CN115898728A - 用于喷射流体的喷射阀的隔板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的喷射阀，喷射阀用于将流体喷射到室或腔中，喷射阀具有壳体，所述壳体具有流体流入接头和流体出口，在流体流入接头和流体出口之间尤其是布置有能操控的阀装置，具有至少一个喷射通道的隔板配属于流体出口，其中，隔板具有基板，基板具有面向流体出口的上侧、背离上侧的下侧和至少三个喷射通道，其中，每个喷射通道都沿着各自的主流动轴线穿过基板从上侧延伸至下侧。设置，喷射通道围绕假想的中轴线分布地布置并且如此定向，使得它们的主流动轴线相对于假想的中轴线歪斜地并且相对彼此如此歪斜地定向，使得它们在隔板的背离流体流入接头的侧上围成假想的投影面，其中，投影面位于平行于基板的平面中。

Description

用于喷射流体的喷射阀的隔板
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的喷射阀，所述喷射阀用于将流体喷射到室或腔中、例如内燃机的废气管或燃烧室中，所述喷射阀具有壳体，所述壳体具有流体流入接头和流体出口，在所述流体流入接头和所述流体出口之间尤其是布置有能操控的阀装置，并且其中，具有至少一个喷射通道的隔板配属于所述流体出口，其中，所述隔板具有基板，所述基板具有面向所述流体出口的上侧、背离所述上侧的下侧和至少三个喷射通道，其中，每个喷射通道都沿着各自的主流动轴线穿过所述基板从所述上侧延伸至所述下侧。
背景技术
开头所述类型的喷射阀原则上由现有技术已知。机动车的内燃机或废气后处理系统通常具有这样的喷射阀。该喷射阀用于将流体(例如燃料或废气后处理剂)喷射到室或腔(例如燃烧室或废气管)中。为此，喷射阀通常具有流体流入接头，该流体流入接头通过输送装置与流体储存器在流体技术上连接，流体储存在该流体储存器中。在喷射阀符合规定地运行时，通过输送装置将流体供给至喷射阀。喷射阀还具有通常借助阀装置与流体流入接头在流体技术上耦合的流体出口，通过该流体出口流体在压力下从喷射阀中被喷出或者说喷入。
为了实现机械系统的高效率，希望流体在喷射时与存在于室或腔中的、尤其是气态的介质(例如氧气或废气)尽可能均匀地混合。为了使流体与介质均匀地混合，在已知的喷射阀中设置，在喷射时将流体雾化。为了这个目的，已知的喷射阀通常具有带基板的隔板，该隔板布置在流体出口中。基板具有配属于喷射阀的内部的上侧和配属于室或腔的下侧，其中，至少一个喷射通道、通常是三个喷射通道从上侧穿过延伸延伸至下侧。隔板的基板如此布置在流体出口中，使得它们至少基本上关闭流体出口并且所述喷射通道形成流体的唯一流动路径，流体在喷射阀的运行中能够通过该唯一流动路径从喷射阀或者说流体出口中被喷射到该室或腔中。
在此，喷射通道分别具有主流动轴线，流体沿着该主流动轴线根据相应的几何形状穿流相应的喷射通道，并且在流体从隔板中排出时相应的喷射射流沿着该主流动轴线可能锥形地延伸到室或腔中。相应的主流动轴线因而对应于流体在离开喷射通道之后的主流动方向。
流体在喷射时被雾化的程度越强，则它与周围介质混合得越均匀。然而，雾化程度经常受到结构因素的限制。例如，由于隔板的材料，喷射通道的直径只能在一定的尺寸范围内选择和/或在确定区域中只能设置有限数量的喷射通道。为了改进雾化，例如还已知减小喷射通道的长度、即隔板的厚度或高度。然而，这种可能性在以下方面受限：由于流体撞击隔板的压力，始终需要隔板的一定的材料厚度，以便能够以不被损坏的方式承受该压力。
发明内容
