CN104781544A - 具有至少一个多入口进气道和/或多出口进气道的燃料喷射器喷嘴 - Google Patents

具有至少一个多入口进气道和/或多出口进气道的燃料喷射器喷嘴 Download PDF

Info

Publication number
CN104781544A
CN104781544A CN201380050832.8A CN201380050832A CN104781544A CN 104781544 A CN104781544 A CN 104781544A CN 201380050832 A CN201380050832 A CN 201380050832A CN 104781544 A CN104781544 A CN 104781544A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nozzle
face
exit
nozzle hole
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380050832.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104781544B (zh
Inventor
斯科特·M·施诺布里克
巴里·S·卡彭特
芭芭拉·A·菲平
詹姆斯·C·诺瓦克
大卫·H·雷丁杰
里安·C·舍克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN104781544A publication Critical patent/CN104781544A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104781544B publication Critical patent/CN104781544B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1813—Discharge orifices having different orientations with respect to valve member direction of movement, e.g. orientations being such that fuel jets emerging from discharge orifices collide with each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/184—Discharge orifices having non circular sections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1826—Discharge orifices having different sizes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1833—Discharge orifices having changing cross sections, e.g. being divergent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1853—Orifice plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

本发明公开了喷嘴及其制造方法。本发明所公开的喷嘴在其中具有至少一个喷嘴通孔，其中所述至少一个喷嘴通孔具有：(i)沿着入口面的单个入口开口和沿着出口面的多个出口开口，或(ii)沿着入口面的多个入口开口和沿着出口面的单个出口开口。本发明还公开了包含所述喷嘴的燃料喷射器。本发明还公开了喷嘴和燃料喷射器的制造和使用方法。

