CN103764998A - 喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于喷射燃料到内燃机燃烧室中的喷嘴。喷嘴包括具有孔（57）以从增压燃料供给管线（12）接收燃料的喷嘴主体（53）、在使用中从孔（57）输送燃料给燃烧室的出口（56）和限定针轴线并在孔（57）内可滑动的阀针（55）。针（55）包括布置成引导针（55）在孔（57）内滑动的针导向部（62）。喷嘴还包括在孔（57）内限制燃料通过孔（57）的流量的节流（61a）和具有上游侧（61b）和下游侧（61c）的节流元件（61）；节流元件（61）随针（55）可移动并位于针导向部（62）上游。节流元件（61）下游侧（61c）至少一部分包括伸至节流元件的周边边缘（61f）的斜面（61d），其不垂直于针轴线。

Description

喷嘴

技术领域

该发明涉及一种用在燃料喷射器中的喷嘴，用于喷射燃料到内燃机气缸中。特别地，本发明涉及一种喷嘴，其配置成提供对喷射器针的改善控制。

背景技术

EP0 844 383涉及一种用于内燃机的高压燃料喷射器。该燃料喷射器具有限定出孔的喷嘴。该孔为高压燃料提供在燃料进口与多个出口之间的流动路径，该燃料是从高压燃料供给通道得到的。该燃料喷射器包括在该孔内可滑动的针。在该孔的下端限定出针座，该针可接合该座。这些出口设置在该座的下游，因此，当该针接合该座时，就阻止燃料喷射。当该针从该座提升时，燃料能够流过该座，经过这些出口并且进入相关的发动机燃烧室。

该针包括至少一个面向下游的推力面，该孔中的高压燃料作用在该推力面上以给该针提供提升力。在该喷嘴中，在该针的顶端设置控制室，因此，该针的顶端受到该控制室里的燃料压力。该控制室从该供给通道接收高压燃料并且经由阀可连接到低压排出管。该阀因此控制该控制室中的燃料压力，并由此确定作用于该针的顶端的向下闭合力。通过这种方式，能够控制作用于该针上的净液压力的方向，并由此控制该阀针的开启和闭合运动。

提供以该阀针与该孔的一部分之间的径向小间隙为形式的节流来限制在该燃料进口与这些出口之间经过该孔的燃料流量。该节流在面向下游推力面的上游。因此，该节流确保了当该针开启以允许喷射并且于是关闭该控制室与该排出管之间的连通以开始该针的闭合时，由该孔中的燃料压力引起的作用在该面向下游推力面上的向上力小于由该控制室里的燃料压力引起的作用在该针的顶端的向下力。由该节流产生的压差引起了该针上的相当大的净闭合液压力，从而允许获得针快速闭合。

以与如上所述类似的配置，在燃料喷射器内设置节流从而在高压燃料供给与喷嘴的喷射端之间产生压降，这是众所周知的。有多种其它方式能够提供节流从而引起这种压降。例如，能够在喷嘴的喷射端的近旁设置节流，或者代替地，在供给该孔的高压燃料管道内，在此处下游，高压燃料管道供给该控制室。

例如，US 6 499 467公开了一种布置，其中，节流采取节流孔的形式，该孔通过该阀针的活塞式针导向部。针导向部位于喷嘴的喷射端近旁并且远离控制室。EP 0 971 1 18公开了一种布置，其中，节流限定在该阀针支撑的环形套管与该孔的壁面之间。

在所有这些布置中，喷射器的控制室与孔是由相同的高压燃料供给通道供应的。然而，节流确保了当需要闭合针时，由控制室的燃料压力产生的闭合力足以克服由孔中的燃料压力产生的反作用开启力，该开启力在节流的下游作用在针的面向下游推力面上。

像上文所述的这些已知布置的潜在的缺点是在节流前后出现较大的压降。实际上，这意味着喷射压力低于供给到喷射器的燃料的压力。因此，浪费了能量来将燃料泵至比喷射可用的压力更高的压力。将希望提供一种布置，其中，不需要节流前后的大压降用于喷射器的工作，因此，对于指定的燃料供给压力，能够获得更高的喷射压力。

以前述方式使用节流的已知喷射器的另外的潜在缺点是，因为，喷嘴的孔非常小，用于提供期望压降所提供的精确径向距离所要求的机加工必须是非常精确的。这种精确度，尤其是这种小尺寸的，意味着这种喷射器制造起来既费时又费钱。将希望提供一种喷射器，其制造起来更便宜和简单。

在这些现有技术布置中，燃料经过节流时的速率对燃料的粘度并因此对温度敏感。使用中，燃料的温度在发动机的整个运转阶段内变化非常大，这可能导致不可预知的针性状。因此，将希望提供一种喷射器，其更少对燃料粘度敏感。

因此，本发明实施例的目标是至少部分地减轻上述一个或多个问题。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供一种用于喷射燃料到内燃机燃烧室中的喷嘴，该喷嘴包括喷嘴主体、出口和阀针，该喷嘴主体具有孔用于从增压燃料的供给管线接收燃料；在使用中，该出口用于从该孔输送燃料给该燃烧室；该阀针限定出针轴线并且在该孔内在闭合状态与喷射状态之间可滑动，在该闭合状态下，阻止燃料流过该出口进入该燃烧室，在该喷射状态下，使燃料能够流过该出口进入燃烧室。在使用时，针的运动是通过改变控制室内的燃料压力来控制的。该针包括配置成引导该针在该孔内的滑动运动的针导向部。

该喷嘴进一步地包括在该孔内用于限制燃料通过该孔的流量的节流和具有上游侧和下游侧的节流元件。该节流元件随该针可移动并且位于该针导向部的上游。该节流限定在该孔与该节流元件的周边边缘之间，并且，在使用中，当针处于喷射状态时，出口处的燃料压力基本上与该孔中该节流元件紧下游处的燃料压力相同并且小于从供给管线供给该孔的燃料压力。

在本发明的这第一个方面中，该节流元件的下游侧的至少一部分包括延伸至该节流元件的周边边缘的斜面。该斜面不垂直于该针轴线。

该节流元件限制燃料流量以提供压降，因此，当针处于喷射状态有燃料流过该孔时，该节流元件下游的燃料压力小于该节流元件上游的燃料压力。这样，能够通过优化该节流的大小来改善对阀针的控制。

设置可随针移动且可与针的导向部分开或间隔开的节流元件有助于在针开启和闭合期间改善针的动态特性。此外，在针导向部上游设置节流元件允许将针导向部配置成尽可能接近喷射器的尖端，这提高了针在使用中的机械稳定性。

因为出口处的燃料压力基本上与节流元件紧下游处的燃料压力相同，因此，将理解的是，在针的导向部前后没有可察觉的压降。换种方式说就是，针的导向部前后出现的任何压降与节流元件前后的压降相比是极小的。

节流元件的下游侧上的斜面在周边边缘的下游用来在燃料流过节流时使节流元件下游的燃料湍流最大化。有利地，该布置降低了经过节流的流动特性对燃料粘度的敏感，因此，最小化了温度变化对喷射器性能的影响。

节流元件的下游侧可以包括垂直于针轴线的下游面，斜面可以形成为该下游面的外围处的倒角。该斜面可以是截头圆锥形的。

在一个实施例中，该斜面与该针轴线成的角度在约15度和45度之间。优选地，该斜面与该针轴线成的角度约为30度。

节流元件的上游侧可以包括延伸到节流元件周边边缘的上游端面。在一个实施例中，例如，节流元件的上游侧包括中心面，并且该上游端面围绕该中心面环状地布置。上游端面可以从中心面下凹以在上游端面与中心面之间限定出台阶。

