專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥包括具有多個(gè)噴射孔的計(jì)量板，其中 已經(jīng)沿計(jì)量板內(nèi)壁面流動(dòng)的燃料通過(guò)噴射孔到達(dá)外部。在該燃料噴射閥中，噴射孔垂直于 計(jì)量板的板表面形成，于噴射孔的在沿著計(jì)量板的內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上的上游內(nèi)壁面 部分中形成朝噴射孔出口擴(kuò)展的挖空部分，從而能夠促進(jìn)燃料噴霧的霧化(見(jiàn)日本專利申 請(qǐng)公開(kāi) No. 2006-105003 (JP-A-2006-105003))。然而，需要對(duì)燃料噴射閥進(jìn)行噴射孔內(nèi)壁面的形狀方面的改進(jìn)以便于促進(jìn)燃料噴 霧的霧化。進(jìn)而，在沿計(jì)量板內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上形成兩個(gè)或更多噴射孔的情況下，等 等，根據(jù)噴射孔在計(jì)量板的內(nèi)壁面中的形成位置，流入噴射孔的燃料的流速會(huì)不同。這導(dǎo)致 燃料噴霧的顆粒直徑不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠促進(jìn)燃料噴霧的霧化的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥。本發(fā)明的第一方面涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥，包括具有至少一個(gè)噴射孔 的計(jì)量板，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥中，已經(jīng)沿計(jì)量板的內(nèi)壁面流動(dòng)的燃料通過(guò)形成于 計(jì)量板的內(nèi)壁面中的噴射孔入口流入噴射孔中、經(jīng)過(guò)噴射孔、并且通過(guò)形成于計(jì)量板的外 壁面中的噴射孔出口噴射。在該燃料噴射閥中，于噴射孔的在沿著計(jì)量板的內(nèi)壁面的燃料 流動(dòng)方向上的上游內(nèi)壁面部分中、從噴射孔入口的邊緣到噴射孔出口的邊緣形成有凹部。換言之，當(dāng)燃料噴射時(shí)，燃料在噴射孔入口的邊緣處與計(jì)量板內(nèi)壁面分離并流入 噴射孔，從而在凹部中產(chǎn)生負(fù)壓。存在于燃料噴射閥外側(cè)的氣體的一部分由于該負(fù)壓而流 入凹部中，并形成分離渦。噴射孔內(nèi)壁面的形狀為凹形。這允許流入氣體沿凹部的形狀流 動(dòng)，從而使氣體流動(dòng)阻力更小。因此，形成了更強(qiáng)的分離渦。分離渦使噴射孔中的燃料流道 變窄。這使得當(dāng)燃料被噴射到外側(cè)時(shí)燃料形成薄液膜。因此，促進(jìn)了燃料噴霧的霧化。在沿著計(jì)量板的內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上可以形成有包括上游噴射孔和下游噴 射孔的至少兩個(gè)噴射孔。在下游噴射孔中形成的凹部的最大曲率半徑可以設(shè)定為小于在上 游噴射孔中形成的凹部的最大曲率半徑。換言之，在沿計(jì)量板內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上形成有至少兩個(gè)噴射孔的情況下， 流入下游部分中形成的噴射孔中的燃料的流速比流入上游部分中形成的噴射孔中的燃料 的流速慢。因此，將下游噴射孔中形成的凹部的最大曲率半徑設(shè)定成小于在上游噴射孔中 形成的凹部的最大曲率半徑，從而使在下游噴射孔中形成的分離渦相對(duì)較強(qiáng)而使在上游噴 射孔中形成的分離渦相對(duì)較弱。其結(jié)果是，形成的分離渦的強(qiáng)度在上游噴射孔和下游噴射 孔中變得大致相等。因此，能夠減小燃料噴霧的顆粒直徑的不均勻度。可以在凹部的壁面上、于噴射孔入口與噴射孔出口之間以預(yù)定間隔形成有多個(gè)突起。在沿著計(jì)量板的內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上可以形成有至少兩個(gè)噴射孔。此外，在下游 噴射孔中形成的突起之間的間隔可以設(shè)定為小于在上游噴射孔中形成的突起之間的間隔。換言之，在沿計(jì)量板內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上形成有至少兩個(gè)噴射孔的情況下， 如上所述，流入下游部分中形成的噴射孔中的燃料的流速比流入上游部分中形成的噴射 孔 中的燃料的流速慢。因此，在下游噴射孔中形成的突起之間的間隔設(shè)定成小于在上游噴射 孔中形成的突起之間的間隔。因此，通過(guò)后面將描述的漣漪效應(yīng)，形成的分離渦的強(qiáng)度在上 游噴射孔和下游噴射孔之間變得大致相等。其結(jié)果是，能夠減小燃料噴霧的顆粒直徑的不 均勻度。