具有核态沸腾热交换器的可变喷雾喷射器制造技术

位于用于可变喷雾燃料喷射系统的喷射器内的热交换器(16)使用核态沸腾来使从被加热的金属到燃料的热通量最大化，其中核态沸腾沿控制表面出现，其特征在于有助于促进生成脱离气泡来在蒸气通量中传递热能的特征。热通量的源可以是感应加热器线圈(16)，其被磁性地联接至适当的损耗部件(19)，从而使得燃料部件内的燃料被加热至所需温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有核态沸腾热交换器的可变喷雾喷射器相关申请的交叉引用本申请是2011年4月22日提交的题为“具有核态沸腾热交换器的可变喷雾喷射器”(VariableSprayInjectorwithNucleateBoilingHeatExchanger)的美国临时专利申请序列号61/478,404的非临时申请并要求它的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。并且，本申请与跟本申请同日提交的以下美国非临时专利申请有关：由PerryCzimmek专利技术且标识为代理人卷号2011P00689US01的“具有腿部感应器的同步全桥接功率振荡器(SynchronousFull-BridgePowerOscillatorwithLegInductors)”；由PerryCzimmek专利技术且标识为代理人卷号2011P00690US01的“同步全桥接功率振荡器(SynchronousFull-BridgePowerOscillator)”；由PerryCzimmek和MikeHornby专利技术且标识为代理人卷号2011P00691US01的“同步阵列桥接功率振荡器(SynchronizedArrayBridgePowerOscillator)”；由PerryCzimmek和MikeHornby专利技术且标识为代理人卷号2011P00692US01的“具有腿部感应器的同步阵列功率振荡器(SynchronizedArrayPowerOscillatorwithLegInductors)”；和由PerryCzimmek专利技术且标识为代理人卷号2011P00694US01的“适应性电流限制振荡器起动器(AdaptiveCurrentLimitOscillatorStarter)”。
技术介绍
本专利技术的实施例总体涉及加热末端燃料喷射器，并且更特别地涉及感应加热燃料喷射器中的热传递。对改善内燃发动机的排放质量存在持续的需求。同时，存在压力来在维持最大的燃料经济性的同时使发动机曲柄摇转时间(cranktimes)和从接通到开走的时间最小化。那些压力适用于由比如乙醇等替代燃料供给燃料的发动机以及由汽油供给燃料的发动机。在低温发动机起动期间，常规的火花点火内燃发动机的特征在于高的碳氢化合物排放以及差的燃料点火和燃烧性。除非发动机已经在停止和热浸泡之后处于高温，曲柄摇转时间可能会过长，或者发动机可能完全不起动。在较高的速度和载荷下，操作温度升高并且燃料雾化和混合改善。在实际的发动机冷起动期间，实现起动所必需的浓缩(enrichment)留下非化学计量比的燃料供给，其物化为高排气尾管碳氢化合物排放。最糟的排放是在发动机操作的前几分钟，之后催化剂和发动机接近操作温度。关于由乙醇供给燃料的车辆，随着燃料的乙醇百分数增大至100%，冷起动的能力逐渐变低，导致一些制造商去包括双燃料系统，在其中发动机起动是由常规汽油供给燃料，而发动机运行是由乙醇品位供给燃料。这种系统是昂贵且多余的。对于冷起动排放和低温时的起动困难的另一解决方案是将燃料预加热至这样一种温度，在该温度，燃料在被释放至歧管或者大气压时快速地蒸发或者立即蒸发(“闪急沸腾”)。就燃料状态而言，预加热燃料复现了热发动机。若干预加热方法已经被提出，其大部分涉及在燃料喷射器中预加热。燃料喷射器被广泛用于定量供应燃料到汽车发动机的进气歧管或者气缸中。燃料喷射器一般包括：容纳一定体积的加压燃料的壳体、燃料入口部分、容纳针阀的喷嘴部分和比如电磁螺线管、压电致动器或者用于致动针阀的另一机构等电动机械致动器。当针阀被致动时，加压燃料通过阀座中的孔口喷出并进入发动机中。在预加热燃料中已经使用的一种技术是以随时间变化的磁场来感应地加热包括燃料喷射器的金属元件。具有感应加热的示例性燃料喷射器在美国专利No.7,677,468以及美国专利申请No.20070235569、20070235086、20070221874、20070221761和20070221747中公开，它们的内容在此通过引用整体并入本文。