Description

具有至少一个多入口进气道和/或多出口进气道的燃料喷射器喷嘴
技术领域
本发明整体涉及适合在内燃机的燃料喷射器中使用的喷嘴。本发明还适用于组装了此类喷嘴的燃料喷射器。本发明还涉及此类喷嘴的制造方法，以及组装了此类喷嘴的燃料喷射器的制造方法。本发明还涉及在车辆中使用喷嘴和燃料喷射器的方法。
背景技术
存在三种基本类型的燃料喷射器系统。这些系统采用进气道燃料喷射(PFI)方式、汽油直接喷射(GDI)方式和直接喷射(DI)方式。PFI和GDI使用汽油作为燃料，而DI使用柴油燃料。人们仍在继续进一步研制燃料喷射器喷嘴和包含燃料喷射器喷嘴的燃料喷射系统，以便潜在地提高燃料效率、减少内燃机的危害性排放物，以及降低具有内燃机的车辆的总体能量要求。
发明内容
本发明涉及燃料喷射器喷嘴。在一个示例性实施例中，燃料喷射器喷嘴包括入口面；出口面，该出口面与入口面相背对；以及至少一个喷嘴通孔，该至少一个喷嘴通孔包括(i)位于入口面上的单个入口开口，该单个入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于出口面上的多个出口开口，或(ii)位于入口面上的多个入口开口，该多个入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于出口面上的单个出口开口。
本发明还涉及燃料喷射器。在一个示例性实施例中，燃料喷射器包括其内组装的本文所公开的本发明的任一种喷嘴。
本发明甚至还涉及燃料喷射系统。在一个示例性实施例中，燃料喷射系统包括其内组装的本文所公开的本发明的任一种喷嘴或燃料喷射器。
本发明还涉及制造喷嘴的方法。在一个示例性实施例中，制造本发明喷嘴的方法包括制造任何本文所述的喷嘴。
在另一个示例性实施例中，本发明的喷嘴的制造方法包括：在燃料喷射器喷嘴内形成至少一个喷嘴通孔，使得所述至少一个喷嘴通孔从入口面延伸至与喷嘴入口面相背对的出口面，所述至少一个喷嘴通孔包括(i)位于入口面上的单个入口开口，该单个入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于出口面上的多个出口开口，或(ii)位于入口面上的多个入口开口，该多个入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于出口面上的单个出口开口。
本发明还涉及在车辆内燃机中使用的燃料喷射器的制造方法。在一个示例性实施例中，制造燃料喷射器的方法包括将任一种本文所述的喷嘴组装到燃料喷射器中。
本发明另外涉及制造内燃车辆燃料喷射系统的方法。在一个示例性实施例中，制造车辆燃料喷射系统的方法包括将任一种本文所述的喷嘴或燃料喷射器组装到燃料喷射系统中。
本发明另外还涉及使用内燃车辆燃料喷射系统的方法。在一个示例性实施例中，使用燃料喷射系统的方法包括：将两种或多种燃料组分引入燃料喷射系统的喷嘴中，使得每种燃料组分独立地进入单个喷嘴通孔的分开的入口开口，并且从单个喷嘴通孔的单个出口开口排出，以便在燃料组分通过喷嘴时，混合来自两个或多个燃料贮存器的两种或多种燃料组分。
附图说明
结合附图对本发明的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和体会本发明，其中：
图1为本发明的一种示例性喷嘴的剖视图；
图2为本发明的另一种示例性喷嘴的剖视图；
图3为本发明的一种示例性喷嘴的顶视图；
图4为本发明的另一种示例性喷嘴的剖视图；
图5为本发明的另一种示例性喷嘴的剖视图；
图6-图7为本发明的示例性喷嘴通孔腔的透视图；
图8A-图8C为本发明的示例性喷嘴通孔腔的各种视图；
图9为本发明的示例性燃料喷射系统的示意图；
图10为本发明的另一种示例性燃料喷射系统的示意图；以及
图11为本发明的另一种示例性燃料喷射系统的示意图；
在说明书中，多个附图中使用的相同附图标记是指具有相同或类似特性和功能的相同或类似元件。
具体实施方式
本发明所公开的喷嘴表现了对以下文献中公开的喷嘴的改进：(1)2011年2月3日公布的国际专利申请公开WO2011/014607，和(2)2012年2月2日提交的国际专利申请序列号US2012/023624(3M代理人案卷号67266WO003，名称为“Nozzle and Method of Making Same”(喷嘴及其制造方法))，这两个专利申请的主题和公开内容均全文以引用的方式并入本文。本发明所公开的喷嘴相比本文所述的现有喷嘴具有一个或多个优势。例如，本发明所公开的喷嘴可有利地装入燃料喷射器系统中以提高燃料效率。本发明所公开的喷嘴可以使用类似国际专利申请公开WO2011/014607和国际专利申请序列号US2012/023624中公开的多光子(诸如双光子)工艺制成。具体地，可使用多光子工艺来制造可至少包括一个或多个孔成形特征结构的各种微结构。此类孔成形特征结构可继而用作模具以制造在喷嘴或其他应用中使用的孔。
应当理解，在本领域中，术语“喷嘴”可具有多种不同的含义。在一些具体的参考文献中，术语“喷嘴”具有广泛的定义。例如，美国专利公布2009/0308953 A1(Palestrant等人)公开了一种“雾化喷嘴”，该喷嘴包括多个元件，包括封堵器室50。这区别于本申请给出的对喷嘴的理解和定义。例如，本说明书中的喷嘴大体上对应于Palestrant等人的孔插件24。一般来讲，本说明书中的喷嘴可理解为雾化喷射系统的末端锥形部分，喷雾最终从所述末端锥形部分喷出，参见例如韦氏词典(Merriam Webster'sDictionary)对喷嘴的定义：具有用于(如在软管上)对流体束流加速或引导的圆锥或缩小部的短管。其他的理解可参见授予日本刈谷市的日本电装株式会社(Nippondenso Co.，Ltd.(Kariya，Japan))的美国专利5,716,009(Ogihara等人)。在该参考文献中，流体喷射“喷嘴”再一次被广义地定义为多段阀元件10(“燃料喷射阀10用作流体喷射喷嘴……”-参见Ogihara等人的专利的第4栏第26-27行)。在此所用的术语“喷嘴”的当前定义和理解应涉及(例如)第一孔板130和第二孔板132，还可能涉及(例如)套筒138(参见Ogihara等人的专利的图14和图15)，它们位于紧邻燃料喷口处。与本文描述的术语“喷嘴”类似的理解用于授予日本茨城县的日立株式会社(Hitachi,Ltd.(Ibaraki,Japan))的美国专利5,127,156(Yokoyama等人)中。这里，将喷嘴10与连接和一体化的结构独立地定义，诸如“旋流器”12(见图1(II))。当在本说明书和权利要求书的整个其余内容中提及术语“喷嘴”时，应当理解上述定义。
本发明所公开的喷嘴包括策略性地组装到喷嘴结构中的一个或多个喷嘴通孔，其中至少一个喷嘴通孔包括(i)位于喷嘴入口面上的单个入口开口，该入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于喷嘴出口面上的多个出口开口，或者(ii)位于入口面上的多个入口开口，该多个入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于出口面上的单个出口开口。所述一个或多个喷嘴通孔为喷嘴提供下列一种或多种特性：(1)能够通过单个喷嘴通孔或通过多个喷嘴通孔提供可变的流体束流(例如，穿过一个或多个出口开口的增大的流体束流和穿过同一喷嘴通孔或多个喷嘴通孔的其他出口开口的减小的流体束流的组合)，方法是选择性地设计沿给定喷嘴通孔的一定长度延伸的各个腔通道(即，下文所述的腔通道153’)，(2)能够经由单个喷嘴通孔或多个喷嘴通孔提供相对于喷嘴的出口面的多方向流体束流，(3)能够经由单个喷嘴通孔或多个喷嘴通孔提供相对于中心法线的多方向偏轴流体束流，所述中心法线垂直地延伸穿过喷嘴出口面，以及(4)能够混合进入多个入口开口并且从单个喷嘴通孔的单个出口开口排出的两种或多种燃料组分。
图1-图5示出本发明的示例性燃料喷射器喷嘴10的各种视图。如图1所示，示例性燃料喷射器喷嘴10包括入口面11；出口面14，其与入口面11相背对；和至少一个喷嘴通孔15，所述喷嘴通孔包括位于入口面11上的单个入口开口151，该单个入口开口通过由内表面154限定的腔153连接至位于出口面14上的多个出口开口152。如图2所示，示例性燃料喷射器喷嘴10包括入口面11；出口面14，其与入口面11相背对；和至少一个喷嘴通孔15，所述喷嘴通孔包括位于入口面11上的多个入口开口151，该多个入口开口通过由内表面154限定的腔153连接至位于出口面14上的单个出口开口152相。
如图1-2所示，示例性喷嘴10的喷嘴通孔15包括沿着腔153延伸的多个腔通道153’，其中每个腔通道153’通向一个出口开口152或从一个入口开口151延伸。
如图3-4所示，本发明的喷嘴10可包括一个或多个阵列28，其中每个阵列28包括一个或多个喷嘴通孔15和/或一个或多个喷嘴通孔16。如图4所示，每个喷嘴通孔16包括沿着入口面11的单个入口开口161和沿着出口面14的单个出口开口162。
如图5所示，本发明的示例性喷嘴10还可以包括多种任选的附加的特征结构。合适的任选的附加的特征结构包括但不限于沿出口面14的任何部分定位的一个或多个抗结焦微结构150，以及沿着出口面14的任何部分的一个或多个流体喷射结构1519。
