專利名稱：減少焦化的燃料噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機，包括但不局限于用于內(nèi)燃機的燃料噴射器的針狀外殼。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機包括具有多個汽缸的曲柄箱。汽缸包括因燃燒作用的往復(fù)運動傳過曲柄軸 以產(chǎn)生內(nèi)燃機的扭矩輸出的齒輪。通常，內(nèi)燃機曲柄箱由鑄造金屬制成并包括一體地形成 于其中的通道以供各流體從內(nèi)燃機的一個位置傳至另一位置。一般經(jīng)過內(nèi)燃機內(nèi)的通道的 流體包括冷卻液、空氣、燃料、燃油等。內(nèi)燃機汽缸中的燃燒作用是氧和燃料的可燃混合物的燃燒結(jié)果。在現(xiàn)代內(nèi)燃機 中，燃油通過可操作地聯(lián)接于每個汽缸的燃料噴射器直接注入汽缸。使用中的燃料噴射器 具有許多不同的類型。一些燃料噴射器使用注入到汽缸中的加壓燃料，而其它燃料噴射器 在低壓下接受燃料，然后在將一定量的加壓燃料注入汽缸前從內(nèi)部對燃料加壓。圖1和圖2示出一種已知的燃料噴射器。該噴射器也記載在公開的美國專利申請 2008/0290188中，將該申請援引于此作為參考。燃料噴射器100是能夠在高壓下噴射燃料 的單元噴射器。噴射器100能在低壓下接納燃料并將燃料的壓力增至高壓。燃料噴射器 100包括致動流體閥部分102、加強部分104、針閥部分105以及針狀外殼部分108。致動閥部分102包括由至少一個電子(例如螺線管)致動器112驅(qū)動的滑閥110。 在噴射器100的工作期間，滑閥110間歇地開啟以接納典型為燃料或燃油的致動流體，該致 動流體處于高壓下。致動流體被路由至包含加強部分活塞114的加強部分104。加強活塞 114與加強腔室116流體連通。加強活塞114暴露于致動流體的面積大于其向加強腔室116 開啟的相對面積，從而在加強腔室116中增大致動流體的壓力。有時當(dāng)滑閥110使加強活塞114與高壓下的致動流體隔絕時，加強腔室116 —般 由處于初始壓力下的燃料占據(jù)。初始壓力可以是低于或大致等于致動流體的高壓的壓力。 當(dāng)滑閥110開啟時，加強活塞114暴露于高壓下的致動流體。由于加強活塞的放大效果，加 強腔室116中包含的燃料的壓力增至遠(yuǎn)高于致動流體的高壓的最終或噴射壓力。處于噴射壓力下的燃料離開加強腔室116并經(jīng)由噴嘴供給通道118行進，經(jīng)過針 閥部分106并進入噴射器100的針狀外殼部分108。針狀外殼部分108包括針狀外殼120。 針狀外殼形成容納針閥124的針空腔122。聚集腔126形成在針狀外殼120中并圍住靠近 針閥部分106的一部分針體124。有時當(dāng)處于噴射壓力下的燃料浸入聚集腔126時，壓力施加在針體124上，該壓力 向針閥部分推動針體并克服包含在其中的彈簧130。當(dāng)針體124上的力由于在聚集腔126 中處于噴射壓力下的燃料而高過彈簧130的力時，針閥124朝向針閥部分106移動并使一 個或多個噴嘴孔132暴露于聚集腔126中的燃料。燃料通過孔132開始離開噴射器100。 這構(gòu)成噴射作用。當(dāng)聚集腔126中的燃料壓力減小時，彈簧130推動針體124以使其離開 針閥部分106，并使燃料流體停止流過孔132。焦化因燃料燃燒而產(chǎn)生并形成累積在汽缸內(nèi)的稱為焦炭的含碳固體。焦炭在噴嘴開口周圍的沉積會阻塞開口。結(jié)果，燃料無法充分地噴射入內(nèi)燃機汽缸，從而造成加速遲 緩、空轉(zhuǎn)不穩(wěn)、停滯、失速和功率損失形式的較低內(nèi)燃機性能。本發(fā)明人已認(rèn)識到一些燃料噴射器遭遇到的一個問題是噴嘴出口周圍的焦化隨 時間流逝而降低通過孔132的流動并由此降低內(nèi)燃機性能。對于具有銳角、直角的進入孔 口 132的噴嘴，在噴射過程中，流過噴嘴的燃料形成容易從噴嘴出口清除焦化的氣穴。然 而，較高效率的噴嘴要求減少來自內(nèi)燃機的煙灰散發(fā)。在本文中效率被定義為噴嘴孔將噴 嘴孔入口處的壓能轉(zhuǎn)化成噴嘴孔出口處的動能的能力。為了較高的效率，孔132的入口 132a(圖2A)能順暢地形成倒角或圓角形。