Mischstruktur keinerlei Rippen zwischen dem Stufenabschnitt und dem Abschnitt oder keinerlei sich radial durch den Stufenabschnitt erstreckenden Luftdurchgänge auf. Stattdessen können der obere Stufenabschnitt und der zweite Abschnitt durch eine massive Wand
Beim Betrieb spritzt der Kraftstoffinjektor den Kraftstoff in das Mittelvolumen der Mischstruktur ein. Der sich bewegende Kraftstoff zieht die heißen Gase durch die Mischstruktur ein. Die heißen Gase können in das Mittelvolumen gezogen werden und sich mit dem Kraftstoff innerhalb des Mittelvolumens vermischen, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Dieses Gemisch kann durch die Gemisch-Leitungen aus der Mischstruktur und in die Brennkammer des Zylinders geleitet werden. Der Körper der Mischstruktur kann als Kühlkörper fungieren, um den heißen Gasen Wärmeenergie zu entziehen und die Gase zu kühlen, bevor, während und/oder nachdem sich die Gase mit dem Kraftstoff innerhalb des Mittelvolumens vermischen. Die zumindest teilweise gekühlten Gase werden dann in der Strömung von Kraftstoff in dem Mittelvolumen mitgerissen und strömen als das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mittels einer oder mehrerer der Leitungen aus der Mischstruktur. Das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch strömt dann in die Brennkammer des Zylinders. Dieses Kraftstoff-und-Gas-Gemisch kann kühler als Kraftstoff-und-Gas-Gemische sein, welche nicht durch die Mischstruktur strömen oder sich innerhalb davon vermischen, was eine Zündung innerhalb der Kammer des Zylinders verzögern kann. Eine verzögerte Zündung kann wie hier beschrieben Rußbildung verhindern oder reduzieren.In operation, the fuel injector injects the fuel into the central volume of the mixing structure. The moving fuel pulls in the hot gases through the mixing structure. The hot gases can be drawn into the central volume and mix with the fuel within the central volume to form the fuel and gas mixture. This mixture can be passed through the mixture lines from the mixing structure and into the combustion chamber of the cylinder. The body of the mixing structure can act as a heat sink to extract thermal energy from the hot gases and to cool the gases before, during and / or after the gases mix with the fuel within the central volume. The at least partially cooled gases are then entrained in the flow of fuel in the central volume and flow out of the mixing structure as the fuel-and-gas mixture by means of one or more of the lines. The fuel and gas mixture then flows into the combustion chamber of the cylinder. This fuel-and-gas mixture can be cooler than fuel-and-gas mixtures which do not flow through the mixing structure or mix within it, which can delay ignition within the chamber of the cylinder. Delayed ignition can prevent or reduce soot formation as described here.
Die Mischstruktur kann aus einem Körper
Der Körper kann ein einstückiger Körper wie etwa ein Körper sein, welcher als einzelner durchgehender Körper gedruckt wird. Zum Beispiel kann der Körper ein monolithischer Körper sein, welcher aus einem einzelnen Materialkörper gebildet ist und nicht aus zwei oder mehr Stücken gebildet ist, welche zusammengesetzt sind. Der einstückige Körper weist möglicherweise keinerlei Nähte oder Schnittstellen auf, welche vorhanden wären, wenn der Körper durch zwei oder mehr zusammengesetzte Stücke gebildet wäre, wobei die Nähte oder Schnittstellen an den Stellen vorhanden sind, an denen die Stücke zusammengesetzt sind. Alternativ kann der Körper aus zwei oder mehr separaten Stücken gebildet sein.The body can be an integral body such as a body that is single solid body is printed. For example, the body may be a monolithic body that is formed from a single body of material and is not formed from two or more pieces that are put together. The one-piece body may not have any seams or intersections that would be present if the body were formed by two or more pieces assembled together, the seams or intersections being where the pieces are assembled. Alternatively, the body can be formed from two or more separate pieces.
Der Körper der Mischstruktur kann an einem Zylinderkopf angebracht sein (wobei der Kraftstoffinjektor ebenso an dem Zylinderkopf angebracht ist) und feststehend bleiben, wohingegen sich ein Kolben in dem Zylinder relativ zu der Mischstruktur, dem Kraftstoffinjektor und dem Zylinderkopf bewegt. In einer Ausführungsform kann der Körper an der Krone des Kolbens (z.B. dem Ende des Kolbens, welches dem Kraftstoffinjektor am nächsten sein kann) angebracht sein und kann sich beim Betrieb des Kolbens in Richtung des Kraftstoffinjektors und des Zylinderkopfs und davon weg bewegen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Körper aus zwei oder mehr separaten (z.B. nicht gekoppelten) Teilen gebildet sein, wobei ein Teil mit der Oberseite des Kolbens gekoppelt ist und ein anderes Teil mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist.The body of the mixing structure can be attached to a cylinder head (with the fuel injector also attached to the cylinder head) and remain stationary, whereas a piston in the cylinder moves relative to the mixing structure, the fuel injector and the cylinder head. In one embodiment, the body can be attached to the crown of the piston (e.g., the end of the piston which may be closest to the fuel injector) and can move toward and away from the fuel injector and cylinder head as the piston operates. In an alternative embodiment, the body may be formed from two or more separate (e.g., uncoupled) parts, one part being coupled to the top of the piston and another part being coupled to the cylinder head.
Der Körper kann einen oberen Abschnitt
Der zweite Abschnitt weist ebenso eine Kegelform auf, welche sich von der Mittelachse ZC aus erweitert. Der kegelförmige Absatz des oberen Abschnitts und der kegelförmige Abschnitt bilden konzentrische Kegel oder Abschnitte von Kegeln, welche auf oder entlang der Mittelachse ZC zentriert sein können. Die Abschnitte können durch einen oder mehrere Abstandhalter
Der zylinderförmige Absatz des oberen Abschnitts kann mehrere der Rippen aufweisen, welche in Umfangsrichtungen, welche die Mittelachse ZC umgeben, voneinander beabstandet sein können, um die Gasdurchgänge oder -kanäle bilden. Die Rippen erstrecken sich radial von der Innenfläche des zylinderförmigen Absatzes des oberen Abschnitts zu der gegenüberliegenden Außenfläche des zylinderförmigen Absatzes des oberen Abschnitts.The cylindrical shoulder of the upper section can have a plurality of the ribs, which can be spaced from one another in circumferential directions surrounding the central axis ZC in order to form the gas passages or channels. The ribs extend radially from the inner surface of the cylindrical shoulder of the upper section to the opposite outer surface of the cylindrical shoulder of the upper section.
Im Betrieb spritzt der Kraftstoffinjektor den Kraftstoff in das Innenvolumen der Mischstruktur ein. Der sich bewegende Kraftstoff zieht die heißen Gase durch Gaskanäle und in die Mischstruktur ein. Sämtliche oder im Wesentlichen sämtliche in das Mittelvolumen eingezogenen Gase können in einer Ausführungsform durch die Gaskanäle gezogen werden. Die heißen Gase können durch die Strömung von Kraftstoff durch die Gaskanäle zwischen den Rippen in das Mittelvolumen gezogen werden.In operation, the fuel injector injects the fuel into the interior volume of the mixing structure. The moving fuel draws the hot gases through gas channels and into the mixing structure. All or substantially all of the gases drawn into the central volume can, in one embodiment, be drawn through the gas channels. The hot gases can be drawn into the central volume by the flow of fuel through the gas channels between the ribs.
Die Rippen fungieren ähnlich zu dem oben in Verbindung mit der Ausführungsform der in den
Das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch strömt dann in die Brennkammer des Zylinders. Dieses Kraftstoff-und-Gas-Gemisch kann kühler als Kraftstoff-und-Gas-Gemische sein, welche nicht durch die Mischstruktur strömen oder sich innerhalb davon vermischen, was wie hier beschrieben eine Zündung innerhalb der Kammer des Zylinders verzögern und Rußbildung verhindern oder reduzieren kann.The fuel and gas mixture then flows into the combustion chamber of the cylinder. This fuel-and-gas mixture can be cooler than fuel-and-gas mixtures which do not flow through the mixing structure or mix within it, which, as described herein, is an ignition can delay inside the chamber of the cylinder and prevent or reduce soot formation.
In einer Ausführungsform kann die Mischstruktur einen Auslass aufweisen, durch welchen das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch den Körper der Mischstruktur verlässt, welcher ein durchgehender oder beinahe durchgehender Kreis sein kann. Im Gegensatz dazu kann in einigen anderen Ausführungsformen das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch durch separate und beabstandete Leitungen aus der Mischstruktur austreten und folglich kommen mehrere Wolken des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs an gesonderten Stellen entlang des Außenumrisses oder - umfangs des zweiten Abschnitts der Strukturen aus der Mischstruktur. Die konzentrischen Kegel in dem Körper der Mischstruktur leiten das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch, um den Körper entlang des gesamten oder im Wesentlichen gesamten Außenumrisses oder -umfangs (z.B. mindestens 90%) des kegelförmigen Abschnitts zu verlassen. Die Abstandhalter
In einer Ausführungsform können der obere Abschnitt und der untere (z.B. kegelförmige) Abschnitt separate Körper sein. Zum Beispiel können die Abstandhalter, Säulen oder Verbindungseinrichtungen an dem oberen Abschnitt oder dem kegelförmigen Abschnitt, jedoch nicht an beiden fixiert sein. Stattdessen können die Abstandhalter an dem oberen Abschnitt oder dem kegelförmigen Abschnitt, jedoch nicht an dem anderen des kegelförmigen Abschnitts oder des oberen Abschnitts fixiert sein. Der obere Abschnitt kann mit dem Zylinderkopf gekoppelt sein, wohingegen der kegelförmige Abschnitt mit der Krone des Kolbens gekoppelt sein kann. Die Abschnitte
Die Mischstruktur kann aus einem Körper
Der Körper der Mischstruktur kann an einem Zylinderkopf angebracht sein (wobei der Kraftstoffinjektor ebenso an dem Zylinderkopf angebracht ist) und feststehend bleiben, wohingegen sich ein Kolben in dem Zylinder relativ zu der Mischstruktur, dem Kraftstoffinjektor und dem Zylinderkopf bewegt. In einer Ausführungsform kann der Körper an der Krone des Kolbens (z.B. dem Ende des Kolbens, welches dem Kraftstoffinjektor am nächsten sein kann) angebracht sein und kann sich beim Betrieb des Kolbens in Richtung des Kraftstoffinjektors und des Zylinderkopfs und davon weg bewegen.The body of the mixing structure can be attached to a cylinder head (with the fuel injector also attached to the cylinder head) and remain stationary, whereas a piston in the cylinder moves relative to the mixing structure, the fuel injector and the cylinder head. In one embodiment, the body can be attached to the crown of the piston (e.g., the end of the piston which may be closest to the fuel injector) and can move toward and away from the fuel injector and cylinder head as the piston operates.
Der Körper kann einen oberen Abschnitt
Der Körper kann mehrere der hier in Verbindung mit anderen Ausführungsformen beschriebenen Komponenten aufweisen. Zum Beispiel kann der Körper (anstatt der Luftkanäle und Rippen) eine massive Wand, welche oben in Verbindung mit der in
Ein Unterschied zwischen dem Körper der Mischstruktur und dem Körper der in
Im Betrieb spritzt der Kraftstoffinjektor den Kraftstoff in das Mittelvolumen der Mischstruktur ein. Der sich bewegende Kraftstoff zieht die heißen Gase durch die Mischstruktur ein. Die heißen Gase können ähnlich dazu, wie die heißen Gase in den Körper der Mischstruktur eingezogen werden können, in das Mittelvolumen zwischen der Kraftstoffinjektorseite des Körpers und dem Kraftstoffinjektor gezogen werden.In operation, the fuel injector injects the fuel into the central volume of the mixing structure. The moving fuel pulls in the hot gases through the mixing structure. The hot gases may be drawn into the central volume between the fuel injector side of the body and the fuel injector, similar to how the hot gases may be drawn into the body of the mixing structure.
Die Gase werden dann in der Strömung von Kraftstoff in dem Mittelvolumen mitgerissen und strömen als das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mittels des Raums zwischen dem kegelförmigen Absatz
Ähnlich zu der Mischstruktur kann der Auslass, durch welchen das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch den Körper der Mischstruktur verlässt, ein durchgehender oder im Wesentlichen durchgehender Kreis sein. Die konzentrischen Kegel in dem Körper der Mischstruktur leiten das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch, um den Körper entlang des gesamten oder im Wesentlichen gesamten Außenumrisses oder -umfangs (z.B. mindestens 90%) des kegelförmigen Absatzes
Die Mischstruktur kann aus einem Körper
Der Körper der Mischstruktur kann an einem Zylinderkopf angebracht sein (wobei der Kraftstoffinjektor ebenso an dem Zylinderkopf angebracht ist) und feststehend bleiben, wohingegen sich ein Kolben in dem Zylinder relativ zu der Mischstruktur, dem Kraftstoffinjektor und dem Zylinderkopf bewegt. In einer Ausführungsform kann der Körper an der Krone des Kolbens (z.B. dem Ende des Kolbens, welches dem Kraftstoffinjektor am nächsten sein kann) angebracht sein und kann sich beim Betrieb des Kolbens in Richtung des Kraftstoffinjektors und des Zylinderkopfs und davon weg bewegen.The body of the mixing structure can be attached to a cylinder head (with the fuel injector also attached to the cylinder head) and remain stationary, whereas a piston in the cylinder moves relative to the mixing structure, the fuel injector and the cylinder head. In one embodiment, the body can be attached to the crown of the piston (e.g., the end of the piston which may be closest to the fuel injector) and can move toward and away from the fuel injector and cylinder head as the piston operates.
Der Körper kann mehrere der hier in Verbindung mit anderen Ausführungsformen beschriebenen Komponenten aufweisen. Der Körper kann den oberen Abschnitt aufweisen, welcher auf einer Kombination der oberen Stufe der in
Im Betrieb spritzt der Kraftstoffinjektor den Kraftstoff in das Mittelvolumen des Körpers ein. Der sich bewegende Kraftstoff zieht die heißen Gase durch die Mischstruktur ein. Die heißen Gase können in die mittlere Öffnung zwischen der Kraftstoffinjektorseite und dem Kraftstoffinj ektor gezogen werden.In operation, the fuel injector injects the fuel into the central volume of the body. The moving fuel pulls in the hot gases through the mixing structure. The hot gases can be drawn into the central opening between the fuel injector side and the fuel injector.
Die Gase werden in der Strömung von Kraftstoff in dem Mittelvolumen mitgerissen und strömen als das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mittels des Raums zwischen dem kegelförmigen Absatz des oberen Abschnitts und dem kegelförmigen Abschnitt aus der Mischstruktur. Ein Teil des Gemischs kann mittels der Durchgangsöffnung aus der Struktur austreten. Das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch kann den Körper innerhalb dieses Raums kontaktieren und Wärmeenergie an den Körper übertragen, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu kühlen. Das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch strömt dann in die Brennkammer des Zylinders. Dieses Kraftstoff-und-Gas-Gemisch kann kühler als Kraftstoff-und-Gas-Gemische sein, welche nicht durch die Mischstruktur strömen oder sich innerhalb davon vermischen, was wie hier beschrieben eine Zündung innerhalb der Kammer des Zylinders verzögern und Rußbildung verhindern oder reduzieren kann.The gases are entrained in the flow of fuel in the central volume and flow out of the mixing structure as the fuel-and-gas mixture by way of the space between the conical shoulder of the upper section and the conical section. Part of the mixture can exit from the structure by means of the through opening. The fuel and gas mixture can contact the body within this space and transfer thermal energy to the body to cool the fuel and gas mixture. The fuel and gas mixture then flows into the combustion chamber of the cylinder. This fuel-and-gas mixture can be cooler than fuel-and-gas mixtures which do not flow through the mixing structure or mix within it, which, as described herein, can delay ignition within the chamber of the cylinder and prevent or reduce soot formation .
Außerdem kann der Auslass, durch welchen das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch den Körper der Mischstruktur verlässt, wie oben beschrieben ein durchgehender oder im Wesentlichen durchgehender Kreis sein. Das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch kann über ein größeres Volumen verteilt werden, was das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch für die Reduzierung oder Eliminierung von Rußerzeugung weiter kühlen kann.In addition, the outlet through which the fuel-and-gas mixture leaves the body of the mixing structure can be a continuous or substantially continuous circle, as described above. The fuel-and-gas mixture can be distributed over a larger volume, which can further cool the fuel-and-gas mixture to reduce or eliminate soot production.
