CN109642534B - 燃料喷射喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用在内燃机中的燃料喷射喷嘴，其具有喷嘴体(1)，在所述喷嘴体中构造有能以处于高压下的燃料充注的压力室(2)并且在所述喷嘴体中布置有能纵向移动的喷嘴针(4)，其中，所述喷嘴针(4)具有密封面(5)，借助所述密封面，所述喷嘴针与构造在所述喷嘴体(1)中的锥形的体座(7)共同作用并且由此打开和关闭所述压力室(2)到盲孔(10)的连接。所述盲孔(10)以直接衔接到所述体座(7)上的方式构成柱形区段(12)，使得在所述体座(7)和所述盲孔(10)之间的过渡部上形成进入棱边(11)。在所述喷嘴体(1)中构造有至少一个喷射开口(14)，所述喷射开口通到所述盲孔(10)中。所述盲孔(10)的所述柱形区段具有直径减小部，使得在所述盲孔(10)中形成凸肩(16)，其中，所述至少一个喷射开口(14)在所述凸肩(16)和所述进入棱边(11)之间通到所述盲孔(10)中。

Description

燃料喷射喷嘴
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射喷嘴，如该燃料喷射喷嘴优选被用于燃料喷射并且因此被使用在内燃机中。
背景技术
在现代的自动点火的内燃机中，燃料在高压下被直接引入到内燃机的燃烧室中。在此，高压力用于，使燃料精细地雾化并且因此实现燃料和位于燃烧室中的氧气之间的优化的混合比，这对于低排放和有效燃烧是必不可少的。为此使用燃料喷射阀，如该燃料喷射阀由例如来自DE 10 2004 050 048 A1的现有技术已知。这样的燃料喷射阀具有喷嘴体，在该喷嘴体中构造有能够以处于高压下的燃料充注的压力室，并且，喷嘴针可纵向移动地布置在所述喷嘴体中，该喷嘴针与体座共同作用，用于打开和关闭一个或多个喷射开口。在此，通常在喷嘴体的燃烧室侧的端部上存在所谓的盲孔，所述盲孔衔接到体座上并且从喷射开口出发。在此，盲孔用于，使燃料均匀地分布到各喷射开口上，并且从而实现燃料在燃烧室中相应的均匀分布。作用在压力室中的处于高压下的燃料在喷射期间穿过喷嘴针的密封面与体座之间流到盲孔中，从那里出发，燃料流到喷射开口中并且穿过这些喷射开口最终被雾化喷射到燃烧室中。
在喷嘴针的打开行程运动开始时，即当该喷嘴针从其在体座上的贴靠中抬起时，燃料穿过喷嘴针的密封面与体座之间的非常窄的间隙流到盲孔中，这导致燃料在盲孔中的涡流。当涡流不这样强，使得燃料不均匀地分布在喷射孔上时，这改进雾化。在行程运动的进一步走势中，在喷嘴针和体座之间的间隙变得更大，使得在盲孔中的燃料较少地产生涡流，并且因此减小燃料在穿过喷射开口时的雾化倾向。
发明内容
与之相对地，本发明提出一种使用在内燃机中的燃料喷射喷嘴，所述燃料喷射喷嘴具有喷嘴体，在所述喷嘴体中构造有能以处于高压下的燃料充注的压力室，并且，在所述喷嘴体中布置有能纵向移动的喷嘴针，其中，所述喷嘴针具有密封面，借助所述密封面，所述喷嘴针与构造在所述喷嘴体中的、锥形的体座共同作用并且由此打开和关闭所述压力室到盲孔的连接，其中，所述盲孔以直接衔接到所述体座上的方式构成柱形区段，使得在所述体座和所述盲孔之间的过渡部上形成进入棱边，并且，所述燃料喷射喷嘴具有至少一个构造在所述喷嘴体中的喷射开口，所述喷射开口通到所述盲孔中，其中，所述盲孔的柱形区段在其背离所述进入棱边的端部上过渡到直径减小部中，使得在该过渡部位上形成凸肩，其中，所述至少一个喷射开口在所述凸肩和所述进入棱边之间通到所述盲孔中。