CN102165178A

CN102165178A - 内燃机的燃料喷射阀及其制造方法

Info

Publication number: CN102165178A
Application number: CN2008801312501A
Authority: CN
Inventors: 桥诘刚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2011-08-24
Also published as: JPWO2010035311A1; EP2333307A1; EP2333307A4; WO2010035311A1; JP5257456B2

Abstract

本发明提供一种内燃机的燃料喷射阀，在该内燃机的燃料喷射阀中，从喷孔到燃烧室壁面的距离越短，则燃料的喷射角度变得越大。在具有多个喷孔、向内燃机的燃烧室喷射燃料的内燃机的燃料喷射阀(1)中，对应于喷孔和燃烧室壁面(210)的距离，对每个喷孔设定喷孔壁面的表面粗糙度。若表面粗糙度变化，则燃料的流动的紊流程度变化，因此，燃料的喷射角度变化。

Description

内燃机的燃料喷射阀及其制造方法

技术领域

本发明涉及内燃机的燃料喷射阀及其制造方法。

背景技术

内燃机的向气缸内直接进行燃料喷射的燃料喷射阀存在由于进气阀及排气阀的设置位置而不能设置在燃烧室的中心轴线上的情况。例如，在每一个气缸分别配置一个进气阀及一个排气阀的内燃机中，为了确保进气及排气的流量，将进气阀及排气阀形成得较大。因此，有必要使燃料喷射阀的设置位置偏离气缸的中心轴。另一方面，在将燃烧室形成于活塞的上表面的情况下，在活塞的结构上能够形成燃烧室的位置受到限制。因此，存在不能在燃烧室的中心轴线上配置燃料喷射阀的情况。

这里，在配有多个喷孔、呈放射状喷射燃料的燃料喷射阀中，在不以燃烧室的中心轴为中心地配置喷孔的情况下，从各个喷孔到燃烧室壁面的距离对于每个喷孔是不同的。因此，存在着若从各个喷孔相同地喷射燃料，则由从喷孔到燃烧室壁面的距离短的喷孔喷射的燃料会附着到燃烧室壁面上的危险。另外，存在气缸内的混和气体的空燃比变得不均匀，产生烟尘，或者排出HC的危险。对此，已知调节燃烧室形状或燃料的喷射方向、以便均匀地供应燃料的技术(例如，参照专利文献1)。

另外，为了抑制燃料附着到燃烧室壁面上，还设想越接近燃烧室壁面则越缩小喷孔孔径。然而，若缩小喷孔孔径，则由于燃料从喷孔扩散的角度(喷雾角度)变小，因而，为了使空燃比均匀，有必要增多喷孔数量。这样的燃料喷射阀，制造工艺变得复杂，成本也上升。

专利文献1：日本特开平06-221163号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供一种从喷孔到燃烧室壁面的距离越短，则燃料的喷雾角度变得越大的内燃机的燃料喷射阀。

为了实现上述课题，根据本发明的内燃机的燃料喷射阀采用下述措施。即，

一种内燃机的燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具有多个喷孔，并且向内燃机的燃烧室喷射燃料，其特征在于，

对应于喷孔与燃烧室壁面的距离，对每个喷孔设定喷孔壁面的表面粗糙度。

该表面粗糙度是在喷孔内燃料所接触的部位、即燃料流通的部位处的表面粗糙度。这里，若增大喷孔壁面的表面粗糙度，则燃料流动的紊流变得越大，因此，燃料从喷孔流出时以更大的角度扩散。即，喷雾角度变得越大。另外，由于燃料扩散的角度越大则燃料的势头越弱，燃料的贯穿力(穿透力)降低，因而，该燃料的到达距离变短。即，燃料向燃烧室壁面的附着变得困难。这样，由于燃料喷雾的形态因喷孔壁面的表面粗糙度而变化，所以通过对应于从喷孔到燃烧室壁面的距离来设定表面粗糙度，能够抑制燃料向燃烧室壁面的附着。

