CN113454330A

CN113454330A - 用于燃料喷射器的喷嘴

Info

Publication number: CN113454330A
Application number: CN202080014142.7A
Authority: CN
Inventors: K·利希廷格; T·阿茨克恩; M·霍尔巴赫; M·施密德
Original assignee: Liebherr Parts De Gendorf Co ltd
Current assignee: Liebherr Parts De Gendorf Co ltd; Liebherr Components Deggendorf GmbH
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-09-28
Also published as: EP3924617B1; DE102019103512A1; EP3924617A1; WO2020165115A1; US20220065207A1

Abstract

本发明涉及一种用于燃料喷射器的喷嘴，所述喷嘴具有：旋转对称的喷嘴主体，所述喷嘴主体具有用于供喷嘴针插入的空腔；喷嘴尖端，其设置在所述喷嘴主体的纵向端部上；用于排放燃料的至少一个直线延伸的开口通道；以及喷嘴针，所述喷嘴针布置在所述空腔中，并用于选择性地阻止燃料流到所述至少一个开口通道。所述喷嘴的独特之处在于，所述至少一个开口通道具有相对于所述喷嘴主体的纵向轴线偏斜的中心轴线。

Description

用于燃料喷射器的喷嘴

技术领域

本发明涉及一种用于燃料喷射器的喷嘴和具有这种喷嘴的燃料喷射器。燃料喷射器，也称为喷射喷嘴，是每台内燃机的重要组成部分，因为通过燃料喷射器将所需量的用于燃烧的燃料引入燃烧室。为了清洁燃烧，重要的是在喷射器的整个使用寿命期间保持所述喷射器尽可能快地打开和关闭，以便能够连续提供准确量的燃料。

背景技术

目前通常已知用于燃料喷射器的喷嘴，其用于排出在高压下的燃料的开口从所谓的盲孔径向延伸出。所述盲孔是布置在可在纵向方向上移动的喷嘴针下方的空间，所述空间可以通过将所述喷嘴针放置在座区上而与高压燃料的储存器流体分离(参见图7)。如果将所述喷嘴针从喷嘴主体的座区抬起，燃料流入盲孔，然后从盲孔通过开口从喷嘴流出。燃料从外部围绕喷嘴针流动，并朝所述开口方向流动。

发明内容

现在，本发明的目的是改进先前已知的用于燃料喷射器的喷嘴或燃料喷射器本身，以实现以下一个或多个要点，例如燃料流(或气蚀行为)的优化，重量减少，有害体积减少，水力效率提高，流量增加，喷孔长度缩短，耐压强度增加，更快的消除节流和改善发动机行为(排放、消耗、…)。

这通过具有权利要求1的所有特征的用于燃料喷射器的喷嘴来实现。

因此，根据本发明的燃料喷射器的喷嘴具有：旋转对称喷嘴主体，其具有用于供喷嘴针插入的空腔；喷嘴尖端，其设置在所述喷嘴主体的纵向端部处，并具有用于排放燃料的至少一个直线延伸的开口通道；以及喷嘴针，其设置在所述空腔中，并用于选择性地阻止燃料流到所述至少一个开口通道。所述喷嘴的独特之处在于，所述至少一个开口通道具有相对于所述喷嘴主体的纵向轴线偏斜的中心轴线。

根据本发明的方案，不再形成常规的盲孔。直接流过或填充喷射孔，而没有流动偏转。

由于所述至少一个开口通道的中心轴线的偏斜布置，当喷嘴打开时流出的燃料较不强烈或较不频繁地偏转，从而导致较少的流量损失并且实现总体上更有效的喷嘴。特别地，现在省去根据现有技术的相对于喷嘴的纵向轴线径向布置的开口通道的偏转，因为根据本发明的开口通道的中心轴线现在相对于所述喷嘴的纵向轴线偏斜。由于开口通道的中心轴线相对于喷嘴的纵向轴线的偏斜布置，这些轴线之间存在不低于特定距离水平的偏移。

