通过偏轴引导喷嘴输出料流而使燃料输出定向的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及适合在内燃机的燃料喷射器中使用的喷嘴。本发明还适用于组装了此类喷嘴的燃料喷射器。本发明还涉及此类喷嘴的制造方法，以及组装了此类喷嘴的燃料喷射器的制造方法。本发明还涉及在车辆中使用喷嘴和燃料喷射器的方法。
【背景技术】
[0002]存在三种基本类型的燃料喷射器系统。这些系统采用气门燃料喷射(PFI)、汽油直接喷射(GDI)和直接喷射(DI)。PFI和GDI使用汽油作为燃料，而DI使用柴油燃料。人们仍在继续进一步研制燃料喷射器喷嘴和包含燃料喷射器喷嘴的燃料喷射系统，以便可能提高燃料效率、减少内燃机的危害性排放物，以及降低包含内燃机的车辆的总体能量要求。
【发明内容】
[0003]本发明涉及燃料喷射器喷嘴。在一个示例性实施例中，燃料喷射器喷嘴包括:入口面；与入口面相背对的出口面；以及多个喷嘴通孔，其中每个喷嘴通孔包括位于入口面上的至少一个入口开口，该入口开口通过由内表面限定的腔体连接至位于出口面上的至少一个出口开口，入口开口比出口开口大，并且所述腔体被操作性地调整(即，调整尺寸、构造或以其他方式设计)以使得燃料与出口面成锐角或钝角从出口开口流出，并且流向距出口面期望距离的至少一个目标位置。
[0004]本发明还涉及燃料喷射器。在一个示例性实施例中，燃料喷射器包括本文所公开的本发明的任一种喷嘴。
[0005]本发明甚至还涉及燃料喷射器系统。在一个示例性实施例中，燃料喷射器系统包括本文所公开的本发明的任一种喷嘴或燃料喷射器。在一些实施例中，由于本发明的喷嘴有一个或多个入口面特征结构，这些特征结构延伸到燃料喷射器系统的球形阀出口区域中，所以燃料喷射系统具有缩小的压力室(SAC)容积。
[0006]本发明还涉及制造喷嘴的方法。在一个示例性实施例中，制造本发明喷嘴的方法包括制造任何本文所述的喷嘴。
[0007]本发明甚至还涉及制造燃料喷射器的方法。在一个示例性实施例中，制造燃料喷射器的方法包括将任一种本文所述的喷嘴组装到燃料喷射器中。
[0008]本发明甚至还涉及制造车辆燃料喷射系统的方法。在一个示例性实施例中，制造车辆燃料喷射系统的方法包括将任一种本文所述的喷嘴或燃料喷射器组装到燃料喷射系统中。在一些实施例中，将本发明的喷嘴或燃料喷射器组装到燃料喷射系统的步骤缩小了燃料喷射系统的压力室容积。
[0009]本发明甚至还涉及使车辆燃料喷射系统的压力室容积缩小的方法。在一个示例性实施例中，缩小车辆燃料喷射系统的压力室容积的方法包括:将喷嘴组装到燃料喷射系统中，其中喷嘴的一个或多个入口面特征结构延伸到燃料喷射器系统的球形阀出口区域中，以便缩小压力室容积。
【附图说明】
[0010]结合附图对本发明的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和体会本发明，其中:
[0011]图1是本发明的示例性喷嘴的透视图；
[0012]图2是图1所示的示例性喷嘴沿图1所示视野2-2的剖视图；
[0013]图3A-图3B是图1所示的示例性喷嘴的示例性喷嘴通孔腔体的视图；
[0014]图4是本发明的另一种示例性喷嘴的两个喷嘴通孔腔体阵列的顶视图；
[0015]图5是本发明的另一种示例性喷嘴的四个喷嘴通孔腔体阵列的顶视图；
[0016]图6A-图6B是本发明的另一种示例性喷嘴的示例性喷嘴通孔腔体阵列的视图；
[0017]图7是本发明的另一种示例性喷嘴的剖视图；
[0018]图8是本发明的示例性燃料喷射器系统的示意图；
[0019]图9是本发明的示例性燃料喷射器的剖视图，该燃料喷射器利用本发明的示例性喷嘴，其中喷嘴包括一个或多个入口面特征结构，用于缩小燃料喷射器系统的压力室容积；以及
[0020]图10是本发明的示例性燃料喷射系统的示意图。
[0021]在说明书中，多个附图中使用的相同附图标记是指具有相同或类似特性和功能的相同或类似元件。
【具体实施方式】
