CN104819082A - 燃料喷射喷嘴 - Google Patents

Abstract

在喷嘴(1)中，在包括喷嘴体(3)的轴线(3α)的横截面(x)中，侧面(15)和底座面(9)都平滑地连接到内切侧面和底座面的圆的圆弧(17)。针状件(3)的与底座部(10)的前端侧相邻的一部分是具有沿轴向朝向圆锥的前端侧减小的直径的圆锥。因此，在底座面或侧面上没有拐角，并且底座面和侧面形成一个弯曲面。由于能够减少在袋状室(12)中产生的气穴，即使当喷射量显著小以至于喷射端口(11)不节流喷射流时，也提高喷射流的流动系数并且能够维持燃料的喷雾的渗透性。

Description

燃料喷射喷嘴

技术领域

本发明涉及一种喷射燃料的燃料喷射喷嘴。

背景技术

常规地，供应燃料和将燃料喷射到内燃机的燃料喷射器包括喷射燃料的喷嘴和驱动以打开或关闭喷嘴的致动器。燃料喷射器中使用的喷嘴(燃料喷射喷嘴)包括圆筒形的喷嘴体和接收在喷嘴体中并且可相对于喷嘴体的内周滑动的针状件。在喷嘴中，喷嘴体的内周包括底座面和放置在底座面的在喷嘴体的轴向方向上的前端侧处的喷射端口。针状件包括从底座面移除或落座于底座面上以启动或停止利用喷射端口的燃料喷射的底座部。

然而，在燃料喷射器中，其中具有高压的燃料被直接喷射到柴油发动机的汽缸中，减少排放的需求是高的。因此，作为减少排放的一个方面，考虑到即使当针状件的升程量小并且喷射量显著小时仍然维持燃料的喷雾的渗透性从而减少烟雾的产生。

根据JP-H08-144895A，由于针状件的中心直径大于袋状部的内直径，能够适当地产生喷雾并且能够减少不燃烧的气体。然而，当在燃料的流动的节流部变为喷嘴中的喷射端口之前升程量小时，流动通道面积从针状件的直径是中心直径的位置朝向下游急剧扩大。因此，当升程量小时，在袋状室中产生气穴以至于流动系数恶化并且喷雾的渗透性降低以至于容易产生烟雾。

发明内容

本发明鉴于上述问题而作出，并且本发明的目的是提供一种燃料喷射喷嘴，其中限制流动系数的恶化从而即使当升程量小以至于喷射量显著小时也维持喷雾的渗透性。

根据本发明的一个方面，燃料喷射喷嘴包括圆筒形的喷嘴体和接收在喷嘴体中并且可在喷嘴体的轴向方向相对于喷嘴体的内周滑动的针状件。喷嘴体的内周包括底座面并且针状件包括底座部。底座部从底座面移除或落座于底座面上以启动或停止利用设置在底座面的轴向前端侧处的喷射端口的燃料喷射。

底座面是渐细的形状，底座面的直径朝向底座面的轴向前端侧减小。袋状室设置在与底座面的前端侧相邻的位置处并且包括喷射端口的入口。侧面具有比底座面更急剧的斜率并且与底座面同轴。底面是弯曲形状并且在侧面的轴向前端侧处覆盖袋状室。侧面和底面平滑地连接到彼此。

在包括喷嘴体的轴线的横截面中，侧面和底座面都平滑地连接到内切侧面和底座面的圆的圆弧。针状件的与底座部的前端侧相邻的部分是圆锥，其具有朝向圆锥的轴向前端侧减小的直径。

因此，在底座面或侧面上没有拐角，并且底座面和侧面形成一个弯曲面。因此，减少了从介于底座面与底座部之间的间隙到出口产生燃料的喷射流的分离。而且，不存在从该间隙到入口的燃料的流动通道面积急剧扩大的部分。由于能够减少在袋状室中产生的气穴，即使当喷射量显著小以至于喷射端口不使得喷射流节流时，也就是，即使当升程量是显著小的值时，也提高了喷射流的流动系数并且能够维持燃料的喷雾的渗透性。

