CN113490790A - 燃料喷射器的喷嘴和具有这种喷嘴的燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料喷射器的喷嘴，其具有：旋转对称的喷嘴主体，其具有用于引入喷嘴针阀的腔体；喷嘴尖端，其设置在所述喷嘴主体的一个纵向端部上并具有用于排放燃料的开口；外壳接触表面，其设置在所述喷嘴主体的另一纵向端部上并用于压靠燃料喷射器的所述外壳；以及悬伸表面，其在所述喷嘴主体的纵向延伸中设置在所述喷嘴尖端和外壳接触表面之间并且用于应用喷嘴夹紧螺母。所述喷嘴的特征在于，所述喷嘴主体的所述旋转轴线和所述悬伸表面之间的最小距离小于所述喷嘴主体的所述旋转轴线和所述外壳接触表面之间的最小距离。

Description

燃料喷射器的喷嘴和具有这种喷嘴的燃料喷射器
技术领域
本发明涉及燃料喷射器的喷嘴和具有这种喷嘴的燃料喷射器。
背景技术
在诸如柴油发动机或汽油发动机的内燃机中，燃料通常经由喷射器以特定量并在特定时间段内喷射到燃烧室中。由于微秒范围内的非常小的喷射时间的原因，在该过程中必须以非常高的频率打开和关闭喷射器的出口孔。
由于注射器的基本功能原理是本领域技术人员所熟悉的，因此下面将仅简要地介绍对理解本发明有利的一些方面。
喷射器通常具有喷嘴针阀(也称为：喷射器针阀)，其允许高度压缩的燃料在喷射器的排放孔释放时向外排出。该喷嘴针阀与该出口孔协同作为塞子起作用，所述塞子在升高时能够排放燃料。因此，必须在相对较短的时间间隔内升高该针阀，并在短时间后允许其滑回到出口孔中。
此处这种燃料喷射器的典型设计包括具有用于容纳喷嘴针阀的一部分的切口的喷嘴。此外提供喷射器外壳，在所述喷射器外壳中实现喷嘴针阀的升高和降低。为了将喷嘴放置在外壳处，外壳和喷嘴两者具有邻接表面，所述邻接表面在对两个部件施加足够高的接触压力的同时建立密封连接。现在为了以足够高的压力将喷嘴推向外壳，通常提供喷嘴夹紧螺母，所述螺母接合在悬伸表面(也称为：肩部区域或肩部)处并通过喷嘴夹紧螺母和外壳的螺纹连接而在喷嘴和外壳的两个邻接表面之间产生所需的压力。
在此不利的是，由于高要求的压力，张应力在朝向凸缘状悬伸表面的喷嘴主体的过渡区域中产生，所述张应力在该区域中在操作条件下促进裂纹及开裂和裂纹扩展。因此在那里逐渐出现裂纹(振动腐蚀)，其发生是由从喷嘴主体到悬伸表面的向内设置的过渡部上的高张应力引起的。
此外，高张应力也是喷嘴和/或外壳在其接触区域中经常呈球形接触表面的结果，应通过所述接触区域确保安全密封。
从现有技术中已知降低高张应力的各种方法。例如，在到凸缘状悬伸表面的过渡区域中设置了卸荷槽，或者表面已被附加地磨削。还尝试相对于腐蚀性和促进腐蚀的燃料气体来密封喷嘴的肩部区域。
然而，所有这些方法都带来它们复杂且成本密集的缺点。
发明内容
因此，本发明的目的是进一步开发燃料喷射器的喷嘴或具有这种喷嘴的燃料喷射器，使得在常规喷嘴中产生的张应力被减小，而不允许喷嘴的复杂性和成本增加。
这借助根据具有权利要求1所有特征的本发明的喷嘴来完成。其他优选实施例呈现在从属权利要求中。
相应地，喷嘴包括根据权利要求1所述的燃料喷射器；枢转对称的喷嘴主体，其具有用于引入喷嘴针阀的中空空间；喷嘴尖端，其设置在所述喷嘴主体的一个纵向端部处并具有用于排放燃料的开口；外壳接触表面，其设置在所述喷嘴主体的另一纵向端部处并用于压在燃料喷射器的外壳处；以及悬伸表面，其设置在所述喷嘴主体在所述喷嘴尖端和所述外壳接触表面之间的纵向范围内并用于放置喷嘴夹紧螺母。喷嘴的特征在于从喷嘴主体的枢转轴线到悬伸表面的最小距离小于从喷嘴主体的枢转轴线到外壳接触表面的最小距离。