于噴射孔入口的在沿著計(jì)量板的內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上的上游邊緣附近、在計(jì) 量板的內(nèi)壁面中可以形成有分離突起。分離突起的垂直于計(jì)量板的內(nèi)壁面的橫截面可以朝 著在沿著計(jì)量板的內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上的下游側(cè)變大。換言之，于噴射孔入口的在沿著計(jì)量板的內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上的上游邊緣附 近、在計(jì)量板的內(nèi)壁面中形成有分離突起，如呈楔形的分離突起，從而促進(jìn)流入噴射孔的燃 料的流動(dòng)分離。本發(fā)明的第二方面涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥，包括具有至少一個(gè)噴射孔 的計(jì)量板，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥中，已經(jīng)從計(jì)量板周圍部分沿計(jì)量板的內(nèi)壁面向內(nèi) 流動(dòng)的燃料通過(guò)形成于計(jì)量板的內(nèi)壁面中的噴射孔入口流入噴射孔中、經(jīng)過(guò)噴射孔、并且 通過(guò)形成于計(jì)量板的外壁面中的噴射孔出口噴射。在該燃料噴射閥中，于噴射孔的內(nèi)壁面 的在計(jì)量板的徑向方向上的外側(cè)部分中、從噴射孔入口的邊緣到噴射孔出口的邊緣形成有 凹部。換言之，當(dāng)燃料噴射時(shí)，燃料在噴射孔入口的邊緣處與計(jì)量板內(nèi)壁面分離并流入 噴射孔，從而在凹部中產(chǎn)生負(fù)壓。存在于燃料噴射閥外側(cè)的氣體的一部分由于該負(fù)壓而流 入凹部中，并形成分離渦。噴射孔內(nèi)壁面的形狀為凹形。這允許流入氣體沿凹部的形狀流 動(dòng)，從而使氣體流動(dòng)阻力更小。因此，形成了更強(qiáng)的分離渦。分離渦使噴射孔中的燃料流道 變窄。這使得當(dāng)燃料被噴射到外側(cè)時(shí)燃料形成薄液膜。因此，促進(jìn)了燃料噴霧的霧化。在計(jì)量板中可以形成有至少兩個(gè)噴射孔。在位于計(jì)量板的徑向方向上的內(nèi)側(cè)的噴 射孔中形成的凹部的最大曲率半徑可以設(shè)定為小于在位于計(jì)量板的徑向方向上的外側(cè)的 噴射孔中形成的凹部的最大曲率半徑。換言之，由于燃料沿計(jì)量板內(nèi)壁面從計(jì)量板的周邊向內(nèi)流動(dòng)，所以流入在計(jì)量板 徑向方向上的內(nèi)側(cè)形成的噴射孔中的燃料的流速比流入在徑向方向上的外側(cè)形成的噴射 孔中的燃料的流速慢。因此，將在位于計(jì)量板徑向方向上的內(nèi)側(cè)的燃料噴射孔中形成的凹 部的最大曲率半徑設(shè)定成小于在位于計(jì)量板徑向方向上的外側(cè)的噴射孔中形成的凹部的 最大曲率半徑，從而使在位于徑向方向上的內(nèi)側(cè)的噴射孔中形成的分離渦相對(duì)較強(qiáng)而使在 位于徑向方向上的外側(cè)噴射孔中形成的分離渦相對(duì)較弱。其結(jié)果是，形成的分離渦的強(qiáng)度 在位于徑向方向上的外側(cè)的噴射孔和位于徑向方向上的內(nèi)側(cè)的噴射孔中變得大致相等。因 此，能夠減小燃料噴霧的顆粒直徑的不均勻度。在凹部的壁面上、于噴射孔入口與噴射孔出口之間以預(yù)定間隔可以形成有多個(gè)突 起。可以在計(jì)量板中形成有至少兩個(gè)噴射孔。此外，在位于計(jì)量板的徑向方向上的內(nèi)側(cè)的 噴射孔中形成的突起之間的間隔可以設(shè)定為小于在位于計(jì)量板的徑向方向上的外側(cè)的噴射孔中形成的突起之間的間隔。換言之，由于燃料沿計(jì)量板內(nèi)壁面從計(jì)量板的周邊向內(nèi)流動(dòng)，如上所述，所以流入 在計(jì)量板徑向方向上的內(nèi)側(cè)形成的噴射孔中的燃料的流速比流入在計(jì)量板徑向方向上的 外側(cè)形成 的噴射孔中的燃料的流速慢。在位于計(jì)量板徑向方向上的內(nèi)側(cè)的噴射孔中形成的 突起之間的間隔設(shè)定成小于在位于計(jì)量板徑向方向上的外側(cè)的噴射孔中形成的突起之間 的間隔。因此，通過(guò)后面將描述的漣漪效應(yīng)，形成的分離渦的強(qiáng)度在位于徑向方向上的外側(cè) 的噴射孔和位于徑向方向上的內(nèi)側(cè)的噴射孔之間變得大致相等。其結(jié)果是，能夠減小燃料 噴霧的顆粒直徑的不均勻度。于噴射孔入口的在計(jì)量板的徑向方向上的外側(cè)邊緣附近、在計(jì)量板的內(nèi)壁面上可 以形成有分離突起。分離突起的垂直于計(jì)量板的內(nèi)壁面的橫截面可以朝著在計(jì)量板的徑向 方向上的內(nèi)側(cè)變大。換言之，于噴射孔入口的在計(jì)量板的徑向方向上的外側(cè)邊緣附近、在計(jì)量板的內(nèi) 壁面上形成有分離突起，如呈楔形的分離突起，從而促進(jìn)流入噴射孔的燃料的流動(dòng)分離。本發(fā)明的第三方面涉及一種具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥的燃料噴射孔的板。該 板包括在燃料噴射孔的內(nèi)壁面的位于板的徑向方向上的外側(cè)的部分中、從燃料噴射孔的入 口的邊緣到出口的邊緣形成的凹部。本發(fā)明能夠促進(jìn)燃料噴霧的霧化。