如图1至图8C所示，本发明的喷嘴10可以包括喷嘴通孔15和16，其中每个喷嘴通孔15/16独立地包括以下特征结构：(i)一个或多个入口开口151/161，它们中的每一个具有其自身的独立形状和尺寸；(ii)一个或多个出口开口152/162，它们中的每一个具有其自身的独立形状和尺寸；(iii)内表面154/164轮廓，其可包括一个或多个弯曲部分157、一个或多个线性部分158，或者一个或多个弯曲部分157和一个或多个线性部分158的组合；以及(iv)内表面164轮廓，其可包括两个或多个腔通道153’或包括单个腔通道153’，在前一种情况下，所述两个或多个腔通道153’从多个入口开口151延伸然后合并为单个腔通道153’，继而延伸至单个出口开口152，在后一种情况下，单个腔通道153’从单个入口开口151延伸然后分成两个或多个腔通道153’，继而延伸至多个出口开口152。为每个独立的喷嘴通孔15/16选择这些特征结构，使喷嘴10能够(1)通过喷嘴通孔15/16提供基本上等同的流体束流(即，从喷嘴通孔15中每一个的每个多出口开口152排出和/或从喷嘴通孔16中每一者的每个出口开口162排出的流体束流基本上等同)，(2)通过任一喷嘴通孔15提供可变的流体束流(即，从给定喷嘴通孔15的多个出口开口152排出的流体束流不同)，(3)通过任意两个或多个喷嘴通孔15/16提供可变的流体束流(即，从给定喷嘴通孔15的多个出口开口152排出和/或从喷嘴通孔16中每一个的每个出口开口162排出的流体束流不同)，(4)提供从单个喷嘴通孔15排出、从多个喷嘴通孔15排出、或从喷嘴通孔15/16的任意组合排出的单方向或多方向流体束流，(5)提供从喷嘴通孔15/16排出的线性和/或弯曲流体束流，以及(6)提供从喷嘴通孔15/16排出的平行和/或分散、和/或平行而后分散的流体束流。
在一些实施例中，喷嘴通孔15/16中的至少一者具有入口开口151/161流动轴线、腔153/163流动轴线和出口开口152/162流动轴线，并且至少一个流动轴线与至少另一个流动轴线不同。如本文所用，“流动轴线”被定义为燃束流入、流经或流出喷嘴通孔15/16时燃束流的中心轴线。就具有多个入口开口151、多个出口开口152或两者兼具的喷嘴通孔15而言，喷嘴通孔15可以具有与多个开口151/152中的每一者相对应的不同流动轴线。
在一些实施例中，入口开口151/161流动轴线可以与出口开口152/162流动轴线不同。在其他实施例中，入口开口151/161流动轴线、腔153/163流动轴线和出口开口152/162流动轴线中的每一者彼此不同。在其他实施例中，喷嘴通孔15/16具有腔153/163，所述腔被操作性地调整(如，调整尺寸、构造或以其他方式设计)，使得流经其中的燃料具有弯曲的流动轴线。
促成流动轴线中的这种差异的因素的示例可以包括但不限于以下因素的任何组合：(1)(i)腔153/163与(ii)入口面11和/或出口面14之间的角度不同，(2)入口开口151/161和/或腔153/163和/或出口开口152/162彼此不对准或平行，或沿着不同的方向对准，或平行但不对准，或交叉但不对准，和/或(3)两条或三条不对齐的线段可以具有的任何其他可想象的几何关系。
本发明所公开的喷嘴10可包括任一种本发明所公开的喷嘴特征结构、或两种或更多种本发明所公开的喷嘴特征结构的任意组合(或基本上由或由任一种本发明所公开的喷嘴特征结构、或两种或更多种本发明所公开的喷嘴特征结构的任意组合组成)。此外，尽管本文的图中未示出并且/或者本文中未详细描述，但本发明的喷嘴10还可以包括在以下美国临时专利申请中公开的一种或多种喷嘴特征结构：(1)2012年8月1日提交的美国临时专利申请序列号61/678,475(3M代理人案卷号69909US002，名称为“GDIFuel Injectors with Non-Coined Three-Dimensional Nozzle Outlet Face”(具有非铸造的三维喷嘴出口面的GDI燃料喷射器))(如，出口面重叠特征结构149)，(2)2012年8月1日提交的美国临时专利申请序列号61/678,356(3M代理人案卷号69910US002，名称为“Targeting of Fuel Output by Off-Axis Directing of Nozzle Output Streams”(通过偏轴引导喷嘴输出束流而使燃料输出定向))(如，具体描述的降低燃料喷射器压力室(SAC)容积的喷嘴通孔15和/或入口面特征结构118)，(3)2012年8月1日提交的美国临时专利申请序列号61/678,305(3M代理人案卷号69912US002，名称为“Fuel Injectors with Improved Coefficient of Fuel Discharge”(具有改善的燃料排放系数的燃料喷射器))(如，具体描述的具有相对高的排放系数(COD)值的喷嘴通孔15)，以及(4)2012年8月1日提交的美国临时专利申请序列号61/678,288(3M代理人案卷号69913US002，名称为“FuelInjectors with Non-Coined Three-dimensional Nozzle Inlet Face”(具有非铸造的三维喷嘴入口面的燃料喷射器))(如，非铸造的三维入口面11)，这些美国临时专利申请中的每一个的主题和公开内容均全文以引用方式并入本文。
本发明所公开的喷嘴10可使用任意方法形成，只要所得的喷嘴10在其中具有如本文所述的一个或多个喷嘴通孔15，并且至少一个喷嘴通孔15具有(i)沿着入口面11的单个入口开口151和沿着出口面14的多个出口开口152或(ii)沿着入口面11的多个入口开口151和沿着出口面14的单个出口开口152。尽管本发明的喷嘴10可使用如国际专利申请序列号US2012/023624中所公开的方法(如，使用多光子工艺，诸如双光子工艺)形成，但是制造本发明的喷嘴10的方法不限于国际专利申请序列号US2012/023624中公开的方法。参见(例如)图1A-图1M所示的方法步骤和国际专利申请序列号US2012/023624中对此的描述。
附加的实施例
喷嘴实施例
1.一种燃料喷射器喷嘴10，其包括：入口面11；出口面14，所述出口面与所述入口面11相背对；和至少一个喷嘴通孔15，所述至少一个喷嘴通孔包括(i)位于所述入口面11上的单个入口开口151，该单个入口开口通过由内表面154限定的腔153连接至位于所述出口面14上的多个出口开口152相连，或(ii)位于所述入口面11上的多个入口开口151，该多个入口开口通过由内表面154限定的腔153连接至位于所述出口面14上的单个出口开口152。
2.根据实施例1所述的喷嘴10，其中所述至少一个喷嘴通孔15为包括(i)、(ii)、或(i)与(ii)两者的多个喷嘴通孔15。
3.根据实施例1或2所述的喷嘴10，其中所述入口面11和所述出口面14基本上平行。
4.根据实施例1至3中任一项所述的喷嘴10，其中所述喷嘴10为基本上平的。
5.根据实施例1至4中任一项所述的喷嘴10，其中每个所述喷嘴通孔15的所述腔153包括沿着所述腔153延伸的多个腔通道153’，并且每个所述腔通道153’通向一个所述出口开口152或从一个所述入口开口151延伸。
6.根据实施例1至5中任一项所述的喷嘴10，其中每个所述喷嘴通孔15的所述腔153包括以大于或等于所述腔153的最大总长度L约10％(或大于10％、增量为1.0％的任意分数百分比)的长度延伸的多个腔通道153’。如本文所用，短语“给定腔153的最大总长度L”表示从给定腔153的入口开口151延伸到出口开口152的最大距离。例如，如图1所示，腔153的长度L沿着喷嘴10的弯曲表面部分157延伸。
7.根据实施例6所述的喷嘴10，其中所述多个腔通道153’在所述腔153最大总长度L的约10％到约90％的范围(或两者间增量为1.0％的任意百分比或范围)内延伸。
8.根据实施例5至7中任一项所述的喷嘴10，其中每个所述喷嘴通孔15内有所述腔通道153’中的至少4个。
9.根据实施例5至7中任一项所述的喷嘴10，其中每个所述喷嘴通孔15内的所述腔通道153’数量在2至50的范围内，或两者间增量为1的任意数字或范围内(如，3至20)。
10.根据实施例1至9中任一项所述的喷嘴10，其中所述至少一个喷嘴通孔15包括一个入口开口151和多个出口开口152。
11.根据实施例10所述的喷嘴10，其中每个所述腔通道153’通向所述多个出口开口152的一个所述出口开口152。
12.根据实施例1至9中任一项所述的喷嘴10，其中所述至少一个喷嘴通孔15包括多个入口开口151和一个出口开口152。
13.根据实施例12所述的喷嘴10，其中每个所述腔通道153’通向所述多个入口开口151的一个所述入口开口151。
14.根据实施例1至11中任一项所述的喷嘴10，其中所述至少一个喷嘴通孔15包括多个出口开口152，并且每个所述腔通道153’通向一个所述出口开口152，使得流经所述喷嘴通孔15的流体(未示出)形成多个流体束流，这些流体束流(1)基本上会聚(即，一些、大部分、全部或至少其他商业上可接受的数量的流体束流会聚)于距所述喷嘴10的出口面14所需距离的大体上或精确的一个位置处、(2)在距所述喷嘴的出口面一段距离内基本上沿多个分开的方向分散、(3)在距所述喷嘴10的出口面14所需距离内基本上保持平行或(4)是(1)、(2)和(3)的任意组合。如本文所用，短语“基本上会聚”是指彼此接触的相邻的流体束流。相邻的流体束流之间的接触程度可以有差别，但最低限度是相邻的流体束流的路径彼此重叠。如本文所用，短语“基本上分散”是指彼此分离的流体束流。例如，具有如图6所示的腔153的喷嘴通孔15产生四个分开的流体束流(未示出)，这些流体束流初始时彼此平行，但最终在一定程度上会聚于距出口开口152一段距离处。相比之下，具有如图7或如图8A-图8C所示的腔153的喷嘴通孔15产生五个分开的流体束流(未示出)，这些流体束流在从出口开口152排出后立即彼此分散开来。
