CN102365450B - 燃料喷射阀 - Google Patents

燃料喷射阀 Download PDF

Info

Publication number
CN102365450B
CN102365450B CN201080014713.3A CN201080014713A CN102365450B CN 102365450 B CN102365450 B CN 102365450B CN 201080014713 A CN201080014713 A CN 201080014713A CN 102365450 B CN102365450 B CN 102365450B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
spin stabilization
path
stabilization chamber
nozzle body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201080014713.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102365450A (zh
Inventor
小林辰夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN102365450A publication Critical patent/CN102365450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102365450B publication Critical patent/CN102365450B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/162Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices
    • F02M61/163Means being injection-valves with helically or spirally shaped grooves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M67/00Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type
    • F02M67/10Injectors peculiar thereto, e.g. valve less type
    • F02M67/12Injectors peculiar thereto, e.g. valve less type having valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/08Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by the fuel being carried by compressed air into main stream of combustion-air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

燃料喷射阀(30)包括:喷嘴体(31),所述喷嘴体(31)在前端部设置有喷孔(32);针(33),所述针(33)可自由滑动地配置在所述喷嘴体(31)内,在与所述喷嘴体(31)之间形成燃料导入路径(34),并且,具有在所述喷嘴体(31)内的就位位置(31a)就位的座部(33a)。燃料喷射阀(30)包括:旋转流生成部(36),所述旋转流生成部形成在所述针(33)的所述座部(33a)的上游侧,并形成螺旋槽(36a),所述螺旋槽(36a)对从所述燃料导入路径(34)被导入的燃料赋予旋转成分;空气导入路径(37),所述空气导入路径形成在所述针的内部;旋转稳定室(45),所述旋转稳定室(45)形成在所述喷嘴体(31)的前端部,通过了所述旋转流生成部(36)的燃料和通过了所述空气导入路径(37)的空气被导入该旋转稳定室。

