CN104976006A - 燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

燃料喷射器(712)包括矫直燃料的流动的矫直区域(712a)和增大区域(712b)，所述增大区域是连接到矫直区域(712a)的下游端并且朝向增大区域(712b)的下游端增大所述流动的横截面面积的狭缝。燃料从增大区域的下游端喷射。当矫直区域的下游端的横截面面积表示为S1、增大区域的下游端的横截面面积表示为S2并且形状特性值表示为等于S2/S1的X时，形状特性值X设置为大于1.0并且小于或等于4.0。

Description

燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器。
背景技术
常规地，第一燃料喷射器具有恒定的内直径，或者第一燃料喷射器是具有朝向燃料的下游减小的直径的截头圆锥形状。
可替代地，根据JP-2005-131539A，第二燃料喷射器包括具有内壁面的喷射端口，所述内壁面设置有螺旋形状的突起部。流动通过喷射端口的燃料成为涡旋燃料并且被喷射为具有更大喷雾宽度的喷雾。
然而，由于从第一燃料喷射器喷射的燃料的喷雾的喷雾宽度小，燃料难以扩散以填充燃烧室。因此，燃烧室中的空气-燃料等值比的变动劣化。而且，由于喷雾宽度小，喷雾的穿透力大。因此，喷雾与燃烧室的壁面碰撞而冷却并且热效率劣化。
由于涡旋燃料从第二燃料喷射器喷射，燃烧室中的空气容易地与喷雾外边缘附近的喷雾中的涡旋燃料混合以成为稀的空气-燃料混合物。而且，由于燃烧室中的空气难以与喷雾中心附近的喷雾中的涡旋燃料混合，空气和涡旋燃料成为富的空气-燃料混合物。因此，燃烧室中的空气-燃料等值比的变动劣化。
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器，所述燃料喷射器能够通过抑制喷雾的微粒直径的变动而抑制空气-燃料等值比的变动并且能够得到大的喷雾宽度。
根据本发明的一方面，燃料喷射器包括喷嘴体和喷嘴针状件。喷嘴体包括将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的喷射端口。喷嘴针状件能够沿着喷嘴体的中心轴线相对于喷嘴体滑动以打开或关闭喷射端口。喷射端口包括矫直燃料的流动的矫直区域和增大区域，所述增大区域是连接到矫直区域的下游端并且朝向所述增大区域的下游端增大流动的横截面面积的狭缝。燃料从增大区域的下游端喷射。当矫直区域的下游端的横截面面积表示为S1、增大区域的下游端的横截面面积表示为S2并且形状特性值表示为等于S2/S1的X时，形状特性值X设置为大于1.0并且小于或者等于4.0。
因此，燃料喷射器能够抑制空气-燃料等值比的变动并且能够得到大的喷雾宽度。
附图说明
从下面的参考附图作出的详细描述，本发明的上述和其他目标、特征和优点将变得更加明显。在附图中：
图1是示出设置有根据本发明第一实施例的燃料喷射器的内燃机的前视图；
图2是示出图1的燃料喷射器的前视图；
图3是图2的区域III的放大图；
图4是沿着图3的箭头IV截取的横截面图；
图5是示出根据常规示例的燃料喷射器的喷雾的形状的图；
图6是示出根据第一实施例的燃料喷射器的喷雾的形状的图；
图7是示出根据第一实施例的燃料喷射器的喷雾特性的图；
图8是示出根据本发明第二实施例的燃料喷射器的喷射端口的形状的图；和
图9是沿着图8的线IX-IX截取的横截面图。
具体实施方式
将在下文中参考附图描述本发明的各个实施例。在各个实施例中，对应于前述实施例中描述的物体的部分可以被指定相同的附图标记，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中的一部分时，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可以被组合，所述部分可以被组合。即使没有明确描述各个实施例能够被组合，只要组合没有损害，则各个实施例可以部分地组合。
在下文中将参考附图描述本发明的实施例。此外，在下面的实施例中，基本上相同的部件和部件通过相同的附图标记表示。
(第一实施例)
将描述本发明的第一实施例。
如图1所示，内燃机1包括汽缸盖2、汽缸体3和活塞4，所述汽缸盖2、汽缸体3和活塞4形成燃烧室5。根据该实施例，内燃机1是压缩点火型内燃机。
汽缸体3的内周部设置有汽缸衬套6。活塞4的顶部设置有腔41，所述腔41是燃烧室5的一部分。
燃料喷射器7放置在汽缸盖2的与燃烧室5的中心轴线相邻的位置处。燃料喷射器7连接到蓄压高压燃料的共轨(未示出)并且将所述高压燃料喷射到燃烧室5。具体地，燃料喷射器7将从共轨供应的高压燃料喷射到腔41中。
如图2所示，燃料喷射器7包括基本上是筒形的喷嘴体71和基本上是柱形的喷嘴针状件72。
喷嘴体71包括高压燃料通道711和喷射端口712。高压燃料通道711是从共轨供应的高压燃料的通道。喷射端口712放置在高压燃料通道711的下游。燃料喷射器7通过喷射端口712将高压燃料喷射到内燃机1的燃烧室5中。根据该实施例，多个喷射端口712沿着喷嘴体71的周向方向放置。具体地，设置四个喷射端口712。每个喷射端口712的喷雾是放射状的。
喷嘴针状件72设置在喷嘴体71中并且能够沿着喷嘴体71的中心轴线z滑动地移动以打开或关闭喷射端口712。
如图3和图4所示，喷射端口712包括矫直高压燃料的流动的矫直区域712a以及增大区域712b，所述增大区域712b是连接到矫直区域712a的下游端并且朝向增大区域712b的下游端增大所述流动的横截面面积的狭缝。高压燃料从增大区域712b的下游端喷射。根据该实施例，增大区域712b的下游端是燃料喷射部。
矫直区域712a在所述流动的横截面中是圆形形状的并且在矫直区域712a中的所述流动的横截面面积恒定。矫直区域712a与增大区域712b同心。
增大区域712b在所述流动的横截面中是圆形形状的并且所述增大区域712b是截头圆锥形状的，所述截头圆锥形状具有朝向增大区域712b的下游以恒定的比率增大的直径。
流过增大区域712b的高压燃料的最外周部沿着增大区域712b的壁面流动。因此，高压燃料在流过增大区域712b的同时在增大区域712b中扩散，并且在燃烧室5中的喷雾大大地扩散。
