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噴嘴頭及流體噴射閥的制作方法

文檔序號(hào):11042390閱讀:405來(lái)源:國(guó)知局
噴嘴頭及流體噴射閥的制造方法與工藝

本實(shí)用新型涉及噴嘴頭,并且涉及流體噴射閥,特別地涉及機(jī)動(dòng)車輛噴射閥。



背景技術(shù):

帶有用于霧化流體的燃料噴射閥是已知的。這個(gè)類型的燃料噴射閥通常用于霧化內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中的燃料。特別地,如果燃料是“直接噴射”至設(shè)計(jì)成火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中,則燃料不得不被非常精細(xì)地霧化,尤其借助于噴嘴頭。為了在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生盡可能完全的燃燒,要求存在于燃燒室中的空氣和所噴射的燃料的精細(xì)混合。

借助于直接噴射,在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料如今被直接地噴射至燃燒室中,因此與引入燃料(“歧管噴射”)的早期原理相比,其提供減少燃料消耗的優(yōu)點(diǎn)。此外,借助于直接噴射,顯著地改進(jìn)了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)的控制。

直接噴射的另外的優(yōu)點(diǎn)是在動(dòng)態(tài)操作期間內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于其響應(yīng)性能的彈性中的改進(jìn),因?yàn)槿剂媳仍谄绻車娚涞那闆r中明顯更快地進(jìn)入燃燒室,在歧管噴射中燃料與經(jīng)由氣體入口閥流入的燃燒空氣一起進(jìn)入燃燒室。

然而,問(wèn)題在于不得不在短的時(shí)間周期內(nèi)準(zhǔn)備所要求的均質(zhì)混合物從而獲得所提到的直接噴射優(yōu)點(diǎn)。由于燃料被快速地引入燃燒室中,僅有少量的時(shí)間可用于使燃料蒸發(fā)并且與燃燒空氣混合。

燃料噴射閥及其噴霧準(zhǔn)備因此是特別重要的,特別是用于直接噴射。燃料應(yīng)該借助于特別精細(xì)的霧化被引入至氣缸中,即燃料的液滴尺寸應(yīng)該設(shè)計(jì)成盡可能地小,使得能夠?qū)崿F(xiàn)快速準(zhǔn)備,即在非常短的時(shí)間周期內(nèi)的均質(zhì)混合。

燃料還應(yīng)該不經(jīng)過(guò)燃燒室的氣缸壁上,因?yàn)橛纱藭?huì)存在“油稀釋”的可能性。由于油稀釋引起潤(rùn)滑劑組分的改變,所以它能夠引起對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞,因?yàn)楸幌♂尩臐?rùn)滑油具有不充分的粘性性能?;钊^和/或氣體入口閥不應(yīng)該由燃料濕化,因?yàn)槿剂蠌哪抢飪H能夠不充分地蒸發(fā)。

燃料沉積在燃料噴射閥上是另外的問(wèn)題。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一些操作時(shí)間之后,燃料噴射閥具有穩(wěn)固的且碳黑狀的沉積層。隨后的噴射循環(huán)的燃料會(huì)聚集在所述沉積層中。在后來(lái)的燃燒循環(huán)中,所述燃料可以燃料蒸氣的形式逸出并且導(dǎo)致不期望的且產(chǎn)生碳黑的燃燒。這不利地導(dǎo)致在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中大的且可能不允許的數(shù)量的碳黑顆粒。

已知的是碳黑顆粒的減少旨在由下述事實(shí)實(shí)現(xiàn):噴嘴頭的噴嘴孔借助于激光方法被引入至噴嘴頭中。這旨在具有優(yōu)于通常的電極方法的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)該電極方法會(huì)產(chǎn)生尖銳邊緣的噴嘴孔。用于減少沉積層的另外的可能性是增加噴嘴頭的上游的燃料壓力,使得燃料的出口速度具有此類量級(jí)以避免沉積物并且因此并不建立沉積層。然而,由于燃料壓力的增加僅僅能夠利用更高的能量消耗來(lái)實(shí)現(xiàn),所以這是高成本的。此外,暴露于燃料壓力的所有部件不得不具有適應(yīng)更高的燃料壓力的更高的強(qiáng)度,并且其能夠首先利用更貴的材料和/或利用增加相對(duì)應(yīng)的部件壁來(lái)實(shí)現(xiàn)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型的目標(biāo)是提供用于減少沉積或無(wú)沉積的燃料噴射閥的噴嘴頭。

