CN105814305A - 喷嘴主体及燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

喷嘴主体及燃料喷射阀。用于燃料喷射阀（1）的喷嘴主体（10）以及带有该喷嘴主体（10）的燃料喷射阀（1）被具体说明。喷嘴主体（10）包括具有第一部段（22）和第二部段（24）的喷射通道（20），第二部段（24）在第一部段（22）的下游，第一和第二部段（22、24）具有共同界面（26）。在从第一部段（22）的燃料入口开口（221）至共同界面（26）的路线上，第一部段（22）的横截面面积是单调递减的，并且在从共同界面（26）至第二部段（24）的燃料出口开口（242）的路线上，第二部段（24）的横截面面积是单调递增的。

Description

喷嘴主体及燃料喷射阀

技术领域

当前公开内容涉及用于燃料喷射阀的喷嘴主体，并且涉及燃料喷射阀。

背景技术

燃料喷射阀被用于投配燃料至内燃机的进气歧管中，或直接地投配至内燃机的燃烧腔室中。当燃料被直接地投配至内燃机的燃烧腔室中时，燃料喷射阀的喷嘴主体的尖端可以伸出至燃烧腔室中。在那里，它被暴露于燃烧过程，这可以引起喷射尖端碳黑生成（sooting）。

日益严格的排放标准对汽油发动机排放引入颗粒数量限制。在这个方面中，尖端碳黑生成能够是有问题的，因为其增加颗粒的排放。这是因为在尖端上的碳层是可操作的以存储从喷射阀分配的部分燃料。所存储的燃料可以引起被称之为的肥燃烧（fatcombustion）或富燃烧（richcombustion），其是碳黑颗粒的源头。

发明内容

当前公开内容的目标是具体说明用于燃料喷射阀的喷嘴主体，该燃料喷射阀对于尖端碳黑生成具有特别低的危险。

这个目标由具有权利要求1所述的特征的喷嘴主体实现。喷嘴主体的有利的实施方式和改进方案以及带有该喷嘴主体的燃料喷射阀在从属权利要求中被具体说明。

根据一个方面，用于燃料喷射阀的喷嘴主体被具体说明。根据第二方面，包括该喷嘴主体的燃料喷射阀被具体说明。燃料喷射阀在一种实施方式中是汽油喷射阀。

喷嘴主体具有空腔。空腔特别地从喷嘴主体的燃料入口端延伸至燃料出口端。喷嘴主体的燃料出口端特别地代表燃料喷射阀的喷射器尖端。它可以被设置成用于被定位在内燃机的燃烧腔室中。

喷嘴主体包括用于从空腔分配燃料的喷射通道。阀针可以被容纳在喷嘴主体的空腔中。阀针相对于喷嘴主体以往复的形式是可移动的。在关闭位置中，阀针与阀座（其可以被喷嘴主体包括）接触以阻止通过喷射通道的流体流。阀针是可位移的从阀座离开，用于释放通过喷射通道的流体流。在一种实施方式中，阀座和喷射通道可以被喷嘴主体的座体包括，该座体在燃料出口端处被固定至喷嘴主体的基体，座体和基体是分离的零件。

喷射通道具有第一部段和在第一部段下游的第二部段，第一和第二部段具有共同的界面。第一部段从燃料入口开口延伸至共同界面，并且第二部段从共同界面延伸至燃料出口开口。在从燃料入口开口至共同界面的路线上，第一部段的横截面面积是单调递减的。在从共同界面至燃料出口开口的路线上，第二部段的横截面面积是单调递增的。“横截面面积”特别地被理解为是由在垂直于相应部段的中心轴线的平面中的相应部段的圆周侧表面围住的面积容量。特别地，第一和第二部段共享共同的中心轴线，该共同的中心轴线可以被表示为喷射通道的通道轴线。

根据一种实施方式，第一部段从燃料入口开口延伸至被共同界面包括的第二开口，并且第二部段从被共同界面包括且被第二开口穿孔的底部表面延伸至燃料出口开口。

第一部段，借助于它的在从燃料入口开口至共同界面的路线上单调递减的横截面面积，是可操作的以形成从共同界面（特别地从第二出口）出现的发散的燃料喷雾锥体。该燃料喷雾锥体具有预定的锥体角度。该锥体角度特别地是锥体的假想的圆周包络表面相对于喷雾锥体的中心轴线的倾角，即锥体角度对应于该锥体的半开口角度。例如，该包络表面可以是圆锥形表面。