优选地，上游端面垂直于针轴线。节流元件的周边边缘可以限定在上游端面与斜面相接的地方。通过这种方式，该周边边缘能够采取在上游端面与斜面之间的相交处的锐边的形式，以使节流具有接近于理论锐边孔的流体流动特性，具有对粘度的最小敏感性。

在另一实施例中，节流元件的上游侧的至少一部分包括延伸到周边边缘的斜面，该斜面不垂直于针轴线。

在根据本发明的第一个方面的任何布置中，期望的是，孔内的在流动方向上的节流的长度并因此周边边缘在针轴线方向上的长度尽可能地短。这个布置最小化流体对粘度的敏感性，并且减小阀针的运动质量。例如，在平行于针轴线的方向上，周边边缘可以具有近似0.2mm或更小的长度。优选地，在平行于针轴线的方向上，周边边缘可以具有近似0.1mm或更小的长度。周边边缘可以包括大致圆柱形的表面，其平行于针轴线延伸。代替大致圆柱形的表面，周边边缘可以包括弯曲或桶状表面或者可以形成有刀刃几何结构。

套管与轴之间的连接区域或界面在针轴线方向上的长度相比周边边缘的长度相对更长，以最大化组件的机械强度。

喷嘴可以包括第一孔体积和第二孔体积，第一孔体积在节流的上游并且布置成从供给管线接收燃料，第二孔体积在节流的下游并且布置成从第一孔体积通过节流接收燃料。针的针导向部优选为布置在第二孔体积内。

节流元件可以包括面向上游推力面，使用中，该推力面受到第一孔体积中的燃料压力。有利地，在这个布置中，当阀针处于喷射状态时，节流元件的面向上游推力面施加另一分力到朝闭合方向行动的阀针上。

通过这种方式，当通过控制室中的压力变化促使针从喷射状态移向闭合状态时，作用于节流元件的面向上游推力面的压力起到帮助针的闭合运动的作用，得到了更快速的针闭合速度。相反地，当通过控制室中的压力变化促使针从闭合状态移向喷射状态时，作用于节流元件的面向上游推力面的压力在开启期间起到减小针上的净开启力的作用，引起对针开启运动的抑制，并且因此得到更慢的针开启速度。更快的针闭合速度和更慢的针开启速度都有利于改善喷射控制。

在一个实施例中，针包括至少一个面向下游推力面，使用中，该推力面受到节流下游的燃料压力。优选地，使用中，面向下游推力面受到第二孔体积中的燃料压力。第二孔体积中的燃料压力的作用是向朝着针开启方向行动的阀针施加分力。因为第二孔体积中的燃料压力是由节流控制的，因此，能够通过选择节流的大小来选择由面向下游推力面产生的力以优化喷射器的工作。

节流元件可以采取任何合适的形式，并且可以与针一体形成，或者形成为独立部件，随后在制造期间连在针上。

例如，针可以包括轴部，并且节流元件可以包括围绕轴部环状布置的套管。套管可以与轴部一体形成，或者，替代地，套管可以是独立部件，压配合或以其它方式连在轴部。当节流元件是独立于针的部件时，能够减少通过打磨构造针时的材料消耗。

套管的沿着针轴线的厚度或长度可以明显小于套管的直径。通过这种方式，能够减小针的运动质量。针可以包括杆部，其具有小于轴部的直径，再次减小了针的运动质量。杆部可以在轴部的上游。

优选地，套管具有比针的针导向部更大的直径。喷嘴可以进一步地包括控制活塞，该控制活塞与针相关联并且具有受到控制室内的燃料压力的控制面。在这种情况下，套管可以具有比活塞更大的直径。当套管具有比针导向部和/或控制活塞更大的直径时，套管尤其在抑制针的开启运动和帮助针的闭合运动方面有用。

孔可以包括较大直径区域和较小直径区域。较小直径区域可以设在较大直径区域的下游。

节流元件可以位于孔的较大直径区域内。通过将节流元件设在孔的较大直径区域内，能够提供具有垂直于针运动方向的大截面面积的节流元件。特别地，当节流元件包括面向上游推力面时，在这种布置中，节流元件上游的受到孔中的燃料压力的推力面的截面面积能够较大。具有大截面面积又改善了针的开启和闭合特性。此外，提供具有大截面面积的节流元件允许在节流元件前后提供更低的压降从而提供相同的针闭合力，由此增大可用的喷射压力并降低制造公差的影响。

节流元件优选地布置在较大直径区域的下游端部。例如，节流元件可以布置在较大区域下游的三分之一处，或者，更优选地，在较大直径区域下游的四分之一处。

在另一布置中，孔包括较大直径区域、较小直径区域和中直径区域，该较大直径区域在节流元件的上游，阀针的针导向部布置在该较小直径区域中，节流元件布置在该中直径区域中。

通过把节流元件定位在较大直径区域的下游端部，或者在较大直径区域下游的中直径区域中，使节流元件上方的孔的体积最大化，其下方的体积最小化。这有助于最大化可用于节流上游的孔的大直径区域中的高压燃料的储蓄体积。

针导向部可以设在较小直径区域中。出口可以设在孔的较小直径区域中。因此，针导向部能够布置接近于喷嘴尖处的出口。把针导向部靠近喷嘴尖设置为针提供了支撑，并且有助于阻止针接近喷嘴的尖端的运动。

当节流元件是套管或类似的大致圆柱形部件时，节流元件的直径可以近似为孔的较小直径区域的直径的两倍。这提供的状态是，在针的闭合期间，针以近似等于燃料流过喷嘴的孔的速度运动。因而，获得快速的针闭合。

节流元件能够具备多个环形突起。在这种情况下，节流可以包括，至少部分地，一系列次节流，每个次节流限定在相应的一个突起的外周边与孔之间。因此，在这种情况下，每个突起引起节流元件前后的燃料压力的降低，并且，节流元件前后的总压降是每个突起前后的压降的累加和。通过提供一系列次节流，每个产生较小压降，相比于通过单个节流获得压降的布置而言，降低了限定节流所需的精确度和公差。一个或多个环形突起的下游侧可以包括斜面，其向针轴线倾斜。

在喷嘴的使用中，压力波可能出现在孔内的燃料中。这种压力波具有的固有波长取决于孔的几何结构。这些波是不希望有的，因为它们会干扰针的开启和闭合运动以及燃料喷射压力，导致燃料喷射量的不可靠。有利地，节流元件能够布置在针上，从而，在使用中，它位于一个或多个这样的压力波的波腹处或附近，由此抑制波并且减少它们的不希望有的影响。例如，节流元件可以位于孔中的固有驻波的波腹处。

节流能够通过把节流元件打磨成相对于孔大小的适当大小而制成。这个布置提供了简化的制造工艺。

喷嘴可以进一步地包括弹簧，用于把针压向闭合位置。弹簧能够布置成接合节流元件的顶面。替代地，针可以包括弹簧座，其与节流元件间隔开并布置在其上游。为了使喷嘴能够在低压下工作，可能需要较低负荷的弹簧，并且，在节流元件上游设置单独的弹簧座允许使用较短的低负荷弹簧从而最小化弯折的风险。此外，在这个布置中，节流元件上游的被弹簧占有的孔的体积较小，最大化可用于燃料的体积。

间隔元件可布置在孔内。间隔元件可以包括孔，用于容纳针的上游端，并且，弹簧的上游端可以靠在间隔元件的下游面上。

喷嘴可以包括沿着针间隔开的多个节流元件。设置多个节流元件将有助于进一步抑制孔内的燃料的振荡。此外，如果设置多个节流元件，那么每个节流元件前后所需的压降可以减小，因此，总的所需压降在多个节流元件之间分配。这个布置的一个优点是，减少制造公差对总流量节流的影响。