在參照附圖對(duì)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述中，將描述本發(fā)明的特征、 優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)及工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件，并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的燃料噴射閥的局部截面圖；圖2是示出沿圖1的箭頭Y方向觀察的燃料噴射閥的噴射孔的圖；圖3是圖1的圈C部分的放大圖；圖4是類似于圖3的視圖，示出了處于燃料噴射期間的根據(jù)實(shí)施方式的燃料噴射 閥中的噴射孔；圖5是示出處于燃料噴射期間的根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的燃料噴射閥中的噴 射孔的圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方式的燃料噴射閥中的噴射孔的圖；圖7是示出噴射孔的位置與顆粒直徑之間的關(guān)系的圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方式的燃料噴射閥中的噴射孔的圖；圖9A和9B是示出噴射孔中的凹部壁面上形成的突起的圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方式的噴射閥中的噴射孔的圖；以及圖11是示出處于燃料噴射期間的現(xiàn)有技術(shù)燃料噴射閥中的噴射孔的圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1示出了燃料噴射閥的末端的結(jié)構(gòu)。 該實(shí)施方式的燃料噴射閥主要用于直接將燃料噴射到燃燒室中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，如果 需要以下將描述的本發(fā)明燃料噴射閥的作用和效果，也可將該燃料噴射閥應(yīng)用于不直接將燃料噴射到燃燒室中( 例如，將燃料噴射到進(jìn)氣口中)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在各個(gè)圖中，相似的 參考標(biāo)號(hào)和符號(hào)指代相似的物體。計(jì)量板2為圓形且大致平坦的構(gòu)件，并具有多個(gè)噴射孔4(如圖2所示，在該實(shí)施 方式中為8個(gè)噴射孔)。如圖2所示，噴射孔4包括四個(gè)外側(cè)噴射孔和四個(gè)內(nèi)側(cè)噴射孔，其 中四個(gè)外側(cè)噴射孔距燃料噴射閥的縱向軸線Z相對(duì)較遠(yuǎn)并且定位在沿徑向方向上的外側(cè)， 四個(gè)內(nèi)側(cè)噴射孔距燃料噴射閥的縱向軸線Z相對(duì)較近并且定位在沿徑向方向上的內(nèi)側(cè)。然 而，本發(fā)明也可應(yīng)用于具有不同數(shù)量的噴射孔和不同布置的計(jì)量板。針閥1通過(guò)已知裝置在燃料噴射閥中(具體地，在噴嘴主體3中)沿圖1的軸線 Z往復(fù)運(yùn)動(dòng)。針閥1的端壁面5是平坦的。計(jì)量板2的內(nèi)壁面6也是平坦的。針閥1的外 周壁面7的下部能夠與噴嘴主體3的內(nèi)周壁面8相接觸。當(dāng)針閥1的外周壁面7的下部與 噴嘴主體3的內(nèi)周壁面8相接觸時(shí)，噴射孔4因針閥1的外周壁面7的下部而被閉塞，并且 在這種情況下不從噴射孔4中噴射燃料。另一方面，當(dāng)針閥1外周壁面7的下部與噴嘴主 體3的內(nèi)周壁面8相分離時(shí)，儲(chǔ)存在針閥1周圍的空間9( S卩，形成于針閥1的外周壁面7 的下部與噴嘴主體3的內(nèi)周壁面8之間的空間)中的高壓燃料從針閥1的端壁面5周圍的 部分流入形成于針閥1的端壁面5與計(jì)量板2的內(nèi)壁面6之間的空間10 (以下稱之為“底 部空間”)中。燃料流入噴射孔4中，并最終從噴射孔4噴出。圖3是沿穿過(guò)圖2所示四個(gè)噴射孔4的中心的X軸線截取的橫截面圖，如圖3所 示，在燃料噴射時(shí)，已經(jīng)流入底部空間10的燃料呈薄膜狀地沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6流動(dòng)(圖 中的箭頭表示燃料流)。換言之，燃料從計(jì)量板2的內(nèi)壁面6的周邊向內(nèi)流動(dòng)。