這個(gè)目標(biāo)是根據(jù)本實(shí)用新型由如在專利權(quán)利要求1中所要求保護(hù)的噴嘴頭所實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中具體說(shuō)明本實(shí)用新型的有利的改進(jìn)方案以及方便的且重要的改進(jìn)。

根據(jù)一個(gè)方面,具體說(shuō)明用于流體噴射閥的噴嘴頭。提供噴嘴頭以便于霧化流體。所述流體優(yōu)選地是用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料,特別是汽油。噴嘴頭具有縱向軸線。

根據(jù)另外的方面,具體說(shuō)明用于流體噴射閥的閥體,其中流能夠通過(guò)所述閥體。用于供應(yīng)流體的供應(yīng)裝置形成在閥體的第一端部處。用于霧化流體的噴嘴頭布置在閥體的第二端部處,該端部如此構(gòu)造使得其背向第一端部。特別地,噴嘴頭和閥體具有共同的縱向軸線。噴嘴頭能夠與閥體的基本本體一起整體成型??商娲?,噴嘴頭可以是固定在閥體的基本本體上的分離的工件。

根據(jù)第三方面,具體說(shuō)明帶有噴嘴頭或帶有閥體的流體噴射閥,特別是燃料噴射閥。特別地提供燃料噴射閥以便于直接地噴射燃料至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中。

噴嘴頭具有噴嘴穿孔盤。噴嘴穿孔盤具有前表面以及與前表面相對(duì)的內(nèi)表面。在一種改進(jìn)方案中,前表面如此構(gòu)造使得其背向閥體的第一端部,并且內(nèi)表面如此構(gòu)造使得其面向閥體的第一端部。在一種改進(jìn)方案中,第一軸向距離形成在內(nèi)表面和前表面之間,該距離在縱向軸線的方向上延伸。

噴嘴穿孔盤具有至少一個(gè)噴嘴孔通道,該噴嘴孔通道在縱向軸線的方向上完全地穿透噴嘴穿孔盤。入口表面形成在分配給噴嘴孔通道的第一通道端部處,并且出口表面形成在噴嘴孔通道的第二通道端部處,該通道端部布置成背向第一通道端部。入口表面布置在噴嘴穿孔盤的內(nèi)表面上。噴嘴孔通道的噴嘴孔突出部具有通道壁,該噴嘴孔突出部特別地定位在從入口表面起的第一軸向距離處。通道壁形成在噴嘴孔突出部的周圍上方。換言之,噴嘴孔突出部的通道壁限定噴嘴孔通道的一部分。此處,通道壁特別地圍繞噴嘴孔通道的通道軸線完全地延展。通道壁具有壁高度,該壁高度特別地從前表面開(kāi)始在縱向軸線的方向上以此方式延伸遠(yuǎn)離內(nèi)表面使得第二通道端部對(duì)應(yīng)于通道壁的通道壁端部,該通道壁端部如此構(gòu)造使得其背向前表面。

借助于噴嘴孔突出部的通道壁,噴嘴孔通道因此在沿縱向軸線形成的它的軸線范圍上延伸。如果第二通道端部以及因此出口表面被包含(根據(jù)現(xiàn)有技術(shù))在平滑的前表面中,例如在縱向軸線的方向上位于離入口表面的第一軸向距離處,則第二通道端部借助于噴嘴孔突出部現(xiàn)在被定位在離入口表面一距離處,該距離由壁高度增加。在一種改進(jìn)方案中,出口表面的距離對(duì)應(yīng)于第一軸向距離和壁高度的總和。這樣具有的結(jié)果是噴嘴孔通道的出口表面(該出口表面形成在第二端部處)形成在噴嘴穿孔盤上離前表面一距離處。特別地,第二通道端部在遠(yuǎn)離內(nèi)表面的方向上相對(duì)于前表面偏移。