节流元件可以设有顶面，其布置成抵抗阀针从闭合位置向开启位置的运动。这个抵抗是由阀针并因此是节流元件引起的，逆着燃料流从供给管线移向出口。节流元件的顶面也可以在阀针随着从供给管线到出口的燃料流运动时帮助阀针从开启位置向闭合位置的运动。因此，节流元件顶面的表面积有助于针的运动特性。特别地，顶面区域通过提供抵抗燃料流的阻力而减慢了针的开启，该阻力与针运动方向相反。此外，节流元件顶面的表面积有助于提供快速的针闭合，因为燃料流施加向下力在节流元件的顶面上。

针在其开启和闭合运动期间的速度和加速度是由几个因素决定的，包括，作用于针上的液压力、任何偏压弹簧的强度以及针的质量。在本发明的实施例中，节流元件通过把牵制分量引入针的运动还影响针运动的动态。

总的来说，节流元件的大小优选为制成使得，当阀针在使用中处于喷射状态时，孔中的燃料流速，特别是在节流元件附近的，近似等于阀针从喷射状态向闭合状态运动期间阀针的运动速率。因为针以近似等于孔中的燃料的速度运动，因此，最小化了闭合针运动期间由节流元件的存在而引起的对针的牵制。

节流元件可以具有垂直于针运动方向的截面面积，其大约比出口的总截面面积大200至800倍。燃料通过孔的流速是根据出口的面积确定的。当节流元件包括面向上游推力面时，针的闭合速度受到面向上游推力面的截面面积和孔内的燃料速度的影响。因此，针的闭合速度能够受节流元件截面面积与出口面积之比的影响。具体地，在本发明的这个实施例中，是节流元件的垂直于针运动方向的顶面截面面积影响着针闭合速度。提供节流元件面积与出口面积的上述比以优化针闭合速度。

优选地，节流元件具有垂直于针运动方向的截面面积，其大约比出口的总截面面积大500倍。节流元件面积与出口面积的上述比允许针闭合速度近似等于燃料流速。

根据本发明的第二个方面，提供一种用于喷射燃料到内燃机燃烧室中的喷嘴。该喷嘴包括喷嘴主体，该喷嘴主体具有孔用于从增压燃料的供给管线接收燃料。设置出口用于在使用中从该孔输送燃料给该燃烧室。另外，提供阀针，其在该孔内在闭合状态与喷射状态之间可滑动，在该闭合状态下，阻止燃料流过该出口进入该燃烧室，在该喷射状态下，使燃料能够流过该出口进入燃烧室。在使用时，针的运动是通过改变控制室内的燃料压力来控制的。

该针包括配置成引导该针在该孔内的运动的针导向部。这喷嘴进一步地包括在该孔内的节流，用于限制燃料流过孔的流量。该节流由节流元件限定出，该节流元件随该针可移动并且位于该针导向部的上游。出口处的燃料压力基本上与节流元件紧下游处的孔中的燃料压力相同，并且小于从供给管线提供给该孔的燃料的压力。

节流可以至少部分地限定在节流元件与孔之间。节流可以是大致环形形式。例如，节流元件可以至少部分地限定在节流元件的外周边或外周边表面与孔之间。

节流元件能够具备至少一个在其外表面上的平坦区域。节流能够至少部分地限定在平坦区域与孔之间。便利地，在这个实施例中，能够在制造期间通过把平坦表面打磨在针的节流元件上来限定出节流。类似地，节流能够至少部分地由一个或多个槽、凹槽、缝或节流元件中的类似特征限定出。

孔可以设有至少一个凹陷，在这种情况下，节流元件可以至少部分地由节流元件的外表面和这个或每个凹陷限定出。

节流元件能够具备一个或多个节流孔以至少部分地限定出节流。这个或每个节流孔能够通过钻孔穿过节流元件而提供。使用这种方法，节流元件较易于制造，因为，能够形成有精确尺寸的钻孔。

在本发明的这个方面的一些实施例中，节流元件不接触孔壁，因此，节流元件不执行用于针运动的导向功能。在其它实施例中，节流元件与孔滑动接触，因此有助于引导针的线性运动。

根据本发明的第三个方面，提供一种用于喷射燃料到内燃机燃烧室中的喷嘴。该喷嘴包括喷嘴主体，该喷嘴主体具有孔用于从增压燃料的供给管线接收燃料。设置出口用于在使用中从该孔输送燃料给该燃烧室。另外，提供阀针，其在该孔内在闭合状态与喷射状态之间可滑动，在该闭合状态下，阻止燃料流过该出口进入该燃烧室，在该喷射状态下，使燃料能够流过该出口进入燃烧室。在使用时，针的运动是通过改变控制室内的燃料压力来控制的。

在本发明的第三个方面中，该喷嘴进一步地包括在该孔内的节流，用于限制燃料通过该孔时的流量，和随针可运动的节流元件。节流限定在节流元件与孔之间。节流元件包括面向上游推力面，使用中，该推力面受到节流上游的燃料压力。出口处的燃料压力基本上与节流元件紧下游处的孔中的燃料压力相同，并且小于从供给管线提供给该孔的燃料的压力。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于喷射燃料到内燃机燃烧室中的喷嘴，该喷嘴包括喷嘴壳体、出口和阀针，该喷嘴壳体具有孔用于从增压燃料的供给管道接收燃料；在使用时，该出口用于从该孔输送燃料给该燃烧室；该阀针限定出针轴线并且在该孔内在闭合状态与喷射状态之间可滑动，在该闭合状态下，阻止燃料流过该出口进入该燃烧室，在该喷射状态下，使燃料能够流过该出口进入燃烧室。在使用时，针的运动是通过改变控制室内的燃料压力来控制的。该喷嘴进一步地包括在该孔内的节流，用于限制燃料通过该孔时的流量，和具有上游侧和下游侧的节流元件。该节流元件随针可运动。节流限定在孔与节流元件的周边边缘之间。该节流元件的下游侧的至少一部分包括延伸至该节流元件的周边边缘的斜面。

在本发明的又一方面中，提供一种用于喷射燃料到内燃机燃烧室中的喷嘴。该喷嘴包括喷嘴主体，该喷嘴主体具有孔用于从增压燃料的供给管线接收燃料。设置出口用于在使用中从该孔输送燃料给该燃烧室。另外，提供阀针，其在该孔内在闭合状态与喷射状态之间可滑动，在该闭合状态下，阻止燃料流过该出口进入该燃烧室，在该喷射状态下，使燃料能够流过该出口进入燃烧室。

在使用时，针的运动是通过改变控制室内的燃料压力来控制的。该针包括配置成引导该针在该孔内的运动的针导向部。这喷嘴进一步地包括在该孔内的节流，用于限制燃料流过孔的流量。该节流由一个或多个节流元件限定出，该节流元件随该针可移动并且位于该针导向部的上游。这节流包括一系列次节流。在一个布置中，两个或更多节流元件沿着阀针间隔开，并且每个次节流由相应的一个节流元件限定出。在另一布置中，这个或每个节流元件具备多个环形突起，并且每个次节流由相应的一个环形突起限定出。在进一步的布置中，两个或更多节流元件沿着阀针间隔开，并且每个节流元件包括多个环形突起。

相比于现有技术，本发明的实施例提供了在高压燃料供给通道与喷嘴的喷射端之间节流前后的更低压降，同时还提供快速的针闭合。这又减小了燃料需要被泵至的压力，并因此减少这种燃料喷射系统的能量消耗。这能够在本发明中通过在与针相关联的节流元件与推力面上游喷射器孔的较大直径区域之间设置节流来实现。这个布置允许节流元件具有较大截面面积，并因此提供其前后的较小压降。