附图说明

从下面的参考附图作出的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：

图1是示出根据本发明的第一实施例的燃料喷射喷嘴的轮廓的图；

图2是图1的区域II的放大图；

图3是图2的区域III的放大图；

图4A是示出根据第一实施例在升程量处于底座节流状态的范围中的情况下相对距离的图；

图4B是示出根据第一实施例在升程量处于底座节流状态的范围中的情况下流动通道面积与相对距离之间的关系的图；

图5是示出第一常规喷嘴的一部分的图；

图6是示出第二常规喷嘴的一部分的图；

图7是示出根据第一实施例分别在燃料喷射喷嘴、第一常规喷嘴和第二常规喷嘴中相对距离与流动通道面积之间的关系的图；

图8是示出根据第一实施例当升程量处于底座节流状态的范围中时，燃料喷射喷嘴的最大流动通道扩大率、第一常规喷嘴的最大流动通道扩大率和第二常规喷嘴的最大流动通道扩大率的图；

图9是示出根据第一实施例分别在燃料喷射喷嘴、第一常规喷嘴和第二常规喷嘴中最小节流部的流动通道面积与升程量L之间的关系的图；

图10是示出根据本发明的第二实施例燃料喷射喷嘴的一部分的图；和

图11是示出根据第二实施例，当升程量处于底座节流状态的范围中时，燃料喷射喷嘴和第一常规喷嘴中的轴向距离与流动通道面积之间的关系的图。

具体实施方式

将在下文中参考附图描述本发明的实施例。在各个实施例中，对应于前述实施例描述的物体的部分可以被分配相同的附图标记并且可以省略对于所述部分的冗余说明。当在实施例中仅仅描述构造的一部分时，另一前述实施例可以适用于所述构造的其他部分。即使没有明确描述各个部分能够组合，所述各个部分也能够组合。即使没有明确描述各个实施例能够组合，只要组合没有损害，所述各个实施例也能够组合。

(第一实施例)

根据本发明的第一实施例，燃料喷射喷嘴开口以喷射燃料。在下文中，燃料喷射喷嘴被称为喷嘴1。喷嘴1和驱动所述喷嘴1以打开或关闭的致动器(未示出)对应于燃料喷射器。燃料喷射器被安装到例如内燃机(未示出)以将高压燃料直接喷射到内燃机的汽缸中。高压燃料具有超过100MPa的压力。

致动器控制施加到喷嘴1的阀体从而驱动阀体的背压。根据该实施例，阀体是针状件2。致动器通过利用由线圈(未示出)的通电而产生的磁力打开或关闭背压室(未示出)而控制背压。

燃料喷射器、加压并排出燃料的进给泵(未示出)和储存从进给泵排出的燃料的蓄积器(未示出)对应于燃料供应装置。在燃料供应装置中，燃料从蓄积器分配到汽缸。

如图1所示，喷嘴1包括具有圆筒形的喷嘴体3和容置在喷嘴体3中的针状件2。针状件2可在喷嘴体3的轴向方向相对于喷嘴体3的内周滑动。喷嘴1通过使得针状件2在喷嘴体3的轴向方向相对于喷嘴体3的内周滑动而启动或停止燃料喷射。

针状件2包括在喷嘴体3的轴向方向上由喷嘴体3可滑动地支撑的可滑动轴部2a、圆锥形的并且主要用作阀体的端部2b和设置在可滑动轴部2a与端部2b之间的柱状部2c。

喷嘴体3的内周是细长管状并且具有闭合的端部。而且，喷嘴体3的内周具有沿喷嘴体3的径向方向扩大的部分。在这种情况下，暂时储存将要被喷射的燃料的部分称为燃料储存部4。

可滑动地支撑可滑动轴部2a的滑动孔5由喷嘴体3的内周的与燃料储存部4的轴向基端侧相邻的区域形成。圆环管形的并且接收端部2b和柱状部2c的第一燃料通道6通过喷嘴3的内周的与燃料储存部4的轴向前端侧相邻的区域形成。喷嘴体3还包括连接到燃料储存部以将从蓄积器接收的燃料引入燃料储存部4的第二燃料通道7。