发明人已经发现在第二部段的侧表面上的沉积物对于碳黑颗粒的产生具有特别地大的影响。有利地，在当前的公开内容的喷射通道的情况中，喷雾锥体的圆锥形发散的形状对应于喷射通道的第二部段的圆锥形发散的形状。以此方式，喷雾锥体可以有利地是可操作的以在第二部段的特别地大的部分上与喷射通道相互作用，用于避免在第二部段的侧表面上的沉积物和/或用于从第二部段的侧表面上去除沉积物。例如，该喷雾是可操作的以在喷射事件期间借助于剪切力和液滴冲击清洁第二部段的侧表面。

发明人已经发现借助于根据当前的公开内容的喷射通道在第二部段的侧表面附近可实现特别高能量的逆流。在第二部段中的滞流区域可以被避免或至少是特别地小的。以此方式，第二部段的侧表面在它的完整长度上可以被保持清洁。

与此同时，随着喷射通道分离成会聚的第一部段（其还可以被称为喷雾孔或流量孔）和发散的第二部段（其还可以被称为台阶孔），在喷雾锥体中的燃料的特别地大的侧向速度是可实现的。以此方式，喷雾锥体的穿透深度能够被保持的特别地小，特别是当与没有台阶孔的喷射通道比较时。这可以导致因来自由喷嘴主体分配的喷雾的燃料而弄湿内燃机的危险特别地低，否则该弄湿还能够引起碳黑生成。此外，该喷雾可以有利地被雾化成特别地小的液滴，使得产生特别地小量的颗粒的燃烧是可实现的。

第二开口优选地限定用于流体流的脱离边缘。特别地，流体流在脱离边缘处从喷嘴主体分离。由于在第二开口下游的喷射通道的第二部段的存在，在喷嘴主体的表面上在位于喷射通道的外侧的喷嘴主体的燃料出口端处碳黑生成的危险是特别小的。

在一种实施方式中，第一部段围绕中心轴线（特别地围绕通道轴线）是旋转对称的。在一种改进方案中，第一部段具有截头圆锥体的形状，该截头圆锥体的形状在从燃料入口开口至共同界面（特别地至第二开口）的路线上渐细。在另一个改进方案中，第一部段具有侧表面，其在通过第一部段的中心轴线的纵向截面中是弯曲的。例如，它是双曲面的形状。在一种实施方式中，第二部段具有截头圆锥体的形状，该截头圆锥体的形状在从底部表面至燃料出口开口的路线上是变宽的。以此方式，在第二部段的侧表面的全部侧面上的良好的清洁是可实现的。

在一种实施方式中，第一部段具有圆周侧表面，该圆周侧表面相对于第一部段的截头圆锥体形状的中心轴线具有在0.3°和6°之间的倾角，该极值被包括。以此方式，喷雾锥体的有利的形状是可实现的。

在一种实施方式中，第二部段具有圆周侧表面，该圆周侧表面相对于第二部段的截头圆锥体形状的中心轴线（特别地相对于通道轴线）具有倾角，该倾角与喷雾锥体的锥体角度至少一样大以及比所述锥体角度至多大6°。借助于第二部段的倾角类似于喷雾锥体的锥体角度并且与该锥体角度至少一样大，第二部段的侧表面在它的全长上的特别地良好的清洁是可实现的。

在一种实施方式中，第二部段的底部表面围绕第一部段的第二开口圆周地延伸。例如，从第二部段的侧表面起的第二开口的侧向距离是50μm或更小。特别地，圆环形状的底部表面具有由第二开口限定的内轮廓以及在第二部段的底部表面与侧表面的结合处的外轮廓。外轮廓的半径比内轮廓的半径大50μm或更少。以此方式，在第二部段的底部表面和侧表面之间的界面附近出现滞流区域的危险是特别地低的。

通过下面所描述的与示意性附图相关联的示例性实施方式，喷嘴主体和燃料喷射阀的另外的优点、有利的实施方式以及改进方案将变得明显。

附图说明

图1显示根据示例性实施方式的带有喷嘴主体的燃料喷射阀的示意性纵向截面图；

图2在放大视图中显示图1的喷嘴主体的喷射通道；以及

图3显示喷射通道的俯视图。

在示例性实施方式和各图中，类似的、相同的或类似地作用元件被设置成带有相同的附图标记。各图不被认为是真实比例的。相反地，各图中的个体元件在尺寸上可以是夸张的，用于更好的可表示性和/或更好的理解。

