避免直喷式汽油喷射器末端上的碳沉积物的催化涂层的制作方法
【专利摘要】燃料喷射器（10）具有入口（12）、出口（14）和提供从所述入口到所述出口的燃料流动管道的通道（16）。阀结构（22、24）能够在所述通道中在第一位置和第二位置之间移动。阀座（26）被设置在所述出口处并且具有与所述通道连通的至少一个阀座通路（28）。阀结构在第一和第二位置之间的移动控制燃料通过阀座通路的流动。阀座包括外部末端表面（30），所述至少一个阀座通路延伸穿过该外部末端表面。催化涂层（32）被设置在所述外部末端表面的至少一部分上。所述涂层使得在比未设置所述涂层的情形更低的温度下发生所述涂层上的燃料的氧化。
【专利说明】避免直喷式汽油喷射器末端上的碳沉积物的催化涂层
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于车辆的直喷式汽油喷射，更具体地涉及在燃料喷射器末端上设置涂层，以通过氧化来减少沉积物。
【背景技术】
[0002]自引入技术以来，直喷式汽油燃料喷射器的末端上的碳沉积物就是一个问题。沉积物导致了流量减小、喷雾变化以及增加的微粒和碳氢化合物排放物。例如如在美国专利N0.6，502，769中所公开的，已经通过喷射器喷嘴的谨慎构造来部分地解决了该问题，包括孔内径比、台阶式孔、囊设计和涂层，以降低表面张力从而防止沉积物粘附。涂层在很大程度上是低效的。利用所述构造细节大部分地解决了流量和喷雾偏差。
[0003]由于较高的喷射器末端温度促进沉积物形成，因此居中喷射式发动机的当前趋势加剧了该问题。与喷射器末端表面沉积物(不是在计量孔中)相关的遗留问题仍然存在，这导致微粒排放增加。自Euro 6和LEVIII立法开始，微粒排放物受到了严格的管制。
[0004]现有技术水平解决了由孔中的沉积物导致而不是由形成在喷射器末端表面上的沉积物导致的流量偏差。已经确定，喷射器末端上的沉积物起一定程度的海绵的作用，其存储来自喷射的燃料，该燃料稍后通过扩散火焰燃烧，从而导致烟雾和微粒排放物。
[0005]因此，需要通过确保燃料将在沉积物形成之前在末端表面上氧化来保持喷射器末端表面上没有沉积物。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是满足上述需要。根据本发明的原理，通过提供一种燃料喷射器来达到此目的，该燃料喷射器具有入口、出口和提供从所述入口到所述出口的燃料流动管道的通道。所述燃料喷射器具有阀结构，该阀结构能够在所述通道中在第一位置和第二位置之间移动。阀座被设置在所述出口处并且具有与所述通道连通的至少一个阀座通路。所述阀座与处于所述第一位置的所述阀结构的一部分邻接地接合，由此关闭所述至少一个阀座通路并防止燃料从至少一个阀座通路排出。在所述第二位置的所述阀结构与所述至少一个阀座通路分隔开，从而使得燃料能够移动通过所述通道并通过所述至少一个阀座通路排出。所述阀座包括外部末端表面，所述至少一个阀座通路延伸穿过该外部末端表面。催化涂层被设置在所述外部末端表面的至少一部分上。所述涂层被构造和设置成使得在比未设置所述涂层的情形更低的温度下发生所述涂层上的燃料的氧化。
[0007]根据公开的实施例的另一方面，一种方法促使燃料喷射器的外部末端表面处的燃料氧化。所述方法提供燃料喷射器，该燃料喷射器具有:入口 ；出口 ；提供从所述入口到所述出口的燃料流动管道的通道；阀结构，其能够在所述通道中在第一位置和第二位置之间移动；以及阀座，其在所述出口处，并且具有与所述通道连通的至少一个阀座通路。所述阀座与处于所述第一位置的所述阀结构的一部分邻接地接合，由此关闭所述至少一个阀座通路并防止燃料从至少一个阀座通路排出。在所述第二位置的所述阀结构与所述至少一个阀座通路分隔开，从而使得燃料能够移动通过所述通道并通过所述至少一个阀座通路排出。所述阀座包括外部末端表面，所述至少一个阀座通路延伸穿过该外部末端表面。所述方法在所述外部末端表面的至少一部分上涂布催化剂。催化涂层被构造和设置成使得在比未设置所述涂层的情形更低的温度下发生所述涂层上的燃料的氧化。