Die hier beschriebenen Kühlanordnungen können ein einstückiger Körper sein, wobei sämtliche Teile und Komponenten aneinander und an einer gängigen anderen Komponente gesichert sind (z.B. kann der gesamte Körper der Mischstruktur an dem Zylinderkopf oder dem Kolben, jedoch nicht an beiden fixiert sein). In einer Ausführungsform können eine oder mehrere der Kühlanordnungen aus einem mehrstückigen Körper gebildet sein, wobei ein Teil des Körpers (z.B. der/die obere Abschnitt oder Stufe) mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist und ein anderer Teil des Körpers (z.B. der untere Abschnitt) mit der Krone des Kolbens gekoppelt ist. Diese Teile können in dem Maße, in dem sich der Kolben in Richtung des Kraftstoffinjektors bewegt (und Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor in den Körper eingespritzt werden kann) in Kontakt oder nahe aneinander gebracht werden und können sich in dem Maße auseinanderbewegen, in dem sich der Kolben von dem Kraftstoffinjektor weg bewegt.The cooling assemblies described herein can be a one-piece body with all parts and components secured to one another and to a common other component (e.g., the entire body of the mixing structure can be affixed to the cylinder head or the piston, but not both). In one embodiment, one or more of the cooling assemblies may be formed from a multi-piece body, with one part of the body (e.g., the upper section or step) coupled to the cylinder head and another part of the body (e.g., the lower section) coupled to the Crown of the piston is coupled. These parts can be brought into contact or close together as the piston moves towards the fuel injector (and fuel can be injected into the body through the fuel injector) and can move apart as the piston moves moved away from the fuel injector.
In einer Ausführungsform kann eine Mischstruktur für einen Zylinder in einem Motor bereitgestellt sein. Die Mischstruktur kann einen ringförmigen Körper aufweisen, welcher eine mittlere Öffnung und eine Mittelachse umgibt. Der ringförmige Körper kann geformt sein, um zwischen einem Kraftstoffinjektor des Zylinders und einem Kolben in einer Brennkammer des Zylinders platziert zu sein. Der ringförmige Körper kann geformt sein, um Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor in die mittlere Öffnung des ringförmigen Körpers entlang der Mittelachse aufzunehmen. Der ringförmige Körper kann zudem geformt sein, um heißes Gas in die mittlere Öffnung einzuziehen, um mit dem Kraftstoff mitgerissen zu werden, welcher aus dem Kraftstoffinjektor in der mittleren Öffnung strömt. Der ringförmige Körper kann geformt sein, um ein Gemisch aus dem heißen Gas und dem Kraftstoff zu leiten, welches über den ringförmigen Körper eingespritzt werden kann, um eine Temperatur des Gemischs aus dem heißen Gas und dem Kraftstoff vor Leiten des Gemischs aus dem heißen Gas und dem Kraftstoff in die Brennkammer des Zylinders zu reduzieren.In one embodiment, a mixing structure may be provided for a cylinder in an engine. The mixing structure can have an annular body which surrounds a central opening and a central axis. The annular body may be shaped to be placed between a fuel injector of the cylinder and a piston in a combustion chamber of the cylinder. The annular body may be shaped to receive fuel from the fuel injector into the central opening of the annular body along the central axis. The annular body may also be shaped to draw hot gas into the central opening to be entrained with the fuel flowing from the fuel injector in the central opening. The annular body may be shaped to conduct a mixture of the hot gas and the fuel, which can be injected via the annular body, to maintain a temperature of the mixture of the hot gas and the fuel before passing the mixture of the hot gas and fuel to reduce the fuel in the combustion chamber of the cylinder.
Optional kann der ringförmige Körper einen oberen Ring und einen unteren Ring aufweisen, welche miteinander gekoppelt sind; der obere Ring weist einen Außenumfang auf, welcher näher an der Mittelachse als ein Außenumfang des unteren Rings liegen kann; der untere Ring erweitert sich nach außen weg von dem oberen Ring und der Mittelachse; der obere Ring kann sich näher an dem Kraftstoffinjektor als der untere Ring befinden, während der ringförmige Körper zwischen dem Kraftstoffinjektor des Zylinders und dem Kolben in der Brennkammer des Zylinders platziert sein kann; der obere Ring kann mehrere Rippen aufweisen, welche entlang zu der Mittelachse hinführender radialer Richtungen ausgerichtet und in Richtungen, welche parallel zu einem Außenumfang des oberen Rings verlaufen können, voneinander beabstandet sind; die Rippen können in dem oberen Ring derart positioniert sein, dass das heiße Gas durch die Strömung des Kraftstoffs in der mittleren Öffnung in die mittlere Öffnung zwischen den Rippen eingezogen werden kann. Die Rippen können das heiße Gas kühlen, da das heiße Gas zwischen den Rippen strömt; der obere Ring des ringförmigen Körpers kann einen kegelförmigen Absatz aufweisen, welcher sich von der Mittelachse weg erweitert; der untere Ring des ringförmigen Körpers weist eine Kegelform auf, welche sich von der Mittelachse weg erweitert; der obere Ring des ringförmigen Körpers kann einen kegelförmigen Absatz aufweisen, welcher sich von der Mittelachse weg erweitert. Der untere Ring des ringförmigen Körpers kann eine Kegelform aufweisen, welche sich von der Mittelachse weg erweitert; der kegelförmige Absatz des oberen Rings und der untere Ring können in Richtungen, welche parallel zu der Mittelachse verlaufen können, voneinander beabstandet sein; der ringförmige Körper kann derart geformt sein, dass das Gemisch aus dem heißen Gas und dem Kraftstoff durch ein Volumen zwischen dem kegelförmigen Absatz des oberen Rings und dem unteren Ring aus dem ringförmigen Körper strömt; die Anordnung kann zudem Abstandhaltersäulen aufweisen, welche mit dem kegelförmigen Absatz des oberen Rings und dem unteren Ring gekoppelt sein und diese verbinden können; der ringförmige Körper kann mehrere Leitungen aufweisen, welche die mittlere Öffnung mit Stellen außerhalb des ringförmigen Körpers fluidmäßig koppeln; die Leitungen können in Richtungen länglich sein, welche quer zu der Mittelachse verlaufen können; die Leitungen können in Richtungen länglich sein, welche das Gemisch aus dem heißen Gas und dem Kraftstoff von der Mittelachse weg leiten; der ringförmige Körper erstreckt sich in parallel zu der Mittelachse verlaufenden Richtungen von einer Kraftstoffinjektorseite, welche positioniert sein kann, um dem Kraftstoffinjektor zugewandt zu sein, zu einer gegenüberliegenden Zylinderseite, welche positioniert sein kann, um dem Kolben in der Brennkammer des Zylinders zugewandt zu sein; der ringförmige Körper kann geformt sein, um das heiße Gas in die mittlere Öffnung zwischen der Kraftstoffinjektorseite des Körpers und dem Kraftstoffinjektor einzuziehen; der ringförmige Körper kann eingerichtet sein, um mit einem Zylinderkopf des Zylinders gekoppelt zu sein; der ringförmige Körper kann eingerichtet sein, um mit einer Oberseite des Kolbens gekoppelt zu sein; der ringförmige Körper weist eine Öffnung auf, welche dem Kraftstoffinjektor zugewandt ist und in welche der Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor in den ringförmigen Körper eingespritzt werden kann; der ringförmige Körper kann aus einem ersten Ring und einem zweiten Ring gebildet sein. Der erste Ring kann eingerichtet sein, um mit einem Zylinderkopf des Zylinders gekoppelt zu sein, welcher ebenso mit dem Kraftstoffinjektor gekoppelt sein oder diesen aufweisen kann. Der zweite Ring kann mit dem Kolben gekoppelt sein.Optionally, the annular body can have an upper ring and a lower ring which are coupled to one another; the upper ring has an outer circumference which may be closer to the central axis than an outer circumference of the lower ring; the lower ring flares outward away from the upper ring and the central axis; the upper ring may be closer to the fuel injector than the lower ring, while the annular body may be placed between the fuel injector of the cylinder and the piston in the combustion chamber of the cylinder; the upper ring may have a plurality of ribs which are aligned along radial directions leading to the central axis and spaced from one another in directions which may be parallel to an outer circumference of the upper ring; the ribs may be positioned in the top ring such that the hot gas can be drawn into the central opening between the ribs by the flow of fuel in the central opening. The fins can cool the hot gas because the hot gas flows between the fins; the upper ring of the annular body may have a conical shoulder which widens away from the central axis; the lower ring of the annular body has a conical shape which widens away from the central axis; the upper ring of the annular body can have a conical shoulder which widens away from the central axis. The lower ring of the annular body may have a conical shape which widens away from the central axis; the conical shoulder of the upper ring and the lower ring may be spaced from one another in directions which may be parallel to the central axis; the ring-shaped The body may be shaped such that the mixture of the hot gas and the fuel flows out of the annular body through a volume between the conical shoulder of the upper ring and the lower ring; the arrangement can also have spacer columns which can be coupled to the conical shoulder of the upper ring and the lower ring and can connect them; the annular body may have a plurality of conduits fluidly coupling the central opening to locations outside the annular body; the conduits can be elongated in directions which can be transverse to the central axis; the conduits may be elongated in directions directing the hot gas and fuel mixture away from the central axis; the annular body extends in directions parallel to the central axis from a fuel injector side which can be positioned to face the fuel injector to an opposite cylinder side which can be positioned to face the piston in the combustion chamber of the cylinder; the annular body may be shaped to draw the hot gas into the central opening between the fuel injector side of the body and the fuel injector; the annular body may be configured to be coupled to a cylinder head of the cylinder; the annular body may be configured to be coupled to a top of the piston; the annular body has an opening which faces the fuel injector and into which the fuel from the fuel injector can be injected into the annular body; the annular body can be formed from a first ring and a second ring. The first ring can be configured to be coupled to a cylinder head of the cylinder, which can also be coupled to or have the fuel injector. The second ring can be coupled to the piston.
Die Mischstruktur kann einen Körper
In einer Ausführungsform kann die Achse eine Mittelachse sein, um welche sich der Körper symmetrisch erstreckt oder welche er umgibt. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Achse möglicherweise nicht entlang der Mitte des Körpers und/oder der Körper ist möglicherweise nicht symmetrisch um die Achse herum. Die Injektorseite des Körpers ist einem Kraftstoffinjektor eines Motorzylinders zugewandt, wohingegen die Kolbenseite des Körpers einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt ist.In one embodiment, the axis can be a central axis about which the body extends symmetrically or which it surrounds. In one embodiment, the axis may not extend along the center of the body and / or the body may not be symmetrical about the axis. The injector side of the body faces a fuel injector of an engine cylinder, whereas the piston side of the body faces a piston head of the engine cylinder.
Der Körper weist eine gegenüberliegende nach innen weisende Fläche
Der Körper kann zudem eine nach außen weisende Fläche
Der Körper weist mehrere Kanalflächen
In der veranschaulichten Ausführungsform können die Gemisch-Leitungen
In einigen Ausführungsformen können die eine oder mehreren der Flächen eine katalytische Beschichtung, verschleißfeste Beschichtung oder gegen Kohlenstoffansammlung beständige Beschichtung aufweisen. Außerdem oder alternativ kann die Fläche behandelt werden. Geeignete Behandlungen können Plasmabehandlung, Wärmebehandlung, Laserauftragschweißen, Nitrieren, Karbonisieren und dergleichen umfassen.In some embodiments, the one or more of the surfaces can have a catalytic coating, wear resistant coating, or carbon build-up resistant coating. In addition or as an alternative, the area can be treated. Suitable treatments can include plasma treatment, heat treatment, laser deposition welding, nitriding, carbonizing, and the like.
Jede/-r der Leitungen oder Kanäle erstreckt sich von einem/einer Eingangsanschluss oder -öffnung zu einem/einer gegenüberliegenden Ausgangsanschluss oder -öffnung. Die Eingangsanschlüsse für die Gasleitungen oder -kanäle können sich entlang der nach außen weisenden Fläche des Körpers befinden, da die Gase durch die Anschlüsse in der nach außen weisenden Fläche in die Leitungen oder Kanäle aufgenommen werden können. Die Ausgangsanschlüsse für die Gasleitungen oder -kanäle können sich entlang der nach innen weisenden Fläche des Körpers befinden, da die Gase durch die Anschlüsse in der nach innen weisenden Fläche aus den Leitungen oder Kanälen austreten. Die Eingangsanschlüsse für die Gemisch-Leitungen können sich entlang der nach innen weisenden Fläche des Körpers befinden, da das Gemisch durch die Anschlüsse in der nach innen weisenden Fläche in die Leitungen aufgenommen werden kann. Die Ausgangsanschlüsse für die Leitungen können sich entlang der nach außen weisenden Fläche des Körpers befinden, da das Gemisch durch die Anschlüsse in der nach außen weisenden Fläche aus den Leitungen austritt.Each of the conduits or channels extend from one input port or opening to an opposite output port or opening. The inlet connections for the gas lines or channels can be located along the outward-facing surface of the body, since the gases can be received into the lines or channels through the connections in the outward-facing surface. The outlet connections for the gas lines or channels can be located along the inwardly facing surface of the body, since the gases exit the lines or channels through the connections in the inwardly facing surface. The inlet connections for the mixture lines can be located along the inwardly facing surface of the body, since the mixture can be received into the lines through the connections in the inwardly facing surface. The outlet connections for the lines can be located along the outward-facing surface of the body, since the mixture exits the lines through the connections in the outward-facing surface.
Die Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüsse der Einlässe und/oder Auslässe der Kanäle und/oder Leitungen können wie zum Beispiel in den
Die Kanäle können optional ein/-e oder mehrere Strukturen oder Merkmale aufweisen, welche die Strömung von Gasen in den Kanälen ändern. Zum Beispiel können die Kanalflächen wellenförmige Flächen sein, welche eine/-n oder mehrere Vorsprünge und/oder Vertiefungen definieren, welche sich innerhalb der Luftkanäle aus dem oder in den Körper erstrecken. In einer Ausführungsform können die Kanalflächen glatte oder flache Flächen sein, welche keine Vorsprünge oder Vertiefungen aufweisen. Die Wellenform der Flächen schafft nichtlineare (z.B. wellenförmige) Durchgänge als die Kanäle, damit die Gase in die Einspritzkammer des Körpers strömen. Nichtlineare Durchgänge können gekrümmt sein, eine Sägezahn- oder Zickzackform oder dergleichen aufweisen. Die nichtlinearen Durchgänge, in welchen die Gase in die Innenkammer strömen, können den Flächenbereich des Körpers erhöhen, welcher die Gase kontaktiert, und/oder können die Verweilzeit erhöhen, für welche die Gase innerhalb der Kanäle mit dem Körper in Kontakt stehen können. Dies kann die Übertragung von Wärme von den Gasen an den Körper (relativ zu linearen Durchgangskanälen) erhöhen. Der Körper weist Leitungsflächen auf, welche sich durch den Körper erstreckende Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen definieren. Diese Leitungsflächen können wie in
In der veranschaulichten Ausführungsform kann jede/-r der Leitungen oder Kanäle in einer Richtung länglich sein, welche in Bezug auf die Achse nichtorthogonal abgewinkelt sein kann. Zum Beispiel können sich die Einlässe oder Eingangsanschlüsse der Gaskanäle näher an der Kolbenseite des Körpers als an der Injektorseite des Körpers befinden und die Ausgangsanschlüsse der Gaskanäle können sich näher an der Injektorseite des Körpers als an der Kolbenseite des Körpers befinden. Die Eingangsanschlüsse der Gemisch-Leitungen können sich näher an der Injektorseite des Körpers als an der Kolbenseite des Körpers befinden und die Ausgangsanschlüsse der Gemisch-Leitungen können sich näher an der Kolbenseite des Körpers als an der Injektorseite des Körpers befinden. Die Kanäle können an der Mittelachse des Kraftstoffs ausgerichtet sein, welcher eingespritzt wird.In the illustrated embodiment, each of the conduits or channels may be elongated in a direction which may be angled non-orthogonally with respect to the axis. For example, the inlets or inlet ports of the gas channels can be closer to the piston side of the body than the injector side of the body, and the outlet ports of the gas channels can be closer to the injector side of the body than the piston side of the body. The inlet ports of the mixture lines can be closer to the injector side of the body than the piston side of the body and the outlet ports of the mixture lines can be closer to the piston side of the body than the injector side of the body. The channels may be aligned with the central axis of the fuel that is being injected.