表面粗糙度可以用算术平均粗糙度、最大高度、或十点平均粗糙度等表示。这些数值越大，则表面越粗糙。另外，表面粗糙度也可以与表面的起伏等相一致地作为表面性状来表示。例如，如果起伏大，则燃料流动的紊流也变大，因而，喷雾角度变大。即，起伏越大，则喷雾角度变得越大，燃料的贯穿力变得越小。

另外，所谓喷孔和燃烧室壁面的距离，是指例如至位于喷孔的中心轴的延长线上的燃烧室壁面的距离。这也可以是至位于燃料喷雾的中心的行进方向上的燃烧室壁面的距离。

而且，在本发明中，所述喷孔和燃烧室壁面的距离越短，则可以使所述喷孔壁面的表面粗糙度越大。

即，由于喷孔壁面的表面粗糙度越大，则燃料越以更宽的角度喷射，贯穿力也变弱，因而，即使喷孔和燃烧室壁面的距离变短该燃料也难以附着到该燃烧室壁面上。另外，由于喷雾范围从喷孔看向横向扩大，所以不必使喷孔的数量增加。另外，表面粗糙度可以对应于喷孔和燃烧室壁面的距离无级地增大，或者也可以每隔一定程度的距离分级地增大。

另外，在本发明中，所述喷孔和燃烧室壁面的距离越短，则可以使所述喷孔与相邻喷孔的间隔越大。

即，由于喷孔和燃烧室壁面的距离越短，燃料的喷雾范围从喷孔看越向横向扩大，所以以各喷雾不重叠的方式加长喷孔间的距离。借此，能够抑制出现空燃比过低的部位。喷孔的间隔可以对应于喷孔和燃烧室壁面的距离无级地增大，也可以分级地增大。

在本发明中，所述燃料喷射阀可以配置于偏离内燃机的燃烧室的中心轴的位置。

当燃料喷射阀位于内燃机的燃烧室的中心轴时，从燃料喷射阀的中心轴到燃料的喷射方向上的燃烧室壁面的距离在任何一处都是相等的。即，所谓偏离内燃机的燃烧室的中心轴，是指燃料喷射阀的喷孔不以燃烧室的中心轴为中心进行配置。因此，从燃料喷射阀的喷孔到燃烧室壁面的距离随喷孔而变化。这叫做距燃料喷射阀的距离对应于喷射方向而不同。

在这样的情况下，若对应于从喷孔到燃烧室壁面的距离设定各个喷孔壁面的表面粗糙度，则能够抑制燃料附着到燃烧室壁面上。另外，若与此同时设定喷孔的间隔，则能够抑制空燃比过低的部位的产生。

另外，为了实现上述课题，可以采用下述的内燃机的燃料喷射阀的制造方法。即，根据本发明的内燃机的燃料喷射阀的制造方法，其特征在于，包括如下工序：即，当通过使浆料在内燃机的燃料喷射阀的喷孔中流动来研磨喷孔壁面时，从假定将燃料喷射阀安装到内燃机上时的喷孔至燃烧室壁面的距离越短，则使浆料的量越少。

这里，若减少研磨喷孔壁面时用于研磨的浆料的量，则由于研磨的程度变低，因而，喷孔的表面粗糙度变大。即，浆料的量和喷孔的表面粗糙度之间存在相关关系。对于浆料的量，可以通过对每个喷孔改变每单位时间的流量来进行调节，也可以通过对每个喷孔改变浆料的总量来进行调节。另外，也可以对每个喷孔改变使浆料流通的时间。

例如，可以通过改变用浆料研磨前的喷孔孔径来改变每单位时间的浆料的流量。即，由于越缩小喷孔孔径，则浆料越难以流动，所以表面粗糙度变得越大。而且，当假定安装了燃料喷射阀时，若对应于从喷孔到燃烧室壁面的距离来设定例如喷孔孔径，则能够获得与该距离相对应的表面粗糙度。

