DE102022118998A1

DE102022118998A1 - Einsatzvorrichtung für kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE102022118998A1
Application number: DE102022118998.8A
Authority: DE
Inventors: Brett Heher; Adam Edgar Klingbeil; Manuel Licon Flores; Kevin Paul Bailey
Original assignee: Transportation IP Holdings LLC
Current assignee: Transportation IP Holdings LLC
Priority date: 2021-08-12
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2023-02-16
Also published as: US20230052578A1; CN115704354A; AU2022209214A1; US11781469B2; AU2022209214B2

Abstract

Eine Einsatzvorrichtung umfasst einen Körper mit einem oberen Körperabschnitt, der konfiguriert ist, um mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders zu koppeln, und einem unteren Körperabschnitt, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt. Der Körper umfasst eine Innenfläche, die sich um ein zentrales Volumen herum erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen. Der Körper umfasst Gaseinlasskanäle und Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle. Die Gaseinlasskanäle leiten Gas in das zentrale Volumen, wo sich das Gas mit dem flüssigen Kraftstoff vermischt, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Die Kraftstoff-Gas-Gemisch-Auslasskanäle leiten das Gemisch in die Verbrennungskammer. Die Innenfläche umfasst konkave Oberflächenabschnitte zwischen den Einlasskanälen und den Auslasskanälen entlang einer Mittelachse des Körpers, die so geformt sind, dass sie das Gas in das zentrale Volumen zu dem flüssigen Kraftstoff in dem zentralen Volumen leiten.

Description

STAATLICHE LIZENZRECHTE
Diese Erfindung wurde mit staatlicher Unterstützung im Rahmen der Kooperationsvereinbarung DEEE0009199 gemacht, die vom Amt für Energieeffizienz und erneuerbare Energien vergeben wurde. Die Regierung hat bestimmte Rechte an der Erfindung.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet.
Der hierin beschriebene Gegenstand betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Mischen von Kraftstoff und einem Gas in ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch vor dem Einspritzen des Gemischs in Motorzylinder.
Erörterung der Technik.
In einem Kompressionszündungsmotor kann Kraftstoff direkt in komprimierte heiße Gase wie Luft oder eine Mischung aus Luft und rückgeführtem Abgas eingespritzt werden. Der Kraftstoff vermischt sich mit diesen Zylindergasen in der Nähe der Einspritzstelle des Kraftstoffs in die Zylinder des Motors. Wenn sich der relativ kühle Kraftstoff mit den Gasen höherer Temperatur mischt, erreicht das resultierende Gemisch eine Temperatur, die für die Zündung ausreicht. Dies kann ein dynamisches Ereignis sein und Kraftstoff kann gezündet werden und am Kopf einer Kraftstoffsprühwolke brennen, während Kraftstoff weiterhin in das andere Ende der Sprühwolke eingespritzt wird.
Da die Temperatur der in dem eingespritzten Kraftstoff mitgeführten Gase erhöht bleibt, kann die Verzögerung zwischen der Einspritzung des Kraftstoffs und der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinder verringert werden. Dies kann dazu führen, dass die Kraftstoffsprühwolke vor der anfänglichen Zündung ein suboptimales Kraftstoff-Luft-Mischverhältnis aufweist, was Ruß erzeugen kann. Die Erzeugung und der daraus resultierende Aufbau von Ruß kann die Leistung des Motors verschlechtern und schließlich eine Reinigung oder andere Reparatur des Motors erfordern. Zusätzlich können bestimmte Vorschriften oder Gesetze einschränken, wie viel Feinstaub oder andere Emissionen von Motoren erzeugt werden können.
Zwischen Kraftstoffeinspritzdüsen und Verbrennungskammern von Motorzylindern können Einsatzvorrichtungen angeordnet werden, um Kraftstoff und Luft zu mischen, bevor das Gemisch aus Kraftstoff und Luft in die Verbrennungskammern geleitet wird. Diese Einsatzvorrichtungen können extremen Temperaturen ausgesetzt sein, die mechanische Belastungen auf die Einsatzvorrichtungen ausüben können, da diese Vorrichtungen andere Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) aufweisen als die Zylinderköpfe, mit denen die Einsatzvorrichtungen gekoppelt sind. Diese Beanspruchung kann die Einsatzvorrichtungen und/oder Zylinderköpfe beschädigen oder zerstören.
Die Einsatzvorrichtungen können Leitungen umfassen, durch die Gas und Kraftstoff aufgenommen werden. Es kann erforderlich sein, die Eigenschaften des Gases und/oder Kraftstoffs innerhalb der Einsatzvorrichtungen und die Strömung des Kraftstoff-und-Gas-Gemisches in die Motorzylinder zu steuern. Daher besteht ein Bedarf an Einsatzvorrichtungen, die die Steuerung der Fluide ermöglichen, die sich zu, in und aus diesen Einsatzvorrichtungen bewegen.
KURZE BESCHREIBUNG
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst eine Einsatzvorrichtung einen Körper mit einem oberen Körperabschnitt, der konfiguriert ist, um mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders zu koppeln, und einem unteren Körperabschnitt, der sich von dem oberen Körperabschnitt in Richtung einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper umfasst eine Innenfläche, die sich um ein zentrales Volumen herum erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper umfasst Gaseinlasskanäle und Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle. Die Gaseinlasskanäle sind so positioniert, dass sie Gas von außerhalb des Körpers aufnehmen und das Gas in das zentrale Volumen leiten, wo sich das Gas mit dem flüssigen Kraftstoff vermischt, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle sind so positioniert, dass sie das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Verbrennungskammer des Motorzylinders leiten, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Die Innenfläche des Körpers umfasst konkave Oberflächenabschnitte zwischen den Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang einer Mittelachse des Körpers. Die konkaven Oberflächenabschnitte sind so geformt, dass sie den Strom des Gases in das zentrale Volumen zum flüssigen Kraftstoff im zentralen Volumen lenken.
In einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet eine Einsatzvorrichtung einen Körper mit einem oberen Körperabschnitt, der konfiguriert ist, um mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders zu koppeln, und einem unteren Körperabschnitt, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper umfasst eine Innenfläche, die sich um ein zentrales Volumen herum erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper umfasst Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle, einen oberen Satz von Gaseinlasskanälen und einen unteren Satz von Gaseinlasskanälen. Die oberen und unteren Sätze der Gaseinlasskanäle sind so positioniert, dass sie Gas von außerhalb des Körpers aufnehmen und das Gas in das zentrale Volumen leiten, wo sich das Gas mit dem flüssigen Kraftstoff vermischt, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Die Kraftstoff- und Gasgemisch-Auslasskanäle sind so positioniert, dass sie das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Verbrennungskammer des Motorzylinders leiten, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Die Innenfläche des Körpers umfasst konkave Vertiefungen zwischen den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen und einem oder mehreren des oberen Satzes oder des unteren Satzes der Gaseinlasskanäle. Die konkaven Vertiefungen sind so geformt, dass sie den Gasstrom in das zentrale Volumen zum flüssigen Kraftstoff im zentralen Volumen lenken.
In einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren das Abscheiden einer ersten Schicht auf einer Bauoberfläche und das sequenzielle Abscheiden einer oder mehrerer zusätzlicher Schichten auf der ersten Schicht, um einen additiv gefertigten Körper mit einem oberen Körperabschnitt, der konfiguriert ist, um mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders zu koppeln, und einem unteren Körperabschnitt, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt, zu bilden, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper ist so ausgebildet, dass er eine Innenfläche aufweist, die sich um ein zentrales Volumen herum erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper ist so ausgebildet, dass er Gaseinlasskanäle und Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle aufweist. Die Gaseinlasskanäle sind so positioniert, dass sie Gas von außerhalb des Körpers aufnehmen und das Gas in das zentrale Volumen leiten, wo sich das Gas mit dem flüssigen Kraftstoff vermischt, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle sind so positioniert, dass sie das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Verbrennungskammer des Motorzylinders leiten, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Die Innenfläche des Körpers ist so ausgebildet, dass sie konkave Oberflächenabschnitte zwischen den Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang einer Mittelachse des Körpers aufweist. Die konkaven Oberflächenabschnitte sind so geformt, dass sie den Strom des Gases in das zentrale Volumen zum flüssigen Kraftstoff im zentralen Volumen lenken.
