DE112006000809T5

DE112006000809T5 - Doppelreihenclusterkonfiguration mit Injektoren für reduzierte Russemissionen

Info

Publication number: DE112006000809T5
Application number: DE112006000809T
Authority: DE
Inventors: Stefan Vogel; Sherif H. Troy El Tahry; Carl-Anders Royal Oak Hergart
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2008-02-07
Also published as: WO2006108078A1; CN101268273A; CN101268273B; US7347182B2; US20060261193A1

Abstract

Kraftstoffinjektoranordnung für einen Motor, mit:
einem Kraftstoffinjektor, der ein erstes Auslasscluster definiert, das eine erste Öffnung, die in einer ersten Ebene definiert ist, und eine zweite Öffnung aufweist, die in einer zweiten Ebene definiert ist, wobei die zweite Ebene parallel zu der ersten Ebene angeordnet und von dieser beabstandet ist;
wobei der Kraftstoffinjektor betreibbar ist, um durch die erste Öffnung eine erste Wolke und durch die zweite Öffnung eine zweite Wolke auszustoßen, wobei sich die erste und zweite Wolke miteinander mischen, um eine erste Clusterwolke zu bilden, die reduzierte Rußemissionen bewirkt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffinjektorsystem mit Direkteinspritzung, das Düsenlöcher in einer optimierten Clusterkonfiguration aufweist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Direkteinspritzmotoren besitzen eine offene Brennkammer, in die Kraftstoff direkt eingespritzt wird. In einem Direkteinspritzmotor, wie einem Diesel- oder Fremdzündungsdirektmotor, der mit Mehrlochdüsen arbeitet, trifft der eingespritzte Kraftstoff auf eine Hochtemperatur- und Hochdruckumgebung. Um einen sauberen und effizienten Verbrennungsprozess sicherzustellen, muss sich der eingespritzte Kraftstoff schnell mit der umgebenden Luft mischen. Dies stellt eine besondere Herausforderung in Situationen dar, bei denen eine übermaßige externe Abgasrückführung (AGR) verwendet wird, um Emissionen von Stickoxiden (NOx) zu steuern.
Das jüngste Interesse hinsichtlich Kraftstoffwirtschaftlichkeit und gesetzlich vorgeschriebene Emissionsanforderungen haben Bemühungen erneut darauf konzentriert, hocheffiziente Motoren mit geringer Emission und entsprechende Betriebsarten zu entwickeln. Angesichts möglicher zukünftiger strenger Emissionsgesetzgebung, insbesondere in Bezug auf Stickoxide (NOx) ist es notwendig, die Motoren mit hohen AGRs zu betreiben. Dies hat jedoch allgemein einen negativen Einfluss auf die Rußemission aufgrund einer beschränkten Sauerstoffverfügbarkeit während des Verbrennungsprozesses.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, sich des Bedarfs anzunehmen, ein Kraftstoffinjektionssystem zu erzeugen, das kleinere Löcher ermöglicht, während eine ausreichende, jedoch nicht übermäßige Sprühnebeleindringung beibehalten wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist jedes Loch einer herkömmlichen Mehrlochdüse durch zwei kleinere, eng beabstandete Löcher in einer Clusterkonfiguration ersetzt. Die Löcher in einem Cluster sind übereinander in zwei horizontalen Ebenen oder Reihen und um eine Distanz voneinander beabstandet konfiguriert. Die Distanz "d" zwischen den Düsenlöchern in der Clusterkonfiguration, der Winkel "α" der geclusterten Wolke, der den Winkelabstand zwischen den Mittellinien der Düsenlöcher darstellt, wie auch der eingeschlossene Sprühwinkel "β" sind Gegenstand einer Optimierung. "α" und "d" beeinflussen hauptsächlich die Rußbildung, während "β", der eingeschlossene Sprühwinkel, so gewählt ist, dass die Rußoxidation maximiert ist. Die Ergebnisse einer rechnerischen Fluiddynamikanalyse geben an, dass ein auf 20 Grad festgesetzter Winkel α eine optimierte Clusterverteilung zur Folge hat. Durch Verwendung von Cluster von Löchern, deren Ausgestaltung Gegenstand einer sorgfältigen Optimierung durch rechnerische Fluiddynamik- und Verbrennungsmodellierung ist, kann ein optimaler Kompromiss zwischen einer Flüssigkeitseindringung, einer Sprühnebeleindringung und einem Mitreißen von Luft gefunden werden, während Rußemissionen minimiert werden.