将参考图2和图4描述喷嘴1。

喷嘴1通过使得针状件2的底座部10从喷嘴体3的内周上的底座面9移除或落座于所述底座面9上而启动或停止。通过设置在底座面9的轴向前端侧的位置处的喷射端口11而执行燃料喷射。由于致动器驱动针状件，底座部10从底座面9移除或落座于底座面9上。

底座面9是渐细的形状并且底座面9的直径朝向底座面9的轴向前端侧减小。袋状室12设置在与底座面9的前端侧相邻的位置处并且包括喷射端口11的入口11a。入口11a称为喷射端口入口11a。形成袋状室12的内壁面包括侧面15和底面16。在这种情况下，内壁面称为袋状面14。侧面15是具有比底座面9更急剧的斜率的表面并且与底座面9同轴。底面16是弯曲的形状，其在侧面15的轴向前端侧处覆盖袋状室12。而且，侧面15和底面16平滑地连接到彼此。喷射端口入口11a被设置以跨越侧面15和底面16。侧面15是圆柱形面并且底面16是朝向轴向前端侧突出的半球面。

在包括喷嘴体3的轴线3α的横截面x中，底座面9和侧面15都平滑地连接到内切底座面9和侧面15的圆的圆弧。喷嘴体3的内周包括在横截面x中是所述圆弧的袋状部17。底座部10在此落座于底座面9上的落座位置18与袋状部17的上游端17a之间的第一距离L1被建立以满足强度要求。鉴于减小在喷射端口11中产生的气穴，袋状部17的下游端17b与喷射端口入口11a之间的第二距离L2被设置为大于或等于0.2mm的值。

底座部10布置在针状件2的端部2b中。端部2b的外周面包括彼此同轴的第一圆锥面20a和第二圆锥面20b。第一圆锥面20a放置在第二圆锥面20b的前端侧的位置处并且与第二圆锥面20b连接。第一圆锥面20a的倾斜边缘与针状件2的轴线2α之间的角度大于第二圆锥面20b的倾斜边缘与针状件2的轴线2α之间的角度。第一圆锥面20a与第二圆锥面20b的交线21a是垂直于轴线2α的圆并且用作底座部10。

针状件2的与底座部10的前端侧相邻的部分是圆锥，其具有朝向圆锥的轴向前端侧减小的直径。

当底座部10落座于底座面9上时，针状件2的端部突出到袋状室12中这样的位置，在所述位置处，针状件2的端部在径向方向上与喷射端口入口11a相对。在这种情况下，针状件2的端部是第一圆锥面20a的顶点。

如图4A所示，当底座部10被从底座面9移除时，产生从介于底座面9与底座部10之间的第一间隙23到喷射端口11的出口11b的燃料的喷射流，并且燃料通过喷射端口11喷射。喷射端口11的出口11b称为喷射端口出口11b。具有最小的流动通道面积的最小节流部根据底座部10与落座位置18之间的在轴向方向上的轴向距离而朝向底座部10的前端侧变化。在这种情况下，轴向距离是针状件2的升程量L。

当在底座部10从底座面9移除之后升程量L显著小时，第一间隙23成为最小节流部。在这种情况下，喷射流由第一间隙23节流的状态称为底座节流状态。当升程量L变得更大时，介于底座面9与第一圆锥面20a之间的第二间隙24成为最小节流部。在这种情况下，喷射流由第二间隙24节流的状态称为顶点节流状态。当升程量L达到如图9所示的参考值Lc时，喷射端口11成为最小节流部。在这种情况下，喷射流由喷射端口11节流的状态称为喷射端口节流状态。

此外，升程量L对应于第一间隙23的尺寸。

根据第一实施例的喷嘴1，在包括喷嘴体3的轴线3α的横截面x中，底座面9和侧面15都平滑地连接到内切底座面9和侧面15的圆的圆弧。而且，针状件2的与底座部10的前端侧相邻的部分是圆锥，其具有朝向圆锥的轴向前端侧减小的直径。