如果在縱向軸線的方向上出口表面不與前表面軸向地間隔開(kāi),則存在于前表面的區(qū)域中的環(huán)境空氣在出口表面的周圍上方被吸收。也就是說(shuō),存在于燃料噴霧的區(qū)域中的環(huán)境空氣由燃料噴霧所夾帶。在流體噴霧的區(qū)域中攜帶或夾帶空氣的這個(gè)效果是已知的并且特別地被用在水噴射泵中以便于產(chǎn)生大的體積流量。

借助于使出口表面在縱向軸線的方向上與前表面軸向地間隔開(kāi)的通道壁,實(shí)現(xiàn)將環(huán)境空氣供應(yīng)至從噴嘴孔通道(即從出口表面)出來(lái)的燃料的可能性。這意味著能夠?qū)崿F(xiàn)更大的體積流量,該更大的體積流量實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的(也就是說(shuō)更快的)燃料準(zhǔn)備。由于存在于出口表面的周圍上方的環(huán)境空氣由燃料噴霧的燃料所夾帶,在這個(gè)區(qū)域中形成區(qū)域壓力,該區(qū)域壓力防止或至少極大地減少燃料蒸氣和/或燃料液滴的回流。也就是說(shuō),形成沉積的風(fēng)險(xiǎn)是特別低的。以此方式,實(shí)現(xiàn)減少沉積或無(wú)沉積的燃料噴射噴嘴。

在流體噴射閥的改進(jìn)方案中,閥針布置在閥體中。閥針相對(duì)于閥體以此方式在軸向上是可移動(dòng)的使得:在閥針的關(guān)閉位置中,閥針的關(guān)閉元件支承抵靠在閥體的閥座上,從而防止流體流通過(guò)噴嘴孔通道;并且閥針能夠借助于流體噴射閥的致動(dòng)器單元移位遠(yuǎn)離關(guān)閉位置,從而釋放流體流通過(guò)噴嘴孔通道。

在有利的改進(jìn)方案中,噴嘴穿孔盤的內(nèi)表面(特別是整體的)具有閥座。由此噴嘴頭能夠用于比較大的流體壓力,例如100巴或更大,優(yōu)選地200巴或更大,特別地在250巴與500巴之間的范圍內(nèi),其該極限值被包括在內(nèi)。

在根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射閥的改進(jìn)方案中,通道壁是中空的截錐形設(shè)計(jì)。這個(gè)改進(jìn)方案的優(yōu)點(diǎn)是,存在于通道壁的區(qū)域中的環(huán)境空氣具有相對(duì)于從出口表面出現(xiàn)的燃料噴霧傾斜的來(lái)流方向。因此能夠?qū)h(huán)境空氣更好地供應(yīng)至燃料噴霧。也就是說(shuō),經(jīng)由中空的截錐形通道壁所引導(dǎo)的環(huán)境空氣的流動(dòng)方向跨過(guò)燃料噴霧的流動(dòng)方向,并且由此已經(jīng)由流動(dòng)方向引起燃料噴霧與環(huán)境空氣的完全混合。

改進(jìn)的供應(yīng)能力能夠在與以中空?qǐng)A筒方式所形成的通道壁的比較中見(jiàn)到。在以中空?qǐng)A筒方式所形成的通道壁的情況下,環(huán)境空氣具有與燃料噴霧相同的流動(dòng)方向,并且因此,由于相同的流動(dòng)方向,僅借助于環(huán)境空氣的夾帶產(chǎn)生供應(yīng)能力以及由此發(fā)生完全的混合。

在一種改進(jìn)方案中,出口表面構(gòu)造成比入口表面更小。這具有的優(yōu)點(diǎn)是:根據(jù)流體力學(xué)的伯努利定律,流動(dòng)通過(guò)噴嘴孔通道的燃料在出口表面處具有第一速度,該速度比入口表面中或入口表面的區(qū)域中普遍存在的第二速度更大。由于在出口表面處的速度的增加,因此以簡(jiǎn)單的方式改進(jìn)燃料霧化。