Genauer sieht die Erfindung eine Kraftstoffinjektoranordnung für einen Motor vor, der einen Kraftstoffinjektor aufweist, der ein Auslasscluster definiert, das eine erste Öffnung, die in einer ersten Ebene definiert ist, und eine zweite Öffnung aufweist, die in einer zweiten Ebene definiert ist. Die zweite Ebene befindet sich parallel zu der ersten Ebene und ist von dieser beabstandet. Der Kraftstoffinjektor ist so betreibbar, dass durch die erste Öffnung eine erste Wolke bzw. Plume und durch die zweite Öffnung eine zweite Wolke ausgestoßen werden, wobei sich die erste und zweite Wolke miteinander mischen, um eine Clusterwolke zu bilden, die zur Reduzierung von Rußemissionen wirksam ist. Bevorzugt sind die erste und zweite Ebene im Wesentlichen horizontal angeordnet. Die zweite Ebene ist bevorzugt von der ersten Ebene um eine Distanz beabstandet, wobei die Distanz derart ist, dass die Clusterwolke eine hydraulische Strömungsgeschwindigkeit besitzt, die im Wesentlichen gleich zu der einer einzelnen Wolke ist, die von einer einzelnen Öffnung geliefert worden ist, während dies in einer geringeren Gesamtrußbildung resultiert. Die erste Wolke kann die erste Öffnung in einer ersten Richtung verlassen, wobei die zweite Wolke die zweite Öffnung in einer zweiten Richtung verlässt, wobei die erste und zweite Richtung einen Winkelabstand dazwischen definieren. Der Winkelabstand beträgt bevorzugt zwanzig Grad.
Der Kraftstoffinjektor kann ferner ein zweites Auslasscluster definieren, das eine dritte Öffnung, die in einer dritten Ebene definiert ist, und eine vierte Öffnung aufweist, die in einer vierten Ebene definiert ist. Die vierte Ebene befindet sich bevorzugt parallel zu der dritten Ebene und ist von dieser beabstandet. Der Kraftstoffinjektor ist bevorzugt so betreibbar, dass durch die dritte Öffnung eine dritte Wolke und durch die vierte Öffnung eine vierte Wolke ausgestoßen werden, wobei sich die dritte und vierte Wolke bevorzugt miteinander mischen, um eine zweite Clusterwolke zu bilden, die zur Reduzierung von Rußemissionen wirksam ist. Bei einem Aspekt der Erfindung besitzen die erste und dritte Ebene dieselbe Ausdehnung, während die zweite und vierte Ebene dieselbe Ausdehnung besitzen, so dass die Öffnungen in zwei Reihen um den Kraftstoffinjektor angeordnet sind. Bei einem anderen Aspekt der Erfindung besitzen das Auslasscluster und das zweite Auslasscluster im Wesentlichen gleiche Sprühwinkel, so dass das Auslasscluster und das zweite Auslasscluster im Wesentlichen symmetrisch um den Kraftstoffinjektor angeordnet sind.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittansicht durch einen Injektor, die die "vertikale" Eins-zu-Eins-Clusterkonfiguration zeigt;
2 ist eine schematische bruchstückhafte Schnittansicht, die die Distanz "d" zwischen den Düsenlöchern zeigt;
3A ist eine schematische Seitenansicht einer Zylinderhöhlung mit geclusterten Wolken, die durch Düsenlöcher in einer Konfiguration mit "vertikalen" oder beabstandeten zwei Löchern pro Cluster gebildet werden;
3B ist eine schematische Draufsicht der geclusterten Wolken, die in der Zylinderhöhlung in 3A ausgebildet sind;
4A ist eine schematische Seitenansicht einzelner Wolken, die in der Zylinderhöhlung durch eine Vielzahl nicht geclusterter, gleichmäßig beabstandeter einzelner Düsenlöcher ausgebildet sind;
4B ist eine schematische Draufsicht der einzelnen Wolken, die in der Zylinderhöhlung in 4A ausgebildet sind;