Im Betrieb können ein oder mehrere Kraftstoffströme durch (einen) Kraftstoffinjektor(-en) mittels einer oberen Durchgangsöffnung oder Öffnung
Die Winkel, in welchen die Leitungen relativ zu der Mittelachse ausgerichtet sein können, können in unterschiedlichen Körpern geändert werden, um zu steuern, wie weit das Gemisch in die Brennkammer des Motorzylinders eindringt. Zum Beispiel kann, wenn der durch eine Leitung strömende Gemisch-Sprühstoß geleitet wird, um auf eine oder mehrere Flächen der Kanäle zu treffen, ein Impulsaustausch zwischen der Mischstruktur und dem Gemisch-Sprühstoß vorliegen. Dies kann den Impuls des Gemisch-Sprühstoßes verringern und verringern, wie weit das Gemisch in die Brennkammer des Motorzylinders eindringt. In einer Ausführungsform können die Leitungen entlang Richtungen länglich sein, welche mit den Richtungen übereinstimmen (z.B. linear dazu ausgerichtet sein können), in welchen die Kraftstoffströme durch den Kraftstoffinjektor in das Mittelvolumen geleitet werden können. Zum Beispiel können die Ausgangs- oder Auslassanschlüsse der Leitungen an Durchgangsöffnungen eines Kraftstoffinjektors ausgerichtet sein, durch welche Kraftstoffströme geleitet werden können. Dies kann eine Aufrechterhaltung eines größeren Teils des Impulses der Kraftstoffströme (z.B. des Kraftstoffs) in und durch die Leitungen (als das Gemisch) und in die Brennkammer bereitstellen. Außerdem kann dies bereitstellen, dass Ströme des Gemischs an Stellen durch die Leitungen strömen, welche (im Vergleich zu den Leitungen, welche nicht an den Kraftstoffinjektor-Durchgangsöffnungen ausgerichtet sind) in höherem Maße entlang Mittelachsen der Leitungen zentriert sein können. Optional können die Eingangsanschlüsse der Leitungen eine Beschränkungsstruktur wie etwa eine Lippe, einen Ring oder dergleichen aufweisen, welche die Querschnittsfläche des Eingangsanschlusses einer Leitung relativ zu der Querschnittsfläche derselben Leitung an anderen Stellen reduziert. Diese Beschränkungsstruktur kann eine Zentrierung der Strömung des Gemischs in der Leitung unterstützen.The angles at which the conduits can be oriented relative to the central axis can be changed in different bodies to control how far the mixture penetrates into the combustion chamber of the engine cylinder. For example, when the mixture spray flowing through a conduit is directed to impinge on one or more surfaces of the channels, there may be an exchange of momentum between the mixing structure and the mixture spray. This can decrease the momentum of the mixture spray and reduce how far the mixture enters the engine cylinder's combustion chamber. In one embodiment, the conduits may be elongated along directions that coincide with (e.g., may be linearly aligned with) the directions in which the fuel flows through the fuel injector may be directed into the central volume. For example, the outlet or outlet connections of the lines can be aligned with through openings of a fuel injector through which fuel flows can be directed. This can provide a maintenance of more momentum of the fuel flows (e.g. fuel) in and through the conduits (than the mixture) and into the combustion chamber. Additionally, this can provide for flows of the mixture to flow through the conduits at locations that may be more centered along central axes of the conduits (as compared to the conduits that are not aligned with the fuel injector ports). Optionally, the inlet ports of the conduits may have a restriction structure such as a lip, ring, or the like that reduces the cross-sectional area of the inlet port of a conduit relative to the cross-sectional area of the same conduit at other locations. This restriction structure can help center the flow of the mixture in the line.
Eine Zentrierung der Ströme des Gemischs in den Leitungen kann (im Vergleich zu den Leitungen, welche nicht an den Kraftstoffinjektor-Durchgangsöffnungen ausgerichtet sind) eine Aufrechterhaltung eines größeren Teils des Impulses des aus den Leitungen austretenden Gemischs bereitstellen. In einer Ausführungsform können die Leitungen in Richtungen länglich sein, welche zu den Richtungen abgewinkelt sein können (z.B. nicht parallel dazu verlaufen), in welchen die Kraftstoffströme in das Mittelvolumen eingespritzt werden können. Dies kann den Impuls des Kraftstoffs in die Leitungen verringern und/oder den Impuls des Gemischs aus den Leitungen verringern. Da der Impuls des Gemischs auf dem Weg aus den Leitungen steuern oder sich darauf auswirken kann, wie viel Ruß in der Brennkammer oxidiert werden kann, kann ein Ändern der Winkel der Leitungen in unterschiedlichen Körpern steuern, wie viel Ruß oxidiert werden kann.Centering the flows of the mixture in the lines (as compared to the lines which are not aligned with the fuel injector ports) may provide for maintaining a greater portion of the momentum of the mixture exiting the lines. In one embodiment, the conduits can be elongated in directions that can be angled (eg, not parallel to) the directions in which the fuel streams can be injected into the central volume. This can decrease the momentum of the fuel into the lines and / or decrease the momentum of the mixture out of the lines. Since the momentum of the mixture on its way out of the lines can control or affect how much soot can be oxidized in the combustor, changing the angles of the lines in different bodies can control how much soot can be oxidized.
Verschiedene Aspekte der Leitungen und/oder der Ausgangsanschlüsse der Leitungen können relativ zu der in den
In einer Ausführungsform können die Flächen der Gemisch-Leitungen glatt sein und weisen keine Vorsprünge oder Vertiefungen auf. Dies kann es dem Kraftstoff-und-Gas-Gemisch, welches mittels der Gemisch-Leitungen aus dem Körper austritt, ermöglichen, beim Austreten aus dem Körper (im Vergleich zu Gemisch-Leitungen, welche möglicherweise nicht glatt sind oder Wellungen aufweisen) eine schnellere Strömung und/oder einen höheren Impuls aufzuweisen. Die Mischstruktur leitet die Kraftstoff-und-Gas-Gemische zu angestrebten Stellen innerhalb der Brennkammer, um die Oxidation von Ruß zu erleichtern.In one embodiment, the surfaces of the mixture lines can be smooth and have no protrusions or depressions. This can enable the fuel-and-gas mixture, which exits the body by means of the mixture lines, to flow faster when exiting the body (compared to mixture lines which may not be smooth or have undulations) and / or have a higher impulse. The mixing structure directs the fuel and gas mixtures to targeted locations within the combustion chamber to facilitate the oxidation of soot.
Nichtglatte Flächen der Gaskanäle können die Strömung der Gase veranlassen, sich zu ändern und turbulenter zu werden. Eine turbulente Strömung kann die Homogenität des dahindurchströmenden Gemischs erhöhen. Zum Beispiel können die wellenförmigen Flächen Drall, Verwirbelung und/oder Turbulenz in der Strömung von Gasen hervorrufen, was ebenso Drall, Verwirbelung und/oder Turbulenz in der Strömung des Gemischs in dem Mittelvolumen hervorrufen kann. Die Gase und/oder Gemische können sich drehen, wenn sich die Gase und/oder Gemische überwiegend um eine Mittelachse oder -richtung bewegen, wie etwa wenn sich der Großteil an Masse und/oder Strömung der Gase und/oder Gemische um dieselbe Achse oder Richtung dreht. Die Gase und/oder Gemische können verwirbeln, wenn sich die Gase und/oder Gemische überwiegend (z.B. ein Großteil der Masse und/oder Strömung) in einem Spiralmuster um die Achse oder Richtung bewegen. Die Gase und/oder Gemische in Bewegung können Turbulenz aufweisen, wenn sich die Gase und/oder Gemische nicht überwiegend in derselben Richtung bewegen, egal ob diese Richtung eine Verwirbelungs-, Drall- oder lineare Bewegung ist. Die Gase strömen in das Mittelvolumen und vermischen sich mit dem Kraftstoff in dem Mittelvolumen, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem definierten Verhältnis (von Kraftstoff zu Gas) zu bilden. Die nichteinheitliche Strömung der Gase kann relativ zu einem Aufweisen glatter Flächen um die Gaskanäle herum die Vermischung des Kraftstoffs unterstützen.Non-smooth surfaces of the gas channels can cause the flow of gases to change and become more turbulent. A turbulent flow can increase the homogeneity of the mixture flowing through it. For example, the undulating surfaces can cause swirl, swirl and / or turbulence in the flow of gases, which can also cause swirl, swirl and / or turbulence in the flow of the mixture in the central volume. The gases and / or mixtures can rotate when the gases and / or mixtures move predominantly about a central axis or direction, such as when the majority of the mass and / or flow of the gases and / or mixtures are about the same axis or direction turns. The gases and / or mixtures can swirl when the gases and / or mixtures move predominantly (e.g. a large part of the mass and / or flow) in a spiral pattern around the axis or direction. The moving gases and / or mixtures can have turbulence if the gases and / or mixtures are not moving predominantly in the same direction, regardless of whether this direction is a swirling, swirling or linear movement. The gases flow into the central volume and mix with the fuel in the central volume in order to form the fuel-and-gas mixture with a defined ratio (of fuel to gas). The non-uniform flow of the gases, relative to having smooth surfaces around the gas passages, can aid in the mixing of the fuel.
Optional erhöht die Wellenform der Flächen den Flächenbereich des Körpers, mit welchem die eintreffenden Gase in Kontakt gelangen, während die Gase in das Mittelvolumen strömen. Eine Erhöhung des Flächenbereichs, welcher die Gase kontaktiert, kann relativ zu flachen oder glatten Flächen erhöhen, wie viel Wärmeenergie den Gasen entzogen oder davon an den Körper übertragen werden kann. Folglich können die Gase in höherem Maße gekühlt werden. Die nach innen weisende Fläche des Körpers kann wellenförmige Flächen, Vorsprünge und/oder Vertiefungen definieren, um Drall in der Strömung von Gasen, Kraftstoff und/oder des Gemischs in dem Mittelvolumen hervorzurufen.Optionally, the undulating shape of the surfaces increases the surface area of the body with which the incoming gases come into contact while the gases flow into the central volume. An increase in the surface area that contacts the gases, relative to flat or smooth surfaces, can increase how much thermal energy can be extracted from the gases or transferred from them to the body. As a result, the gases can be cooled to a greater extent. The inwardly facing surface of the body can define undulating surfaces, projections and / or depressions in order to induce swirl in the flow of gases, fuel and / or the mixture in the central volume.
Für einen gegebenen Motorzylinder in einem gegebenen Betriebszustand können die Größen (z.B. Durchmesser oder Flächenbereiche) der Leitungen und/oder des Mittelvolumens, die Formen der Leitungen und/oder des Mittelvolumens, die Längen der Leitungen, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Wellungen in Flächen, die Anzahl der Leitungen und/oder die Winkel, in welchen die Leitungen relativ zu der Achse ausgerichtet sein können, modifiziert werden, um das Verhältnis von Kraftstoff zu Gas in dem Gemisch oder den Grad an Homogenität und Dispersion von Kraftstoff zu Gas zu ändern, welches/welcher aus der Mischstruktur ausgegeben werden kann. Ein Ändern eines oder mehrerer dieser Parameter kann ändern, wie viel Kraftstoff in dem Gemisch sein kann, wie viel Gas in dem Gemisch sein kann, wie schnell das Gemisch die Mischstruktur verlässt, wie weit das Gemisch in die Brennkammer des Zylinders eindringt, die Richtung oder den Winkel der abgehenden Strömung und dergleichen.For a given engine cylinder in a given operating condition, the sizes (e.g. diameter or area) of the lines and / or the central volume, the shapes of the lines and / or the central volume, the lengths of the lines, the presence or absence of corrugations in areas that number of Lines and / or the angles at which the lines may be oriented relative to the axis can be modified to change the ratio of fuel to gas in the mixture or the degree of homogeneity and dispersion of fuel to gas which is made up the mixed structure can be output. Changing one or more of these parameters can change how much fuel can be in the mixture, how much gas can be in the mixture, how quickly the mixture leaves the mixing structure, how far the mixture penetrates into the combustion chamber of the cylinder, the direction or the the angle of the outgoing flow and the like.
Die Injektorfläche des Körpers kann ein oder mehrere Ausrichtungslöcher oder Keilmerkmale
Optional kann die nach innen weisende Fläche des Körpers eine oder mehrere strukturierte oder wellenförmige Flächen, Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen. Diese wellenförmigen oder strukturierten Flächen, Vorsprünge und/oder Vertiefungen können eine Änderung der Richtung unterstützen, in welcher Kraftstoff und/oder Gase strömen, und den Kraftstoff und das Gas in einem definierten Mischausmaß und/oder -verhältnis vermischen. Die nach innen weisende Fläche kann eine Kegel- oder gerillte Form aufweisen, um eine Vermischung des Kraftstoffs mit den Gasen in dem Mittelvolumen zu unterstützen. Zum Beispiel kann die Querschnittsfläche des Volumens auf Ebenen, welche senkrecht zu der Achse liegen können, nahe der Injektorseite größer und nahe der Kolbenseite kleiner sein. Diese sich verringernde Querschnittsfläche des Volumens kann den Kraftstoff in dem Gemisch vermischen und konzentrieren, bevor das Gemisch mittels der Leitungen aus dem Volumen strömt.Optionally, the inwardly facing surface of the body can have one or more structured or wave-shaped surfaces, projections and / or depressions. These undulating or structured surfaces, projections and / or depressions can support a change in the direction in which fuel and / or gases flow and mix the fuel and the gas to a defined mixing extent and / or ratio. The inwardly facing surface may have a conical or fluted shape to help mix the fuel with the gases in the central volume. For example, the cross-sectional area of the volume on planes which can be perpendicular to the axis can be larger near the injector side and smaller near the piston side. This decreasing cross-sectional area of the volume can mix and concentrate the fuel in the mixture before the mixture flows out of the volume via the lines.
In einer Ausführungsform können eine oder mehrere der den Körper bildenden Strukturen Kühlleitungen aufweisen, welche sich durch die Innenabschnitte der Strukturen erstrecken. Diese Kühlleitungen können mit einer Quelle eines Kühl- oder Arbeitsfluids wie etwa gekühlter Luft, eines flüssigen Kühlmittels oder dergleichen fluidmäßig gekoppelt sein. Geeignete Kühlmittel können Luft, Wasser, Öl und dergleichen umfassen. Diese Kühlleitungen sind möglicherweise nicht mit den Gaskanälen oder Gemisch-Leitungen fluidmäßig gekoppelt, um eine Verunreinigung des Kraftstoffs, der Gase und/oder des Gemischs zu verhindern. Die Mischstruktur kann unter Verwendung von Kühlmittel von dem Zylinderkopf oder Kolben in Abhängigkeit davon, wo die Mischstruktur montiert ist, flüssigkeitsgekühlt werden. Optional kann die Mischstruktur durch Leiten zu der Komponente, an welcher die Mischstruktur montiert ist, gekühlt werden. Das Kühl- oder Arbeitsfluid kann durch die Kühlleitungen strömen, um dabei zu helfen, den Körper zu kühlen und die Wärmeübertragung zwischen den Gasen und dem Körper zu erhöhen.In one embodiment, one or more of the structures forming the body may have cooling conduits that extend through the interior portions of the structures. These cooling lines can be fluidly coupled to a source of cooling or working fluid such as chilled air, liquid coolant, or the like. Suitable coolants can include air, water, oil, and the like. These cooling lines may not be fluidly coupled to the gas channels or mixture lines in order to prevent contamination of the fuel, the gases and / or the mixture. The mixing structure can be liquid cooled using coolant from the cylinder head or piston depending on where the mixing structure is mounted. Optionally, the mixed structure can be cooled by conducting it to the component on which the mixed structure is mounted. The cooling or working fluid can flow through the cooling lines to help cool the body and increase heat transfer between the gases and the body.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der Körper symmetrisch um die Mittelachse oder umgibt diese. In einer anderen Ausführungsform erstreckt sich die Achse möglicherweise nicht entlang der Mitte des Körpers und/oder der Körper ist möglicherweise nicht symmetrisch um die Achse herum. Die Injektorseite des Körpers ist einem Kraftstoffinjektor eines Motorzylinders zugewandt, wohingegen die Kolbenseite des Körpers einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt ist.In one embodiment, the body extends symmetrically about or surrounds the central axis. In another embodiment, the axis may not extend along the center of the body and / or the body may not be symmetrical about the axis. The injector side of the body faces a fuel injector of an engine cylinder, whereas the piston side of the body faces a piston head of the engine cylinder.
