CN104685202B - 用于流体喷射器的喷嘴组件和流体喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于流体喷射器的喷嘴组件(1)。喷嘴组件(1)包括具有中心轴线(Z)的喷嘴本体(2)，所述喷嘴本体(2)具有喷嘴本体凹槽(21)、至少一个喷射开口(22)、和背离喷嘴本体凹槽的外壁(24)。喷嘴组件(1)进一步包括喷嘴紧固螺母(3)，借助于所述喷嘴紧固螺母(3)，喷嘴本体(2)能联接至喷射器本体(4)，所述喷嘴紧固螺母(3)具有面向喷嘴本体(2)的外壁(24)的内壁(31)。喷嘴本体(2)和喷嘴紧固螺母(3)形成为使得，在由计量供给流体对喷嘴本体凹槽(21)在正常操作中施加的操作压力的作用下，喷嘴本体(2)的外壁(24)沿径向方向(200)至少部分地抵靠在喷嘴紧固螺母(3)的内壁(31)上。本发明进一步涉及具有喷嘴组件(1)和喷射器本体(4)的流体喷射器。

Description

用于流体喷射器的喷嘴组件和流体喷射器
技术领域
公开了用于流体喷射器的喷嘴组件和具有喷嘴组件的流体喷射器。
背景技术
对于配置在机动交通工具中的内燃发动机的许容污染物排放和燃料消耗而言的越来越严格的法律法规使降低污染物排放和燃料消耗的实施措施成为必要。例如，烟尘的形成和/或NOx排放尤其取决于内燃发动机的相应气缸中的空气/燃料混合物的准备。这里的一个途径是实现空气/燃料混合物的非常良好的准备，从而降低内燃发动机的污染物排放和燃料消耗。
如果以非常高的压力计量供给燃料，则能实现相应地改善的混合物准备。柴油内燃发动机中的燃料压力例如高达2000巴以上。这样高的压力对喷嘴组件的材料、其设计以及作为整体的燃料喷射器提出了极高的要求。同时，喷嘴组件必须吸收相对较高的作用力。
发明内容
至少一些实施例的目的是公开一种用于流体喷射器的喷嘴组件，其允许可靠的且精确的操作。至少一些实施例的再一目的是公开一种具有喷嘴组件的流体喷射器。
所述目的借助于独立技术方案的主题得以实现。这些主题的有利实施例和改进进一步出现于从属技术方案、以下描述以及附图中。
在一个实施例中，用于流体喷射器的喷嘴组件具有喷嘴本体，所述喷嘴本体具有中心轴线。喷嘴本体具有喷嘴本体凹槽，其可优选液压地联接至待计量供给流体的高压回路。在喷嘴本体凹槽中优选配置有喷嘴阀针，其沿轴向是可移动的，也就是说沿中心轴线的方向是可移动的，并且其在关闭位置，阻止流体流动穿过喷射开口，而在关闭位置外，允许流体流动穿过喷射开口。喷嘴本体具有面向喷嘴本体凹槽的内壁，并具有背离喷嘴本体凹槽的外壁。
喷嘴组件还包括喷嘴紧固螺母，借助于它，喷嘴本体能联接至喷射器本体。例如，喷嘴紧固螺母和喷射器本体可以各自具有螺纹，从而彼此螺接。在喷嘴本体与喷射器本体之间可以配置有再一些部件，例如中间板或推力衬垫。喷嘴紧固螺母具有面向喷嘴本体的外壁的内壁，并具有背离喷嘴本体的外壁的外壁。
此外，喷嘴本体和喷嘴紧固螺母被设计成使得，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，喷嘴本体的外壁沿径向方向至少部分地抵靠在喷嘴紧固螺母的内壁上。例如，喷嘴本体的外壁的至少一个子部，在喷嘴组件的操作期间，沿径向方向与喷嘴紧固螺母的内壁的子部接触。正常操作压力可以是例如喷嘴组件或流体喷射器操作期间的操作压力。例如，操作压力可以处于1600巴到3000巴，特别是1800巴到2500巴。
由于喷嘴本体的外壁抵接在喷嘴紧固螺母的内壁上，并且喷嘴本体相应地在压力下支承在喷嘴紧固螺母上，所以喷嘴组件的压缩脉动疲劳强度能有利地得到增大。该优点可被采用来允许实现较高的系统压力或取得喷嘴本体处的壁厚的减小，从而得到较大的燃料导通体积和改善的量度稳定性。
在再一实施例中，喷嘴本体和喷嘴紧固螺母沿径向方向彼此重叠，从而得到重叠区域，其沿轴向方向从背离喷射开口的第一端部延伸至面向喷射开口的第二端部。“径向方向”在这里和以下应理解为意指相对于轴向方向或相对于中心轴线正交的方向。重叠区域的第一子区沿轴向方向从第一端部延伸至接触点，在所述接触点处，喷嘴本体沿轴向方向抵靠在喷嘴紧固螺母上。优选的情况是，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，喷嘴本体的外壁特别是在第一子区中沿径向方向至少部分地抵靠在喷嘴紧固螺母的内壁上。
