CN102159827A - 用于流体雾化的阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于流体雾化的阀，尤其用于内燃机的燃料喷射装置或排气装置的喷射阀和/或计量阀，设有：阀座体(12)，该阀座体具有一个包围阀孔(13)的阀座(14)；在该阀孔(13)的下游贴靠在该阀座体(12)的端面上的喷射孔盘(17)，该喷射孔盘具有至少一个径向上相对该阀孔(13)错开的喷射孔(18)；位于阀孔(13)与所述至少一个喷射孔(18)之间的入流空腔(19)。为了成本有利地、可再现地制造稳定的、防腐蚀的、改善喷射流体的雾化的喷射孔盘(18)，所述入流空腔(19)由至少一个凹陷(20)构成，该凹陷这样地布置在所述喷射孔盘(17)的向着所述阀座体(12)的盘面中，使得所述凹陷(20)的一部分伸入到所述阀孔(13)中及所述凹陷(20)的剩余部分被所述阀座体(12)覆盖。所述至少一个喷射孔(18)在所述凹陷(20)的被所述阀座体(12)覆盖的部分中在背离所述阀孔(13)的凹陷壁附近开在所述凹陷(20)的底部(201)中。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于流体雾化的阀，尤其涉及用于内燃机中的燃料喷射装置或排气装置的喷射阀和/或计量阀。
背景技术
在公知的用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀(DE 10 2006 041475A1)中作成圆形凹陷的入流空腔被开在阀座体向着喷射孔盘的端面中及通过阀孔及喷射孔向着阀座载体的孔口延伸到喷射孔盘中。喷射孔的孔轴线相互地及相对阀座体的轴线平行地定向。设置在一个部分圆上的喷射孔均具有相同的形状，它们的轮廓被作成三角形、切割的三角形、半圆形、切割的半圆形、半椭圆形、切割的半椭圆形、切割成圆角的三角形、具有圆角进入边缘的半圆形或半椭圆形或类似形状。在此情况下所有喷射孔形状形成这样的轮廓，即在入流侧对面的一侧上、也就是径向上向外地设有喷射孔。通过该轮廓使直接离开喷射孔后扇形展开的流体射束在径向外部区域中又产生收缩，以致在喷射出的流体的空心锥层的外部区域中剩留比包络面相对大的细液滴。在具有吸管喷射装置的内燃机中使用该喷射孔几何结构来达到：在外部点火的内燃机的初始起动周期中(冷起动)喷射出的燃料射束的外部细液滴作为壁膜沉积在吸管壁上。由此在初始起动周期中仅是存在于射束中心的细雾化的细液滴及相应高的燃料蒸汽分量直接到达燃烧室，处理较差的混合成分较迟才输入燃烧室中，以致在起动周期中使处理最好的混合成分施加到燃烧室中及在时间期间使废气排放显著减小。
发明内容
根据本发明的具有权利要求1的特征的阀具有成本上有利地及可重复地制造的、具有改善的喷射流体-例如燃料或尿素水溶液-的雾化的喷射孔盘。该喷射孔盘适合于由一种非腐蚀性材料如不锈钢来大批量地制造，其中用于凹陷冲压及喷射孔精细冲压的节拍时间可保持很小。通过将入流空腔阀座体移到喷射孔盘中使用于阀座体加工的附加成本得到节约。通过在喷射孔盘中设置代表入流空腔的凹陷-该凹陷一方面一直延伸在阀孔的下面及另一方面在喷射孔的区域中被阀座体覆盖，将产生流体的S形摆动，在摆动时由阀孔排出的流体两次地偏转。该S形摆动将促使喷射孔中支持雾化的流体扇形展开。此外当对于喷射孔盘的稳定性及强度足够的厚度的情况下通过凹陷使喷射孔长度这样地缩短，以致喷射孔流体可对于理想雾化足够强的扇形展开地由每个喷射孔喷出，即排流矢量在喷射孔中并非平行地被束缚。
通过其它权利要求中所述的措施可得到在权利要求1中给出的阀的有利的进一步构型及改进。
根据本发明的一个有利的实施形式在凹陷中的至少一个喷射孔被设置在凹陷的背离阀孔的壁的附近，其中凹陷的底面积比至少一个喷射孔的横截面大多倍。由此在凹陷内喷射孔的流体进入区域中形成一个具有与喷射孔盘的垂直轴线平行的涡流轴线的横向涡流系统。该横向涡流系统通过流体旋转来支持由相应的喷射孔喷射出的流体射束的扇形展开。
根据本发明的一个有利的实施形式至少一个凹陷具有圆形，长圆形或椭圆形的横截面。通过这样一个横截面形状可合乎目的地影响横向涡流系统。