Figurenliste
Der Gegenstand der Erfindung kann aus der Lektüre der folgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verstanden werden, wobei unten:

1 eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer Einsatzvorrichtung darstellt, die mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders in einem Motor gekoppelt ist;
2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Beispiels der in 1 dargestellten Einsatzvorrichtung darstellt.
3 eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Einsatzvorrichtung darstellt;
4 eine Querschnittsansicht einer Einsatzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
5 eine Querschnittsansicht einer Einsatzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
6 eine Querschnittsansicht einer Einsatzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
7 eine Querschnittsansicht einer Einsatzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
8 eine Querschnittsansicht einer Einsatzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt; und
9 eine Querschnittsansicht einer Einsatzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands beziehen sich auf Einsatzvorrichtungen und -verfahren, die Kraftstoff und Gas (z.B. Luft) in ein Kraftstoff-und-Gas- (oder Kraftstoff-und-Luft-)Gemisch mischen, das dann in Motorzylinder geleitet wird. Die Einsatzvorrichtungen können einen oberen Körperabschnitt, der mit einem Zylinderkopf eines Motors gekoppelt ist, und einen unteren Körperabschnitt umfassen, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt. Die Einsatzvorrichtungen umfassen Innenflächen, die sich um ein zentrales Volumen erstrecken und dieses definieren, das flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse und Gas von einem oder mehreren Gaseinlasskanälen aufnimmt. Das Gas kombiniert oder vermischt sich mit dem flüssigen Kraftstoff innerhalb des zentralen Volumens und wird aus dem zentralen Volumen über einen oder mehrere Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle in Richtung der Verbrennungskammer geleitet. Die Innenflächen der Einsatzvorrichtungen können ein oder mehrere Merkmale (z.B. konkave Oberflächenmerkmale, Vorsprünge, Verlängerungen, eckige Oberflächen oder dergleichen) umfassen, die konfiguriert sein können, um eine oder mehrere Eigenschaften des Gases, des flüssigen Kraftstoffs und/oder des Kraftstoff-und-Gas-Gemisches innerhalb der Vorrichtungen zu steuern oder zu ändern. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Merkmale einen Druck, eine volumetrische Durchflussrate, Rotationskräfte, eine Menge, ein Turbulenzniveau oder dergleichen von einem oder mehreren der Fluide in den Einsatzvorrichtungen steuern oder ändern.
Die Einsatzeinrichtungen können einen Zündverzug des Kraftstoffs beeinflussen und/oder steuern (z. B. durch Verzögern der Zündung gegenüber dem Einspritzzeitpunkt). Die Zündsteuerung kann ermöglichen, dass ein anderes (z. B. magereres) Kraftstoff-Luft-Gemisch erreicht wird, bevor das Gemisch an einem Verbrennungsbereich ankommt, um sich zu zünden oder zu verbrennen. Mehrere Konzepte werden hierin beschrieben, die diese Modifikation des Kraftstoffverbrennungsereignisses erleichtern. Obwohl Rohre und Kanäle in einigen Anordnungen verwendet werden können, definieren andere Einsatzvorrichtungen Kanäle, Strömungspfade, Leitungen und dergleichen und umfassen weder eine Rohrstruktur noch eine Kanalstruktur innerhalb der Verbrennungskammer eines Zylinders. Es hat sich gezeigt, dass einige Vorrichtungen mit Rohren oder Kanälen unter katastrophalen Ausfällen leiden, wie z. B. Explosionen, die innerhalb der Rohre auftreten.
Unter Bezugnahme auf einige dieser Konzepte können die Einsatzvorrichtungen in Zylinderköpfen zwischen Kraftstoffeinspritzdüsen und Kolben innerhalb von Motorzylindern platziert werden oder können oben auf den Kolben angeordnet werden. Die Einsatzvorrichtungen können eine Heißgasmenge steuern (z. B. reduzieren), die in einen eingespritzten Kraftstoffstrom mitgerissen wird. Eine Kraftstoffeinspritzdüse kann den Kraftstoff einspritzen und kann eine Düse aufweisen, die mehrere Kraftstoffströme bildet. Durch das Hinzufügen dieser Einsatzvorrichtungen haben der Kraftstoff und die Luft möglicherweise mehr Zeit, sich zu vermischen, bevor sie in den Motorzylindern gezündet werden. Zusätzlich kann das Verhältnis von Kraftstoff zu Gas/Luft gesteuert werden, was die Erzeugung bestimmter Abgasprodukte (z. B. Ruß, NOx) während des Verbrennungsprozesses reduzieren oder eliminieren kann. Die hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Einsatzvorrichtungen können auch als Mischstrukturen oder Mischanordnungen bezeichnet werden.
Durch Hinzufügen dieser Einsatzvorrichtungen zu Motoren können die Vorrichtungen mit dem heißen Gas und der Luft in Kontakt kommen, um als Wärmesenke zu wirken. Auf diese Weise können die Einsatzvorrichtungen das zuvor heiße Gas/die zuvor heiße Luft lokal kühlen, wenn das Gas/die Luft in eine Kraftstoffstromfahne innerhalb der Einsatzvorrichtungen eingebracht, mitgerissen und/oder zusammen mit dieser mitgerissen wird. Die Einsatzvorrichtungen können die Gase kühlen, die in Kraftstoffströmen mitgerissen werden können, die in die Zylinder eingespritzt werden. Ein kühleres Gemisch kann die Zündung verzögern und dadurch eine Menge an erzeugtem Ruß verringern oder die Erzeugung von Ruß insgesamt verhindern. Verschiedene Ausführungsformen der Einsatzvorrichtungen können als eine Rußreduktionsanordnung oder eine Motoranordnung bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, umfassen die Begriffe Gas oder Gase Luft, eine Kombination aus Luft und rückgeführtem Abgas (EGR), eine Kombination aus Luft und anderen Verdünnungsmitteln (z. B. Wasserdampf, CO2 und/oder N2 usw.), Luft, die modifiziert wurde, um die Sauerstoffkonzentration zu ändern, und eine Kombination aus irgendeinem der Vorhergehenden mit angesaugtem Erdgas.
Wie hierin beschrieben, umfassen verschiedene Ausführungsformen der Einsatzvorrichtungen Merkmale oder Konstruktionen, die mechanische Spannungen reduzieren oder eliminieren, die durch die erhöhten Temperaturen verursacht werden, denen die Einsatzvorrichtungen ausgesetzt sind. Eine Reduzierung dieser Spannungen kann die Nutzungsdauer der Einsatzvorrichtungen und/oder Zylinderköpfe erhöhen.
Die Einsatzvorrichtung kann unter Verwendung von dreidimensionalem Drucken, direktem Metall-Lasersintern oder dergleichen additiv hergestellt werden. Die Einsatzvorrichtung kann aus dem gleichen Material oder einer Kombination von Materialien gebildet sein. Die Einsatzvorrichtung kann ein homogener Körper sein, der über den gesamten Vorrichtungskörper eine konsistente Formulierung und Dichte aufweist. Zum Beispiel können die relativen Mengen oder das Verhältnis von Gewichten, Volumina oder sowohl Gewichten als auch Volumina von Materialien, die verwendet werden, um die Einsatzvorrichtung zu bilden, unabhängig von der Größe oder Form irgendeines Teils der Einführungsvorrichtung über die gesamte Einsatzvorrichtung gleich sein. Alternativ kann die Einsatzvorrichtung ein inhomogener Körper sein, wobei sich die relativen Mengen oder Verhältnisse von Gewichten, Volumina oder sowohl Gewichten als auch Volumina von Materialien an unterschiedlichen Stellen der Einsatzvorrichtung unterscheiden. Die Einsatzvorrichtung kann insofern monolithisch sein, als die Einsatzvorrichtung als einstückiger Körper ausgebildet ist und nicht durch Bilden separater Teile erzeugt wird, die später zusammengefügt werden, um die Einsatzvorrichtung zu bilden. Die Körper der monolithischen Einsatzvorrichtung können einstückig miteinander als ein einziger Körper ausgebildet sein. Der monolithische Aspekt oder die Beschaffenheit der Einsatzvorrichtung kann durch das Fehlen jeglicher Nähte oder Schnittstellen zwischen verschiedenen Teilen, die miteinander verbunden sind, um die Einsatzvorrichtung zu bilden, identifiziert oder verifiziert werden. Alternativ muss die Einsatzvorrichtung kein monolithischer Körper sein, da die Einsatzvorrichtung aus mehreren separaten Stücken gebildet ist, die später zusammengefügt werden, um die Einsatzvorrichtung zu bilden. Der nicht-monolithische Aspekt oder die Beschaffenheit der Einsatzvorrichtung kann durch Nähte oder Schnittstellen zwischen verschiedenen Teilen, die miteinander verbunden sind, um die Einsatzvorrichtung zu bilden, identifiziert oder verifiziert werden.