Der Körper weist eine nach innen weisende Fläche
Der Körper kann zudem eine nach außen weisende Fläche
In der veranschaulichten Ausführungsform können die Gemisch-Leitungen zwischen den Gaskanälen angeordnet sein. Zum Beispiel können die Gaskanäle innerhalb der Gemisch-Leitungen derart eingestreut sein, dass ein Gaskanal zwischen benachbarten Paaren der Gemisch-Leitungen vorhanden sein kann.In the illustrated embodiment, the mixture lines can be arranged between the gas channels. For example, the gas channels can be interspersed within the mixture lines in such a way that a gas channel can be present between adjacent pairs of the mixture lines.
Der Körper weist Leitungsflächen auf, welche sich durch den Körper erstreckende Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen definieren. Diese Leitungsflächen können in Richtungen länglich sein, welche spitze Winkel mit einer Mittelachse bilden. Die Leitungsflächen können glatte Flächen sein, welche keine Wellungen, Vorsprünge oder Vertiefungen aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die Leitungsflächen Wellungen, Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen.The body has conduit surfaces which define fuel-and-gas mixture conduits extending through the body. These conduction surfaces can be elongated in directions which form acute angles with a central axis. The conduction surfaces can be smooth surfaces which do not have any corrugations, projections or depressions. In other embodiments, the conduction surfaces can have corrugations, projections and / or depressions.
Jede/-r der Leitungen oder Kanäle erstreckt sich wie oben in Verbindung mit der Mischstruktur beschrieben von einem/einer Eingangsanschluss oder -öffnung zu einem/einer gegenüberliegenden Ausgangsanschluss oder -öffnung. Die Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüsse der Kanäle können abgerundete Formen entlang Kanten der Kanäle aufweisen. In einer Ausführungsform können diese Kanten eine nichtabgerundete Form aufweisen. Die abgerundeten Kanten können es mehr Gasen ermöglichen, in die Kanäle zu strömen, und/oder eine erhöhte Flächenzusammenwirkung (und daher hochgradigere Wärmeübertragung) zwischen dem Körper und den Gasen bereitstellen. Optional können die Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüsse der Kanäle Kegelformen oder gerillte Formen aufweisen.Each of the conduits or channels extends, as described above in connection with the mixing structure, from an input port or opening to an opposite output port or opening. The input and / or output connections of the channels can have rounded shapes along edges of the channels. In one embodiment, these edges can have a non-rounded shape. The rounded edges can allow more gases to flow into the channels and / or provide increased surface interaction (and therefore higher levels of heat transfer) between the body and the gases. Optionally, the inlet and / or outlet connections of the channels can have cone shapes or grooved shapes.
In der veranschaulichten Ausführungsform kann jeder/-r der Leitungen oder Kanäle in einer Richtung länglich sein, welche in Bezug auf eine Mittelachse nichtorthogonal abgewinkelt sein kann. Zum Beispiel können sich die Einlässe oder Eingangsanschlüsse der Gaskanäle näher an der Kolbenseite des Körpers als an der Injektorseite des Körpers befinden und die Ausgangsanschlüsse der Gaskanäle können sich näher an der Injektorseite des Körpers als an der Kolbenseite des Körpers befinden. Die Eingangsanschlüsse der Gemisch-Leitungen können sich näher an der Injektorseite des Körpers als an der Kolbenseite des Körpers befinden und die Ausgangsanschlüsse der Gemisch-Leitungen können sich näher an der Kolbenseite des Körpers als an der Injektorseite des Körpers befinden.In the illustrated embodiment, each of the conduits or channels may be elongated in a direction that may be angled non-orthogonally with respect to a central axis. For example, the inlets or inlet ports of the gas channels can be closer to the piston side of the body than the injector side of the body, and the outlet ports of the gas channels can be closer to the injector side of the body than the piston side of the body. The inlet ports of the mixture lines can be closer to the injector side of the body than the piston side of the body and the outlet ports of the mixture lines can be closer to the piston side of the body than the injector side of the body.
Im Betrieb können ein oder mehrere Kraftstoffströme durch (einen) Kraftstoffinjektor(-en) mittels einer oberen Durchgangsöffnung oder Öffnung
Die Winkel, in welchen die Leitungen relativ zu der Mittelachse ausgerichtet sein können, können wie oben beschrieben in unterschiedlichen Körpern geändert werden, um zu steuern, wie weit das Gemisch in die Brennkammer des Motorzylinders eindringt. In einer Ausführungsform können die Leitungen entlang Richtungen länglich sein, welche mit den Richtungen übereinstimmen, in welchen die Kraftstoffströme durch den Kraftstoffinjektor in das Mittelvolumen geleitet werden können. Optional können die Eingangsanschlüsse der Leitungen wie oben beschrieben eine Beschränkungsstruktur aufweisen, welche die Querschnittsfläche des Eingangsanschlusses einer Leitung relativ zu der Querschnittsfläche derselben Leitung an anderen Stellen reduziert.The angles at which the conduits can be oriented relative to the central axis can be changed in different bodies, as described above, to control how far the mixture penetrates into the combustion chamber of the engine cylinder. In one embodiment, the conduits may be elongated along directions that coincide with the directions in which the fuel flows through the fuel injector may be directed into the central volume. Optionally, as described above, the input terminals of the lines may have a restriction structure which reduces the cross-sectional area of the input terminal of a line relative to the cross-sectional area of the same line at other locations.
In einer Ausführungsform können die Leitungen in Richtungen länglich sein, welche zu den Richtungen abgewinkelt sein können (z.B. nicht parallel dazu verlaufen), in welchen die Kraftstoffströme in das Mittelvolumen eingespritzt werden können. Dies kann den Impuls des Kraftstoffs in die Leitungen als das Gemisch verringern und/oder den Impuls des Gemischs aus den Leitungen verringern.In one embodiment, the conduits can be elongated in directions which can be angled (e.g., not parallel to) the directions in which the fuel streams can be injected into the central volume. This can decrease the momentum of fuel into the lines as the mixture and / or decrease the momentum of the mixture out of the lines.
Verschiedene Aspekte der Leitungen und/oder der Ausgangsanschlüsse der Leitungen können ausgehend von den veranschaulichten Ausführungsformen modifiziert werden. Zum Beispiel kann die Querschnittsform oder -größe der Leitungen an unterschiedlichen Stellen entlang der Länge der Leitungen unterschiedlich sein. Zum Beispiel können die Leitungen (anstatt der veranschaulichten Zylinderformen) Kegelformen aufweisen, deren Querschnittsfläche sich an Stellen verringert, welche weiter von der nach innen weisenden Fläche des Körpers entfernt sein können. Dies kann dabei helfen, das Gemisch zu einer angestrebten Stelle innerhalb der Brennkammer des Motorzylinders zu leiten. Die Ausgangsanschlüsse der Leitungen können eine Beschränkungsstruktur (z.B. eine Lippe) aufweisen, welche die Ströme von Gemischen näher aneinanderdrückt oder durchmischt. Optional können andere Leitungsausgangsanschlüsse Vertiefungen, Nuten oder Texturen aufweisen, welche die Strömung des Gemischs aus den Leitungen ändern können, und/oder um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Leitungen an den Ausgangsanschlüssen verstopft werden.Various aspects of the lines and / or the output connections of the lines can be modified based on the illustrated embodiments. For example, the cross-sectional shape or size of the conduits may be different at different locations along the length of the conduits. For example, the conduits (rather than the cylinder shapes illustrated) may have taper shapes with reduced cross-sectional area at locations that may be further from the inwardly facing surface of the body. This can help direct the mixture to a desired location within the combustion chamber of the engine cylinder. The output terminals of the conduits may have a restriction structure (e.g., a lip) that pushes or mixes the flows of mixtures closer together. Optionally, other conduit exit ports may have depressions, grooves, or textures that can alter the flow of the mixture out of the conduits and / or to reduce the likelihood of the conduits becoming clogged at the exit ports.
In einer Ausführungsform können die Flächen der Gemisch-Leitungen glatt sein und weisen keine Vorsprünge oder Vertiefungen auf. In anderen Ausführungsformen können die Flächen Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen. Die nach innen weisende Fläche des Körpers kann wellenförmige Flächen, Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen, um Turbulenz in der Strömung von Gasen, Kraftstoff und/oder des Gemischs in dem Mittelvolumen hervorzurufen. Die Größen (z.B. Durchmesser und/oder Flächenbereiche) der Leitungen und/oder des Mittelvolumens, die Formen der Leitungen und/oder des Mittelvolumens, die Längen der Leitungen, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Wellungen in Flächen, die Anzahl der Leitungen und/oder die Winkel, in welchen die Leitungen relativ zu der Achse ausgerichtet sein können, können wie oben beschrieben modifiziert werden, um das Verhältnis von Kraftstoff zu Gas in dem Gemisch zu ändern, welches aus der Mischstruktur ausgegeben werden kann.In one embodiment, the surfaces of the mixture lines can be smooth and have no protrusions or depressions. In other embodiments, the surfaces can have projections and / or depressions. The inwardly facing surface of the body may have undulating surfaces, protrusions and / or depressions in order to induce turbulence in the flow of gases, fuel and / or the mixture in the central volume. The sizes (e.g. diameter and / or surface areas) of the lines and / or the central volume, the shapes of the lines and / or the central volume, the lengths of the lines, the presence or absence of corrugations in surfaces, the number of lines and / or the Angles at which the conduits can be oriented relative to the axis can be modified as described above to change the ratio of fuel to gas in the mixture that can be dispensed from the mixing structure.
Optional kann die nach innen weisende Fläche des Körpers wie oben beschrieben eine oder mehrere wellenförmige Flächen, Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen. Die nach innen weisende Fläche kann wie beschrieben eine Kegel- oder gerillte Form aufweisen, um eine Vermischung des Kraftstoffs mit den Gasen in dem Mittelvolumen zu unterstützen. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere der den Körper bildenden Strukturen wie beschrieben Kühlleitungen aufweisen, welche sich durch die Innenabschnitte der Strukturen erstrecken.Optionally, the inwardly facing surface of the body can have one or more wave-shaped surfaces, projections and / or depressions, as described above. The inwardly facing surface may have a conical or grooved shape, as described, to assist in mixing the fuel with the gases in the central volume. In one embodiment, one or more of the structures forming the body can have cooling lines as described, which extend through the inner sections of the structures.
Die Mischstruktur kann den Körper aufweisen, welcher eine Mittelachse definiert und welcher sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite
Der Körper weist eine nach innen weisende Fläche
In der veranschaulichten Ausführungsform bilden die Schnittstellen zwischen den Kanalflächen
In der veranschaulichten Ausführungsform können die Gemisch-Leitungen zwischen den Gaskanälen angeordnet sein. Zum Beispiel können die Gaskanäle innerhalb der Gemisch-Leitungen derart eingestreut sein, dass ein Gaskanal zwischen benachbarten Paaren der Gemisch-Leitungen vorhanden sein kann. Diese Leitungsflächen können in Richtungen länglich sein, welche spitze Winkel mit der Mittelachse bilden. Eine oder mehrere der Flächen können eine katalytische Beschichtung oder gegen Kohlenstoffansammlung beständige Beschichtung aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen können die Kanäle optional eine oder mehrere Strukturen aufweisen, welche die Strömung von Gasen in den Kanälen ändern.In the illustrated embodiment, the mixture lines can be arranged between the gas channels. For example, the gas channels can be interspersed within the mixture lines in such a way that a gas channel can be present between adjacent pairs of the mixture lines. These conduction surfaces can be elongated in directions which form acute angles with the central axis. One or more of the surfaces may have a catalytic coating or a coating that is resistant to carbon build-up. In various embodiments, the channels can optionally have one or more structures that change the flow of gases in the channels.
Beim Motorbetrieb können ein oder mehrere Kraftstoffströme durch (einen) Kraftstoffinjektor(-en) mittels einer oberen Durchgangsöffnung oder Öffnung
Verschiedene Aspekte der Leitungen und/oder der Ausgangsanschlüsse der Leitungen können ausgehend von den hier dargestellten Ausführungsformen modifiziert werden. Zum Beispiel kann die Querschnittsform oder -größe der Leitungen an unterschiedlichen Stellen entlang der Länge der Leitungen unterschiedlich sein. Geeignete Leitungen können (anstatt der veranschaulichten Zylinderformen) Kegelformen aufweisen, deren Querschnittsfläche sich an Stellen verringert, welche weiter von der nach innen weisenden Fläche des Mischstrukturkörpers entfernt sein können. Dies kann dabei helfen, die Verteilung der Gemisch-Strömung in die Brennkammer des Motorzylinders zu steuern.Various aspects of the lines and / or the output connections of the lines can be modified on the basis of the embodiments shown here. For example, the cross-sectional shape or size of the conduits may be different at different locations along the length of the conduits. Suitable conduits can (instead of the illustrated cylindrical shapes) have cone shapes, the cross-sectional area of which is reduced at locations which can be further removed from the inwardly facing surface of the mixed structure body. This can help control the distribution of the mixture flow into the combustion chamber of the engine cylinder.
Die Größen (z.B. Durchmesser und/oder Flächenbereiche) der Leitungen und/oder des Mitteleinspritzvolumens, die Formen der Leitungen und/oder des Mitteleinspritzvolumens, die Längen der Leitungen, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Wellungen in Flächen, die Anzahl der Leitungen und/oder die Winkel, in welchen die Leitungen relativ zu der Achse ausgerichtet sein können, können wie oben beschrieben auf Grundlage eines angestrebten Verhältnisses von Kraftstoff zu Gasen in dem Gemisch ausgewählt werden, welches aus der Mischstruktur ausgegeben werden kann.The sizes (e.g. diameter and / or surface areas) of the lines and / or the central injection volume, the shapes of the lines and / or the central injection volume, the lengths of the lines, the presence or absence of corrugations in surfaces, the number of lines and / or the Angles at which the conduits can be oriented relative to the axis can be selected, as described above, based on a desired ratio of fuel to gases in the mixture which can be dispensed from the mixing structure.
In einer Ausführungsform kann die Achse eine Mittelachse sein, um welche sich der Körper symmetrisch erstreckt oder welche er umgibt. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Achse möglicherweise nicht entlang der Mitte des Körpers und/oder der Körper ist möglicherweise nicht symmetrisch um die Achse herum. Die Injektorseite des Körpers ist einem Kraftstoffinjektor eines Motorzylinders zugewandt, wohingegen die Kolbenseite des Körpers einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt ist. Der Körper kann zudem eine nach außen weisende Fläche
Kanalflächen
Die Schnittstellen zwischen den Kanalflächen und der nach außen weisenden Fläche bilden längliche Schlitze als die Gaskanäle. Die Kanalflächen können wellenförmige Flächen sein, welche wellenförmige Gaskanäle ähnlich zu den in
Im Betrieb können ein oder mehrere Kraftstoffströme durch (einen) Kraftstoffinjektor(-en) mittels einer oberen Durchgangsöffnung oder Öffnung
Die Mischstruktur
Die Mischstruktur
Die Mischstruktur
Die oben beschriebenen Mischstrukturen können eine abgedichtete Kolbenseite aufweisen, welche keinerlei Öffnungen zum Austritt von Kraftstoff aus dem Innenvolumen, zum Eintritt der Gase in das Innenvolumen oder zum Austritt des Gemischs aus dem Innenvolumen aufweist. Die einzigen Öffnungen in einer oder mehreren Ausführungsformen der Mischstrukturen, welche oben beschrieben sind, liegen möglicherweise in den nach außen weisenden Seiten und den Injektorseiten der Mischstrukturen.The mixing structures described above can have a sealed piston side which does not have any openings for the exit of fuel from the internal volume, for the entry of the gases into the internal volume or for the exit of the mixture from the internal volume. The only openings in one or more embodiments of the mixing structures described above may be in the outwardly facing sides and the injector sides of the mixing structures.