根据本发明，提出一种用于机动车的喷射阀，所述喷射阀用于将流体喷射到室或腔中、例如内燃机的废气管或燃烧室中，所述喷射阀具有壳体，所述壳体具有流体流入接头和流体出口，在所述流体流入接头和所述流体出口之间尤其是布置有能操控的阀装置，并且其中，所述流体出口配属有具有至少一个喷射通道的隔板，其中，所述隔板具有基板，所述基板具有面向所述流体出口的上侧、背离所述上侧的下侧并且具有至少三个喷射通道，其中，每个喷射通道沿着各自的主流动轴线穿过所述基板从所述上侧延伸至所述下侧，其特征在于，所述喷射通道围绕假想的中轴线分布地布置并且如此定向，使得这些喷射通道的主流动轴线相对于所述假想的中轴线歪斜地并且相对彼此如此歪斜地定向，使得这些假想的中轴线在所述隔板的背离所述流体流入接头的侧上围成假想的投影面，其中，所述投影面位于平行于所述基板的平面中。
根据本发明的喷射阀具有这种优点：在喷射时，确保了雾化流体与周围介质、尤其是空气或废气的特别均匀的混合。在此，与现有技术中已知的解决方案相比，通过优化喷射通道的定向实现了均匀混合。由此，可以省去用于优化分散的耗费大、复杂且因此昂贵的措施，使得能够简单且成本有利地制造喷射阀并且尽管如此以有利的方式确保流体的特别均匀的混合。根据本发明，为此设置：喷射通道围绕假想的中轴线分布地布置并且如此定向，使得这些喷射通道的主流动轴线相对于假想的中轴线歪斜地并且相对彼此如此歪斜地定向，使得这些主流动轴线在隔板的背离流体流入接头的侧上围成假想的投影面，其中，所述投影面位于平行于基板的平面中。因而就这点而言，每个主流动轴线如此定向，使得该主流动轴线既不与其它主流动轴线相交，也不与假想的中轴线相交。这些主流动轴线由相应的喷射通道的几何形状得出，并且应理解为延伸通过喷射通道的假想的直线，该假想的直线预给定流体通过相应的喷射通道的流动方向，并且就这点而言基本上体现相应地流过喷射通道或者说从喷射通道中流出的流体流。假想的中轴线也应理解为假想的直线，该假想的直线布置在隔板或基板的任意部位处，尤其是倾斜或垂直于下侧地远离地定向，并且用作用于这些喷射通道的布置的中心取向点。假想的投影面应理解为平行于基板走向的投影平面的局部，该局部的边界或边缘通过主流动轴线到这个假想的投影平面上的投影来限定，其中，投影面的角分别代表两个投影出的主流动轴线的交点，其中，事实上，主流动轴线无交点地彼此间隔开地位于室中。
通过主流动轴线的根据本发明的定向实现了，这些主流动轴线仅成对地彼此接近，然而绝不相交。优选，相邻的主流动轴线在此成对地相对彼此具有0.2mm至1mm的最小距离。通过流体流的成对接近实现了，根据伯努利原理，一个流体流的小流体液滴被吸入到另一流体流中并且因而以有利的方式与该另一流体流以及周围介质混合。附加地，在此，在各个流体流之间产生湍流，所述湍流同样引起这些流体流与彼此以及与周围介质的更好的混合。
优选设置，这些喷射通道分别具有布置在上侧上的入口和布置在下侧上的出口，并且在这些喷射通道中的至少一个、优选所有喷射通道中，入口的中心点比出口的中心点相对于假想的中轴线具有更大的径向距离。由此，在制造喷射阀时，通过简单的结构措施能够以有利的方式来确定主流动轴线的定向。例如，喷射通道构造为倾斜穿过基板的钻孔，在这些钻孔中，各个主流动轴线相应于钻孔方向。在此，入口的和出口的径向距离分别是指入口和出口的、布置在上侧或下侧的相应平面上的中心点相对于假想的中轴线与对应平面的交点的距离。
尤其，这些喷射通道的出口相对于中轴线具有相同的径向距离。由此得到这种优点：尤其是在中轴线垂直定向时，流体流到投影出的交点的流动路径同样长。就这点而言，这些出口优选布置在径向地围绕中轴线与下侧平面的交点的圆周上。