相比于已知喷射器，本发明的实施例降低了喷射器的制造复杂度。具体地，因为节流能够限定在喷嘴的孔的较大直径区域内，所以节流元件能够具有比针直径更大的直径，因此能够提供具有更大流动面积的节流。因此，相比于前述类型的已知喷射器，制造这种喷射器更容易且更廉价。

本发明的实施例提供改善的针闭合，归因于节流元件的大截面面积，这帮助针以燃料流过孔的速度闭合。

本发明的实施例提供被抑制的针开启。节流元件的与针相关联的面向上游推力面提供抵抗燃料流的阻力，该燃料流动的方向与针开启期间试图运动的方向相反。这个阻力因此减慢针的开启，这是合乎需要的。

本发明的实施例有助于减少喷嘴的孔内的燃料的振荡。特别地，孔内的节流元件抑制所述孔内的燃料振荡。抑制燃料振荡因此减少了由燃料振荡传递给针所引起的这些振荡对针的影响。在本发明的还又实施例中，多个节流元件的存在有助于进一步减少振荡。

将意识到，本发明的每个方面的优选和/或可选特征能够被归入本发明的其它方面中，单独地或以适当的组合。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施例，仅仅是举例来说，其中，相同的附图标记指代相同的部件，其中：

图1（a）是根据本发明的第一实施例的喷嘴的横截面；

图1（b）是图1（a）的喷嘴的放大横截面；

图2是图1的喷嘴的一部分的横截面俯视图；

图3（a）是根据本发明的第二实施例的喷嘴的横截面；

图3（b）是图3（a）的喷嘴的放大横截面；

图4提供根据另一布置的喷嘴的一部分的横截面俯视图；

图5提供根据另一布置的另一喷嘴的一部分的横截面俯视图；

图6提供根据另一布置的另一喷嘴的一部分的横截面俯视图；

图7是用于喷嘴的根据另一布置的节流元件的横截面；

图8是根据本发明的第三实施例的用于喷嘴的节流元件的横截面；和

图9是根据本发明的第四实施例的喷嘴的横截面。

在整个说明书中，术语例如"上"和"下"是参照如图1（a）、1（b）、3（a）、3（b）和9所示喷嘴的方向使用的，但是，将意识到，喷嘴可以任何合适的方向使用。术语例如"上游"和"下游"指的是，在正常使用（即，图1（a）、1（b）、3（a）、3（b）和9中向下）时，燃料流在喷嘴内的大体方向。

具体实施方式

图1（a）和1（b）示出根据本发明的第一实施例的喷嘴10。喷嘴10形成燃料喷射器的一部分，用于喷射燃料到相关发动机的燃烧室（未示出）中。参照图1（a），喷嘴10设有阀针15，其在喷嘴10的喷嘴主体13的孔17内可滑动。喷嘴主体13的上部容纳在壳体部分8的凹处内。壳体部分8和喷嘴主体13至少部分地容纳在盖形螺母11形式的喷射器壳体内。

使用中，孔17的上端从高压燃料供给通道12接收高压燃料，该高压燃料供给通道至少部分地形成在壳体部分8内。阀针15具备大体截头圆锥形形式的第一和第二推力面15a、15b，它们受到孔17内的燃料压力。

在孔17的下端，该孔限定出截头圆锥形形式的阀针座17d，针15可接合该阀针座。在座17d的下游，喷嘴主体13具备多个出口16（仅仅示出其中的一个），这些出口与孔17的最低尖端限定出的囊体积17e相通。出口16允许孔17内的高压燃料喷入相关发动机的燃烧室（未示出）中。当针15接合座17d时，就阻止从喷嘴10喷射燃料。在这种情况下，针能够说成是处于闭合状态。当针15从座17d提升并且针15的尖端脱离座17d时，燃料就通过出口16喷入燃烧室中。在这种状态下，针能够说成是处于喷射状态。

套管21形式的节流降压元件设在针15上。套管21支撑在针15的圆柱形轴部15d上。正如下面将要更详细解释的，使用中，当针15从座17d提升时，套管21引起在高压供给通道12与出口16之间通过孔的燃料流动路径中的压降。套管21从针沿径向向外突出并且与针15的直径相比具有较大的截面面积。

在孔17的上端，设有弹簧19把针压向闭合状态。弹簧19接合在针15的弹簧支座套管15c的顶面与壳体部件8的底面之间。在所示实施例中，弹簧支座套管15c因此为弹簧19提供弹簧座并且形成为针15的组成部分，但是，它能够替换为安装在针15上的独立部分。

通过改变位于壳体部分8内的控制室（未示出）内的燃料压力来控制阀针的运动。阀针15包括在其上游端的控制活塞15e（在图1（a）中仅仅示出其下部）。控制活塞15e的端部容纳在控制室中，因此，控制活塞15e的端面受到控制室中的燃料压力。

通过致动系统（未示出）来控制控制室内的燃料压力，这是本领域技术人员熟知的。例如，致动系统可以包括三通阀，其控制着燃料是否从高压燃料供给通道12流向控制室，同时阻止在控制室与低压排出管之间的燃料流，或者，控制燃料是否能从控制室流向低压排出管以及阻止从高压燃料供给通道12向控制室的燃料流。该阀的工作是通过例如电磁线圈或压电致动器控制的。

喷嘴主体13具有两个不同的部分，即在喷嘴10的上游部中的大直径区域13a和在喷嘴10的下游部中的小直径区域13b。大直径区域13a位于盖形螺母11内，而小直径区域13b布置成伸出盖形螺母11的开口14。

出口16布置在喷嘴主体13的小直径区域13b的端部。出口16布置在喷嘴主体13的小直径区域13b的尖端，使用中，其位于相关发动机（未示出）的燃烧室内。

喷嘴主体13的孔17基本上采取与喷嘴主体13相同的形状；因此孔17由大直径区域17a和小直径区域17b形成。针15同轴地贯穿孔17的这两个大、小直径区域17a、17b。

燃料从高压燃料供给通道12通过燃料进口17c进入孔17，燃料进口17c设在孔17的大直径区域17a的顶端。孔17限定出燃料的流动路径，从燃料进口17c，经过孔的大直径区域17a并且进入孔的小直径区域17b，并且朝向出口16。使用中，燃料填充孔17的大直径区域17a和小直径区域17b，它们共同限定出燃料的储蓄体积18。

在孔的小直径区域17b中，阀针15具备针导向部22。针导向部22提供大致圆柱形的导向面，其布置成滑动地接合孔的小直径区域17b的内表面，从而阻止针15在孔17内的横向运动。针导向部22因此引导针15在孔17内的滑动运动。针导向部22具有多个带角度的或螺旋形槽22a，它们允许燃料容易地沿着前述流动路径通过针导向部22，同时仍然为针15提供导向功能。

将要意识到的是，针导向部22中的槽22a的存在意味着对通过针导向部22的燃料流基本上无节流作用。因而，针导向部22不提供孔17内的燃料压降。在本发明的替代实施例中，由针导向部22提供的燃料压降相对于由节流元件21提供的燃料压降而言是可忽略的。因此，在出口16处喷射的燃料的压力基本上等于套管21的紧下游的压力。

针导向部22布置在孔的小直径区域17b内，从而为针15的尖端提供良好稳定性。更好的是，尽可能接近针15的尖端设置针导向部22，从而使得针15的尖端只能沿着针15的轴线运动，而不垂直于针轴线。限制针15的尖端的这种横向运动确保了当针闭合时针15与座17d形成可靠密封。

在孔的大直径区域17a中，套管21设在针15上。套管21的形状是环形并且直径稍小于孔的大直径区域17a的，这在图1（b）和2中看得最清楚。套管21因此布置成与孔的相邻区域17a一起限定出节流21a，用于在燃料进口17c与出口16之间限制燃料沿着燃料流动路径的流量。节流21a限定在套管21的外周边边缘21f的周围，在套管21与孔17的大直径区域17a的内表面之间。因此，节流21a采取环形通道或间隙的形式。正如下面将要解释的，节流21a的横截面足够小以在针15处于喷射状态并且燃料流过孔时在套管21的前后产生压降。这样，当针处于喷射状态时，与上游相比，在套管21的下游出现降低的燃料压力。