Der additive Herstellungsprozess zum Bilden der Einsatzvorrichtung kann das sequentielle Aufbauen des Vorrichtungskörpers Schicht für Schicht umfassen. Beispielsweise kann die Einsatzvorrichtung gebildet werden, indem eine erste Schicht auf einer Bauoberfläche abgeschieden wird und nacheinander eine oder mehrere zusätzliche Schichten auf der ersten Schicht abgeschieden werden, um die additiv hergestellte Einsatzvorrichtung zu bilden. Geeignete Prozesse umfassen zum Beispiel selektives Laserschmelzen (oder Sintern) und Binder-Jetting. Selektives Laserschmelzen umfasst das Abscheiden einer Pulverschicht auf einer Bauplatte und das Schmelzen ausgewählter Teile der Leistung mit einem Ytterbium-Faserlaser, der ein Computer Aided Design (CAD)-Muster oder eine Datei scannt. Binder-Jetting erzeugt ein Teil durch Interkalieren von Metallpulver und Polymerbindemittel, das die Partikel und Schichten ohne die Verwendung von Lasererwärmung miteinander verbindet.
Verschiedene Teile der Einsatzvorrichtung können additiv aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann der Abschnitt der Einsatzvorrichtung, der an den Zylinderkopf eines Motorzylinders angrenzt oder ihn berührt, aus einem ersten Material (z.B. Metall oder Metalllegierung, Polymer, Keramik usw.) mit einem CTE gebildet sein, der derselbe wie oder näher an dem CTE des Zylinderkopfs ist, während ein anderer Abschnitt der Einsatzvorrichtung, der nicht an den Zylinderkopf anstößt oder ihn berührt, aus einem anderen Material mit einem CTE gebildet sein kann, der sich von dem CTE des Zylinderkopfs unterscheidet oder weiter davon entfernt ist (weiter entfernt vom CTE des Zylinderkopfs als der Abschnitt der Einsatzvorrichtung, der den Zylinderkopf berührt).
1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer Einsatzvorrichtung 100, die mit einem Zylinderkopf 300 eines Motorzylinders 302 in einem Motor gekoppelt ist. Die Einsatzvorrichtung kann an einer Stelle zwischen einer Kraftstoffeinspritzdüse 304 und einer Krone 306 eines Kolbens 308 in dem Zylinder mit dem Zylinderkopf gekoppelt sein. Der Kolben bewegt sich während des Betriebs des Motors auf die Kraftstoffeinspritzdüse zu und von dieser weg oder in der Perspektive von 1 nach oben und unten. In der dargestellten Ausführungsform kann die Einsatzvorrichtung stationär sein, da die Mischstruktur an dem Zylinderkopf montiert oder anderweitig daran befestigt sein kann. Der Kolben bewegt sich sowohl auf die Kraftstoffeinspritzdüse als auch auf die stationäre Einsatzvorrichtung zu und von dieser weg. In einer Ausführungsform kann die Einsatzvorrichtung befestigt oder anderweitig mit dem Kolbenboden verbunden oder in diesen eingebaut sein, so dass sich die Einsatzvorrichtung mit dem Kolben auf die Kraftstoffeinspritzdüse zu und von ihr weg bewegt.
Im Betrieb spritzt die Kraftstoffeinspritzdüse einen oder mehrere Kraftstoffströme in das zentrale Volumen des Körpers der Einsatzvorrichtung ein. Während des Betriebs fließen die Kraftstoffströme von der Kraftstoffeinspritzdüse durch ein zentrales Volumen der Einsatzvorrichtung. Der dem Kraftstoffinjektor zugeführte Druck kann bewirken, dass der gesamte oder im Wesentlichen der gesamte (z. B. mindestens 90 %) Kraftstoff durch die Leitungen der Einsatzvorrichtung strömt (nach dem Mischen mit Gasen, wie hierin beschrieben).
Wenn der Kraftstoff in das Innenvolumen der Einsatzvorrichtung fließt, zieht der sich bewegende Kraftstoff Gase durch Luftkanäle in der Vorrichtung (z.B. eine Öffnung entlang der Oberseite der Einsatzvorrichtung, wie etwa die Seite der Einsatzvorrichtung, die vom Kolben weg und im Allgemeinen in Richtung der Kraftstoffeinspritzdüse zeigt; Öffnungen über den Kraftstoffdurchgängen; Öffnungen unter den Kraftstoffdurchgängen; usw.). Die Gase, die relativ heiß sein können, können durch das Innere der Einsatzvorrichtung gezogen werden, so dass sich die heißen Gase von außerhalb der Einsatzvorrichtung nach innen in ein zentrales Volumen der Einsatzvorrichtung bewegen.
Die Einsatzvorrichtung kann die einströmende Luft kühlen, indem sie als Wärmesenke fungiert und/oder die Verweilzeit der Luft verlängert (z.B. die Zeitdauer, während der die Luft durch die Einsatzvorrichtung strömt, sich mit Kraftstoff vermischt und in den Motorzylinder eintritt). Die zumindest teilweise gekühlten Gase werden dann in der Kraftstoffströmung in der Einsatzvorrichtung mitgerissen, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch innerhalb der Einsatzvorrichtung zu bilden. Dieses Kraftstoff-und-Gas-Gemisch kann gebildet werden, bevor der Kraftstoff oder das Gas in die Verbrennungskammer des Zylinders eintritt. Der Kraftstoff und das Gas vermischen sich zu dem Kraftstoff-und-Gas-Gemisch, das über eine oder mehrere Gemischleitungen aus der Einsatzvorrichtung strömt. Das Kraftstoff-Gas-Gemisch strömt dann in den Brennraum des Zylinders. Dieses Kraftstoff-und-Gas-Gemisch kann kühler sein als Kraftstoff-und-Gas-Gemische, die nicht durch die Einsatzvorrichtung strömen oder sich darin vermischen, was die Zündung in der Kammer des Zylinders verzögern und die Rußbildung verhindern oder reduzieren kann, wie hierin beschrieben.
Optional können die Leitungen so ausgerichtet sein, dass sie das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch weiter in die Verbrennungskammer des Zylinders leiten, so dass das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch weiter in die Verbrennungskammer eindringt (z.B. im Vergleich zum Leiten des Kraftstoffs und Gases in die Verbrennungskammer, ohne den Kraftstoff und das Gas unter Verwendung der Einsatzvorrichtung zu mischen. Zum Beispiel kann das Mischen des Kraftstoffs und des Gases in der Einsatzvorrichtung und dann das Leiten des Kraftstoff-und-Gas-Gemisches in die Verbrennungskammer unter Verwendung der Einsatzvorrichtung die Kombination aus Masse und Geschwindigkeit des Gemischstrahls relativ zu der Masse und Geschwindigkeit ändern, die der Kraftstoff- und Gasstrahl getrennt hätten, ohne den Kraftstoff und das Gas in der Einsatzvorrichtung vorzumischen. Zum Beispiel kann der Strahl mit der Mischstruktur begrenzter (z.B. schmaler) sein als der Strahl ohne die Einsatzvorrichtung. Außerdem kann der Strahl eine geringere anfängliche Massenmitnahme, aber eine höhere Geschwindigkeit relativ zu dem Strahl ohne die Einsatzvorrichtung haben. Ohne die Einsatzvorrichtung könnte der Strahl früher mehr Gase im Strömungsweg mitreißen, die eine hohe Masse innerhalb des Bereichs des Sprays aufweisen würden und das Spray verteilen würden, was zu einer geringeren Geschwindigkeit und einem geringeren Eindringen in den Zylinder führen würde. Die stärker konzentrierte, höhere Geschwindigkeit des Gemischs durch die Einsatzvorrichtung bewirkt, dass das Gemisch weiter in die Verbrennungskammer eintritt, an Stellen, die weiter von der Einsatzvorrichtung entfernt sein können (relativ dazu, dass die Einsatzvorrichtung nicht verwendet wird). Wenn das Eindringen des Gemischs in die Verbrennungskammer zunimmt, kann die Rußoxidation innerhalb der Verbrennungskammer verstärkt werden, was die Rußmenge in dem Motorzylinder eliminieren oder verringern kann.
