CN101379286A - 喷射器喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够实现燃料的最大喷射率的提高的喷射器喷嘴。该喷射器喷嘴(1)，具有：罩部(21)，形成在喷嘴主体(2)的前端部并储存燃料，并且形成有喷射该储存的燃料的喷孔(11)；以及座部(22)，形成在该罩部(21)的基端部侧，使用于闭塞该罩部(21)的针阀(3)落座；上述针阀(3)的前端部形成为随着到达前端侧而缩径的锥状，并且将该锥状前端部的从与上述座部(22)的抵接位置开始的前端侧切除。

Description

喷射器喷嘴
技术领域
本发明涉及一种喷射器喷嘴，适用于以二甲醚为燃料的柴油机等。
背景技术
以往，作为适用于柴油机等的喷射器喷嘴(インジエクタノズル)，周知一种如下构成的喷射器喷嘴，通过可升降地收容在喷嘴内的针阀(以下称为针)，对形成在前端部的多个喷孔(喷嘴喷孔)进行开闭(参照专利文献1)。
例如，如图6所示，喷射器喷嘴61具有收容针62的喷嘴主体63，该喷嘴主体63由形成了多个喷孔64的罩部65和使针62落座的座部(喷嘴座)66构成。
在图6的喷射器喷嘴61中，座部66成为随着到达下方而缩径的锥形座构造。
而且，近年以降低燃料喷射后的后泄漏导致的HC量为目的，降低了罩部的容量的喷射器喷嘴(例如锥形的罩部、迷你罩、或VCO(Valve CoveredOrifice)；无罩)成为主流，例如在图6的喷射器喷嘴61中，罩部65形成为锥形。
在图6的喷射器喷嘴61中，当针62提升时，储存在未图示的共轨等中的加压燃料通过针62与座部66及罩部65的间隙而流入罩部65，并从喷孔64喷射至燃烧室。
但是，在喷射器喷嘴61喷射的燃料中，除一般的轻油以外，例如可考虑二甲醚(以下称为DME)等液化气体燃料等。
在以DME为燃料的情况下，DME与轻油相比单位体积的发热量较小，所以相对于轻油需要喷射大约2倍的燃料。
而且，与喷射轻油的柴油机不同，在使用DME的柴油机中没有C-C结合(碳-碳结合)，所以不会产生烟，共轨压力可使用比轻油低的区域。
根据以上所述，在DME柴油机中，为了在与现有的轻油柴油机相同的区域使用发动机转速、负荷等，并得到相同输出，需要相对于轻油而扩大喷射器喷嘴的喷孔径、喷孔数的总面积(即喷嘴喷孔总面积)。
专利文献1：日本特开2005-180253号公报
但是，在扩大喷嘴喷孔总面积、且降低了罩部容积的情况下，罩部65的内壁面和针62之间的流路面积会变得比喷嘴喷孔总面积小。
这样，当罩部65及针62之间的流路面积比喷嘴喷孔总面积小时，不能得到喷孔64的期望的喷雾特性，导致最大喷射率的降低。
即，燃料在罩部65的入口被节流，不能得到与设定得较大的喷孔总面积相称的燃料喷射率。
在最大喷射率降低的情况下，为了维持总喷射量，可考虑将喷射期间设定得较长，但在高速发动机旋转速度区域中，可喷射的期间较短，所以在该较短的喷射期间内不能完全喷射期望量的燃料，而引起输出降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种喷射器喷嘴，能够解决上述问题，并实现燃料的最大喷射率的提高。
为了实现上述目的，本发明为一种喷射器喷嘴，其具有：罩部，形成在喷嘴主体的前端部并储存燃料，并且形成有喷射该储存的燃料的喷孔；以及座部，形成在该罩部的基端部侧，使用于闭塞该罩部的针阀落座；在该喷射器喷嘴中，上述针阀的前端部形成为随着到达前端侧而缩径的锥状，并且将该锥状前端部的、从与上述座部的抵接位置开始的前端侧切除。
