用于燃燒發(fā)動機(jī)的閥門組件和流體噴射器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的流體噴射器的閥門組件，其中閥門組件包括具有閥凹部和中心縱向軸線的閥體。
【背景技術(shù)】
[0002]噴射器被廣泛地使用，特別是用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其中它們可以布置成以便將流體配料到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管中或直接到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的氣缸的燃燒室中。
[0003]由于關(guān)于由布置在例如車輛中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的污染排放的可容許性的越來越嚴(yán)格的法規(guī)，有必要以各種方式采取措施，以便減少這些污染排放。
[0004]一種可能的出發(fā)點(diǎn)是為了減少由燃燒發(fā)動機(jī)直接產(chǎn)生的污染排放。例如，在噴射過程之后，當(dāng)閥針已返回其關(guān)閉位置時(shí)，在噴嘴頂端區(qū)域中的噴射器內(nèi)部的剩余燃料體積可造成未燃燒的顆粒的沉積。這導(dǎo)致高碳_(也稱為HC-)排放和顆粒數(shù)量(也稱為PN-)排放，并且因此對于滿足諸如歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)EU6C的法規(guī)要求來說是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是規(guī)定一種用于燃燒發(fā)動機(jī)的噴射器，其有利于可靠且精確的功能并且有助于特別小的污染物排放。
[0006]該目標(biāo)由獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出。
[0007]提出了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的流體噴射器的閥門組件。此外，提出了一種用于燃燒發(fā)動機(jī)的流體噴射器，該流體噴射器包括閥門組件和特別地致動器。流體噴射器特別地為燃料噴射器。它可以優(yōu)選地提供用于將燃料直接噴射進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室中。
[0008]噴射器包括閥體，該閥體具有閥凹部、中心縱向軸線以及相對于中心縱向軸線的第一軸向端和第二軸向端。此外，噴射器包括閥針，該閥針能夠在閥凹部內(nèi)相對于中心縱向軸線軸向移動。閥針在其關(guān)閉位置與閥體的密封座區(qū)域協(xié)同地防止流體流過至少一個(gè)流動孔(flow hole)，否則允許通過。特別地，當(dāng)閥針處于關(guān)閉位置時(shí)，閥針與密封座區(qū)域機(jī)械接觸。
[0009]閥體還包括囊體積臺階，其鄰近密封座區(qū)域且特別地在密封座區(qū)域的下游。囊體積臺階形成閥體的壁的內(nèi)表面的一部分。換句話講，囊體積臺階由閥體的內(nèi)周表面的部段限定。
[0010]此外，噴射器包括囊體積(sac volume)，其設(shè)計(jì)為閥凹部的一端并且由閥體的壁的內(nèi)表面的另一部分限制。內(nèi)表面的另一部分朝閥體的第一軸向端延伸遠(yuǎn)離囊體積臺階。噴射器包括至少一個(gè)流動孔，其在囊體積的區(qū)域中從閥凹部到閥體的外部區(qū)域穿透閥體的壁。
[0011]包括囊體積臺階的用于燃燒發(fā)動機(jī)的噴射器的這種設(shè)計(jì)與相應(yīng)的流動孔的位置結(jié)合能夠在囊體積的該區(qū)域中實(shí)現(xiàn)有利的流場動力學(xué)。因此，它有利于在閥針返回至其關(guān)閉位置之后從囊體積排空剩余燃料，并且因此有助于減少諸如高碳排放(也稱為HC排放)和顆粒數(shù)量排放(也稱為PN排放)的污染排放。囊體積臺階導(dǎo)致流動的流體的湍流，使得流不再是層流。因此，流動的流體的一些動能可傳遞到囊體積中的剩余流體，該效應(yīng)是對排空囊體積的促進(jìn)因素。在閥針返回至其關(guān)閉位置之后減少囊體積的區(qū)域中的剩余燃料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是避免噴嘴頂端潤濕且因此減少PN排放。