5A ist ein Diagramm, das eine Rußemissionskonzentration über die Zeit für drei Düsenkonfigurationen in einem numerischen Experiment vergleicht: eine herkömmliche Einzellochdüse, eine optimierte Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster, wobei der Winkel α der geclusterten Wolke 20 Grad beträgt, und eine nicht optimierte Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster, wobei der Winkel α der geclusterten Wolke 10 Grad beträgt;
5B zeigt das Muster der Rußbildung in einer herkömmlichen, nicht geclusterten Wolke einer Einzellochdüse;
5C zeigt das Muster der Rußbildung in einer optimierten Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster, wobei der Winkel α der geclusterten Wolke 20 Grad beträgt; und
5D zeigt das Muster der Rußbildung in einer nicht optimierten Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster, bei der der Winkel α der geclusterten Wolke 10 Grad beträgt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, zeigt 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Injektorsystem 10, das eine Injektornadel 12 und einen Injektorkörper 14 besitzt. Die hier verwendeten Begriffe, wie "vertikal" und "horizontal" beschreiben das Injektorsystem 10 in Bezug auf 1 der Zeichnungen. Es sei angemerkt, dass das System 10 ohne Beeinträchtigung des erfinderischen Konzepts anders orientiert sein könnte. Ein erstes Auslasscluster weist eine erste und zweite Öffnung 16, 18 auf. Wie in 1 gezeigt ist, liegt die erste Öffnung 16 allgemein in einer ersten horizontalen Ebene 17, während die zweite Öffnung 18 allgemein in einer zweiten horizontalen Ebene 19 liegt, wobei die beiden Ebenen 17, 19 um eine Distanz voneinander beabstandet sind. Somit sind die Öffnungen 16, 18, die das erste Auslasscluster bilden, bei Betrachtung in 2 in einer "vertikalen Clusterkonfiguration" gezeigt. Anders gesagt definiert die Injektornadel 12 bevorzugt eine Mittellinie C, wobei die erste Öffnung 16, die zweite Öffnung 18 und die Mittellinie C gemeinsam eine Ebene definieren (d.h. die Ebene des Papiers bei Betrachtung von 1), so dass die erste Öffnung 16 direkt "unter" der zweiten Öffnung 18 in der Richtung der Mittellinie C liegt.
Während die Erfindung allgemein nur in Bezug auf das erste Auslasscluster beschrieben ist, weist das System 10 bevorzugt mehrere Auslasscluster auf. Beispielsweise weist ein zweites Auslasscluster eine dritte Öffnung 20, die in der ersten Ebene 17 liegend gezeigt ist, und eine vierte Öffnung 22 auf, die in der zweiten Ebene 19 liegend gezeigt ist. Es können auch zusätzliche Auslasscluster verwendet werden, wobei jedes Cluster zwei Öffnungen aufweist, die um eine Distanz voneinander beabstandet sind. Es sei angemerkt, dass die Düsenlöcher 20, 22 des zweiten Clusters sich in anderen horizontalen Ebenen befinden können, als die Düsenlöcher 16, 18 des ersten Clusters, ohne vom erfinderischen Konzept abzuweichen. Die so genannte vertikale Konfiguration der Öffnungen in jedem Cluster maximiert den Abstand zwischen Cluster, wodurch die Wechselwirkung zwischen den Sprühnebeln begrenzt und eine Luftverwendung maximiert wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Ebenen 17 und 19 vertikal um eine Distanz voneinander beabstandet. Bei einer anderen Ausführungsform können die Ebenen in einer anderen Richtung oder Orientierung beabstandet sein.