因此，在底座面9或侧面15上没有拐角，并且底座面9和侧面15形成一个弯曲面。因此，减少了从介于底座面9与底座部10之间的第一间隙23到喷射端口出口11b的燃料喷射流的分离的产生。而且，不存在从第一间隙23到喷射端口入口11a的燃料的流动通道面积急剧扩大的部分。由于能够减少在袋状室12中产生的气穴，即使当喷射量十分小以至于喷射端口11不使得喷射流节流时，也就是，即使当在底座节流状态或顶点节流状态下升程量L是显著小的值时，也提高了喷射流的流动系数并且能够维持燃料的喷雾的渗透性。

将通过与第一常规喷嘴1A和第二常规喷嘴1B比较来描述第一实施例的喷嘴1的效果。此外，与第一实施例的部分或部件基本上相同的部分或部件通过相同的附图标记表示并且将不再重复相同的描述。

如图5所示，端部2b的外周面包括第一圆锥面20a、第二圆锥面20b和第三圆锥面20c。第一圆锥面20a放置在第二圆锥面20b的前端侧的位置处并且与第二圆锥面20b连接。第二圆锥面20b放置在第三圆锥面20c的前端侧的位置处并且与第三圆锥面20c连接。第一圆锥面20a的倾斜边缘与针状件2的轴线2α之间的角度大于第二圆锥面20b的倾斜边缘与针状件2的轴线2α之间的角度。第二圆锥面20b的倾斜边缘与针状件2的轴线2α之间的角度大于第三圆锥面20c的倾斜边缘与针状件2的轴线2α之间的角度。

在第一常规喷嘴1A的袋状室12中，侧面15和底座面9不平滑地连接到彼此。具体地，拐角直接地置于侧面15与底座面9之间以至于侧面15与底座面9相交。底面16具有与喷嘴1相同的形状，所述底面16是半球面并且朝向轴向前端侧突出，并且喷射端口入口11a具有与喷嘴1相同的形状，所述喷射端口入口11a被设置以跨越侧面15和底面16。

如图6所示，在第二常规喷嘴1B中，端部2b具有与喷嘴1相同的形状，并且袋状室12具有与第一常规喷嘴1A相同的形状。

此外，在喷嘴1、第一常规喷嘴1A和第二常规喷嘴1B中，底座部10的直径、侧面15的直径和底座角度分别设置为相同的值。底座角度是放置在底座部10的基端侧的位置处的截头圆锥面的倾斜边缘与针状件2的轴线2α之间的角度。截头圆锥面是喷嘴1的第二圆锥面20b、第一常规喷嘴1A的第三圆锥面20c或第二常规喷嘴1B的第二圆锥面20b。

如图4B和图7所示，分别示出了喷嘴1、第一常规喷嘴1A和第二常规喷嘴1B中相对距离与流动通道面积之间的关系。在这种情况下，相对距离是相对于落座位置18沿轴向朝向喷射端口11的距离，并且升程量L是喷射流在底座节流状态下节流的预定值Lx。

粗体虚线表示多个喷射端口11的流动通道的截面面积的总和。在喷嘴1中落座位置18与喷射端口11a之间的中间距离基本上等于在第二常规喷嘴1B中的中间距离，并且在第一常规喷嘴1A中的中间距离小于在喷嘴1中的中间距离和在第二常规喷嘴1B中的中间距离。

图8是示出当升程量L是预定的值Lx时，基于图7所示的关系，喷嘴1的最大流动通道扩大率、第一常规喷嘴1A的最大流动通道扩大率和第二常规喷嘴1B的最大流动通道扩大率的图。