本發(fā)明人已意識到對于較高效率設(shè)計，盡管噴射 效率增加，但氣穴減小并且燃料傳遞的焦炭清除功能也是低效的。另外，本發(fā)明人已意識到噴射器噴嘴的焦化可因程度加強的尾氣再循環(huán)(ERG)、降 低的入口集管溫度和在低硫含量燃料中使用添加劑而加劇，這一切都是為了減少排放。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，對用于將燃料噴射入內(nèi)燃機汽缸的燃料噴射器 的噴嘴孔作出改型。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，該噴嘴孔具有相比內(nèi)側(cè)開口尺寸擴大的 外側(cè)開口。該燃料噴射器包括具有保持在針體或閥殼體內(nèi)的針閥的噴射器本體。供給通道流 體連接于具有高壓燃料源的針狀外殼。針狀外殼具有貫通外殼的數(shù)個噴嘴孔。這些噴嘴孔 繞外殼周長以預(yù)定間距分隔并允許燃料噴射入內(nèi)燃機汽缸。噴嘴孔具有內(nèi)側(cè)開口和外側(cè)開口。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，外側(cè)開口大于內(nèi) 側(cè)開口。噴嘴孔具有從中間開口至外側(cè)開口增大的開口尺寸。根據(jù)示例性實施例，中間開口從針狀外殼的外表面開始凹進。擴大的外側(cè)開口用 來保護或保障在中間開口免受內(nèi)燃機中發(fā)生的焦化影響，并且外側(cè)開口擴大的尺寸形成圍 繞中間開口的大表面積，由此減少焦炭阻塞中間開口并降低燃料噴射器機能的可能性。在本發(fā)明的一個實施例中，孔在外側(cè)開口呈凹形以形成彎曲的輪廓，形成例如半 球狀出口。在另一實施例中，孔在外側(cè)開口削錐以形成截頭圓錐形出口。也可構(gòu)思其它形 狀和改型，其中中間開口從針狀外殼的外表面開始凹進。較為有利地，截頭圓錐或球形形狀平滑地過渡至噴嘴壁的外表面并進入中間開噴嘴孔的形狀形成從針狀外殼的外表面凹進的外側(cè)開口，這增加了外側(cè)開口的直 徑。凹進的外側(cè)開口保護中間開口不暴露于內(nèi)燃機汽缸中的焦化，并且增大的直徑形成圍 繞中間開口的大表面積。示例性實施例的總效果會減少或防止焦炭累積在中間開口并由此 有效地長時間保持燃料噴射器的機能。本發(fā)明的多個其它優(yōu)勢和特征將從本發(fā)明下面的詳細(xì)說明及其實施例并從權(quán)利 要求書和附圖中變得容易理解。


圖1是具有含聚集腔的針狀外殼的現(xiàn)有技術(shù)燃料噴射器的橫截面圖。圖2是作為圖1現(xiàn)有技術(shù)噴射器的一部分的針狀外殼的橫截面詳圖。
圖2A是從圖2所示外殼的尖部截取的橫截面放大圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的針狀外殼的噴嘴部分的放大截面。圖4是從圖3得到的放大截面圖。圖5是類似于圖4的放大截面圖，但示出的是本發(fā)明的另一實施例。圖6是類似于圖4的放大截面圖，但示出的是本發(fā)明的又一實施例。
具體實施例方式盡管本發(fā)明可以有許多不同形式的實施例，但附圖中示出并在本文中詳細(xì)闡述了 其特定實施例，要理解本公開被認(rèn)為是發(fā)明原理的示例而不旨在將本發(fā)明限制在所示特定 實施例的范圍內(nèi)。圖1和圖2示出現(xiàn)有技術(shù)的燃料噴射針。在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計中，噴嘴孔132周圍的 焦化可能隨時間流逝而降低通過噴嘴孔132的流動并由此降低內(nèi)燃機性能。本發(fā)明會通過 對噴嘴孔132改型而幫助減輕這個問題。圖3示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的經(jīng)改型針狀外殼120’的尖頭部分的放大截面。 針狀外殼120’包括環(huán)繞壁155，該環(huán)繞壁155中貫設(shè)有在針狀外殼120’的周長周圍以預(yù)定 間距間隔的噴嘴孔150。噴嘴孔150在壁155的內(nèi)表面155a上具有內(nèi)側(cè)開口 160并在壁 155的外表面155b上具有外側(cè)開口 165。