根据本发明的燃料喷射喷嘴具有以下优点：在盲孔区域中改进燃料到喷射孔的流入，其方式是：在喷嘴针的部分行程中将足够的紊流引入到喷射孔中，并且从而加强在燃料从喷射孔喷出时在燃烧室中的射流扩散。为此，燃料喷射喷嘴具有喷嘴体，在所述喷嘴体中构造有能够以处于高压下的燃料充注的压力室，并且在所述喷嘴体中布置有可纵向移动的喷嘴针，其中，喷嘴针具有密封面，借助该密封面，所述喷嘴针与构造在喷嘴体中的、锥形的体座共同作用，并且由此打开和关闭从压力室到盲孔的连接。在此，盲孔直接衔接到体座上并且在那里构成柱形区段，使得在体座和盲孔之间的过渡部上形成进入棱边。此外，在喷嘴体中构造有至少一个喷射开口，所述喷射开口通到盲孔中。盲孔的柱形区段在其背离进入棱边的端部上过渡到直径减小部中，使得在该部位上形成凸肩，其中，至少一个喷射开口在凸肩和进入棱边之间、即在柱形区段的区域中通到盲孔中。
通过盲孔中的凸肩，燃料流动在进入到盲孔中时通过该凸肩被导向并且由此产生涡流，这在流动中引起相应的紊流，该紊流在燃料穿过喷射开口时导致射流扩散的加强，即燃料在从喷射孔喷出时非常迅速地扩散并且形成燃料滴液细雾，所述燃料滴液与在燃烧室中存在的氧气一起有效和清洁地燃烧。
在一个有利的第一构型中，在凸肩上衔接有基本上半球形的盲孔底部。该盲孔底部有利于燃料越过凸肩流动，使得通过凸肩加强所希望的附加涡流。
在另一有利构型中，凸肩环形盘状地构造，这能够以简单的方式制造。由此构造的相对尖锐的棱边导致燃料在盲孔中的明显涡流。同样地也可以设置，凸肩构造为锥形，这虽然避免了在过渡部上的尖锐棱边，但是提高了机械稳定性。同样地，从盲孔的柱形区段到棱边的过渡部和从棱边到盲孔底部的过渡部可以倒圆地构造，以便尤其减小缺口应力。
在另一有利的构型中，凸肩在盲孔的整个周边上构造为具有相同的深度，使得在盲孔内的流动对称并且从而保证所有喷射开口的供给，只要所述喷射开口中的多个喷射开口分布在周边上。在此，凸肩的深度优选为5μm至100μm，使得一方面实现在盲孔内的所希望的附加紊流并且另一方面不过分地增加盲孔的容积。
在另一有利的构型中，在喷嘴体中构造有多个喷射开口，所述喷射开口在凸肩和过渡棱边之间通到盲孔中，并且所述喷射开口有利地均匀分布在周边上。存在越多的喷射开口，则燃料可以越均匀地分布在燃烧室中并且通常越好地燃烧。
在另一有利的构型中，存在着至少一个另外的喷射开口，该另外的喷射开口通到锥形的体座中。由此可以同时用燃料供给两种不同类型的喷射开口，即从盲孔出发的喷射开口和直接从体座出发并且具有不同射流特性的喷射开口，这尤其可以有利于复杂的和大的燃烧室的供给。
附图说明
在附图中示出根据本发明的燃料喷射喷嘴的不同实施例。附图示出了：
图1燃料喷射喷嘴的纵截面，如该燃料喷射喷嘴由现有技术已知，
图2根据本发明的燃料喷射喷嘴的第一实施例，
图3根据图2的燃料喷射喷嘴的进一步直观说明，
图4如在图3中的相同的燃料喷射喷嘴，其中，解释说明在盲孔内的燃料流动走势，和
图5和
图6根据本发明的燃料喷射喷嘴的另外的实施例，所述燃料喷射喷嘴具有在盲孔内的修改的凸肩。
具体实施方式