在再一实施例中，喷嘴紧固螺母具有内径，其中所述内径在第一子区中是恒定的。换言之，喷嘴紧固螺母的内径在第一子区中不变化。这样，能有利地实现的是，在喷嘴组件的操作期间，特别是在对喷嘴本体的高压阻力来说敏感的区域中，实现喷嘴本体的和喷嘴紧固螺母的区域之间的支承，以及所得的压缩脉动疲劳强度的增大。
在再一实施例中，喷嘴紧固螺母的内壁的至少一个部段在第一子区中为凸状。因此，在第一子区中，喷嘴紧固螺母的内壁可以弯曲成使得，喷嘴紧固螺母的内壁的更靠近第一端部或接触点的区域，比起喷嘴紧固螺母的内壁的进一步远离第一端部或接触点的区域，与中心轴线的距离更大。在一特别优选的实施例中，喷嘴紧固螺母的整个内壁在第一子区中为凸状。借助于这种设计，同样，能够通过喷嘴本体与喷嘴紧固螺母之间由喷嘴紧固螺母的内壁在第一子区中的半径施加的对中作用，来实现个体部件特别是喷嘴本体的压缩脉动疲劳强度的增大。
在再一实施例中，喷嘴本体的外壁的至少一个部段在第一子区中为凸状。在该情况下，优选的情况是，喷嘴紧固螺母在第一子区中具有恒定的直径。例如，喷嘴本体在第一子区中的外壁可以弯曲成使得，喷嘴本体的外壁的更靠近第一端部或接触点的区域，比起喷嘴本体的外壁的进一步远离第一端部或接触点的区域，与喷嘴紧固螺母的内壁的距离更大。在一特别优选的实施例中，喷嘴本体的整个外壁在第一子区中为凸状。喷嘴本体与喷嘴紧固螺母之间由喷嘴本体的外壁中的半径施加的对中作用，同样能具有使部件的压缩脉动疲劳强度增大的作用。
在再一实施例中，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体的外壁与喷嘴紧固螺母的内壁在第一子区中沿径向方向的最小间距小于0.2mm。预定基准压力可以例如大致对应于大气压。因此，在第一子区中，喷嘴本体的外壁与喷嘴紧固螺母的内壁之间的最小间距可以小于0.2mm，例如特别是在喷嘴组件未处于操作中时。在再一特别优选的实施例中，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体的外壁与喷嘴紧固螺母的内壁在第一子区中沿径向方向的最小间距小于或等于0.1mm。在喷嘴组件的操作期间，借助于喷嘴本体的外壁与喷嘴紧固螺母的内壁在第一子区中的最小间距的这种减小，有利地能够实现喷嘴本体的和喷嘴紧固螺母的区域之间的支承。
在再一优选实施例中，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体的外壁和喷嘴紧固螺母的内壁在第一子区中彼此大致平行地延伸。在该情况下，“大致平行”意味着喷嘴本体的外壁和喷嘴紧固螺母的内壁彼此平行地延伸，其任何偏差只处于个体部件的制造公差的范围内。在喷嘴本体的外壁和喷嘴紧固螺母的内壁在第一子区中的这种设计的情况下，能够在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，通过贯穿各部分的对中实现喷嘴本体的和喷嘴紧固螺母的区域之间的大面积之上的接触。
在再一实施例中，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体的外壁与喷嘴紧固螺母的内壁在整个第一子区中具有小于或等于0.1mm的间距。这里，有利的情况的是，喷嘴本体的外壁和喷嘴紧固螺母的内壁在第一子区中彼此大致平行地延伸，其中喷嘴本体的外壁和喷嘴紧固螺母的内壁可以例如在第一子区中相对于彼此具有小于或等于0.1mm的恒定间距。
在再一实施例中，第一子区具有第一部段，其中，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体的外壁与喷嘴紧固螺母的内壁之间的间距，小于或等于在第一子区的所有其它部段中的间距。这里，优选的情况是，在轴向方向上，第一部段与第一端部以及与接触点的距离至少为第一子区的长度的25%。这样，能够特别是在喷嘴本体的相对于高压阻力来说特别关键的区域中，实现喷嘴本体与喷嘴紧固螺母之间的支承。