Das Injektorsystem 10 ist bevorzugt betreibbar, um durch die erste Öffnung 16 eine erste Wolke und durch die zweite Öffnung 18 eine zweite Wolke auszustoßen, wobei sich die erste und zweite Wolke miteinander mischen, um einen Effekt einer ersten Clusterwolke zu bilden, wie hierin beschrieben ist. Das System 10 kann entweder einen gemeinsamen Einlass für die Öffnungen 16, 18 besitzen, oder es können separate Einlässe verwendet werden. Während die Öffnungen 16, 18 so beschrieben worden sind, dass sie in einer entsprechenden horizontalen Ebene 17, 19 liegen, sind die Öffnungen 16, 18 bevorzugt so konfiguriert, dass die erste und zweite Wolke unter vorbestimmten Winkeln austreten. Beispielsweise verlässt die erste Wolke die erste Öffnung 16 entlang einer Mittellinie 26, während die zweite Wolke die zweite Öffnung 18 entlang einer Mittellinie 24 verlässt. Dann kann ein Winkel α der geclusterten Wolke als der Winkelabstand zwischen den Zentrallinien 24, 26 der Öffnungen 16, 18 in dem ersten Cluster definiert werden, wobei α/2 dann die Distanz zwischen jeder Mittellinie 24, 26 und der effektiven Mittellinie 25 der ersten Clusterwolke darstellt.
Bevorzugt ist das Injektorsystem 10 auch betreibbar, um durch die dritte Öffnung 20 eine dritte Wolke und durch die vierte Öffnung 22 eine vierte Wolke auszustoßen, wobei sich auch die dritte und vierte Wolke miteinander mischen, um eine Clusterwolke zu bilden, die eine effektive Mittellinie besitzt, wie bei 27 gezeigt ist. Wenn mehr als ein Cluster in dem System 10 enthalten ist, kann ein eingeschlossener Sprühwinkel β als der Winkel zwischen der effektiven Mittellinie der ersten Clusterwolke (d.h. 25) und der effektiven Mittellinie der zweiten Clusterwolke (d.h. 27) definiert werden. β und β/2 sind in 1 gezeigt. Bevorzugt sind die Cluster symmetrisch um den Injektorkörper 14 angeordnet.
2 ist eine bruchstückhafte Schnittansicht, die die lineare Distanz d zwischen der ersten und zweiten Öffnung 16 und 18 zeigt; d.h. d ist die "vertikale" Distanz zwischen "horizontalen" Ebenen 17 und 19 von 1. Die Distanz d zwischen den Öffnungen 16, 18, die das Cluster bilden, der Winkel α der geclusterten Wolke, der eingeschlossene Sprühwinkel β und die Anzahl von Clustern sind Gegenstand einer Optimierung. Das Ausmaß der Rußbildung wird hauptsächlich durch α und d beeinflusst, während β bevorzugt so gewählt ist, um eine Rußoxidation zu maximieren. Insbesondere bestimmt der Winkel β eine Sprühzielausrichtung, die angibt, wie eine einzelne Clusterkonfiguration relativ zu dem Kolben und dem Strömungsfeld in dem Zylinder konfiguriert ist. Eine im Takt spät erfolgende Rußoxidation wird größtenteils durch das Strömungsfeld, das durch eine bestimmte Kolbenhohlungskonfiguration erzeugt wird, und andere Parameter bestimmt, wie im Stand der Technik bekannt ist, wie Durchlasskonfiguration, Injektorkonfiguration und Betriebsbedingungen, wie Injektordruck, um einige zu nennen. Repräsentative Werte für die optimierbaren Parameter sind 0,2 mm für d, 150 Grad für β und 20 Grad für α mit zumindest fünf Cluster.
3A zeigt eine schematische Seitenansicht einer Zylinderhöhlung mit geclusterten Wolken, die durch eine Vielzahl von Clusterwolken gebildet werden, die einen Injektor 50 durch Öffnungen verlassen, die in einer Konfiguration mit "vertikal" beabstandeten zwei Löchern pro Cluster konfiguriert sind, wie in Bezug auf 1 beschrieben ist. 3B ist eine schematische Draufsicht der geclusterten Wolken, die in der Zylinderhöhlung von 3A gebildet werden. Der Injektor 50 ist betreibbar, um Wolken 52 in die Zylinderhöhlung zu injizieren, die eine Kontur besitzt, wie mit 54 gezeigt ist. Eine Zylinderlaufbuchse 56 und ein Kolbenhöhlungsrand 58 sind in den 3A und 3B ebenfalls gezeigt. Die Pfeile bei 60 zeigen den Pfad der Luftströmung vor der Sprühwolke. Gebiete mit niedrigem Gegendruck sind mit 74 angegeben, wobei der Gegendruck der Druck zwischen der Spitze der Sprühwolke und dem Schalenrand 70 ist.