根据一个优选的扩展方案设置，这些喷射通道的出口围绕假想的中轴线均匀分布地布置。因而，沿围绕中轴线的周向方向观察，这些出口相互之间始终具有相同的或至少基本上相同的距离。由此，流体被特别均匀地混合。此外，均匀的布置实现了喷射阀的制造过程的简化。
优选，喷射通道分别具有恒定的、尤其是圆形的横截面。由此，喷射通道能够特别简单且以低花费地制造。进一步，喷射通道的这种简单的几何形状实现了主流动轴线的特别不复杂的求取和定向，因为喷射通道的内壁不具有影响主流动轴线的不规则性，而是具有统一的、尤其是均匀的走向。优选，喷射通道构造为穿过基板走向的钻孔并且就这点而言至少基本上是柱形的。
特别优选，基板的下侧平坦地构造，并且假想的中轴线垂直于下侧地定向。由此实现了主流动轴线的简单定向，并且进一步实现了不复杂且简单地制造喷射阀，因为隔板具有特别简单的几何形状。由于下侧除了由结构决定的公差之外不再具有不平整性，因此还避免了流体与这种不平整的可能发生干扰的相互作用。
优选设置，主流动轴线如此定向，使得这些主流动轴线相对于平坦的下侧具有小于90°、优选45°至85°之间的各自的第一倾斜角。由此确保，主流动轴线倾斜地并且因此不与中轴线平行地定向。由此，流体在喷射时均匀分布到较宽区域上并且因而特别均匀地混合。优选，所有主流动轴线具有彼此不同的第一倾斜角。可选地，这些主流动轴线中的至少两个、优选所有主流动轴线具有相同的第一倾斜角。
尤其，这些主流动轴线如此定向，使得这些主流动轴线相对于中轴线的与主流动轴线相交的径向线具有小于90°、优选小于90°除以喷射通道数量n的各自的第二倾斜角。通过对第二倾斜角的这种精确设定，能够优化地设定投影面以及因此这些主流动轴线的投影出的交点。优选，所有主流动轴线具有不同的第二倾斜角。替代地，第二倾斜角就至少两个主流动轴线而言是相同的。
根据一个优选的扩展方案设置，这些主流动轴线分别与假想的圆线相切地定向，所述假想的圆线在投影面的平面中以相当于径向距离(R)的半径围绕中轴线走向。由此，所有主流动轴线在投影面的高度上相对于主流动轴线都具有相同的径向距离，使得流体被特别均匀地混合。
附图说明
优选的特征和特征组合尤其是从以上描述和权利要求中得出。在下文中，应参照附图更进一步阐述本发明。为此示出：
图1：具有有利隔板的有利喷射阀的立体图，
图2：图1的喷射阀的隔板的俯视图，以及
图3：在隔板的区域中的喷射阀的横截面。
具体实施方式
图1示出用于机动车的有利的喷射阀1的立体图。在此，在图1中未完全示出喷射阀1，而是为了清楚起见仅示出喷射阀1的一部分。喷射阀1构造为用于，将流体、尤其是燃料或废气后处理剂喷射到室或腔、尤其是燃烧室或废气管中。喷射阀1具有带有流体流入接头3和流体出口4的壳体2，其中，流体流入接头3在图1强烈简化地示出。流体流入接头3在流体技术上例如直接与流体出口4耦合。可选地，在流体流入接头3和流体出口4之间布置有能操控的阀装置，该阀装置在流体技术上与流体流入接头3和流体出口4连接。借助在图1中未示出的输送装置，在喷射阀1的符合规定的运行中，流体通过流体流入接头3供应给喷射阀1并且以带压力低朝流体出口4的方向输送，如由箭头5所示。
为了在喷射时实现流体与周围介质、尤其是空气的均匀混合，设置了：喷射阀1具有隔板6，该隔板如此布置在壳体2上，使得该隔板至少基本上关闭流体出口4。隔板6具有基板7，该基板具有面向壳体2或流体出口4的上侧8和面向室或腔或者说背离上侧8的下侧9。就这点而言，基板7以其上侧8以至少基本上关闭流体出口4的方式布置在壳体2上，如从图1中可得出的那样。当前，下侧9平坦地构造，使得除了不可避免的制造公差之外，该下侧在其表面上不具有不平整性。