2 veranschaulicht eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Beispiels der in 1 gezeigten Einsatzvorrichtung 100. Die Einsatzvorrichtung hat einen Körper 106, der einen oberen Körperabschnitt 102 und einen unteren Körperabschnitt 108 umfasst, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu der Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt. Der obere Körperabschnitt ist mit dem Zylinderkopf gekoppelt und nimmt die Kraftstoffeinspritzdüse auf. Der untere Körperabschnitt ist strömungsmittelmäßig mit der Verbrennungskammer gekoppelt. In einer oder mehreren Ausführungsformen hat der obere Körperabschnitt eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform und der untere Körperabschnitt hat eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform, die größer als der obere Körperabschnitt ist. In einer Ausführungsform kann der obere Körperabschnitt konzentrisch und/oder koaxial mit dem unteren Körperabschnitt sein. Optional können die oberen und/oder unteren Körperabschnitte des Körpers eine alternative Querschnittsform, -größe oder -ausrichtung relativ zu dem anderen der oberen oder unteren Körperabschnitte aufweisen. Der Körper der Einsatzvorrichtung erstreckt sich entlang einer Mittelachse 104 zwischen dem oberen Körperabschnitt und dem unteren Körperabschnitt des Körpers. Der obere Körperabschnitt umfasst ein oberes Ende 322, das so positioniert ist, dass es von der Verbrennungskammer abgewandt ist, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Beispielsweise weist das obere Ende von dem unteren Körperabschnitt des Körpers weg. Das obere Ende kann eine Außenfläche entlang einer Oberseite der Einsatzvorrichtung darstellen.
3 veranschaulicht eine teilweise Querschnittsansicht der in 2 gezeigten Einsatzvorrichtung. Der Körper umfasst eine Innenfläche 312, die sich um ein zentrales Volumen 314 der Einsatzvorrichtung herum erstreckt. Das zentrale Volumen ist so geformt und positioniert, dass es flüssigen Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzdüse (in 2 gezeigt) aufnimmt, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. In einer Ausführungsform kann der obere Körperabschnitt Innengewinde 316 umfassen, die entlang eines Abschnitts der Innenfläche des Körpers angeordnet sind. Die Innengewinde können Gewinden der Kraftstoffeinspritzdüse entsprechen und können die Einsatzvorrichtung mit der Kraftstoffeinspritzdüse koppeln oder können die Einsatzvorrichtung mit einem anderen Abschnitt des Zylinderkopfs des Motorzylinders koppeln. Zusätzlich enthält der Körper ein Kopplungsmerkmal 332, das mit einem entsprechenden Kopplungsmerkmal der Kraftstoffeinspritzdüse zusammenpassen oder koppeln kann. Beispielsweise steht in der dargestellten Ausführungsform das Kopplungsmerkmal von der Innenfläche des Körpers weg in Richtung der Mittelachse vor. Das Kraftstoffeinspritzventil kann eine Kopplungstasche oder Aufnahmetasche enthalten, die das Kopplungsmerkmal darin aufnehmen kann. Optional kann die Einsatzvorrichtung mit dem Zylinderkopf durch beliebige alternative Pass- und/oder Kopplungsmerkmale gekoppelt sein, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Presspassungen, Schnappmerkmale, Ausrichtungskomponenten oder dergleichen.
Die Einsatzvorrichtung umfasst mehrere Gaseinlasskanäle 318, 320, die Gas von außerhalb des Körpers empfangen. Beispielsweise sind die Gaseinlasskanäle Kanäle, Leitungen, Durchgänge oder dergleichen, die Gas in das zentrale Volumen der Einsatzvorrichtung leiten. Das innerhalb des zentralen Volumens des Körpers aufgenommene Gas vermischt sich mit dem flüssigen Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinspritzdüse aufgenommen wird, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Die Einsatzvorrichtung umfasst auch Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle 324, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus dem zentralen Volumen in Richtung der Verbrennungskammer des Motorzylinders zu leiten.
In der in 3 gezeigten veranschaulichten Ausführungsform umfasst die Einsatzvorrichtung einen oberen Satz 318 von Gaseinlasskanälen und einen unteren Satz 320 von Gaseinlasskanälen. Der obere Satz der Gaseinlasskanäle kann mehrere Einlasskanäle enthalten, die um die Mittelachse des Körpers herum angeordnet sind. Der untere Satz von Gaseinlasskanälen kann die gleiche Anzahl oder eine andere Anzahl von Einlasskanälen wie der obere Satz umfassen. Außerdem kann der untere Satz mehrere um die Mittelachse herum angeordnete Einlasskanäle enthalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der obere Satz von Gaseinlasskanälen eine Form, Größe und/oder Ausrichtung aufweisen, die gleich oder anders sind als die Form, Größe und/oder Ausrichtung des unteren Satzes von Gaseinlasskanälen. Beispielsweise kann der obere Satz eine Größe haben, die sich von der Größe des unteren Satzes unterscheidet, um eine Gasmenge, die über den oberen Satz in das zentrale Volumen des Körpers geleitet wird, relativ zu einer Gasmenge zu steuern, die über den unteren Satz in das zentrale Volumen geleitet wird. Optional kann der obere Satz eine solche Ausrichtung aufweisen, dass der obere Satz von Gaseinlasskanälen das Gas in einer ersten radialen Richtung relativ zur Mittelachse in Richtung des zentralen Volumens leitet, und der untere Satz kann eine solche Ausrichtung haben, dass der untere Satz das Gas in einer anderen, zweiten radialen Richtung relativ zur Mittelachse zum zentralen Volumen lenkt. Wahlweise können der obere und der untere Satz das Gas in im Wesentlichen denselben oder ähnlichen radialen Richtungen (z. B. innerhalb einer Differenz von etwa 2°, einer Differenz von etwa 5°, einer Differenz von etwa 15° oder dergleichen) in das zentrale Volumen leiten.
Der obere Satz der Gaseinlasskanäle ist innerhalb des oberen Körperabschnitts der Einsatzvorrichtung angeordnet und der untere Satz der Gaseinlasskanäle ist innerhalb des unteren Körperabschnitts der Einsatzvorrichtung angeordnet. Wahlweise können einer oder beide Sätze innerhalb des oberen oder unteren Körperabschnitts der Einsatzvorrichtung angeordnet sein. Der obere Satz der Gaseinlasskanäle ist zwischen dem oberen Ende 322 des oberen Körperabschnitts und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse angeordnet. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle sind zwischen den oberen und unteren Sätzen der Gaseinlasskanäle entlang der Mittelachse angeordnet.
In der veranschaulichten Ausführungsform von 3 haben die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle eine Querschnittsgröße, die kleiner ist als eine Querschnittsgröße der Gaseinlasskanäle. Beispielsweise können die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle so geformt und bemessen sein, dass sie eine oder mehrere Strömungseigenschaften des Kraftstoff-und-Gas-Gemischs (z.B. Druck, Geschwindigkeit, Turbulenz, Volumen, Strömungsrichtung o.ä.) steuern, das aus dem zentralen Volumen des Körpers über die Auslasskanäle geleitet wird. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle haben eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform, können aber alternativ jede andere Form haben, um die Strömungseigenschaften des Gemischs zu steuern.