每个喷射器类型(即，PFI、GDI或DI)的燃料束流应在何种距离处破碎取决于多个因素。例如，PFI类型的燃料喷射器系统的此类距离、导向板口到口间距和流体燃料表面张力皆会对该距离有影响。如果燃料束流在距喷嘴太远处破碎，或如果各个束流的速率太类似，则液滴可能聚结，从而会对燃料效率带来负面影响。在本发明中，可以使各个燃料束流的速度基本上不同，如，对于具有较大入口开口和较小出口开口的喷嘴通孔而言，可通过改变入口开口面积与出口开口面积的比率，来实现这一点。
如果目标是使各个燃料束流会聚于一点并且在冲击下破碎，则到该点的距离将取决于所选内燃机的具体情况(尺寸、构型和设计)。在PFI应用的一个例子中，可能有利的是，燃料束流或喷雾在进气阀前破碎，以便允许进入燃烧室(即，发动机气缸)的空气携带燃料的小液滴与其一起进入气缸。较小的燃料液滴会更容易地跟随空气的流路，从而使其与阀门的部分(如，背部)的接触最小化。允许燃料喷雾在阀门前破碎会引起碳或焦炭积聚在内表面。然而，如果策略是使用阀门背部来使喷雾破碎，则可能有利的是，使燃料液滴在从燃料喷射器喷嘴排出后立即或尽快聚结。燃料液滴的聚结会使燃料喷雾在空气中通行时的动量损失降至最低。此动量损失的降低会导致燃料液滴以较高的动量碰撞进气阀背部，从而引起更大程度的燃料束流/喷雾破碎。
15.根据实施例14所述的喷嘴10，其中每个所述腔通道153’通向一个所述出口开口152，使得流经所述喷嘴通孔15的流体形成多个流体束流，该多个流体束流在距所述喷嘴10的出口面14所需距离内保持基本上平行。
16.根据实施例15所述的喷嘴10，其中所述流体束流基本上平行于喷嘴中心轴线20，所述中心轴线沿着垂直于所述喷嘴10的出口面14的法线延伸。
17.根据实施例14所述的喷嘴10，其中每个所述腔通道153’通向一个所述出口开口152，使得流经所述喷嘴通孔15的流体形成多个流体束流，所述多个流体束流基本上会聚于距所述喷嘴10的出口面14所需距离的约一个位置处。
18.根据实施例14所述的喷嘴10，其中每个所述腔通道153’通向一个所述出口开口152，使得流经所述喷嘴通孔15的流体形成多个流体束流，所述多个流体束流基本上分散成多个分开的方向。
19.根据实施例17或18所述的喷嘴10，其中所述流体束流相对于喷嘴中心轴线20为基本上偏轴的，所述喷嘴中心轴线沿着垂直于所述喷嘴10的出口面14的法线延伸。
20.根据实施例14所述的喷嘴10，其中每个所述腔通道153’通向一个所述出口开口152，使得流经所述喷嘴通孔15的流体形成多个流体束流，所述多个流体束流(1)基本上会聚于距所述喷嘴10的出口面14一段距离的约一个位置处，(2)在距所述喷嘴的出口面一段距离内基本上分散成多个分开的方向，以及(3)在距所述喷嘴10的出口面14所需距离内保持基本上平行。
21.根据实施例20所述的喷嘴10，其中所述流体束流包括基本上平行于偏离喷嘴中心轴线20的轴线的束流，所述喷嘴中心轴线沿着垂直于所述喷嘴10的出口面14的法线延伸。
22.根据实施例1至21中任一项所述的喷嘴10，其中每个所述腔通道153’通向一个所述出口开口152，使得流经所述至少一个喷嘴通孔15的流体形成流体束流，所述流体束流指向距所述喷嘴10的出口面14所需距离的两个或多个分开的位置。
从喷嘴出口面排出后燃料束流破碎的典型距离
*-是指从多个喷嘴通孔、单个喷嘴通孔的多个出口开口或两者形成的多个燃料束流的流路。
23.根据实施例14至17和19至21中任一项所述的喷嘴10，其中所述距离在约10mm至约400mm范围(或两者间增量为1.0mm的任意数字或范围)内。
24.根据实施例14至17和19至21中任一项所述的喷嘴10，其中所述距离在约0.01mm至约400mm范围(或两者间增量为0.01mm的任意数字或范围)内。
25.根据实施例14、18至20和22中任一项所述的喷嘴10，其中所述距离在约10mm至约250mm范围(或介于约0.01mm和约250mm之间、增量为0.01mm的任意数字或范围)内。
26.根据实施例1至25中任一项所述的喷嘴10，其中所述至少一个喷嘴通孔15为多个喷嘴通孔15。
27.根据实施例1至26中任一项所述的喷嘴10，还包括喷嘴通孔15的一个或多个阵列28，所述阵列用于将流体从所述入口面11引导至所述出口面14，其中所述一个或多个阵列28中的至少一个包括所述至少一个喷嘴通孔15。
28.根据实施例1至27中任一项所述的喷嘴10，还包括一个或多个附加的喷嘴通孔16，其中每个附加的喷嘴通孔16包括位于所述入口面11上的单个入口开口161，该单个入口开口通过由内表面164限定的腔163连接至位于所述出口面14上的单个出口开口162。
29.根据实施例1至28中任一项所述的喷嘴10，其中至少一个所述喷嘴通孔15/16为弯曲的喷嘴通孔15/16，其包括具有至少一个弯曲部分157的内表面154/164，所述弯曲部分沿着从入口开口151/161直接延伸至出口开口152/162的方向弯曲。如本文所述，弯曲部分157或线性部分158和/或任意其他表面部分形成内表面154的“弯曲表面轮廓”的全部或一部分，所述内表面从至少一个入口开口151直接延伸至至少一个出口开口152。“弯曲表面轮廓”可指(i)沿着从至少一个入口开口151直接延伸至至少一个出口开口152的内表面154的最短距离，(ii)沿着从至少一个入口开口151直接延伸至至少一个出口开口152的内表面154的最长距离，或(iii)沿着从至少一个入口开口151直接延伸至至少一个出口开口152的内表面154的最长距离与最短距离之间的任意其他距离。
30.根据实施例29所述的喷嘴10，其中所述弯曲部分157从靠近入口开口151/161处开始，直接沿着所述弯曲喷嘴通孔15/16的内表面154/164延伸(即，以从至少一个入口开口151至至少一个出口开口152的方向直接延伸)。
31.根据实施例30所述的喷嘴10，其中所述弯曲部分157延伸至至少一个出口开口152/162(即，以从至少一个入口开口151至至少一个出口开口152的方向直接延伸)。
32.根据实施例29至31中任一项所述的喷嘴10，其中所述弯曲喷嘴通孔15/16的内表面154/164包括与所述弯曲部分157相背对的位于所述内表面154/164一侧上的非弯曲线性部分158，所述线性部分158沿着从入口开口151/161直接延伸至出口开口152/162的方向成非弯曲状。
33.根据实施例32所述的喷嘴10，其中所述线性部分158限定与所述喷嘴10的入口面11的一部分形成的钝角A。
34.根据实施例32或33所述的喷嘴10，其中所述线性部分158延伸至至少一个出口开口152/162。
35.根据实施例32至34中任一项所述的喷嘴10，其中所述弯曲的喷嘴通孔15/16的内表面154/164包括另一个弯曲部分157’，所述另一个弯曲部分沿着从入口开口151/161直接延伸至出口开口152/162的方向成弯曲状，所述其他弯曲部分157’开始于邻近入口开口151/161处并且结束于所述线性部分158开始之处。
36.根据实施例35所述的喷嘴10，其中所述其他弯曲部分157’为凸面形状。
37.根据实施例29至36中任一项所述的喷嘴10，其中所述弯曲喷嘴通孔15/16的内表面154/164的所述至少一个弯曲部分157包括位于所述弯曲喷嘴通孔15/16腔153/163的相对侧上的两个弯曲部分157/157’(即，各自以从至少一个入口开口151至至少一个出口开口152的方向直接延伸)。
38.根据实施例37所述的喷嘴10，其中所述两个弯曲部分157/157’中的一个具有凸面形状，并且所述两个弯曲部分157/157’中的另一个具有凹面形状(即，各自以从至少一个入口开口151至至少一个出口开口152的方向直接延伸)。
39.根据实施例37所述的喷嘴10，其中所述两个弯曲部分157/157’中的一个具有第一凸面形状，并且所述两个弯曲部分157/157’中的另一个具有第二凸面形状(即，各自以从至少一个入口开口151至至少一个出口开口152的方向直接延伸)。
40.根据实施例29至39中任一项所述的喷嘴10，其中所述弯曲喷嘴通孔15/16的入口开口151/161具有由所述弯曲喷嘴通孔15/16内表面154/164的凸面形状弯曲部分限定的周边151’/161’。
41.根据实施例1至40中任一项所述的喷嘴10，其中(a)至少一个喷嘴通孔15的所述入口开口151或所述多个入口开口151沿着所述入口面11形成入口开口图案，所述入口开口图案具有入口开口周边和入口开口周边直径id，(b)至少一个喷嘴通孔15的所述多个出口开口152或所述出口开口152沿着所述出口面14形成出口开口图案，所述出口开口图案具有出口开口周边和出口开口周边直径od，其中(i)所述入口开口周边总直径id、(ii)所述出口开口周边总直径od或(iii)所述入口开口周边总直径id和所述出口开口周边总直径od两者沿着至少一个喷嘴通孔15的所述腔153的至少一部分独立地大于腔直径cd。
42.根据实施例1至41中任一项所述的喷嘴10，其中(a)所述入口开口151或所述多个入口开口151沿着所述入口面11形成入口开口图案，所述入口开口图案具有入口开口周边和入口开口周边直径id，(b)所述多个出口开口152或所述出口开口152沿着所述出口面14形成出口开口图案，所述出口开口图案具有出口开口周边和出口开口周边直径od，其中所述出口开口周边直径od沿着所述腔153的至少一部分独立地大于腔直径cd。
43.根据实施例1至42中任一项所述的喷嘴10，其中(a)所述入口开口151或所述多个入口开口151沿着所述入口面11形成入口开口图案，所述入口开口图案具有入口开口周边和入口开口周边直径id，(b)所述多个出口开口152或所述出口开口152沿着所述出口面14形成出口开口图案，所述出口开口图案具有出口开口周边和出口开口周边直径od，其中(i)所述入口开口周边总直径id和(ii)所述出口开口周边总直径od中的每一者沿着所述腔153的至少一部分独立地大于腔直径cd。