當(dāng)沿計(jì)量板 2的內(nèi)壁面6流動(dòng)的燃料到達(dá)噴射孔4時(shí)，燃料在噴射孔4的入口邊緣12 (由計(jì)量板2的 內(nèi)壁面6與限定出噴射孔4的圓柱形內(nèi)壁面11限定的圓形邊緣的邊緣部分，特別地，其遠(yuǎn) 離軸線Z并靠近針閥1的端壁面5周圍的部分，以下稱之為“噴射孔入口邊緣”)與計(jì)量板 2的內(nèi)壁面6分離并流入噴射孔4。換言之，燃料沿著沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6的方向流入噴 射孔4。當(dāng)燃料以這種方式與計(jì)量板2的內(nèi)壁面6分離并流入噴射孔4時(shí)，促進(jìn)了從噴射孔 4噴射的燃料的霧化。在該實(shí)施方式中，如圖3所示，噴射孔4從計(jì)量板2的內(nèi)壁面6到外壁面13的延 伸方式使得孔相對(duì)于軸線ζ傾斜地、并且在徑向方向上遠(yuǎn)離軸線Z地延伸。S卩，噴射孔4的 中軸線從軸線Z上的點(diǎn)朝徑向方向延伸。在沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6的方向與噴射孔4的延 伸方向(噴射孔4從計(jì)量板2的內(nèi)壁面6朝計(jì)量板2的外壁面13延伸的方向)之間形成 的角度是銳角。換言之，噴射孔4從計(jì)量板2的內(nèi)壁面6延伸到計(jì)量板2的外壁面13，使得 燃料在流入噴射孔4的同時(shí)其流動(dòng)方向從沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6的方向向后以銳角角度轉(zhuǎn) 折到一方向。由于噴射孔4沿這樣的方向延伸，所以當(dāng)燃料到達(dá)噴射孔4并流入噴射孔4 時(shí)，促進(jìn)了燃料與限定出噴射孔4的內(nèi)壁面11的噴射孔入口邊緣12的流動(dòng)分離。這進(jìn)一 步促進(jìn)了待噴射燃料的霧化。此外，在該實(shí)施方式中，內(nèi)壁面11的燃料流入側(cè)的一部分被挖空，從而形成從噴 射孔入口邊緣12到噴射孔4的對(duì)應(yīng)出口的邊緣14 (由計(jì)量板2的外壁面13與限定出噴射 孔4的圓柱形內(nèi)壁面11限定的圓形邊緣的邊緣部分，特別地，其遠(yuǎn)離軸線Z，以下稱之為“噴 射孔出口邊緣”)的彎曲的凹部11a。換言之，如果圖3中的虛線示出了形成凹部Ila之前 的圓柱形內(nèi)壁面11，它指示出形成了凹部11a，從而在保持噴射孔4的入口和出口面積相同的同時(shí)在噴射孔4中造成大空間。凹部Ila的彎曲形狀在圖3所示的橫截面中具有最大曲率半徑，其中圖3所示的橫截面經(jīng)過(guò)噴射孔4的中軸線和貫穿四個(gè)噴射孔4的中心或計(jì)量 板2中心的X軸線。 接下來(lái)，將參照?qǐng)D4描述燃料噴射期間噴射孔4中的燃料和空氣的流動(dòng)。為了方 便，將噴射孔4稱為噴射孔4a和噴射孔4b。噴射孔4a定位在燃料從計(jì)量板2的內(nèi)壁面6 周邊向內(nèi)流動(dòng)的燃料流動(dòng)方向上的上游。噴射孔4b定位在下游。在該實(shí)施方式中，由于燃 料沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6從周邊向內(nèi)流到中心附近，所以“沿計(jì)量板2內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方 向”與“計(jì)量板2的徑向方向”具有相同的含義，沿計(jì)量板2內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上的“上 游，，和“下游，，分別與計(jì)量板2的徑向方向上的“外側(cè)，，和“內(nèi)側(cè)，，具有相同的含義。因此， 在以下描述中，將使用“沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向”與“上游”和“下游”作為描 述相對(duì)位置的表述。首先，將以噴射孔4a作為示例進(jìn)行描述。如上所述，在燃料噴射時(shí)已經(jīng)沿計(jì)量板2 的內(nèi)壁面6流動(dòng)的燃料在噴射孔入口邊緣12處與計(jì)量板2的內(nèi)壁面6分離并流入噴射孔 4a。這時(shí)，流動(dòng)分離在噴射孔4a的內(nèi)壁面11中燃料流入的部分、即凹部Ila中造成負(fù)壓。 由于該負(fù)壓，存在于燃料噴射閥外部的氣體的一部分流入凹部Ila中并形成分離渦A。這 里，噴射孔4a的內(nèi)壁面11形成為凹形，因此已經(jīng)流入的氣體沿該凹部的形狀流動(dòng)。因此， 與現(xiàn)有技術(shù)的圓柱形內(nèi)壁面相比，該噴射孔具有較小的阻力和較大的空間，并且形成強(qiáng)分 離渦A。圖4中噴射孔4a中的加點(diǎn)區(qū)F是當(dāng)燃料流入噴射孔4時(shí)燃料填充的區(qū)域(以下稱 之為“燃料區(qū)域”)。分離渦A使噴射孔中的燃料流道變窄。這使得當(dāng)燃料被噴射到外部時(shí) 燃料形成薄液膜。