采用根据本发明的内燃机的燃料喷射阀，从喷孔到燃烧室壁面的距离越短，则越能够加大燃料的喷雾角度。借此，由于燃料的贯穿力变小，所以能够抑制燃料附着到燃烧室壁面上。

附图说明

图1是表示根据实施例的燃料喷射阀和活塞的位置关系的图。

图2是根据实施例的燃料喷射阀的前端附近的纵剖视图。

图3是从内燃机的上方观察燃料被从根据实施例的燃料喷射阀喷射时的喷雾的图。

图4是表示根据实施例的燃料喷射阀的制造流程的流程图。

附图标记说明

1 燃料喷射阀

2 活塞

11 喷孔

21 燃烧室

22 燃烧室的中心轴

23 活塞的中心轴

110喷孔壁面

210燃烧室壁面

具体实施方式

下面，基于附图说明根据本发明的内燃机的燃料喷射阀的具体的实施方式。

实施例1

图1是表示根据本实施例的燃料喷射阀1和活塞2的位置关系的图。该图1是当活塞2位于上止点附近时、将活塞2沿气缸轴方向截断的剖视图。在活塞2的上表面形成使该上表面的一部分向活塞2的内部凹入的燃烧室21。该燃烧室21以由与活塞2的中心轴正交的面所形成的截面为圆形的方式形成。而且，燃烧室21的中心轴22和活塞2的中心轴23平行且间隔开。

燃料喷射阀1被与燃烧室21的中心轴22间隔开地安装。在此，图2是根据本实施例的燃料喷射阀1的前端附近的纵剖视图。根据本实施例的燃料喷射阀1配备有8个喷孔11。而且，当活塞2处于上止点附近时，从燃料喷射阀1向燃烧室21内喷射燃料。

另外，图3是从内燃机上方观察从根据本实施例的燃料喷射阀1喷射燃料时的喷雾的图。燃料以放射状喷射。从各个喷孔11喷射的燃料的喷雾的形态对应于从该喷孔11到燃烧室壁面210的距离而变化。

而且，在本实施例中，通过在制造燃料喷射阀1时调节喷孔壁面110的表面粗糙度，改变燃料的喷雾角度。对应于喷孔11和燃烧室壁面210的距离，设定各个喷孔壁面110的表面粗糙度。这时，喷孔11和燃烧室壁面210的距离越短，则使喷孔壁面110的表面粗糙度越大。

在图3中，从形成喷雾E的喷孔11到燃烧室壁面210的距离(图3中的Y)最短，对应于喷雾F、G、H的顺序的喷孔11到燃烧室壁面210的距离变长。而且，从形成喷雾I的喷孔11到燃烧室壁面210的距离(图3中的Z)最长。即，图3中与喷雾E相对应的喷孔壁面110的表面粗糙度最大，使对应于喷雾F、G、H、I的顺序的喷孔壁面110的表面粗糙度减小。在此，喷孔壁面110的表面粗糙度越大，则燃料通过时的紊流变得越大，因而，从喷孔11向外部流出的燃料以更大的角度扩散。即，燃料的喷雾角度变大。因此，燃料的喷雾角度按照EE、FF、GG、HH、II的顺序减小。而且，燃料的喷雾角度越大，则燃料的贯穿力变得越小，燃料的到达距离变得越短。即，喷雾范围按照E、F、G、H、I的顺序，宽度变窄，且向行进方向变长。

这样，将喷孔11形成为从喷孔11到燃烧室壁面210的距离越短、则燃料的喷雾范围越从喷孔以大的角度扩散。

另外，在本实施例中，以从各个喷孔11喷射的燃料的喷雾范围不重叠的方式确定各个喷孔11与相邻喷孔11的间隔。该间隔可以是从燃料喷射阀1的中心观察的各个喷孔11之间的角度。

即，在图3中，以相邻喷孔11的中心轴的角度按照A、B、C、D的顺序减小的方式来决定各个喷孔11的位置。

另外，通过在制造时对于每个喷孔11改变研磨喷孔11时所用的浆料的量，进行喷孔11的表面粗糙度的调节。另外，浆料是在液体中存在作为研磨剂的固体微粒的具有流动性的混合物。

例如，浆料的流量越小，则喷孔壁面110被研磨的程度变得越低，因而，表面粗糙度变大。即，通过对于每个喷孔11调节每单位时间的浆料的流量，可以调节表面粗糙度。对于喷孔11，首先进行开孔，然后，从燃料喷射阀1的内侧使浆料流通，进行研磨。