44.根据实施例5至43中任一项所述的喷嘴10，其中随着所述腔通道153’延伸穿过所述喷嘴10，所述腔通道153’在x-y平面内旋转。参见(例如)图7所示的腔153内旋转的腔通道153’。
45.根据实施例1至44中任一项所述的喷嘴10，其中至少一个喷嘴通孔15的至少一个入口开口151和至少一个出口开口152具有类似的形状。应当指出的是，具有多个入口开口151或多个出口开口152的给定喷嘴通孔15可以包括具有不同开口直径和/或开口形状的两个或多个入口开口151或两个或多个出口开口152。此类开口构型从单个喷嘴通孔15产生具有不同流体速率和液滴尺寸的各个流体束流。
46.根据实施例1至45中任一项所述的喷嘴10，其中至少一个喷嘴通孔15的至少一个入口开口151和至少一个出口开口152具有不同的形状。
47.根据实施例1至46中任一项所述的喷嘴10，其中每个喷嘴通孔15/16具有入口开口总面积和出口开口总面积，并且所述入口开口总面积大于所述出口开口总面积。
48.根据实施例1至47中任一项所述的喷嘴10，其中所述喷嘴10的入口开口总面积与出口开口总面积的总比率在大于1.0至约250的范围(或两者间增量为0.1的任意数字或范围)内。
49.根据实施例1至47中任一项所述的喷嘴10，其中所述喷嘴10的入口开口总面积与出口开口总面积的总比率在从约0.0025(如，1比400)至约400(如，400比1)的范围(或两者间增量为0.0025(比率显示为分数)或1比1(比率显示为单独的数字)的任意比率或比率范围)内。
50.根据实施例1至49中任一项所述的喷嘴10，其中所述喷嘴10还包括沿着所述出口面14延伸的一个或多个出口表面特征结构150/1519。沿着出口面14延伸的出口表面特征结构150/1519可以包括但不限于如图5所示的抗结焦微结构150、如图5所示的流体喷射构件1519，或它们的组合。其他用于本发明的喷嘴10的合适的出口表面特征结构包括但不限于如上文引述的美国临时专利申请序列号61/678,475(3M代理人案卷号69909US002，名称为“GDI Fuel Injectors with Non-Coined Three-Dimensional NozzleOutlet Face”(具有非铸造的三维喷嘴出口面的GDI燃料喷射器))中所公开的重叠出口面结构149。
51.根据实施例50所述的喷嘴10，其中所述一个或多个出口表面特征结构1519包括沿着所述出口面14定位的一个或多个流体喷射构件1519。
52.根据实施例1至51中任一项所述的喷嘴10，其中每个入口开口151/161具有小于约400微米(或小于约300微米，或小于约200微米，或小于约160微米，或小于约100微米)的直径(或介于约10微米和400微米之间、增量为1.0微米的任何直径，如10、11、12等微米)。如本文所用，术语“直径”用于描述跨入口开口151/161(或出口开口152/162)的最大距离。
53.根据实施例1至52中任一项所述的喷嘴10，其中每个出口开口152/162具有小于约400微米(或小于约300微米，或小于约200微米，或小于约100微米，或小于约50微米，或小于约20微米)的直径(或介于约10微米和400微米之间、增量为1.0微米的任何直径，如10、11、12等微米)。
54.根据实施例1至53中任一项所述的喷嘴10，其中所述喷嘴10包含金属材料、无机非金属材料(如，陶瓷)、或它们的组合。
55.根据实施例1至54中任一项所述的喷嘴10，其中所述喷嘴10包含陶瓷，所述陶瓷选自二氧化硅、氧化锆、氧化铝、二氧化钛，或钇、锶、钡、铪、铌、钽、钨、铋、钼、锡、锌、原子数范围为57至71的镧系元素和铈的氧化物，以及它们的组合。
燃料喷射器实施例
56.一种包括根据实施例1至55中任一项所述的喷嘴10的燃料喷射器101。
燃料喷射器系统实施例
57.一种包括根据实施例56所述的燃料喷射器101的车辆200燃料喷射系统100。如图9所示，示例性燃料喷射器系统100可以包括(特别是)燃料喷射器101、燃料源/箱104、燃料泵103、燃料过滤器102、燃料喷射器电源105以及内燃机106。
58.根据实施例57所述的燃料喷射系统100，还包括两个或多个燃料组分贮存器104a/104b，以及在每个燃料组分贮存器104a/104b和沿着所述喷嘴10的所述入口面11的空间之间延伸的管道108a/108b，所述至少一个喷嘴通孔15包括多个入口151a/151b和单个出口152，以便在燃料组分通过喷嘴10时，混合来自所述两个或多个燃料组分贮存器104a/104b的两种或多种燃料组分(未示出)。如图10所示，除两个或多个燃料组分贮存器104a/104b和管道108a/108b外，示例性燃料喷射器系统100还可以包括(特别是)燃料喷射器101、燃料组分泵104a/104b、燃料组分过滤器102a/102b、燃料喷射器电源105以及内燃机106。
喷嘴制造方法实施例
59.一种制造实施例1至55中任一项所述的喷嘴10的方法。
60.一种制造燃料喷射器喷嘴10的方法，所述方法包括：
在燃料喷射器喷嘴10内形成至少一个喷嘴通孔15，使得所述至少一个喷嘴通孔15从入口面11延伸至与喷嘴10的入口面11相背对的出口面14，所述至少一个喷嘴通孔15包括(i)位于入口面11上的单个入口开口151，该单个入口开口通过由内表面154限定的腔153连接至位于出口面14上的多个出口开口152，或(ii)位于入口面11上的多个入口开口151，该多个入口开口通过由内表面154限定的腔153连接至位于出口面14上的单个出口开口152。
61.根据实施例60所述的方法，所述形成步骤包括：将喷嘴成形材料施加到包括一个或多个喷嘴孔成形特征结构的喷嘴成形微结构化图案上；将喷嘴成形材料从喷嘴成形微结构化图案分离，从而得到喷嘴10；以及根据需要从喷嘴10移除材料，以形成至少一个喷嘴通孔15。参见(例如)图1A-图1M所示的方法步骤和国际专利申请序列号US2012/023624中对此的描述。
62.根据实施例61所述的方法，其中所述喷嘴成形微结构化图案还包括一个或多个平坦的控制腔成形特征结构。
63.根据实施例61或62所述的方法，所述形成步骤还包括：提供微结构化模具图案，所述微结构化模具图案限定模具的至少一部分并包括至少一个喷嘴孔复制品；以及将第一材料模塑到微结构化模具图案上，以便形成喷嘴成形微结构化图案。
64.根据实施例63所述的方法，其中所述微结构化模具图案包括至少一个流体通道特征结构，所述流体通道特征结构将至少一个喷嘴孔复制品连接到(a)至少一个其他喷嘴孔复制品、(b)所述微结构化模具图案的外周边以外的所述模具的一部分、或(c)(a)和(b)两者。
65.根据实施例63或64所述的方法，其中第一材料包括具有弹性度的材料。
66.根据实施例63至65中任一项所述的方法，其中第一材料包括聚丙烯或聚碳酸酯。应当指出的是，多种可模塑的聚合物中的任意聚合物可以用作第一材料。合适的可模塑的聚合物包括但不限于聚碳酸酯、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯(PP)、热塑性弹性体(TPE)诸如热塑性聚氨酯(TPU)、含氟聚合物、聚合物包覆的金属颗粒(例如，金属注模(MIM)中使用的那些聚合物和上述聚合物)。
67.根据实施例60至66中任一项所述的方法，其中至少一个喷嘴通孔15包括多个喷嘴通孔15。
68.根据实施例60至67中任一项所述的方法，其中所述形成步骤还包括：在燃料喷射器喷嘴10内形成一个或多个附加的喷嘴通孔16，使得每个附加的喷嘴通孔16从喷嘴10的入口面11延伸至出口面14，每个附加的喷嘴通孔16包括(i)位于入口面11上的单个入口开口161，该单个入口开口通过由内表面164限定的腔163连接至位于出口面14上的单个出口开口162。
燃料喷射器制造方法实施例
69.一种制造燃料喷射器101的方法，所述方法包括将根据实施例1至55中任一项所述的喷嘴10组装到燃料喷射器101中。
燃料喷射系统制造方法实施例
70.一种制造车辆200燃料喷射系统100的方法，所述方法包括将根据实施例69所述的燃料喷射器101组装到燃料喷射系统100中。
71.根据实施例70所述的方法，其中燃料喷射系统100在每个气缸1063中包括两个进气阀1062，并且所述至少一个喷嘴通孔15独立地将流体1064引导向下经过对应的分体式进气歧管1065的喉部，流向两个进气阀1062。如图11所示，示例性燃料喷射器系统100可以包括(特别是)燃料喷射器101、燃料源/箱104、燃料泵103、燃料过滤器102、燃料喷射器电源105以及内燃机106。内燃机106还包括燃烧室1061。
燃料喷射系统使用方法实施例
72.一种使用实施例58所述的燃料喷射系统100的方法，所述方法包括：将两种或多种燃料组分(未示出)引入燃料喷射系统100中，使得每种燃料组分独立地进入单个喷嘴通孔15的分开的入口开口151，并且从单个喷嘴通孔15的单个出口开口152排出，以便在燃料组分通过喷嘴10时，混合来自两个或多个燃料贮存器104a/104b的两种或多种燃料组分。
喷嘴预成形品实施例
73.一种适用于形成根据实施例1至55中任一项所述的喷嘴10的喷嘴预成形品。参见(例如)国际专利申请序列号US2012/023624中的其他喷嘴预成形品和如何利用所述喷嘴预成形品来形成图1A-图1M中的喷嘴，以及该专利申请中对这些内容的描述。
微结构化图案实施例
74.一种适用于形成根据实施例1至55中任一项所述的喷嘴10的微结构化图案。参见(例如)国际专利申请序列号US2012/023624中的其他微结构化图案和如何利用所述微结构化图案来形成图1A-图1M中的喷嘴，以及该专利申请中对这些内容的描述。