在根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射閥的另外的改進(jìn)方案中,噴嘴穿孔盤具有多個(gè)噴嘴孔通道,也就是說(shuō),至少一個(gè)另外的噴嘴孔通道構(gòu)造成穿透噴嘴穿孔盤。噴嘴孔通道通常布置在離噴嘴穿孔盤的中心的一定(通常是均勻的)半徑處,特別地沿著縱向軸線,在俯視圖中,其中,在一種改進(jìn)方案中,噴嘴穿孔盤的中心位于縱向軸線上。一旦燃料被噴射,每個(gè)噴嘴孔通道產(chǎn)生以錐體形式構(gòu)造的燃料噴霧。在噴嘴穿孔盤的中心的區(qū)域中,由此形成由燃料噴霧界定的內(nèi)部區(qū)域。與由燃料噴霧限制的環(huán)境區(qū)域中相比,較低的壓力普遍存在于所述內(nèi)部區(qū)域中。在環(huán)境區(qū)域中,第一區(qū)域壓力存在于燃料噴霧的附近,所述區(qū)域壓力低于環(huán)境區(qū)域中的更遠(yuǎn)離燃料噴霧的第二區(qū)域壓力。形成于內(nèi)部區(qū)域中的第三區(qū)域壓力相對(duì)于第一區(qū)域壓力和第二區(qū)域壓力顯著減小。

存在的風(fēng)險(xiǎn)在于:與環(huán)境區(qū)域中的第一區(qū)域壓力相比,第三區(qū)域壓力過(guò)低的使得在內(nèi)部區(qū)域中形成負(fù)壓,其導(dǎo)致燃料蒸氣和/或燃料液滴的方向的反向。也就是說(shuō),在這種情況下,燃料蒸氣和/或燃料液滴流回至前表面上,從而在那里以沉積物的形式沉積。因此形成前表面離出口表面的有效的軸向距離,能夠根據(jù)自由徑向距離確定壁高度。所述自由徑向距離是在噴嘴孔通道與另外的噴嘴孔通道之間徑向地形成的距離。特別有利的壁高度能夠根據(jù)徑向距離進(jìn)行描述,如下面:

h ≥ 1/4?D

其中,h對(duì)應(yīng)于壁高度,以及D對(duì)應(yīng)于自由徑向距離。

利用根據(jù)在噴嘴孔通道之間的自由徑向距離所確定的這樣的壁高度,形成適當(dāng)尺寸的流動(dòng)通道,環(huán)境空氣能夠經(jīng)由其被傳導(dǎo)至內(nèi)部區(qū)域中,并且因此在內(nèi)部區(qū)域中的第三區(qū)域壓力具有此類大小使得特別容易地阻止燃料蒸氣和/或燃料液滴在內(nèi)部區(qū)域中的回流。

根據(jù)下述恰當(dāng)?shù)匦纬杀诟叨龋?/p>

h = 2/8?D

此處考慮到通道壁的形成流動(dòng)通道邊界的通道壁厚度。

噴嘴孔突出部能夠具有外周表面,其輪廓根據(jù)連續(xù)可微分函數(shù)形成在縱向截面中。因此產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)在于:避免剝離在通道壁上方流動(dòng)且由燃料噴霧夾帶的環(huán)境空氣的流線。外周表面優(yōu)選地具有斜坡形狀的設(shè)計(jì)。換言之,噴嘴孔突出部?jī)?yōu)選地至少在與前表面相鄰的它的區(qū)域中具有外輪廓,該外輪廓在縱向截面中具有連續(xù)地可微分函數(shù)的形式和/或具有斜坡形狀的設(shè)計(jì),即特別地以斜坡函數(shù)的形式。

在根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射閥的另外的改進(jìn)方案中,噴嘴孔通道具有第一通道區(qū)域,其與入口表面相鄰并且其截面面積小于與出口表面相鄰的噴嘴孔通道的第二通道區(qū)域的截面面積。在改進(jìn)方案中,噴嘴孔通道在第一和第二通道區(qū)域之間具有臺(tái)階。