在再一实施例中，在轴向方向上，第一部段与第一端部以及与接触点的距离为至少4mm。因此有利的能够是，在流体喷射器的操作期间，在喷嘴本体的敏感区域中，例如在喷嘴本体套圈的区域中，实现作为目标的支承。
在再一实施例中，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体的外壁与喷嘴紧固螺母的内壁之间在第一部段中的间距小于在第一子区的所有其它部段中的间距。例如，通过由喷嘴紧固螺母的内壁中的半径施加的对中作用，和/或通过由喷嘴本体的外壁中的半径施加的对中作用，能够实现的是，喷嘴本体的外壁与喷嘴紧固螺母的内壁之间沿径向方向的间距在第一部段中，比在第一子区的不处于第一部段中的其它部段中更小。
在再一实施例中，在喷嘴本体凹槽所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，喷嘴本体的外壁至少部分地抵靠在喷嘴紧固螺母的内壁上，特别是在第一子区的第一部段中。优选的情况是，在轴向方向上，第一部段与第一端部以及与接触点的距离至少为第一子区的长度的25%。在再一实施例中，在轴向方向上，第一部段与第一端部以及与接触点的距离为至少4mm。这样，能够特别在对于喷嘴本体的高压阻力来说敏感的区域中，实现喷嘴紧固螺母的内壁与喷嘴本体的外壁之间的支承。
通过喷嘴紧固螺母与喷嘴本体之间的便利地定位的径向作用力引入，因此实现了喷嘴本体的径向预应力，以及应力水平的降低。此外，喷嘴本体与喷嘴紧固螺母之间的增强的力线通量具有增大壁厚的作用，从而导致应力幅值的进一步减小。因此，特别是在由于安装空间条件而对喷嘴本体的壁厚而言有限制的情况下，可能的是在没有例如源自材料改善而导致的成本增加的情况下，使部件的压缩脉动疲劳强度增大。
在至少一个再一实施例中，流体喷射器具有喷嘴组件和喷射器本体，其中。
流体喷射器在该情况下可以特别包括喷嘴组件，其具有上述实施例的以及再一些实施例的一个或多个特征。
附图说明
喷嘴组件的以及包括喷嘴组件的流体喷射器的再一些优点和有利实施例将显现于以下协同图1-4描述的实施例中，附图中：
图1以纵截面示出了流体喷射器，
图2是根据一个示例性实施例的来自图1的细节的放大图，
图3是根据再一示例性实施例的来自图1的细节的放大图，并且
图4是根据再一示例性实施例的来自图1的细节的放大图。
具体实施方式
在示例性实施例中和附图中，相同物件或者具有相同作用的物件可以各自由相同附图标记表示。所示元件以及它们相对于彼此的比例从根本上不应该看作是真实比例。相反，个体元件，比如层、部件和区域等，可以用夸大的厚度或尺寸大小来表示，以便更清楚和/或便于理解。
图1示出了流体喷射器，其具有喷嘴组件1和喷射器本体4。喷嘴组件1具有喷嘴本体2和喷嘴紧固螺母3，其中喷嘴本体2借助于喷嘴紧固螺母3与喷射器本体4固定地联接。喷嘴本体2和喷射器本体4因此形成流体喷射器的共同壳体。在喷嘴本体2与喷射器本体4之间可以配置有再一些部件，例如中间板或推力衬垫。
喷嘴本体2在纵向方向上具有中心轴线Z。喷嘴本体2具有喷嘴本体凹槽21，其可液压地联接至待计量供给流体的高压回路。在喷嘴本体凹槽21中配置有喷嘴阀针6，其与喷嘴本体2和喷嘴紧固螺母3一起形成喷嘴组件1。喷嘴阀针6在喷嘴本体凹槽21的区域中被引导。所述喷嘴阀针进一步借助于弹簧作用力和/或液压作用力受到预应力，以便在没有其它作用力作用于喷嘴阀针6时，防止流体流动穿过配置在喷嘴本体2中的喷射开口22。喷嘴本体2具有面向喷嘴本体凹槽21的内壁23和背离喷嘴本体凹槽21的外壁24。
喷嘴组件还包括喷嘴紧固螺母3，借助于它，喷嘴本体2得以联接至喷射器本体4。喷嘴紧固螺母具有内壁31，其面向喷嘴本体2的外壁24。喷嘴本体2和喷嘴紧固螺母3在重叠区域5中沿径向方向彼此重叠。所述重叠区域5沿轴向方向100从第一端部51延伸至第二端部52，其中所述第一端部51背离喷射开口22并形成喷嘴本体2的上边缘，所述第二端部52面向喷射开口22。重叠区域5的第一子区54沿轴向方向100从第一端部51延伸至接触点53，在所述接触点53处，喷嘴本体2沿轴向方向100抵靠在喷嘴紧固螺母3上。