根据本发明还可以规定，喷嘴主体的纵向轴线与喷嘴的旋转轴线相同。

还可以设置多个开口通道，每个开口通道具有相对于喷嘴主体的纵向轴线偏斜的中心轴线，并且优选地，多个中心轴线中的每一个相对于彼此偏斜。通常，用于燃料喷射器的喷嘴具有多个开口通道，以便尽可能均匀地将燃料喷射到燃烧室中。

优选地规定，开口通道的入口开口和开口通道的喷射开口各自布置在限定垂直于喷嘴主体的纵向轴线的内表面的圆上，其中所述入口开口彼此等距地布置和/或所述喷射开口彼此等距地布置。已经发现这种布置对于燃料从喷嘴中的快速流出特别有效。在本发明的范围中，孔不能彼此等距。

此外，其上布置有入口开口的圆可以具有比其上布置有喷射开口的圆更小的直径。例如，这使得可以在喷嘴尖端保持相同厚度的情况下实现更大的喷射角以分配燃料。

根据本发明的任选的变体，喷嘴主体的空腔在其面向至少一个开口通道的端部部分中以漏斗形逐渐变细，并且优选地具有倒置的截锥体的侧表面。

替代地，端部部分也可以具有不同的形状，例如圆柱形。

用于容纳喷嘴针的空腔通常为盲孔或底孔(Sackbohrung)，在其变细端具有至少一个开口通道。可以规定，所述空腔包括圆柱形凹部，所述凹部与漏斗形端部部分邻接，例如以截锥形尖端逐渐变细的部分的形式。

此外可以规定，漏斗形的端部部分在其变细端限定圆，在所述圆上至少一个开口通道与相关联的入口开口邻接。根据本发明可以规定，所述至少一个开口通道从由所述圆限定的区域内延伸出。因此，与现有技术中的常规相反地，所述至少一个开口通道不是从变细的漏斗部分或其侧表面延伸出，而是从由所述漏斗部分限定的底部部分延伸出，所述底部部分之处变细的端部被所述圆包围。

根据本发明的另一改进方案，漏斗形端部部分在其变细端部限定内表面平坦或者其内表面向空腔的方向抬升的圆。

此外，由在漏斗形端部的锥形端部处的圆限定的内表面可以具有朝向空腔的锥形凸起、圆柱形凸起和/或截锥形凸起，其优选地具有与喷嘴主体纵向轴线相同的旋转轴线。因此布置在空腔底部与喷嘴针之间的空间减小，使得由该空间限定的损失体积可以保持得很小。

喷嘴针优选地具有适合于喷嘴主体的远端部分的几何形状的远端轮廓，并且优选地具有与喷嘴主体的远端部分的几何形状互补的形状。

因此，通过喷嘴针的相应形状的远侧尖端，可以进一步减少损失体积。

根据本发明的任选的变体规定，喷嘴针具有截锥形端部，其倾斜角，即侧表面与锥体轴线的角度，大于喷嘴主体漏斗形端部部分的倾斜角。

这种喷嘴针的变细端部部分可以有利地具有凹口，所述凹口具有与盲孔底部的凸起互补的形状。如果在所述盲孔的底部、即在空腔的远端设置延伸到空腔中的锥体，则喷嘴针可以在其远端具有相应的锥形凹口。然而，本发明还包括这种情况，其中喷嘴针的变细端部部分是平坦表面，所述平坦表面与所述盲孔底部的平坦表面相互作用。

本发明还包括这样的构思：当喷嘴处于喷嘴针在座面上接触喷嘴主体的关闭状态时，在喷嘴针和喷嘴主体之间在喷嘴针下方设置空间，至少一个开口通道从所述空间中延伸出。

优选地规定，多个开口通道的中心轴线限定单叶双曲面，所述单叶双曲面的参考线与喷嘴主体的纵向轴线相同。

此外，开口通道的倾斜角，即单叶双曲面的母线的倾斜角，与喷嘴主体的漏斗形端部部分倾斜角的余角，偏离小于45°，优选地小于25°，更优选地小于10°，最优选小于4°。