[0012]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，噴射器包括基本上平行于中心縱向軸線延伸的囊體積臺階。例如，在從第二軸向端朝第一軸向端的過程中，閥體的內(nèi)周表面到中心縱向軸線的距離在密封座區(qū)域中減小，在囊體積臺階的區(qū)域中保持恒定，然后在內(nèi)表面的另一部分的區(qū)域中進(jìn)一步減小。囊體積臺階的這種取向賦予獨(dú)特的流場動力學(xué)和流動條件，以用于在閥針返回至其關(guān)閉位置之后排空囊體積，并且有助于使囊體積內(nèi)部保持極少剩余燃料。囊體積臺階的臺階高度由囊體積臺階的軸向長度表示。例如，囊體積臺階可具有在0.0lmm和0.15mm之間的范圍內(nèi)的臺階高度，包括端值。
[0013]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，流動孔的入口布置成靠近囊體積臺階，并且特別地相比中心縱向軸線更靠近囊體積臺階。在此上下文中，在流動孔的入口和囊體積臺階之間的距離可以例如小于0.1mm0
[0014]流動孔的這種布置有利于流場動力學(xué)，并且在閥針返回至其關(guān)閉位置之后可以進(jìn)一步促進(jìn)從囊體積排空剩余燃料。
[0015]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，限制囊體積的閥體的壁的內(nèi)表面的另一部分包括鄰近囊體積臺階的圓錐形區(qū)域。在此上下文中，圓錐形區(qū)域具有在朝閥體的第一軸向端的方向上減小的到中心縱向軸線的距離。在130°和150°之間(包括端值)的圓錐形區(qū)域的圓錐角對于流動的流體的流動條件是優(yōu)選的。
[0016]此外，參照相對于中心縱向軸線的橫截面，在囊體積臺階的區(qū)域中閥凹部的自由空間的第一直徑由囊體積臺階的相對側(cè)的幾何距離表示。例如，在囊體積臺階平行于中心縱向軸線延伸的情況中，第一直徑可以在1.0mm和1.4mm之間的范圍內(nèi)，包括端值。
[0017]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，限制囊體積的閥體的壁的內(nèi)表面的另一部分包括鄰近圓錐形區(qū)域的平坦形底部區(qū)域。在此上下文中，底部區(qū)域的平坦形狀相對于中心縱向軸線基本上垂直。例如，平坦形底部區(qū)域的尺寸通過第二直徑來區(qū)分。在這種情況下，第二直徑可以在從0.4mm至0.8mm的范圍內(nèi)，包括端值。
[0018]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，限制囊體積的閥體的壁的內(nèi)表面的另一部分包括鄰近圓錐形區(qū)域的球形底部區(qū)域。球形底部區(qū)域的尺寸由其半徑表示，該半徑也可表示為凹痕半徑。優(yōu)選地，凹痕半徑在0.2mm至0.4mm之間。這允許在一次噴射過程之后從流動的流體向囊體積內(nèi)部的剩余流體的有效的能量傳遞。因此，它有利于用于在閥針返回至其關(guān)閉位置之后排空囊體積的流動條件。
[0019]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，限制囊體積的閥體的壁的內(nèi)表面的另一部分包括鄰近圓錐形區(qū)域的圓錐形底部區(qū)域。在此上下文中，圓錐形底部區(qū)域的圓錐形狀相比圓錐形區(qū)域具有相對于中心縱向軸線的不同角度，并且具有在朝閥體的第一軸向端的方向上減小的到中心縱向軸線的距離。優(yōu)選地，圓錐形區(qū)域的圓錐角在130°和150°之間，而圓錐形底部區(qū)域的圓錐角在90°和120°之間。此外，圓錐形底部區(qū)域的有利高度在從0.2mm至0.4mm的范圍內(nèi)。在此上下文中，圓錐形底部區(qū)域的高度表示從其中圓錐形區(qū)域的圓錐形狀不同于圓錐形底部區(qū)域的圓錐形狀的點(diǎn)到其中閥凹部在朝閥體的第一軸向端的方向上結(jié)束的點(diǎn)的平行于中心縱向軸線的幾何長度。此外，閥體的壁的內(nèi)表面的另一部分包括限制囊體積的鄰近圓錐形底部區(qū)域的內(nèi)表面的球形部分。換句話講，球形部分在從第二軸向端朝第一軸向端的軸向方向上定位在圓錐形底部區(qū)域之后。