因此，促進(jìn)了燃料噴霧的霧化。強(qiáng)分離渦A在與燃料區(qū)域F的交界處具 有強(qiáng)剪切力。這促進(jìn)了燃料噴霧的霧化。以下在圖4的上述橫截面圖中，提供了沿箭頭D的方向觀察的燃料噴射期間的噴 射孔4a和4b的圖。為了與此進(jìn)行對(duì)比，圖11以類似的方式示出了現(xiàn)有技術(shù)的具有圓柱形 內(nèi)壁面的噴射孔的燃料噴射閥。比較沿箭頭D方向上觀察的噴射孔4a和4b的燃料區(qū)域F 的形狀，圖4的燃料區(qū)域F具有比圖11的燃料區(qū)域F更薄的月芽形。換言之，噴射的燃料 形成更薄的液膜，并且這促進(jìn)了燃料噴霧的霧化。此外，比較上游噴射孔4a和下游噴射孔4b的燃料區(qū)域F的形狀，上游噴射孔4a 的燃料區(qū)域F具有比下游噴射孔4b的燃料區(qū)域F薄的月牙形。出現(xiàn)這種狀態(tài)的原因是由 于流入上游噴射孔4a的燃料的燃料流速比流入下游噴射孔4b的燃料的燃料流速發(fā)生的速 度衰減小，因此流入上游噴射孔4a的燃料流速更快。因此，在上游噴射孔4a中形成強(qiáng)分離 渦A并且使燃料的流道變窄。因此，與圖11所示的現(xiàn)有技術(shù)的燃料噴射閥相比，能夠促進(jìn) 燃料噴霧的霧化。然而，從上游噴射孔4a噴射的燃料噴霧的顆粒直徑比從下游噴射孔4b 噴射的燃料噴霧的顆粒直徑小，因此噴射孔之間顆粒直徑不均勻。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)凹部Ila的最大曲率半徑較小、或者說(shuō)當(dāng)凹部Ila的曲率較大 時(shí)，用于增強(qiáng)分離渦A的上述機(jī)構(gòu)促進(jìn)了分離渦A的形成和更強(qiáng)的分離渦A的產(chǎn)生。因此， 如圖5所示，下游噴射孔4b的凹部Ila的最大曲率半徑被設(shè)定成比上游噴射孔4a的凹部 Ila的最大曲率半徑小。換言之，下游噴射孔4b的內(nèi)壁面11比上游噴射孔4a的內(nèi)壁面11 內(nèi)凹得更深，從而使噴射孔中的空間更大。通過(guò)調(diào)整最大曲率半徑，能夠使流入燃料的流速 較快但最大曲率半徑較大的噴射孔4a與流入燃料的流速較慢但最大曲率半徑較小的噴射孔4b之間形成 的分離渦A的強(qiáng)度大致相同。其結(jié)果是，能夠使燃料區(qū)域F的形狀、或者說(shuō) 液膜的形狀大致相同。這能夠促進(jìn)燃料噴霧的霧化并能夠降低燃料噴霧的顆粒直徑的不均勾度?；诟鱾€(gè)噴射孔在計(jì)量板2中的位置、或者說(shuō)基于沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6流入各 噴射孔的燃料的流動(dòng)方向和流速通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算預(yù)先確定各噴射孔的對(duì)于調(diào)整分離渦A 強(qiáng)度而言理想的最大曲率半徑。圖6示出了調(diào)整最大曲率半徑從而調(diào)整燃料噴霧的顆粒直徑的示例性應(yīng)用。上游 噴射孔4a是具有不帶凹部的常規(guī)圓柱形內(nèi)壁面的噴射孔。下游噴射孔4b是具有凹部Ila 的噴射孔。采用這種結(jié)構(gòu)，有意使從上游噴射孔4a噴射的燃料噴霧的顆粒直徑比從下游噴 射孔4b噴射的燃料噴霧的顆粒直徑大。因此，能夠通過(guò)從上游噴射孔4a噴射而獲得高噴 射率(每單位時(shí)間的燃料噴射量)，并且同時(shí)能夠通過(guò)從下游噴射孔4b噴射而獲得霧化的 燃料噴霧。因此，從整個(gè)燃料噴射閥中噴射的燃料包括來(lái)自位于外側(cè)的上游噴射孔4a的穿 透力強(qiáng)且顆粒直徑大的燃料噴霧、以及來(lái)自位于內(nèi)側(cè)的下游噴射孔4b的穿透力弱且顆粒 直徑小的燃料噴霧。能夠想到圖6所示的實(shí)施方式是圖5所示實(shí)施方式的變型，并且上游噴射孔4a的 最大曲率半徑比下游噴射孔4b的最大曲率半徑大，其中上游噴射孔4a的最大曲率半徑被 設(shè)定成無(wú)窮大。圖7是示出圖2所示計(jì)量板2上的X軸線上噴射孔中心所在位置與在X軸線上該 位置處噴射的燃料噴霧的顆粒直徑之間的關(guān)系圖。如圖2所示，計(jì)量板2的中心是X軸線 的原點(diǎn)。曲線Pdl表示如圖5所示那樣調(diào)節(jié)最大曲率半徑并且使分離渦的強(qiáng)度大致相等。 曲線Pd2表示在兩端——即X軸上最大值和最小值處一一如圖6的上游噴射孔4a所示那 樣將凹部Ila的最大曲率半徑設(shè)定成無(wú)窮大，且在計(jì)量板2中心附近的噴射孔中將凹部Ila 的最大曲率半徑設(shè)定成較小。曲線Pd3表示噴射孔具有如圖11的現(xiàn)有技術(shù)所示的、與X軸 線上的位置無(wú)關(guān)的圓柱形內(nèi)壁面。比較曲線Pdl與Pd3，顯著促進(jìn)了霧化，并且取決于計(jì)量 板2中的位置的顆粒直徑不均勻度非常小。參見(jiàn)曲線Pd2，由于顆粒直徑朝計(jì)量板2的中央 減小，所以可以設(shè)想穿透力比外側(cè)位置變?nèi)酢Ｔ贘P-A-2006-105003中，從計(jì)量板的噴射孔內(nèi)壁面的中央部分到外壁面形成挖 空部分。