專利名稱：用于內(nèi)燃機的燃料噴射閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的燃料噴射閥、例如由EP 352 926 A1所公開的燃料噴射閥。此類燃料噴射閥具有一個閥體，在該閥體中構造有一個壓力室。壓力室具有一個內(nèi)壁，從該內(nèi)壁引出至少一個噴射通道。在此情況下，噴射通道的入口設置在壓力室的壁中，而出口位于閥體的外側上。
由現(xiàn)有技術公開了噴射通道的不同的幾何結構。在EP 352 926 A1中示出了構造成同樣錐形的噴射通道。燃料通過錐形延伸的噴射通道被加速并以高的出流速度且以由此產(chǎn)生的良好的霧化被噴射到內(nèi)燃機的燃燒室中。但是，構造成同樣錐形的噴射通道具有缺點即燃料進入到噴射通道中時導致燃料流相對強地偏轉，且由此導致能量損失的增大，這在降低的有效噴射壓力中變得明顯。這降低了霧化并導致燃料不能最佳地燃燒。
本發(fā)明的優(yōu)點相比之下，根據(jù)本發(fā)明的、具有權利要求1所述特征的、用于內(nèi)燃機的燃料噴射閥，其優(yōu)點是在噴射通道的易于制造的幾何結構中減少燃料進入到噴射通道中時的偏轉損失，并由此獲得噴射束的良好的霧化和方向穩(wěn)定性。為此，噴射通道在流動方向上看具有一個第一錐形區(qū)段及一個與該第一錐形區(qū)段相連的第二錐形區(qū)段。兩個錐形區(qū)段在流動方向上逐漸變細，使得噴射通道的橫截面從入口到出口減小。
噴射通道劃分成具有不同張開角的兩個單獨的錐形區(qū)段的優(yōu)點是每個錐形區(qū)段可承擔它所分開地匹配的單獨的功能。因此，大的錐度得到燃料進入噴射通道中的高的加速度，而小的錐度主要有利于良好的方向穩(wěn)定性，由此使噴射束精確地到達燃燒室的預先確定的空間區(qū)域。如果燃料進入到噴射通道中時的偏轉損失僅起到次要的作用，則可以自由選擇，兩個錐形區(qū)段的哪一個應具有較大的錐度。
通過從屬權利要求可以對本發(fā)明的技術方案進行有利的進一步構型。
在根據(jù)本發(fā)明的技術方案的一個有利構型中，噴射通道的第一錐形區(qū)段的張開角大于第二錐形區(qū)段的張開角。由此實現(xiàn)燃料在進入到噴射通道中時必然進行一次小的方向變化，且因此在該位置減少了能量損失。通過具有小的張開角的第二錐形區(qū)段，在良好霧化的同時獲得噴射束的良好的方向穩(wěn)定性。特別有利的是，第一錐形區(qū)段與第二錐形區(qū)段之間的過渡棱被倒圓地構造。由此在噴射通道中產(chǎn)生小的湍流，這降低了氣蝕的危險。
在另一個有利構型中，第一錐形區(qū)段的長度大于第二錐形區(qū)段的長度。通過相對長的第一錐形區(qū)段，燃料在噴射通道中被有效地加速，而較短的第二錐形區(qū)段對于噴射束的方向穩(wěn)定性的功能已足夠。被證明特別有利的是，第一錐形區(qū)段的長度是第二錐形區(qū)段的長度的3到10倍。
在本發(fā)明的另一個有利構型中，第一錐形區(qū)段比第二錐形區(qū)段具有小的張開角。如果由于這種噴射閥中的特殊比例，燃料進入噴射通道中時的偏轉損失沒有較大的意義，則在噴射通道的錐形區(qū)段的這種構型中可關于方向穩(wěn)定性進行優(yōu)化。
在附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射閥的不同的實施例。附圖表示圖1根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射閥的縱剖面，
圖2圖1在噴射通道區(qū)域中的放大視圖，圖3具有相應幾何尺寸的噴射通道的另一個視圖，圖4及圖5根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射閥的噴射通道的另一個實施例。