图2是根据第一示例性实施例的来自图1的细节的放大图。喷嘴紧固螺母3具有内径33，其在第一子区54中是恒定的。优选的情况是，在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体2的外壁24与喷嘴紧固螺母3的内壁31在子区54中的最小间距小于0.2mm。在该情况下，预定基准压力大致对应于例如大气压。特别优选的情况是，在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体2的外壁24与喷嘴紧固螺母3的内壁31在第一子区54中沿径向方向200的最小间距小于或等于0.1mm。
喷嘴本体2和喷嘴紧固螺母3被设计成使得，在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，喷嘴本体2的外壁24沿径向方向200至少部分地抵靠在喷嘴紧固螺母3的内壁31上。正常操作压力可以是例如流体喷射器操作期间的操作压力。例如，操作压力可以处于1600巴到3000巴，特别是1800巴到2500巴。由于喷嘴本体2的外壁24抵接在喷嘴紧固螺母3的内壁31上，并且喷嘴本体2相应地在压力下支承在喷嘴紧固螺母3上，所以有利地可能的是喷嘴组件1的压缩脉动疲劳应力得到增大。例如，在喷嘴组件1的操作期间，在第一子区54中能实现喷嘴本体2的和喷嘴紧固螺母3的区域之间的环绕支承，以及所得的压缩脉动疲劳强度增大。
喷嘴本体2的外壁24和喷嘴紧固螺母3的内壁31在第一子区54中彼此大致平行地延伸。示例的情况是，在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体2的外壁和喷嘴紧固螺母3的内壁31在第一子区中具有大致恒定的间距，其小于0.2mm，特别优选为小于或等于0.1mm。
例如，第一子区54具有第一部段541，其中，在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，喷嘴本体2的外壁24抵靠在喷嘴紧固螺母3的内壁31上，其中在轴向方向100上，第一部段541与第一端部51以及与接触点53的距离至少为第一子区54长度的25%。例如，情况可以是，在轴向方向100上，第一部段541与第一端部51以及与接触点53的距离为至少4mm。这样，能特别是在对于喷嘴本体2的压缩脉动疲劳强度来说至关重要的区域中实现支承。
图3是根据再一示例性实施例的来自图1的细节的放大图。在该情况下，喷嘴紧固螺母3的内壁31在第一子区54中为凸状。第一子区54优选具有第一部段541，其中，在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体2的外壁24与喷嘴紧固螺母3的内壁31之间的间距小于第一子区54的所有其它部段中的间距，其中在轴向方向100上，第一部段541与第一端部51以及与接触点53的距离至少为第一子区54长度的25%。例如，在轴向方向100上，第一部段541与第一端部51以及与接触点53的距离可以为至少4mm。
优选的情况是，在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体2的外壁24与喷嘴紧固螺母3的内壁31在第一部段541中的间距小于0.2mm。在流体喷射器的操作期间，也就是说在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，喷嘴本体2的外壁24至少部分地抵靠在喷嘴紧固螺母3的内壁31上，使得通过喷嘴紧固螺母3的内壁23中的半径所施加的对中作用，而在所述区域中实现喷嘴本体2的支承。
图4是根据再一示例性实施例的来自图1的细节的放大图。与图2所示示例性实施例相比，喷嘴本体2的外壁24在第一子区54中为凸状。优选的情况是，在喷嘴本体凹槽21所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体2的外壁24与喷嘴紧固螺母3的内壁31在第一子区54中沿径向方向200的最小间距小于或等于0.1mm。在图4所示的示例性实施例中，情况同样是，在流体喷射器的操作期间，能借由喷嘴本体2的外壁24的区域在第一子区中抵靠在喷嘴紧固螺母3的内壁31上，来实现喷嘴本体2的支承。
