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CN114502834A - 用于内燃机的燃料喷射器 - Google Patents

用于内燃机的燃料喷射器 Download PDF

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CN114502834A CN202080065818.5A CN202080065818A CN114502834A CN 114502834 A CN114502834 A CN 114502834A CN 202080065818 A CN202080065818 A CN 202080065818A CN 114502834 A CN114502834 A CN 114502834A
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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射器(10)，其具有喷嘴体(12)，在所述喷嘴体中构造有盲孔(14)，至少一个喷射开口(22)从该盲孔出来，并且所述燃料喷射器具有在所述喷嘴体(12)中能纵向运动地布置的喷嘴针(26；26a至26g)，在该喷嘴针上，在面向所述盲孔(14)的侧上构造有密封面(28)，为了控制到所述至少一个喷射开口(22)的燃料流，所述喷嘴针(26；26a至26g)以所述密封面与所述喷嘴体(12)的座面(17)共同起作用，并且，所述燃料喷射器具有针尖(34)，所述针尖具有在径向上环绕纵轴线(15)的、具有第一直径(D1)的第一棱边(41)，在径向上环绕所述纵轴线(15)的、具有第二直径(D2)的第二棱边(42)朝向所述盲孔底部(20)紧接着所述第一棱边。

Description

用于内燃机的燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射器，例如该燃料喷射器尤其作为用于自行点燃式内燃机的所谓的共轨喷射系统的组成部分被用于具有相对较高的最大流量或喷射量的应用。
背景技术
从DE 10 2016 116 690 A1已知具有权利要求1的前序部分的特征的用于内燃机的燃料喷射器。已知的燃料喷射器的特征在于具有针尖的喷嘴针，该针尖在喷嘴体的盲孔底部的方向上在锥形构造的区段下方具有柱形区段，该柱形区段具有两个在径向上环绕喷嘴针的纵轴线的棱边，其中，在所述喷嘴针的关闭位置中，面向盲孔底部的第二棱边布置在喷射开口的下入口棱边的下方，在所述喷嘴针的部分打开位置中，背离盲孔的第一棱边布置在喷射开口的上入口棱边的下方，并且，在喷嘴针的完全打开位置中，第二棱边布置在喷射开口的下入口棱边的上方。喷嘴针的针尖的这类构造尤其应在喷嘴针、盲孔和喷射开口之间实现稳定流动或避免不稳定流动状态。这类不稳定流动状态可能在喷嘴针的部分行程区域中表现出气蚀倾向并且因而尤其也可能在燃料喷射器的使用寿命上不利地妨碍量精确度。
发明内容
具有权利要求1特征的根据本发明的用于内燃机的燃料喷射器除了期望特性、如在损失容积较低的同时实现稳定流动之外，主要具有这样的优点：明显地降低该燃料喷射器在喷嘴针的这样的部分行程区域中的气蚀倾向：在所述部分行程区域中，在喷嘴针和喷嘴体之间的座区域中的横截面小于喷射开口在喷嘴座下方的横截面。附加地，实现喷嘴针的全行程区域中的高流动效率。
根据本发明，以上所提到的优点在根据本发明的燃料喷射器中通过以下方式来解决：喷嘴针在第一棱边的区域中的直径大于喷嘴针在第二棱边的区域中的直径，并且，在纵轴线的方向上观察，在这两个棱边之间的间距相当于喷射开口在朝向盲孔的入口区域中在入口区域未倒圆状态下的直径的0.4倍至1.6倍。
根据本发明的用于内燃机的燃料喷射器的有利拓展方案在从属权利要求中列举出。
以上所说明的一般性发明构思可以以结构方式不同地实现，以便分别特定地实现有利优点。因此，在第一结构性实现方式中设置，喷嘴针在针尖的两个棱边之间具有至少一个锥形构造的区段。
