CN100572794C - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明燃料喷射阀的特征在于,在具有固定阀座(29)的阀座体(16)的下游设置一个孔盘(23),该孔盘具有至少一个排出孔(24)。在排出孔(24)的紧上游设置一个带有环形入流空腔(26)的入流孔口(19)。阀座体(16)这样覆盖入流空腔(26),使得下游的孔盘(23)的排出孔(24)被覆盖。阀座体(16)的位于孔盘(23)对面的边界面(30)这样构成,使得从出口(27)起输入孔口(19)的高度在第一区段(30a)中持续减小直至所述至少一个排出孔(24),而输入孔口(19)的高度在径向向外的第二区段(30b)中很大程度上是恒定的。该燃料喷射阀特别适合用在混合压缩、外部点火式内燃机的燃料喷射装置中。

Description

燃料喷射阀
现有技术
本发明涉及根据独立权利要求所述类型的燃料喷射阀。
由DE 42 21 185 A1已公知一种燃料喷射阀,该燃料喷射阀在固定阀座的下游具有一个带有多个排出孔的孔盘。该孔盘首先通过冲压设置至少一个排出孔,该排出孔与阀纵轴线平行地延伸。然后该孔盘在其具有排出孔的中心区域中通过拉深塑性变形,以致排出孔相对于阀纵轴线倾斜地延伸并在流动方向上截锥形或锥形地扩宽。以此方式与直至当时已知的喷射阀相比达到由排出孔输出的介质的良好处理和射束的良好稳定性,但设置排出孔的该孔盘其制造过程非常费事。排出孔设置在阀座体中的出口的紧下游,由此直接入流,其中排出孔本身确定了最窄的通流横截面。
由JP 2001-046919 A公知了一种燃料喷射阀,其中在阀座的下游具有一个带有多个排出孔的孔盘。这里在阀座体的出口与孔盘之间构造有一个大直径的输入孔口,它形成用于排出孔的环形入流空腔。孔盘的排出孔与输入孔口和环形入流空腔直接通流连接并且在此情况下被输入孔口的上边界覆盖。换句话说,确定输入孔口进入处的出口与排出孔完全偏移。由于排出孔相对于阀座体中的出口的径向偏移,得到燃料的S形的流动走向,这是一种促进雾化的措施,但其中排出孔以不利的方式构成最窄的流通横截面并且使雾化品质下降。确定流体的S形流动走向的输入孔口具有持续恒定的高度。
本发明优点
根据本发明的具有独立权利要求特征部分特征的燃料喷射阀具有的优点是,以简单方式实现了燃料的均匀的精细雾化,其中,以极小的燃料液滴达到特别高的燃料处理质量和雾化品质。这以有利方式由此实现:在阀座体中在排出孔上游设置一个具有环形入流空腔的输入孔口,该输入孔口大于阀座下游的出口。以此方式,阀座体即已承担孔盘中影响流动的功能。在一个特别有利的方式中,通过输入孔口的构造达到流动中的S形运动以改善燃料雾化,因为阀座体用输入孔口的上边界覆盖了孔盘的排出孔。通过输入孔口高度从出口起直到孔盘中的排出孔持续减小,流体在输入孔口中以有利方式促进雾化地被加速。
流入进入平面的流体的水平速度分量不受到进入平面上相应排出孔的壁的阻碍,以致燃料束在离开排出孔时具有在入流空腔中产生的水平分量的所有强度并由此以最大雾化散射开。
通过在从属权利要求中所述的措施可得到在独立权利要求中给出的燃料喷射阀的有利的进一步构型及改进。
特别有利的是,在阀座下游,在孔盘上游在所述至少一个排出孔上方在设置在入流空腔中一个可入流的通流面积小于排出孔的进入平面的面积,其中,该通流面积作为其进入平面区域中的排出孔周长与输入孔口的入流空腔中的自由高度的乘积来计算。
借助电镀的金属沉积能以有利方式特别精确地且成本合理地以可再现的方式大批量同时制造孔盘。此外该制造方法允许特别大的构型自由度,因为孔盘中的孔的轮廓可自由选择。
附图
本发明实施例在附图中简要表示出并且在下面的描述中进行详细说明。附图示出:
图1一个部分表示出的喷射阀,
图2图1中的局部II的放大图,具有根据本发明构成的入流空腔及
图3具有第二实施方式的相同局部II。
实施例的说明