根据当前实施例，隔板6还具有三个喷射通道10，即第一喷射通道10.1、第二喷射通道10.2和第三喷射通道10.3，所述三个喷射通道都从上侧8穿过基板7延伸至下侧9。喷射通道10是用于使流体通过流体出口4从喷射阀1中流出的唯一流动路径。基板7或隔板6延伸完全超过流体出口4。在此，基于喷射通道10，基板7然而仅基本上关闭流体出口4，因为喷射通道10是隔板6中的开口，通过所述开口流体可以穿流或者说离开流体出口4。
通过多个喷射通道10，将流体分成多个流体流11，或者说11.1，11.2和11.3。在此，这些流体流11沿着喷射通道10各自的主流动轴线12走向，如尤其是从图1中可以得出的那样。就这点而言，当前，第一喷射通道10.1具有第一主流动轴线12.1，第二喷射通道10.2具有第二主流动轴线12.2，并且第三喷射通道10.3具有第三主流动轴线12.3，对应的喷射通道10沿着这些主流动轴线延伸穿过基板7。每个主流动轴线12基本上是流体或对应的流体流11通过对应的喷射通道10的流动路径，其中，这些主流动轴线12分别由相应的喷射通道10的几何形状得出，如将在后面应进一步阐述阐述的那样。
根据当前实施例，喷射通道10围绕假想的中轴线13分布地布置，该假想的中轴线当前、尤其是如在图3中示出的那样垂直于平坦的下侧8定向。如从图1中还能得出的那样，喷射通道10优选以成对的方式相对彼此歪斜地并且相对于假想的中轴线13歪斜地定向，即如此定向，使得这些主流动轴线12分别既不与其它主流动轴线12相交，也不与假想的中轴线13相交。
为此，图2从平行于下侧9走向的平面14出发示出隔板6的根据图1中所示的箭头15的俯视图。如在图2中示出的那样，主流动轴线12距假想的中轴线13分别具有径向距离R。就这点而言，当前，相对于中轴线13，第一主流动轴线12.1具有第一径向距离R1，第二主流动轴线12.2具有第二径向距离R2，并且第三主流动轴线12.3具有第三径向距离R3，其中，距离R1，R2和R3分别大于零。
由此得出，主流动轴线12围成平行于基板7的假想投影面P。假想投影面(P)是平行于基板走向的投影平面、尤其是图1中示出的平面14的局部，该局部的边界或边缘通过主流动轴线12到该假想投影平面上的投影来限定，其中，投影面的角分别代表两个投影出的主流动轴线12的交点。然而，事实上，主流动轴线12像先前提及的那样无交点地彼此间隔开地位于室中。
根据当前实施例设置，各个径向距离R1至R3是相同的，即所有主流动轴线12.1至12.3相对于中轴线13都具有相同的径向距离R。由此，主流动轴线12与假想的圆线K相切地走向，该圆线在投影面的平面中以相应于径向距离R的半径围绕中轴线13走向。根据另一在这里未示出的实施例中，径向距离R1，R2和R3中的至少一个径向距离与径向距离R1，R2和R3中的至少一个其它径向距离不同。
优选，主流动轴线12.1至12.3的投影出的交点间的距离在0.2mm至1mm之间。
由于伯努利原理，主流动轴线12的这些有利定向引起流体流11的特别均匀的混合。通过喷射通道10或主流动轴线12相对彼此的有利的歪斜定向实现了，这些流体流至少就其各自的沿着主流动轴线12运动的主射流而言不相交和相遇。流体流仅侧向地彼此接近，其中，一个流体流的小液滴被吸入到相邻的流体流中并且由此以有利的方式与另一流体流以及周围介质混合，尤其是由于在此出现的湍流而混合。