Description

燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及燃料喷射阀。
背景技术
过去,提出了以促进在燃烧室内的燃料和空气的混合为目的的方案。例如,提出了在喷嘴主体的中空穴的壁面与针阀的滑动面之间形成有螺旋状通路的燃料喷射喷嘴的方案(例如,专利文献1)。在这种方案中,通过了螺旋状通路的燃料,其旋流被设置在喷嘴主体的前端部的燃料槽加速。并且,燃料具有单喷孔的切线方向速度,在燃烧室内扩散,并进行与空气的混合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利申请特开平10-141183号公报
发明内容
发明所要解决的课题
不过,对于内燃机的油耗及废气排放物的改进,已知喷射燃料的喷雾颗粒直径的微细化是有效的。所述专利文献1可以促进燃料与空气的混合,但是,在喷雾燃料的喷雾颗粒直径的微细化这一点上,有进一步改进的余地。
因此,本发明以促进喷雾颗粒直径的微细化作为课题。
解决课题的方案
为了解决上述课题,本说明书所揭示的燃料喷射阀,其特征在于,包括:喷嘴体,所述喷嘴体在前端部设置有喷孔;针,所述针可自由滑动地配置在所述喷嘴体内,在所述针与所述喷嘴体之间形成燃料导入路径,并且,所述针具有座部,所述座部就位于所述喷嘴体内的就位位置;旋转流生成部,所述旋转流生成部形成在所述针的所述座部的上游侧,并形成有螺旋槽,所述螺旋槽对被从所述燃料导入路径导入的燃料赋予旋转成分;空气导入路径,所述空气导入路径形成在所述针的内部;旋转稳定室,所述旋转稳定室形成在所述喷嘴体的前端部,通过所述旋转流生成部的燃料和通过所述空气导入路径的空气被导入所述旋转稳定室。
从燃料导入路径导入螺旋槽的燃料在旋转稳定室内形成旋转流。燃料生成的旋转流的中心附近压力降低。通过空气导入路径将空气导入到该压力降低的区域。被导入的空气在燃料中生成微细的气泡。由于空气被导入到压力降低的区域,所以,能够容易地将空气导入到被供应高压燃料的旋转稳定室内。
在旋转稳定室内,燃料的旋转流速在中心侧快,随着接近壁面而变慢。另外,在旋转稳定室内,内部压力在中心侧为低压,随着接近壁面而变成高压。在这种环境下,颗粒直径越小,微细气泡越集中存在于壁面侧。这样,通过在颗粒直径小的微细气泡集中存在的区域设置喷孔,可以喷射微细气泡。被喷射的微细气泡,在被喷射后破裂,变成微粒化的燃料。
另外,设置有螺旋槽的旋转流生成部可以作为针偏心抑制导向件。
所述螺旋槽的螺距可以随着接近于所述座部而变窄。通过逐渐缩小螺距,可以增大燃料流的旋转成分。通过燃料流的旋转成分变大,即使针在低的提升状态下、在流入旋转稳定室的燃料量少的情况下,燃料也可以受到旋转作用。
所述空气导入路径的口部可以面对所述旋转稳定室的中央部。这是因为能够高效率地将空气导入到通过燃料旋转而变成低压的区域。具体地说,优选地,所述空气导入路径与所述旋转稳定室的中心轴同轴,该口部的口径在所述旋转稳定室的直径的三分之一以内。
如前面所述,微细气泡的颗粒直径越小,越集中存在于壁面侧。因此,优选地,所述喷孔偏离所述旋转稳定室的中心轴地设置。更具体地说,优选地,使所述喷孔至少从所述旋转稳定室的中心轴偏离所述旋转稳定室的直径的四分之一以上地设置。通过偏离地设置喷孔,可以喷射集中存在于壁面侧的颗粒直径小的微细气泡。
所述空气导入路径可以包括止回阀,当所述旋转稳定室内变成负压时,所述止回阀开启。借此,可以抑制旋转稳定室内的燃料及燃烧室内的燃烧气体向空气导入路径流入,向外部泄漏。
发明的效果
根据本说明书揭示的燃料喷射阀,可以使微细气泡混入到喷射的燃料中,促进喷雾颗粒直径的微细化。
附图说明
图1是表示实施例的发动机系统的一个结构例的图示。
图2(A)是表示将实施例的燃料喷射阀的喷嘴体和针分离的状态的说明图,图2(B)是表示将针组合到实施例的燃料喷射阀的喷嘴体上的状态的说明图。
图3是实施例的燃料喷射阀配备的针的剖视图。
图4是表示燃料喷射阀的各个部分的尺寸的说明图。