Im Gegensatz dazu ist 4A eine schematische Seitenansicht einer Zylinderhöhlung mit einzelnen Wolken, die durch eine Vielzahl von nicht geclusterten, gleichmäßig beabstandeten Einzeldüsenöffnungen in einem Injektor 62 ausgebildet sind. 4B ist eine schematische Draufsicht der einzelnen Wolken, die in der Zylinderhöhlung in 4A ausgebildet sind. Der Injektor 62 ist derart betreibbar, dass er Wolken 64 in die Zylinderhöhlung injiziert, die eine Kontur bei 66 besitzt. Eine Zylinderlaufbuchse 68 und ein Kolbenhöhlungsrand 70 sind in den 4A und 4B ebenfalls gezeigt. Die Pfeile bei 72 zeigen den Pfad der Luftströmung vor der Sprühwolke. Gebiete mit hohem Gegendruck sind mit 76 angegeben. Somit führt, während die gleichmäßig beabstandeten Öffnungen, die die Wolken bilden, die in den 4A und 4B gezeigt sind, für eine hydraulische Strömungsgeschwindigkeit äquivalent zu der der vertikalen Clusterkonfigura tion sorgen, die in den 3A und 3B gezeigt ist, die nicht geclusterte, gleichmäßig beabstandete Einzelöffnungsanordnung der 4A und 4B zu mehr Druckgebieten und einem höheren Gegendruck. Somit kann gesehen werden, dass die vertikale Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster betreibbar ist, um eine Strahleindringung in einen Motor durch Verringerung des Gegendrucks zu verbessern.
Bezug nehmend auf 5A ist ein Diagramm einer Rußemissionskonzentration in willkürlichen Einheiten (A.U.) bezüglich der Zeit (in Sekunden) für drei Düsenkonfigurationen in einem numerischen Experiment gezeigt: eine herkömmliche Einzellochdüse (d.h. eine Konfiguration, wie in Bezug auf die 4A und 4B beschrieben ist), eine optimierte Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster, wobei der Winkel α der geclusterten Wolke 20 Grad beträgt, und eine nicht optimierte Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster, wobei der Winkel α der geclusterten Wolke 10 Grad beträgt. Die optimierte Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster besitzt die geringste Gesamtrußemission. Die gezeigten Ergebnisse stammen aus einer rechnerischen Fluiddynamikanalyse und zeigen die Wichtigkeit einer richtigen Optimierung der Clusterkonfiguration.
5B zeigt das Muster der Rußbildung in einer herkömmlichen nicht geclusterten Wolke einer Einzellochdüse, die eine mit L1 bezeichnete Dampfeindringung besitzt. 5C zeigt das Muster der Rußbildung in einer optimierten Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster, wobei der Winkel α der geclusterten Wolke 20 Grad beträgt, und die eine Dampfeindringung besitzt, die mit L2 bezeichnet ist. 5D zeigt das Muster der Rußbildung in einer nicht optimierten Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster, wobei der Winkel α der geclusterten Wolke 10 Grad beträgt, und die eine mit L3 bezeichnete Dampfeindringung besitzt. Wie in den 5B- D gezeigt ist, ist die Strahleindringung in der optimierten Clusterkonfiguration am geringsten. Dieser potentielle Mangel hauptsächlich bei Volllast kann durch sorgfältige Ausgestaltung der Cluster relativ zueinander in dem Motor angesprochen werden. Eine weitere rechnerische Fluiddynamikanalyse zeigt, dass die Konfigurierung der Öffnungen in einem Cluster in zwei Reihen oder zwei horizontalen Ebenen, die vertikal oder übereinander beabstandet sind, anstatt horizontal in einer einzelnen Reihe oder einer einzelnen horizontalen Ebene angeordnet zu sein, signifikante Vorteile bezüglich Sprüheindringung und Luftverwendung in einem Motor bietet. Der vertikale Abstand maximiert die Trennung zwischen den Zweilochclustern. Dies führt zu einer verbesserten Eindringung, indem ermöglicht wird, dass verdrängte Luft vor der Sprühspitze entweichen kann, wodurch ein Druckaufbau vor dem Eindringungsstrahl begrenzt wird, wie in 3B zu sehen ist.