實施例的說明在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射閥的縱剖面。在閥體1中通過盲孔3構造有一個壓力室19，該壓力室在中間的區(qū)段中在徑向上擴大，其中保留的閥體1圍繞壓力室19形成一個內(nèi)壁。在閥體1中延伸的輸入通道25通到壓力室19的徑向擴大部分中，壓力室19通過輸入通道25以高壓下的燃料填充。在盲孔3的燃燒室側的端部上構造有一個錐形的閥座9，從該閥座引出至少一個、但通常多個在燃料噴射閥的安裝位置中通入到內(nèi)燃機的燃燒室中的噴射通道11。在盲孔3中可縱向移動地設置有一個活塞狀的閥針5。閥針5以背離燃燒室的、被導向的區(qū)段15在盲孔3的導向區(qū)段23中被密封地導向，并朝閥座9逐漸變細形成一個壓力肩13，該壓力肩設置在壓力室19的徑向擴大部分中。在閥針5的燃燒室側的端部上構造有一個基本上錐形的閥密封面7，閥針5以該閥密封面同閥座9共同作用。
閥針5在其背離燃燒室的端部上由閉合力加載，該閉合力例如由在圖中未示出的彈簧部件產(chǎn)生，閥針5通過該彈簧部件壓在閥座9上。相對該閉合力相反指向的是一個作用在壓力肩13上的液壓力。視這兩個力誰占優(yōu)勢而定，閥針5或者運動離開閥座9并釋放噴射通道11，或者由閉合力壓在閥座9上，以使得噴射通道11關閉。在閥針5的打開狀態(tài)中，燃料從壓力室19流向噴射通道11，并在那里被噴射到內(nèi)燃機的燃燒室中。這種噴射在高壓下發(fā)生，從而實現(xiàn)了燃料的良好霧化及有害物質少的燃燒。
圖2示出了圖1在閥座9區(qū)域中的放大視圖。噴射通道11具有一個設置在閥座9中的入口30。噴射通道11的出口32位于閥體1的外側上，使得噴射通道11貫穿壓力室19的內(nèi)壁。噴射通道11具有一個第一錐形區(qū)段35及一個第二錐形區(qū)段37，它們彼此構成邊界。在第一錐形區(qū)段35到第二錐形區(qū)段37的過渡處構造有一個過渡棱38，該過渡棱在噴射通道11的軸向方向上看例如設置在入口30與出口32之間的中間。圖2中示出了燃料噴射閥的打開的狀態(tài)，即閥針5已從閥座9上抬起。由此，高壓下的燃料從壓力室19穿過閥密封面7與閥座9之間流向噴射通道11。燃料通過入口30流入到噴射通道11中，并在此必然進行一次方向變化，在該方向變化中產(chǎn)生能量損失，該能量損失使有效噴射壓力下降。因為橫截面在流動方向上看連續(xù)減小，燃料通過第一錐形區(qū)段35的錐形地收攏的形狀被加速。在跨越過渡棱38之后，燃料到達具有較小張開角的第二錐形區(qū)段37中，由此燃料在此雖然進一步被加速，但比在第一錐形區(qū)段35中僅略微強一些，這用于獲得被噴射燃料束的良好的單向穩(wěn)定性。
圖3再次示出了噴射通道11的放大視圖。第一錐形區(qū)段35具有一個比第二錐形區(qū)段37的張開角α2大的張開角α1。第一錐形區(qū)段35的長度以a表示，其中該長度a優(yōu)選大于第二錐形區(qū)段37的長度b。視對噴射束的形狀的要求而定，長度a、b的彼此的比例可以任意變化。被證明特別有利的是，第一錐形區(qū)段35具有的長度a是第二錐形區(qū)段37的長度b的3到10倍。在入口30處形成的進口棱40優(yōu)選被倒圓地構造，以避免在該區(qū)域中的流體分離并減少偏轉損失。而在出口32處形成的出口棱42可以被倒圓或被構造成尖棱，視出口32的噴射壓力及直徑而定，這引起燃料束的良好的霧化。
圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的噴射通道11的另一個實施例。噴射通道11的結構對應于圖3的結構，只是在從第一錐形區(qū)段35到第二錐形區(qū)段37的過渡處構造的過渡棱38被倒圓。當大量高速的燃料要經(jīng)過噴射通道11而流動時，過渡棱38的這樣的倒圓是特別有利的。否則，當?shù)谝诲F形區(qū)段35與第二錐形區(qū)段37之間為尖棱的過渡時，在該位置可導致燃料從噴射通道11的壁流體分離，這在高的通流阻力中及由此在小的有效噴射壓力中變得明顯。
圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的噴射通道11的另一個實施例。第一錐形區(qū)段35與第二錐形區(qū)段37的張開角α1、α2的比例在此與前述實施例的相反，即第一錐形區(qū)段35的張開角α1小于第二錐形區(qū)段37的張開角α2。這樣獲得的噴射通道11在保證了燃料束的良好的方向穩(wěn)定性的同時，也獲得了燃料的良好的霧化，但這里主要功能是獲得良好的霧化。第一錐形區(qū)段35具有小的錐度，即構造有相對小的張開角α1，使得橫截面僅緩慢地向出口32的方向減小。因而限制了壓力損失并獲得了方向穩(wěn)定性。第二錐形區(qū)段37具有相對大的錐度，即構造有大的張開角α2，以保證燃料從噴射通道11排出之前就被充分地加速。
噴射通道11的總長度視燃料噴射閥的類型而定在0.5mm與2mm之間。出口32的直徑在60μm到150μm之間，而入口30的直徑至少大于20μm，優(yōu)選20μm到60μm。
權利要求
1.用于內(nèi)燃機的燃料噴射閥，具有一個閥體(1)，在該閥體中構造有一個壓力室(19)，在它的內(nèi)壁中設置有至少一個噴射通道(11)的入口(30)，其中噴射通道(11)在閥體(1)中延伸并在閥體(1)的外側上形成一個出口(32)，其特征在于，噴射通道(11)在流動方向上看包括一個第一錐形區(qū)段(35)及一個與該第一錐形區(qū)段相連的第二錐形區(qū)段(37)，其中這兩個錐形區(qū)段(35，37)在流動方向上都收縮并具有不同的張開角(α1，α2)。
2.根據(jù)權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，壓力室(19)構造成一個在閥體(1)中延伸的盲孔(3)，其中在盲孔(3)的底部上構造有一個閥座(9)，在該閥座中設置有噴射通道(11)的入口(30)。
3.根據(jù)權利要求2的燃料噴射閥，其特征在于，在盲孔(3)中可縱向移動地設置有一個閥針(5)，該閥針在其燃燒室側的端部上具有一個閥密封面(7)，閥針(5)以該閥密封面同閥座(9)共同作用，并在此情況下打開及關閉噴射通道(11)的入口(30)。
4.根據(jù)權利要求2的燃料噴射閥，其特征在于，閥座(9)形成一個錐面。
5.根據(jù)權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，第一錐形區(qū)段(35)的張開角(α1)大于第二錐形區(qū)段(37)的張開角(α2)。
6.根據(jù)權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，第一錐形區(qū)段(35)的張開角(α1)小于第二錐形區(qū)段(37)的張開角(α2)。
7.根據(jù)權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，在從第一錐形區(qū)段(35)到第二錐形區(qū)段(37)的過渡處形成的過渡棱(38)被倒圓。
8.根據(jù)權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，在從所述內(nèi)壁到噴射通道(11)的入口(30)的過渡處形成的入口棱(40)被倒圓地構造。
9.根據(jù)權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，第一錐形區(qū)段(35)的長度(a)大于第二錐形區(qū)段(37)的長度(b)。
10.根據(jù)權利要求9的燃料噴射閥，其特征在于，第一錐形區(qū)段(35)的長度(a)是第二錐形區(qū)段(37)的長度(b)的3到10倍。
全文摘要
燃料噴射閥，具有一個閥體(1)，在該閥體中構造有一個壓力室(19)，在它的內(nèi)壁中設置有至少一個噴射通道(11)的入口(30)。噴射通道(11)在閥體(1)中延伸并在閥體(1)的外側上形成一個出口(32)。在此，噴射通道(11)在流動方向上看包括一個第一錐形區(qū)段(35)及一個與該第一錐形區(qū)段相連的第二錐形區(qū)段(37)，其中這兩個錐形區(qū)段(35，37)在流動方向上看都收縮并具有不同的張開角(α
文檔編號F02M61/18GK1771390SQ200480009315
公開日2006年5月10日 申請日期2004年1月23日 優(yōu)先權日2003年4月8日
發(fā)明者于爾根·舒伯特, 貝亞特·格羅塔 申請人:羅伯特·博世有限公司