Die Einsatzvorrichtung umfasst mehrere unterschiedliche konkave Oberflächenabschnitte oder konkave Vertiefungen, die an Stellen entlang der Innenfläche des Körpers angeordnet sind. Die konkaven Oberflächenabschnitte können in die Innenfläche des Körpers vorstehen oder sich erstrecken, um beispielsweise entlang der Innenfläche Vertiefungen, Grübchen, Aussparungen oder dergleichen zu bilden. Die konkaven Oberflächenabschnitte können innerhalb des Körpers geformt, bemessen und/oder positioniert sein, um Strömungseigenschaften des Gases, des flüssigen Kraftstoffs und/oder der Kraftstoff-und-Gas-Mischung zu steuern. Zum Beispiel können die konkaven Oberflächenabschnitte so geformt, bemessen, ausgerichtet oder dergleichen sein, dass sie den Strom des Gases in das zentrale Volumen des Körpers zum flüssigen Kraftstoff in dem zentralen Volumen leiten, um sich mit dem flüssigen Kraftstoff zu vermischen, um das Kraftstoff-Gas-Gemisch zu bilden. Optional können die konkaven Oberflächenabschnitte geformt, bemessen, orientiert oder dergleichen sein, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus der Einsatzvorrichtung zu leiten.
In der dargestellten Ausführungsform von 3 umfasst die Einsatzvorrichtung einen oberen Satz 326 der konkaven Oberflächenabschnitte oder Vertiefungen und einen unteren Satz 328 der konkaven Oberflächenabschnitte oder Vertiefungen. Der obere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte ist zwischen dem oberen Satz der Gaseinlasskanäle und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse positioniert, und der untere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte ist zwischen dem unteren Satz der Gaseinlasskanäle und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse positioniert. Beispielsweise ist der obere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte oberhalb der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet und der untere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte ist unterhalb der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle entlang der Mittelachse angeordnet.
Der obere Satz und/oder der untere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte können zwischen benachbarten Kanälen der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle positioniert sein. Beispielsweise kann der obere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte einen ersten konkaven Abschnitt 326A und einen zweiten konkaven Abschnitt 326B umfassen. Die ersten und zweiten konkaven Abschnitte 326A, 326B sind zwischen benachbarten Kanälen der Auslasskanäle um die Mittelachse angeordnet. Beispielsweise ist der zweite konkave Abschnitt 326B zwischen einem ersten Auslasskanal 324A und einem zweiten Auslasskanal 324B der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet. Außerdem können benachbarte konkave Oberflächenabschnitte einander schneiden. In der dargestellten Ausführungsform kann sich der erste konkave Abschnitt 326A des oberen Satzes mit dem benachbarten zweiten konkaven Abschnitt 326B des oberen Satzes um die Mittelachse schneiden. Beispielsweise kann ein Abschnitt der Aussparung, Vertiefung oder dergleichen des ersten konkaven Abschnitts einen Abschnitt der Aussparung des zweiten konkaven Abschnitts schneiden, mit diesem gekoppelt sein oder in diesen übergehen oder dergleichen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die konkaven Oberflächenabschnitte einen Zwischensatz 334 von konkaven Oberflächenabschnitten enthalten. Jeder der Abschnitte innerhalb des Zwischensatzes kann zwischen benachbarten Kanälen der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet sein. Beispielsweise ist eine erste Oberfläche 334A des Zwischensatzes von konkaven Abschnitten zwischen dem ersten Auslasskanal 324A und einem dritten Auslasskanal 324C der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet. Optional können die konkaven Abschnitte in dem Zwischensatz mit einem oder beiden des oberen Satzes oder des unteren Satzes der konkaven Oberflächenabschnitte an Stellen 330 zwischen benachbarten Kanälen des Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanals zusammenlaufen. Beispielsweise kann die erste Oberfläche 334A des Zwischensatzes in den ersten konkaven Abschnitt 326A des oberen Satzes übergehen, sich damit verbinden, ähnlich geformt sein oder dergleichen. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Oberfläche des Zwischensatzes mit einem ersten konkaven Abschnitt 328A des unteren Satzes der konkaven Oberflächenabschnitte verschmelzen, sich damit verbinden, ähnlich geformt sein oder dergleichen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Körper der Einsatzvorrichtung mehrere Materialschichten umfassen, die miteinander verbunden sind, um den Körper zu bilden. Beispielsweise kann ein Teil oder die gesamte Einsatzvorrichtung unter Verwendung von dreidimensionalem Drucken, direktem Lasersintern oder dergleichen additiv hergestellt werden. Beispielsweise kann die Einsatzvorrichtung ein einheitlicher Körper oder eine einheitliche Struktur sein. Die Einsatzvorrichtung kann aus dem gleichen Material oder einer Kombination von Materialien gebildet sein. Optional kann an einem Abschnitt der Einsatzvorrichtung eine sekundäre Formung oder Bearbeitung durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Körper als eine einheitliche Struktur additiv geformt werden, und einer oder mehrere der Einlässe, Auslässe, konkaven Abschnitte oder dergleichen können anschließend geformt (z.B. gebohrt, bearbeitet, geätzt oder dergleichen) werden.
4 veranschaulicht eine Einsatzvorrichtung 400 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Einsatzvorrichtung beinhaltet einen Körper 406 mit einem oberen Körperabschnitt 402 und einem unteren Körperabschnitt 408, der sich von dem oberen Körperabschnitt entlang einer Mittelachse 404 erstreckt. Der Körper umfasst eine Innenfläche 412, die sich um ein zentrales Volumen des Körpers herum erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen. Die Einsatzvorrichtung umfasst Innengewinde 416, die mit entsprechenden Gewinden eines Abschnitts des Zylinderkopfs gekoppelt werden können, um den oberen Körperabschnitt der Einsatzvorrichtung mit dem Zylinderkopf des Motorzylinders zu koppeln.
Wie die in 3 gezeigte Einsatzvorrichtung beinhaltet die Einsatzvorrichtung 400 Gaseinlasskanäle 418, 420 und Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle 424. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle sind zwischen einem oberen Satz 418 der Gaseinlasskanäle und einem unteren Satz 420 der Gaseinlasskanäle entlang der Mittelachse angeordnet. Die Gaseinlasskanäle sind so geformt, bemessen und/oder positioniert, dass sie Gas von einer Stelle außerhalb der Einsatzvorrichtung zu dem zentralen Volumen der Einsatzvorrichtung leiten, um es mit dem flüssigen Kraftstoff zu mischen oder zu kombinieren. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle sind so geformt, bemessen und/oder positioniert, dass sie das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus dem zentralen Volumen in Richtung der Verbrennungskammer des Motorzylinders leiten.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Einsatzvorrichtung auch konkave Oberflächenabschnitte, die zwischen den Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse angeordnet sind. Beispielsweise ist ein oberer Satz 426 der konkaven Oberflächenabschnitte über den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen angeordnet, und ein unterer Satz 428 der konkaven Oberflächenabschnitte ist unter den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse angeordnet. Anders als bei der in 3 gezeigten Einsatzvorrichtung schneiden sich benachbarte konkave Oberflächenabschnitte der Einsatzvorrichtung 400 nicht. Beispielsweise schneidet oder verschmilzt ein erster konkaver Abschnitt 426A nicht mit einem benachbarten zweiten konkaven Abschnitt 426B um die Mittelachse. Der erste und der zweite konkave Abschnitt des oberen Satzes sind durch einen Abschnitt der Innenfläche des Körpers getrennt.
5 veranschaulicht eine Einsatzvorrichtung 500 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Einsatzvorrichtung beinhaltet einen oberen Körperabschnitt 502 und einen unteren Körperabschnitt 508 entlang einer Mittelachse 504. Die Vorrichtung umfasst eine Innenfläche 512, die ein zentrales Volumen des Körpers definiert und sich um dieses herum erstreckt. Der obere Körperabschnitt der Einsatzvorrichtung umfasst ein Kopplungsmerkmal 516, das mit einem entsprechenden Kopplungsmerkmal der Kraftstoffeinspritzdüse und/oder eines anderen Abschnitts des Zylinderkopfs zusammenpassen oder koppeln kann. In der dargestellten Ausführungsform steht das Kopplungsmerkmal von der Innenfläche des Körpers in Richtung der Mittelachse vor, kann sich aber alternativ in die Innenfläche und von der Mittelachse weg erstrecken.