为了实现上述目的，本发明为一种喷射器喷嘴，其具有：罩部，形成在喷嘴主体的前端部并储存燃料，并且形成有喷射该储存的燃料的喷孔；以及座部，形成在该罩部的基端部侧，使用于闭塞该罩部的针阀落座；上述罩部的内壁面形成为随着到达前端侧而缩径的锥状，在该喷射器喷嘴中，在上述罩部的与上述针阀的前端部相对的内壁面上形成扩径部。
优选上述燃料为二甲醚。
发明的效果：
根据本发明发挥的优良效果为，能够实现燃料的最大喷射率的提高。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的喷射器喷嘴的剖面图。
图2是图1的II部放大图。
图3是用于说明喷射器喷嘴的开口面积和针提升量的关系的图。
图4是其他实施方式的喷射器喷嘴的剖面图。
图5是其他实施方式喷射器喷嘴的剖面图及现有喷射器喷嘴的剖面图。
图6是现有喷射器喷嘴的剖面图。
符号说明
1、4 喷射器喷嘴
2 喷嘴主体
3 针阀(针)
11 喷孔
21 罩部
22 座部
215 扩径部
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的一个优选实施方式。
本实施方式的喷射器喷嘴适用于例如以二甲醚(以下称为DME)为燃料的柴油机的喷射器等。
如图1所示，喷射器喷嘴1具有：喷嘴主体2，具有用于喷射燃料的喷孔11；以及针阀(以下称为针)3，可升降地收容在该喷嘴主体2内，用于开闭喷孔11。
更具体地说，喷射器喷嘴1具有：罩部21，形成在喷嘴主体2的前端部(图1中的下端部)并储存燃料，并且形成有喷射该储存的燃料的喷孔11；座部22，形成在该罩部21的基端部侧(图1中的上侧)，使用于闭塞该罩部21的针3落座；以及插通孔23，从该座部22向上方延伸并收容针3。
插通孔23为大致圆形剖面并沿上下方向(针轴方向)延伸，并形成为直径比针3的直径大。插通孔23经由未图示的燃料供给路与共轨连通，来自该共轨的加压燃料被供给到插通孔23和针3之间。而且，在插通孔23下部的直径方向外侧，形成储存被加压的燃料并按压后述的针3的受压部32的蓄油池231。
座部22，成为喷嘴主体2的内壁面，直径比插通孔23的直径小，且形成为从插通孔23向下方缩径并延伸的锥状。在图例中，座部22形成为漏斗状。座部22的上下方向的中间部，具有与后述的针3的座抵接部33大致相同的直径，并在针3落座时与针3的座抵接部33抵接。
详细内容后述，但在针提升时，在该针3的座抵接部33和座部22之间形成作为燃料流路的间隙。在本实施方式中，该流路的最小流路面积被设定为比喷孔11的开口面积大。在图例中，从最大提升时的针3的座抵接部33上端向座部22的内壁面画垂线所到达的位置的直径，设定为φ2.2mm(参照图2符号C1)。而且，座抵接部33的下端的直径设定为φ1.7mm。
罩部21具有：第1锥面211，从座部22向下方延伸；第2锥面212，从该第1锥面211向下方延伸；以及底面213，与该第2锥面212的下端连接。第1锥面211形成为以比座部22小的锥度随着到达下方而缩径。第2锥面212形成为以比第1锥面211大的锥度随着到达下方而缩径。
在罩部21的内壁面上设置有多个喷孔11。在本实施方式中，这些喷孔11隔着预定的间隔而排列形成在圆周方向上。这些喷孔11的数量或孔径根据喷射的燃料等而适当设定，在图例中，以使喷孔11的合计开口面积(以下称为喷孔面积)为0.67mm2的方式设定数量以及孔径。而且，在本实施方式中，喷孔11配置在第1锥面211和第2锥面212的边界部。
