CN100447401C - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料喷射阀(1)、尤其是用于直接将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀，它具有：一个阀闭合体(4)，该阀闭合体与构造在阀座体(5)上的阀座面(6)共同作用以形成密封面；及至少一个设置在该密封面下游的喷射口(7)。该喷射口(7)具有一个导向区域(38)及一个设置在其喷射侧的端部上的排出区域(39)。排出区域(39)从由导向区域(38)到排出区域(39)的一个过渡部位(40)起阶台状地以至少一个第一阶台(41)和/或至少部分连续地扩宽。一个从导向区域(38)在过渡部位(40)上以一个射束角(46)排出的基本上均匀扩宽的燃料射束(42)在一个距离(s)后以一个间隙(44)的间隙尺寸(47)通过排出区域(39)的流出侧的端部(43)，其中该间隙尺寸(47)大于零，及在排出区域(39)中在燃料射束(42)与排出区域(39)的内壁之间保留一个第一容积(45)。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射阀，它具有：一个阀闭合体，该阀闭合体与构造在阀座体上的阀座面共同作用以形成密封面；及至少一个设置在该密封面下游的喷射口，该喷射口具有一个导向区域及一个设置在其喷射侧的端部上的排出区域，其中排出区域从由导向区域到排出区域的一个过渡部位起阶台状地以至少一个第一阶台和/或至少部分连续地扩宽。

背景技术

例如由DE 199 37 961 A1公开了一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀具有阶梯状的喷射口。喷射口在此被分成一个通孔及一个喷射侧或流出侧的排出区域，其中该排出区域在形状、轮廓及尺寸方面与该通孔不同。

由上述文献中公知的燃料喷射阀的缺点尤其是，在相应扩宽地从通孔排出燃料射束的情况下，燃料射束的排出区域的部分可直接加载燃料。此外，排出区域与燃料射束在轮廓及尺寸方面相同的情况下，排出区域中不保留其它的容积。由于这两个缺点，在喷射过程后在喷射口的区域中仍留有燃料，因为几乎不可能形成在喷射过程结束后从喷射口的区域清除燃料的气体涡流。因此在短的工作持续时间后形成了这样一些燃烧沉积物，这些燃烧沉积物对燃料喷射阀的继续工作产生不利影响。此外在喷射过程后在喷射口的区域中留有的燃料残余使废气量及燃料消耗增加。

另外，长/宽比及燃料压力仅可不充分地适配不同内燃机的不同要求。

发明内容

按照本发明，提出了一种燃料喷射阀，它具有：一个阀闭合体，该阀闭合体与构造在阀座体上的阀座面共同作用以形成密封面；及至少一个设置在该密封面下游的喷射口，该喷射口具有一个导向区域及一个设置在其喷射侧的端部上的排出区域，其中排出区域从由导向区域到排出区域的一个过渡部位起阶台状地以至少一个第一阶台和/或至少部分连续地扩宽，其中，一个从导向区域在过渡部位上以一个射束角排出的基本上均匀扩宽的燃料射束在一个距离后以一个间隙的间隙尺寸通过排出区域的流出侧的端部，其中该间隙尺寸大于零，及在排出区域中在燃料射束与排出区域的内壁之间保留一个第一容积，其中：该第一容积具有一个纵截面积，并且表征该第一容积的特征数根据以下公式来计算：

$B=\frac{|D\·\mathrm{\π}\·\mathrm{Ag}|}{|d\·\mathrm{\π}\·s|}$

式中：D是纵截面积的重心之间的一个第一直径，d是燃料射束在距离的一半处的一个第二直径，及特征数不小于0.5且不大于2.5。

相比之下，根据本发明上述方案的燃料喷射阀具有其优点，即可有效地防止在喷射口的区域中的燃料沉积。

此外，在保持间隙尺寸的情况下，喷射口的长/宽比及燃料压力可自由改变及选择。因此可用特别简单的方式实现燃料喷射阀的喷射性能对不同的内燃机的适配。雾化、废气量及燃料消耗得到改善。

通过在下面说明中描述的措施可实现在上述方案中给出的燃料喷射阀的有利的进一步改进。

有利的是，根据上述方案中所给出的公式确定剩余的第一容积的大小，间隙尺寸不大于0.3mm且不小于0.1mm，因为以此方式对于喷射口或排出区域的不同的几何结构也获得了最佳设定的第一容积。保证了第一容积中的最佳的涡流形成并可靠地防止了排出区域的内壁与燃料射束之间的抽吸作用。