[0020]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，噴射器的流動孔的入口布置在囊體積的圓錐形區(qū)域中。流動孔的這種定位有利于剩余燃料通過流動孔流出閥體并且因此有利于在噴射過程之后當(dāng)閥針已返回至其關(guān)閉位置時(shí)囊體積的可靠排空。
[0021]結(jié)合囊體積臺階基本上平行于中心縱向軸線延伸，以及包括限制囊體積的閥體的壁的內(nèi)表面的另一部分的底部區(qū)域的一種特殊形狀，當(dāng)例如流動孔布置在圓錐形區(qū)域中時(shí)，特別有利于在噴射過程之后防止囊體積內(nèi)部剩余燃料的流動條件。
【附圖說明】
[0022]下文借助于示意圖和附圖標(biāo)記解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施例。相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示具有相同功能的元件或部件。在附圖中:
圖1以縱向剖視圖示出噴射器，
圖2示出噴射器的噴嘴頂端主體的放大側(cè)視圖，
圖3示出噴射器的囊體積的一個(gè)示例性實(shí)施例，
圖4示出噴射器的囊體積的另一個(gè)示例性實(shí)施例，
圖5示出噴射器的囊體積的另一個(gè)示例性實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1示出具有噴嘴組件2和致動器4的噴射器I。致動器4在功能上與噴嘴組件2相互作用。
[0024]噴嘴組件2包括閥體。閥體包括閥體部分3和噴嘴頂端主體15。噴嘴頂端主體15固定地聯(lián)接到閥體部分3。備選地，閥體部分3和噴嘴頂端主體15可以是單件。致動器4包括噴射器主體6。閥體部分3例如通過噴嘴夾緊螺母固定地聯(lián)接到噴射器主體6。閥體部分3和噴射器主體6形成噴射器I的公共外殼。
[0025]閥體具有中心縱向軸線7。它包括限定閥凹部5的壁9。此外，閥體包括第一軸向端和第二軸向端，其中，噴嘴頂端主體15定位在閥體的第一軸向端處。在閥凹部5內(nèi)，閥針11布置成能夠相對于閥體關(guān)于中心縱向軸線軸向移動。閥針11具有圓形端部部分12并且通過彈簧元件17偏置。圓形端部部分12可以是球，其在面朝閥體的第一軸向端的閥針11的軸向端處固定到閥針11的軸。
[0026]致動器4具有線圈19以用于生成磁場。致動器4能操作用于借助于磁場致動閥針11，使得閥針11能對抗彈簧元件17的偏置沿著中心縱向軸線7的方向進(jìn)行移動。
[0027]噴嘴頂端主體15限制閥凹部5的自由空間。噴嘴頂端主體15包括至少一個(gè)流動孔13。換句話講，除了至少一個(gè)流動孔13之外，噴嘴頂端主體15在第一軸向端處閉合閥凹部5。
[0028]噴嘴頂端主體15還包括密封座區(qū)域21，閥針11密封地?cái)R置在密封座區(qū)域21中，其中閥針的圓形端部部分12由于作用于閥針上的力(其中一個(gè)力為來自彈簧元件17的彈簧力)而處于關(guān)閉位置。下面將參照圖2至圖5解釋噴嘴頂端主體15的細(xì)節(jié)。
[0029]根據(jù)作用于閥針11上的力(特別地包括彈簧元件17的彈簧力和由致動器4傳遞到閥針11的力)的力平衡，閥針11能夠移出和移入其關(guān)閉位置以允許或防止流體通過流動孔13的流動。一種致動力由彈簧元件17施加在關(guān)閉位置的方向上。另一種致動力由線圈19施加，以便使閥針11離開其關(guān)閉位置朝打開位置移動。液壓力是作用于閥針11上的另一種力，其可由流體在閥針11的關(guān)閉位置的方向上施加(特別地由于壓差)。流體可以是例如汽油或柴油。
[0030]在下述圖2至圖5中，示出了圖1的區(qū)域20的放大視圖，該圖顯示了噴嘴頂端主體15的示例性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0031]在圖2中，示出了圖1的區(qū)域20的放大視圖，其顯示了噴射器I的噴嘴頂端主體15的示例性結(jié)構(gòu)設(shè)