针3具有：圆柱状的基部31；锥状的受压部32，从该基部31的下端向下方缩径且延伸；以及座抵接部33，从该受压部32的下端向下方延伸、在针落座时与座部22抵接。
座抵接部33形成为以比受压部32大的锥度随着到达下方而缩径的锥状。在本实施方式中，座抵接部33的宽度(图中的上下方向的长度)假设为与座部22接触的面积的宽度。
这样，在本实施方式中，针3的前端部形成为随着到达前端侧而缩径的2段的锥状(受压部32和座抵接部33)，并且该锥状前端部的、从与上述座部22的抵接位置的前端侧边界开始的前端侧被切除。
接着，说明本实施方式的喷射器喷嘴1的作用。
在喷射器的闭阀时，针3落座在座部22上，罩部21被从上方侧闭塞。此时，燃料未被供给到罩部21内，并不进行从喷孔11的燃料喷射。
如图2所示，在喷射器的开阀时，通过未图示的促动器等来提升针3(图2中向上方移动)。
通过该针3的提升，在针3和座部22之间形成间隙。通过该缝隙，插通孔23的燃料被供给到罩部21内，供给到该罩部21的燃料从喷孔11向燃烧室喷射。
在此，在本实施方式中，针3的比与座部22的抵接位置靠前端侧的部分被切除。因此，燃料在罩部21的入口不被节流地流入罩部21。并且，在针3的提升时，由于以在该针3和座部22之间形成的间隙的最小剖面积(最小流路面积)比喷孔面积大的方式，来设定座部22的直径以及锥度，因此在从共轨到喷孔11的燃料流路中燃料不会被节流。
这样，在本实施方式中，使针3的前端部与罩部21的内壁面尽可能地隔开距离而确保流路面积，由此能够防止到达喷孔11之前的压力损失。结果，通过将喷孔面积设定得较大，能够实现燃料的最大喷射率的提高。
接着，根据图3说明喷射器喷嘴1的开口面积(流路面积)和针3的提升量的关系。
在图3中，线L1表示本实施方式的喷射器喷嘴1的燃料流路上的最小开口面积和针提升量的关系。线L2表示在座部中直径为φ2.2mm的位置的开口面积和针提升量的关系。线L3表示在座部中直径为φ1.7mm的位置的开口面积和针提升量的关系。线L4表示喷孔11的喷孔面积(0.67mm2)。
线L11表示使用图6所示的现有针62时的罩部65上端(φ1.0mm)的开口面积和针提升量的关系。
线L21表示轻油喷嘴(罩直径φ1.0mm、座直径φ1.8mm、喷孔面积0.15mm2)的燃料流路上的最小开口面积和针提升量的关系。线L22表示轻油喷嘴的喷孔面积(0.15mm2)。
如图3的线L1所示，燃料流路上的最小开口面积随着针提升量的增大而增大，并在接近喷孔面积的位置收束而成为与喷孔面积大致相同。该最小开口面积收束时的针提升量为，为了以喷孔面积来喷射燃料(即得到最大喷射率)所需的针提升量(以下称为需要针提升量)。
例如，在轻油喷嘴L21中，需要针提升量为0.25mm左右。
在本实施方式中，DME喷嘴的喷孔面积L4达到0.67mm2，但通过座直径的扩大、和将针3的前端形成为截头圆锥状而提高罩部21的流路面积，由此如图2所示、座部22的直径φ1.7mm部分L3成为最小开口面积(参照图2符号C1)，需要针提升量为0.35mm左右。
对此，在现有的喷射器喷嘴61(参照图6)的情况下，由于罩部65的入口为最小流路面积L11(参照图2符号C2)，所以当根据图3的线L11进行推定时，需要针提升量为0.55mm以上。因此，在现有的喷嘴61中，针62的响应性(当使基于共轨压力的针速度为一定时)恶化，控制室容量也增加，喷射器的响应性恶化。而且，在使针提升量为0.55mm以下的情况下，即使将喷孔面积设定得大也不能有效利用。
如上所述，在本实施方式中，随着DME喷射器喷嘴1的喷嘴喷孔面积的增大，能够将罩部21的内壁面和针3之间的流路面积增大，并能够有效地利用预定的喷嘴喷孔面积。