根据当前实施例，这些主流动轴线12的定向通过喷射通道10在基板7中的构造来确定。为此，图3示出隔板6或基板7的在喷射通道10的区域中的横截面，其中，在图3中示例性地示出第一喷射通道10.1的区域。喷射通道10分别具有布置在上侧8上的入口E和布置在下侧9上的出口A。就这点而言，当前，第一喷射通道10.1具有第一入口E1和第一出口A1，第二喷射通道10.2具有第二入口E2和第二出口A2，并且第三喷射通道10.3具有第三入口E3和第三出口A3。根据当前实施例，喷射通道10构造为穿过基板7的钻孔，其中，喷射通道10分别具有恒定的、当前为圆形的横截面。因而，相应的主流动轴线12对应于钻孔方向，因而通过对应的喷射通道10的相应柱形的几何形状来确定。当前，所有喷射通道10都如此倾斜地穿过基板7走向，使得相应的入口E的中心点ME比相应的出口A的中心点MA相对于假想的中轴线13具有更大的径向距离rE。就这点而言，如在图3中示例性借助第一喷射通道10.1所示出的那样，该第一喷射通道的出口A1的中心点MA1的径向距离rA1小于该第一喷射通道的入口E1的中心点ME1的径向距离rE1。相应情况也适用于第二喷射通道10.2和第三喷射通道10.3。
通过入口E和出口A相对于中轴线13具有不同径向距离rE和rA的布置，得出主流动轴线12的前述有利的定向。由这种布置决定地，这些主流动轴线12如此定向，使得这些主流动轴线相对于平坦的下侧9具有小于90°的、优选在45°和85°之间的各自的第一倾斜角α。就这点而言，当前，相对于下侧9，第一主流动轴线12.1具有第一倾斜角α1，第二主流动轴线12.2具有第一倾斜角α2，并且第三主流动轴线12.3具有第一倾斜角α3。为此，在图1和3中，示例性地示出第一主流动轴线12.1的第一倾斜角α1。根据当前实施例，这些主流动轴线12各自的第一倾斜角α是不同的。然而尤其也可以是，至少两个主流动轴线12具有相同的第一倾斜角α。
如尤其在图2中示出的那样，由入口E和出口A的前述布置决定地，这些主流动轴线12还相对于中轴线13的与对应的主流动轴线12相交的径向线D具有各自的第二倾斜角β，所述第二倾斜角同样分别小于90°、优选小于90°除以喷射通道数量n。就这点而言，当前，第一主流动轴线12.1相对于第一径向线D1具有第二倾斜角β1，第二主流动轴线12.2相对于第二径向线D2具有第二倾斜角β2，并且第三主流动轴线12.3相对于第三径向线D3具有第三倾斜角β3。根据当前实施例，就所有主流动轴线12.1至12.3而言，第二倾斜角β都是相同的。由此产生主流动轴线12相对于圆周K的先前所述的切向走向。
如从图2中还可看出的，根据当前实施例，喷射通道10围绕假想的中轴线13均匀分布地布置。就这点而言，当前，沿围绕中轴线的周向方向看，这些喷射通道10的出口A相互之间始终具有相同的或至少基本上相同的距离。喷射通道10或出口A还分别布置为相对于假想的中轴线13具有相应的径向距离D。
在图1和图2中，为了简化图示的目的，流体流11示出为基本上直线形的喷射射流。然而，事实上，流体流11随着相对于下侧9的距离增大而至少略微变宽，使得这些流体流实际上具有锥形的走向，如在图3中示例性借助第一喷射通道10.1的第一流体流11.1通过虚线示出的那样。这种扩宽在物理上由于流体扩散和在喷射中在此作用的力产生。就这点而言，所有流体流11、即当前为第二流体流11.2和第三流体流11.3也具有锥形的走向。因而，通过各个流体流11的锥形构造，这些流体流11在其锥形形状的外部区域上混合。优选，喷射通道10如此构造，使得这些锥形形状至少区域地在其外侧上在两个相邻的流体流11或喷射通道10处彼此相交，以便引起流体流11的有利混合。然而，这些主流动轴线12以及尤其是对应的流体流11的轴向地或者说沿着各自的主流动轴线12运动的主射流保持相对于相邻的流体流11的主射流歪斜，以便避免这些流体流11的直接相交。由此，通过喷射阀1的隔板6实现了流体的特别有利的雾化。

