專利名稱：燃料噴射器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機尤其大型二沖程柴油機的燃料噴射器，它有一個插入配屬的燃燒室內相對于燃燒室軸線偏心布置的噴頭，噴頭有一個可加入燃料的盲孔，多個噴孔從盲孔出發，它們可借助于一個裝在盲孔內最好能在燃料壓力作用下克服復位裝置的作用沿軸向移動的滑閥上下控制，以及為了產生一個共同的噴射流束，它們排列成一個設在盲孔的一個與噴射方向有關的圓周范圍內的相對于盲孔的軸線大體處于相同高度的孔排的形式，其中至少孔排在外部的噴孔的軸線相對于一條從盲孔軸線出發的徑向延伸線向內傾斜，使噴射流束獲得一個較小的擴散角。
由EP 0606371 B1已知一種此類型的燃料噴射器。在具有一個設在氣缸蓋中央的排氣閥的大型二沖程柴油機中，燃料噴射器通常必須裝在燃燒室周緣的區域內。在這種情況下噴頭的噴孔布置為形成一個從噴頭出發向一側的主噴射方向。為避免噴射流束大的橫向散射，噴孔相對于盲孔軸線并不沿徑向設置，而是有一種朝主噴射方向偏轉的走向。這導致噴孔彼此有不同的長度和沿各個孔的圓周有不同的孔長。與此同時在噴孔的內端區形成差別很大的邊緣角。因此對燃料進入各噴孔提供了完全不同的入流條件并因而產生不同的速度和流量。尤其在一個由多個并列噴孔組成的噴孔排中，外部的噴孔區內存在著特別不利的條件，因為在這里沿各孔的圓周造成差別很大的壁長。由于尤其在外側區域內特別大的壁摩擦，所以在這里造成一種不穩定的流動，其結果是導致噴射流束只夾帶了少量的空氣。由此惡化了混合氣的制備并因而惡化了燃燒，從而導致提高耗油量和增加有害物排放量。
因此，由此出發本發明的目的是，采取簡單和經濟的措施改善前言所述類型的裝置，以便能達到良好地燃燒并因而降低耗油量和減少有害物排放量。
按本發明為達到此目的采取的措施是，為至少一部分噴孔配設從盲孔出發的進口腔，它們的內部凈寬度大于噴孔的直徑，并設計為使孔排的所有噴孔有至少彼此類似的長度狀況。
這些措施保證，在所有的噴孔處對于燃料無阻礙地進入能具有基本相同的條件。因此借助于進口腔可按有利的方式沿各噴孔的圓周獲得不變的周長。同理可做到使全部噴孔有大體相同的孔長。因此，按本發明的措施以有利的方式導致均衡的壁摩擦和流動速度，因而總體上獲得一種穩定的噴射流束。尤其由于在孔排的外部噴孔區內獲得的這種穩定化，保證了通過噴射流束帶入比較多的空氣，這必然能優化混合氣制備并因而優化燃燒，其結果是降低耗油量，減少有害物排放以及發動機污染。因此采用按本發明的措施完全避免了前言所述的缺點。
在從屬權利要求中說明了上述措施有利的設計和合乎目的的進一步發展。例如，恰當的做法是，可至少為孔排的外部噴孔各配設一個進口腔。在孔排的外部噴孔區內借助于按本發明的進口腔可取得最大的效果，因為迄今恰恰是在孔排的外部噴孔區內存在令人擔憂的最不穩定的流動。
按第一種有利的實施形式，進口腔設計為噴頭中的橫截面半球形的槽。這種半球形的槽允許按有利的方式沿噴孔的整個圓周形成準確相等的邊緣角。在這種情況下合乎目的的是將半球形的槽布置為使它們的中心位于各相關噴孔的軸線上，所以此噴孔相對于有關進口腔的中心是同心的。
此外，將進口腔設計為噴頭內的半球形槽還保證可用簡單的方式為每個噴孔配設一個相應的進口腔，不會因此而過份削弱噴頭。