图5是表示旋转频率、气泡直径及压坏时间的关系的说明图。
图6是表示旋转稳定室内的燃料旋转流速及压力分布的一个例子的说明图。
图7是表示其它实施例中的针的说明图。
具体实施方式
下面,与附图一起详细说明用于实施本发明的形式。但是,在图中,存在各个部分的尺寸、比例等并没有以与实际情况完全一致的方式表示的情况。另外,根据不同的附图,有时省略其细部。
实施例
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。图1是表示搭载了本发明的燃料喷射控制阀30的发动机系统1的一种结构例的图示。另外,在图1中,只表示出发动机100的一部分的结构。
图1所示的发动机系统1配备有作为动力源的发动机100,配备有集中控制发动机100的运转动作的发动机ECU(Electronic ControlUnit:电子控制单元)10。发动机系统1配备有向发动机100的燃烧室11内喷射燃料的燃料喷射阀30。发动机ECU10具有控制部的功能。发动机ECU10是计算机,所述计算机包括:进行运算处理的CPU(Central Processing Unit:中央处理器)、存储程序等的ROM(ReadOnly Memory:只读存储器)、存储数据等的RAM(Random AccessMemory:随机存取存储器)或NVRAM(Non Volatile RAM:非易失性RAM)。
发动机100是搭载在车辆上的发动机,配备有构成燃烧室11的活塞12。活塞12可以自由滑动地配合到发动机100的气缸中。并且,活塞12经由连杆连接到作为输出轴构件的曲轴上。
从进气口13流入燃烧室11内的吸入空气通过活塞12的上升运动在燃烧室11内被压缩。发动机ECU10根据来自于曲柄角传感器的活塞12的位置信息以及来自于进气凸轮角传感器的凸轮轴旋转相位信息,决定燃料喷射正时,将信号送往燃料喷射阀30。燃料喷射阀30根据发动机ECU10的信号,以所指示的喷射正时喷射燃料。由燃料喷射阀30喷射的燃料,雾化并与被压缩的吸入空气混合。然后,与吸入空气混合的燃料通过被火花塞18点火而进行燃烧,在燃烧室11内膨胀,使活塞12下降。该下降运动经由连杆被转变成曲轴的轴的旋转,发动机100获得动力。
在燃烧室11上分别连接有进气口13和进气通路14,所述进气口13与燃烧室11连通,所述进气通路14与进气口13连接,将吸入空气从进气口13引导向燃烧室11。进而,在各个气缸的燃烧室11上分别连接有排气口15和排气通路16,所述排气口15与燃烧室11连通,所述排气通路16将在燃烧室中发生的排气引导向发动机100的外部。在进气通路14上配置有平衡箱22。
在进气通路14上设置有空气流量计、节气门17及节气门开度传感器。空气流量计及节气门开度传感器分别检测出通过进气通路14的吸入空气量、节气门17的开度,将检测结果输送到发动机ECU10。发动机ECU10根据输送的检测结果识别被向进气口13及燃烧室11导入的吸入空气量,通过调整节气门17的开度,调节吸入空气量。
节气门17优选采用使用步进马达的节气门双线方式,但是,例如,也可以代替步进马达,而采用经由线等与加速踏板(图中未示出)连动、改变节气门17的开度的机械式节气门机构。
在排气通路16上,设置有涡轮增压器19。涡轮增压器19利用在排气通路16中流动的排气的动能使涡轮旋转,将通过了空气滤清器的吸入空气压缩,并送入中间冷却器。被压缩的吸入空气,被中间冷却器冷却之后,被暂时贮存到平衡箱22中,之后,被引导向进气通路14。在这种情况下,发动机100并不局限于配备有涡轮增压器19的带有增压器的发动机,也可以是自然吸气(Natural Aspiration)的发动机。
活塞12在其顶面上具有腔室。该腔室由从燃料喷射阀30的方向向火花塞18的方向连续的平缓的曲面形成其壁面,将从燃料喷射阀30喷射的燃料沿着壁面形状引导向火花塞18附近。在这种情况下,活塞12可以根据在其顶面的中央部分以圆环状形成腔室的内曲型燃烧室等的发动机100的规格,以任意的位置、形状形成腔室。