Die Einsatzvorrichtung umfasst mehrere Gaseinlasskanäle 518, 520, die um die Mittelachse herum angeordnet sind. Die Gaseinlasskanäle leiten Gas von einer Stelle außerhalb der Einsatzvorrichtung zu dem zentralen Volumen der Einsatzvorrichtung. Die Vorrichtung umfasst einen oberen Satz 518 der Gaseinlasskanäle und einen unteren Satz 520 der Gaseinlasskanäle. Zwischen dem oberen Satz und dem unteren Satz der Gaseinlasskanäle sind entlang der Mittelachse mehrere Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle 524 angeordnet. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle können geformt, bemessen und orientiert sein, um eine oder mehrere Strömungseigenschaften des Kraftstoff-und-Gas-Gemisches zu steuern, das aus der Einsatzvorrichtung über die Auslasskanäle geleitet wird. Beispielsweise weisen die in 5 gezeigten Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle eine Querschnittsgröße auf, die kleiner ist als eine Querschnittsgröße der in 4 gezeigten Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle. Optional können einer oder mehrere der Auslasskanäle eine Form und/oder Größe aufweisen, die sich von einer Form und/oder Größe eines anderen Auslasskanals unterscheiden.
Die Einsatzvorrichtung umfasst mehrere obere konkave Oberflächenabschnitte 526 und mehrere untere konkave Oberflächenabschnitte 528, die so geformt sind, dass sie den Gasstrom in das zentrale Volumen zu dem flüssigen Kraftstoff in dem zentralen Volumen leiten. In der veranschaulichten Ausführungsform von 5 schneiden oder verschmelzen benachbarte konkave Oberflächenabschnitte des oberen Satzes und des unteren Satzes nicht miteinander. Optional können sich zwei benachbarte konkave Abschnitte schneiden oder miteinander verschmelzen, und andere benachbarte konkave Abschnitte können sich nicht schneiden oder miteinander verschmelzen. Optional kann der Körper der Einsatzvorrichtung eine alternative Anordnung von Merkmalen (z. B. konkave Oberflächen, Vertiefungen, Vorsprünge oder dergleichen) aufweisen, um den Gasstrom, den Flüssigbrennstoff und/oder das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Vorrichtung hinein, innerhalb der Vorrichtung und/oder aus der Vorrichtung heraus zu steuern.
6 veranschaulicht eine Einsatzvorrichtung 600 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Einsatzvorrichtung umfasst einen Körper mit einer Innenfläche 612, die sich um die Vorrichtung herum erstreckt und ein zentrales Volumen der Vorrichtung definiert. Die Vorrichtung umfasst Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle 624, die zwischen mehreren oberen Gaseinlasskanälen 618 und unteren Gaseinlasskanälen 620 entlang einer Mittelachse 604 der Vorrichtung angeordnet sind. Die Gaseinlasskanäle leiten Gas in das zentrale Volumen der Vorrichtung, und die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle leiten ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus der Vorrichtung in Richtung der Verbrennungskammer des Motorzylinders.
Die Innenfläche der Einsatzvorrichtung kann konkave Oberflächenabschnitte 626, 628 umfassen, die an einer oder mehreren Stellen entlang der Mittelachse angeordnet sind, um Strömungseigenschaften des Gases, des flüssigen Kraftstoffs und/oder des Kraftstoff-und-Gas-Gemisches innerhalb der Einsatzvorrichtung zu steuern. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Körper der Einsatzvorrichtung zusätzlich als eine einheitliche Struktur geformt werden, und einer oder mehrere der Einlässe, Auslässe, konkaven Abschnitte oder dergleichen können anschließend geformt (z.B. gebohrt, bearbeitet, geätzt, oder dergleichen). Zum Beispiel kann die Einsatzvorrichtung einschließlich der Gaseinlasskanäle, der konkaven Oberflächenabschnitte und eines Kopplungsmerkmals 616, das sich von der Innenfläche erstreckt, additiv gebildet werden, indem mehrere Schichten eines Materials miteinander gekoppelt werden, und die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle können anschließend gebohrt, geformt oder dergleichen werden.
7 veranschaulicht eine Einsatzvorrichtung 700 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Einsatzvorrichtung umfasst einen Körper mit einer Innenfläche 712, die sich herum erstreckt und ein zentrales Volumen definiert. Die Vorrichtung beinhaltet Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle 724, die zwischen oberen Gaseinlasskanälen 718 und unteren Gaseinlasskanälen 720 entlang einer Mittelachse 704 angeordnet sind. Die Gaseinlasskanäle leiten Gas in das zentrale Volumen der Vorrichtung, wo sich das Gas mit flüssigem Kraftstoff von der (nicht gezeigten) Kraftstoffeinspritzvorrichtung mischt. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle leiten das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch aus der Vorrichtung heraus und in Richtung der Verbrennungskammer des Motorzylinders.
Die Einsatzvorrichtung umfasst konkave Oberflächenabschnitte 728, die zwischen den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen und den unteren Gaseinlasskanälen angeordnet sind. Die konkaven Oberflächenabschnitte leiten das Gas von den unteren Einlassgaskanälen innerhalb der Vorrichtung. Im Gegensatz zu der in 3 gezeigten Einsatzvorrichtung enthält die Einsatzvorrichtung keine konkaven Oberflächenabschnitte, die zwischen den oberen Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen angeordnet sind. Alternativ umfasst die Einsatzvorrichtung einen abgewinkelten Rand 726, der die Mittelachse umgibt. Der abgewinkelte Rand ist zwischen den oberen Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen angeordnet. Beispielsweise sind die konkaven Oberflächenabschnitte auf einer ersten Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet, und der abgewinkelte Rand auf einer zweiten Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet ist, die der ersten Seite gegenüberliegt.
Der abgewinkelte Rand hat eine abgewinkelte Oberfläche 730, die zu den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen orientiert ist. Beispielsweise erstreckt sich die abgewinkelte Oberfläche in radialer Richtung von der Mittelachse weg und ist zwischen den oberen Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen abgewinkelt. Der abgewinkelte Rand kann als abgeschrägte Oberfläche, abgeschrägtes Merkmal oder dergleichen bezeichnet werden. Die abgewinkelte Oberfläche ist so orientiert, dass sie die Bewegung von Gas von den oberen Gaseinlasskanälen zu dem zentralen Volumen fördert, um es mit dem flüssigen Kraftstoff zu mischen oder zu kombinieren.
8 veranschaulicht eine Einsatzvorrichtung 800 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie die in den 3 bis 7 gezeigte Einsatzvorrichtung umfasst die Einsatzvorrichtung einen Körper mit einer Innenfläche 812, die ein zentrales Volumen der Vorrichtung definiert. Die Vorrichtung beinhaltet Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle 824, die zwischen oberen Gaseinlasskanälen 818 und unteren Gaseinlasskanälen 820 entlang einer Mittelachse 804 angeordnet sind. Die Gaseinlasskanäle leiten Gas in das zentrale Volumen der Vorrichtung, wo sich das Gas mit flüssigem Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzdüse mischt.
Wie die in 7 gezeigte Einsatzvorrichtung umfasst die Einsatzvorrichtung einen abgewinkelten Rand 830, der auf einer Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet ist, und konkave Oberflächenabschnitte 828, die auf einer gegenüberliegenden anderen Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet sind. Die Innenfläche der Einsatzvorrichtung, die den abgewinkelten Rand und die konkaven Oberflächenabschnitte umfasst, ist konfiguriert, um eine oder mehrere Eigenschaften des Gases, des flüssigen Kraftstoffs und/oder des Kraftstoff-und-Gas-Gemisches zu steuern.