而且，即使扩大喷孔面积，由于能够将需要针提升量抑制为比以往小，所以能够防止响应性的恶化。
此外，在本实施方式中，由于能够通过切除前端这种简单的加工来形成针3，所以能够实现加工成本抑制和工序简化，且容易进行精度管理。
另外，罩容量增大与切除的针前端相应的量，但当比较轻油和DME的每个分子的碳数量时，轻油的碳数量为14～16左右，而DME的碳数量为2、非常少，所以喷射结束后，即使DME滞留在针闭阀后的罩部21并产生后泄漏，该滞留DME对废气中的HC排出的影响也较小。
接着，根据图4以及图5说明其他实施方式。
本实施方式与上述图1的实施方式相比，针和罩部的形状不同，其他都相同。因此，对与上述实施方式相同的要素在图中赋予相同的符号，并省略详细的说明。
另外，在图5中，通过中央线C而分割左右，左侧表示本实施方式的喷射器喷嘴4，右侧表示现有的喷射器喷嘴61。
在本实施方式中，在罩部21上设置扩径部215，而扩大罩部21和针3之间所划分的流路面积，由此将从插通孔23到喷孔11的燃料流路上的最小流路面积设定得比喷孔面积大。
具体地说，本实施方式的喷射器喷嘴4具有：罩部21，形成在喷嘴主体2的前端部并储存燃料，并且形成有喷射该储存的燃料的喷孔11；以及座部22，形成在该罩部21的基端部侧，使用于闭塞该罩部21的针3落座。
针3具有：基部31；受压部32；以及座抵接部35，从该受压部32的下端向下方延伸，并形成为上下颠倒的圆锥状。在本实施方式中，在针落座时，仅座抵接部35的上端部与座部22抵接。
罩部21为，其内壁面形成为随着到达前端侧而缩径的锥状(在图例中为2段的锥状)，在本实施方式中，在罩部21的与针3的前端部相对的内壁面上形成有扩径部215。
本实施方式的扩径部215为，从座部22的下端呈剖面圆形地向下方延伸预定长度。在图例中，扩径部215从座部22的下端延伸至针落座时的针3的前端位置。扩径部215的内径设定为，在针提升时该针3和扩径部215之间的最小流路面积比喷孔面积大。并且，针3和座部22之间的最小流路面积也设定得比喷孔面积大。
而且，扩径部215的内壁面在下端部向直径方向内侧弯曲并形成R形状。该R形状例如通过圆头加工形成。
在本实施方式中，也能得到与上述图1的实施方式相同的效果。
另外，本发明不限于上述实施方式，可考虑各种变形例或应用例。
例如，燃料不限于DME，可考虑轻油、汽油等各种液体燃料。
而且，在上述实施方式中设置了剖面圆形的扩径部215，但不限于此，例如可考虑使罩部21的内壁面在与喷孔11对应的圆周方向位置上凹陷，而设置槽状的扩径部。

Claims (3)

1、一种喷射器喷嘴，具有：罩部，形成在喷嘴主体的前端部并储存燃料，并且形成有喷射该储存的燃料的喷孔；以及座部，形成在该罩部的基端部侧，使用于闭塞该罩部的针阀落座；其特征在于，
上述针阀的前端部形成为随着到达前端侧而缩径的锥状，并且将该锥状前端部的从与上述座部的抵接位置开始的前端侧切除。
2、一种喷射器喷嘴，具有：罩部，形成在喷嘴主体的前端部并储存燃料，并且形成有喷射该储存的燃料的喷孔；以及座部，形成在该罩部的基端部侧，使用于闭塞该罩部的针阀落座；上述罩部的内壁面形成为随着到达前端侧而缩径的锥状，该喷射器喷嘴的特征在于，
在上述罩部的与上述针阀的前端部相对的内壁面上形成扩径部。
3、如权利要求1或2所述的喷射器喷嘴，其中，
上述燃料为二甲醚。
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