燃料喷射阀30以倾斜方向安装到进气口13下部的燃烧室11上。燃料喷射阀30根据发动机ECU10的指示,由沿着喷嘴体31前端部的周向方向等间隔设置的喷孔32向燃烧室11内直接喷射从燃料泵通过燃料流路以高压供应的燃料。被喷射的燃料在燃烧室11内雾化,一边与吸入空气混合一边沿着腔室的形状被引导向火花塞18附近。燃料喷射阀30的泄漏燃料从减压阀通过减压配管返回燃料箱。
在这种情况下,燃料喷射阀30并不局限于设置在进气口13的下部,而是可以设置在燃烧室11的任意位置。进而,燃料喷射阀30并不局限于设置在燃烧室11,而是可以设置于进气口13,也可以设置于燃烧室11和进气口13两者。
另外,发动机100并不局限于以汽油为燃料的汽油发动机,也可以是以轻油作为燃料的柴油发动机、使用以任意比例将汽油和酒精混合的燃料的两用燃料(可变燃料)发动机中的任何一种发动机。另外,发动机系统1也可以是将发动机100和多个电动机组合的混合系统。
下面,对于作为本发明的一个实施例的燃料喷射阀30的内部结构详细地进行说明。图2(A)是表示将实施例的燃料喷射阀30的喷嘴体31和针33分离开的状态的说明图。图2(B)是表示将针33组合到实施例的燃料喷射阀30的喷嘴体31中的状态的说明图。另外,在图2(A)、图2(B)中只表示出了燃料喷射阀30的前端部分的结构。
燃料喷射阀30配备有在前端部设置了喷孔32的喷嘴体31。喷孔32的入口在后面描述的旋转稳定室45的底面与侧面交叉的角部开口。喷嘴体31在内部配备有座部位置31a。另外,燃料喷射阀30配备有可以自由滑动地配置在该喷嘴体31内的针33。如图2(B)所示,针33在与喷嘴体31之间形成燃料导入路径34。针33在前端侧配备有第一偏心抑制部35,在该前端侧配备有就位于喷嘴体31的内部的座部位置31a的座部33a。第一偏心抑制部35通过与喷嘴体31的内周壁保持微小的间隙地被嵌入到喷嘴体31内,抑制针33的偏心。针33被压电驱动器驱动。
针33在第一偏心抑制部35配备有旋转流生成部36。旋转流生成部36形成在座部33a的上游侧。在旋转流生成部36,配备有对从燃料导入路径34被导入的燃料赋予旋转成分的螺旋槽36a。螺旋槽36a为一列以上即可,在本实施例中,设置有两列螺旋槽36a。
如图3所示,在针33的内部形成有空气导入路径37。空气导入路径37的出口侧的口部38位于针33的前端部。空气导入路径37,与燃料一样地从燃料喷射阀30的基端侧向前端侧导入空气。在空气导入路径37的口部38的附近,配备有利用弹簧40加载的球状的止回阀39。在后面描述的旋转稳定室45内变成负压状态时,止回阀39开启。
针33在比第一偏心抑制部35更靠基端侧配备有第二偏心抑制部41。在第二偏心抑制部41的外周壁上以圆周状设置着槽42。并且,空气导入路径37的入口侧的口部43在槽42中露出。在喷嘴体31上设置空气导入孔44。如图1所示,该空气导入孔44与平衡箱22连接。若空气导入孔44成为与槽42对向的状态,则变成空气导入路径37与平衡箱22连通的状态。另外,空气导入孔44只要能够将空气导入到空气导入路径37中即可,其连接目标并不局限于平衡箱22。
如图2(A)、图2(B)所示,喷嘴体31在前端部配备有旋转稳定室45。通过了旋转流生成部36的燃料和通过了空气导入路径37的空气被导入该旋转稳定室45。在旋转稳定室45内,在旋转流生成部36中生成的燃料的旋转流速增高,旋转流变成沿着旋转稳定室45的内周壁的稳定的状态。当旋转流稳定时,在旋转稳定室45的中央部产生负压部。空气导入路径37的口部38以在该负压部露出的方式面临旋转稳定室45的中央部。借此,将空气导入负压部。负压部由于压力低,所以能够容易地将空气导入。另外,通过使空气导入路径37的口部38在负压部露出并导入空气,可以抑制旋转流的紊流。
被导入旋转稳定室45内的燃料,通过加入空气而生成微细气泡。微细气泡被从喷孔32喷射。喷射后,形成喷射的微细气泡的燃料的膜分裂,燃料变成超微细化状态。通过燃料变成超微细化状态,可以高水平、平衡性良好地实现点火滞后期间的缩短、燃烧速度的增加、对由燃料造成的油的稀释的抑制、对沉积物堆积的抑制、对爆震发生的抑制。
下面,参照图4至图6说明各个部分的详细尺寸及各个部件的配置。首先,对于旋转稳定室45的直径De进行说明。旋转稳定室45的直径De满足下面的式1。