[0008]通过参照附图来考虑下述详细描述和所附权利要求书(它们都构成本申请文件的一部分)，本发明的其它目的、特征和特点以及结构的相关元件的操作方法和功能、以及各部分的结合和制造经济性将变得更加显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]通过结合附图对本发明的优选实施例进行的以下详细描述，将更好地理解本发明，在附图中相同的附图标记表示相同的部件，在附图中:
图1是根据实施例提供的直喷式汽油燃料喷射器的视图。
[0010]图2是在图1中用2圈起来的部分的放大图。
【具体实施方式】
[0011]参照图1，示出了根据本发明的实施例的直喷式汽油燃料喷射器，其总体上由10表示。燃料喷射器10具有燃料入口 12、燃料出口 14以及从燃料入口 12延伸到燃料出口 14的燃料通道16。喷射器10是常规的螺线管操作式喷射器，具有由线圈20操作的电枢18。由从电子控制单元(未示出)流过线圈20的电流产生电磁力。电枢18的移动也会将可操作地附接的阀针22和球阀24移动到与阀座(总体上由26表示)分离或邻接地接合的位置。阀针22和球阀24限定喷射器10的阀结构。应该理解，阀结构可以仅包括阀针22，该阀针22的末端与阀座26接合，而不设置球阀24。
[0012]球阀24的移动分别打开或关闭穿过阀座24的至少一个阀座通路28 (图2)，这分别允许或禁止燃料流过燃料喷射器10的燃料出口 14。在实施例中，示出了多个阀座通路28。取决于应用，可以设置更多或更少的通路28。通路28延伸穿过阀座26的外部末端表面30。外部末端表面30限定燃料喷射器10的端部并且可以被认为是喷射器末端表面。
[0013]通过研究已知，在喷射器末端表面的温度变得足够高的发动机操作点处，喷射器末端表面上的碳沉积物将会氧化。取决于测量方法，发生这种情况所在的温度极大地变化。在居中喷射式发动机中，氧化发生在大于145°C的平均喷射器末端表面温度下。显然，瞬时表面温度可能高很多。
[0014]根据本发明的实施例，为了促使燃料优选地在形成碳氢化合物沉积物之前氧化，在外部末端表面30的至少一部分上设置催化涂层32。涂层32降低燃料的氧化温度并由此确保在碳氢化合物沉积物形成之前将发生氧化，或者在比未设置涂层32的情形更低的温度下通过氧化去除可能已经形成的任何沉积物。在实施例中，涂层32围绕但不阻塞所有阀座通路28。涂层32还确保会增加微粒排放物的外部末端表面30上的沉积物也被氧化。
[0015]在实施例中，外部末端表面30上的涂层32优选包含氧化铈或具有钼纳米粒子的氧化铈。可以考虑使用的其它涂层是包含钒、钼或钯的那些涂层，或者致使涂层32上的燃料的氧化发生在比表面30上不存在涂层32的情形更低的温度下的任何其他涂层。例如，涂层优选致使燃料或沉积物的氧化发生在低于145°C的温度下。[0016]应该理解，通过在喷射器的外部末端表面上设置催化涂层，燃料的氧化发生在较低的温度下，以防止或去除碳氢化合物沉积物。因此，沉积物不太有机会阻塞阀座通路或导致排放问题。
[0017]前述优选实施例已经被示出并描述以便阐述本发明的结构和功能原理以及阐述采用所述优选实施例的方法，并且在不脱离这种原理的情况下所述实施例可以作出改变。因此，本发明包括落入到所附权利要求书的精神内的所有修改。
【权利要求】
1.一种燃料喷射器，所述燃料喷射器具有入口、出口以及提供从所述入口到所述出口的燃料流动管道的通道，所述燃料喷射器包括: 阀结构，所述阀结构能够在所述通道中在第一位置和第二位置之间移动； 在所述出口处的阀座，所述阀座具有与所述通道连通的至少一个阀座通路，所述阀座与处于所述第一位置的所述阀结构的一部分邻接地接合，由此关闭所述至少一个阀座通路并防止燃料从所述至少一个通路排出，所述阀结构在所述第二位置处与所述至少一个阀座通路分隔开，使得燃料能够移动通过所述通道并通过所述至少一个阀座通路排出，所述阀座包括外部末端表面，所述至少一个阀座通路延伸穿过所述外部末端表面，以及 位于所述外部末端表面的至少一部分上的催化涂层，所述涂层被构造和设置成使得在比未设置所述涂层的情形更低的温度下发生所述涂层上的燃料的氧化。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述涂层包含氧化铈。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述涂层包括具有钼纳米粒子的氧化铈。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述涂层包含钒、钼或钯。