另一個優點在于，半球形槽毫無疑問可以布置為，在兩個彼此相鄰的槽之間的區域內各形成一固定的隔板，它可起滑閥導向板的作用，由此防止滑閥磨損。
上述措施另一種有利的設計是，可以將進口腔設計為噴頭內的環段形槽。因此可以特別經濟地制造。此外，這種設計可以在噴孔與各相關的進口腔之間的過渡區內比較容易地獲得與90°的值一致的邊緣角。
另一個優點可認為是，可為噴孔的一個被其他噴孔從側翼包圍的中央組配設一公共的進口腔，不過份地削弱噴頭。
按上述措施的另一項進一步發展，在噴孔的外端各設一個最好通過臺階狀出口構成的臺階狀的橫截面擴大區。這就以有利的方式形成了一個圍繞著噴孔外端并與軸線正交的界面。由此保證避免干擾噴射流束，使噴射流束穩定化，其結果是有利于夾帶空氣。因此采用上述措施進一步強化了本發明的前言已提及的基本優點。
在其余的從屬權利要求中說明了上述措施其他有利的設計和合乎目的的進一步發展，并可由下面借助于附圖對實施例的說明中進一步看出。
附圖表示
圖1 通過按本發明的大型二沖程柴油機噴嘴的剖面；圖2 借助于一個在噴孔區內延伸的通過大型二沖程柴油機噴嘴噴頭的水平剖面表示具有半球形進口腔的一種實施例；圖3 具有環段形進口腔的實施例與圖2相應的剖面；以及圖4 沿圖3中線IV/IV的剖面。
大型二沖程柴油機的基本結構和工作方式是眾所周知的，因此在這里可以不再作詳細的闡述。
圖1表示的噴嘴1包括一個套筒狀向前收縮的外殼2，它裝有一個制有盲孔3的噴頭4。噴頭4通過一個后部法蘭支承在外殼2的前部凸緣上。噴頭4的后端與裝在外殼2內的導套5連接，導套5制有一個與噴頭4的盲孔3同軸的通孔6。通孔6有一設計為閥座7的臺階狀收縮，閥體8與它配合作用，閥體從裝在導套5內的桿9上伸出。閥體8的直徑小于桿9的直徑，所以形成了一個圍繞著閥體8屬于孔6的環腔10。
桿9制有一個中央的與燃料管連接并可供入燃料的孔11，它通過斜孔12與環腔10連通。閥體8在一個圖中未進一步表示的與桿9配合工作的復位彈簧的作用下壓靠在閥座7上。當處于環腔10內的燃料壓力相應地增高時，閥體8從配屬的閥座7抬起，因此使加有燃料的區域與噴頭4的盲孔3連通。
噴頭4在其下部區制有多個大體在相同高度并列布置和橫向于盲孔3的軸線延伸的噴孔13，燃料可通過它們噴入有關的燃燒室內。為保證受閥體8控制的通道關閉后不會再有燃料從噴孔13流出，盲孔3內設有一個通過桿14與閥體8連接的環形滑閥15，它的下邊緣構成一個移運噴孔13的控制邊，此控制邊設計為，當閥體8從配屬的閥座7抬起時打開噴孔13，而當閥體8貼靠在閥座7上時關閉噴孔13。圖1表示了這一位置。
為了能噴入必要的燃料量，總是設有多個沿盲孔3的軸向大體布置在同一高度橫向彼此錯開的噴孔13，如圖2和3所示。噴孔13可布置為與軸線正交，或如圖4所示略向外傾斜。因為由噴孔13共同形成的噴射流束不應過分發散，所以噴孔13相對于盲孔3的軸線不是沿徑向布置，而是相對于半徑朝主噴射方向偏轉，從而形成一個較小的發散角或擴散角。