Dieses Konzept ist besonders gut geeignet, wenn der Motor in der so genannten Kompressionszündungsbetriebsart mit vorgemischter Ladung (PCCI) betrieben wird. Die PCCI-Verbrennungsbetriebsart umfasst ein standardmäßiges Verbrennungssystem mit Kompressionszündung und mit hohen Raten an aggressiv gekühlter Abgasrückführung (AGR) und einem frühen Start der Einspritzzeitsteuerung (SOI). Bei der PCCI-Betriebsart besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass ein übermäßiger Flüssigkeitswandaufprall auftritt. Die Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster dient dazu, die Verbrennung zu verbessern. Durch richtige Auswahl der Parameter in der erwähnten Clusterkonfiguration, die durch numerische Optimierung erreicht wird, kann ein optimaler Kompromiss zwischen einer Flüssigkeitseindringung bei Volllast, einem minimalen Wandaufprall bei Teillast, einem ausreichendem Mitreißen von Luft und einem Mischen über den Lastbereich erreicht werden.
Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, sei zu verstehen, dass die verwendete Terminologie dahingehend zu verstehen ist, dass sie Text zur Beschreibung anstatt zur Begrenzung darstellt. Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung erkennen, dass viele Abwandlungen der vorliegenden Erfindung angesichts der obigen Lehren möglich sind. Es sei daher zu verstehen, dass innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche die Erfindung in einer im Wesentlichen äquivalenten Weise, anders als hier spezifisch beschrieben ist, ausgeführt werden kann.
Zusammenfassung
Ein Kraftstoffinjektorsystem mit Direkteinspritzung umfasst einen Kraftstoffinjektor, der Düsenlöcher in einer optimierten Clusterkonfiguration definiert. Jedes Loch einer herkömmlichen Mehrlochdüse ist durch zwei kleinere, eng beabstandete Löcher in einer Konfiguration mit zwei Löchern pro Cluster ersetzt. Die Löcher in einem Cluster sind übereinander in zwei horizontalen Ebenen oder Reihen und um eine Distanz voneinander beabstandet angeordnet. Die Distanz "d" zwischen den Düsenlöchern in der Clusterkonfiguration, der Winkel "α" der geclusterten Wolke, der den Winkelabstand zwischen den Mittellinien der Düsenlöcher darstellt, wie auch der eingeschlossene Sprühwinkel "θ" sind durch rechnerische Fluiddynamik- und Verbrennungsmodellierung optimiert, so dass ein optimaler Kompromiss zwischen einer Flüssigkeitseindringung, einer Sprühhnebeleindringung und einem Mitreißen von Luft gefunden werden kann, wodurch Rußemissionen minimiert werden.

Claims

Kraftstoffinjektoranordnung für einen Motor, mit: einem Kraftstoffinjektor, der ein erstes Auslasscluster definiert, das eine erste Öffnung, die in einer ersten Ebene definiert ist, und eine zweite Öffnung aufweist, die in einer zweiten Ebene definiert ist, wobei die zweite Ebene parallel zu der ersten Ebene angeordnet und von dieser beabstandet ist; wobei der Kraftstoffinjektor betreibbar ist, um durch die erste Öffnung eine erste Wolke und durch die zweite Öffnung eine zweite Wolke auszustoßen, wobei sich die erste und zweite Wolke miteinander mischen, um eine erste Clusterwolke zu bilden, die reduzierte Rußemissionen bewirkt.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Wolke die erste Öffnung in einer ersten Richtung verlässt und die zweite Wolke die zweite Öffnung in einer zweiten Richtung verlässt, wobei die erste und zweite Richtung einen Winkelabstand dazwischen definieren.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 2, wobei der Winkelabstand etwa zwanzig Grad beträgt.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffinjektor ferner ein zweites Auslasscluster definiert, das eine dritte Öffnung, die in der ersten Ebene definiert ist, und eine vierte Öffnung besitzt, die in der zweiten Ebene definiert ist, wobei der Kraftstoffinjektor betreibbar ist, um durch die dritte Öffnung eine dritte Wolke und durch die vierte Öffnung eine vierte Wolke auszustoßen, wobei sich die dritte und vierte Wolke miteinander mischen, um eine zweite Clusterwolke zu bilden, die verringerte Rußemissionen bewirkt.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 4, wobei das erste und zweite Auslasscluster im Wesentlichen symmetrisch um den Kraftstoffinjektor angeordnet sind.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 4, wobei die erste und zweite Clusterwolke einen eingeschlossenen Sprühwinkel dazwischen definieren.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 6, wobei der eingeschlossene Sprühwinkel zwischen 110 und 160 Grad liegt.