此外有利的是，导向区域与排出区域彼此同心地设置。由此有助于在第一容积中形成特别均匀的涡流。

通过在喷射方向上锥状地扩宽的、从导向区域到排出区域的过渡部位，燃料射束能以有利的方式被导向。由此，燃料射束的几何特性可适配于排出区域的几何特性。

通过排出区域的圆柱形的构型，可使排出区域特别简单地制作。

如果导向区域伸入到排出区域中和/或排出区域首先逆着喷射方向连续地扩宽，则也有助于涡流的形成。

有利的是，该燃料喷射阀用于直接将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。

附图说明

在附图中简化地示出了本发明的实施例，在以下的说明中对其详细地描述。

图1根据现有技术的燃料喷射阀的一个例子的示意性截面图，

图2根据本发明的燃料喷射阀的第一实施例在喷射口的区域中的示意性截面图，及

图3根据本发明的燃料喷射阀的第二实施例在喷射口的区域中的示意性截面图。

具体实施方式

下面举例说明本发明的实施例。在各附图中相一致的部件设置有相一致的参考标号。但在借助图2及图3详细说明本发明的优选实施例前，为了更好地理解本发明而借助图1来简短地说明一个燃料喷射阀的基本组成部分。

图1中所示的燃料喷射阀1的第一实施例以一个用于混合压缩的外源点火式内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀1的形式来构造。该燃料喷射阀1尤其适用于直接将燃料喷射到一个内燃机的未示出的燃烧室中。

燃料喷射阀1由一个喷嘴体2组成，在该喷嘴体中设置有一个阀针3。阀针3与一个阀闭合体4形成功能连接，该阀闭合体与一个设置在阀座体5上的阀座面6共同作用以形成密封面。在该实施例中，燃料喷射阀1涉及一种向内打开的燃料喷射阀1，该燃料喷射阀具有一个例如通过简单钻孔来制造的喷射口7。喷射体2通过一个密封件8对一个电磁线圈10的外磁极9密封。电磁线圈10被封装在一个线圈壳体11中并被缠绕在一个线圈架12上，该线圈架靠置在电磁线圈10的内磁极13上。内磁极13及外磁极9通过一个变窄部分26彼此分开并通过一个非铁磁性连接部件29彼此相连接。电磁线圈10通过导线19由可通过电插接触头17输入的电流来激励。该电插接触头17被一个塑料外壳18包围，该塑料外壳可被压力注射成型在内磁极13上。

阀针3在一个阀针导向件14中被导向，该阀针导向件被构造成盘状的。一个配对的调节盘15用作行程调节。在调节盘15的另一个侧上设置有一个衔铁20。该衔铁通过一个第一法兰21而与阀针3形成了构成传力链的连接，该阀针通过一个焊缝22与该第一法兰21相连接。在第一法兰21上支撑着一个复位弹簧23，在燃料喷射阀1的该结构形式中通过一个套管24对该复位弹簧预加载。

在阀针导向件14中、在衔铁20中及在一个导向部件36上延伸着一些燃料通道30、31及32。燃料通过中心的燃料输入部分16输入并通过一个过滤部件25过滤。燃料喷射阀1通过一个密封件28对一个未进一步示出的燃料分配导管密封并通过另一个密封件37对一个未进一步示出的缸盖密封。

在衔铁20的喷射侧的侧上设置有一个环形的缓冲件33，该缓冲件由一种弹性体材料构成。该缓冲件靠置在第二法兰34上，该第二法兰通过一个焊缝35材料接合地与阀针3相连接。

在燃料喷射阀1的静止状态中，衔铁20由复位弹簧逆着其升程方向这样地加载，使得阀闭合体4密封靠置地保持在阀座面6上。当电磁线圈10被激励时，该电磁线圈建立一个磁场，该磁场使衔铁20逆着复位弹簧23的弹簧力在升程方向上运动，其中行程通过一个在静止位置中位于内磁极13与衔铁20之间的工作间隙27来预给定。衔铁20也在升程方向上带动第一法兰21，该第一法兰与阀针3相焊接。与阀针3形成连接的阀闭合体4从阀座面6抬起，且燃料通过喷射口7喷射出来。

如果线圈电流被切断，则衔铁20在磁场足够衰减后通过复位弹簧23的压力而从内磁极13落下，由此，与阀针3形成连接的第一法兰21逆着升程方向运动。阀针3由此也在相同的方向上运动，由此使阀闭合体4座落在阀座面6上并使燃料喷射阀1关闭。

图2表示根据本发明的燃料喷射阀1的第一实施例在喷射口7的区域中的示意性截面图。喷射口7由一个设置在流入侧的导向区域38及一个设置在过渡部位40或对此的第一阶台41后面喷射侧的排出区域39组成。直角的阶台41使导向区域38在过渡部位40后扩宽成圆柱形延伸的排出区域39。在该实施例中，导向区域38与排出区域39彼此同轴地设置。