若噴孔13直至盲孔3連續地沒有橫截面的變化，則各噴孔13形成彼此差異很大的入流條件以及在各噴孔13內部的流動狀況。尤其在這里包括所設的四個并列噴孔13的孔排中的兩個外部的噴孔13，它們的長度會比內部的噴孔13長得多，與此同時在這些外部噴孔13的區域內沿它們的圓周同樣會形成不同的長度。這些狀況將導致惡化燃燒并因而導致高的耗油量和高的有害物排放量等。為了避免這一點，為噴孔13配設從盲孔3出發的進口腔16，它的內部凈寬度大于噴孔13的直徑。
在按圖2的實施形式中，為了構成上述進口腔設從盲孔3出發的在噴頭4內的半球形槽17。這些半球形槽17可借助于一種按EDM(electrical discharge machining)方法工作的設備通過電解去除材料方便地制成。噴孔13本身簡單地借助于激光束鉆孔。
在這里每一個構成進口腔的半球形槽17布置為，它們的中心總是在相關的噴孔13的軸線上。以此方式使噴孔13相對于相關的進口腔同心。這種定心保證在進口腔與噴孔13之間的過渡區沿整個孔圓周形成一個大體恒定的邊緣角，如圖2中用標號18所表示的那樣。
配屬于彼此相鄰的噴孔13的半球形槽17其尺寸按這樣的方式確定，即，在兩個彼此相鄰的半球形槽17之間留有一隔板19，它可起環形滑閥15的導向板的作用，所以滑閥即使在進口腔的區域內也能可靠地支承，這樣做對于達到長的使用壽命起有利的作用。
在特殊情況下只是為在外部的噴孔13配設進口腔16也就足夠了。在圖2所表示的最佳實施例中，為所有的噴孔13配設由半球形槽17構成的進口腔，這樣做必然可以有良好的燃燒狀況并因而有特別低的耗油量。
在圖3所表示的實施例中，為噴孔13配設設計為在噴頭4內的環段形槽20的進口腔。在這里，環段形槽20的半徑與相關的一個或多個噴孔13相配，使進口腔與噴孔13之間的過渡區形成一個盡可能近似于90°的邊緣角，如圖3中標號21處所示。
可以設想為每個噴孔13配設一個自己的由環段20構成的進口腔。在所表示的實施例中，為兩個中央的噴孔13配設一個公共的由環段20構成的進口腔。此環段20相當于一個與噴頭4盲孔3的軸線同軸的環形槽的一部分，并以為兩個外部噴孔13配設的半徑較小的相鄰環段20為界。
外部的這些環段20布置為使它們的中心處于各有關噴孔13的軸線上，所以噴孔相對于配設的進口腔同心，這對于沿孔的整個圓周有均勻的入流條件是有利的。為兩個中央噴孔13配設的環段20的中心處于兩個相關噴孔13的兩條軸線之間的區域內。
在圖3和4所示實施例中，在噴孔13外端部設有一個直徑比噴孔13大的出口22。它導致一個具有與有關孔的軸線正交圍繞著孔端的環面23的臺階狀橫截面擴張區。此出口22保證使從噴孔13排出的噴射流束不受任何干擾。
顯然，可以設想在按圖2的實施形式中也設上面所述形式的出口。
雖然詳細介紹了本發明的一些實施例，但不應認為僅限于此。例如立即可以想到，為一部分噴孔13配設由半球形槽17構成的進口腔以及為另一部分配設由一個或多個環段形槽20構成的進口腔，而且例如按這樣的方式，即，為外部的噴孔13配設由半球形槽17構成的進口腔，而為內部的噴孔13配設一個公共的由環段形槽20構成的進口腔。
權利要求
