避免直噴式汽油噴射器末端上的碳沉積物的催化涂層的制作方法
【專利摘要】燃料噴射器（10）具有入口（12）、出口（14）和提供從所述入口到所述出口的燃料流動管道的通道（16）。閥結(jié)構(gòu)（22、24）能夠在所述通道中在第一位置和第二位置之間移動。閥座（26）被設置在所述出口處并且具有與所述通道連通的至少一個閥座通路（28）。閥結(jié)構(gòu)在第一和第二位置之間的移動控制燃料通過閥座通路的流動。閥座包括外部末端表面（30），所述至少一個閥座通路延伸穿過該外部末端表面。催化涂層（32）被設置在所述外部末端表面的至少一部分上。所述涂層使得在比未設置所述涂層的情形更低的溫度下發(fā)生所述涂層上的燃料的氧化。
【專利說明】避免直噴式汽油噴射器末端上的碳沉積物的催化涂層
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于車輛的直噴式汽油噴射，更具體地涉及在燃料噴射器末端上設置涂層，以通過氧化來減少沉積物。
【背景技術(shù)】
[0002]自引入技術(shù)以來，直噴式汽油燃料噴射器的末端上的碳沉積物就是一個問題。沉積物導致了流量減小、噴霧變化以及增加的微粒和碳氫化合物排放物。例如如在美國專利N0.6，502，769中所公開的，已經(jīng)通過噴射器噴嘴的謹慎構(gòu)造來部分地解決了該問題，包括孔內(nèi)徑比、臺階式孔、囊設計和涂層，以降低表面張力從而防止沉積物粘附。涂層在很大程度上是低效的。利用所述構(gòu)造細節(jié)大部分地解決了流量和噴霧偏差。
[0003]由于較高的噴射器末端溫度促進沉積物形成，因此居中噴射式發(fā)動機的當前趨勢加劇了該問題。與噴射器末端表面沉積物(不是在計量孔中)相關(guān)的遺留問題仍然存在，這導致微粒排放增加。自Euro 6和LEVIII立法開始，微粒排放物受到了嚴格的管制。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)水平解決了由孔中的沉積物導致而不是由形成在噴射器末端表面上的沉積物導致的流量偏差。已經(jīng)確定，噴射器末端上的沉積物起一定程度的海綿的作用，其存儲來自噴射的燃料，該燃料稍后通過擴散火焰燃燒，從而導致煙霧和微粒排放物。
[0005]因此，需要通過確保燃料將在沉積物形成之前在末端表面上氧化來保持噴射器末端表面上沒有沉積物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是滿足上述需要。根據(jù)本發(fā)明的原理，通過提供一種燃料噴射器來達到此目的，該燃料噴射器具有入口、出口和提供從所述入口到所述出口的燃料流動管道的通道。所述燃料噴射器具有閥結(jié)構(gòu)，該閥結(jié)構(gòu)能夠在所述通道中在第一位置和第二位置之間移動。閥座被設置在所述出口處并且具有與所述通道連通的至少一個閥座通路。所述閥座與處于所述第一位置的所述閥結(jié)構(gòu)的一部分鄰接地接合，由此關(guān)閉所述至少一個閥座通路并防止燃料從至少一個閥座通路排出。在所述第二位置的所述閥結(jié)構(gòu)與所述至少一個閥座通路分隔開，從而使得燃料能夠移動通過所述通道并通過所述至少一個閥座通路排出。所述閥座包括外部末端表面，所述至少一個閥座通路延伸穿過該外部末端表面。催化涂層被設置在所述外部末端表面的至少一部分上。所述涂層被構(gòu)造和設置成使得在比未設置所述涂層的情形更低的溫度下發(fā)生所述涂層上的燃料的氧化。
[0007]根據(jù)公開的實施例的另一方面，一種方法促使燃料噴射器的外部末端表面處的燃料氧化。所述方法提供燃料噴射器，該燃料噴射器具有:入口 ；出口 ；提供從所述入口到所述出口的燃料流動管道的通道；閥結(jié)構(gòu)，其能夠在所述通道中在第一位置和第二位置之間移動；以及閥座，其在所述出口處，并且具有與所述通道連通的至少一個閥座通路。所述閥座與處于所述第一位置的所述閥結(jié)構(gòu)的一部分鄰接地接合，由此關(guān)閉所述至少一個閥座通路并防止燃料從至少一個閥座通路排出。在所述第二位置的所述閥結(jié)構(gòu)與所述至少一個閥座通路分隔開，從而使得燃料能夠移動通過所述通道并通過所述至少一個閥座通路排出。所述閥座包括外部末端表面，所述至少一個閥座通路延伸穿過該外部末端表面。所述方法在所述外部末端表面的至少一部分上涂布催化劑。催化涂層被構(gòu)造和設置成使得在比未設置所述涂層的情形更低的溫度下發(fā)生所述涂層上的燃料的氧化。