附圖說(shuō)明

通過(guò)優(yōu)選的示例性實(shí)施例的下列描述并且參考附圖,噴嘴頭、閥體以及流體噴射閥的另外的優(yōu)點(diǎn)、特征以及細(xì)節(jié)將顯現(xiàn)出來(lái)。在描述中上面所提到的特征和特征的組合以及下面在附圖的描述中所提到的和/或在附圖中單獨(dú)顯示的特征和特征的組合不僅僅能夠用在相應(yīng)的所陳述的組合中,而且能夠用在不同的組合中或自行使用,而不脫離本實(shí)用新型的范圍。相同或功能性相同的元件被分配相同的附圖標(biāo)記。為了清楚的原因,有可能并未在所有的附圖中提供元件的附圖標(biāo)記,但不失去其分配。在附圖中:

圖1以透視圖示示意性地顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的燃料噴射閥的噴嘴穿孔盤;

圖2以透視圖示示意性地顯示在噴射操作期間帶有燃料噴霧的根據(jù)圖1的噴嘴穿孔盤;

圖3以透視圖示示意性地顯示帶有沉積層的噴嘴穿孔盤;

圖4以側(cè)視圖顯示根據(jù)圖1的噴嘴穿孔盤,其具有緊鄰彼此布置的兩個(gè)噴嘴孔的燃料噴霧擴(kuò)散,以及在沒(méi)有回流的燃料噴霧的區(qū)域中出現(xiàn)的區(qū)域壓力;

圖5以側(cè)視圖顯示根據(jù)圖1的噴嘴穿孔盤,其具有緊鄰彼此布置的兩個(gè)噴嘴孔的燃料噴霧擴(kuò)散,以及在具有燃料蒸氣回流的燃料噴霧的區(qū)域中出現(xiàn)的區(qū)域壓力;

圖6詳細(xì)地顯示根據(jù)圖5的噴嘴穿孔盤的放大圖示,其具有回流的燃料液滴;

圖7以透視圖示示意性地顯示根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射閥的噴嘴頭;

圖8詳細(xì)地顯示根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射閥的噴嘴穿孔盤的側(cè)視圖,其具有燃料噴霧擴(kuò)散以及在燃料噴霧的區(qū)域中出現(xiàn)的區(qū)域壓力;

圖9詳細(xì)地顯示根據(jù)本實(shí)用新型的第一變型中的燃料噴射閥的噴嘴穿孔盤;以及

圖10詳細(xì)地顯示根據(jù)本實(shí)用新型的第二變型中的燃料噴射閥的噴嘴穿孔盤。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有技術(shù)的燃料閥的噴嘴穿孔盤根據(jù)圖1的設(shè)計(jì),其中,燃料噴射閥設(shè)計(jì)為“多股流噴射器”,即噴嘴穿孔盤10具有多個(gè)噴嘴孔通道12,其中,如此設(shè)計(jì)噴嘴孔通道12以便完全地穿透噴嘴穿孔盤10。

燃料噴射閥包括帶有縱向軸線14的閥體(未具體圖示),其中,用于供應(yīng)流體(通常是用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料)的供應(yīng)裝置(未具體圖示)形成在閥體的第一端部處。

用于霧化流體的具有噴嘴穿孔盤10的噴嘴頭11布置在閥體的第二端部處,該端部如此構(gòu)造使得其背向第一端部。噴嘴穿孔盤10具有前表面16,該前表面16如此構(gòu)造使得其背向第一端部。

噴嘴孔通道12在第一通道端部18處具有入口表面22(見(jiàn)圖9和圖10),并且在第二通道端部20處具有出口表面24,該第二通道端部20布置成背向第一通道端部18,其中,入口表面22形成在噴嘴穿孔盤10的內(nèi)表面26上,該內(nèi)表面如此構(gòu)造使得其背向前表面16。存在第一軸向距離W1,其在縱向軸線14的方向上在內(nèi)表面26和前表面16之間延伸。

噴嘴穿孔盤10容納在燃料噴射閥的噴嘴頭11中。噴嘴頭11定位在燃料噴射閥的第二端部處,該端部布置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(未具體圖示)的燃燒室(未具體圖示)中。這意味著借助于燃油噴射噴嘴供應(yīng)至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料被直接地噴射至燃燒室中。特別地,其對(duì)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳操作(即有效的且低排放的操作)來(lái)說(shuō)是重要的,燃料借助于燃料噴射噴嘴以精細(xì)地霧化的形式(即以非常精細(xì)的液滴的形式)被供應(yīng)至燃燒室中。此精細(xì)霧化引起快速的燃料準(zhǔn)備,即引起在被噴射至燃燒室中的燃料以及已經(jīng)存在于燃燒室中且通常被部分壓縮的空氣之間的混合物的形成。