例如，通过调节喷孔11的大小，可以调节每单位时间的浆料的流量。即，喷孔11的直径越小，则浆料越难以流动，每单位时间的浆料的流量变得越小。因此，喷孔孔径越小，则喷孔壁面110的表面粗糙度变得越大。

另外，例如，若通过堵塞一个喷孔11来切断浆料的流动，则与其它喷孔11相比，可以缩短浆料流动的时间，因此，可以增大表面粗糙度。

燃料的喷雾角度和表面粗糙度的关系可以通过实验等求出。另外，对于喷孔11的间隔、喷孔壁面110的表面粗糙度，可以通过实验求出最佳值。

其次，图4是表示根据本实施例的燃料喷射阀1的制造流程的流程图。

在步骤S101中，计算在将燃料喷射阀1安装于内燃机中的状态下从喷孔11到燃烧室壁面210的距离。这时，对于多个喷孔11的每一个计算出距离。

在步骤S102中，在燃料喷射阀1的前端部开孔。例如，采用钻头开孔。这时，在步骤S101中计算出的距离越短，则将喷孔孔径形成得越小。预先通过实验等求出该距离与喷孔孔径的关系。

在步骤S103中，向燃料喷射阀1的内部供应浆料。借此，由于浆料从喷孔11流出，从而进行喷孔壁面110的研磨。而且，由于浆料的流量因喷孔孔径而变化，所以各个喷孔壁面110的表面粗糙度变化。按照预先设定的时间进行浆料的供应。

而且，在喷孔壁面110的研磨完毕之后，通过装入其它部件，完成燃料喷射阀1。这样，包含了从当假定将燃料喷射阀1安装到了内燃机上时的喷孔11到燃烧室壁面210的距离越短、则越减少浆料的量的工序。

如上面所说明的那样，根据本实施例，由于从喷孔11到燃烧室壁面210的距离越短，则使喷孔壁面110的表面粗糙度越大，因此，可以该距离越短则越加大燃料的喷雾角度。借此，由于能够缩短燃料的到达距离，所以能够抑制燃料向燃烧室壁面210附着。另外，由于与燃料向横向扩散的程度相应地加长至相邻喷孔11的距离，所以能够抑制来自各个喷孔11的喷雾重叠。借此，能够均匀地向燃烧室内供应燃料。因而，能够减少HC、PM的排出量。

另外，在本实施例中，虽然在活塞2上形成燃烧室21，但是，在将由活塞和气缸盖围成的范围作为燃烧室的情况下，也能够获得同样的效果。另外，也同样能够适用于在气缸盖等上形成副燃烧室、在该副燃烧室中配有燃料喷射阀的情况。进而，燃烧室的水平方向的截面也可以不是圆形的。即，只要与从喷孔到燃烧室壁面的距离相对应地决定喷孔内壁的表面粗糙度及喷孔的间隔即可。例如，在燃烧室的水平方向的截面为椭圆形的情况下，即使燃料喷射阀安装在燃烧室的中心轴上，由于喷孔的朝向不同，其到燃烧室壁面的距离也会发生变化。在这样的情况下，也可以与本实施例同样地适用本发明。

Claims

1.种内燃机的燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具有多个喷孔，并且向内燃机的燃烧室喷射燃料，其特征在于，

2.权利要求1所述的内燃机的燃料喷射阀，其特征在于，所述喷孔与燃烧室壁面的距离越短，则使所述喷孔壁面的表面粗糙度越大。

3.权利要求1或2所述的内燃机的燃料喷射阀，其特征在于，所述喷孔与燃烧室壁面的距离越短，则使所述喷孔与相邻喷孔的间隔越大。

4.权利要求1至3中任何一项所述的内燃机的燃料喷射阀，其特征在于，所述燃料喷射阀配置于偏离内燃机的燃烧室的中心轴的位置。

5.种内燃机的燃料喷射阀的制造方法，其特征在于，包括如下工序：即，当通过使浆料在内燃机的燃料喷射阀的喷孔中流动来研磨喷孔壁面时，从假定将燃料喷射阀安装到内燃机上时的喷孔至燃烧室壁面的距离越短，则使浆料的量越少。