这产生了从漏斗形端部部分到开口通道的钝角过渡，允许燃料从喷嘴中特别有利地流出。这样确保流出的燃料在进入所述开口通道时不必重新偏转，这对于喷嘴来说总体上是有利的，因为流量损失更少。

还可以规定，选择两个倾斜角，使得每个开口通道与漏斗形端部部分的侧表面对齐，或者每个开口通道的中心轴线平行于漏斗形部分的倾斜度。然后在从所述漏斗形端部部分到所述开口通道的过渡处没有角度，因为各个的表面彼此相应地对齐。这在至少一个开口通道邻接所述侧表面的情况下是特别有利的，使得在所述漏斗形部分的侧表面上流动的流体以无缝的方式并且通过漏斗形部分的连续的倾斜角被引入所述开口通道中。因此，待分配的燃料没有偏转，这被认为在流量损失方面是有利的。

根据本发明还可以规定，空腔是盲孔，其中优选在盲孔的底部布置单独的部件，优选地为球，以形成突出到空腔中的结构。突出到空腔中的结构可以显示出在漏斗形端部部分的变细端部处的内表面。所述漏斗形端部部分的底部由向空腔方向延伸的结构形成。

开口通道的数量在2-16的范围内，优选地在4-12的范围内，更优选地在6-8的范围内。

本发明还涉及一种喷射器，其具有根据上述变体之一的喷嘴。

附图说明

本发明的进一步特征、细节和优点将通过以下附图描述变得清晰。其示出：

图1a：沿轴线A-A穿过根据本发明的喷嘴的第一实施例的截面图，

图1b：通过截面轴线A-A的图1a的根据本发明的喷嘴的平面图，

图2a：沿轴线B-B通过根据本发明的喷嘴的第一实施例的截面图，

图2b：通过截面轴线B-B的图2a的根据本发明的喷嘴的平面图，

图3：穿过根据本发明的喷嘴的第二实施例的具有半透明遮挡元件的截面图，

图4：穿过根据本发明的喷嘴的第三实施例的具有半透明遮挡元件的截面图，

图4a：穿过根据本发明的喷嘴的第四实施例的具有半透明遮挡元件的截面图，

图5a：穿过根据本发明的喷嘴的另一实施例的具有半透明遮挡元件的喷嘴的中心轴线的截面图，

图5b：具有半透明遮挡元件的图5a中的喷嘴主体的俯视图，

图6：具有相关线组的单叶双曲面，以及

图7：穿过根据现有技术的燃料喷嘴的远端区域的半截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的喷嘴1的远端区域的示意图。可以看到喷嘴主体2，其在其远端具有喷嘴尖端5，喷嘴尖端5具有用于排放燃料的多个开口通道6(部分被遮挡)。喷嘴主体2具有空腔3，空腔3用于容纳可移动地容纳在空腔3中的喷嘴针4。所述喷嘴针4可根据用于升高和降低喷嘴针4的已知原理沿其纵向轴线移动，这些原理不限制本发明。

在喷嘴1的关闭状态下，喷嘴针4以其逐渐变细的远端部分放置在座面7上，从而中断从布置在所述座面7下方的开口通道6到所述座面7上方可以被燃料填充空间的流体连接。如果所述喷嘴针4接触喷嘴主体的座面7，则所述喷嘴1处于关闭状态。

另一方面，如果喷嘴针4从座面7上抬起，则燃料从开口通道6中流出。

从图1a还可以看出，盲孔状空腔3的底部具有伸入空腔3中的锥形凸起34，锥形凸起34和与其形状互补的喷嘴针4的尖端相互作用。在图1a所示的穿过喷嘴1的中心轴线的截面中，喷嘴针4在其远端具有W形。该W形的两个外支腿与座面7接触，而该W形的两个内支腿与盲孔底部的锥形凸起相互作用。