然而替代于此也可能的是，喷嘴针在两个棱边之间柱形地构造。
在对上面提出的两个提议的结构方面的替代构型中设置，喷嘴针在两个棱边之间凸形地或者凹形地构造。
与喷嘴针在轴向端部区域中或在针尖区域中的形状无关地，另一结构上优选的构型设置，喷嘴针在第一棱边和喷嘴座上的密封面之间具有柱形构造的区段。
在上面提出的提议的拓展方案中设置，在柱形构造的区段上朝密封面的方向衔接有锥形构造的区段，所述锥形构造的区段相对于喷嘴针纵轴线的角度大于在密封面和纵轴线之间的角度。
在上面提出的建议的拓展方案中特别有利的是，在喷嘴针上的两个角度之间的差小于8.5°。由此，尤其避免带有相应负面作用的燃料流强烈偏转。
关于第一棱边和喷嘴体区域中的密封面之间的柱形构造的区段替代地，也可以设置，喷嘴针在那里具有凹形构造的区段。
在喷嘴针在第二棱边下方或朝盲孔底部的方向的构造方面也存在着不同可能性。因此，例如可以设置，第二棱边限界针尖的平面端面。替代于此地可以设置，针尖在第二棱边的背离第一棱边的侧上锥形地构造。
与到目前为止所说明的喷嘴针具体形状无关地，在流动导向方面也重要的是，使喷嘴体在结构上以有利的方式构型。为此尤其设置，喷嘴体中的盲孔具有柱形区段，所述柱形区段过渡到倒圆构造的盲孔底部中，并且，在柱形区段和倒圆的盲孔底部之间的过渡部布置在喷射开口的上入口棱边和下入口棱边之间，其中，喷射开口的纵轴线优选与过渡部相交。
燃料流朝喷射开口的方向的进一步优化设置，喷射开口在到盲孔的入口区域中倒圆地构造。
附图说明
由对燃料喷射器的优选实施方式的后面说明以及根据附图得出本发明的另外优点、特征和细节。
图1示出根据本发明的燃料喷射器在喷嘴针的第一实施方式中的轴向端部区段，
图2示出图1在喷嘴体上的喷射开口区域的细节，
图3至图5以部分纵截面分别示出在其喷嘴针的不同位态中的根据图1的燃料喷射器，
图6至图9分别以简化的部分纵截面示出不同地成形的喷嘴针端部区域，和
图10至图12以部分纵截面示出喷嘴针的几何结构的另外变型。
相同的元件或者具有相同功能的元件在附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1至5中局部地示出用于将燃料喷射到自行点火式内燃机的未示出的燃烧室中的燃料喷射器10。在此，燃料喷射器10的所示出的轴向下端部区域面向内燃机的燃烧室。尤其是，燃料喷射器10是用于自行点火式内燃机的所谓的共轨喷射系统的组成部分，其中，系统压力优选地大于2000巴。此外，所示出的燃料喷射器10优选地使用在需要相对较高的最大流量的应用中。
燃料喷射器10具有喷嘴体12，在所述喷嘴体中构造有盲孔14。盲孔14在纵截面内具有围绕喷嘴体12的纵轴线15锥形构造的区段16，该区段16形成座面17。区段16过渡到柱形区段18中，与所述柱形区段紧挨着的是倒圆构造的盲孔底部20。至少一个构造为喷嘴体12中的通孔的喷射开口22通到柱形区段18和盲孔底部20之间的过渡区域中，通过该喷射开口可以将燃料从喷嘴体12喷射到内燃机的燃烧室中。
喷射开口22相对于纵轴线15以斜角α布置，其中，喷射开口22的纵轴线23优选地与在柱形区段18和盲孔底部20之间的过渡部相交(图2)。
与图2的示图相应地可以设置，喷射开口22的入口区域24构造有倒圆25。
喷射开口22的在倒圆25以外的区域中的直径用d表示。
为了通过至少一个喷射开口22将燃料喷射到内燃机的燃烧室中，到目前为止所说明的喷嘴体12与可沿着纵轴线15往复运动地布置的喷嘴针26共同作用。喷嘴针26例如借助于未示出的磁促动器以本身已知的方式这样运动，使得在喷嘴针26的在图3中所示出的降低位置中，该喷嘴针与喷嘴体12或其座面17在喷嘴针26的锥形构造的密封面28的区域中形成密封座30，以便至少间接地关闭至少一个喷射开口22。与此相对地，在图4和图5中所示出的部分地或完全地抬起的喷嘴针26中，朝至少一个喷射开口22的方向释放注入间隙32，使得可以将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。