图中示出的示例性实施例可以替代地或附加地具有根据总体描述的实施例的再一些特征。
基于示例性实施例来描述本发明这一事实不应将本发明限制于这些示例性实施例，相反，本发明应包含所有新颖的特征和特征的所有组合。特别地，这包含权利要求书中的特征的所有组合，即使所述特征或组合未在权利要求书或示例性实施例中明确地提及。

Claims (10)

1.一种用于流体喷射器的喷嘴组件(1)，具有：
- 具有中心轴线(Z)的喷嘴本体(2)，其中所述喷嘴本体(2)具有喷嘴本体凹槽(21)、至少一个喷射开口(22)、和背离喷嘴本体凹槽(21)的外壁(24)，
- 喷嘴紧固螺母(3)，借助于所述喷嘴紧固螺母(3)，喷嘴本体(2)能联接至喷射器本体(4)，其中所述喷嘴紧固螺母(3)具有面向喷嘴本体(2)的外壁(24)的内壁(31)，
- 其中，喷嘴本体(2)和喷嘴紧固螺母(3)被设计成使得：在喷嘴本体凹槽(21)所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体(2)的外壁和喷嘴紧固螺母(3)的内壁(31)在第一子区(54)中具有大致恒定的间距；以及在喷嘴本体凹槽(21)所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，喷嘴本体(2)的外壁(24)沿径向方向(200)至少部分地抵靠在喷嘴紧固螺母(3)的内壁(31)上。
2.如权利要求1所述的喷嘴组件，
- 其中，提供有重叠区域(5)，其中所述喷嘴本体(2)沿径向方向(200)与喷嘴紧固螺母(3)重叠，其中重叠区域(5)沿轴向方向(100)从背离喷射开口(22)的第一端部(51)延伸至面向喷射开口(22)的第二端部(52)，
- 其中，重叠区域(5)的第一子区(54)沿轴向方向(100)从所述第一端部(51)延伸至接触点(53)，在所述接触点(53)处，喷嘴本体(2)沿轴向方向(100)抵靠在喷嘴紧固螺母(3)上，并且
- 其中，在喷嘴本体凹槽(21)所受到的待计量供给流体的正常操作压力的作用下，喷嘴本体(2)的外壁(24)在第一子区(54)中沿径向方向(200)至少部分地抵靠在喷嘴紧固螺母(3)的内壁(31)上。
3.如权利要求2所述的喷嘴组件，其中，喷嘴紧固螺母(3)的内径(33)在第一子区(54)中是恒定的。
4.如权利要求2所述的喷嘴组件，其中，喷嘴紧固螺母(3)的内壁(31)的至少一个部段在第一子区(54)中为凸状。
5.如权利要求2-4中任一项所述的喷嘴组件，其中，喷嘴本体(2)的外壁(24)的至少一个部段在第一子区(54)中为凸状。
6.如权利要求2-4中任一项所述的喷嘴组件，其中，在喷嘴本体凹槽(21)所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体(2)的外壁(24)与喷嘴紧固螺母(3)的内壁(31)在第一子区(54)中沿径向方向(200)的最小间距小于0.2mm。
7.如权利要求6所述的喷嘴组件，其中，在喷嘴本体凹槽(21)所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体(2)的外壁(24)与喷嘴紧固螺母(3)的内壁(31)在整个第一子区(54)中具有小于或等于0.1mm的间距。
8.如权利要求6所述的喷嘴组件，其中，第一子区(54)具有第一部段(541)，其中，在喷嘴本体凹槽(21)所受到的待计量供给流体的预定基准压力的作用下，喷嘴本体(2)的外壁(24)与喷嘴紧固螺母(3)的内壁(31)之间的间距小于或等于第一子区(54)的所有其它部段中的间距，其中在轴向方向(100)上，第一部段(541)与第一端部(51)以及与接触点(53)的距离至少为第一子区(54)长度的25%。
9.如权利要求8所述的喷嘴组件，其中，在轴向方向(100)上，第一部段(541)与第一端部(51)以及与接触点(53)的距离为至少4mm。
10.一种流体喷射器，具有如前述权利要求中任一项所述的喷嘴组件(1)，并具有喷射器本体(4)，其中所述喷嘴组件(1)和喷射器本体(4)彼此联接。
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