喷嘴主体2的空腔3具有圆柱形部分31，漏斗形端部部分31连接到该圆柱形部分31。根据本发明，连接变细端部的表面可以采用不同的构造。

图1b示出了图1a的喷嘴主体的俯视图，其中透视出被遮挡的元件，例如开口通道6。可以看出，例如可以通过钻孔产生的直线延伸的开口通道6相对于喷嘴主体2的纵向轴线偏斜。还可以看出，开口通道的入口开口邻接截锥体32、33的侧表面。

图2a是本发明第一实施例的第二截面图。在图2b中可以看到截面线B-B表示沿开口通道6的截面。

在图2a中可以看出，在直接邻接漏斗形端部部分32、33的侧表面的盲孔或空腔3的底部处，开口通道布置成具有与所述漏斗形端部部分相同的倾斜度，使得流出的流体不必须在从空腔3到开口通道6中的过渡处偏转。

附图标记61表示进入开口通道6的入口开口，而附图标记62表示出口开口。

从图2b可以看出总共有八个不同的开口通道，所述开口通道彼此偏斜，也与喷嘴的纵向轴线偏斜。

然而，各个开口通道6的入口开口61和/或出口开口62都位于圆33上。

图3示出与图1a相同的喷嘴主体2的截面图，其中为了更好地理解本发明，与之前的视图相比，示出了在截面图中实际上无法看到的遮挡的开口通道6。

图4示出本发明的另一实施例，与图1至图3所示的第一实施例相比，其在远侧尖端部分的构造方面不同。

空腔3或盲孔的底部不再设有突出到空腔3中的锥形凸起，而是采用不同的构造。在当前情况下，凸起是相对平坦的截锥342。喷嘴针4的远侧尖端也具有互补形状。

图4a示出本发明的另一实施例，与之前的实施例相比，其在远侧尖端部分的构造方面不同。

空腔3或盲孔的底部不再设有突出到空腔3中的锥形凸起，而是采用不同的构造。在当前情况下，所述凸起由平面341形成。喷嘴针4的远端尖端也具有互补形状，并且现在是平坦的。在该实施例中，所述空腔3具有平坦的底部。

图5a和图5b示出穿过喷嘴中心轴线的截面图和喷嘴主体2的中空主体3的平面图。这里呈现的实施例对应于在前的实施例，但在开口通道方面有一些修改。

可以看出，开口通道6的出口开口62布置在圆上，该圆的半径大于在其上布置入口开口61的圆的半径。这实现了在将燃料分配到燃烧室时覆盖更大的喷射角。

图6示出单叶双曲面，所述单叶双曲面通过相对于参考线11偏斜的直线12围绕所述参考线11旋转而生成。偏斜的直线12位于与参考直线11垂直的标准平面上的圆环14、15上。

在本发明中，具有相应中心轴线的直线开口通道的布置可以采用单叶双曲面的形式。当然，这里不必须将开口通道的入口开口和出口开口布置在具有相同直径的圆上。如图5a所示，这些半径可以不同。

图7示出在根据现有技术的喷嘴1的尖端区域。喷嘴主体2具有凹槽8，喷嘴针4插入凹槽8中。与根据本发明不同，所述喷嘴针4没有设置有平坦的远端部分或者甚至没有设置有向内突出的弯曲。