矫直区域712a的下游端的横截面面积称为S1、增大区域712b的下游端的横截面面积称为S2并且横截面面积S2除以横截面面积S1称为形状特性值X。而且，矫直区域712a的下游端的直径称为d0并且增大区域712b的下游端的直径称为d1。横截面面积S1和横截面面积S2能够通过公式(1)和(2)计算。
S1＝π/4×d02...(1)
S2＝π/4×d12...(2)
如图5所示，在根据常规示例的燃料喷射器中，喷射端口712仅仅包括矫直区域712a。因此，当在燃料喷射器的燃料喷射开始之后已经经过1ms时，喷雾C具有最大喷雾宽度W1。如图6所示，在根据该实施例的燃料喷射器7中，喷射端口712包括矫直区域712a和增大区域712b。因此，当在燃料喷射器7的燃料喷射开始之后已经经过1ms时，喷雾C具有最大喷雾宽度W2。最大喷雾宽度W2除以最大喷雾宽度W1称为喷雾宽度参照Rw。
如图7所示，在形状特性值X大于1.0的区域中，喷雾宽度参照Rw大于1。在这种情况下，根据该实施例的燃料喷射器7的最大喷雾宽度W2大于根据常规示例的燃料喷射器的最大喷雾宽度W1。
在形状特性值X大于1.0并且小于或等于4.0的区域中，喷雾宽度参照Rw根据形状特性值X的增大而增大。在形状特性值X大于4.0的区域中，喷雾宽度参照Rw几乎不根据形状特性值X的增大而增大。
喷雾的空气-燃料等值比的变动根据形状特性值X的增大而减小。
在形状特性值X大于4.0的区域中，喷雾宽度参照Rw几乎不根据形状特性值X的增大而增大。在这种情况下，在增大区域712b中产生流动的分离。换言之，由于喷雾的微粒直径的变动劣化并且喷雾的空气-燃料等值比的变动劣化，不必使用形状特性值X大于4.0的区域。由于使用形状特性值X大于1.0并且小于或等于4.0的区域，抑制空气-燃料等值比的变动并且能够得到更大的喷雾宽度。
考虑到喷射端口712的加工精度，形状特性值X优选大于或等于1.2以使得能够肯定地得到更大的喷雾宽度。
根据该实施例，由于使用形状特性值X大于1.0并且小于或者等于4.0的区域，抑制了喷雾的空气-燃料等值比的变动并且能够得到更大的喷雾宽度。因此，均匀的空气-燃料混合物能够填充燃烧室5、能够提高热效率并且能够抑制排放。
由于喷雾的穿透力根据喷雾的喷雾宽度的增大而减小，因此抑制了喷雾与燃烧室5的壁面碰撞而被冷却。进一步，能够提高热效率。
由于矫直区域712a在所述流动的横截面中是圆形形状的并且在矫直区域712a中的所述流动的横截面面积是恒定的，因此简化了矫直区域712a的加工。
由于矫直区域712a与增大区域712b同心，当高压燃料从矫直区域712a流动到增大区域712b时，高压燃料在增大区域712b中均匀地扩散。因此，进一步抑制喷雾的空气-燃料等值比的变动。
根据该实施例，增大区域712b在所述流动的横截面中是圆形形状的并且所述增大区域712b是截头锥形状的，所述截头锥形状具有朝向增大区域712b的下游端以恒定比率增大的直径。然而，增大区域712b可以在所述流动的横截面中是圆形形状的并且增大区域712b是封套(wrapper)形状的，所述封套形状具有朝向增大区域712b的下游端急剧增大的直径。
(第二实施例)
将描述本发明的第二实施例。根据第二实施例，改变在第一实施例中增大区域712b的构造。该实施例的其他元件与第一实施例的那些元件相同。因此，将仅仅描述该实施例的上述不同的部分。
如图8和图9所示，增大区域712b是狭缝，所述狭缝具有在所述流动的横截面中为矩形形状的下游端。具体地，增大区域712b具有长边缘和短边缘。短边缘具有恒定的宽度并且长边缘具有朝向增大区域712b的下游端以恒定比率增大的长度。
称为Ly的增大区域712b的下游端的宽度等于矫直区域712a的直径d0，并且称为Lx的增大区域712b的下游端的长度大于矫直区域712a的直径d0。增大区域712b的下游端的横截面面积称为S2。横截面面积S2能够通过使用公式(3)计算。
S2＝Lx×Ly...(3)
增大区域712b具有拐角部，所述拐角部设置有具有恒定曲率半径R的弯曲面，并且增大区域712b能够容易地加工。恒定的曲率半径R被设置为小于宽度Ly的一半。
狭缝具有平行于增大区域712b的长边缘的纵向轴线x。纵向轴线x与中心轴线z以直角相交。换言之，纵向轴线x与中心轴线z之间的相交角度是90度。
根据上述构造，流过增大区域712b的高压燃料在平行于增大区域712b的长边缘的方向上扩散，并且在燃烧室5中的喷雾大大地扩散。喷雾在垂直于喷嘴体71的中心轴线z的方向上大大地扩散。
根据该实施例，能够得到与第一实施例相同的效果。
能够通过使得相交角度在从0度到90度的范围内改变而调节喷雾的扩散方向。例如，相交角度能够根据燃烧室5的形状而设置。
根据该实施例，增大区域712b是矩形形状的狭缝。然而，增大区域712b可以是正方形形状或者椭圆形形状的狭缝。
(其他实施例)
根据上述实施例，本发明适用于压缩点火型内燃机的燃料喷射器。然而，本发明能够适用于汽油直喷型内燃机的燃料喷射器。
根据上述实施例，矫直区域712a的横截面面积是恒定的。然而，矫直区域712a可以是具有朝向矫直区域712a的下游端减小的直径的截头圆锥形状的。在这种情况下，高压燃料容易从袋部向矫直区域712a平滑地流动。换言之，流动系数更大，并且高压燃料的流量增大。
本发明不局限于上述实施例并且能够适用于在本发明的权利要求的精神和范围内的各个实施例。
本发明不局限于上述实施例并且能够改变为在本发明的精神和范围内的各个实施例。
根据上述实施例，除了元件明确必要以外，用于构成上述实施例的元件并不是必需的。
根据上述实施例，数值被用于描述元件的数量，除了明确表示这个值是必需的以外，元件的值、元件的数量或者元件的范围不局限于指定的值。
根据上述实施例，除了明确表示元件的指定形状或者元件之间的指定关系是必需的以外，元件的形状或者元件之间的关系不被限制。
尽管已经参考实施例描述本发明，应理解的是，本发明不局限于所述实施例和构造。本发明意旨覆盖各种修改和等同布置。此外，尽管优选的各种组合和构造，包括更多、更少或者仅仅单个元件的其他组合和构造也在本发明的精神和范围内。