In einer Ausführungsform können eine oder mehrere der oben beschriebenen Mischstrukturen eine Öffnung oder Durchgangsöffnung in der Kolbenseite aufweisen.
Verschiedene Aspekte der Gaskanäle, Gemisch-Leitungen, Eingangsanschlüsse und/oder Ausgangsanschlüsse können ausgehend von den hier dargestellten Ausführungsformen modifiziert werden. Zum Beispiel kann sich die Querschnittsform oder - größe der Kanäle, Leitungen und/oder Anschlüsse von den veranschaulichten Ausführungsformen unterscheiden, um ein angestrebtes oder vorbestimmtes Verhältnis von Kraftstoff zu Gas des Gemischs zu produzieren. Beispielsweise können die Gemisch-Leitungen (anstatt der veranschaulichten Zylinderformen) Kegelformen aufweisen, deren Querschnittsfläche sich an Stellen verringert, welche weiter von der nach innen weisenden Fläche des Mischstrukturkörpers entfernt sein können. Dies kann dabei helfen, die Gemisch-Strömung weiter in die Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.Various aspects of the gas channels, mixture lines, input connections and / or output connections can be modified on the basis of the embodiments shown here. For example, the cross-sectional shape or size of the channels, conduits, and / or ports may differ from the illustrated embodiments in order to produce a desired or predetermined ratio of fuel to gas of the mixture. For example, the mixture lines (instead of the illustrated cylindrical shapes) can have conical shapes, the cross-sectional area of which is reduced at locations which can be further removed from the inwardly facing surface of the mixed structural body. This can help direct the mixture flow further into the combustion chamber of the engine cylinder.
Verschiedene Ausführungsformen der Mischstrukturen können eine Nacheinspritzung von Kraftstoff aufnehmen und diesen Nacheinspritzkraftstoff mittels der Gemisch-Leitungen in die Brennkammer des Motorzylinders leiten. Der Nacheinspritzkraftstoff kann durch den Kraftstoffinjektor im Anschluss an eine vorhergehende Kraftstoffeinspritzung bereitgestellt werden, welche zur Verbrennung in dem Motorzylinder verwendet werden kann. Der Nacheinspritzkraftstoff kann sich mit Gasen in dem Mittelvolumen der Mischstruktur vermischen, um das Gemisch zu bilden, welches dann mittels der Gemisch-Leitungen der Mischstruktur in die Brennkammer des Motorzylinders geleitet werden kann. Dieses zusätzliche Gemisch kann ferner Ruß innerhalb der Brennkammer des Motorzylinders oxidieren.Various embodiments of the mixing structures can accommodate a post-injection of fuel and direct this post-injection fuel into the combustion chamber of the engine cylinder by means of the mixture lines. The post-injection fuel can be provided by the fuel injector following a previous fuel injection which can be used for combustion in the engine cylinder. The post-injection fuel can mix with gases in the central volume of the mixing structure in order to form the mixture, which can then be conducted into the combustion chamber of the engine cylinder by means of the mixture lines of the mixing structure. This additional mixture can also oxidize soot within the combustion chamber of the engine cylinder.
In einer Ausführungsform kann ein Steuersystem eines Motors mit einer oder mehreren der Mischstrukturen, welche zwischen einem Kraftstoffinjektor und einer Kolbenkrone verbaut sind, automatisch detektieren, ob Gaskanäle und/oder Gemisch-Leitungen einer Mischstruktur verstopft sein können, und/oder ob die Mischstruktur fehlausgerichtet sein kann (z.B. die Gemisch-Leitungen nicht an den Kraftstoffströmen aus dem Kraftstoffinjektor ausgerichtet sein können). Das Steuersystem kann einen oder mehrere Prozessoren (z.B. einen oder mehrere Mikroprozessoren, Field Programmable Gate Arrays, integrierte Schaltungen oder dergleichen) aufweisen, welche die Leistung oder Emissionen überwachen, welche durch den Motor und/oder durch jeden Zylinder des Motors ausgegeben wird. Als Reaktion auf ein Bestimmen, dass ein Motorzylinder fehlzünden, klopfen oder weniger Pferdestärken als andere Zylinder in demselben Motor produzieren kann, kann das Steuersystem bestimmen, dass ein Gaskanal und/oder eine Gemisch-Leitung einer Mischstruktur, welche diesem Zylinder zugeordnet ist, verstopft sein kann, oder dass die Mischstruktur fehlausgerichtet sein kann. Das Steuersystem kann eine Ausgabe an einen Bediener eines angetriebenen Systems, welches den Motor aufweist (wie etwa eines Fahrzeugs), wie etwa eine visuelle, auditive oder andere Benachrichtigung, dass die Mischstruktur möglicherweise repariert, ausgetauscht oder ferner geprüft werden muss, bereitstellen.In one embodiment, a control system of an engine with one or more of the mixing structures installed between a fuel injector and a piston crown can automatically detect whether gas channels and / or mixture lines of a mixing structure can be clogged and / or whether the mixing structure is misaligned can (for example, the mixture lines cannot be aligned with the fuel flows from the fuel injector). The control system may include one or more processors (e.g., one or more microprocessors, field programmable gate arrays, integrated circuits, or the like) that monitor the performance or emissions output by the engine and / or each cylinder of the engine. In response to determining that an engine cylinder may misfire, knock, or produce less horsepower than other cylinders in the same engine, the control system may determine that a gas passage and / or mixture conduit of a mixing structure associated with that cylinder is clogged or that the mixed structure can be misaligned. The control system may provide output to an operator of a powered system including the engine (such as a vehicle), such as visual, auditory, or other notification that the mixing structure may need to be repaired, replaced, or further checked.
Das Vorhandensein einer oder mehrerer Ausführungsformen der Mischstrukturen kann den Bedarf nach einem Auslassen eines Zündvorgangs von Motoren (Skip Firing) reduzieren. Skip Firing kann beinhalten, dass der Kraftstoffinjektor einigen, jedoch nicht sämtlichen Verbrennungszyklen eines Motorzylinders Kraftstoff bereitstellt. Zum Beispiel leitet der Kraftstoffinjektor (anstatt für jede Motordrehung) möglicherweise lediglich bei jeder zweiten Motordrehung Kraftstoff in das Mittelvolumen einer Mischstruktur. Eine Verwendung der Mischstrukturen in Motoren kann den Bedarf nach Skip Firing einiger Motoren reduzieren. Zum Beispiel kann ein Hinzufügen der Mischstrukturen zu einem Motor einen bisherigen Bedarf danach, Skip Firing zu verwenden, um den Motor zu betreiben, eliminieren. Das Vorhandensein einer oder mehrerer Ausführungsformen der Mischstrukturen kann den Bedarf nach einem Betrieb bei höheren Kraftstoffeinspritzdrücken, den Bedarf nach einer Verwendung von Nachbehandlungssystemen und/oder den Bedarf nach einer Verwendung zahlreicher Kraftstoffeinspritzungen, um Emissionen zu steuern, reduzieren.The presence of one or more embodiments of the mixing structures may obviate the need to skip an ignition process Reduce motors (skip firing). Skip firing may include the fuel injector providing fuel to some, but not all, combustion cycles of an engine cylinder. For example, the fuel injector may only direct fuel into the central volume of a mixing structure every other engine revolution, rather than for every engine revolution. Using the mixed structures in engines can reduce the need for skip firing of some engines. For example, adding the mixing structures to an engine can eliminate a previous need to use skip firing to operate the engine. Having one or more embodiments of the mixing structures may reduce the need to operate at higher fuel injection pressures, the need to use aftertreatment systems, and / or the need to use multiple fuel injections to control emissions.
Das Steuersystem eines Fahrzeugs kann den Zeitpunkt eines Motorvorgangs ansprechend auf Mischstrukturen, welche zwischen Kraftstoffinjektoren und Kolbenkronen von Motorzylindern positioniert sind, und auf Grundlage der dem Motor auferlegten Last basieren. Zum Beispiel können in dem Maße, in dem sich die Motorlast erhöht (z.B. als Reaktion darauf, dass die Drosselklappe in höherem Maße geöffnet wird), erhöhte Mengen an Kraftstoff in die Mittelvolumina der Mischstrukturen eingespritzt werden. Demnach müssen möglicherweise erhöhte Mengen an Gasen in die Mittelvolumina der Mischstrukturen eingezogen werden, um sich mit dem Kraftstoff vorzumischen, um das Verhältnis von Kraftstoff zu Gas des Gemischs aufrechtzuerhalten. Das Steuersystem kann als Reaktion auf Erhöhungen der Motorlast den Motorzylinderzeitpunkt ändern, um eine längere Zeit zum Eintritt von mehr der Gase in die Mittelvolumina zu ermöglichen. Zum Beispiel kann das Steuersystem die Kraftstoffinjektoren anleiten, zu einer früheren Zeit in dem Motorzyklus damit zu beginnen, Kraftstoff in die Mittelvolumina einzuspritzen. Umgekehrt kann das Steuersystem als Reaktion auf Verringerungen der Motorlast den Motorzylinderzeitpunkt ändern, um die Zeit zum Eintritt von Gasen in die Mittelvolumina zu reduzieren.A vehicle's control system may base the timing of an engine operation in response to mixing structures positioned between fuel injectors and piston crowns of engine cylinders and the load placed on the engine. For example, as the engine load increases (e.g. in response to the throttle valve being opened more), increased amounts of fuel may be injected into the central volumes of the mixing structures. Accordingly, increased amounts of gases may have to be drawn into the central volumes of the mixing structures in order to premix with the fuel in order to maintain the fuel-to-gas ratio of the mixture. In response to increases in engine load, the control system may change engine cylinder timing to allow a longer time for more of the gases to enter the center volumes. For example, the control system may direct the fuel injectors to begin injecting fuel into the agent volumes earlier in the engine cycle. Conversely, in response to decreases in engine load, the control system may change engine cylinder timing to reduce the time for gases to enter the center volumes.
In einer Ausführungsform weist eine Mischstruktur (z.B. zur Vermischung von Kraftstoff und Gas in einem Motor) einen Körper auf, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist eingerichtet, um einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders eines Motors zugewandt zu sein, wohingegen die Kolbenseite des Körpers eingerichtet ist, um einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt zu sein. Der Körper weist eine oder mehrere Kanalflächen auf, welche einen oder mehrere Gaskanäle definieren, welche sich durch den Körper zu und von dem Mittelvolumen erstrecken. Der Körper weist eine oder mehrere Leitungsflächen auf, welche eine oder mehrere Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen definieren, welche sich durch den Körper zu und von dem Mittelvolumen erstrecken. Es können mehrere Leitungen und mehrere Kanäle vorhanden sein, welche beide radial symmetrisch um die Achse verteilt sind. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor und einen oder mehrere Gasströme aus dem einen oder den mehreren Gaskanälen aufzunehmen. Das Mittelvolumen, der/die Kanal/Kanäle und/oder die Leitung(-en) sind derart eingerichtet, dass beim Betrieb des Motors mindestes einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Gasströmen vermischt wird, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Gas zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus dem Körper und in eine Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.In one embodiment, a mixing structure (e.g., for mixing fuel and gas in an engine) includes a body defining an axis and extending along the axis from one injector side toward an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body is configured to face a fuel injector of a cylinder of an engine, whereas the piston side of the body is configured to face a piston head of the engine cylinder. The body has one or more channel surfaces that define one or more gas channels that extend through the body to and from the central volume. The body has one or more conduit surfaces that define one or more fuel and gas mixture conduits that extend through the body to and from the central volume. There can be several lines and several channels, both of which are distributed radially symmetrically about the axis. The central volume is set up to receive one or more fuel flows from the fuel injector and one or more gas flows from the one or more gas channels. The central volume, the channel (s) and / or the line (s) are set up such that at least one of the flows of fuel is mixed with the one or more gas flows during operation of the engine to form a fuel-and-gas -Mixture to form with a fixed ratio of fuel to gas. The fuel-and-gas mixture lines are configured to direct the fuel-and-gas mixture out of the body and into a combustion chamber of the engine cylinder.
In einer Ausführungsform weist ein Motor einen Motorblock auf, welcher einen Zylinder mit einer Brennkammer, einen Kolben, welcher in dem Zylinder betriebsbereit angeordnet ist, einen Kraftstoffinjektor und eine Mischstruktur definiert. Der Kraftstoffinjektor ist auf einer Zylinderkopfseite des Zylinders positioniert. Der Kolben weist einen Kolbenkopf mit einer Krone auf, welche der Brennkammer und dem Kraftstoffinjektor zugewandt ist. Die Mischstruktur ist zwischen dem Kolben und dem Kraftstoffinjektor angeordnet. Die Mischstruktur weist einen Körper auf, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist dem Kraftstoffinjektor zugewandt, wohingegen die Kolbenseite des Körpers dem Kolbenkopf zugewandt ist. Der Körper weist eine oder mehrere Kanalflächen auf, welche einen oder mehrere Gaskanäle definieren, welche sich durch den Körper zu und von dem Mittelvolumen erstrecken. Der Körper weist eine oder mehrere Leitungsflächen auf, welche eine oder mehrere Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen definieren, welche sich durch den Körper zu und von dem Mittelvolumen erstrecken. Es können mehrere Leitungen und mehrere Kanäle vorhanden sein, welche beide radial symmetrisch um die Achse verteilt sind. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor und einen oder mehrere Gasströme aus dem einen oder den mehreren Gaskanälen (z.B. das aus der Brennkammer aufgenommene Gas) aufzunehmen. Das Mittelvolumen, der/die Kanal/Kanäle und/oder die Leitung(-en) sind derart eingerichtet, dass beim Betrieb des Motors mindestes einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Gasströmen vermischt wird, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Gas zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus dem Körper und in die Brennkammer des Motorzylinders zu leiten. Somit wird im Betrieb Gas durch den/die eingespritzten Kraftstoffstrom/-ströme aus der Brennkammer durch die Gaskanäle in das Mittelvolumen des Körpers mitgerissen; durch Zusammenwirkung zwischen dem Gas und den Kanalflächen (welche die Gaskanäle definieren) wird Wärmeenergie von dem Gas an den Körper übertragen (d.h. eine Temperatur des Gases wird reduziert). Das Gas und der Kraftstoff gelangen von dem Mittelvolumen durch die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitung(-en) in die Brennkammer; die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitung(-en) dienen dazu, eine Vermischung des Gases und des Kraftstoffs vor Einleiten in die Brennkammer zu erleichtern. Eine technische Wirkung besteht in der Verbesserung der Vermischung von Kraftstoff und Gas und der Reduzierung der Temperatur von vermischtem Kraftstoff und Gas vor Einleiten in eine Brennkammer (z.B. eines Kompressionszündungsmotors), wodurch Ruß und andere Emissionen reduziert werden. In Ausführungsformen umfasst der Kraftstoff Diesel und das Gas umfasst Umgebungsluft. Das Gas kann ebenso mit EGR vermischte Umgebungsluft umfassen. In einer Ausführungsform läuft der Motor in einem ersten Modus, in dem das Gas lediglich Umgebungsluft ist, und einem anderen zweiten Modus, in dem das Gas ein Gemisch aus Umgebungsluft und EGR ist. Die Menge an EGR kann statisch sein oder kann auf Grundlage verschiedener Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsparameter gesteuert werden, um zu variieren.In one embodiment, an engine includes an engine block that defines a cylinder with a combustion chamber, a piston operatively disposed in the cylinder, a fuel injector, and a mixing structure. The fuel injector is positioned on a cylinder head side of the cylinder. The piston has a piston head with a crown which faces the combustion chamber and the fuel injector. The mixing structure is arranged between the piston and the fuel injector. The mixing structure has a body which defines an axis and extends along the axis from one injector side in the direction of an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body faces the fuel injector, whereas the piston side of the body faces the piston head. The body has one or more channel surfaces that define one or more gas channels that extend through the body to and from the central volume. The body has one or more conduit surfaces that define one or more fuel and gas mixture conduits that extend through the body to and from the central volume. There can be several lines and several channels, both of which are distributed radially symmetrically about the axis. The central volume is set up to receive one or more fuel flows from the fuel injector and one or more gas flows from the one or more gas channels (for example the gas taken up from the combustion chamber). The central volume, the channel (s) and / or the line (s) are set up such that at least one of the flows of fuel is mixed with the one or more gas flows during operation of the engine to form a fuel-and-gas -Mixture to form with a fixed ratio of fuel to gas. The fuel and gas mixture lines are configured to direct the fuel and gas mixture out of the body and into the combustion chamber of the engine cylinder. Thus, during operation, gas is entrained by the injected fuel flow (s) from the combustion chamber through the gas channels into the central volume of the body; by interaction between the gas and the channel surfaces (which define the gas channels), thermal energy is transferred from the gas to the body (ie a temperature of the gas is reduced). The gas and fuel pass from the central volume through the fuel-and-gas mixture line (s) into the combustion chamber; the fuel and gas mixture line (s) serve to facilitate mixing of the gas and the fuel before it is introduced into the combustion chamber. One technical effect is to improve the mixing of fuel and gas and to reduce the temperature of mixed fuel and gas prior to introduction into a combustion chamber (e.g., a compression ignition engine), thereby reducing soot and other emissions. In embodiments, the fuel includes diesel and the gas includes ambient air. The gas can also include ambient air mixed with EGR. In one embodiment, the engine runs in a first mode in which the gas is just ambient air and another second mode in which the gas is a mixture of ambient air and EGR. The amount of EGR can be static or can be controlled to vary based on various engine and / or vehicle operating parameters.