图1中部分地表示出呈用于混合压缩、外部点火式内燃机的燃料喷射装置的喷射阀形式的阀作为一个实施例。该喷射阀具有一个仅示意表示的、构成阀壳体的一部分的、管状的阀座载体1,在其中与阀纵轴线2同心地构造有一个纵向孔口3。在该纵向孔口3中设置有一个例如管状的阀针5,该阀针在其下游端部6上与一个例如球形的阀关闭体7固定连接,在该阀关闭体的周边上设置例如五个用于供燃料从旁边流过的扁平部8。
喷射阀的操作以公知方式例如以电磁方式来实现。为了使阀针5轴向运动并由此为了抵抗一个未示出的复位弹簧的弹簧力打开喷射阀或关闭喷射阀,使用一个示意表示的电磁回路,它具有电磁线圈10、衔铁11和铁芯12。衔铁11与阀针5的背离阀关闭体7的端部例如通过借助激光构成的焊缝来连接并且与铁芯12对齐。
在阀座载体1的位于下游的端部中,例如通过焊接密封地安装了一个阀座体16。阀座体16在其背离阀关闭体7的下端面17上阶梯状构成,其中在中部区域环绕阀纵轴线2圆形地设置一个凹腔20,在该凹腔中装有一个例如单层的、扁平的孔盘23。该孔盘23具有至少一个、但理想地两个至四十个排出孔24。在凹腔20的上游并由此在孔盘23的排出孔24的上游,在阀座体16中设置一个输入孔口19,通过该输入孔口使燃料流入各个排出孔24。在此,输入孔口19具有大于阀座体16中的出口27的开口尺寸的直径,来自该出口的燃料流入到输入孔口19中并最后流入排出孔24中。
根据本发明,输入孔口19尤其构成在排出孔24的直接入流的区域中,具有特殊的几何形状。输入孔口19的与出口27相比直径较大的环形区域放大地表示在图2及3中,借助这些图来详细说明并且在下面被称为入流空腔26。
阀座体16与孔盘23的连接例如通过一个环绕的并且密封的、借助激光形成的焊缝25来实现,该焊缝设置在输入孔口19外部。在孔盘23固定后,该孔盘位于凹腔20内,与端面17相比沉入。
带有孔盘23的阀座体16在纵向孔口3中的进入深度确定了阀针5的行程的大小,因为阀针5的一个终端位置在电磁线圈10未被激励时通过阀关闭体7贴靠在阀座体16的在下游锥形收缩的阀座面29上来确定。阀针5的另一终端位置在电磁线圈10被激励时例如通过衔铁11贴靠在铁芯12上来确定。因此,阀针5的这两个终端位置之间的距离就是行程。
替换在图1中所示的实施例,孔盘23例如也可以两层式构成,以两个功能平面上下叠置。
孔盘23的排出孔24与输入孔口19和环形入流空腔26直接通流连接并且在此被入孔口19的上限界覆盖。换句话说,确定输入孔口19的入口的出口27与排出孔24存在完全错开。基于排出孔24相对于出口27的该径向错开,得到了介质、这里为燃料的S形的流动走向。
由于在孔盘23前面和内部具有多个强烈流动转向的该所谓S运动,流体被挤压成强烈的、促进雾化的湍流。由此特别强地明显形成横向于流动的速度梯度。该速度梯度表达横向于流动的速度变化,其中,流体中部的速度明显大于壁附近的速度。由速度差引起的提高的流体中剪应力有利于在排出孔24之后分裂成精细的小滴。根据本发明,通过输入孔口19或者说入流空腔26的特定的几何形状,流体通过其持久加速还附加地在其雾化方面受到积极影响,由此可达到更进一步改善地分裂成精细小滴。
孔盘23例如借助电镀金属沉积制造,其中尤其是借助横向过渡生长技术制造单层的孔盘23是有利的。也可想到用冲压技术制造孔盘23。排出孔24以理想方式具有喇叭形的或拉伐尔喷嘴式的轮廓。就横截面而言,排出孔24可以例如具有圆形的、椭圆的或者多角的形状。
图2表示图1中一个放大的局部II,以表示出输入孔口19或者在阀座体16的边界面30与孔盘23之间的入流空腔26的几何结构。阀座体16这样构型,使得边界面30从出口27(直径D1)起向孔盘23方向在第一区段30a中朝直径D2倾斜地径向向外持续倾斜下降。在直径D2的区域中在边界面30中设置一个阶梯或一个折曲,从该折曲起径向向外跟随输入孔口19的第二区段30b,该第二区段很大程度上垂直于阀纵轴线2通过边界面30限制边界。在第一区段30a中在流动方向上看输入孔口19的高度持续减小,而第二区段30b则具有很大程度上恒定的高度。在此,从边界面30的第一区段向第二区段的过渡处(直径D2)位于排出孔24的紧前面,直接邻接排出孔24的边界棱边或位于排出孔24上方。这导致:在所述至少一个排出孔24的垂直于阀纵轴线2延伸的进入平面31的上面仅存在入流空腔26的一个小的高度并且流体在从出口27起朝向排出孔24的路径上持续地促使雾化地加速。包括相对于排出孔24径向向外的后空间R在内的整个输入孔口19的直径以用D3来表示。