通过喷嘴的这种设计，喷嘴夹紧螺母、喷嘴和外壳的力流被有意地转移到外部，使得针对放置喷嘴夹紧螺母来降低悬伸表面的内部过渡区域中的张应力。由于喷嘴和外壳之间的接触区域现在被布置得比喷嘴和喷嘴夹紧螺母的接触区域更向外，因此导致过渡区域中张应力的降低。因此，可以将张力水平降低到没有问题的程度并抑制该区域中裂纹的发生。
根据本发明的任选修改规定，从所述悬伸表面的外边缘垂直于所述喷嘴主体的所述枢转轴线的最大距离小于从所述外壳接触表面的外边缘垂直于所述喷嘴主体的所述枢转轴线的最大距离。
这也导致向外运行的力流远离喷嘴的枢转轴线，这被认为是有利的，所述力流从喷嘴夹紧螺母开始，穿过喷嘴，并被引导到外壳。
可以进一步规定，沿所述喷嘴的周边限定所述悬伸表面距所述枢转轴线的相应径向最小距离的所述悬伸表面的内线具有比沿所述喷嘴的周边限定所述外壳接触表面的相应径向最小距离的所述外壳接触表面的内线小的表面。
换句话说，悬伸表面或外壳接触表面的最小距离是针对沿喷嘴的周边的每个角度确定的，使得针对悬伸表面或外壳接触表面产生围绕枢转轴线的相应闭合线。
对于旋转对称的喷嘴，悬伸表面或外壳接触表面的内线对应于圆，而对于枢转对称的喷嘴，线例如可以对应于多边形或不同的枢转对称的形状。
可以进一步规定，所述外壳接触表面的内线沿所述枢转轴线的投影完全围绕所述悬伸表面的内线。由此确保在喷嘴的圆周方向上的每个点处都存在从内部到外部的有利的力流。
根据喷嘴的另一任选修改，沿所述喷嘴的周边限定所述枢转轴线距所述悬伸表面的外边缘的相应径向距离的所述悬伸表面的外线具有比沿所述喷嘴的周边限定所述枢转轴线距所述外壳接触表面的外边缘的相应径向距离的所述外壳接触表面的外线小的表面。
换句话说，枢转轴线距悬伸表面或外壳接触表面的外边缘的距离是针对沿喷嘴的周边的每个角度确定的，使得针对悬伸表面或外壳接触表面的外边缘产生围绕枢转轴线的相应闭合线。
由此可以确保，有利的力流具有从悬伸表面的区域中的枢转轴线的附近区域朝向接触表面的区域中的枢转轴线的较远区域的期望取向。
还可以优选地规定，所述外壳接触表面的外线沿所述枢转轴线的投影完全围绕所述悬伸表面的外线。因此，在圆周方向上任意确定的角度下、枢转轴线距接触表面的外边缘的距离总是大于在圆周方向上确定的角度下、枢转轴线距悬伸表面的外边缘的距离。
沿所述喷嘴的周边在径向方向上居中分开从所述悬伸表面的内线到外线的距离的所述悬伸表面的中心线优选地比沿所述喷嘴的周边在径向方向上居中分开所述外壳接触表面的内线距外线的距离的所述外壳接触表面的中心线限定更小的表面。
引入中心线，所述中心线在外线和内线之间的中间延伸并且对于外线和内线的特定外周角而布置在相应点的距离的中心处。
在此同样可以规定，所述外壳接触表面的中心线沿所述枢转轴线的投影完全围绕所述悬伸表面的中心线。
根据本发明的另一个进一步改进形式，所述外壳接触表面和/或所述悬伸表面垂直于所述喷嘴主体的所述枢转轴线布置。
外壳接触表面和/或悬伸表面在此优选具有圆环的形式。在那里可以进一步规定，悬伸表面的圆环的内径小于外壳接触表面的圆环的内径。可替代地或附加地规定，悬伸表面的圆环的外径小于外壳接触表面的圆环的外径。
有利的进一步改进形式同样由本发明涵盖，根据本发明，喷嘴形成为一体式。
根据本发明可以进一步规定，喷嘴是旋转对称的。
根据本发明的任选修改规定，喷嘴的外径和/或内径横向于枢转轴线从尖端到外壳接触表面连续地增加。因此，喷嘴的横截面从喷嘴尖端到外壳接触表面连续增加或保持不变。可能仅存在这样的情况，即相应的边缘在到外壳接触表面的过渡中被磨削，使得连续横截面增加的特征仅在到达外壳接触表面之前有效。