In jedweder der hier genannten Ausführungsformen kann der Körper der Mischstruktur im Allgemeinen scheibenförmig sein. Das heißt, eine im Allgemeinen runde oder kreisförmige Struktur relativ zu der Mittelachse. In Ausführungsformen weist die Injektorseite des Körpers einen ersten Durchmesser auf (welcher durch einen Außenumfang der Injektorseite relativ zu einer orthogonal zu der Achse liegenden Ebene definiert ist) und die Kolbenseite des Körpers weist einen zweiten Durchmesser auf, welcher größer als die Injektorseite ist (welcher durch einen Außenumfang der Kolbenseite relativ zu einer orthogonal zu der Achse liegenden Ebene definiert ist), wobei die zwei derart konzentrisch ausgerichtet sind, dass eine Stufe zwischen der Injektorseite und der Kolbenseite definiert ist.In any of the embodiments mentioned here, the body of the mixed structure can generally be disk-shaped. That is, a generally round or circular structure relative to the central axis. In embodiments, the injector side of the body has a first diameter (which is defined by an outer circumference of the injector side relative to a plane orthogonal to the axis) and the piston side of the body has a second diameter which is larger than the injector side (which is through an outer circumference of the piston side is defined relative to a plane lying orthogonal to the axis), the two being aligned concentrically in such a way that a step is defined between the injector side and the piston side.
In jedweder der hier dargelegten Ausführungsformen kann ein Motor mit einer oder mehreren Mischstrukturen an Bord eines Fahrzeugs positioniert sein, z.B. weist das Fahrzeug ein Fahrgestell, einen Rumpf oder andere Trägerplattform und ein Antriebssystem (aufweisend den Motor) zur Bewegung des Fahrzeugs auf. Zum Beispiel kann der Motor ein mechanisches Getriebe antreiben oder der Motor kann einen Wechselstromgenerator oder Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom antreiben, welcher verwendet wird, um zum Beispiel einen oder mehrere Fahrmotoren zu betreiben, um das Fahrzeug anzutreiben. Alternativ kann der Motor als Teil einer stationären oder halbstationären Maschine wie etwa eines fest verbauten oder tragbaren Generators eingesetzt werden. In jedem Fall kann der Motor verhältnismäßig groß sein, z.B. kann er 10-18 Zylinder oder mehr aufweisen. In einer Ausführungsform ist ein Motor mit einer oder mehreren Mischstrukturen an Bord eines Großmuldenkippers oder einer anderen Bergbauausrüstung, einer Lokomotive oder eines anderen Schienenfahrzeugs oder eines anderen Off-Highway-Fahrzeugs; ein solches Fahrzeug kann bestimmten gesetzlichen Bestimmungen bezüglich einer Produktion von Ruß und anderen Motoremissionen unterliegen, wobei es erstrebenswert sein kann, dass der Motor eine oder mehrere Mischstrukturen wie hier dargelegt aufweist, um zur Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen beizutragen.In any of the embodiments set forth herein, an engine with one or more mixed structures can be positioned on board a vehicle, eg the vehicle has a chassis, fuselage or other support platform and a drive system (including the engine) for moving the vehicle. For example, the engine can drive a mechanical transmission, or the engine can drive an alternator or generator to produce electrical power that is used, for example, to operate one or more traction motors to propel the vehicle. Alternatively, the motor can be used as part of a stationary or semi-stationary machine such as a built-in or portable generator. In either case, the engine can be relatively large, for example it can have 10-18 cylinders or more. In one embodiment, an engine with one or more mixing structures is on board a large dump truck or other mining equipment, locomotive or other rail vehicle or other off-highway vehicle; Such a vehicle may be subject to certain legal requirements relating to the production of soot and other engine emissions, it being possible for the engine to have one or more Has mixed structures as set out here in order to contribute to compliance with legal requirements.
In einer Ausführungsform weist ein Teilesatz eine Mischstruktur wie in jedweder der hier genannten Ausführungsformen dargelegt und ein oder mehrere Hardwareteile (z.B. Klebstoffe, Befestigungselemente, Adapter usw.) auf, welche zur Verwendung beim Einsatz der Mischstruktur innerhalb eines Motorzylinders eingerichtet sind. Der Teilesatz kann zudem eine (z.B. auf Papier gedruckte oder elektronisch wie etwa auf einer Website bereitgestellte) Gebrauchsanweisung aufweisen, welche Bilder, Schaubilder und/oder Text oder andere schriftlichen Hinweise zur Erläuterung, wie ein Motorzylinder mit der Mischstruktur derart auszurüsten ist, dass die Mischstruktur wie hier beschrieben verfährt, für einen Techniker aufweist. In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Nachrüstung eines Motors Abnehmen eines Zylinderkopfs, eines Kraftstoffinjektors und/oder anderer Teile eines Motorzylinders oder welche diesem zugeordnet sind, um das Innere des Zylinders freizulegen, betriebsbereites Anbringen einer Mischstruktur wie in jedweder der hier genannten Ausführungsformen dargelegt an dem Kraftstoffinjektor, dem Zylinder oder dem Kolben je nach Anwendung (zum Beispiel durch Schweißen) und Wiederanbringen jedweder abgenommener Teile (z.B. des Kraftstoffinjektors oder des Zylinderkopfs) des Motors, sodass der Motor zur Verbrennung von Kraftstoff betriebsbereit ist. Das Verfahren kann ferner umfassen Aktualisieren von Betriebssoftware des Motors direkt (z.B. durch Zugreifen eines Bedieners auf einen bordeigenen Computer) oder durch drahtloses Herunterladen per Fernzugriff oder anderweitig, um einen Betrieb des Motors zu modifizieren, um das Vorhandensein der Mischstruktur zu berücksichtigen. Zum Beispiel kann der Motor relativ zu einem vorherigen Betrieb des Motors ohne die Mischstruktur mit einem magereren oder fetteren Kraftstoff-Gas-Gemisch betrieben werden. Jeder Zylinder eines Mehrzylindermotors kann mit seiner eigenen jeweiligen Mischstruktur ausgerüstet werden. In einer Ausführungsform werden jedoch lediglich ein Teilsatz mehrerer Motorzylinder (das heißt weniger als sämtliche der Zylinder eines Motors) mit jeweiligen Mischstrukturen ausgerüstet. Zum Beispiel kann es erstrebenswert sein, zum Beispiel in Abhängigkeit von dem Betrieb des betreffenden Motors und in Abhängigkeit davon, wo es am meisten gebraucht oder angestrebt wird, um Rußerzeugung zu reduzieren, Mischstrukturen lediglich in Geberzylindern oder lediglich in Nichtgeberzylindern einzusetzen. (Geberzylinder bezieht sich auf einen Zylinder, dessen Abgas in den Motoreinlass zurückgeführt wird.)In one embodiment, a kit of parts includes a mix structure as set forth in any of the embodiments herein and one or more hardware parts (e.g., adhesives, fasteners, adapters, etc.) that are configured for use in deploying the mix structure within an engine cylinder. The set of parts can also have instructions for use (e.g. printed on paper or electronically such as provided on a website), which contain images, diagrams and / or text or other written information to explain how a motor cylinder is to be equipped with the mixing structure in such a way that the mixing structure proceed as described here for a technician. In another embodiment, a method for retrofitting an engine comprises removing a cylinder head, a fuel injector and / or other parts of an engine cylinder or which are associated therewith in order to expose the interior of the cylinder, ready-to-use attachment of a mixing structure as set out in any of the embodiments mentioned here the fuel injector, cylinder or piston depending on the application (e.g. by welding) and reattaching any removed parts (e.g. fuel injector or cylinder head) of the engine so that the engine is ready to burn fuel. The method may further include updating operating software of the engine directly (e.g., by an operator accessing an on-board computer) or by wirelessly downloading remotely or otherwise to modify operation of the engine to reflect the presence of the mixing structure. For example, the engine can be operated with a leaner or richer fuel-gas mixture relative to a previous operation of the engine without the mixing structure. Each cylinder of a multi-cylinder engine can be equipped with its own respective mixing structure. In one embodiment, however, only a subset of several engine cylinders (that is to say fewer than all of the cylinders of an engine) are equipped with respective mixing structures. For example, depending on, for example, the operation of the engine concerned and where it is most needed or sought to reduce soot production, it may be desirable to use mixing structures only in donor cylinders or only in non-donor cylinders. (Master cylinder refers to a cylinder whose exhaust gas is returned to the engine intake.)
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren mit einer Motorsteuerung mit einem oder mehreren Prozessoren Steuern eines Motors, um einen oder mehrere erste Zylinder des Motors selektiv individuell zu aktivieren und zu deaktivieren, wobei der eine oder die mehreren ersten Zylinder mit jeweiligen Mischstrukturen wie hier dargelegt ausgerüstet sind und wobei mindestens ein oder mehrere zweite Zylinder des Motors (welche sich von den ersten Zylindern unterscheiden) nicht mit Mischstrukturen ausgerüstet sind. Zum Beispiel können, wenn einige Zylinder Mischstrukturen aufweisen und einige nicht, in Betriebszeiten, in denen es nicht notwendig ist, festgelegte Motoremissionspegel einzuhalten, die Erstgenannten deaktiviert und die Letztgenannten aktiviert werden, wohingegen in Betriebszeiten, in denen es notwendig ist, die festgelegten Motoremissionspegel einzuhalten, die Erstgenannten aktiviert und die Letztgenannten deaktiviert werden können. Oder eine selektive Betätigung kann zum Beispiel auf Umgebungslufttemperaturen basieren (z.B. ist eine Verwendung von Zylindern mit den Mischstrukturen möglicherweise nicht notwendig oder angestrebt, wenn eine Lufttemperatur unterhalb eines festgelegten Schwellwerts liegt).In another embodiment, a method with an engine controller with one or more processors comprises controlling an engine to selectively activate and deactivate one or more first cylinders of the engine individually, wherein the one or more first cylinders are equipped with respective mixing structures as set out herein and wherein at least one or more second cylinders of the engine (which differ from the first cylinders) are not equipped with mixed structures. For example, if some cylinders have mixing structures and some do not, in operating times when it is not necessary to comply with specified engine emission levels, the former can be deactivated and the latter activated, whereas in operating times when it is necessary to comply with the specified engine emission levels , the former can be activated and the latter can be deactivated. Or selective actuation can, for example, be based on ambient air temperatures (e.g. the use of cylinders with the mixing structures may not be necessary or desirable if an air temperature is below a specified threshold value).
In einer Ausführungsform ist eine Mischstruktur bereitgestellt, welche einen Körper aufweist, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist eingerichtet, um einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders eines Motors zugewandt zu sein, wohingegen die Kolbenseite des Körpers eingerichtet ist, um einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt zu sein. Der Körper weist eine oder mehrere Kanalflächen auf, welche einen oder mehrere Gaskanäle definieren, welche sich durch den Körper zu und von dem Mittelvolumen erstrecken. Der Körper weist zudem eine oder mehrere Leitungsflächen auf, welche eine oder mehrere Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen definieren, welche sich durch den Körper zu und von dem Mittelvolumen erstrecken. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor und einen oder mehrere Gasströme aus dem einen oder den mehreren Gaskanälen aufzunehmen. Beim Betrieb vermischt sich mindestens einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Gasströmen, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Gas zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus dem Körper und in eine Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.In one embodiment, a mixing structure is provided which has a body which defines an axis and extends along the axis from one injector side in the direction of an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body is configured to face a fuel injector of a cylinder of an engine, whereas the piston side of the body is configured to face a piston head of the engine cylinder. The body has one or more channel surfaces that define one or more gas channels that extend through the body to and from the central volume. The body also includes one or more conduit surfaces that define one or more fuel and gas mixture conduits that extend through the body to and from the central volume. The central volume is set up to receive one or more fuel flows from the fuel injector and one or more gas flows from the one or more gas channels. In operation, at least one of the streams of fuel mixes with the one or more gas streams to form a fuel and gas mixture having a fixed ratio of fuel to gas. The fuel-and-gas mixture lines are configured to direct the fuel-and-gas mixture out of the body and into a combustion chamber of the engine cylinder.
Optional kann der Körper eine einzelne monolithische nahtlose Struktur sein. Der eine oder die mehreren Gaskanäle können sich durch den Körper derart erstrecken, dass das Gas von außerhalb des Körpers in das Mittelvolumen des Körpers eingezogen wird. Das festgelegte Verhältnis des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs kann auf Grundlage einer Anzahl und/oder Form und/oder Position und/oder Größe eines/einer oder mehrerer der Gaskanäle oder der Gemisch-Leitungen gesteuert werden. Zum Beispiel kann, um das festgelegte Verhältnis zwischen unterschiedlichen Mischstrukturen zu ändern, der Hersteller oder Modifikator einer Mischstruktur die Anzahl, Form, Position und/oder Größe eines/einer oder mehrerer Gaskanäle und/oder Mischstrukturen relativ zu einer anderen Gemisch-Leitung ändern, welche ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem anderen unterschiedlichen festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Gas bereitstellt.Optionally, the body can be a single monolithic seamless structure. The one or more gas channels can extend through the body such that the gas from outside the body into the central volume of the body is withdrawn. The specified ratio of the fuel-and-gas mixture can be controlled on the basis of a number and / or shape and / or position and / or size of one or more of the gas channels or the mixture lines. For example, in order to change the established relationship between different mixing structures, the manufacturer or modifier of a mixing structure can change the number, shape, position and / or size of one or more gas channels and / or mixing structures relative to another mixture line which provides a fuel-and-gas mixture with another different fixed ratio of fuel to gas.
Optional können die Gaskanäle Wellenformen in dem Körper zwischen der nach außen weisenden Fläche und der nach innen weisenden Fläche des Körpers aufweisen. Jede der Gemisch-Leitungen kann eingerichtet sein, um Drall, Verwirbelung und/oder Turbulenz in dem dahindurchströmenden Kraftstoff-und-Gas-Gemisch hervorzurufen. Die Gemisch-Leitungen können sich von der Achse radial nach außen erstrecken und sind so eingerichtet, dass jeder Strom des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs in seiner entsprechenden Gemisch-Leitung zentriert wird.Optionally, the gas channels can have waveforms in the body between the outwardly facing surface and the inwardly facing surface of the body. Each of the mixture lines can be set up to induce swirl, swirl and / or turbulence in the fuel-and-gas mixture flowing through it. The mixture lines may extend radially outward from the axis and are configured such that each flow of fuel-and-gas mixture is centered in its corresponding mixture line.
Die Injektorseite des Körpers kann einen Stufenabschnitt definieren, um beim Betrieb des Motors einen Kontakt zwischen dem Körper und einem oder mehreren Einlass- oder Auslassventilen des Motorzylinders zu vermeiden. Zumindest ein Abschnitt des Körpers kann oberflächenbehandelt oder beschichtet sein.The injector side of the body may define a step portion to avoid contact between the body and one or more intake or exhaust valves of the engine cylinder when the engine is operating. At least a portion of the body can be surface treated or coated.