理想的方式是,在入流空腔26中在排出孔24上面的假想的可入流的垂直通流面积小于排出孔24的进入平面31的面积,该通流面积作为其进入平面31区域中的排出孔24的周长与入流空腔26中的自由高度的乘积来计算。如果在孔盘23的所有排出孔24上遵循该关系,则达到极高的雾化品质。
在前述大小关系下,该假想的通流面积是流动路径中最小的待测量流量的横截面。排出孔24的进入平面31对进入它的流体提供的横截面积大于由通流面积32预定量的通流量所需的横截面积。因此,流体在进入平面31中完全与排出孔24的壁分离。流入进入平面31中的流体的水平速度分量不受到排出孔24在进入平面31上的壁的阻碍,以致燃料束在离开排出孔24时具有在入流空腔26中产生的水平分量的全部强度并因此以最大雾化散开。
图3以与图2可比较的局部的放大图表示出另一根据本发明构成的、作为输入孔口19的环形区域的入流空腔26。在该实施例中阀座体16的边界面30从出口27抛物线形地、凸形拱曲地延伸,其中,边界面30的第一区段30a在所述至少一个排出孔24上面平滑地过渡到很大程度上垂直于阀纵轴线2延伸的、具有恒定高度的第二区段30b。

Claims (7)

1.用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀,具有阀纵轴线(2),具有一个具有固定的阀座(29)的阀座体(16),具有一个与该阀座(29)配合作用的阀关闭体(7),该阀关闭体可沿阀纵轴线(2)轴向运动,并且具有一个安置在阀座(29)下游的孔盘(23),该孔盘具有至少一个排出孔(24),并且具有一个在阀座体(16)的直径较小的出口(27)与所述至少一个排出孔(24)之间的输入孔口(19),其特征在于:阀座体(16)的与孔盘(23)相对置的边界面(30)这样构成,使得从出口(27)起输入孔口(19)的高度在第一区段(30a)中持续减小直至所述至少一个排出孔(24),而输入孔口(19)的高度在径向向外的第二区段(30b)中很大程度上是恒定的,在设置在孔盘(23)上游的输入孔口(19)中在所述至少一个排出孔(24)上面的一个假想的能入流的通流面积小于排出孔(24)的进入平面(31)的面积,该通流面积作为其进入平面(31)区域中的排出孔(24)的周长与输入孔口(19)中的自由高度的乘积计算出。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀,其特征在于:第一区段(30a)由一个平面的、倾斜延伸的边界面(30)限定边界。
3.根据权利要求1的燃料喷射阀,其特征在于:第一区段(30a)由一个抛物线形拱曲的边界面(30)限定边界。
4.根据以上权利要求中一项的燃料喷射阀,其特征在于:从第一区段(30a)向第二区段(30b)的过渡处位于所述至少一个排出孔(24)的紧前面,直接邻接所述至少一个排出孔(24)的边界棱边或位于所述至少一个排出孔(24)上面。
5.根据权利要求1至3中一项的燃料喷射阀,其特征在于:所述至少一个排出孔(24)具有喇叭形的或拉伐尔喷嘴式的轮廓。
6.根据权利要求1至3中一项的燃料喷射阀,其特征在于:孔盘(23)借助电镀金属沉积或冲压技术制成。
7.根据权利要求1至3中一项的燃料喷射阀,其特征在于:在孔盘(23)中设置两个到四十个之间的排出孔(24)并且在输入孔口(19)中在每个排出孔(24)上面的能入流的通流面积小于对应排出孔(24)的进入平面(31)的面积。
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