Claims (7)

1.一种燃料喷射器，其包括：
喷嘴体(71)，其包括将燃料喷射到内燃机的燃烧室(5)中的喷射端口(712)；
喷嘴针状件(72)，其能够沿着所述喷嘴体的中心轴线(z)相对于所述喷嘴体滑动以打开或关闭所述喷射端口，其中
所述喷射端口包括矫直区域(712)和增大区域(712b)，所述矫直区域(712)矫直所述燃料的流动，所述增大区域(712b)是连接到所述矫直区域(712a)的下游端的狭缝，并且所述增大区域(712b)朝向所述增大区域(712b)的下游端增大所述流动的横截面面积，所述燃料从所述增大区域的所述下游端喷射，以及
当所述矫直区域的下游端的横截面面积表示为S1、所述增大区域的下游端的横截面面积表示为S2并且形状特性值表示为等于S2/S1的X时，所述形状特性值X被设置为大于1.0并且小于或等于4.0。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中
所述矫直区域与所述增大区域同心。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其中
所述增大区域是截头圆锥形状。
4.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其中
所述增大区域是矩形形状、正方形形状或椭圆形状的狭缝。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射器，其中
所述狭缝的纵向轴线(x)与所述喷嘴体的所述中心轴线(z)之间的相交角度在从0度到90度的范围内。
6.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其中
所述矫直区域在所述流动的横截面中是圆形形状的，并且
在所述矫直区域中的所述流动的所述横截面是恒定的。
7.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其中
所述矫直区域是截头圆锥形状的，所述截头圆锥形状具有朝向所述矫直区域的所述下游端减小的直径。
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