In einer Ausführungsform ist eine andere Mischstruktur bereitgestellt. Diese Mischstruktur weist einen Körper auf, welcher eingerichtet ist, um zwischen einem Kraftstoffinjektor und einem Zylinder eines Motors positioniert zu sein. Der Körper definiert ein Innenvolumen, welches eingerichtet ist, um Gas von außerhalb des Körpers aufzunehmen und um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor in dem Innenvolumen aufzunehmen. Der Körper definiert zudem eine oder mehrere Gemisch-Leitungen, welche eingerichtet sind, um Wolken des Kraftstoffs und Gases beim Vermischen aus dem Innenvolumen zu einem oder mehreren Ausgangsanschlüssen und dahindurch zu dem Zylinder zu leiten.In one embodiment, another mixing structure is provided. This mixing structure has a body which is adapted to be positioned between a fuel injector and a cylinder of an engine. The body defines an interior volume that is configured to receive gas from outside the body and to receive one or more fuel streams from the fuel injector in the interior volume. The body also defines one or more mixture lines which are configured to direct clouds of the fuel and gas as they are mixed from the interior volume to one or more output ports and through to the cylinder.
Optional kann der Körper eingerichtet sein, um das Gas vor oder während der Vermischung des Gases und des Kraftstoffs in dem Innenvolumen und der einen oder mehreren Gemisch-Leitungen zu kühlen. Der Körper kann eine Schnittstellenstruktur aufweisen, welche mindestens ein Ausrichtungsloch oder einen Ausrichtungsstift definiert. Diese Schnittstellenstruktur kann eine Ausrichtung von Gemisch-Leitungen an Düsen des Kraftstoffinjektors unterstützen. Die Schnittstellenstruktur kann in einen/mit einem Zylinderkopf des Motorzylinders schrumpfgepasst, pressgepasst, verschweißt, verbolzt, verschraubt oder als Teil davon ausgebildet sein.Optionally, the body can be designed to cool the gas before or during the mixing of the gas and the fuel in the interior volume and the one or more mixture lines. The body may have an interface structure that defines at least one alignment hole or pin. This interface structure can support an alignment of mixture lines on nozzles of the fuel injector. The interface structure may be shrink fit, press fit, welded, bolted, screwed, or formed as part of a cylinder head of the engine cylinder.
Die Gemisch-Leitungen können eine oder mehrere Durchgangsöffnungen definieren, welche sich mit einem oder mehreren Gaskanälen verbinden und eingerichtet sein können, um beim Betrieb des Zylinders Strömungen des Gases aus dem einen oder den mehreren Gaskanälen in die Gemisch-Leitung zu leiten. Jede der Gemisch-Leitungen kann eine/-n oder mehrere Vertiefungen, strukturierte Flächen, Nuten oder Vorsprünge aufweisen, um eine Vermischung der durch die Gemisch-Leitungen strömenden Kraftstoff-und-Gas-Wolken zu erleichtern. Die Gemisch-Leitungen können eingerichtet sein, um den Kraftstoff und das Gas vor einer Verbrennung der Wolken in dem Zylinder zu einem homogenen Zustand zu vermischen. Die Gemisch-Leitungen können eingerichtet sein, um die Wolken derart in den Zylinder zu leiten, dass relativ zu einer Verbrennung in dem Zylinder, ohne den Kraftstoff und das Gas zu dem homogenen Zustand zu vermischen, eine verhältnismäßig reduzierte Menge oder keine Menge an Ruß, Distickstoffmonoxiden oder sowohl Ruß als auch Distickstoffmonoxiden in dem Zylinder produziert wird.The mixture lines can define one or more passage openings which connect to one or more gas channels and can be designed to guide flows of the gas from the one or more gas channels into the mixture line during operation of the cylinder. Each of the mixture lines can have one or more depressions, structured surfaces, grooves or projections in order to facilitate mixing of the fuel and gas clouds flowing through the mixture lines. The mixture lines can be configured to mix the fuel and the gas to a homogeneous state before combustion of the clouds in the cylinder. The mixture lines can be set up to guide the clouds into the cylinder in such a way that, relative to a combustion in the cylinder, without mixing the fuel and the gas to the homogeneous state, a relatively reduced amount or no amount of soot, Nitrous oxide or both soot and nitrous oxide is produced in the cylinder.
Der Körper kann einen Stufenabschnitt aufweisen, um eine Weglänge der einen oder mehreren Gemisch-Leitungen zu erweitern und gleichzeitig einen Kontakt des Körpers mit einem oder mehreren Ventilen des Motorzylinders zu vermeiden.The body may have a step portion in order to widen a path length of the one or more mixture lines and at the same time avoid contact of the body with one or more valves of the engine cylinder.
In einer Ausführungsform weist eine andere Mischstruktur auf Mittel zur separaten Aufnahme von Kraftstoff aus einem Kraftstoffinjektor und Aufnahme von Gas, Mittel zur Vermischung des Kraftstoffs und des Gases zu einem Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis und Mittel zum Leiten des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs in eine Brennkammer eines Motorzylinders.In one embodiment, another mixing structure has means for separately receiving fuel from a fuel injector and receiving gas, means for mixing the fuel and the gas to form a fuel-and-gas mixture with a fixed ratio, and means for directing the fuel. and gas mixture into a combustion chamber of an engine cylinder.
Optional kühlt das Mittel zur Aufnahme des Gases und des Kraftstoffs das Gas, bevor oder während sich das Gas mit dem Kraftstoff vermischt. Das Mittel zur Vermischung des Kraftstoffs und des Gases zu dem Kraftstoff-und-Gas-Gemisch kann eine Gemisch-Leitung mit Innenwänden und einem Mittel zum Induzieren von Turbulenz in Kraftstoff-und-Gas-Ströme, um die Homogenität des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs zu erhöhen, und einem Mittel zur Zentrierung und Beabstandung einer Strömung des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs von den Innenwänden der Gemisch-Leitung aufweisen.Optionally, the means for taking up the gas and the fuel cools the gas before or while the gas mixes with the fuel. The means for mixing the fuel and the gas to form the fuel-and-gas mixture can be a mixture conduit with inner walls and a means for inducing turbulence in fuel-and-gas flows in order to ensure the homogeneity of the fuel-and-gas -Mixture, and a means for centering and spacing a flow of the fuel-and-gas mixture from the inner walls of the mixture line.
Optional leitet das Mittel zum Leiten des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs in die Brennkammer das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch, um vor einer Verbrennung in die Brennkammer des Motorzylinders einzudringen, verzögert die Verbrennung des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs oder leitet das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch vor einer Verbrennung in die Brennkammer des Motorzylinders und verzögert ebenso die Verbrennung des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs.Optionally, the means for directing the fuel-and-gas mixture into the combustion chamber directs the fuel-and-gas mixture into the combustion chamber of the engine cylinder prior to combustion penetrate, delays the combustion of the fuel-and-gas mixture or directs the fuel-and-gas mixture into the combustion chamber of the engine cylinder prior to combustion and also delays the combustion of the fuel-and-gas mixture.
Verschiedene Ausführungsformen bringen Anordnungen von oberen und unteren Kanälen zur Bereitstellung eines Gases (z.B. Luft aus einer Atmosphäre, welche einen Motor umgibt, sowie eines oder mehrerer zusätzlicher Gase wie etwa Wasserstoff) für ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in Anwendung, welches eine reduzierte Rußbildung bereitstellt.
Wie in
Der Körper
Ferner weist der Körper
Dementsprechend würden auf dem Weg entlang des Mittelvolumens von der Injektorseite
Das Gas (z.B. Luft) aus den oberen Kanälen
Beim Betrieb des Motors vermischt sich mindestens einer der Kraftstoffströme
Es sei angemerkt, dass in verschiedenen Ausführungsformen unterschiedliche Anordnungen von oberen und unteren Kanälen in Anwendung gebracht werden können. Zum Beispiel werden in einigen Ausführungsformen mehrere obere Kanäle in Verbindung mit mehreren unteren Kanälen verwendet. In anderen Ausführungsformen werden mehrere obere Kanäle mit einem einzelnen unteren Kanal verwendet. Es sei ebenso angemerkt, dass in verschiedenen Ausführungsformen unterschiedliche Größen, Formen und Ausrichtungen von Kanälen verwendet werden können. Zum Beispiel erstrecken sich in einigen Ausführungsformen obere und untere Kanäle beide seitlich über Seiten des Körpers, wohingegen sich in anderen Ausführungsformen ein oder mehrere untere Kanäle durch eine Unterseite (z.B. Kolbenseite) des Körpers erstrecken können.It should be noted that different arrangements of upper and lower channels can be used in different embodiments. For example, in some embodiments, multiple upper channels are used in conjunction with multiple lower channels. In other embodiments, multiple upper channels are combined with a single lower channel used. It should also be noted that different sizes, shapes, and orientations of channels can be used in different embodiments. For example, in some embodiments upper and lower channels both extend laterally across sides of the body, whereas in other embodiments one or more lower channels may extend through a bottom (eg, piston side) of the body.
Zum Beispiel stellt
Wie in den
Der Körper
Der Körper
In dem Beispiel aus den
Zudem weisen in dem Beispiel aus den
In verschiedenen Beispielen weist der Körper
Andere Anordnungen von oberen und unteren Kanälen können in verschiedenen alternativen Ausführungsformen in Anwendung gebracht werden. Zum Beispiel stellt
Wie in den
Zudem weist im Allgemeinen ähnlich zu dem Beispiel aus den
Im Unterschied zu dem Beispiel aus den
Weiterhin unter Bezugnahme auf die verschiedenen oben erläuterten Beispiele sei angemerkt, dass die Anordnungen, Größen und Formen der verschiedenen Öffnungen, Kanäle und/oder Leitungen für konkrete Anwendungen ausgewählt werden können, um Rußbildung zu reduzieren. In verschiedenen Ausführungsformen können Bohrungsgrößen zwischen ungefähr 140 Millimetern und ungefähr 400 Millimetern in Anwendung gebracht werden. Beispielsweise können die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen
Dementsprechend stellen verschiedene Ausführungsformen eine reduzierte Rußbildung in Motoren bereit. Aspekte einer Einsatzanordnung (z.B. aufweisend einen Körper wie etwa den Körper
In einer Ausführungsform weist eine Mischstruktur einen Körper auf, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist eingerichtet, um einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders eines Motors zugewandt zu sein, wohingegen die Kolbenseite des Körpers eingerichtet ist, um einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt zu sein. Der Körper weist eine oder mehrere Leitungsflächen auf, welche eine oder mehrere Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen definieren, welche sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken. Der Körper weist zudem einen oder mehrere obere Kanäle auf, welche sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken. Der eine oder die mehreren oberen Kanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Injektorseite als die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen angeordnet. Der Körper weist zudem einen oder mehrere untere Kanäle auf, welche sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken. Der eine oder die mehreren unteren Kanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Kolbenseite als die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen angeordnet. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinj ektor aufzunehmen und um einen oder mehrere Gasströme aus dem einen oder den mehreren oberen Kanälen und einen oder mehrere Gasströme aus dem einen oder den mehreren unteren Kanälen aufzunehmen. Der eine oder die mehreren oberen Kanäle und der eine oder die mehreren unteren Kanäle sind eingerichtet, um dem Mittelvolumen relativ zueinander eine im Wesentlichen ähnliche Strömungsmenge bereitzustellen. Beim Betrieb vermischt sich mindestens einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Gasströmen aus dem einen oder den mehreren oberen Kanälen und dem einen oder den mehreren Gasströmen aus dem einen oder den mehreren unteren Kanälen, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Gas zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus dem Körper und in eine Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.In one embodiment, a mixing structure has a body which defines an axis and extends along the axis from one injector side in the direction of an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body is configured to face a fuel injector of a cylinder of an engine, whereas the piston side of the body is configured to face a piston head of the engine cylinder. The body has one or more conduit surfaces that define one or more fuel and gas mixture conduits that extend from the central volume through the body. The body also has one or more upper channels extending from the central volume through the body. The one or more upper channels are arranged near the central volume closer to the injector side than the one or more fuel-and-gas mixture lines. The body also has one or more lower channels extending from the central volume through the body. The one or more lower channels are located near the central volume closer to the piston side than the one or more fuel-and-gas mixture lines. The central volume is configured to receive one or more fuel flows from the fuel injector and to receive one or more gas flows from the one or more upper channels and one or more gas flows from the one or more lower channels. The one or more upper channels and the one or more lower channels are configured to provide the central volume with a substantially similar amount of flow relative to one another. In operation, at least one of the streams of fuel mixes with the one or more gas streams from the one or more upper channels and the one or more gas streams from the one or more lower channels to form a fuel-and-gas mixture with a set ratio of fuel to gas to form. The fuel-and-gas mixture lines are configured to direct the fuel-and-gas mixture out of the body and into a combustion chamber of the engine cylinder.
Optional weisen die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen, welche sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken, eine Reihe von Leitungen auf, welche um einen Umfang des Körpers angeordnet sind, wobei sich jede Leitung von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstreckt. Zudem weisen der eine oder die mehreren oberen Kanäle eine Reihe von oberen Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder obere Kanal eine entsprechende obere Öffnung aufweist und wobei die oberen Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind. Ferner weisen der eine oder die mehreren unteren Kanäle eine Reihe von unteren Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder untere Kanal eine entsprechende untere Öffnung aufweist und wobei die unteren Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind.Optionally, the one or more fuel and gas mixture lines extending from the central volume through the body include a series of lines disposed around a perimeter of the body, each line extending outwardly from the one Area extends to the central volume. In addition, the one or more top channels include a series of top channels extending from the outwardly facing surface to the central volume, each top channel having a corresponding top opening, and the top openings in an alternating manner with the conduits are arranged along the perimeter of the body. Furthermore, the one or more lower channels have a series of lower channels extending from the outwardly facing surface to the Central volumes extend with each lower channel having a corresponding lower opening and wherein the lower openings are arranged in an alternating manner with the conduits along the perimeter of the body.
Optional sind die oberen Öffnungen und unteren Öffnungen entlang einer durch die Achse definierten Richtung aneinander ausgerichtet.Optionally, the upper openings and lower openings are aligned along a direction defined by the axis.
Alternativ oder zusätzlich weist der Körper eine gleiche Anzahl an oberen Kanälen und unteren Kanälen auf, wobei die oberen Öffnungen und unteren Öffnungen eine entsprechende obere Querschnittsfläche und untere Querschnittsfläche definieren, welche im Wesentlichen ähnlich sind. In einem Beispiel definieren die oberen Öffnungen eine obere Öffnungsform und die unteren Öffnungen definieren eine untere Öffnungsform, wobei die obere Öffnungsform und untere Öffnungsform im Wesentlichen ähnlich sind. Beispielsweise definieren die obere Öffnungsform und untere Öffnungsform in einem Beispiel jeweils eine Sichelform.Alternatively or additionally, the body has an equal number of upper channels and lower channels, the upper openings and lower openings defining a corresponding upper cross-sectional area and lower cross-sectional area which are substantially similar. In one example, the upper openings define an upper opening shape and the lower openings define a lower opening shape, the upper opening shape and lower opening shape being substantially similar. For example, the upper opening shape and lower opening shape each define a sickle shape in one example.
Optional weisen die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen, welche sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken, eine Reihe von Leitungen auf, welche um einen Umfang des Körpers angeordnet sind, wobei sich jede Leitung von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstreckt. Zudem weisen der eine oder die mehreren oberen Kanäle eine Reihe von oberen Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder obere Kanal eine entsprechende obere Öffnung aufweist, wobei die oberen Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind. Ferner weisen der eine oder die mehreren unteren Kanäle eine einzelne untere Öffnung auf, welche sich durch die Kolbenseite zu dem Mittelvolumen erstreckt. In einem Beispiel ist die einzelne untere Öffnung im Allgemeinen kreisförmig im Querschnitt und um die Achse zentriert. In einem anderen Beispiel definieren die oberen Öffnungen zusätzlich oder alternativ eine obere Öffnungsform, wobei die obere Öffnungsform eine Sichelform definiert.Optionally, the one or more fuel and gas mixture lines extending from the central volume through the body include a series of lines disposed around a perimeter of the body, each line extending outwardly from the one Area extends to the central volume. In addition, the one or more top channels include a series of top channels extending from the outwardly facing surface to the central volume, each top channel having a corresponding top opening, the top openings in an alternating manner with the conduits are arranged along the perimeter of the body. Further, the one or more lower channels have a single lower opening that extends through the piston side to the central volume. In one example, the single lower opening is generally circular in cross section and centered about the axis. In another example, the upper openings additionally or alternatively define an upper opening shape, the upper opening shape defining a sickle shape.