然而，如JP-A-2006-105003的圖4中所示的燃料噴射閥的橫截面圖中清晰可見(jiàn)， 噴射孔的內(nèi)壁面不是內(nèi)凹狀而是突起狀。因此，顯然本發(fā)明具有更適于形成更強(qiáng)的分離渦 的形狀。在圖8所示的實(shí)施方式中，在圖3和圖4所示的所有噴射孔4的凹部Ila具有相 同的最大曲率半徑的情況下，在噴射孔4的入口與出口之間在凹部Ila的壁面上以預(yù)定間 隔形成呈長(zhǎng)方體狀的多個(gè)突起15。預(yù)定間隔設(shè)定成在上游噴射孔4a中比在下游噴射孔4b 中大。圖9A和圖9B示出了凹部Ila的壁面。圖9A示出了上游噴射孔4a中的凹部Ila的 壁面。圖9B示出了下游噴射孔4b的凹部Ila的壁面。在各個(gè)圖中這些壁面被展開(kāi)成平面。 在圖9A和圖9B中，上側(cè)對(duì)應(yīng)于噴射孔的入口而下側(cè)對(duì)應(yīng)于噴射孔的出口。因此，圖中的箭 頭示出了沿凹部Ila的壁面流動(dòng)的分離渦A的渦流部分。以預(yù)定間隔沿流動(dòng)布置的多個(gè)突起15產(chǎn)生漣漪效應(yīng)，從而減小凹部Ila壁面上的 抵抗所述渦流部分(由圖9A和圖9B中的箭頭表示)的流動(dòng)阻力。該漣漪效應(yīng)是表面上形成的漣漪降低當(dāng)流體流過(guò)表面時(shí)的表面流動(dòng)阻力的效應(yīng)。
如上所述，流入上游噴射孔4a的燃料流比流入下游噴射孔4b的燃料流發(fā)生的速 度衰減小，所以流入上游噴射孔4a的燃料流速度更快。因此，在將最大曲率半徑設(shè)定成對(duì) 于所有凹部Ila都相同的情況下，在上游噴射孔4a中形成的分離渦A的渦流速度比在下游 噴射孔4b中形成的分離渦A的渦流速度快。在下游噴射孔4b中形成的突起之間的間隔被 設(shè)定成小于在上游噴射孔4a中形成的突起之間的間隔，因此，漣漪效應(yīng)對(duì)下游噴射孔4b中 形成的分離渦A的渦流的流動(dòng)阻力的降低比例被設(shè)定成更大。其結(jié)果是，上游噴射孔4a中 形成的分離渦A的渦流速度被降低得更多，因此其強(qiáng)度變得基本上等于下游噴射孔4b中形 成的分離渦A的強(qiáng)度。因此，能夠使燃料區(qū)域F的形狀或液膜形狀相等。這能夠促進(jìn)燃料 噴霧的霧化并且能夠降低燃料噴霧的顆粒直徑的不均勻度。該實(shí)施方式中的突起15具有長(zhǎng)方體形狀。但是，突起15可以具有其它形狀?；?于各個(gè)噴射孔4在計(jì)量板2中的位置、或者說(shuō)基于沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6流入各噴射孔4 的燃料的流動(dòng)方向和流速通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算而預(yù)先確定突起15的對(duì)于調(diào)整分離渦A強(qiáng)度而 言理想的間隔、高度等。在該實(shí)施方式中，通過(guò)使用突起來(lái)獲得漣漪效應(yīng)。然而，可在凹部Ila的壁面中形 成多個(gè)凹部來(lái)代替突起，從而獲得類似的效應(yīng)。在圖10中所示的實(shí)施方式中，在如圖3和圖4所示那樣所有噴射孔4的凹部Ila 都具有相同的曲率半徑的情況下，于計(jì)量板2的內(nèi)壁面6的在噴射孔入口邊緣12的沿計(jì)量 板2的內(nèi)壁面6的燃料流動(dòng)方向上的上游處周圍的部分上形成有分離突起16。在該實(shí)施 方式中，分離突起16的垂直于圖10所示計(jì)量板2的內(nèi)壁面6且平行于沿計(jì)量板2的內(nèi)壁 面6的燃料流動(dòng)方向的橫截面呈楔形。分離突起16設(shè)置成使楔形的尖端指向燃料流動(dòng)方 向上的上游。分離突起16能夠促進(jìn)流入噴射孔4的燃料流的分離。這使得能夠獲得更強(qiáng) 的分離渦A。在該實(shí)施方式中，當(dāng)分離角度——即楔形尖端的角度——越大，即，當(dāng)分離突起16 在垂直于圖10中的計(jì)量板2的方向上越高時(shí)，越能夠促進(jìn)沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6的燃料流 的分離。因此，使下游噴射孔4b的噴射孔入口邊緣12附近形成的分離突起16比上游噴射 孔4a的噴射孔入口邊緣12附近形成的分離突起16在垂直于計(jì)量板2的方向上更高，從而 能夠使分離渦A的強(qiáng)度大致相等。其結(jié)果是，能夠使燃料區(qū)域F的形狀、即液膜的形狀相同。 這能夠促進(jìn)燃料噴射的霧化并且能夠降低燃料噴霧的顆粒直徑的不均勻度。該實(shí)施方式的分離突起16具有楔形橫截面。然而，分離突起16的橫截面可以具 有其它形狀。例如，分離突起16可以具有任意的這樣的形狀其垂直于計(jì)量板2的內(nèi)壁面 6的橫截面朝沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6的燃料流動(dòng)方向上的下游側(cè)變大?