在图1中以纵截面示出根据现有技术的燃料喷射喷嘴，其中，仅示出燃料喷射喷嘴的主要部分。燃料喷射喷嘴具有喷嘴体1，在该喷嘴体中构造有能够以处于高压下的燃料充注的压力室2。在此，经压缩的燃料例如在所谓的共轨中被提供给燃料高压存储器，该燃料高压存储器例如由燃料高压泵供应。活塞状的喷嘴针4可纵向移动地布置在压力室2中，该喷嘴针在其燃烧室侧的端部上具有密封面5，所述密封面构造为锥形，借助该密封面，喷嘴针4与同样锥形的体座7共同作用，用于打开和关闭通流横截面。在锥形的体座7上衔接有盲孔10，该盲孔具有柱形区段12和盲孔底部13，其中，盲孔底部13基本上构造为半球形。喷射开口14从盲孔10出发，其中，也可以设置有多个喷射开口，燃料可以通过所述喷射开口喷出并且到达内燃机的燃烧室中。在喷嘴针4以密封面5贴靠在体座7上时，在喷嘴针4和体座7之间的通流横截面被关闭，使得作用在压力室2中的处于高压下的燃料留在那里，盲孔10从而是无压力的，并且相应地没有燃料通过喷射开口14喷出。
如果要发生喷射，那么喷嘴针4通过合适的机构沿纵向方向运动，使得喷嘴针从体座7上抬起并且释放在密封面5和体座7之间的通流横截面，使得处于高压下的燃料从压力室2流到盲孔10中。从那里，燃料进一步流过一个或多个喷射开口14并且因此到达燃烧室中。燃料在从喷射开口14喷出时被雾化，即射流扩散并且形成许多小的燃料滴液，所述燃料滴液与位于燃烧室中的氧气良好地混合并且因此混合成可燃的混合物。为了结束喷射，喷嘴针4被压回到其关闭位态中贴靠在体座7上，使得燃料到盲孔10中的流入结束。
在图2中示出根据本发明的燃料喷射喷嘴的第一实施例，该燃料喷射喷嘴与在图1中所示的燃料喷射喷嘴的区别在于盲孔10内的凸肩16。在图3中再次放大示出该燃料喷射喷嘴的右侧。盲孔10具有柱形区段12，该柱形区段直接衔接到体座7上。柱形区段12被凸肩16限界，该凸肩由深度T的直径减小部构成，其中，在该实施例中，凸肩16构造为锥形。深度T为5至100μm(0.005至0.1mm)，使得盲孔10相对于如在图1中所示的已知实施变型仅具有略微更大的容积。这是有利的，因为大的盲孔容积可能导致燃料也在喷射停止期间通过喷射开口14无意地喷出，燃料可能在没有压力的情况下并且因此不充分雾化地喷出到燃烧室中并且在那里导致提高的碳氢化合物排放。喷射开口14总是通到盲孔10的柱形区段12中，即在凸肩16和进入棱边11之间。以便确保燃料均匀分布到所有喷射开口14上，因为所有喷射开口14具有相同的进入特性。
在图4中解释说明凸肩16的作用，在这里再次示出与在图3中相同的燃料喷射喷嘴。在喷嘴针4的打开位态中，燃料穿过密封面5和体座7之间流到盲孔10中。因为喷嘴针4在之后的打开行程运动的时间点离开体座7较远，所以燃料在无大的涡流的情况下流到盲孔10中，在此沿着密封面5并且因此在无较大涡流的情况下到达盲孔底部13中。从那里，燃料在侧面又流回并且在此越过凸肩16溢流。越过凸肩16的溢流导致在燃料进入到喷嘴孔14中之前产生燃料的涡流，这种情况通过喷射孔14继续进行并且最终在燃料从喷射孔14中喷出时导致更好的雾化。
在图5中示出根据本发明的燃料喷射喷嘴的另一实施例。该燃料喷射喷嘴与在图3或者图4中所示的燃料喷射喷嘴的区别在于，在盲孔12的柱形区段和凸肩16之间或者从凸肩16到盲孔底部13的、倒圆的过渡部。通过倒圆可以使缺口应力最小化，所述缺口应力可能在锐棱边走势的情况下出现，然而，在引入的紊流方面的作用较小。相反地，在图6所示的实施例中，凸肩16构造为环形盘，即凸肩在盲孔10的柱形区段12与凸肩16之间具有直角过渡部。由此一方面有利于引入紊流，另一方面在锐棱边过渡部上出现缺口应力，所述缺口应力能够损害喷嘴体的强度，尤其在非常高的喷射压力时。