本发明还涉及具有根据上述变体中的一个的喷嘴的燃料喷射器。
在此可以优选地规定，喷射器还设置有外壳和喷嘴夹紧螺母，其中喷嘴夹紧螺母与外壳螺纹连接，使得喷嘴通过喷嘴夹紧螺母在悬伸表面上的力效应将喷嘴的外壳接触表面压向外壳。
附图说明
本发明的其他细节、特征和优点将参考以下附图说明进行解释。附图示出为：
图1:根据现有技术的用于燃料喷射的喷射器的一部分的剖视图；
图2:图1所示的喷嘴的肩部区域周围的放大细节，喷嘴夹紧螺母接合在所述肩部区域处；并且
图3:根据本发明的喷射器的座板周围、从不同观看侧面观察的放大细节。
具体实施方式
图1示出用于喷射燃料的喷射器的一部分的剖视图。
在这里，喷射器包括外壳5，喷嘴针阀8尤其容纳在该外壳中。所述喷嘴针阀从外壳5突出并且被喷嘴1容纳在为此目的而设置的底座2中。在其远端，喷嘴1具有其喷嘴尖端3，所述喷嘴尖端设置有用于排放燃料的开口。
为了建立外壳5和喷嘴1的密封连接，喷嘴夹紧螺母7被放置在喷嘴1上并且与设置在外壳5处的螺纹接合。喷嘴1的朝向外壳5的外壳接触表面4通过喷嘴夹紧螺母7和外壳5的螺纹连接被压向外壳的相应表面，使得产生密封连接。在该过程中，喷嘴夹紧螺母7被压向喷嘴1的悬伸表面6，并且因此将喷嘴1压向外壳5。在附图中，也存在枢转轴线8，或者在旋转对称设计的情况下，存在旋转轴线8。
虚线矩形显示图2中放大显示的区域。
已经介绍的元件在图2中具有与图1中相同的附图标记。源自应用喷嘴夹紧螺母的力流在此由从枢转轴线8的较远区域延伸到枢转轴线8的较近区域的有角度的箭头示出。这是由于外壳接触表面4的内边缘被布置成相对于悬伸表面6更靠近枢转轴线8，这实现所示的力流。因此，这种布置在到凸缘状悬伸部或悬伸表面6的过渡区域中产生大的张应力，如附图中直接向左倾斜向下的粗箭头所表示的那样。这种高张应力的存在促进了喷嘴的肩部区域中的裂纹的发生。
现在图3示出根据本发明的喷嘴1，其中喷嘴1的已知元件设置有与前述附图中使用的附图标记相同的附图标记。下面也不再单独讨论它们。
与现有技术不同，由于外壳接触表面4的设计改变，从喷嘴夹紧螺母7经由喷嘴1和外壳5的不同力流被调整。该力流由图3中的从悬伸表面6延伸到外壳接触表面4的有角度的箭头表示。可以认识到，它现在在从下到上的注视方向(即从悬伸表面6朝向外壳接触表面4)上向外指向，这导致在到凸缘状悬伸部或悬伸表面6的过渡区域中的张应力小得多。这由与图2相比更窄的箭头指示。
喷嘴主体1的枢转轴线8距悬伸表面6的最小距离D1被另外示出，所述最小距离D1小于喷嘴主体1的枢转轴线8距外壳接触表面4的最小距离D2。
另外，在本实施例中还可以认识到，从悬伸表面6的外边缘垂直于喷嘴主体1的枢转轴线6的最大距离D3小于从外壳接触表面4的外边缘垂直于喷嘴主体1的枢转轴线8的最大距离D4。这也有助于喷嘴1的肩部的过渡区域中的张应力的所需降低。

Claims (15)

1.一种燃料喷射器的喷嘴，其包括：
枢转对称的喷嘴主体(1)，其具有用于引入喷嘴针阀的中空空间(2)；
喷嘴尖端(3)，其设置在所述喷嘴主体(1)的一个纵向端部处并具有用于排放燃料的开口；
外壳接触表面(4)，其设置在所述喷嘴主体(1)的另一纵向端部处并用于压在所述燃料喷射器的外壳(5)处；以及
悬伸表面(6)，其设置在所述喷嘴主体(1)在所述喷嘴尖端(3)和所述外壳接触表面(4)之间的纵向范围内，并且用于放置喷嘴夹紧螺母(7)，
其特征在于，