套管21因此将储蓄体积18分成两个分开的压力控制体积，在后文称作孔体积。看回图1（a），在孔17的顶端与套管21之间形成第一或上孔体积18a，在套管21与座17d之间形成第二或下孔体积18b。当针15处于喷射状态时，通过节流21a，第一孔体积18a中的燃料压力大于第二孔体积18b中的燃料压力。

针15的推力面15a、15b位于第二孔体积18b内，并且因此在使用中，在针15处于喷射状态时受到降低的燃料压力。针导向部22也位于第二孔体积18b内，因此具有降低的燃料压力作用在它所有的外露表面上。

根据本发明的第一实施例，现在会参照图1（a）、1（b）和2描述喷嘴10的工作。

在针15处于闭合状态下，针15的尖端接合座17d，从而阻止燃料流出出口16。在这个状态下，高压燃料填充孔的大、小直径区域17a、17b。因为没有燃料流，套管21任一边的第一和第二孔体积18a、18b内的压力是一致的。在这个阶段，控制室与排出管之间的连通被关闭，因此，控制室中的燃料压力高。

因此，由控制室中作用在控制活塞15e上的燃料压力引起的作用在针15上的向下或闭合力与弹簧19提供的向下力的合力大于由作用在针15的推力面15a、15b上的燃料压力引起的作用在针15上的向上或开启力。这产生了针15上的净向下或闭合力，为此，针15保持在闭合位置。因为第一和第二孔体积18a、18b内的燃料压力相同，因此，由相应体积中的燃料压力引起的作用在套管21上的向上和向下力抵消另一个。

为了开启针15，阀操作成打开控制室与低压排出管之间的连接，由此降低控制室内的压力。随着控制室中的压力降低，所得到的作用在控制活塞15e上的向下力减小，并且最终达到一个位置，此时，由第二孔体积18b内的燃料压力引起的施加在针15的推力面15a、15b上的向上力大于由控制室内的燃料压力引起的作用在针15上的向下力与由弹簧19引起的向下力的组合。此时，净向上或开启力作用在针15上，并且，针15开始向上运动离开座17d进入其喷射状态。

随着针15提升离开座17d，燃料开始从出口16流出并且流进燃烧室。在高压燃料管道12继续供给燃料到孔17的同时，由于燃料喷入燃烧室中，孔17的下端在第二孔体积18b中的压力减小。这有助于减慢针15提升的起始速度，因为由燃料施加在推力面15a、15b上的向上压力减小。

此外，因为燃料经过套管21并因此经过节流21a流入第二孔体积18b内，第二孔体积18b中的燃料压力相比第一孔体积18a中的燃料压力减小。因此，作用于套管21的每侧的燃料压力不再平衡，而是，套管在针15上施加向下力。换种方式说，套管21的面向上游侧21b形成面向上游推力面，其受到第一孔体积18a中的燃料压力以产生作用在针15上的向下分力。

因此，当燃料流过孔17时，它对着套管21的面向上游侧21b施加压力，并因此也有助于降低针15向上运动离开座17d时的速度。另外，套管21贯穿燃料的运动引起了牵制效应，这也减缓了针15的速度。因此，套管21具有抵抗与针15的运动方向相反的燃料流而抑制针15的开启运动的作用。注意到，通过套管21作用于针15的向下分力不足以克服通过推力面15a、15b作用的向上分力，因此，净向上力继续作用以开启针15。

针15最终到达最大提升位置，并且燃料继续从高压燃料通道12流过孔17并流过出口16进入燃烧室。

当已经向燃烧室输送了期望量的燃料时，阀就操作成关闭与排出管的连接并且允许高压燃料流入控制室。控制室中的压力升高，因此，通过控制活塞15e作用于针15的向下或闭合力升高。最终，作用于针15上的组合向下力变得大于作用于针15的向上力，形成了针上的净向下力，促使针朝闭合方向运动。

如前面提到的，因为节流21a提供了套管21前后的压降，第一孔体积18a中存在的压力高于套管21下游的第二孔体积18b中存在的压力。由作用于面向上游推力面21b的燃料压力通过套管21作用在针15上所得到的向下力提供另一闭合分力，这提高了针闭合速度。

有利地，套管21和节流21a的尺寸制成使得套管21区域中的燃料流速大约与针在闭合期间的运动速度相同。在这个布置中，在针闭合期间，套管21与围绕套管21的燃料之间少有或没有相对运动，从而少有或没有牵制产生。因此，套管21提供闭合推力面以使针15能够在孔17内"伴随燃料流"。换句话说，套管21没有抑制针的闭合运动，而是允许针的快速闭合。针快速闭合是所希望的，以便最小化烟雾并降低不需要的CO2排放。

闭合操作在针15接合座时结束并且进一步阻止燃料流出出口16直到执行进一步的开启操作。

将要意识到，节流元件或套管21对针15的运动的作用呈现出滞后。在针开启期间，套管21抑制针的运动，允许对小喷射量的良好控制。在针闭合期间，套管21提高针的闭合速度，这允许迅速结束喷射。在使用中，由套管21施加在针15上的附加力也有助于减弱针运动中的任何机械振动，该机械振动是由穿过针15的长度行进的力波引起的。

在本发明的这个实施例中，套管21的直径大约为针导向部22或相当于孔17的小直径区域17b的直径的两倍。当套管21布置在孔的大直径区域17a中时，套管21因此将通常具有为其布置在小直径区域17b中例如在针导向部22的位置时四倍大的截面面积。因为由套管21产生的附加针闭合力取决于套管受到第一孔体积18a中的燃料压力的截面面积乘以套管21前后的压差，因此，小得多的压降（在这个例子中，四倍小）能够用于产生指定的附加针闭合力。因此，对于指定的燃料供给压力能够获得更高的喷射压力，提高效率。

在孔17的大直径区域17a中限定出节流21a的更多优点是，相比于已知布置，简化了制造期间形成节流21a的工艺，并且简化了喷嘴整体的制造。如上所述，因为套管21具有较大的截面面积，所以，节流21a处所需的压降较小。节流21a因此需要可用于燃料流动的较大截面面积。换句话说，在所示实施例中，套管21与孔17之间的径向间隙比套管21位于孔的小直径区域中时更大。因此，通过节流可用于燃料流的截面面积对由制造公差引起的套管21和孔17的直径变化敏感降低。

以平行于针15的轴线方向测出的套管21的长度或厚度比套管21的直径更小。优选薄的套管21以减小套管21的质量并因此减小针15的运动质量。因为套管21不引导针15的滑动运动，因此，不要求套管21轴向地沿着针15的长度延伸。

如图1（b）中最清楚示出的，套管21在其面向上游和面向下游侧21b、21c上都设有倒角或斜边部21i、21d。倒角边部21i、21d从套管21的相应的上下表面21g、21e延伸到外周边边缘21f。上下表面21g、21e垂直于针15的轴线。

倒角部21i、21d使得套管21的圆周面能够限定出长度短的节流，同时，套管21的与针15的轴部15d邻接的内表面比较长以允许套管21牢固接合在轴部15d上。保持圆周面短意味着节流21a的作用就像节流孔一样，这减少了燃料粘度对节流21a中的燃料流性状的影响。特别地，周边边缘21f下游的套管21的倒角边部21d起到在燃料流过节流21a时最大化套管21下游的燃料湍流的作用。