在图2中除喷射开口14外(在所述喷射开口中也可以有多个喷射开口在喷嘴体1的周边上分布地布置)构造一个另外的喷嘴开口15，该另外的喷嘴开口直接从体座7出发。这样的喷射开口15是所谓的座孔喷嘴的标志并且相对于从盲孔10出发的喷射开口14具有不同的射流特性。尤其在大燃烧室的情况下，燃料因此可以有效地分布在整个燃烧室容积内。

Claims (10)

1.一种使用在内燃机中的燃料喷射喷嘴，所述燃料喷射喷嘴具有喷嘴体（1），在所述喷嘴体中构造有能以处于高压下的燃料充注的压力室（2），并且，在所述喷嘴体中布置有能纵向移动的喷嘴针（4），其中，所述喷嘴针（4）具有密封面（5），借助所述密封面，所述喷嘴针与构造在所述喷嘴体（1）中的、锥形的体座（7）共同作用并且由此打开和关闭所述压力室（2）到盲孔（10）的连接，其中，所述盲孔（10）以直接衔接到所述体座（7）上的方式构成柱形区段（12），使得在所述体座（7）和所述盲孔（10）之间的过渡部上形成进入棱边（11），并且，所述燃料喷射喷嘴具有至少一个构造在所述喷嘴体（1）中的喷射开口（14），所述喷射开口通到所述盲孔（10）中，
其特征在于，
所述盲孔（10）的柱形区段在其背离所述进入棱边（11）的端部上过渡到直径减小部中，使得在该过渡部位上形成凸肩（16），其中，所述至少一个喷射开口（14）在所述凸肩（16）和所述进入棱边（11）之间通到所述盲孔（10）中，并且在沿燃料流动方向位于所述凸肩（16）的下游不存在任何喷射开口。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，背离所述体座（7）地在所述凸肩（16）上衔接有基本上半球形的盲孔底部（13）。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，所述凸肩（16）环形盘状地构造。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，所述凸肩（16）构造为锥形。
5.根据权利要求1所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，从所述盲孔的柱形区段（12）到所述凸肩（16）的过渡部或从所述凸肩（16）到衔接的盲孔底部（13）的过渡部倒圆地构造。
6.根据权利要求1所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，所述凸肩（16）在所述盲孔（10）的整个周边上具有相同的深度（T）。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，所述凸肩（16）的深度（T）为5μm至100μm。
8.根据权利要求1所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，在所述喷嘴体（1）中构造有多个喷射开口（14），所述喷射开口在所述凸肩（16）和所述进入棱边（11）之间通到所述盲孔（10）中。
9.根据权利要求8所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，所述喷射开口（14）均匀地分布在所述喷嘴体（1）的周边上。
10.根据权利要求1所述的燃料喷射喷嘴，其特征在于，至少一个喷射开口（14）通到所述锥形的体座（7）中。
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