盲孔12设置在座面10下方，用于将燃料从喷嘴1排出的开口6从盲孔12径向延伸至喷嘴1的纵向轴线。由于这种结构，燃料必须多次重新偏转，这导致气蚀损坏的发生。

Claims

1.一种用于燃料喷射器的喷嘴(1)，其包括：

旋转对称的喷嘴主体(2)，其具有用于供喷嘴针(4)插入的空腔(3)，

喷嘴尖端(5)，其设置在所述喷嘴主体(2)的纵向端部并具有用于排放燃料的沿直线延伸的至少一个开口通道(6)，和

喷嘴针(4)，其布置在所述空腔(3)中，并用于选择性地阻挡燃料流到所述至少一个开口通道(6)，

其特征在于，

所述至少一个开口通道(6)具有相对于所述喷嘴主体(2)的纵向轴线偏斜的中心轴线。

2.根据权利要求1所述的喷嘴(1)，其中设置多个开口通道(6)，每个开口通道(6)分别具有相对于所述喷嘴主体(2)的纵向轴线偏斜的中心轴线，并且优选地多个中心轴线中的每一个均彼此偏斜。

3.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴(1)，其中所述开口通道(6)的入口开口(61)和所述开口通道(6)的喷射开口(62)均布置在限定垂直于所述喷嘴主体(2)的纵向轴线的内表面的圆上，其中所述入口开口(61)彼此等距地布置，和/或所述喷射开口(62)彼此等距地布置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴(1)，其中，在其上布置有所述入口开口(61)的圆的直径小于在其上布置有所述喷射开口(62)的圆的直径。

5.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴(1)，其中，所述喷嘴主体(2)的所述空腔(3)在其面向所至少一个开口通道(6)的端部部分(32、33)中以漏斗形逐渐变细，优选地具有倒置截锥的侧表面。

6.根据权利要求5所述的喷嘴(1)，其中所述漏斗形端部部分(32、33)在其变细端部限定圆(33)，在所述圆(33)上，所述至少一个开口通道(6)邻接相关联的入口开口(61)。

7.根据前述权利要求5或6所述的喷嘴(1)，其中所述漏斗形端部部分(32、33)在其变细端部限定内表面(34)平坦或者内表面(34)向着所述空腔(3)的方向抬升的圆(33)。

8.根据权利要求7所述的喷嘴(1)，其中在所述漏斗形端部部分(32、33)的变细端部处由圆(33)所限定的内表面(34)具有圆锥形凸起(341)、圆柱形凸起和/或朝向所述空腔(3)的截锥形凸起(342)，所述凸起优选地具有与所述喷嘴主体(2)的纵向轴线相同的旋转轴线。

9.根据前述权利要求7或8所述的喷嘴(1)，其中，所述喷嘴针(4)具有适合于所述喷嘴主体(2)的远端部分(32、33)的几何形状的远端轮廓(41)，优选具有与所述喷嘴主体的远端部分互补的形状。

10.根据前述权利要求7至9中任一项所述的喷嘴(1)，其中，所述喷嘴针(4)具有截锥形逐渐变细的端部部分(41)，其倾斜角，即侧侧表面与锥体轴线的角度，大于所述喷嘴主体(2)的漏斗形端部部分(32、33)的倾斜角。

11.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴(1)，其中在所述喷嘴针(4)在座面(7)上接触所述喷嘴主体(2)的所述喷嘴(1)的关闭状态下，在所述喷嘴针(4)下方所述喷嘴针(4)与所述喷嘴主体(2)之间设置空间(8)，所述至少一个开口通道(6)从所述空间(8)延伸出。

12.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴(1)，其中所述多个开口通道(6)的中心轴线限定单叶双曲面(10)，所述单叶双曲面的参考直线(11)与所述喷嘴主体(2)的纵向轴线相同。

13.根据权利要求12所述的喷嘴(1)，其中所述开口通道(6)的倾斜角，即所述单叶双曲面(10)的所有母线(12)的倾斜角，与漏斗形端部部分(32、33)的倾斜角的余角，即与从侧表面到锥轴线的角度，偏离小于45°，优选地小于25°，优选地小于10°，并且最优选地小于4°。

14.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴(1)，其中，所述空腔(3)是盲孔(8)，其中优选地在所述盲孔(8)的底部布置单独部件，优选地为球，以形成突出到所述空腔(3)中的结构。

15.一种燃料喷射器，其具有根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴(1)。