Die Innenfläche des Körpers umfasst nach innen vorstehende ringförmige Verlängerungen 832, die sich von der Innenfläche zur Mittelachse der Einsatzvorrichtung hin erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform sind die nach innen vorstehenden ringförmigen Verlängerungen um die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle herum angeordnet oder positioniert. Beispielsweise können die Verlängerungen koaxial zu den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen sein. Die Verlängerungen können eine Verlängerung der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle sein, die sich in das zentrale Volumen der Vorrichtung erstrecken oder hineinragen. Die Verlängerungen können sich um einen Abschnitt von einem oder mehreren der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle erstrecken, um eine oder mehrere Eigenschaften des Kraftstoff-und-Gas-Gemisches (z. B. Druck, Volumen, Geschwindigkeit oder Durchfluss, Richtung, Rotationskräfte oder dergleichen) zu steuern, das über die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle aus der Vorrichtung geleitet wird. In einer oder mehreren Ausführungsformen können eine oder mehrere nach innen vorstehende Verlängerungen um die oberen und/oder unteren Gaseinlasskanäle, die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle, um einen oder mehrere konkave Oberflächenabschnitte herum oder dergleichen angeordnet sein.
9 veranschaulicht eine Einsatzvorrichtung 900 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Einsatzvorrichtung umfasst eine Innenfläche 912, die sich um eine Mittelachse 904 herum erstreckt und ein zentrales Volumen der Vorrichtung definiert. Die Vorrichtung umfasst Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle 924, die zwischen oberen Gaseinlasskanälen 918 und unteren Gaseinlasskanälen 920 entlang der Mittelachse angeordnet sind. Die Gaseinlasskanäle leiten Gas in das zentrale Volumen der Vorrichtung, wo sich das Gas mit flüssigem Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor vermischt, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden.
Die Einsatzvorrichtung umfasst einen abgewinkelten Rand 930, der zwischen den oberen Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der abgewinkelte Rand eine konvexe Oberfläche zwischen den oberen Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen. Beispielsweise steht die konvexe Oberfläche von der Innenfläche der Vorrichtung vor oder erstreckt sich von dieser weg, so dass die Innenfläche einen Grat, Vorsprung, Buckel, eine Verlängerung oder dergleichen zwischen den Gaseinlasskanälen und den Auslasskanälen umfasst. Der abgewinkelte Rand ist so geformt, dass er eine oder mehrere Eigenschaften des über die Gaseinlasskanäle in das zentrale Volumen geleiteten Gases steuert. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Einsatzvorrichtung einen abgewinkelten Rand umfassen, der zwischen den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen und den unteren Gaseinlasskanälen angeordnet ist.
Wie bei der in 8 gezeigten Einsatzvorrichtung enthält die Innenfläche des Körpers nach innen vorstehende ringförmige Verlängerungen 932, die sich von der Innenfläche zur Mittelachse der Vorrichtung hin erstrecken. Die nach innen vorstehenden ringförmigen Verlängerungen sind um die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle herum positioniert. Wahlweise können die Verlängerungen um einen Abschnitt von einem oder mehreren der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle, um einen Abschnitt von einem oder mehreren Gaseinlasskanälen oder dergleichen positioniert sein.
3 bis 9 veranschaulichen mehrere Ausführungsformen von Einsatzvorrichtungen mit einem oder mehreren unterschiedlichen Merkmalen. Optional kann die Einsatzvorrichtung ein oder mehrere Merkmale von irgendeiner der verschiedenen dargestellten Einsatzvorrichtungen enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands beinhaltet eine Einsatzvorrichtung einen Körper mit einem oberen Körperabschnitt, der konfiguriert ist, um mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders zu koppeln, und einen unteren Körperabschnitt, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper beinhaltet eine Innenfläche, die sich um ein zentrales Volumen erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper umfasst Gaseinlasskanäle und Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle. Die Gaseinlasskanäle sind so positioniert, dass sie Gas von außerhalb des Körpers aufnehmen und das Gas in das zentrale Volumen leiten, wo sich das Gas mit dem flüssigen Kraftstoff vermischt, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle sind so positioniert, dass sie das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Verbrennungskammer des Motorzylinders leiten, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Die Innenfläche des Körpers umfasst konkave Oberflächenabschnitte zwischen den Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang einer Mittelachse des Körpers. Die konkaven Oberflächenabschnitte sind so geformt, dass sie den Strom des Gases in das zentrale Volumen zum flüssigen Kraftstoff im zentralen Volumen lenken.
Optional kann der obere Körperabschnitt ein oberes Ende aufweisen, das so positioniert ist, dass es von der Verbrennungskammer des Motorzylinders weg weist, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der untere Körperabschnitt kann einen oberen Satz von Gaseinlasskanälen, die zwischen dem oberen Ende des oberen Körperabschnitts und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen angeordnet sind, und einen unteren Satz der Gaseinlasskanäle beinhalten, wobei die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle zwischen den oberen und unteren Sätzen der Gaseinlasskanäle angeordnet sind.
Optional kann ein oberer Satz der konkaven Oberflächenabschnitte der Innenfläche des Körpers zwischen dem oberen Satz der Gaseinlasskanäle und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse des Körpers positioniert sein, und ein unterer Satz der konkaven Oberflächenabschnitte der Innenfläche des Körpers kann zwischen dem unteren Satz der Gaseinlasskanäle und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse des Körpers positioniert sein.
Optional können die konkaven Oberflächenabschnitte einen Zwischensatz der konkaven Oberflächenabschnitte umfassen, wobei jeder der konkaven Oberflächenabschnitte in dem Zwischensatz zwischen benachbarten Kanälen der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet ist.
Wahlweise können die konkaven Oberflächenabschnitte einen oder beide von einem oberen Satz oder einem unteren Satz von konkaven Oberflächenabschnitten umfassen. Der obere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte kann über den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse angeordnet sein, und der untere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte kann unter den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse angeordnet sein. Die konkaven Oberflächenabschnitte in dem Zwischensatz können mit dem einen oder beiden des oberen Satzes oder des unteren Satzes der konkaven Oberflächenabschnitte an Stellen zwischen benachbarten Kanälen der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle zusammenlaufen.
Optional können benachbarte konkave Oberflächenabschnitte einander nicht schneiden.
Optional können benachbarte konkave Oberflächenabschnitte einander schneiden.
Wahlweise kann die Innenfläche des Körpers einen abgewinkelten Rand aufweisen, der die Mittelachse umgibt, und eine abgewinkelte Oberfläche aufweisen, die zu den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen ausgerichtet ist.
Optional können die konkaven Oberflächenabschnitte auf einer ersten Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet sein, und der abgewinkelte Rand kann auf einer zweiten Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet sein, die der ersten Seite gegenüberliegt.
Wahlweise kann die Innenfläche des Körpers nach innen vorstehende ringförmige Verlängerungen aufweisen, die koaxial zu den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen sind.
Wahlweise kann der Körper mehrere Materialschichten umfassen, die miteinander verbunden sind, um den Körper zu bilden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands beinhaltet eine Einsatzvorrichtung einen Körper mit einem oberen Körperabschnitt, der konfiguriert ist, um mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders zu koppeln, und einem unteren Körperabschnitt, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper umfasst eine Innenfläche, die sich um ein zentrales Volumen herum erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper umfasst Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle, einen oberen Satz von Gaseinlasskanälen und einen unteren Satz von Gaseinlasskanälen. Die oberen und unteren Sätze der Gaseinlasskanäle sind so positioniert, dass sie Gas von außerhalb des Körpers aufnehmen und das Gas in das zentrale Volumen leiten, wo sich das Gas mit dem flüssigen Kraftstoff vermischt, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Die Kraftstoff- und Gasgemisch-Auslasskanäle sind so positioniert, dass sie das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Verbrennungskammer des Motorzylinders leiten, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Die Innenfläche des Körpers umfasst konkave Vertiefungen zwischen den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen und einem oder mehreren des oberen Satzes oder des unteren Satzes der Gaseinlasskanäle. Die konkaven Vertiefungen sind so geformt, dass sie den Gasstrom in das zentrale Volumen zum flüssigen Kraftstoff im zentralen Volumen lenken.