1.內燃機尤其大型二沖程柴油機的燃料噴射器，有一個插入配屬的燃燒室內相對于燃燒室軸線偏心布置的噴頭(4)，噴頭有一個可加入燃料的盲孔(3)，多個噴孔(13)從盲孔出發，它們可借助于一個裝在盲孔(3)內最好能在燃料壓力作用下克服復位裝置的作用沿軸向移動的滑閥(13)上下控制，以及為了產生一個共同的噴射流束，它們排列成一個設在盲孔(3)的一個與噴射方向有關的圓周范圍內的相對于盲孔(3)的軸線大體處于相同高度的孔排的形式，其中至少孔排在外部的噴孔(13)的軸線相對于一條從盲孔(3)軸線出發的徑向延伸線向內傾斜，使噴射流束獲得一個較小的擴散角，其特征為至少為一部分噴孔(13)配設從盲孔(3)出發的進口腔(16)，它們的內部凈寬度大于噴孔(13)的直徑，并設計為使孔排的所有噴孔(13)有至少彼此類似的長度狀況。
2.按照權利要求1所述的燃料噴射器，其特征為噴孔(13)沿其圓周的周長基本上不變。
3.按照權利要求1或2所述的燃料噴射器，其特征為所有的噴孔有基本上相等的孔長。
4.按照前列諸權利要求之一所述的燃料噴射器，其特征為至少為噴孔排在外部的噴孔(13)各配設一個進口腔(16)。
5.按照前列諸權利要求之一所述的燃料噴射器，其特征為至少部分進口腔設計為噴頭(4)中橫截面大體半球形的槽(17)。
6.按照權利要求5所述的燃料噴射器，其特征為為每個噴孔(13)配設一個設計為半球形槽(17)的進口腔。
7.按照前列諸權利要求5或6之一所述的燃料噴射器，其特征為每個構成進口腔的半球形槽(17)的中心位于該相關噴孔(13)的軸線上。
8.按照前列諸權利要求5至7之一所述的燃料噴射器，其特征為在彼此相鄰的由半球形槽(17)構成的進口腔之間各設一導向板(19)。
9.按照前列諸權利要求之一所述的燃料噴射器，其特征為至少部分進口腔設計為噴頭(4)中環段狀的槽(20)。
10.按照權利要求9所述的燃料噴射器，其特征為為噴孔(13)的一個被其他噴孔(13)從側翼包圍的中央組配設一公共的由環段狀槽(20)構成的進口腔。
11.按照權利要求9或10之一所述的燃料噴射器，其特征為每一個構成一個配屬于一個噴孔(13)的進口腔的環段狀槽(20)的中心位于該相關的噴孔(13)的軸線上。
12.按照前列諸權利要求之一所述的燃料噴射器，其特征為噴孔(13)的壁與配屬的進口腔的壁構成一個至少近似于90°的夾角。
13.按照前列諸權利要求之一所述的燃料噴射器，其特征為在噴孔(13)的外端各設有一個臺階狀的由出口(22)構成的橫截面擴大區。
14.按照權利要求13所述的燃料噴射器，其特征為出口(22)有一個與有關噴孔(13)的軸線正交的內部界面(23)。
全文摘要
本發明涉及一種內燃機尤其二沖程柴油機用的燃料噴射器,它有一個偏心地插入配屬的燃燒室內的噴頭(4),噴頭有一個可加入燃料的盲孔(3),多個噴孔(13)從盲孔出發。噴孔排中至少在外部的噴孔(13)的軸線相對于徑向延伸線向內傾斜。燃料入流的條件對所有的噴孔(13)大體相同可導致一種穩定的噴射流束。為至少一部分噴孔(13)配設從盲孔(3)出發的進口腔(16),其中,進口腔的內部凈寬度大于噴孔(13)的直徑,以及這些進口腔按這樣的方式設計,即,使孔排中的所有噴孔(13)至少有類似的長度狀況。
文檔編號F02M61/12GK1263584SQ99800510
公開日2000年8月16日 申請日期1999年3月27日 優先權日1998年4月9日
發明者約翰尼斯·弗拉普, 亨里克·比耶雷高 申請人:曼B與W狄賽爾公司