喷嘴针26的密封面28在面向盲孔底部20的侧上过渡到作为针尖34的一部分的柱形区段35中，与该柱形区段紧挨着又是锥形构造的区段36。喷嘴针26的面向盲孔底部20的端面38构造为平面的、也就是垂直于纵轴线15延伸的端面38。
在喷嘴针26的柱形区段35和锥形区段36之间的过渡部构成在径向上环绕纵轴线15的、具有第一直径D1的第一棱边41。端面38在向锥形区段36的过渡部上构成在径向上环绕纵轴线15的、具有第二直径D2的第二棱边42。在此，第二直径D2小于第一直径D1。此外，在纵轴线15的方向上观察，在两个棱边41，42之间形成轴向间距a。间距a为喷射开口22的在入口区域24以外、也就是在喷射开口22的柱形区域中的直径d的0.4倍至1.6倍。
在图3中示出喷嘴针26在喷嘴体12中的关闭位置。在此，在纵轴线15的方向上观察，第二棱边42在轴向上位于喷射开口22的下入口棱边44的下方。
在图4中示出部分地打开的喷嘴针26。在此，在纵轴线15的轴向方向上观察，第一棱边41位于喷射开口22的上入口棱边45的下方。这导致，直接地从注入间隙32到达喷射开口22的区域中的一次流46在流动技术方面特别有利地被导向。喷嘴针26的在图4中所示出的打开位态的特点在于，在注入间隙32的区域中的(环形的)横截面ASitz小于喷射开口22的横截面总和ASL。
在图5中示出喷嘴针26的(完全的)打开状态。在此，第二棱边42优选位于喷射开口22的上入口棱边45的下方，在其上方最多大约30μm。这种布置导致，从盲孔底部20到达喷射开口22的区域中的二次流48在喷射开口22的区域中产生相对小的流动分离。此外，喷嘴针26的(完全的)打开状态的特点在于，注入间隙32的横截面Asitz大于喷射开口22的横截面总和ASL。
在图6中示出与图1至5相比改型的喷嘴针26a。该喷嘴针的特点在于，代替锥形区段36，柱形区段49设置在柱形区段35和端面38之间。第一棱边41位于从区段35到将区段35和49连接起来的环形面50的过渡部中。
与此相对，在图7中所示出的喷嘴针26b在从柱形区段35到(平面的)端面38的过渡部处具有凸形地或倒圆地构造的区段51。
代替凸形构造的区段51，在图8中所示出的喷嘴针26c具有凹形构造的区段52。
在图9中，在喷嘴针26d中示出这样的情况：在所述情况下，从柱形区段35到(平面的)端面38中的过渡部由两个相对于纵轴线15具有不同角度的锥形构造的区段53，54构成。
在图10中示出喷嘴针26e，在该喷嘴针中，锥形区段55朝柱形区段35的方向紧挨着密封面28。锥形地构造的区段55具有角度β，该角度比在密封面28和相对于纵轴线15的平行线之间的角度γ大最大8.5°。
在图11中示出喷嘴针26f，在该喷嘴针中，密封面28到第一棱边41的过渡通过凹形构造的区段56实现。
最后，在图12中示出这样的情况，在所述情况下，喷嘴针26g基本上像喷嘴针26f那样成形，然而端面38e倾斜地或锥形地构造。

Claims (12)

1.用于内燃机的燃料喷射器(10)，该燃料喷射器具有喷嘴体(12)，在所述喷嘴体中构造有盲孔(14)，从该盲孔中延伸出至少一个喷射开口(22)，并且所述燃料喷射器具有在所述喷嘴体(12)中能纵向运动地布置的喷嘴针(26；26a至26g)，在该喷嘴针上，在面向所述盲孔(14)的侧上构造有密封面(28)，所述喷嘴针(26；26a至26g)以所述密封面与所述喷嘴体(12)的座面(17)共同作用，用以控制到所述至少一个喷射开口(22)的燃料流，并且，所述燃料喷射器具有朝所述盲孔(14)的方向紧挨着所述密封面(28)的针尖(34)，所述针尖具有在径向上环绕纵轴线(15)的、具有第一直径(D1)的第一棱边(41)，在径向上环绕所述纵轴线(15)的、具有第二直径(D2)的第二棱边(42)朝盲孔底部(20)的方向紧挨着所述第一棱边，其中，在所述喷嘴针(26；26a至26g)的形成密封座(30)的降低位态中，在所述纵轴线(15)的方向上观察，所述第二棱边(42)布置在所述喷射开口(22)的下入口棱边(44)的下方，在所述喷嘴针(26；26a至26g)的部分打开位态中，在所述纵轴线(15)的方向上观察，所述第一棱边(41)布置在所述喷射开口(22)的上入口棱边(45)的下方，并且，在所述喷嘴针(26；26a至26g)的完全打开位态中，在所述纵轴线(15)的方向上观察，所述第二棱边(42)布置在所述喷射开口(22)的下入口棱边(44)的上方，