具体实施方式

图1显示根据示例性实施方式的带有喷嘴主体10的燃料喷射阀1的示意性纵向截面图。燃料喷射阀被构造成用于投配燃料（特别是汽油）至内燃机的燃烧腔室中。

喷嘴主体10具有空腔15。空腔15从喷嘴主体10的燃料入口端（未在图中显示）延伸至燃料出口端12，该燃料出口端12代表燃料喷射阀1的喷射器尖端。燃料出口端12被设置成用于被定位在内燃机的燃烧腔室中。

喷嘴主体10包括用于从空腔15分配燃料的一个或多个喷射通道20。在当前的实施方式中，两个喷射通道20被显示。喷嘴主体10可以具有多于两个的喷射通道20。例如，在沿喷嘴主体10的纵向轴线L的俯视图中，喷射通道20可以被分布（特别地均匀地分布）在假想的圆形轮廓上。

在空腔15中，阀针5被容纳。阀针5相对于喷嘴主体10以往复的方式在轴向上是可移动的。阀针在它的面向燃料出口端12的端部处具有密封主体7。在阀针5的关闭位置中，密封主体7与喷嘴主体10的阀座3接触，以阻止通过喷射通道20的流体流。通过燃料喷射阀1的致动器组件（未在图中显示），阀针5在纵向上是可位移的从阀座3离开，使得密封主体7与阀座3间隔分开，用于释放通过喷射通道20的流体流。

图2显示喷嘴主体10的喷射通道20的一个的放大视图。图3显示从喷嘴主体10的外侧沿喷射通道20的通道轴线A的喷射通道20的俯视图。

喷射通道20具有第一部段22和在第一部段22下游的第二部段24，第一和第二部段具有共同界面26。更具体地，第一和第二部段22、24被布置成沿共同的通道轴线A接着彼此，并且在共同界面26处邻接彼此。第一部段22从燃料入口开口221延伸至被共同界面26包括的第二开口222。第二部段24从底部表面241延伸至燃料出口开口242。喷射通道20的第二部段24的底部表面241被共同界面26包括，并且被第二开口222穿孔。

第二开口222的外轮廓被尖锐边缘限定，该尖锐边缘形成在第一部段22的圆周侧表面223和底部表面241的界面处。尖锐边缘构成脱离边缘，在该脱离边缘处流体流从喷射通道20的表面分离。尖锐边缘特别地要被理解成包括在第一部段22的侧表面223和底部表面241之间的大于270°的角度。

在沿着通道轴线A从燃料入口开口221至第二开口222的路线上，第一部段22的横截面面积是单调递减的。在图2中显示的喷射通道20的情况中，第一部段22是相对于通道轴线A旋转对称的截头圆锥体的形状。

发明人已经发现，当燃料流通过燃料入口开口221进入喷射通道20时，燃料流可以从空腔15的壁分离。第一部段22的会聚形状促进燃料流到第一部段22的侧表面223的再附接。借助于第一部段22的会聚形状，燃料的特别地小的轴向速度以及因此燃料进入燃烧腔室中的有利地小的穿透深度是可实现的。

在替代的示例性实施方式中，由在图1的右手侧上的喷射通道20粗略地指示，第一部段22的侧表面223的轮廓能够是弯曲的。例如，侧表面223可以由旋转对称的形状表示，该旋转对称的形状由围绕通道轴线A旋转曲线产生。例如，侧表面223可以是双曲面的形状。

在另一个替代的实施方式（未在图中显示）中，侧表面223可以具有圆柱形或圆锥形的基本形状，并且在燃料入口开口221处具有圆形边缘。以此方式，当燃料在燃料入口开口221处进入喷射通道20时，燃料流从空腔15的表面分离的危险是特别地小的。

在沿通道轴线A从底部表面241至燃料出口开口242的路线上，第二部段24的横截面面积是单调递增的。在图2的实施方式中，第二部段是相对于通道轴线A旋转对称的截头圆锥体的形状。

根据图2的示例性实施方式的喷射通道20的第一部段22的侧表面223相对于通道轴线A具有在0.3°和6°之间的倾角α，同时，通道轴线A是第一部段22的截头圆锥体形状的中心轴线。在当前的实施方式中，该倾角α具有1.4°的数值。

以此方式，当密封元件7从与阀座3的接触中被移出用于通过喷射通道20分配汽油时，第一部段22形成发散的燃料喷雾锥体（fuelspraycone）28（在图2中由虚线粗略地指示）的形状。燃料喷雾锥体28从第二开口222出现，带有预定的锥体角度σ。锥体角度σ是该锥体的假想的圆周包络表面相对于喷雾锥体28的中心轴线的倾角。在当前的实施方式中，喷雾锥体的中心轴线与通道轴线A是相同的。在一种实施方式中，锥体角度σ等于倾角α。