外側(cè)開口 165與內(nèi)燃機汽缸連通。內(nèi)側(cè)開口 160可以是類似于圖2A所示開口 132a的倒角或圓角開口。本發(fā)明通過使外側(cè)開口 165從壁155的外表面155b凹進而對噴嘴孔的幾何形狀 作出改型，由此增大外側(cè)開口 165的直徑并形成凹進的中間開口 170。結(jié)果，這種改型也形 成圍繞中間開口 170的大表面積。外側(cè)開口 165用來保護中間開口 170不與發(fā)生在內(nèi)燃機 汽缸內(nèi)的焦化過程直接接觸?？偟慕Y(jié)果應(yīng)當(dāng)減少焦炭累積在外側(cè)開口 165周圍和中間開口 170內(nèi)，由此減少和防止中間開口 170的阻塞，導(dǎo)致隨時間流逝更為有效的燃料噴射。圖4示出圖3的噴嘴孔150。在該實施例中，外側(cè)開口 165具有直立削錐以形成截 頭圓錐部168。這種外側(cè)開口 165的新結(jié)構(gòu)相比中間開口 170增大了外側(cè)開口直徑并形成 圍繞中間開口 170的大表面積。改型使中間開口 170凹進。結(jié)果，外側(cè)開口 165用來保護 中間開口 170不與發(fā)生在內(nèi)燃機汽缸內(nèi)的焦化直接接觸。這種改型可減少和防止焦炭累積 并阻塞中間開口 170。在焦炭累積在中間開口 170之前更可能累積在壁155的外表面155b 和截頭圓錐截面168的擴大表面積168a上。圖5示出具有噴嘴孔250的改型外側(cè)開口 265的針狀外殼120”的另一實施例。在 該實施例中，外側(cè)開口 265彎曲以形成半球形截面268。半球形截面268以與圖4實施例的 截頭圓錐相同的方式出現(xiàn)。半球的幾何形狀增大了外側(cè)開口 265的直徑，形成圍繞中間開 口 270的增大表面積268a，并用來保護中間開口不與焦化過程直接接觸，所有這些都是為 了減少和防止焦炭在中間開口 270處累積。圖6示出又一實施例的噴嘴孔350。在該實施例中，外側(cè)開口 365具有直立削錐以 形成截頭圓錐截面368。這種外側(cè)開口 365的新結(jié)構(gòu)相比中間開口 370增大了外側(cè)開口直 徑并形成圍繞中間開口 370的大表面積。這種改型使中間開口 370凹進。結(jié)果，外側(cè)開口 用來保護中間開口 370不與發(fā)生在內(nèi)燃機汽缸內(nèi)的焦化直接接觸。這種改型可減少和防止 焦炭累積和阻塞中間開口 370。在焦炭累積在中間開口 370之前更可能累積在壁155的外表面155b和截面368的擴大表面積368a上。根據(jù)這個實施例，截頭圓錐截面368平滑地 彎曲過渡到中間開口和外側(cè)開口中。本發(fā)明不局限于如上所述的外側(cè)開口 165、265、325或內(nèi)側(cè)開口的幾何改型。其它 幾何改型也是可行的，例如雙倒角或雙圓角等。根據(jù)示例性實施例，噴嘴孔150、250從內(nèi)側(cè)開口 160至中間開口 170、270、370具 有基本恒定的開口尺寸，例如圓柱形孔的恒定直徑，而從中間開口 170、270、370至外側(cè)開 口 165、265、365具有更大或擴大的開口。然而，噴嘴孔不一定從內(nèi)側(cè)開口 160至中間開口 170,270,370具有基本恒定的開口尺寸，它可以是削錐的。從前面的內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)可實現(xiàn)多種變化和修正而不脫離本發(fā)明的精神和范圍， 要理解不應(yīng)當(dāng)斷定和推斷出就局限于本文所述的特定裝置。
權(quán)利要求