在上述实施例的任一个中，喷嘴10可以包括具有基本上平的构型的喷嘴板10，在通常情况下，入口面11的至少一部分基本上平行于出口面14的至少一部分。
有利地，本发明的喷嘴10各自独立地包括整体结构。如本文所用，术语“整体”是指喷嘴具有单个一体化形成的结构，而不是多个零件或部件相互结合形成喷嘴。
可能有利的是，燃料喷射器喷嘴10的厚度为至少约100μm，优选地大于约200μm；并且小于约3mm，优选地小于约1mm，更优选地小于约500um(或介于约100um和约3mm之间、增量为1.0um的任何厚度)。
另外，尽管图中未示出，但本文所述的任何喷嘴10还可以包括一个或多个对准表面特征结构，所述一个或多个对准表面特征结构允许：(1)喷嘴10相对于燃料喷射器101对准(即，在X-Y平面中)；以及(2)喷嘴10相对于燃料喷射器101旋转对准/取向(即，在X-Y平面内正确旋转定位)。所述一个或多个对准表面特征结构有助于对喷嘴10和其中的喷嘴通孔15进行定位，以便将所述喷嘴和喷嘴通孔精准地指向如上所述的一个或多个目标位置lt。喷嘴10上的所述一个或多个对准表面特征结构可以沿入口面11、出口面14、周边19存在，或沿入口面11、出口面14和周边19的任何组合存在。另外，喷嘴10上的所述一种或多种对准表面特征结构可以包括但不限于视觉标记、喷嘴10内的压痕、沿着喷嘴10的凸起的表面部分，或此类对准表面特征结构的任何组合。
应当理解，尽管上述喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统和所述方法被描述为“包括”一个或多个部件、特征结构或步骤，但上述喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统和所述方法可以包括所述喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统和所述方法的任何上述部件和/或特征结构和/或步骤，由所述喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统和所述方法的任何上述部件和/或特征结构和/或步骤组成，或基本上由所述喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统和所述方法的任何上述部件和/或特征结构和/或步骤组成。因此，在使用可广泛解释的术语诸如“包括”描述本发明或其一部分的情况下，应当易于理解(除非另有指明)，对本发明或其一部分的这种描述还应当被解释为使用术语“基本上由…组成”或“由…组成”或如下文所述的它们的变型形式来描述本发明或其一部分。
如本文所用，术语“包括”、“具有”、“包含”、“特征在于”或它们的任何其他变型形式旨在涵盖非排他性的包涵，受到对所列举部件的另外明确指出的任何限制。例如，喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统、和/或方法“包括”要素列表(例如，部件或特征结构或步骤)不一定局限于仅包括这些要素(或部件或特征结构或步骤)，而是可能包括未明确地列出或所述喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统、和/或方法所固有的其他要素(或部件或特征结构或步骤)。
如本文所用，连接短语“由…组成”将任何未指定的要素、步骤或部件排除在外。例如，权利要求中使用的“由…组成”会将权利要求限于权利要求中明确列举的部件、材料或步骤，但通常与所述部件、材料或步骤相关联的杂质(即，给定部件内的杂质)仍包含在内。当短语“由…组成”出现在权利要求正文的条款中，而不是紧接在前序之后时，短语“由…组成”限定只在该条款中列出的要素(或部件或步骤)；其他要素(或部件)未被排除在作为整体的权利要求之外。
如本文所用，连接短语“基本上由...组成”用于限定喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统、和/或方法除了照字面公开的那些之外，还包括材料、步骤、特征结构、部件或元素，前提条件是这些附加的材料、步骤、特征结构、部件或元素不会实质上影响受权利要求书保护的本发明的基本特性和新颖特性。术语“基本上由…组成”的涵义居于“包括”与“由…组成”之间。
另外，应当理解，本文所述的喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统、和/或方法可以包括任何本文所述的部件和特征结构、基本上由任何本文所述的部件和特征结构组成或由任何本文所述的部件和特征结构组成，本文所述的部件和特征结构如附图中所示且具有或不具有附图中未示出的任何一种或多种附加的特征结构。换句话讲，在一些实施例中，本发明的喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统、和/或方法可以具有附图中未明确示出的任何附加的特征结构。在一些实施例中，本发明的喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统、和/或方法不具有除附图中所示出的那些(即，一些或全部)之外的任何附加的特征结构，并且附图中未示出的此类附加的特征结构被明确地排除在所述喷嘴、喷嘴板、燃料喷射器、燃料喷射器系统、和/或方法之外。
本发明还通过以下实例进行说明，这些实例不应被解释为以任何方式对本发明的范围进行限制。相反，应当清楚地理解，可以采用多种其他实施例、修改形式及其等同物。在阅读了本说明书之后，在不脱离本发明的实质和/或所附的权利要求书的范围的情况下，这些实施例、修改形式及其等同物对本领域内的技术人员将是显而易见的。
实例1
喷嘴板的制备始于使用常规的计算机辅助设计软件(CAD)设计其通孔。制备预期设计的绘图，其中各个通孔在一端具有单个孔或开口并且在另一端具有四个单独的孔或开口。两端(即，一个腔分裂为四个的地方)间的横截面分裂发生在全厚度的大约70％处。实例1的喷嘴板中所用的通孔的设计在图6中示出。
使用CAD排版软件将该实例的喷嘴板设计成上述通孔的阵列，其中位于中部的通孔周围环绕着以第一通孔的同心环排列的附加的通孔，以形成37个通孔的典型二维六方堆垛顺序。
使用包含通孔设计信息和喷嘴板阵列内的通孔位置信息两者的计算机文件执行光致抗蚀剂层内的多光子暴露处理，两者均在PCT/US2010/043628中有所描述，其内容已全文并入本文。当完成写入或暴露处理后，通过将光致抗蚀剂暴露于溶剂中以洗去所有未暴露(因此未聚合并且可溶)的光致抗蚀剂材料，从而“研制”光致抗蚀剂。一旦残余溶剂变干后，即获得“仿型模”或“原模”，其中固体在其上形成被设计为保留通孔的形状。
由于该实例是通过原型法制作，因此直接使用该仿型模，并且通过经由溅射施加的薄层银的沉积来使微结构化图案可导电。然后用来自氨基磺酸镍溶液的镍对银涂覆的微结构化图案进行电镀，以便积聚足够的材料厚度以形成最终的喷嘴板。
从电镀槽中移除后，镀镍侧经受材料移除研磨操作，以便移除足够的材料以暴露微结构化特征结构中存在的光致抗蚀剂的端头。移除材料的程度为能够提供具有足够尺寸的开口，以使得喷嘴板所需的预期流体质量流量(例如)匹配所需的市售燃料喷射器的预期流体质量流量。
将该喷嘴板附接到已仔细使用机械加工去除原装喷嘴板的市售燃料喷射器。该实例中的喷嘴板经过仔细对齐，使得通孔阵列以球形阀的孔为中心并且通过激光焊接到喷射器吸入管以将其固定于喷射器。多余的材料(即，延伸到喷射器主体外的凸缘)经机械加工去除，以得到功能完备的燃料喷射器。该喷射器经受一系列测试包括渗漏测试，该测试确保激光焊接工艺并未以这样的方式使球形阀座变形：无法形成密封并且喷射器会渗漏。
结果
使用可得自ASNU欧洲有限公司(ASNU Corporation Europe Limited，英国赫特福德郡布希市格伦科路65-67号，邮政区号WD233DP(65-67Glencoe Road,Bushey,WD233DP,United Kingdom))的燃料喷射器测试台来收集作为流体供给压力的函数的质量流量信息。使用ASNU推荐的Flo-RiteTM燃料喷射器流量测试液(1000-3FLO)而非汽油，以与该设备一起使用。该测试液为碳氢化合物共混物，没有汽油的高易燃性，因此为了安全目的，其更适合在测试中使用。
与该实例的喷嘴板共同使用的燃料喷射器(Motorcraft部件编号8S4Z9F593A)由罗伯特·博世有限公司(Robert Bosch GmbH)制造，并且适合用于福特汽车公司(Ford Motor Company)制造的DuratecTM2.0升直列四缸发动机中。原始设备制造商(OEM)部件的结果作为参考列于下方表1中。
表1–喷嘴板(实例1)与原始OEM喷嘴板的对比结果
该实例的喷嘴板具有数量更多、更小的单独的出口孔，并且提供比得上原始设备制造商(OEM)喷嘴板的质量流量，从而能够更均匀地将流体分配到其输送到的区域。由于更小的喷嘴出口产生更小的液滴尺寸，这使燃料能更大程度地雾化，从而具有更大的表面积，与较大的液滴相比，这能使燃料更多地暴露在空气中的氧气中并且更快更充分地燃烧。因而可以降低燃料消耗和碳氢化合物的排放。
从本发明的一般原理和前述详细说明的上述公开可知，本发明的技术人员将很容易地领会本发明所涉及的各种修改形式、重新布置和取代。因此，仅由以下权利要求书及其同等物限定本发明的范畴。此外，应当理解，本发明所公开且受权利要求书保护的喷嘴可用于其他应用(即，不用作燃料喷射器喷嘴)也在本发明的范围内。因此，本发明的范围可以扩大到包括受权利要求书保护和本发明所公开的结构用于此类其他应用的用途。