Kraftstoffinjektoranordnung für einen Motor, mit: einem Kraftstoffinjektor, der ein Auslasscluster definiert, das eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, die von der ersten Öffnung um eine Distanz beabstandet ist, wobei der Kraftstoffinjektor betreibbar ist, um durch die erste Öffnung eine erste Wolke und durch die zweite Öffnung eine zweite Wolke auszustoßen; wobei die Distanz derart ist, dass sich die erste Wolke und die zweite Wolke miteinander mischen, um eine Clusterwolke zu bilden, wobei die Clusterwolke in einer geringeren Gesamtrußbildung resultiert, als eine einzelne Wolke, die durch eine einzelne Öffnung mit einer im Wesentlichen äquivalenten Strömungsgeschwindigkeit geliefert worden ist.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 8, wobei die Distanz etwa 0,2 Millimeter beträgt.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 8, wobei der Kraftstoffinjektor eine Vielzahl der Auslasscluster definiert, die im Wesentlichen symmetrisch um den Kraftstoffinjektor angeordnet sind.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 8, wobei die erste Wolke die erste Öffnung in einer ersten Richtung verlässt und wobei die zweite Wolke die zweite Öffnung in einer zweiten Richtung verlässt, wobei die erste und zweite Richtung einen Winkelabstand dazwischen definieren.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 11, wobei die Distanz und der Winkelabstand so gewählt sind, dass beim Ausstoß der ersten und zweiten Wolke eine Luftverwendung maximiert und eine Rußbildung minimiert werden.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 11, wobei der Winkelabstand etwa zwanzig Grad beträgt.
Kraftstoffinjektoranordnung für einen Motor, der in einer Kompressionszündungsbetriebsart mit vorgemischter Ladung betreibbar ist, wobei die Kraftstoffinjektoranordnung umfasst: einen Kraftstoffinjektor, der zumindest ein Auslasscluster definiert, das eine erste Öffnung, die in einer ersten Ebene definiert ist, und eine zweite Öffnung aufweist, die in einer zweiten Ebene definiert ist, die parallel zu der ersten Ebene angeordnet und von der ersten Ebene um eine Distanz beabstandet ist; wobei der Kraftstoffinjektor betreibbar ist, um durch die erste Öffnung eine erste Wolke und durch die zweite Öffnung eine zweite Wolke auszustoßen, wobei sich die erste und zweite Wolke miteinander mischen, um eine Clusterwolke zu bilden; und wobei die Distanz derart ist, dass die Clusterwolke in einer geringeren Gesamtrußbildung resultiert, als eine einzelne Wolke, die von einer einzelnen Öffnung mit einer im Wesentlichen äquivalenten Strömungsgeschwindigkeit geliefert worden ist.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 14, wobei die erste und zweite Ebene im Wesentlichen horizontal angeordnet sind.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 14, wobei der Kraftstoffinjektor eine Vielzahl des zumindest einen Auslassclusters definiert, die im Wesentlichen symmetrisch um diesen angeordnet sind.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 14, wobei die erste Wolke die erste Öffnung in einer ersten Richtung verlässt und die zweite Wolke die zweite Öffnung in einer zweiten Richtung verlässt, wobei die erste und zweite Richtung einen Winkelabstand dazwischen definieren.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 17, wobei der Winkelabstand etwa zwanzig Grad beträgt.
Kraftstoffinjektoranordnung nach Anspruch 14, wobei die Distanz etwa 0,2 Millimeter beträgt.