图9是分别示出在喷嘴1、第一常规喷嘴1A和第二常规喷嘴1B中，最小节流部的流动通道面积与升程量L之间的关系的图。

根据图7所示的关系，喷嘴1的流动通道面积具有小于第一常规喷嘴1A或第二常规喷嘴1B的流动通道面积的增大率。而且，根据图8所示的最大流动通道扩大率，喷嘴1具有小于第一常规喷嘴1A或第二常规喷嘴1B的值。因此，由于喷嘴1的流动通道的扩大率小于第一常规喷嘴1A或第二常规喷嘴1B的扩大率，能够减少气穴的产生。

根据图9所示的关系，当升程量L在顶点节流状态的范围内时，袋状部17的上游端17a成为如图4A所示的喷嘴1中的最小节流部，并且侧面15的上游端15a成为如图6所示的第二常规喷嘴1B中的最小节流部。由于上游端17a具有大于上游端15a的直径，在喷嘴1中从顶点节流状态开始到喷射端口节流状态开始的第一时间显著小于在第二常规喷嘴1B中的第一时间。

由于如图4A所示的喷嘴1的端部2b比如图5所示的第一常规喷嘴1A的端部2b更深地插入袋状室12中，能够容易地减小袋状室12的容量。因此，喷嘴1中用于增大袋状室12中的燃料压力的第二时间比第一常规喷嘴1A中的第二时间更容易地减小。因此，喷嘴1中的第一时间比第一常规喷嘴1A中的第一时间更容易地减小。

当升程量L在顶点节流状态的范围中时，由于由第二间隙24节流的燃料流流入袋状室12中，容易在袋状室12中产生气穴。因此，优选顶点节流状态的第三时间短以通过限制流动系数的恶化而维持喷雾的渗透性。

因此，喷嘴1具有这样的构造，所述构造相对于第一常规喷嘴1A和第二常规喷嘴1B减少气穴的产生并且限制流动系数的恶化。

(第二实施例)

如图10所示，在根据第二实施例的喷嘴1中，针状件2在轴向方向上的端部是具有平行于轴线2α的圆柱面的柱状部26。圆柱面是针状件2的外周面。针状件2具有从底座部10朝向柱状部26减小的外周直径。第一圆锥面20a和柱状部26的外周面平滑地连接到彼此。袋状面14具有与第一实施例的袋状面相同的形状。

柱状部26的外周面在径向方向上与袋状面14相对以形成具有圆筒形并且具有环形的横截面A的通道。在这种情况下，通道用于喷射流，也就是，喷射流流经所述通道。在喷嘴1从顶点节流状态向喷射端口节流状态移动的预定时间段中，放置在喷射端口入口11a的轴向基端11ae处的横截面A的节流面积S1等于喷射端口11的流动通道的总面积S2。在这种情况下，具体地，升程量L在从Lc-m到Lc+n的范围内并且m和n是预定的正值。

在喷嘴1的阀打开操作中，当底座部10与底座面9分离时，在从升程量L达到Lc-m的时间点到升程量L达到Lc+n的时间点的时间段中，节流面积S1变得等于总面积S2。此外，m设置为大于零并且小于参考值Lc，并且n设置为大于零并且小于Lmax。在这种情况下，Lmax是升程量L的最大值。

因此，该实施例的喷嘴1与第一实施例的喷嘴1在以下方面相同，即，减少了在袋状室12中产生的气穴并且能够在小的升程量中维持喷雾的渗透性。根据该实施例的喷嘴1，由于节流面积S1等于总面积S2，由与喷射端口入口11a相邻的袋状面14引入的燃料的流动和流经喷射端口11的燃料的流动具有相同的通道截面面积。

因此，即使当在升程量小的情况下燃料从袋状室12流入喷射端口11中时，如图11所示，流动通道截面面积也不改变，并且能够通过限制流动系数的恶化而维持喷雾的渗透性。

图11是分别示出喷嘴1和第一常规喷嘴1A中相对距离与流动通道面积之间的关系的图。

(其他实施例)

喷嘴1的构造不局限于上述实施例，能够施加各种修改。

根据上述实施例，在喷嘴1中，袋状面14的侧面15是圆柱形，并且底面16是朝向轴向前端侧突出的半球面。然而，侧面15可以是具有比底座面9更急剧斜率的圆锥面并且底面16可以是圆锥面。