[0008]通過參照附圖來考慮下述詳細描述和所附權(quán)利要求書(它們都構(gòu)成本申請文件的一部分)，本發(fā)明的其它目的、特征和特點以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件的操作方法和功能、以及各部分的結(jié)合和制造經(jīng)濟性將變得更加顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行的以下詳細描述，將更好地理解本發(fā)明，在附圖中相同的附圖標記表示相同的部件，在附圖中:
圖1是根據(jù)實施例提供的直噴式汽油燃料噴射器的視圖。
[0010]圖2是在圖1中用2圈起來的部分的放大圖。
【具體實施方式】
[0011]參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的直噴式汽油燃料噴射器，其總體上由10表示。燃料噴射器10具有燃料入口 12、燃料出口 14以及從燃料入口 12延伸到燃料出口 14的燃料通道16。噴射器10是常規(guī)的螺線管操作式噴射器，具有由線圈20操作的電樞18。由從電子控制單元(未示出)流過線圈20的電流產(chǎn)生電磁力。電樞18的移動也會將可操作地附接的閥針22和球閥24移動到與閥座(總體上由26表示)分離或鄰接地接合的位置。閥針22和球閥24限定噴射器10的閥結(jié)構(gòu)。應該理解，閥結(jié)構(gòu)可以僅包括閥針22，該閥針22的末端與閥座26接合，而不設置球閥24。
[0012]球閥24的移動分別打開或關(guān)閉穿過閥座24的至少一個閥座通路28 (圖2)，這分別允許或禁止燃料流過燃料噴射器10的燃料出口 14。在實施例中，示出了多個閥座通路28。取決于應用，可以設置更多或更少的通路28。通路28延伸穿過閥座26的外部末端表面30。外部末端表面30限定燃料噴射器10的端部并且可以被認為是噴射器末端表面。
[0013]通過研究已知，在噴射器末端表面的溫度變得足夠高的發(fā)動機操作點處，噴射器末端表面上的碳沉積物將會氧化。取決于測量方法，發(fā)生這種情況所在的溫度極大地變化。在居中噴射式發(fā)動機中，氧化發(fā)生在大于145°C的平均噴射器末端表面溫度下。顯然，瞬時表面溫度可能高很多。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實施例，為了促使燃料優(yōu)選地在形成碳氫化合物沉積物之前氧化，在外部末端表面30的至少一部分上設置催化涂層32。涂層32降低燃料的氧化溫度并由此確保在碳氫化合物沉積物形成之前將發(fā)生氧化，或者在比未設置涂層32的情形更低的溫度下通過氧化去除可能已經(jīng)形成的任何沉積物。在實施例中，涂層32圍繞但不阻塞所有閥座通路28。涂層32還確保會增加微粒排放物的外部末端表面30上的沉積物也被氧化。
[0015]在實施例中，外部末端表面30上的涂層32優(yōu)選包含氧化鈰或具有鉬納米粒子的氧化鈰?？梢钥紤]使用的其它涂層是包含釩、鉬或鈀的那些涂層，或者致使涂層32上的燃料的氧化發(fā)生在比表面30上不存在涂層32的情形更低的溫度下的任何其他涂層。例如，涂層優(yōu)選致使燃料或沉積物的氧化發(fā)生在低于145°C的溫度下。[0016]應該理解，通過在噴射器的外部末端表面上設置催化涂層，燃料的氧化發(fā)生在較低的溫度下，以防止或去除碳氫化合物沉積物。因此，沉積物不太有機會阻塞閥座通路或?qū)е屡欧艈栴}。
[0017]前述優(yōu)選實施例已經(jīng)被示出并描述以便闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能原理以及闡述采用所述優(yōu)選實施例的方法，并且在不脫離這種原理的情況下所述實施例可以作出改變。因此，本發(fā)明包括落入到所附權(quán)利要求書的精神內(nèi)的所有修改。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料噴射器，所述燃料噴射器具有入口、出口以及提供從所述入口到所述出口的燃料流動管道的通道，所述燃料噴射器包括: 閥結(jié)構(gòu)，所述閥結(jié)構(gòu)能夠在所述通道中在第一位置和第二位置之間移動； 在所述出口處的閥座，所述閥座具有與所述通道連通的至少一個閥座通路，所述閥座與處于所述第一位置的所述閥結(jié)構(gòu)的一部分鄰接地接合，由此關(guān)閉所述至少一個閥座通路并防止燃料從所述至少一個通路排出，所述閥結(jié)構(gòu)在所述第二位置處與所述至少一個閥座通路分隔開，使得燃料能夠移動通過所述通道并通過所述至少一個閥座通路排出，所述閥座包括外部末端表面，所述至少一個閥座通路延伸穿過所述外部末端表面，以及 