倒角部21i、21d也有助于最小化套管21的体积和质量，而不损失套管21的强度。使用中，倒角部21i、21d也有助于套管21的动态性能并且减少在喷嘴10的制造期间打磨套管21的直径为规定尺寸时易于产生的毛边。

在本发明的第一实施例中，套管21是喷嘴10的部件，其独立于针15。套管21布置成压配合到针15的轴部15a，因此，套管21不可相对于针15运动。因此，当针15在孔17内滑动时，套管21随着针15一起运动。套管21与针分开制造的一个优点是，能够减小制造针所需的棒材尺寸，由此降低制造成本和制造期间的废料。然而，将意识到，在本发明的替代实施例中，套管21能够是针的整体特征。

为了最大化形成节流21a的横截面的精确度，希望在套管21固定到针15之后打磨套管21的直径。特别地，在套管21固定到针15时打磨套管21的直径有助于获得套管与针轴线之间的良好同心度。此外，通常的做法是基于相关孔径17b的尺寸把针导向22匹配打磨为受控间隙，也可以基于孔17的相应大直径区域17a的尺寸把套管21的直径匹配打磨为受控间隙。

在替代的制造方法中，套管21和孔17以高精度打磨，因此，不需要匹配打磨或单独匹配针与喷嘴主体的其它方式。根据本发明的该方法降低了喷嘴的制造成本。

套管21的面向上游侧21b布置成具有垂直于轴15d的轴线的截面面积，为出口16的总截面面积（即可用于燃料流过出口的面积）的200至800倍大，优选为近似500倍大。提供这个面积比意味着，在闭合期间，针将以与套管21附近的燃料近似相同的速度运动。

套管21也有助于减小孔17内的燃料的压力波。当针15与套管21在孔17内运动并且燃料流过孔17时，在燃料内形成压力波。因为套管21延伸通过孔17的大直径区域17a的宽度，因此，套管21通过限制通过孔17的燃料流而减缓或抑制压力波。能够选择套管21在针15上的位置从而最小化上述压力波。例如，套管21可以位于出现在孔的大直径区域17a内的某个主共振压力波的波腹处或附近。

类似地，套管21也用作阻尼元件以减少针15自身的振动。套管21可以位于针15中的某个主共振的波腹处或附近。

在针15的开启期间，套管21的顶面的大表面积所提供的抵抗燃料流的阻力降低针的速度。这种慢速开启的一个优点是，在针15到达其最高位置时降低针"弹跳"的倾向。已知这种弹跳存在于现有技术的系统中，归因于针以飞快的速度开启，然后在其向上运动结束时撞击停止器并从其弹跳起来。这导致不希望有的针的振荡和喷嘴部件的磨损。因此，本发明的实施例有助于缓和或者至少最小化这些问题。

图3（a）示出根据本发明的第二实施例的喷嘴50，其大体上类似于本发明的第一实施例，将仅仅详细描述不同的地方。

喷嘴50包括在喷嘴主体53的孔57内可滑动的阀针55，以控制经过多个出口56的燃料流量。与本发明的第一实施例中的一样，在第二实施例中，喷嘴主体53通过盖形螺母安装到壳体部分上。壳体部分和盖形螺母在图3（a）中未示出。

在这个实施例中，孔57包括较大直径区域57a和较小直径区域57b。大直径和小直径区域57a、57b被中直径的节流区域57c分开。节流区域57c依次包括圆柱形恒直径部分57d和连接恒直径部分57d到小直径区域57b的最顶端的过渡部分57e。大直径区域57a、小直径区域57b和节流区域57c共同限定出用于高压燃料的储蓄体积58。

套管61形式的节流元件支撑在阀针55的圆柱形轴部55d上。套管61定位成使其在阀针55的整个运动范围内与喷嘴主体孔57的节流区域57c的恒直径部分57d重叠。通过这种方式，当阀针55运动时，套管61与孔57的恒直径部分57d之间的环形节流61a（在图3（b）中看得最清楚）保持为恒定且界限分明的截面面积。

此外，通过将节流区域57c布置在孔57的大直径与小直径区域57a、57b之间，套管61上游的孔体积58a比套管61下游的孔体积58b大得多。最大化上游孔体积58a且最小化下游孔体积58b有助于最大化节流61a的效率。

如图3（b）详细地示出，在本发明的这个实施例中，套管61具有非对称形状，因此，套管61的面向上游侧61b具有与面向下游侧61c不同的形状。套管的面向下游侧61c具有斜边或倒角边部61d，与本发明的第一实施例中的一样。倒角边部61d是斜面，其从套管61的下表面61e延伸到外周边边缘61f，这限定出套管61的最大直径并且因此限定出节流61a的大小。套管的面向上游侧61b包括平坦的中心顶面61g，在其外缘呈台阶状以限定出周边凹处或切口。切口的平底部限定出上游端面61i，其向外延伸直到与套管61的周边边缘61f相接。上游端面61i因此从中心面61g下凹限定出台阶61h。

通过这种方式，周边边缘61f形成"锐"边或刀刃，限定出节流61a。换句话说，套管61的周边边缘61f由角部限定出，在此处，第一表面（倒角边部61d）与第二表面（上游端面61i）相接。第一表面向针55的轴线倾斜，第二表面垂直于针55的轴线。在这个实施例中，周边边缘61f在套管61的上下表面61g、61e的中间。

套管61的形状意味着限定出节流61a的套管61的周边边缘61f在针轴线方向上特别短。此外，周边边缘61f下游的套管61的倒角部61d起到在燃料流过节流61a时最大化套管61下游的燃料湍流的作用。因此，在本发明的第二实施例中，节流61a的特征接近锐边节流孔的那些，具有的优点是，节流对燃料粘度因此是对温度的敏感性特别低。

将意识到，实际上，周边边缘61f不可能是完全锐利的。相反，周边边缘61f形成大致圆柱型表面，在平行于针55的轴线的方向上具有有限长度，该长度优选为小于0.2mm。更优选地，外缘61f在平行于针轴线方向上的长度不大于0.1mm。

在这个例子中，套管61的下游侧61c的倒角边部61d与针轴线所成倒角近似30度。在其它例子中，优选地，倒角边部61d与针轴线所成倒角在约15度至45度之间。

再次参照图3（a），圆柱形轴部55d上游的针55的杆部55f具有比圆柱形轴部55d更小的直径。有利地，与图1所示实施例相比，这减小了针55的总质量。

杆部55f的最高端形成凸缘，限定出用于偏压弹簧59的直径扩大弹簧座55c。在弹簧座55c上方，阀针55包括控制活塞55e，其与控制室（未示出）协作，这与本发明的第一实施例中的一样。

在第二实施例中，控制活塞55e在间隔块60的孔60a内可滑动。间隔块60充当用于弹簧59的上座，并且使弹簧59与壳体部件（未示出）间隔开。间隔块60由弹簧59的力保持抵靠在壳体部件上。间隔块60能够横向滑动以调整针55与壳体部分的未对准，例如，可能由制造公差所引起发生的。

通过设在弹簧座55c之上的阀针55的弹簧导向部55g，弹簧59保持与阀针55的轴线同轴对齐。弹簧导向部55g的尺寸制作成使得在弹簧导向部55g上滑动地引导弹簧59。另外，间隔块60的底面形成有围绕孔60a的入口的凸起定位环60b。定位环60b的大小制作成使得它能够容纳在弹簧59的内径内。通过这种方式，定位环60b使弹簧59定位在与针轴线同轴的位置。

在这个实施例中，喷嘴主体53的孔57的小直径区域57b包括导向区域57f，该区域有减小的内径与针55的导向部62的外径相匹配。类似地，在导向区域57f的下游，孔57的小直径区域57b包括进一步减小的直径部57g，接近于喷嘴主体53的尖端，以减小节流61a下游的孔57的体积。