Claims (15)

1.一种燃料喷射器喷嘴，其包括：
入口面；
与所述入口面相背对的出口面；和
至少一个喷嘴通孔，所述至少一个喷嘴通孔包括(i)位于所述入口面上的单个入口开口，所述单个入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于所述出口面上的多个出口开口，或(ii)位于所述入口面上的多个入口开口，所述多个入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于所述出口面上的单个出口开口。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中所述入口面和所述出口面基本上平行。
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中每个所述喷嘴通孔的所述腔包括沿着所述腔延伸的多个腔通道，并且每个所述腔通道通向一个所述出口开口或从一个所述入口开口延伸。
4.根据权利要求3所述的喷嘴，其中所述多个腔通道在所述腔的最大总长度的约10％至约90％的范围内延伸。
5.根据权利要求3或4所述的喷嘴，其中在每个所述喷嘴通孔内有3至20个所述腔通道。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷嘴，其中所述至少一个喷嘴通孔包括一个入口开口和多个出口开口。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的喷嘴，其中所述至少一个喷嘴通孔包括多个入口开口和一个出口开口。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的喷嘴，其中所述至少一个喷嘴通孔包括多个出口开口，并且每个腔通道通向一个所述出口开口，使得流经所述喷嘴通孔的流体形成多个流体束流，所述多个流体束流(1)基本上会聚于距所述喷嘴的出口面一段距离的一个位置处、(2)在距所述喷嘴的出口面一段距离内基本上沿多个分开的方向分散、(3)在距所述喷嘴的出口面一段距离内保持基本上平行或(4)是(1)、(2)和(3)的任意组合。
9.根据权利要求1至6和8中任一项所述的喷嘴，其中每个腔通道通向一个所述出口开口，使得流经所述至少一个喷嘴通孔的流体形成流体束流，所述流体束流指向距所述喷嘴的出口面一段距离的两个或多个分开的位置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的喷嘴，其中所述至少一个喷嘴通孔为多个喷嘴通孔。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的喷嘴，还包括一个或多个附加的喷嘴通孔，其中每个附加的喷嘴通孔包括位于所述入口面上的单个入口开口，所述单个入口开口通过由内表面限定的腔连接至位于所述出口面上的单个出口开口。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的喷嘴，其中至少一个所述喷嘴通孔为弯曲的喷嘴通孔，所述弯曲的喷嘴通孔包括具有至少一个弯曲部分的内表面，所述弯曲部分沿着从入口开口至出口开口的方向弯曲。
13.一种燃料喷射器，其包括根据权利要求1至12中任一项所述的喷嘴。
14.一种车辆燃料喷射系统，其包括根据权利要求13所述的燃料喷射器。
15.一种制造根据权利要求1至12中任一项所述的喷嘴的方法。
CN201380050832.8A 2012-08-01 2013-08-01 燃料喷射器喷嘴和燃料喷射器 Expired - Fee Related CN104781544B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261678330P 2012-08-01 2012-08-01
US61/678,330 2012-08-01
PCT/US2013/053198 WO2014022650A1 (en) 2012-08-01 2013-08-01 Fuel injector nozzles with at least one multiple inlet port and/or multiple outlet port