根据本发明的一个有利的实施形式至少一个喷射孔可相对盘面垂直地或倾斜地被冲压出，其中倾斜线向着盘中心延伸。通过至少一个喷射孔的这种倾斜由凹陷到喷射孔产生出一个最大的流体偏转，由此在极端情况下在喷射孔中产生出一个两相区域(流体，空气)。在此情况下流体通过偏转力被压到喷射孔壁的一个部分上，该部分位于喷射孔入流侧的对面。通过压在喷射孔壁上的偏转力使流体沿喷射孔壁被压宽。该流体就其横截面来说变形成一侧贴靠在喷射孔壁上的一个月牙及沿喷射孔圆周扇形地展宽。由此由喷射孔喷射出一个改善了雾化的扇形展开的流体薄层。
在至少一个凹陷中具有多个喷射孔的情况下喷射孔被这样地布置在至少一个凹陷中，以致由喷射孔排出的燃料射束的流体矢量为相互发散的，因此由各喷射孔喷射出的流体扇面不相交。
附图说明
在以下说明中将借助附图中所示的实施例来详细描述本发明。附图表示：
图1：的区段地表示的一个用于流体雾化的阀的纵截面，
图2：根据图1的阀中的喷射孔盘的俯视图，
图3：图2中区段III的一个放大的底视图，
图4：具有一个改型的喷射孔盘的与图1中相同的视图，
图5：图4中喷射孔盘的俯视图，
图6：图5中区段IV的一个放大的底视图，
图7：另一改型的喷射孔盘的俯视图。
具体实施方式
图1中以其喷射侧端部的纵截面区段地表示的阀用于流体的计量喷射及雾化，例如用于内燃机的燃料喷射装置中的燃料的、或为了减小废气中所含氧化氮用于内燃机的排气装置中的尿素水溶液的计量喷射及雾化。
该阀具有一个管状的阀座载体11，它的喷射侧端部由一个阀座体12封闭。阀座体12被移入阀座载体11的该端部中及与该阀座载体材料锁合地、例如通过焊接相连接。阀座体12具有一个阀孔13，该阀孔被一个构成在阀座体12上的阀座14所包围。为了释放关闭的阀孔13使用了一个由致动器、例如一个电磁铁操作的阀针15，该阀针在其端部带有一个球形的阀闭合体16。阀闭合体16通过一个对阀针15加载的、这里未示出的阀闭合弹簧压在阀座14上及在致动器启动时抵抗阀闭合弹簧的弹簧力从阀座上抬起。阀闭合体16的行程大小及由阀闭合体16释放阀孔13的时间确定了通过阀孔13排出的流体量。
为了使处于高压下的由阀孔13排出的流体量细小地雾化在阀孔13的下游阀座体12的前面设置了一个喷射孔盘17，该喷射孔盘最好材料锁合地、例如通过焊接固定在阀座体12的前端。由耐腐蚀的材料、例如不锈钢作成的喷射孔盘17视所需的喷雾图形而定设有一个或多个喷射孔18，这些喷射孔通过入流空腔19与阀孔13形成连接。入流空腔19由至少一个从向着阀座体12的盘面171在喷射孔盘17中开出的凹陷20组成。在这里所示的实施例中入流空腔19总共由两个凹陷20组成，但凹陷20的数目可为任意的及涉及所需的喷雾图形及喷射孔18的数目。凹陷20相互错开地以相同的圆周角布置在一个同心的部分圆上。凹陷最好被冲压在喷射孔盘17中及具有一个圆形的、长圆形或椭圆形的形状。在此情况下凹陷的底部201可为凹拱形(图1)或平的(图4)，其中底部201的底面积比在凹陷20的底部201中开出的至少一个喷射孔18的横截面大多倍。凹陷20被这样地设置在喷射孔盘17中，以致每个凹陷20的一部分伸入到阀孔13中，并近似地延伸在阀孔13的下游，及凹陷的剩余部分-至少一个喷射孔18位于该部分中-被阀座体12的端面121覆盖。在每个凹陷20中喷射孔18靠近凹陷20的背离阀孔13的壁地布置。通过该通流几何形状对于喷射孔18在其入流部分中形成一个流体路径，该流体路径以流体S形摆动的形状从阀孔13开始通过凹陷20到达喷射孔18。该S形摆动在喷射孔18中促使支持雾化的流体扇形展开。在凹陷20内部喷射孔18的引入区域中形成一个具有与喷射孔盘17的垂直轴线平行的涡流轴线的横向涡流系统。该横向涡流系统通过流体的旋转来支持由喷射孔18排出的流体射束的扇形展开。该横向涡流系统可合乎目的地通过上面以说过的凹陷20的形状来影响。喷射孔18可被作成具有不同的形状、例如圆形、椭圆形、长圆形或多角形。
喷射孔18的喷射孔轴线可相对盘面处于任意方向上。在图2至3的实施例中喷射孔相对盘面被垂直地冲压出。至图4至6的实施例中喷射孔18被倾斜地冲压出，其中它们相对盘面以一个锐角向着盘中心倾斜。在这两种情况下通过流体从凹陷20向喷射孔18偏转时形成的偏转力使流体压到喷射孔壁的一部分上，该部分在喷射孔18的入流侧的对面。喷射孔18的其余部分被注有空气。因为流体在喷射孔18中具有一个自由表面，流体支路将通过压在喷射孔壁上的偏转力沿喷射孔壁“被压宽”。流体支路在其横截面上变形为一个在一侧上靠在喷射孔壁上的月牙22，如在图3及6中一个喷射孔18的底视图的放大图中所示。