；诟鱾€(gè)噴射孔4 在計(jì)量板2中的位置、或者說(shuō)基于沿計(jì)量板2的內(nèi)壁面6流入各噴射孔4的燃料的流動(dòng)方 向和流速通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算而預(yù)先確定突起16的對(duì)于調(diào)整分離渦A強(qiáng)度而言理想的分離角 和高度。在上述實(shí)施方式中，凹部形成于具有圓柱形內(nèi)壁面的噴射孔中。然而，例如，凹部 也可以形成在具有其它形狀一一如圓錐形的部分——的噴射孔中，并且各實(shí)施方式的構(gòu)造 均適用于此。在上述實(shí)施方式中，凹部呈彎曲形。然而，凹部也可以呈其它凹形。在應(yīng)用其 它凹形的情況下，具有大的最大曲率半徑指的是凹部的深度小，即噴射孔內(nèi)壁面中的挖空形狀的空間小。相反，具有小的最大曲率半徑指的是凹部的深度大，即噴射孔內(nèi)壁面中的挖 空形狀的空間大。
此外，可以以任意的組合應(yīng)用各個(gè)上述實(shí)施方式。即，如圖5所示的實(shí)施方式那 樣，對(duì)于上游噴射孔的凹部和下游噴射孔的凹部將最大曲率半徑設(shè)定成不同的值。同時(shí)，以 如圖8所示的實(shí)施方式那樣在凹部的壁面上形成突起。另外，具有楔形橫截面的分離突起 可以在噴射孔入口邊緣附近形成在計(jì)量板的內(nèi)壁面上。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥，包括具有至少一個(gè)噴射孔的計(jì)量板，在所述的內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥中，已經(jīng)沿所述計(jì)量板的內(nèi)壁面流動(dòng)的燃料通過(guò)形成于所述計(jì)量板的 所述內(nèi)壁面中的噴射孔入口流入所述噴射孔中、經(jīng)過(guò)所述噴射孔、并且通過(guò)形成于所述計(jì) 量板的外壁面中的噴射孔出口噴射，所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥的特征在于，于所述噴射孔的在沿著所述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上的上游內(nèi)壁面部 分中、從所述噴射孔入口的邊緣到所述噴射孔出口的邊緣形成有凹部。
2.如權(quán)利要求2所述的燃料噴射閥，其中，在沿著所述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面的所述燃 料流動(dòng)方向上形成有包括上游噴射孔和下游噴射孔的至少兩個(gè)噴射孔，并且在所述下游噴 射孔中形成的所述凹部的最大曲率半徑小于在所述上游噴射孔中形成的所述凹部的最大 曲率半徑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的燃料噴射閥，其中，在所述凹部的壁面上、于所述噴射孔入 口與所述噴射孔出口之間以預(yù)定間隔形成有多個(gè)突起，在沿著所述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面的 所述燃料流動(dòng)方向上形成有至少兩個(gè)噴射孔，并且在所述下游噴射孔中形成的所述突起之 間的間隔小于在所述上游噴射孔中形成的所述突起之間的間隔。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥，其中，于所述噴射孔入口的在沿著所 述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面的所述燃料流動(dòng)方向上的上游邊緣附近、在所述計(jì)量板的內(nèi)壁面中 形成有分離突起，并且所述分離突起的垂直于所述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面的橫截面朝著在沿 著所述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面的所述燃料流動(dòng)方向上的下游側(cè)變大。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥，其中，所述噴射孔入口的直徑等于所 述噴射孔出口的直徑。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥，其中，所述噴射孔的軸線相對(duì)于所述 燃料噴射閥的軸線傾斜。