第二部段24具有圆周侧表面243，该圆周侧表面243具有倾角β，该倾角β相对于通道轴线A与喷雾锥体28的锥体角度σ至少一样大，并且比所述锥体角度σ至多大6°。在当前的实施方式中，通道轴线A还是第二部段24的截头圆锥体形状的中心轴线。

第一部段22、第二部段24以及喷雾锥体28相对于通道轴线A优选地是旋转对称的。以此方式，在围绕通道轴线A的侧表面243的全部角度区域中，第二部段24的侧表面243的良好清洁是可实现的。

在当前的实施方式中，在燃料入口开口221和第二开口222之间的距离具有1.1倍的燃料入口开口221的直径的数值。在其他实施方式中，在燃料入口开口221和共同界面26之间的距离与燃料入口开口221的直径的比率具有在1和2之间的数值，优选地在1和1.5之间，在每一个情况中都包括该极值。

第二部段24的底部表面241围绕第一部段22的第二开口222圆周地延伸。在当前的实施方式中，底部表面241是圆环形状，该圆环形状具有由第二开口222限定的内轮廓以及由在第二部段24的底部表面241和侧表面243之间的界面限定的外轮廓。外轮廓的半径Ra比内轮廓的半径Ri大50μm或更少。在一种实施方式中，其是5μm或更大。换言之，从第二开口222至在侧表面243与底部表面241的界面处的第二部段24的侧表面243的距离D是50μm或更少，并且在一种实施方式中，还是5μm或更多。

本发明不被在这些示例性实施方式的基础上的描述限于具体的实施方式。相反地，本发明包括不同实施方式的元件的任意组合。此外，本发明包括各项权利要求的任意组合以及由各项权利要求所公开的特征的组合。

Claims (8)

1.一种用于燃料喷射阀（1）的喷嘴主体（10），该喷嘴主体（10）具有空腔（15）并且包括用于从空腔（15）分配燃料的喷射通道（20），其中，

喷射通道（20）具有第一部段（22）和在第一部段（22）下游的第二部段（24），第一和第二部段（22、24）具有共同界面（26），

第一部段（22）从燃料入口开口（221）延伸至被共同界面（26）包括的第二开口（222），

在从燃料入口开口（221）至共同界面（26）的路线上，第一部段（22）的横截面面积是单调递减的，

第二部段（24）从被共同界面（26）包括并且被第二开口（222）穿孔的底部表面（241）延伸至燃料出口开口（242），以及

在从共同界面（26）至燃料出口开口（242）的路线上，第二部段（24）的横截面面积是单调递增的。

2.根据在前权利要求所述的喷嘴主体（10），其中，第一部段（22）具有截头圆锥体形状，该截头圆锥体形状在从燃料入口开口（221）至第二开口（222）的路线上渐细。

3.根据在前权利要求所述的喷嘴主体（10），其中，第一部段（22）具有侧表面（223），该侧表面（223）相对于第一部段（22）的截头圆锥体形状的中心轴线（A）具有在0.3°和6°之间的倾角（α），包括该极值。

4.根据在前权利要求之一所述的喷嘴主体（10），其中，第二部段（24）具有截头圆锥体形状，该截头圆锥体形状在从底部表面（241）至燃料出口开口（242）的路线上变宽。

5.根据在前权利要求之一所述的喷嘴主体（10），其中，第一部段（22），借助于它的横截面面积在从燃料入口开口（221）至共同界面（26）的路线上单调递减，是可操作的以形成从第二开口（222）出现的发散的燃料喷雾锥体（28），该燃料喷雾锥体（28）具有预定的锥体角度（σ），并且其中，第二部段（24）具有侧表面（243），该侧表面（243）相对于第二部段的截头圆锥体形状的中心轴线（A）具有与所述锥体角度（σ）至少一样大以及比所述锥体角度（σ）至多大6°的倾角（β）。

6.根据在前权利要求之一所述的喷嘴主体（10），其中，底部表面（241）围绕第二开口（222）圆周地延伸。

7.根据在前权利要求所述的喷嘴主体，其中，从第二部段的侧表面（243）起的第二开口（222）的侧向距离（D）是50μm或更小。

8.一种燃料喷射阀（1），该燃料喷射阀（1）包括根据在前权利要求之一所述的喷嘴主体（10）。