在该实施例中，一个从导向区域38排出到排出区域39或未示出的燃烧室的燃料射束42由虚线表示。该燃料射束42在从导向区域38排出时从过渡部位40起以一个射束角46锥状地扩宽。在该实施例中，燃料射束42同轴地从导向区域8排出，其中排出区域39的燃料射束42的外边界在排出区域39的流出侧的端部43上在保持一个具有间隙尺寸47的间隙44的情况下排出。在此情况下，该间隙尺寸47大于0。这里具有间隙尺寸47的间隙44出现在燃料射束42与流出侧的端部43之间的最短的距离上。在此，燃料射束42的外边界在过渡部位40与间隙44之间走过一个距离s。

在喷射过程中，在排出区域39中在间隙44、燃料射束42的外边界及排出区域39的内壁之间未被燃料射束42加载地形成一个第一容积45。在喷射过程期间，该第一容积45中的压力下降并因此促使燃料蒸发。这在容积45中形成了气体涡流，该气体涡流尤其在喷射过程结束后有助于从喷射口7除去燃料残余。

在第一容积45的纵截面中出现的纵截面积Ag具有一些重心48，这些重心的距离体现为第一直径D。在此情况下，平的纵截面通过排出区域39的一个未示出的中心轴线。第二直径d也在这样一个纵截面中出现在两个点之间，这两个点在燃料射束42的外边界上位于距离s的一半处。

在所示的实施例中，间隙尺寸在0.1与0.3mm之间，优选为0.2mm。

为了使第一容积中的涡流形成变得最优，在所示实施例中，表征第一容积的特征数B最小为0.5，最大为2.5，优选为1.5。

该特征数B根据以下公式来计算：

$B=\frac{|D\·\mathrm{\π}\·\mathrm{Ag}|}{|d\·\mathrm{\π}\·s|}$

式中所有的有量纲的量用mm或mm²给出。

图3表示根据本发明的燃料喷射阀1的第二实施例在喷射口7的区域中的示意性截面图，该第二实施例与图2中的第一实施例功能相同，但以两件式的实施方式构造。

与图2中的第一实施例不同，导向区域38伸到排出区域39中，其中过渡部位40在喷射方向上锥状地扩宽。此外，排出区域39从过渡部位40的喷射侧的端部起首先逆着喷射方向延伸，以便然后过渡到一个圆柱形区域，该圆柱形区域一直延续到排出区域39的喷射侧的端部43。

本发明不被限制在所述的实施例上，并且也适用于向外打开的燃料喷射阀或多孔阀。

Claims (9)

1.燃料喷射阀(1)，它具有：一个阀闭合体(4)，该阀闭合体与构造在阀座体(5)上的阀座面(6)共同作用以形成密封面；及至少一个设置在该密封面下游的喷射口(7)，该喷射口具有一个导向区域(38)及一个设置在其喷射侧的端部上的排出区域(39)，其中排出区域(39)从由导向区域(38)到排出区域(39)的一个过渡部位(40)起阶台状地以至少一个第一阶台(41)和/或至少部分连续地扩宽，其中，一个从导向区域(38)在过渡部位(40)上以一个射束角(46)排出的基本上均匀扩宽的燃料射束(42)在一个距离s后以一个间隙(44)的间隙尺寸(47)通过排出区域(39)的流出侧的端部(43)，其中该间隙尺寸(47)大于零，及在排出区域(39)中在燃料射束(42)与排出区域(39)的内壁之间保留一个第一容积(45)，其特征在于：该第一容积(45)具有一个纵截面积Ag，并且表征该第一容积(45)的特征数B根据以下公式来计算：

$B=\frac{|D\·\mathrm{\π}\·\mathrm{Ag}|}{|d\·\mathrm{\π}\·s|}$

式中：

D是纵截面积Ag的重心(48)之间的一个第一直径D，

d是燃料射束(42)在距离s的一半处的一个第二直径d，及

特征数B不小于0.5且不大于2.5。

2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：间隙尺寸(47)不大于0.3mm且不小于0.1mm。

3.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：导向区域(38)与排出区域(39)彼此同心地设置。

4.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：过渡部位(40)在喷射方向上锥状地扩宽。

5.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：排出区域(39)是圆柱形的。

6.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：导向区域(38)伸入到排出区域(39)中。

7.根据权利要求6的燃料喷射阀，其特征在于：在过渡部位(40)的喷射侧的端部上，排出区域(39)首先逆着喷射方向连续地扩宽。

8.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：排出区域(39)在流出侧的端部(43)的区域中是圆柱形的。

9.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：该燃料喷射阀用于直接将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。

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