该能量在适于在几何结构和材料上被通过随时间变化的磁场诱发的磁滞和涡电流损耗加热的部件内被转换成热量。感应燃料加热器不但有利于解决与汽油系统相关联的上述问题，而且还有利于预加热乙醇品位燃料，用以在没有多余汽油燃料系统的情况下实现成功的起动。一旦有用的加热方法可获得后，下一挑战就是将来自适当的损耗部件的热量传递至待加热的燃料。常规方法包括从选择性地受到加热的金属部件到燃料的对流和传导热传递。这些常规方法受到由所涉及材料的热传导性和表面面积施加的限制。如果某人尝试简单地通过增加选择性地受到加热的部件的温度来增加进入给定体积的流体中的热通量，则结果是对于那个新的较高温度常常超过燃料的蒸气压力，并且产生蒸发燃料的壁膜，即膜态沸腾模态(regime)，其于是降低热传导性，因为向气体中传递热量不如向液体中传递热量有效。本专利技术的实施例提供改善了的热传递、克服与替代解决方案相关联的困难并且避免产生膜态沸腾。
技术实现思路
本专利技术的实施例改善超出自由对流和传导热传递热交换器方法的可变喷雾喷射器的热传递。依据本专利技术的一个或多个实施例，选择性地受到加热的部件可以具有通过核态沸腾使热传递最大化的表面。众多的试验研究已寻求通过对流以及传导来使热传递最优化，在所述对流中湍流、混合和流体运动被增强，在所述传导中表面面积被最大化并且流体在该表面上的停留时间被最大化。在对流和传导被最大化的同时，呈沸腾形式的相变的产生被仔细地避免，用以防止由于气体分量而在流动中发生的明显的定量供应质量流量变动，以及在膜态沸腾生成蒸气的隔离表面的情况下的热传导的下降。依据本专利技术的实施例，沸腾未被避免。相反，沸腾被增强、促进并局限于核态沸腾，由此有利地加快热传递。此外，在所谓的过冷核态沸腾中，甚至在流体的蒸气压力以下，核态沸腾都可以被促进。本专利技术的一个或多个实施例特意地生成温度梯度和成核场所，用于有利地产生蒸气气泡，从而使得相对较小蒸气气泡的相对较大量的产生和脱离生成比正常自由对流和传导热通量的相变热通量更大的相变热通量。附图说明图1是示出示例性的被感应加热的可变喷雾燃料喷射器的图。图2a和2b示出了依据本专利技术的实施例的示例性成核加热器表面。图3a-3c示出了依据本专利技术的实施例的原理核态沸腾。图4是基于大约1934年的“拔山沸腾曲线(NukiyamaBoilingCurve)”示出原理沸腾模态的简化版本的图形。图5是基于日本2007年的“AboutPoolBoilingCHFinDifferentWettabilityLiquids”的作者Park(朴)、Fukuda(福田)和Liu(刘)的测量数据在两种压力下的乙醇原理沸腾模态的图形。具体实施方式本专利技术的实施例在这里被描述为在具有感应加热损耗部件的可变喷雾燃料喷射器中实施。参见图1，其是一种感应加热可变喷雾燃料喷射器，基本配置包括对燃料供给源的密封方法，即O形圈10，其位于供给源与燃料入口管14结构之间。电连接器12提供一种手段来将电能传导至螺线管阀线圈13和感应加热器线圈16。适当的损耗部件，其表面18将提供用于核态沸腾热传递的控制表面，被绕线筒(bobbin)15围绕，但是通过热屏障或者隔离体与损耗部件分开。加热器线圈16被放置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有热交换器的可变喷雾喷射器，包括：损耗部件；被配置成促进核态沸腾热传递的表面；和在待加热流体与所述表面之间的流体和气体联接部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.22 US 61/478,4041.一种具有热交换器的可变喷雾喷射器，包括：损耗部件；被配置成促进核态沸腾热传递的表面；和在待加热流体与所述表面之间的流体和气体联接部，其中所述表面被构造为具有波峰和波谷，以改变所述损耗部件的厚度，并且其中，所述表面被带孔眼的箔片屏蔽。2.如权利要求1所述的可变喷雾喷射器，其中，所述表面被构造用以生成用于发展核态沸腾的成核场所。3.如权利要求1所述的可变喷雾喷射器，其中，所述表面通过带孔眼的箔片来构造。4.如权利要求1所述的可变喷雾喷射器，其中，所述表面通过帘栅来构造。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：P齐梅克，H萨亚，
申请(专利权)人：大陆汽车系统美国有限公司，
类型：
国别省市：