根据第二实施例，在喷嘴1中，柱状部26的外周面是圆柱面。然而，柱状部26的外周面可以是棱柱面。

Claims (2)

1.一种燃料喷射喷嘴，其包括：

圆筒形的喷嘴体(3)；

接收在所述喷嘴体中的针状件(2)，所述针状件能够在所述喷嘴体的轴向方向上相对于所述喷嘴体的内周滑动，其中

所述喷嘴体的所述内周包括底座面(9)，

所述针状件包括底座部(10)，

所述底座部(10)从所述底座面(9)移除或落座于所述底座面(9)上，以启动或停止利用设置在所述底座面(9)的轴向前端侧处的喷射端口(11)的燃料喷射，

所述底座面是渐细的形状，

所述底座面的直径朝向所述底座面的所述轴向前端侧减小，

袋状室(12)设置在与所述底座面的所述前端侧相邻的位置处，

所述袋状室包括所述喷射端口的入口(11a)，

限定所述袋状室的袋状面(14)包括侧面(15)和底面(16)，所述侧面具有比所述底座面更急剧的斜率并且与所述底座面同轴，

所述底面是弯曲的形状并且在所述侧面的轴向前端侧处覆盖所述袋状室，

所述侧面和所述底面平滑地连接到彼此，

所述针状件的与所述底座部的前端侧相邻的一部分是圆锥，其具有朝向所述圆锥的轴向前端侧减小的直径，和

在包括所述喷嘴体的轴线(3α)的横截面(x)中，所述侧面和所述底座面都平滑地连接到内切所述侧面和所述底座面的圆的圆弧(17)。

2.一种燃料喷射喷嘴，其包括：

圆筒形的喷嘴体(3)；

接收在所述喷嘴体中的针状件(2)，所述针状件能够在所述喷嘴体的轴向方向上相对于所述喷嘴体的内周滑动，其中

所述喷嘴体的所述内周包括底座面(9)，

所述针状件包括底座部(10)，

所述底座部(10)从所述底座面(9)移除或落座于所述底座面(9)上，以启动或停止利用设置在所述底座面(9)的轴向前端侧处的喷射端口(11)的燃料喷射，

从介于所述底座面与所述底座部之间的间隙向所述喷射端口的出口(11b)流动的喷射流的最小节流部具有最小的流动通道面积，当所述针状件的升程量(L)成为参考值Lc时，所述最小节流部为所述喷射端口，

所述底座面是渐细的形状，

所述底座面的直径朝向所述底座面的所述轴向前端侧减小，

袋状室(12)设置在与所述底座面的所述前端侧相邻的位置处，

所述袋状室包括所述喷射端口的入口(11a)，

限定所述袋状室的袋状面(14)包括侧面(15)和底面(16)，所述侧面具有比所述底座面更急剧的斜率并且与所述底座面同轴，

所述底面是弯曲的形状并且在所述侧面的轴向前端侧处覆盖所述袋状室，

所述侧面和所述底面平滑地连接到彼此，

在包括所述喷嘴体的轴线(3α)的横截面(x)中，所述侧面和所述底座面都平滑地连接到内切所述侧面和所述底座面的圆的圆弧(17)，

所述针状件还包括设置在所述底座部的轴向前端侧处并且具有平行于所述针状件的轴线(2α)的外周面的柱状部(26)，

所述针状件具有从所述底座部朝向所述柱状部减小的外周直径，

所述底座部和所述柱状部的所述外周面平滑地连接到彼此，

所述柱状部的所述外周面在所述喷嘴体的径向方向上与所述袋状面相对以限定燃料喷射流的通道，所述通道具有圆筒形状并且具有环形的横截面(A)，和

当所述升程量(L)在从Lc-m到Lc+n的范围内时，其中m和n是预定的正值，位于所述喷射端口的所述入口的轴向基端(11ae)处的所述横截面的面积S1等于作为多个所述喷射端口的所述流动通道的总和的面积S2。