在本发明的第一和第二实施例中，节流21a、61a由套管21、61的外表面与孔17a、57c的内表面之间的环形通道限定出。然而，将意识到，可以提供任何合适的节流，并且可以至少部分地由套管或任何其它合适的节流元件限定出。三个这种可行的替代结构在图4、5和6中示出，下面更详细地论述。

图4提供喷嘴的一部分的横截面俯视图，用于说明替代布置。喷嘴包括套管121形式的节流元件。在这种布置中，套管121设有凹陷部，包括在其外表面上的平坦部分122，其与孔17a一起限定出节流121a。除了限定在套管121的周边与孔17a之间的环形流动路径之外，平坦部分122因此为经过套管121的燃料提供另外的流动路径。平坦部分122能够容易地由打磨工艺形成，在该工艺中套管的一侧变平坦。虽然在图4中仅仅示出一个平坦部分122，但是，实际上，能够设置多个平坦部分以避免套管和针上的不平衡负载。

在另一布置（未示出）中，套管的环形边与喷嘴主体的大直径孔区域的内表面滑动接触从而允许针在孔内自由运动。在这种情况下，燃料仅仅能够在平坦部分与孔之间流动，而不是围绕套管的整个周边。在又一个替代布置（未示出）中，能在套管上设置多个平坦部分，成角度间隔定位，从而提供多个节流。平坦部分布置成使得这个多个节流提供的总截面面积提供套管前后的期望总压降。任何其它形状的凹陷或形式（例如槽或凹槽）能够用于替代平坦部分或附加于平坦部分。

图5提供喷嘴的一部分的横截面俯视图，用于说明另一替代布置。同样地，喷嘴具有套管221形式的节流元件。在这个布置中，由套管221a中的节流孔221a提供节流，该节流孔是以从套管221的顶面蔓延到底面的孔的形式。构造这样的节流孔221a能够是较容易且较精确的。特别地，节流孔221a能够钻进套管221。

在这个布置中，套管221的外周边可以布置成提供与孔17的内表面的滑动配合从而允许针15在孔17内滑动运动。在这种情况下，燃料仅仅能够流过节流221a，而不是围绕套管221的外表面。

在又一个布置（未示出）中，能够设置多个节流孔以限定出通过套管的多个节流。节流孔能够以任何适于获得所需功能的形状或形式提供。

图6是喷嘴的一部分的横截面俯视图，示出了具有套管321形式的节流元件的又一替代布置。

在这个布置中，凹陷部321a、321b、321c和321d设在喷嘴主体313中，这些凹陷部与套管321的外表面一起限定出经过套管321的燃料流动路径中的节流。同样地，套管321的外表面布置成提供与喷嘴主体313的内表面的滑动配合从而允许针15在孔区域317a内滑动运动。这样，燃料仅仅能流过节流321a、321b、321c和321d，而不流过套管321的外表面的其余部分。在另一实施例，还可以设置围绕套管321的周边的环形流动路径。

将意识到，可以设置任何合适数量的凹陷部。能够通过机加工喷嘴主体形成凹陷来制成凹陷部，或者通过把凹陷形状并入制成喷嘴主体的压模工艺中。

也可以采用任何其它合适的方式来提供节流元件前后的压降，可以是不同类型节流的组合。同样地，节流布置成使得节流提供的总截面面积提供期望总压降。

可以在通过喷嘴的燃料流动路径内串联布置多个节流。例如，图7示出用在喷嘴中的套管形式的节流元件421的横截面。套管421具有围绕其外周边表面沿周向形成的两个凹槽422。这两个凹槽422依次限定出三个突出的环形部423，它们也围绕套管421沿周向延伸。

在这个布置中，节流包括一系列分担节流或次节流，每个次节流限定在相应的一个突起423的外周边与孔（图7中未示出）之间。在套管421的每个突起部423的前后，在每个次节流中获得压降。选择突起部423的形状和数量从而使突起部423前后的压降总数等于总期望压降。

提供多个突起部423以限定出节流是有利的，因为它使得节流元件423的制造更容易。由每个突起部423提供的每个次节流前后的压降小于设置单个节流时的。每个突起部423的直径因此能够相比于单个节流时的更小，使套管421与孔之间的间隙更大，并且因此，突起部423的给定直径公差对这个区域的影响将小于单个节流情况下的。

虽然图7示出了在大致如图1所示类型的套管上使用凹槽，但是，将意识到，这些凹槽将用于任何形式的节流元件。例如，这些凹槽能够沿着图4所示套管的平坦部分、图5所示的套管节流孔或图6所示的凹陷设置。

将要意识到，图1（a）至3（b）所描述的本发明的实施例的特征能够在适用的地方应用到图4至7的布置中。例如，斜面能够设在图4至6的套管的下游侧上，或是图7的套管的一个或多个突起部的下游侧上。

例如，图8示出根据本发明的第三实施例的用在喷嘴中的套管形式的节流元件461的横截面。与图7中的套管一样，图8中所示的套管461包括三个突出的环形部463，它们沿周向围绕套管461的外周边表面延伸。这些环形突起463被形成在套管461的周边表面中的环形凹槽462分开。

每个环形突起463在其下游侧具有倒角或斜面461d，其延伸到环形部463的相应的外周边边缘461f。接近于套管的下游侧461c的环形突起463的斜面461d形成在下游侧461c的中心面461e的周边上。中心面461垂直于针轴线。

套管461的上游侧461b包括上游端面461i，其从中心面461g下凹以限定出台阶461h。上游端面461i和中心面461g垂直于针轴线。上游端面461i延伸到最接近于套管461的上游侧461b的环形突起463的外周边边缘461f。

与图7中的布置一样，在图8的套管中，节流元件提供由一系列分担节流或次节流形成的节流，每个次节流限定在相应一个突起463的外周边边缘461f与孔（图8中未示出）之间。此外，依靠斜面461d，每个次节流由锐边限定出，给出了上面参照图3（a）和3（b）描述的优点。图9提供根据本发明的第四实施例的燃料喷嘴500的横截面。

图9所示燃料喷嘴500不同于图1（a）所示喷嘴的地方在于，它包括两个节流元件，每个采取套管521a、521b的形式，它们具有与图1（a）和1（b）所示发明的第一实施例的套管21相同的形状。套管521a、521b沿着针515的大致圆柱形轴部515d间隔开。

每个套管521a、521b在套管521a、521b与孔517之间限定出相应的次节流。这些次节流串联地布置以在供给通道512与孔体积518b之间提供期望压降，该孔体积518b在最低套管512b与喷嘴500的尖端之间。通过提供多个次节流代替单个节流，套管521a、521b与孔517之间的间隙能够增大，由此减小由制造公差引起的任何直径变化的影响。

通过提供两个套管521a、521b，可能进一步抑制孔517中的燃料内以及针515中的振荡。两个套管521a、521b能够定位成以便最小化孔517内的燃料的振荡。例如，每个套管521a、521b能够位于孔517的大直径区域517a内的燃料的某个主共振振荡的波腹处和/或针自身的某个主共振振荡的波腹处。将意识到，能够提供更多的套管以降低振荡。

在这个实施例中，这些套管是相同的，并且，所需压降在这两个套管之间分摊。然而，将意识到，这两个套管可以是不同的，因此在每个套管前后能够出现不同的压降。还可能的是，提供第一套管和第二套管，第一套管提供总所需压降，第二套管不提供压降，而是仅仅用于抑制孔内的波动。在这样的实施例中，这些套管可以称作"节流套管"或"阻尼套管"。