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104781544A true CN104781544A (zh) 2015-07-15
CN104781544B CN104781544B (zh) 2018-12-21

Family

ID=48986241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380050832.8A Expired - Fee Related CN104781544B (zh) 2012-08-01 2013-08-01 燃料喷射器喷嘴和燃料喷射器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150211462A1 (zh)
EP (1) EP2880301A1 (zh)
JP (1) JP2015523505A (zh)
KR (1) KR20150032914A (zh)
CN (1) CN104781544B (zh)
BR (1) BR112015002264A2 (zh)
WO (1) WO2014022650A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112696268A (zh) * 2017-04-27 2021-04-23 康明斯公司 燃料喷射器清洁系统、流体以及方法
CN113187637A (zh) * 2021-04-06 2021-07-30 大连理工大学 一种带交汇结构的复合孔喷嘴

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10590899B2 (en) 2012-08-01 2020-03-17 3M Innovative Properties Company Fuel injectors with improved coefficient of fuel discharge
DE102014104480A1 (de) * 2014-03-31 2015-10-01 Sig Technology Ag Vorrichtung zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten
EP2992963B1 (en) * 2014-09-03 2020-06-17 Kohler Co. Shower
EP3009661B1 (en) * 2014-10-13 2018-09-19 Continental Automotive GmbH Nozzle body, valve assembly and fluid injection valve
GB2545196A (en) * 2015-12-08 2017-06-14 Delphi Int Operations Luxembourg Sarl Fuel injector nozzle
FR3059573B1 (fr) * 2016-12-02 2019-01-25 Aptar France Sas Tete de distribution de produit fluide
WO2018116179A1 (en) 2016-12-23 2018-06-28 3M Innovative Properties Company Nozzle structures with thin welding rings and fuel injectors using the same
AU2018370004B2 (en) * 2017-11-15 2023-11-23 Eriez Manufacturing Co. Multilobular supersonic gas nozzles for liquid sparging
WO2019133585A1 (en) 2017-12-26 2019-07-04 3M Innovative Properties Company Fuel injector nozzle structure with choked through-hole outlet opening
DE102018203065A1 (de) * 2018-03-01 2019-09-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Injektors
US20190277234A1 (en) * 2018-03-08 2019-09-12 Delphi Technologies Ip Limited Fuel injector and method of orienting an outlet of the same
US20200025060A1 (en) * 2018-07-19 2020-01-23 GM Global Technology Operations LLC Fuel Injector and Nozzle Passages Therefor
US10808668B2 (en) * 2018-10-02 2020-10-20 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for a fuel injector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040178287A1 (en) * 2003-02-05 2004-09-16 Denso Corporation Fuel injection device of internal combustion engine
DE102004033282A1 (de) * 2004-07-09 2006-02-02 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
US20060202063A1 (en) * 2002-11-29 2006-09-14 Denso Corporation Injection hole plate and fuel injection apparatus having the same
CN103912428A (zh) * 2009-07-30 2014-07-09 3M创新有限公司 喷嘴及其制造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR456230A (fr) * 1912-06-12 1913-08-20 Schneider & Cie Buse d'introduction de combustible pour moteurs à explosions
WO1995004881A1 (en) * 1993-08-06 1995-02-16 Ford Motor Company A fuel injector
JP3478920B2 (ja) * 1996-02-14 2003-12-15 株式会社日立製作所 筒内燃料噴射装置およびそれを搭載した内燃機関
JPH10122096A (ja) * 1996-10-16 1998-05-12 Aisan Ind Co Ltd 燃料噴射弁
JPH10176632A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Mitsubishi Motors Corp 燃料噴射ノズル
ATE244380T1 (de) * 1997-11-21 2003-07-15 Alstom Brenner für den betrieb eines wärmeerzeugers
DE19815795A1 (de) * 1998-04-08 1999-10-14 Bosch Gmbh Robert Zerstäuberscheibe und Brennstoffeinspritzventil mit Zerstäuberscheibe
JPH11336643A (ja) * 1998-05-22 1999-12-07 Hitachi Ltd 筒内噴射用電磁式燃料噴射弁
JP2001107824A (ja) * 1999-10-13 2001-04-17 Bosch Automotive Systems Corp 電磁式燃料噴射弁
JP2001132588A (ja) * 1999-11-10 2001-05-15 Akira Shimokawabe 燃料噴射ノズルの製造方法及びその燃料噴射ノズル
JP3572044B2 (ja) * 2001-11-26 2004-09-29 三菱電機株式会社 燃料噴射装置
JP2005098231A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Denso Corp 燃料噴射弁
JP2007177766A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Toyota Motor Corp 燃料噴射装置
ITMI20061195A1 (it) * 2006-06-21 2007-12-22 Siviero Enrico Metodo e apparecchiatura con ugelli lobati per la miscelazione di componenti chimici reattivi
JP2009287446A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Denso Corp 燃料噴射装置
JP5469915B2 (ja) * 2009-05-11 2014-04-16 三菱電機株式会社 燃料噴射弁

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060202063A1 (en) * 2002-11-29 2006-09-14 Denso Corporation Injection hole plate and fuel injection apparatus having the same
US20040178287A1 (en) * 2003-02-05 2004-09-16 Denso Corporation Fuel injection device of internal combustion engine
DE102004033282A1 (de) * 2004-07-09 2006-02-02 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
CN103912428A (zh) * 2009-07-30 2014-07-09 3M创新有限公司 喷嘴及其制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112696268A (zh) * 2017-04-27 2021-04-23 康明斯公司 燃料喷射器清洁系统、流体以及方法
CN112696268B (zh) * 2017-04-27 2022-07-26 康明斯公司 燃料喷射器清洁系统、流体以及方法
CN113187637A (zh) * 2021-04-06 2021-07-30 大连理工大学 一种带交汇结构的复合孔喷嘴

Also Published As

Publication number Publication date
US20150211462A1 (en) 2015-07-30
BR112015002264A2 (pt) 2017-07-04
CN104781544B (zh) 2018-12-21
KR20150032914A (ko) 2015-03-30
EP2880301A1 (en) 2015-06-10
WO2014022650A1 (en) 2014-02-06
JP2015523505A (ja) 2015-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104781544A (zh) 具有至少一个多入口进气道和/或多出口进气道的燃料喷射器喷嘴
CN104755745A (zh) 具有非铸造的三维喷嘴入口面的燃料喷射器
CN104736836A (zh) 具有改善的燃料排放系数的燃料喷射器
CN104813019A (zh) 具有非铸造的三维喷嘴出口面的燃料喷射器
AU694980B2 (en) Electroformed multilayer spray director and a process for the preparation thereof
EP2024633A2 (en) Fuel injection nozzle
JP2019116894A (ja) ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け
US20090200403A1 (en) Fuel injector
US9828960B2 (en) Valve for metering a flowing medium
JP2005106006A (ja) 噴孔部材およびそれを用いた燃料噴射弁
WO2020056270A1 (en) Nozzle with counterbored through-hole
US20200086434A1 (en) Making nozzle structures on a structured surface
WO2019133585A1 (en) Fuel injector nozzle structure with choked through-hole outlet opening
CN115461535A (zh) 用于引入流体的具有改进的流动稳健性的喷射器
CN115898728A (zh) 用于喷射流体的喷射阀的隔板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181221

Termination date: 20200801