特別地,在構(gòu)造成火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)或汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油準(zhǔn)備對(duì)精細(xì)霧化提出極大的要求。這是因?yàn)檫@個(gè)類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行基于“火花點(diǎn)火”,即在借助于混合物的形成存在于燃燒室中的燃料-空氣混合物借助于火花塞進(jìn)行點(diǎn)火。此點(diǎn)火形式要求均質(zhì)的燃料-空氣混合物,使得能夠引起燃料-空氣混合物的完全燃燒。由于這要求在噴射循環(huán)內(nèi)的非常短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,所以需要借助于燃料噴射閥進(jìn)行精細(xì)霧化。

在構(gòu)造成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下,對(duì)燃料的精細(xì)霧化也存在類似的高要求。存在于構(gòu)造成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中的空氣-燃料混合物是基于“自點(diǎn)火”進(jìn)行燃燒。也就是說(shuō),由于在燃燒室中的高溫度,在此處發(fā)生點(diǎn)火,其能夠由高壓縮壓力實(shí)現(xiàn)。在燃燒室中,空氣-燃料混合物在不同的點(diǎn)(“點(diǎn)火爐”)處進(jìn)行點(diǎn)火,并且燃燒在空氣-燃料混合物的上升的溫度和上升的壓力的基礎(chǔ)上繼續(xù)。此處能夠借助于精細(xì)霧化避免不充分的燃燒所導(dǎo)致的“碳黑的形成”。

能夠利用形成在噴嘴穿孔盤10上的多個(gè)噴嘴孔通道12實(shí)現(xiàn)精細(xì)霧化。原則上,霧化的精細(xì)性取決于噴嘴孔通道12的直徑以及燃料壓力。噴嘴孔通道12的直徑或出口表面24的直徑越小以及壓力越高,則霧化越精細(xì)。然而,應(yīng)該考慮到的是,待噴射的燃料質(zhì)量也取決于噴嘴孔通道12的直徑。也就是說(shuō),反之,出口表面24越小,每個(gè)出口表面24的燃料質(zhì)量越小。因此應(yīng)該考慮到噴嘴孔通道12的數(shù)量以便于實(shí)現(xiàn)所期望的待噴射的燃料質(zhì)量。在此時(shí)不應(yīng)該仍然未提到的是,“噴射壓力”對(duì)于精細(xì)霧化是同樣關(guān)鍵的。

噴嘴口通道12以完全穿透噴嘴穿孔盤10的形式被引入至噴嘴穿孔盤10中,使得能夠?qū)崿F(xiàn)霧化。在噴射操作期間,噴嘴孔通道12的入口表面22借助于噴嘴針(未具體地圖示)被暴露,并且因此位于燃料噴射閥的閥體中的燃料在相對(duì)應(yīng)的噴射壓力下經(jīng)由出口表面24流動(dòng)至閥體。

圖2示意性地顯示在噴射操作期間燃料以燃料噴霧28的形式流出出口表面24。根據(jù)流體力學(xué)的定律,燃料流出噴嘴孔通道12,形成燃料錐體。

問(wèn)題在于,在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的多個(gè)操作循環(huán)之后,即在多次點(diǎn)火和相對(duì)應(yīng)的燃燒之后,穩(wěn)固的且碳黑狀的沉積物30可以形成在出口截面面積24的區(qū)域中,如通過(guò)圖3中的示例所圖示的。

此沉積物30是在噴射操作期間普遍存在于燃料噴霧28的區(qū)域中的壓力比的結(jié)果。為了解釋的目的,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴穿孔盤10的側(cè)視圖在圖4中圖示出。在兩個(gè)燃料噴霧的環(huán)境中,每一個(gè)燃料噴霧從噴嘴開(kāi)口出來(lái),在燃料噴霧的不同區(qū)域中出現(xiàn)不同的壓力,所述壓力在下面稱作區(qū)域壓力。