在本发明的第四实施例的变形中，能够使用具有图3（a）和3（b）所示或图7或8所示形状的套管。

能够构思本发明的数个改型和变形。例如，在本发明的另一实施例中，未描绘，套管支撑弹簧的下端。也就是说，套管限定出弹簧座，该弹簧座布置成接合在套管顶面与喷射器主体之间的弹簧。在这个实施例中，喷射器所需部件的数量减少，因此提供更简单的喷射器。在其它实施例中，弹簧能够设在控制室中或其它地方。

在例举的实施例中，针装在单件式喷嘴主体的孔中。然而，针能够替代地装在多件式喷嘴主体中，在这种情况下，孔能够由多个同轴布置的孔形成。该孔也可以扩展到或设在喷嘴主体上游的部件中。

控制活塞可以形成为阀针的端部区域。替代地，控制活塞能够是独立部件，其与针相关联，从而使控制活塞的运动传递给针。

在不脱离所附权利要求限定的本发明范围的情况下，本领域技术人员也能够作出上面没有明确描述的更多改型和变形。

Claims (28)

1.一种用于喷射燃料到内燃机燃烧室中的喷嘴，所述喷嘴包括：

喷嘴主体（13；53），其具有孔（57）用于从增压燃料的供给管线（12）接收燃料；

出口（16，56），在使用中，用于从所述孔（17；57）输送燃料给所述燃烧室；和

阀针（15；55），其限定出针轴线并且在所述孔（17；57）内在闭合状态与喷射状态之间可滑动，所述阀针在所述闭合状态下阻止燃料流过所述出口（16，56）进入所述燃烧室且在喷射状态下，使燃料能够流过所述出口（16，56）进入所述燃烧室，在使用时，所述针（15；55）的运动是通过改变控制室内的燃料压力来控制的；

所述针（15；55）包括配置成引导所述针（15，55）在所述孔（17，57）内的滑动运动的针导向部（22；62）；

所述喷嘴进一步地包括在所述孔（17，57）内用于限制燃料通过所述孔（17，57）时的流量的节流（21a，61a）以及具有上游侧（21b；61b）和下游侧（21c；61c）的节流元件（21，61）；所述节流元件随所述针（15，55）可移动并且位于所述针导向部（22，62）的上游；

其中，所述节流（21a，61a）限定在所述孔（17）与所述节流元件的周边边缘（21f，61f）之间，并且其中，在使用中，当针（15，55）处于喷射状态时，所述出口（16，56）处的燃料压力基本上与所述孔（17，57）中所述节流元件（21，61）紧下游处的燃料压力相同并且小于从供给管线（12）供给到所述孔（17，57）的燃料压力；

其特征在于，所述节流元件（21，61）的下游侧（21c；61c）的至少一部分包括延伸至所述周边边缘（21f，61f）的斜面（21d，61d），所述斜面（21d，61d）不垂直于所述针轴线。

2.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述节流元件（21；61）的下游侧（21c；61c）包括垂直于所述针轴线的下游面（21e；61e），并且其中，所述斜面（21d；61d）形成为所述下游面（21e；61e）的外周处的倒角。

3.如权利要求1或2所述的喷嘴，所述斜面（21d；61d）是截头圆锥形的。

4.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，所述斜面（21d；61d）与所述针轴线成的角度在约15度和45度之间。

5.如权利要求4所述的喷嘴，其中，所述斜面（21d；61d）与所述针轴线成的角度约为30度。

6.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，所述节流元件（61）的上游侧（61b）包括延伸到节流元件（61）的周边边缘（61f）的上游端面（61i）。

7.如权利要求6所述的喷嘴，其中，所述节流元件（61）的上游侧（61b）包括中心面（61g），并且其中，所述上游端面（61i）围绕所述中心面（61g）环状地布置。

8.如权利要求7所述的喷嘴，其中，所述上游端面（61i）从所述中心面（61g）下凹以在所述上游端面（61i）与所述中心面（61g）之间限定出台阶（61h）。

9.如权利要求6至8的任一项所述的喷嘴，其中，所述上游端面（61i）垂直于所述针轴线。

10.如权利要求6至9的任一项所述的喷嘴，所述节流元件（61）的周边边缘（61f）限定在所述上游端面（61i）与所述斜面（61d）相接的地方。

11.如权利要求1至5的任一项所述的喷嘴，其中，所述节流元件（21，61）的上游侧的至少一部分包括延伸到周边边缘（21f）的斜面（21i），所述斜面（21i）不垂直于所述针轴线。

12.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，在平行于所述针轴线的方向上，所述周边边缘（61f）具有近似0.2mm或更小的长度。

13.如权利要求12所述的喷嘴，其中，在平行于针轴线的方向上，周边边缘（61f）具有近似0.1mm或更小的长度。

14.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，包括第一孔体积（18a；58a）和第二孔体积（18b；58b），所述第一孔体积在所述节流（21a，61a）的上游并且布置成从所述供给管线（12）接收燃料，所述第二孔体积在所述节流（21a，61a）的下游并且布置成从所述第一孔体积（18a；58a）通过所述节流（21a，61a）接收燃料；其中，所述针（15；55）的针导向部（22；62）布置在所述第二孔体积（18b；58b）内。

15.如权利要求14所述的喷嘴，其中，所述节流元件（21；61）包括面向上游推力面（21b；61b），使用中，所述推力面受到所述第一孔体积（18a；58a）中的燃料压力。

16.如权利要求14或15所述的喷嘴，其中，所述针（15；55）包括至少一个面向下游推力面（15a，15b），使用中，所述推力面受到所述第二孔体积（18b；58b）中的燃料压力。

17.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，所述针（15；55）包括杆部（15d；55d），并且其中，所述节流元件包括围绕所述杆部（15d；55d）环状布置的套管（21；61）。

18.如权利要求17所述的喷嘴，其中，所述套管（21；61）具有比所述针（15；55）的针导向部（22；62）更大的直径。

19.如权利要求17或18所述的喷嘴，进一步地包括控制活塞（15e；55e），所述控制活塞与针（15；55）相关联并且具有受到所述控制室内的燃料压力的控制面；其中，所述套管（21；61）具有比所述活塞（15e；55e）更大的直径。

20.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，所述孔（17）包括较大直径区域（17a）和较小直径区域（17b），所述节流元件（21）设置于所述较大直径区域（17a）中，所述阀针（15）的针导向部设置于所述较小直径区域（17b）中。

21.如权利要求20所述的喷嘴，其中，所述节流元件（21）布置在所述较大直径区域（17a）的下游端部。

22.如权利要求1至19的任一项所述的喷嘴，其中，所述孔（57）包括较大直径区域（57a）、较小直径区域（57b）和中直径区域（67c），所述较大直径区域在所述节流元件（61）的上游，所述阀针（55）的针导向部（62）布置在所述较小直径区域中，所述节流元件（61）布置在所述中直径区域中。

23.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，所述节流元件设有多个环形突起（423；463），并且其中，所述节流包括，至少部分地，一系列次节流，每个次节流限定在相应的一个突起（423；463）的外周边与所述孔之间。

24.如权利要求23所述的喷嘴，其中，一个或多个环形突起（463）的下游侧包括相对于所述针轴线倾斜的斜面（461d）。

25.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，所述节流元件（21；61）的大小制成使得，当所述阀针（15；55）在使用中处于喷射状态时，所述孔（17；57）中的燃料流速近似等于所述阀针（15；55）在从喷射状态向闭合状态的运动期间所述阀针（15；55）运动的速率。

26.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，所述节流元件（21、61）位于孔（17；57）中的固有驻波的波腹处。

27.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，包括沿着所述阀针（15）间隔开的多个节流元件（521a，521b）。

28.如在前任一项权利要求所述的喷嘴，其中，进一步地包括弹簧（19；59），用于把针（15；55）压向闭合位置，其中，所述针（15；55）包括用于弹簧（19；59）的弹簧座（15c；55c），其布置在节流元件（21、61）的上游。

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