位于所述外部末端表面的至少一部分上的催化涂層，所述涂層被構(gòu)造和設置成使得在比未設置所述涂層的情形更低的溫度下發(fā)生所述涂層上的燃料的氧化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中，所述涂層包含氧化鈰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中，所述涂層包括具有鉬納米粒子的氧化鈰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中，所述涂層包含釩、鉬或鈀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中，所述涂層被構(gòu)造和設置成使得燃料在低于145 °C的溫度下氧化。
6.一種燃料噴射器，所述燃料噴射器具有入口、出口以及提供從所述入口到所述出口的燃料流動管道的通道，所述燃料噴射器包括: 閥結(jié)構(gòu)，所述閥結(jié)構(gòu)能夠在所述通道中在第一位置和第二位置之間移動； 在所述出口處的閥座，所述閥座具有與所述通道連通的至少一個閥座通路，所述閥座與處于所述第一位置的所述閥結(jié)構(gòu)的一部分鄰接地接合，由此關(guān)閉所述至少一個閥座通路并防止燃料從所述至少一個通路排出，所述閥結(jié)構(gòu)在所述第二位置與所述至少一個閥座通路分隔開，從而使得燃料能夠移動通過所述通道并通過所述至少一個閥座通路排出，所述閥座包括外部末端表面，所述至少一個閥座通路延伸穿過所述外部末端表面，以及 用于實現(xiàn)氧化的機構(gòu)，其使得在比未設置所述用于實現(xiàn)氧化的機構(gòu)的情形更低的溫度下發(fā)生所述外部末端表面上的燃料的氧化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴射器，其中，所述用于實現(xiàn)氧化的機構(gòu)是在所述外部末端表面的至少一部分上的包含氧化鈰的催化涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴射器，其中，所述用于實現(xiàn)氧化的機構(gòu)是在所述外部末端表面的至少一部分上的包含具有鉬納米粒子的氧化鈰的涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴射器，其中，所述用于實現(xiàn)氧化的機構(gòu)是在所述外部末端表面上的包含釩、鉬或鈀的涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴射器，其中，所述涂層被構(gòu)造和設置成使得燃料在低于145 °C的溫度下氧化。
11.一種促使碳氫化合物沉積物氧化的方法，所述碳氫化合物沉積物可形成在燃料噴射器的外部末端表面上，所述方法包括: 提供燃料噴射器，所述燃料噴射器具有:入口 ；出口 ；提供從所述入口到所述出口的燃料流動管道的通道；閥結(jié)構(gòu)，所述閥結(jié)構(gòu)能夠在所述通道中在第一位置和第二位置之間移動；在所述出口處的閥座，所述閥座具有與所述通道連通的至少一個閥座通路，所述閥座與處于所述第一位置的所述閥結(jié)構(gòu)的一部分鄰接地接合，由此關(guān)閉所述至少一個閥座通路并防止燃料從至少一個通路排出，所述閥結(jié)構(gòu)在所述第二位置與所述至少一個閥座通路分隔開，從而使得燃料能夠移動通過所述通道并通過所述至少一個閥座通路排出，所述閥座包括外部末端表面，所述至少一個閥座通路延伸穿過所述外部末端表面，以及 在所述外部末端表面的至少一部分上涂布催化劑，催化涂層被構(gòu)造和設置成使得在比未設置所述涂層的情形更低的溫度下發(fā)生所述涂層上的燃料的氧化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，涂布步驟包括提供包含氧化鈰的催化涂層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，涂布步驟包括提供包含具有鉬納米粒子的氧化鈰的催化涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，涂布步驟包括提供包含釩、鉬或鈀的催化涂層。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，涂布步驟包括提供所述涂層以使得燃料在低于145 °C的溫度 下氧化。
【文檔編號】F02M61/16GK103958882SQ201280042596
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月30日
【發(fā)明者】W.伊梅爾 申請人:大陸汽車系統(tǒng)美國有限公司