環(huán)境空氣在燃料的出口區(qū)域中由流出出口表面24的燃料吸收。換言之,位于燃料噴霧28的區(qū)域中的環(huán)境空氣由燃料噴霧28所夾帶。

這意味著,與遠(yuǎn)離出口表面24并且第二區(qū)域壓力p2普遍存在于其中的環(huán)境區(qū)域相比,在出口表面24的區(qū)域中位于前表面16上的吸收區(qū)域中出現(xiàn)較低的第一區(qū)域壓力p1,見(jiàn)圖4和圖5。特別地,第三區(qū)域壓力p3形成在內(nèi)部區(qū)域32中,該內(nèi)部區(qū)域32形成在燃料噴霧28之間,與第一區(qū)域壓力p1和第二區(qū)域壓力p2相比,所述第三區(qū)域壓力極大地降低,并且構(gòu)成極端的負(fù)壓。由于僅僅少量的環(huán)境空氣或燃燒空氣(如果存在)能夠流回這里,所以與其它區(qū)域壓力相比極大地降低的此第三區(qū)域壓力p3出現(xiàn)在內(nèi)部區(qū)域32中。

由于所述第三區(qū)域壓力p3,在外流的環(huán)境空氣和回流的燃料蒸氣之間可以引起湍流。借助于回流箭頭36指示在圖5的燃料噴霧28之間在內(nèi)部區(qū)域32中的回流方向。由于高的燃燒室溫度,在噴射操作期間已經(jīng)形成燃料蒸氣。換言之,燃料在噴射操作期間以聚集的液體狀態(tài)和聚集的蒸汽狀態(tài)存在。

換言之,這意味著從出口表面24出現(xiàn)的燃料通常且明顯地在方向箭頭Y的方向上遠(yuǎn)離前表面16。然而,由于在燃料噴霧28之間在內(nèi)部區(qū)域32中形成的負(fù)壓p3,發(fā)生燃料蒸氣和燃料液滴混合物的回流。所述混合物積聚在前表面16上。

由于湍流能夠與燃料液滴34完全地混合,所以燃料蒸氣向回流動(dòng),見(jiàn)圖6。然后所述燃料液滴34在噴嘴穿孔盤10的前表面16的方向上加速,并且沉積在出口表面24的區(qū)域中的前表面16上。換言之,位于內(nèi)部區(qū)域32中的燃料顆粒至少部分地具有反向的流動(dòng)方向。所述反向的流動(dòng)方向隨著來(lái)自出口表面24的燃料的出口速度的增加而減少,該增加能夠借助于噴射壓力的增加來(lái)實(shí)現(xiàn),由于(當(dāng)出口速度增加時(shí))第三區(qū)域壓力p3不再具有足夠的大小以使燃料液滴在前表面16的方向上加速。

根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射閥的噴嘴穿孔盤10是根據(jù)圖7所構(gòu)造的。噴嘴孔通道12具有帶有通道壁40的噴嘴孔突出部25,借助于該通道壁40,出口表面24在遠(yuǎn)離內(nèi)表面26的方向上與前表面16間隔存在。

這里噴嘴孔突出部25定位在距離入口表面22第一軸向距離W1處。在噴嘴孔突出部25的區(qū)域中,通道壁40形成在噴嘴孔通道12的周圍上方,所述通道壁40具有壁高度h,其從前表面16開(kāi)始且在縱向軸線14的方向上延伸。

因此第二通道端部20對(duì)應(yīng)于通道壁40的通道壁端部46,該通道壁端部如此構(gòu)造使得其背向前表面16。

也就是說(shuō),換言之,此處噴嘴孔25的通道壁40以圍繞噴嘴孔通道12的方式從與前表面16共同的平面開(kāi)始延伸,使得形成所述通道壁的在燃料噴霧28的方向上從前表面16開(kāi)始延伸的軸向范圍。