Claims (9)

1.一种用于机动车的喷射阀(1)，所述喷射阀用于将流体喷射到室或腔中、例如内燃机的废气管或燃烧室中，所述喷射阀具有壳体(2)，所述壳体具有流体流入接头(3)和流体出口(4)，在所述流体流入接头和所述流体出口之间尤其是布置有能操控的阀装置，并且其中，所述流体出口(4)配属有具有至少一个喷射通道(10)的隔板(6)，其中，所述隔板(6)具有基板(7)，所述基板具有面向所述流体出口(4)的上侧(8)、背离所述上侧(8)的下侧(9)并且具有至少三个喷射通道(10)，其中，每个喷射通道(10)沿着各自的主流动轴线(12)穿过所述基板(7)从所述上侧(8)延伸至所述下侧(9)，其特征在于，所述喷射通道(10)围绕假想的中轴线(13)分布地布置并且如此定向，使得这些喷射通道的主流动轴线(12)相对于所述假想的中轴线(13)歪斜地并且相对彼此如此歪斜地定向，使得这些假想的中轴线在所述隔板(6)的背离所述流体流入接头(3)的侧上围成假想的投影面(P)，其中，所述投影面(P)位于平行于所述基板(7)的平面(14)中。
2.根据权利要求1所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射通道(10)分别具有布置在所述上侧(8)上的入口(E)和布置在所述下侧(9)上的出口(A)，并且在所述喷射通道(10)中的至少一个、优选所有喷射通道中，所述入口(E)的中心点(ME)比所述出口(A)的中心点(MA)相对于所述假想的中轴线(13)具有更大的径向距离(RE)。
3.根据权利要求2所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射通道(10)的出口(A)相对于所述中轴线(13)具有相同的径向距离(D)。
4.根据权利要求2或3所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射通道(10)的出口(A)围绕所述假想的中轴线(13)均匀分布地布置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射通道(10)分别具有恒定的、尤其是圆形的横截面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的喷射阀，其特征在于，至少所述基板(7)的下侧(9)平坦地构造，并且所述假想的中轴线(13)垂直于所述下侧(9)地定向。
7.根据权利要求6所述的喷射阀，其特征在于，所述主流动轴线(12)如此定向，使得这些主流动轴线各自相对于平坦的下侧(9)具有小于90°、优选在45°至85°之间的第一倾斜角(α)。
8.根据权利要求6或7所述的喷射阀，其特征在于，所述主流动轴线(12)如此定向，使得这些主流动轴线各自相对于所述中轴线(13)的与对应的主流动轴线(12)相交的径向线(D)具有小于90°、优选小于90°除以喷射通道数量n的第二倾斜角(β)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的喷射阀，其特征在于，所述主流动轴线(12)分别与假想的圆线(K)相切地定向，所述假想的圆线在所述投影面(P)的平面中以相当于所述径向距离(R)的半径围绕所述中轴线(13)走向。
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