Optional weisen die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen jeweils einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt auf, welcher sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstreckt und einen Durchmesser von mehr als 2 Millimetern aufweist. In einem Beispiel beträgt der Durchmesser 2,8 Millimeter oder weniger. In einem anderen Beispiel weist jede Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitung zusätzlich oder alternativ eine Länge von ungefähr 15 Millimetern auf.Optionally, the one or more fuel-and-gas mixture lines each have a generally circular cross section, which extends from the outwardly facing surface to the central volume and has a diameter of more than 2 millimeters. In one example, the diameter is 2.8 millimeters or less. In another example, each fuel-and-gas mixture line additionally or alternatively has a length of approximately 15 millimeters.
Optional beträgt eine minimale Distanz zwischen einem des einen oder der mehreren oberen Kanäle und einem der einen oder mehreren Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen zwischen 1,75 Millimetern und 2,25 Millimetern.Optionally, a minimum distance between one of the one or more upper channels and one of the one or more fuel-and-gas mixture lines is between 1.75 millimeters and 2.25 millimeters.
In einer Ausführungsform weist eine Mischstruktur einen Körper auf, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist eingerichtet, um einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders eines Motors zugewandt zu sein, wohingegen die Kolbenseite des Körpers eingerichtet ist, um einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt zu sein. Der Körper weist Leitungsflächen auf, welche eine Reihe von Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen definieren, welche um einen Umfang des Körpers angeordnet sind und sich von dem Mittelvolumen durch den Körper erstrecken. Jede Leitung erstreckt sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen. Der Körper weist eine Reihe von oberen Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder obere Kanal eine entsprechende obere Öffnung aufweist und wobei die oberen Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind. Die oberen Kanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Injektorseite als die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen angeordnet. Zudem weist der Körper eine Reihe von unteren Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder untere Kanal eine entsprechende untere Öffnung aufweist und wobei die unteren Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind. Die unteren Kanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Kolbenseite als die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen angeordnet. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor aufzunehmen und um einen oder mehrere Gasströme aus den oberen Kanälen und einen oder mehrere Gasströme aus den unteren Kanälen aufzunehmen. Beim Betrieb vermischt sich mindestens einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Gasströmen aus den oberen Kanälen und dem einen oder den mehreren Gasströmen aus den unteren Kanälen, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Gas zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus dem Körper und in eine Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.In one embodiment, a mixing structure has a body which defines an axis and extends along the axis from one injector side in the direction of an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body is configured to face a fuel injector of a cylinder of an engine, whereas the piston side of the body is configured to face a piston head of the engine cylinder. The body has conduit surfaces that define a series of fuel and gas mixture conduits that are disposed around a perimeter of the body and extend from the central volume through the body. Each conduit extends from the outwardly facing surface to the central volume. The body has a series of top channels extending from the outwardly facing surface to the central volume, each top channel having a corresponding top opening, and the top openings being arranged in an alternating manner with the conduits along the perimeter of the body are. The upper channels are arranged near the central volume closer to the injector side than the fuel-and-gas mixture lines. The body also has a series of lower channels extending from the outwardly facing surface to the central volume, each lower channel having a corresponding lower opening and the lower openings in an alternating manner with conduits along the perimeter of the body are arranged. The lower channels are located near the center volume closer to the piston side than the fuel-and-gas mixture lines. The central volume is configured to receive one or more fuel flows from the fuel injector and to receive one or more gas flows from the upper channels and one or more gas flows from the lower channels. In operation, at least one of the streams of fuel mixes with the one or more gas streams from the upper channels and the one or more gas streams from the lower channels to form a fuel-and-gas mixture having a fixed ratio of fuel to gas to build. The fuel-and-gas mixture lines are configured to direct the fuel-and-gas mixture out of the body and into a combustion chamber of the engine cylinder.
Optional sind die oberen Öffnungen und unteren Öffnungen entlang einer durch die Achse definierten Richtung aneinander ausgerichtet.Optionally, the upper openings and lower openings are aligned along a direction defined by the axis.
Optional weist der Körper eine gleiche Anzahl an oberen Kanälen und unteren Kanälen auf, wobei die oberen Öffnungen und unteren Öffnungen eine entsprechende obere Querschnittsfläche und untere Querschnittsfläche definieren, welche im Wesentlichen ähnlich sind.Optionally, the body has an equal number of upper channels and lower channels, with the upper openings and lower openings defining a corresponding upper cross-sectional area and lower cross-sectional area that are substantially similar.
Optional definieren die oberen Öffnungen eine obere Öffnungsform und die unteren Öffnungen definieren eine untere Öffnungsform, wobei die obere Öffnungsform und untere Öffnungsform im Wesentlichen ähnlich sind. In einem Beispiel definieren die obere Öffnungsform und untere Öffnungsform jeweils eine Sichelform.Optionally, the upper openings define an upper opening shape and the lower openings define a lower opening shape, the upper opening shape and lower opening shape being substantially similar. In one example, the upper opening shape and lower opening shape each define a sickle shape.
Optional weisen die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen jeweils einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von mehr als 2 Millimetern auf. In einem Beispiel beträgt der Durchmesser 2,8 Millimeter oder weniger.Optionally, the fuel-and-gas mixture lines each have a generally circular cross section with a diameter of more than 2 millimeters. In one example, the diameter is 2.8 millimeters or less.
Optional weist jede Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitung eine Länge von ungefähr 15 Millimetern auf.Optionally, each fuel-and-gas mixture line has a length of approximately 15 millimeters.
In einer Ausführungsform weist eine Mischstruktur einen Körper auf, welcher eine Achse definiert und sich entlang der Achse von einer Injektorseite in Richtung einer gegenüberliegenden Kolbenseite erstreckt. Der Körper weist auf eine nach innen weisende Fläche nahe der Achse, welche ein Mittelvolumen definiert, und eine nach außen weisende Fläche, welche distal von der Achse liegt. Die Injektorseite des Körpers ist eingerichtet, um einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders eines Motors zugewandt zu sein, wohingegen die Kolbenseite des Körpers eingerichtet ist, um einem Kolbenkopf des Motorzylinders zugewandt zu sein. Der Körper weist eine oder mehrere Leitungsflächen auf, welche eine Reihe von Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen definieren, welche um einen Umfang des Körpers angeordnet sind und sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken. Zudem weist der Körper eine Reihe von oberen Kanälen auf, welche sich von der nach außen weisenden Fläche zu dem Mittelvolumen erstrecken, wobei jeder obere Kanal eine entsprechende obere Öffnung aufweist und wobei die oberen Öffnungen in einer abwechselnden Weise mit den Leitungen entlang des Umfangs des Körpers angeordnet sind. Der eine oder die mehreren oberen Kanäle sind nahe dem Mittelvolumen näher an der Injektorseite als die eine oder mehreren Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen angeordnet. Zudem weist der Körper einen einzelnen unteren Kanal auf, aufweisend eine Öffnung, welche sich durch die Kolbenseite zu dem Mittelvolumen erstreckt. Das Mittelvolumen ist eingerichtet, um einen oder mehrere Kraftstoffströme aus dem Kraftstoffinjektor aufzunehmen und um zudem einen oder mehrere Gasströme aus den oberen Kanälen und einen oder mehrere Gasströme aus dem unteren Kanal aufzunehmen, wobei die kombinierten oberen Kanäle und der untere Kanal eingerichtet sind, um dem Mittelvolumen relativ zueinander eine im Wesentlichen ähnliche Strömungsmenge bereitzustellen. Beim Betrieb vermischt sich mindestens einer der Ströme des Kraftstoffs mit dem einen oder den mehreren Gasströmen aus den oberen Kanälen und dem einen oder den mehreren Gasströmen aus dem unteren Kanal, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch mit einem festgelegten Verhältnis von Kraftstoff zu Gas zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen sind eingerichtet, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus dem Körper und in eine Brennkammer des Motorzylinders zu leiten.In one embodiment, a mixing structure has a body which defines an axis and extends along the axis from one injector side in the direction of an opposite piston side. The body has an inwardly facing surface near the axis which defines a central volume and an outwardly facing surface which is distal from the axis. The injector side of the body is configured to face a fuel injector of a cylinder of an engine, whereas the piston side of the body is configured to face a piston head of the engine cylinder. The body has one or more conduit surfaces defining a series of fuel and gas mixture conduits disposed around a perimeter of the body and extending from the outwardly facing surface to the central volume. The body also has a series of top channels extending from the outwardly facing surface to the central volume, each top channel having a corresponding top opening, and the top openings alternating with conduits along the perimeter of the body are arranged. The one or more upper channels are arranged near the central volume closer to the injector side than the one or more fuel-and-gas mixture lines. In addition, the body has a single lower channel having an opening that extends through the piston side to the central volume. The central volume is configured to receive one or more fuel flows from the fuel injector and also to receive one or more gas flows from the upper channels and one or more gas flows from the lower channel, the combined upper channels and the lower channel being adapted to the Medium volumes provide a substantially similar amount of flow relative to one another. In operation, at least one of the streams of fuel mixes with the one or more gas streams from the upper channels and the one or more gas streams from the lower channel to form a fuel-and-gas mixture having a fixed ratio of fuel to gas to build. The fuel-and-gas mixture lines are configured to direct the fuel-and-gas mixture out of the body and into a combustion chamber of the engine cylinder.
Optional ist die einzelne untere Öffnung im Allgemeinen kreisförmig im Querschnitt und um die Achse zentriert.Optionally, the single lower opening is generally circular in cross-section and centered about the axis.
Optional definieren die oberen Öffnungen eine obere Öffnungsform, wobei die obere Öffnungsform eine Sichelform definiert.Optionally, the top openings define a top opening shape, with the top opening shape defining a sickle shape.
Optional beträgt eine minimale Distanz zwischen einem der oberen Kanäle und einer der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Leitungen zwischen ungefähr 1,75 Millimetern und 2,25 Millimetern.Optionally, a minimum distance between one of the upper channels and one of the fuel-and-gas mixture lines is between approximately 1.75 millimeters and 2.25 millimeters.
Ein hier verwendetes/-r Element oder Stufenabschnitt, welches/welcher im Singular erwähnt wird und welchem das Wort „ein“ oder „einen/einem“ vorangestellt ist, sollte insofern verstanden werden, als dass dies einen Plural der Elemente oder Stufen nicht ausschließt, sofern ein solcher Ausschluss nicht ausdrücklich angegeben sein kann. Des Weiteren sind Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“ des hier beschriebenen Inhalts möglicherweise nicht dazu vorgesehen, insofern ausgelegt zu werden, als dass sie das Vorhandensein zusätzlicher Ausführungsformen ausschließen, welche ebenso die genannten Merkmale enthalten. Darüber hinaus können, sofern nicht ausdrücklich etwas Anderslautendes angegeben ist, Ausführungsformen „aufweisend“ oder „mit“ ein(-em) Element oder eine(-r) Vielzahl von Elementen mit einer konkreten Eigenschaft zusätzliche solcher Elemente ohne diese Eigenschaft aufweisen.An element or stage section used here which is mentioned in the singular and which is preceded by the word "a" or "an" should be understood to mean that this does not exclude a plural of the elements or stages, unless such exclusion can be expressly indicated. Furthermore, references to "one embodiment" of the content described herein may not be construed as excluding the existence of additional embodiments that also incorporate the recited features. In addition, unless expressly stated otherwise, embodiments “having” or “with” an element or a multiplicity of elements with a specific property can have additional such elements without this property.
Es versteht sich, dass die obenstehende Beschreibung dazu vorgesehen sein kann, veranschaulichend und nicht beschränkend zu sein. Zum Beispiel können die oben beschriebenen Ausführungsformen (und/oder Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Außerdem können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um ein/-e konkrete/-s Situation oder Material an die hier dargelegten Ausführungen des Inhalts anzupassen, ohne von dessen Rahmen abzuweichen. Obschon die hier beschriebenen Abmessungen und Typen von Materialien dazu vorgesehen sein können, die Parameter des offenbarten Inhalts zu definieren, sind diese möglicherweise keineswegs beschränkend und können Ausführungsbeispiele sein. Der Rahmen des hier beschriebenen Inhalts sollte daher unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit dem vollständigen Rahmen von Äquivalenten bestimmt werden, welche solche Ansprüche umfassen können. In den beigefügten Ansprüchen können die Begriffe „umfassend“ und „in welche(-r/-m)“ als die allgemeinsprachlichen Äquivalente der jeweiligen Begriffe „aufweisend“ und „wobei“ verwendet werden. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erste(-r/-s)“, ,,zweite(-r/-s)‟, „dritte(-r/-s)“ usw. möglicherweise lediglich zur Kennzeichnung verwendet und sind möglicherweise nicht dazu vorgesehen, ihren Objekten zahlenmäßige Anforderungen aufzuerlegen. Ferner sind jegliche Beschränkungen der folgenden Ansprüche, welche nicht ausdrücklich in einem Mittel-und-Funktion-Format geschrieben sind, nicht auf Grundlage von 35 U.S.C. § 112(f) auszulegen, Anspruchsbeschränkungen unter ausdrücklicher Verwendung der Formulierung „Mittel zur/zum“, gefolgt von einer Funktionsangabe, berufen sich auf 35 U.S.C. § 112.It is to be understood that the above description may be intended to be illustrative and not restrictive. For example, the above-described embodiments (and / or aspects thereof) can be used in combination with one another. In addition, numerous modifications can be made to a / -e to adapt the specific situation or material to the statements of the content presented here without deviating from its scope. While the dimensions and types of materials described herein may be provided to define the parameters of the content disclosed, they may not be limiting in any way and may be exemplary embodiments. The scope of the content described herein should, therefore, be determined with reference to the appended claims, along with the full scope of equivalents that such claims may encompass. In the appended claims, the terms “comprising” and “in which (-r / -m)” can be used as the general language equivalents of the respective terms “having” and “where”. In addition, in the following claims, the terms “first (-r / -s)”, “second (-r / -s)”, “third (-r / -s)” etc. may be used for identification purposes only and may not be intended to impose numerical requirements on their properties. Further, any limitations to the following claims that are not expressly written in a means-and-function format are not to be construed on the basis of 35 USC § 112 (f), limitation of claims using the express phrase "means to / for" followed of a function specification, rely on 35 USC § 112.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um mehrere Ausführungsformen des hier dargelegten Inhalts, einschließlich der besten Art und Weise, zu offenbaren, und um es zudem dem Fachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen eines offenbarten Inhalts, einschließlich der Herstellung und Verwendung der Vorrichtungen oder Systeme und der Durchführung der Verfahren, zu verwirklichen. Der patentierbare Rahmen des hier beschriebenen Inhalts kann durch die Ansprüche definiert sein und kann andere Beispiele umfassen, welche vom Fachmann erdacht werden. Solche anderen Beispiele können dazu vorgesehen sein, innerhalb des Rahmens der Ansprüche zu liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, welche sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zu dem Wortlaut der Ansprüche aufweisen.This written description uses examples to disclose several embodiments of the content set forth herein, including the best mode, and also to enable any person skilled in the art to understand the embodiments of any disclosed content, including how to make and use the devices or systems and the Carrying out the procedure to make it happen. The patentable scope of the content described herein can be defined by the claims and can include other examples that may be devised by those skilled in the art. Such other examples may be intended to be within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they have equivalent structural elements with insubstantial differences from the literal language of the claims.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 62/616702 [0001]US 62/616702 [0001]
- US 62/623194 [0001]US 62/623194 [0001]
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US6095437A (en) * | 1998-01-26 | 2000-08-01 | Denso Corporation | Air-assisted type fuel injector for engines |
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CA2767247C (en) * | 2012-02-07 | 2014-03-25 | Westport Power Inc. | Apparatus and method for igniting a gaseous fuel in a direct injection internal combustion engine |
JP5811979B2 (en) | 2012-09-24 | 2015-11-11 | 株式会社デンソー | Fuel injection valve |
JP6881285B2 (en) * | 2017-12-27 | 2021-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine |
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US11008932B2 (en) * | 2018-01-12 | 2021-05-18 | Transportation Ip Holdings, Llc | Engine mixing structures |
JP6888570B2 (en) * | 2018-03-07 | 2021-06-16 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine |
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