[0022]本发明所公开的喷嘴展现了对以下文献中公开的喷嘴的改进:(1)2011年2月3日公布的国际专利申请公开W02011/014607，和⑵2012年2月2日提交的国际专利申请序列号US2012/023624(3M代理人案卷号67266W0003，名称为“Nozzle and Method of MakingSame”(喷嘴及其制造方法))，这两个专利申请的主题和公开内容均全文以引用的方式并入本文。本发明所公开的喷嘴相比本文所述的现有喷嘴具有一个或多个优势。例如，本发明所公开的喷嘴可有益地组装入燃料喷射器系统中以提高燃料效率。本发明所公开的喷嘴可使用与国际专利申请公开W02011/014607和国际专利申请序列号US2012/023624中所公开类似的多光子(诸如双光子)工艺制成。具体地讲，可使用多光子工艺来制造各种可至少包括一个或多个孔成形特征结构的微结构。此类孔成形特征结构可继而用作模具，用以制造在喷嘴或其他应用中使用的孔。
[0023]应当理解，在本领域中，术语“喷嘴”可具有多种不同的含义。在一些具体的参考文献中，术语“喷嘴”具有广泛的定义。例如，美国专利公布2009/0308953 Al (Palestrant等人)公开了一种“雾化喷嘴”，该喷嘴包括多个元件，包括封闭室50。这区别于本申请给出的对喷嘴的理解和定义。例如，本说明书中的喷嘴大体上对应于Palestrant等人的孔插件24。一般来讲，本说明书中的喷嘴可理解为雾化喷射系统的末端锥形部分，喷雾最终从所述末端锥形部分喷出，参见例如韦氏词典(Merriam Webster' s Dict1nary)对喷嘴的定义:具有用于(如在软管上)对流体流加速或指向的圆锥或缩小部的短管。其他的理解可参见授予日本Xll谷市的日本电装株式会社(Nippondenso C0., Ltd.(Kariya，Japan))的美国专利5，716，009 (Ogihara等人)。在该参考文献中，流体喷射“喷嘴”再一次被广义地定义为多段阀元件10 ( “燃料喷射阀10用作流体喷射喷嘴......参见Ogihara等人的专利的第4栏第26-27行)。在此所用的术语“喷嘴”的当前定义和理解应涉及(例如)第一孔板130和第二孔板132，还可能涉及例如套筒138 (参见Ogihara等人的专利的图14和图15)，它们位于紧邻燃料喷口处。与本文描述的术语“喷嘴”相似的理解用于授予日本茨城县的日立株式会社(Hitachi，Ltd.(Ibaraki，Japan))的美国专利 5, 127, 156 (Yokoyama等人)中。这里，将喷嘴10与所连接和一体化结构的元件独立地定义，所述元件诸如“旋流器”12 (参见图1(11))。当在本说明书和权利要求书的整个其余内容中提及术语“喷嘴”时，应当理解上述定义。
[0024]图1-图9不出本发明的各种喷嘴10。本发明所公开的喷嘴10包括入口面11 ;出口面14，其与入口面11相背对；以及多个喷嘴通孔15，这些喷嘴通孔形成喷嘴通孔15的一个或多个阵列28 ο每个喷嘴通孔15包括位于入口面11上的至少一个入口开口 151，该入口开口通过由内表面154限定的腔体153连接至位于出口面14上的至少一个出口开口 152，入口开口 151比出口开口 152大，并且腔体153被操作性地调整(即，调整尺寸、构造或以其他方式设计)以使得燃料1064从出口开口 152流出，与出口面14成锐角或钝角T(即，不垂直于出口面14)，随后流到或至少流向距出口面14期望距离dt的至少一个目标位置It (例如，定位于距出口面14期望距离dt的某空间)。
[0025]喷嘴通孔15向喷嘴10提供以下特性中的一者或多者:(I)能够通过单个喷嘴通孔15或通过多个喷嘴通孔15提供可变的流体流(例如，穿过一个或多个出口开口 152的增大的流体流和穿过同一喷嘴通孔15或多个喷嘴通孔15的其他出口开口 152的减小的流体流的组合)，方法是选择性地设计沿给定喷嘴通孔15的一定长度延伸的各腔体通道(即，下文所述的腔体通道153’ )，(2)能够经由单个喷嘴通孔15或多个喷嘴通孔15提供相对于喷嘴10的出口面14的单方向或多方向流体流，以及(3)能够经由单个喷嘴通孔15或多个喷嘴通孔15提供相对于中心法线20的单方向或多方向偏轴流体流，所述中心法线20垂直地延伸穿过喷嘴出口面14。
[0026]如图7所示，本发明的示例性喷嘴10可包括多个任选的额外特征结构。合适的任选的额外特征结构包括(但不限于)一个或多个沿出口面14的任何部分定位的抗结焦微结构150，以及一个或多个沿着出口面14的任何部分的流体冲击结构1519。
[0027]如图1-图9所示，本发明的喷嘴10可包括喷嘴通孔15，其中每个喷嘴通孔15独立地包括以下特征结构:(i) 一个或多个入口开口 151，它们中的每一个具有其自身的独立形状和尺寸；(ii) 一个或多个出口开口 152，它们中的每一个具有其自身的独立形状和尺寸；(iii)内表面154轮廓，其可包括一个或多