根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射閥的示例性實(shí)施例具有中空的截錐形設(shè)計(jì)的通道壁40。中空的截錐形設(shè)計(jì)的通道壁40具有錐形地漸縮的內(nèi)周表面,并且在噴嘴孔突出部25的區(qū)域中,其完整地側(cè)向包圍噴嘴孔通道12,使得出口表面24構(gòu)造成比噴嘴孔25的通道截面面積更小,該通道截面面積定位在上游離出口表面24距離h處并且具有直徑d,其在圖中示出。

在示例性實(shí)施例的變型中,內(nèi)周表面具有筒狀側(cè)向表面的形式,特別是圓筒狀側(cè)向表面的形式。在另外的示例性實(shí)施例中(未具體圖示),通道壁40是中空的筒狀設(shè)計(jì)。

以此方式確定壁高度h使得:根據(jù)水噴射泵的原理,內(nèi)部區(qū)域32能夠被供應(yīng)帶有如在燃料流離開(kāi)出口表面24期間所夾帶的量的環(huán)境空氣。

自由徑向距離D形成在兩個(gè)相對(duì)布置的噴嘴孔通道12、13之間,即在噴嘴孔通道12和另外的噴嘴孔通道13之間。自由徑向距離D被理解為意指在噴嘴孔通道12和另外的噴嘴孔通道13之間的距離,該距離形成在緊鄰彼此布置的兩個(gè)通道壁40之間。自由徑向距離D是在噴嘴孔通道12和另外的噴嘴孔通道13之間的距離,該距離被確定為從前表面16起沿著縱向軸線14的軸向距離并且對(duì)應(yīng)于壁高度h。

這里應(yīng)該注意的是,此處應(yīng)該沿噴嘴穿孔盤10的直徑確定自由徑向距離D。由于噴嘴穿孔盤10通常具有圓形設(shè)計(jì)的周圍,這能夠被假定。然而,如果噴嘴穿孔盤10不具有圓形的周圍和/或噴嘴孔通道的布置不定位成圍繞噴嘴穿孔盤10的中心點(diǎn)對(duì)稱,則應(yīng)該在兩個(gè)相對(duì)的噴嘴孔通道12之間確定自由徑向距離D。

壁高度h能夠根據(jù)徑向距離D由下述確定:

h ≥ 1/4?D

如在圖7中所圖示的,因此在每一種情況下在兩個(gè)相鄰的噴嘴孔通道12之間均形成過(guò)道狀的流動(dòng)通道41。因此所述流動(dòng)通道41構(gòu)造成用于將足夠的空氣供應(yīng)至內(nèi)部區(qū)域32中,在壁高度h的確定中應(yīng)該額外地考慮到通道壁40的通道壁厚度42。這意味著,壁高度h應(yīng)該被選擇成比大于徑向距離D的四分之一。例如,如果在噴嘴孔通道12之間的徑向距離D是6mm,則產(chǎn)生1.5mm的壁高度h。為了現(xiàn)在能夠創(chuàng)建足夠大的流動(dòng)通道41,壁高度h應(yīng)該被確定為接近2mm。

如在圖8至圖10中所圖示的,噴嘴孔突出部25具有外周表面44。在圖9的示例性實(shí)施例中,所述外周表面44具有在縱向截面中的斜坡形狀的輪廓45。根據(jù)圖10,所述輪廓45以斜坡的方式形成圓形地,即以彎曲的、連續(xù)可微分的函數(shù)的形式形成。

如在圖9中所顯示的,在根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射閥的可替代的示例性實(shí)施例中,噴嘴孔通道12構(gòu)造成臺(tái)階狀孔的形式,使得噴嘴孔通道12具有不同的通道直徑。在第一通道區(qū)域(其如此構(gòu)造使得其面向入口表面22)中的通道直徑d1小于噴嘴孔通道12的第二通道區(qū)域(該通道區(qū)域如此構(gòu)造使得其面向出口表面24)的第二通道直徑d2,并且因此第一通道區(qū)域具有的截面面積小于第二通道區(qū)域。噴嘴孔通道12具有在第一和第二通道區(qū)域之間的臺(tái)階。在當(dāng)前的情況下,第二通道區(qū)域在軸向方向上從噴嘴孔突出部25延伸,且在內(nèi)表面26的方向上超過(guò)前表面16。

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