其特征在于，
所述喷嘴针(26；26a至26g)在所述第一棱边(41)的区域中的直径(D1)大于所述喷嘴针(26；26a至26g)在所述第二棱边(42)的区域中的直径(D2)，并且，在所述纵轴线(15)的方向上观察，在这两个棱边(41，42)之间的间距(a)相当于所述喷射开口(22)在朝向所述盲孔(14)的入口区域(24)中在所述入口区域(24)非倒圆状态下的直径(d)的0.4倍至1.6倍。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述喷嘴针(26；26e至26g)在所述两个棱边(41，42)之间具有至少一个锥形构造的区段(36；53，54)。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述喷嘴针(26a)在所述两个棱边(41，42)之间具有柱形区段(49)。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述喷嘴针(26b；26c)在所述两个棱边(41，42)之间具有凸形地或者凹形地构造的区段(51；52)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述喷嘴针(26；26a至26e)在所述第一棱边(41)和所述密封面(28)之间具有柱形构造的区段(35)。
6.根据权利要求5所述的燃料喷射器，
其特征在于，
在所述柱形构造的区段(35)上朝所述密封面(28)的方向衔接有锥形构造的区段(55)，所述锥形构造的区段相对于所述纵轴线(15)的角度(β)大于在所述密封面(28)和所述纵轴线(15)之间的角度(γ)。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射器，
其特征在于，
这两个角度(β，γ)之间的差小于8.5°。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述喷嘴针(26f；26g)在所述第一棱边(41)和所述密封面(28)之间具有凹形构造的区段(56)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述第二棱边(42)限界所述针尖(34)的平面端面(38)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述针尖(34)在所述第二棱边(42)的背离所述第一棱边(41)的侧上设置有锥形构造的端面(38a)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述盲孔(14)具有柱形区段(18)，该柱形区段过渡到倒圆地构造的盲孔底部(20)中，并且所述柱形区段(18)和倒圆的盲孔底部(20)之间的过渡部布置在所述喷射开口(22)的下入口棱边和上入口棱边(44，45)之间，其中，所述喷射开口(22)的纵轴线(23)优选与在所述柱形区段(18)和所述盲孔底部(20)之间的过渡部相交。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述喷射开口(22)在朝向所述盲孔(14)的入口区域(24)中构造有倒圆(25)。
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