Optional können die konkaven Vertiefungen einen Zwischensatz der konkaven Vertiefungen umfassen, wobei jede der konkaven Vertiefungen in dem Zwischensatz zwischen benachbarten Kanälen der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet ist.
Optional kann ein oberer Satz der konkaven Vertiefungen über den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse angeordnet sein, und ein unterer Satz der konkaven Vertiefungen kann unterhalb der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle entlang der Mittelachse angeordnet sein. Die konkaven Vertiefungen in dem Zwischensatz können mit dem einen oder beiden des oberen Satzes oder des unteren Satzes der konkaven Vertiefungen an Stellen zwischen benachbarten Kanälen der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle zusammenlaufen.
Optional können benachbarte konkave Vertiefungen einander nicht schneiden.
Optional können benachbarte konkave Vertiefungen einander schneiden.
Wahlweise kann die Innenfläche des Körpers einen abgewinkelten Rand umfassen, der die Mittelachse umgibt, und eine abgewinkelte Oberfläche umfassen, die zu den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen ausgerichtet ist.
Optional können die konkaven Vertiefungen auf einer ersten Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet sein und der abgewinkelte Rand kann auf einer zweiten Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet sein, die der ersten Seite gegenüberliegt.
Wahlweise kann die Innenfläche des Körpers nach innen vorstehende ringförmige Verlängerungen aufweisen, die koaxial zu den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen sind.
In einer oder mehreren Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands beinhaltet ein Verfahren das Abscheiden einer ersten Schicht auf einer Bauoberfläche und das sequenzielle Abscheiden einer oder mehrerer zusätzlicher Schichten auf der ersten Schicht, um einen additiv gefertigten Körper mit einem oberen Körperabschnitt, der konfiguriert ist, um mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders zu koppeln, und einem unteren Körperabschnitt, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt, zu bilden, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper ist so ausgebildet, dass er eine Innenfläche aufweist, die sich um ein zentrales Volumen herum erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Der Körper ist so ausgebildet, dass er Gaseinlasskanäle und Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle aufweist. Die Gaseinlasskanäle sind so positioniert, dass sie Gas von außerhalb des Körpers aufnehmen und das Gas in das zentrale Volumen leiten, wo sich das Gas mit dem flüssigen Kraftstoff vermischt, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden. Die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle sind so positioniert, dass sie das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Verbrennungskammer des Motorzylinders leiten, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist. Die Innenfläche des Körpers ist so ausgebildet, dass sie konkave Oberflächenabschnitte zwischen den Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang einer Mittelachse des Körpers aufweist. Die konkaven Oberflächenabschnitte sind so geformt, dass sie den Strom des Gases in das zentrale Volumen zum flüssigen Kraftstoff im zentralen Volumen lenken.
Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“ schließen Bezugnahmen auf den Plural ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. „Optional“ oder „wahlweise“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der Umstand eintreten kann oder nicht, und dass die Beschreibung Fälle enthalten kann, in denen das Ereignis eintritt, und Fälle, in denen es nicht eintritt. Annäherungssprache, wie sie hier in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, kann angewendet werden, um jede quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässigerweise variieren könnte, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion zu führen, auf die sie sich beziehen kann. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen Begriff oder Begriffe wie „etwa“, „im Wesentlichen“ und „ungefähr“ modifiziert wird, möglicherweise nicht auf den angegebenen genauen Wert beschränkt. Zumindest in einigen Fällen kann die Annäherungssprache der Genauigkeit eines Instruments zum Messen des Werts entsprechen. Hier und in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen können Bereichsbeschränkungen kombiniert und/oder ausgetauscht werden, solche Bereiche können identifiziert werden und alle darin enthaltenen Unterbereiche umfassen, sofern Kontext oder Sprache nichts anderes angeben.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Ausführungsformen zu offenbaren, einschließlich des besten Modus, und um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen zu praktizieren, einschließlich der Herstellung und Verwendung beliebiger Vorrichtungen oder Systeme und der Durchführung beliebiger integrierter Verfahren. Die Ansprüche definieren den patentierbaren Umfang der Offenbarung und schließen andere Beispiele ein, die dem Durchschnittsfachmann einfallen. Solche anderen Beispiele sollen im Umfang der Ansprüche liegen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Abweichungen von der wörtlichen Sprache der Ansprüche enthalten.

Claims

Einsatzvorrichtung, umfassend: einen Körper mit einem oberen Körperabschnitt, der konfiguriert ist, um mit einem Zylinderkopf eines Motorzylinders zu koppeln, und einem unteren Körperabschnitt, der sich von dem oberen Körperabschnitt zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders erstreckt, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist, wobei der Körper eine Innenfläche aufweist, die sich um ein zentrales Volumen erstreckt, das positioniert ist, um flüssigen Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist, wobei der Körper Gaseinlasskanäle und Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle beinhaltet, wobei die Gaseinlasskanäle so positioniert sind, dass sie Gas von außerhalb des Körpers aufnehmen und das Gas in das zentrale Volumen leiten, wo sich das Gas mit dem flüssigen Kraftstoff vermischt, um ein Kraftstoff-und-Gas-Gemisch zu bilden, wobei die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle positioniert sind, um das Kraftstoff-und-Gas-Gemisch in die Verbrennungskammer des Motorzylinders zu leiten, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist, wobei die Innenfläche des Körpers konkave Oberflächenabschnitte zwischen den Gaseinlasskanälen und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang einer Mittelachse des Körpers aufweist, wobei die konkaven Oberflächenabschnitte so geformt sind, dass sie den Strom des Gases in das zentrale Volumen zum flüssigen Kraftstoff im zentralen Volumen lenken.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der obere Körperabschnitt ein oberes Ende beinhaltet, das so positioniert ist, dass es von der Verbrennungskammer des Motorzylinders weg weist, während der obere Körperabschnitt mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist, wobei der untere Körperabschnitt einen oberen Satz von Gaseinlasskanälen, die zwischen dem oberen Ende des oberen Körperabschnitts und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen angeordnet sind, und einen unteren Satz von Gaseinlasskanälen beinhaltet, wobei die Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle zwischen den oberen und unteren Sätzen der Gaseinlasskanäle angeordnet sind.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein oberer Satz der konkaven Oberflächenabschnitte der Innenfläche des Körpers zwischen dem oberen Satz der Gaseinlasskanäle und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse des Körpers positioniert ist, und ein unterer Satz der konkaven Oberflächenabschnitte der Innenfläche des Körpers zwischen dem unteren Satz der Gaseinlasskanäle und den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse des Körpers angeordnet ist.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die konkaven Oberflächenabschnitte einen Zwischensatz der konkaven Oberflächenabschnitte beinhalten, wobei jeder der konkaven Oberflächenabschnitte in dem Zwischensatz zwischen benachbarten Kanälen der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet ist.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die konkaven Oberflächenabschnitte auch einen oder beide von einem oberen Satz oder einem unteren Satz der konkaven Oberflächenabschnitte beinhalten, wobei der obere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte über den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse angeordnet ist, der untere Satz der konkaven Oberflächenabschnitte unter den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen entlang der Mittelachse angeordnet ist, wobei die konkaven Oberflächenabschnitte in dem Zwischensatz mit dem einen oder beiden des oberen Satzes oder des unteren Satzes der konkaven Oberflächenabschnitte an Stellen zwischen benachbarten Kanälen der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle zusammenlaufen.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei benachbarte konkave Oberflächenabschnitte einander nicht schneiden.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei benachbarte konkave Oberflächenabschnitte einander schneiden.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Innenfläche des Körpers einen abgewinkelten Rand umfasst, der die Mittelachse umgibt und eine abgewinkelte Oberfläche aufweist, die zu den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen ausgerichtet ist.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die konkaven Oberflächenabschnitte auf einer ersten Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet sind, und der abgewinkelte Rand auf einer zweiten Seite der Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanäle angeordnet ist, die der ersten Seite gegenüberliegt.
Einsatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Innenfläche des Körpers nach innen vorstehende ringförmige Verlängerungen umfasst, die koaxial zu den Kraftstoff-und-Gas-Gemisch-Auslasskanälen sind.