所述喷嘴主体(1)的枢转轴线(8)距所述悬伸表面(6)的最小距离(D1)小于所述喷嘴主体(1)的所述枢转轴线(8)距所述外壳接触表面(4)的最小距离(D2)。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，从所述悬伸表面(6)的外边缘垂直于所述喷嘴主体(1)的所述枢转轴线(8)的最大距离(D3)小于从所述外壳接触表面(4)的外边缘垂直于所述喷嘴主体(1)的所述枢转轴线(8)的最大距离(D4)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，沿所述喷嘴的周边限定所述悬伸表面(6)距所述枢转轴线(8)的相应径向最小距离的所述悬伸表面(6)的内线具有比沿所述喷嘴的周边限定所述外壳接触表面(4)的相应径向最小距离的所述外壳接触表面(4)的内线小的表面。
4.根据权利要求3所述的喷嘴，其中，所述外壳接触表面(4)的内线沿所述枢转轴线(8)的投影完全围绕所述悬伸表面(6)的内线。
5.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，沿所述喷嘴的圆周限定所述枢转轴线(8)距所述悬伸表面(6)的外边缘的相应径向距离的所述悬伸表面(6)的外线具有比沿所述喷嘴的周边限定所述枢转轴线(8)距所述外壳接触表面(4)的外边缘的相应径向距离的所述外壳接触表面(4)的外线小的表面。
6.根据权利要求5所述的喷嘴，其中，所述外壳接触表面(4)的外线沿所述枢转轴线(8)的投影完全围绕所述悬伸表面(6)的外线。
7.根据前述权利要求3至6中任一项所述的喷嘴，其中，沿所述喷嘴的周边居中分开所述悬伸表面(6)的内线距外线的距离的所述悬伸表面(6)的中心线比沿所述喷嘴的周边居中分开所述外壳接触表面(4)的内线距外线的距离的所述外壳接触表面(4)的中心线限定更小的表面。
8.根据权利要求7所述的喷嘴，其中，所述外壳接触表面(4)的中心线沿所述枢转轴线(8)的投影完全围绕所述悬伸表面(6)的中心线。
9.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，所述外壳接触表面(4)和/或所述悬伸表面(6)垂直于所述喷嘴主体(1)的所述枢转轴线(8)布置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，所述外壳接触表面(4)和/或所述悬伸表面(6)具有圆环的形式。
11.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，所述喷嘴形成为一体式。
12.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，所述喷嘴是旋转对称的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，所述喷嘴的外径和/或内径横向于所述枢转轴线(8)从所述尖端到所述外壳接触表面(4)连续地增加。
14.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴的燃料喷射器。
15.根据权利要求14所述的燃料喷射器，其还具有外壳(5)和喷嘴夹紧螺母(7)，其中，所述喷嘴夹紧螺母(7)与所述外壳(5)螺纹连接，使得所述喷嘴通过所述喷嘴夹紧螺母(7)在所述悬伸表面(6)上的力效应将所述外壳接触表面(4)压向所述外壳(5)。
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