5.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述涂层被构造和设置成使得燃料在低于145 °C的温度下氧化。
6.一种燃料喷射器，所述燃料喷射器具有入口、出口以及提供从所述入口到所述出口的燃料流动管道的通道，所述燃料喷射器包括: 阀结构，所述阀结构能够在所述通道中在第一位置和第二位置之间移动； 在所述出口处的阀座，所述阀座具有与所述通道连通的至少一个阀座通路，所述阀座与处于所述第一位置的所述阀结构的一部分邻接地接合，由此关闭所述至少一个阀座通路并防止燃料从所述至少一个通路排出，所述阀结构在所述第二位置与所述至少一个阀座通路分隔开，从而使得燃料能够移动通过所述通道并通过所述至少一个阀座通路排出，所述阀座包括外部末端表面，所述至少一个阀座通路延伸穿过所述外部末端表面，以及 用于实现氧化的机构，其使得在比未设置所述用于实现氧化的机构的情形更低的温度下发生所述外部末端表面上的燃料的氧化。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其中，所述用于实现氧化的机构是在所述外部末端表面的至少一部分上的包含氧化铈的催化涂层。
8.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其中，所述用于实现氧化的机构是在所述外部末端表面的至少一部分上的包含具有钼纳米粒子的氧化铈的涂层。
9.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其中，所述用于实现氧化的机构是在所述外部末端表面上的包含钒、钼或钯的涂层。
10.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其中，所述涂层被构造和设置成使得燃料在低于145 °C的温度下氧化。
11.一种促使碳氢化合物沉积物氧化的方法，所述碳氢化合物沉积物可形成在燃料喷射器的外部末端表面上，所述方法包括: 提供燃料喷射器，所述燃料喷射器具有:入口 ；出口 ；提供从所述入口到所述出口的燃料流动管道的通道；阀结构，所述阀结构能够在所述通道中在第一位置和第二位置之间移动；在所述出口处的阀座，所述阀座具有与所述通道连通的至少一个阀座通路，所述阀座与处于所述第一位置的所述阀结构的一部分邻接地接合，由此关闭所述至少一个阀座通路并防止燃料从至少一个通路排出，所述阀结构在所述第二位置与所述至少一个阀座通路分隔开，从而使得燃料能够移动通过所述通道并通过所述至少一个阀座通路排出，所述阀座包括外部末端表面，所述至少一个阀座通路延伸穿过所述外部末端表面，以及 在所述外部末端表面的至少一部分上涂布催化剂，催化涂层被构造和设置成使得在比未设置所述涂层的情形更低的温度下发生所述涂层上的燃料的氧化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，涂布步骤包括提供包含氧化铈的催化涂层。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，涂布步骤包括提供包含具有钼纳米粒子的氧化铈的催化涂层。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，涂布步骤包括提供包含钒、钼或钯的催化涂层。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，涂布步骤包括提供所述涂层以使得燃料在低于145 °C的温度 下氧化。
【文档编号】F02M61/16GK103958882SQ201280042596
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年8月30日
【发明者】W.伊梅尔 申请人:大陆汽车系统美国有限公司