1.一種將燃料噴射入內(nèi)燃機的汽缸的燃料噴射器，包括具有環(huán)繞壁的閥外殼；包含位于所述閥外殼內(nèi)的針閥的噴射器本體；將所述閥外殼流體連接于高壓燃料源的供給通道；以及貫通所述環(huán)繞壁的至少一個孔，所述孔具有在所述壁的厚度內(nèi)的第一開口尺寸以及位 于所述壁的外表面的第二開口尺寸，其中所述第二開口尺寸大于所述第一開口尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其特征在于，所述孔具有從所述環(huán)繞壁的內(nèi)表面 開始的圓形入口以及從所述環(huán)繞壁的外表面開始的圓形出口。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其特征在于，所述孔從所述環(huán)繞壁的內(nèi)表面至中 間位置具有恒定尺寸，并從所述中間位置至所述環(huán)繞壁的外表面具有擴大尺寸。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料噴射器，其特征在于，所述孔具有靠近所述壁的外表面的 彎曲輪廓。
5.如權(quán)利要求3所述的燃料噴射器，其特征在于，所述孔具有靠近所述壁的外表面的 削錐輪廓。
6.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其特征在于，所述孔具有靠近所述壁的外表面的 削錐輪廓。
7.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其特征在于，所述孔具有靠近所述壁的外表面的 擴大尺寸。
8.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其特征在于，所述孔從所述壁的內(nèi)側(cè)至中間位置 具有恒定尺寸，而從所述中間位置至所述壁的外表面具有擴大尺寸。
9.一種用于內(nèi)燃機的燃料噴射器的外殼，包括在所述外殼一端附近的燃料入口以及從所述外殼上的中間位置延伸至所述外殼另一 端的尖部，其中多個孔形成為在所述尖部內(nèi)大致沿徑向貫穿所述外殼的壁；形成在所述針狀外殼中的供給通道，其中所述供給通道使所述針狀外殼的燃料入口與 所述孔相連；并且每個所述孔在所述尖部的外表面附近具有增大的橫截面。
10.如權(quán)利要求9所述的針狀外殼，其特征在于，每個孔具有開始于所述壁的內(nèi)表面并 向內(nèi)延伸的圓形入口。
11.如權(quán)利要求9所述的針狀外殼，其特征在于，每個孔具有開始于所述壁的外表面并 向內(nèi)延伸的圓形出口。
12.如權(quán)利要求9所述的針狀外殼，其特征在于，每個孔從所述壁的內(nèi)側(cè)至中間位置具 有基本恒定的直徑，而從所述中間位置至壁的外側(cè)具有擴大的直徑。
13.如權(quán)利要求12所述的針狀外殼，其特征在于，每個孔具有在所述壁的外表面附近 的彎曲輪廓。
14.如權(quán)利要求12所述的針狀外殼，其特征在于，每個孔具有在所述壁的外表面附近 的削錐輪廓。
15.如權(quán)利要求9所述的針狀外殼，其特征在于，每個孔具有在所述壁的外表面附近的彎曲輪廓。
16.如權(quán)利要求9所述的針狀外殼，其特征在于，每個孔具有在所述壁的外表面附近的削錐輪廓。
17.一種用于將燃料注入內(nèi)燃機汽缸的燃料噴射器，用于工作在增強焦化模式下的內(nèi) 燃機，包括具有環(huán)繞壁的閥外殼；包括在所述閥外殼中的針閥的噴射器本體；將所述閥外殼流體連接于高壓燃料源的供給通道；以及貫通所述環(huán)繞壁的至少一個孔，所述孔具有在所述壁的厚度內(nèi)的第一開口尺寸以及位 于所述壁的外表面的第二開口尺寸，其中所述第二開口尺寸大于所述第一開口尺寸。
18.如權(quán)利要求17所述的燃料噴射器，其特征在于，所述內(nèi)燃機是工作在增強尾氣再 循環(huán)模式下的。
19.如權(quán)利要求17所述的燃料噴射器，其特征在于，所述內(nèi)燃機工作在降低的進氣集管溫度下。
20.如權(quán)利要求17所述的燃料噴射器，其特征在于，所述內(nèi)燃機工作在增加低含硫燃 料的添加劑濃度的情況下。
全文摘要
本發(fā)明對用于將燃料噴射入內(nèi)燃機汽缸的燃料噴射器的出口孔進行改型。在本發(fā)明中，以擴大外側(cè)開口的方式對出口孔的外側(cè)開口予以改型，使外側(cè)開口大于內(nèi)側(cè)開口并形成從針狀外殼凹進的中間開口。
文檔編號F02M61/10GK101994622SQ20101024981
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者G·西尤切特, R·馬爾豪曲 申請人:萬國引擎知識產(chǎn)權(quán)有限責(zé)任公司