在倾斜延伸的喷射孔18上出现相同的效果，这些倾斜的喷射孔可从图4中看到。然而通过由凹陷20到倾斜的喷射孔18的流体偏转时较大的偏转力增强了流体支路的“压宽”，以致沿喷射孔壁形成一个显著大的或更长的流体支路的月牙22，如由图3及图6的比较所表明的。由喷射孔18这样排出的雾化流体层的排流矢量21在图1至6中用标号21表示。
图4中以纵截面表示的阀的实施例与以上所述实施例的区别仅在于已说过的喷射孔盘17的改型。一方面凹陷20不象图1中具有凹拱形底部201的凹盆形式，而是在喷射孔盘17中冲压出具有平底部201的圆柱形。另一方面喷射孔18被如此倾斜地冲压，以致喷射孔轴线相对盘面以一个锐角地向着盘中心倾斜。为了使向着盘中心的排流矢量21不相交及可偏离，通过两个凹陷20的相应构型对两个相互对置的喷射孔18中的流体支路还叠加一个圆周方向上的速度分量，该速度分量对每个喷射孔可变化，但最好对于所有喷射孔18具有一个相同的转动方向。
在图7中所示的喷射孔盘的另一实施例的俯视图上在两个设置轴喷射孔盘17中的凹陷20的每个中具有两个喷射孔18，在图7的实施例中这些喷射孔如图4中那样相对盘面倾斜地被冲压出。这些也是靠近背离凹陷入流侧的凹陷20的壁布置的喷射孔18被这样地布置，即在一个凹陷20中设有的两个喷射孔18的排流矢量21相互发散。
Claims (10)
1.用于流体雾化的阀，尤其用于内燃机的燃料喷射装置或排气装置的喷射阀和/或计量阀，设有：
阀座体(12)，该阀座体具有一个包围阀孔(13)的阀座(14)；
在该阀孔(13)的下游贴靠在该阀座体(12)的端面上的喷射孔盘(17)，该喷射孔盘具有至少一个径向上相对该阀孔(13)错开的喷射孔(18)；
位于阀孔(13)与所述至少一个喷射孔(18)之间的入流空腔(19)，其特征在于：所述入流空腔(19)由至少一个凹陷(20)构成，该凹陷这样地布置在所述喷射孔盘(17)的向着所述阀座体(12)的盘面中，使得所述凹陷(20)的一部分伸入到所述阀孔(13)中及所述凹陷(20)的剩余部分被所述阀座体(12)覆盖；所述至少一个喷射孔(18)在所述凹陷(20)的被所述阀座体(12)覆盖的部分内部开在所述凹陷(20)的底部(201)中。
2.根据权利要求1的阀，其特征在于：所述至少一个开在所述凹陷(20)的底部(201)中的喷射孔(18)位于所述凹陷(20)的背离所述阀孔(13)的壁的附近。
3.根据权利要求1或2的阀，其特征在于：所述至少一个凹陷(20)的底部面积比设置在其中的所述至少一个喷射孔(18)的横截面大多倍。
4.根据权利要求1至3中任一项的阀，其特征在于：所述至少一个凹陷(20)具有圆形、长圆形或椭圆形的形状。
5.根据权利要求1至4中任一项的阀，其特征在于：所述至少一个喷射孔被这样开在、优选冲压在所述喷射孔盘(17)中，以致所述喷射孔的喷射孔轴线相对所述喷射孔盘(17)的垂直轴线平行地定向。
6.根据权利要求1至4中任一项的阀，其特征在于：所述至少一个喷射孔被这样开在、优选冲压在所述喷射孔盘(17)中，以致所述喷射孔轴线相对所述盘表面以一个锐角向着盘中心倾斜地定向。
7.根据权利要求1至6中任一项的阀，其特征在于：在所述至少一个凹陷(20)中具有多个喷射孔(18)的情况下喷射孔轴线相同地和/或不同地定向。
8.根据权利要求1至7中任一项的阀，其特征在于：在所述至少一个凹陷(20)中具有多个喷射孔(18)的情况下这样地设置所述喷射孔(18)，以致由所述喷射孔(18)排出的扇形展开的流体层的排流矢量发散。
9.根据权利要求1至8中任一项的阀，其特征在于：在所述喷射孔盘(17)中具有多个凹陷(20)的情况下所述凹陷(20)的垂直轴线相对所述喷射孔盘(17)的垂直轴线以相同的径向距离以相同的圆周角相互错开地布置。
10.根据权利要求1至9中任一项的阀，其特征在于：所述至少一个喷射孔(18)具有圆形、椭圆形、长圆形或多角形的横截面形状。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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