7.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥，包括具有至少一個(gè)噴射孔的計(jì)量板，在所述的內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥中，已經(jīng)從所述計(jì)量板周圍部分沿所述計(jì)量板的內(nèi)壁面向內(nèi)流動(dòng)的燃 料通過(guò)形成于所述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面中的噴射孔入口流入所述噴射孔中、經(jīng)過(guò)所述噴射 孔、并且通過(guò)形成于所述計(jì)量板的外壁面中的噴射孔出口噴射，所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料 噴射閥的特征在于，于所述噴射孔的內(nèi)壁面的在所述計(jì)量板的徑向方向上的外側(cè)部分中、從所述噴射孔入 口的邊緣到所述噴射孔出口的邊緣形成有凹部。
8.如權(quán)利要求7所述的燃料噴射閥，其中，在所述計(jì)量板中形成有至少兩個(gè)噴射孔，并 且在位于所述計(jì)量板的所述徑向方向上的內(nèi)側(cè)的所述噴射孔中形成的所述凹部的最大曲 率半徑小于在位于所述計(jì)量板的所述徑向方向上的外側(cè)的所述噴射孔中形成的所述凹部 的最大曲率半徑。
9.如權(quán)利要求7或8所述的燃料噴射閥，其中，在所述凹部的壁面上、于所述噴射孔入 口與所述噴射孔出口之間以預(yù)定間隔形成有多個(gè)突起，在所述計(jì)量板中形成有至少兩個(gè)噴 射孔，并且在位于所述計(jì)量板的所述徑向方向上的內(nèi)側(cè)的所述噴射孔中形成的所述突起之 間的間隔小于在位于所述計(jì)量板的所述徑向方向上的外側(cè)的所述噴射孔中形成的所述突 起之間的間隔。
10.如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥，其中，于所述噴射孔入口的在所述計(jì)量板的所述徑向方向上的外側(cè)邊緣附近、在所述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面上形成有分離突 起，并且所述分離突起的垂直于所述計(jì)量板的所述內(nèi)壁面的橫截面朝著在所述計(jì)量板的所 述徑向方向上的內(nèi)側(cè)變大。
11.如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥，其中，所述噴射孔入口的直徑等于 所述噴射孔出口的直徑。
12.如權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥，其中，所述噴射孔的軸線相對(duì)于所 述燃料噴射閥的軸線傾斜。
13.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥，包括噴嘴主體；在所述噴嘴主體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的針閥；以及具有燃料噴射孔的板，當(dāng)所述針閥的外周面與所述噴嘴主體的內(nèi)周面相接觸時(shí)，所述 燃料噴射孔被閉塞，其中，于所述噴射孔的在沿著所述板的所述內(nèi)壁面的燃料流動(dòng)方向上的上游內(nèi)壁中、 從所述燃料噴射孔的入口的邊緣到所述燃料噴射孔的出口的邊緣形成有凹部。
14.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥，包括噴嘴主體；在所述噴嘴主體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的針閥；以及具有燃料噴射孔的板，當(dāng)所述針閥的外周面與所述噴嘴主體的內(nèi)周面相接觸時(shí)，所述 燃料噴射孔被閉塞，其中，于所述燃料噴射孔的內(nèi)壁面的在所述板的徑向方向上的外側(cè)部分中、從所述燃 料噴射孔的入口的邊緣到所述燃料噴射孔的出口的邊緣形成有凹部。
15.一種具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥的燃料噴射孔的板，包括在所述燃料噴射孔的內(nèi)壁面的位于所述板的徑向方向上的外側(cè)的部分中、從所述燃料 噴射孔的入口的邊緣到出口的邊緣形成的凹部。
全文摘要
一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥，包括具有至少一個(gè)噴射孔(4)的計(jì)量板(2)。已經(jīng)沿計(jì)量板(2)的內(nèi)壁面(6)流動(dòng)的燃料通過(guò)形成于計(jì)量板(2)的內(nèi)壁面(6)中的噴射孔入口流入噴射孔(4)中、經(jīng)過(guò)噴射孔(4)、并且通過(guò)形成于計(jì)量板(2)的外壁面(13)中的噴射孔出口噴射。于噴射孔的在沿著計(jì)量板(2)的內(nèi)壁面(6)的燃料流動(dòng)方向上的內(nèi)壁面(11)上游部分中、從噴射孔入口邊緣(12)到噴射孔出口邊緣(14)形成有凹部(11a)。
文檔編號(hào)F02M61/18GK102144087SQ200980134740
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者坂井洋志 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社