De≤Q×cosθ×Rs2×Rd/(2200×π×Sg)        式1
De:旋转稳定室直径
Q:最大燃料流量
θ:螺旋槽角度(其中,作为在螺旋槽终端部相对于水平方向的角度)
Rs:螺旋槽面积比(螺旋槽面积Sg/(间隙CL+螺旋槽面积Sg))
Rd:旋转直径比(燃料导入路径直径Di/旋转稳定室直径De)
Sg:螺旋槽面积
另外,数值2200表示旋转频率为2200Hz(赫兹)。间隙CL是形成在第一偏心抑制部35的外周壁面与喷嘴体31的内周壁面之间的面积。间隙CL和螺旋槽面积Sg的总和成为从燃料导入路径34向旋转稳定室45流入的燃料能够通过的流路面积。
旋转稳定室45的直径De优选满足式1的条件的理由如下。在微细气泡被从喷孔32中喷射之后,有必要在所希望的时间内被压坏。燃料的微细气泡压坏的时间依赖于气泡的直径。另外,微细燃料的气泡直径受到旋转频率的影响,即,受到单位时间旋转次数的影响。图5是表示旋转频率、气泡直径及压坏时间的关系的说明图。为了使被喷射的燃料在燃烧室内压坏,优选将压坏时间设定在10ms以下。为了实现10ms的压坏时间,将气泡直径设定为4.8μm。为了将气泡直径设定成4.8μm,使旋转频率在2200Hz以上。在式1中,将旋转频率设定成2200Hz。并且,关于旋转稳定室45的直径De,通过满足式1,实现气泡直径在4.8μm以下,压坏时间在10ms以下。以上,就是要求式1的关系的理由。
接着,对于表示螺旋槽36a的面积Sg和间隙CL的关系的螺旋槽面积比Rs进行说明。如前面所述,螺旋槽面积比Rs用
Rs=Sg/(CL+Sg)
表示。该RS以满足
0.72≤RS≤0.94
的关系的方式设定。
产生旋转流的螺旋槽36a的面积Sg具有为了确保座部33a的宽度B的必要性而导致的下限值。另外,面积Sg具有为了确保第一偏心抑制部35的顺畅的滑动的必要性而导致的上限值。在座部33a的宽度B的最低值为0.2mm,将用于确保第一偏心抑制部35的顺畅的滑动的最低间隙CL设定为4μm的情况下,有必要将Rs设定成0.72≤RS≤0.94。从而,可以确保足够的旋转流量。并且,可以获得所希望的气泡直径和所希望的压坏时间。其结果是,在迅速的燃料的微细化的同时,可以抑制燃料液滴向燃烧室壁面上的碰撞。通过抑制燃料液滴向燃烧室壁面的碰撞,可以抑制油的燃料稀释。
接着,对于空气导入路径37的口部38进行说明。首先,如图4所示,空气导入路径37与旋转稳定室45及喷嘴体31的中心轴AX同轴。并且,将口部38的口径Ds设定在旋转稳定室45的直径De的三分之一以内。通过燃料在旋转稳定室45内旋转,旋转稳定室45的中心部的旋转流速快。并且,旋转稳定室45的中心部的压力低。图6是表示旋转稳定室45内的燃料旋转流速及压力分布的一个例子的说明图。旋转稳定室45内的压力在中心部的De/3的区域中变低。越从旋转稳定室45的内周面接近中心部,旋转流速变得越快。空气刚刚被导入旋转稳定室45内之后的气泡直径不均匀。但是,直径大的气泡强烈地受到压力梯度的影响,直径小的气泡强烈地受到流速的影响。因此,直径小的微细气泡向旋转稳定室45的内周壁侧移动。直径大的粗大气泡向压力低的中央部流动。流向了中央部的气泡由于由快的流速的湍流而受到分裂作用。其结果是,粗大气泡也可以变成微细气泡。
假定,在口部38的口径Ds比De/3大的情况下,会变成在压力高的区域开口。若口部38在压力高的区域开口,则难以供应足够量的空气。其结果是,难以确保足够的气泡量,令人担心不能促进燃料的微细化。因此,口部38被设定成用于可靠地将空气导入距离中心De/3的区域的位置和口径Ds。通过将空气导入到旋转稳定室45内,气泡的产生变得容易。另外,若口部38在压力高的区域开口,则认为在空气导入路径37中燃料有可能会倒流,但是,可以通过安装止回阀39,避免燃料的倒流。
接着,对于喷孔32的配置进行说明。喷孔32偏离旋转稳定室45的中心轴AX地配置。更具体地说,如图4所示,喷孔32从旋转稳定室45的中心轴AX至少偏离旋转稳定室45的直径De的四分之一以上。如图6所示,旋转稳定室45内的压力在中心部是低压,越接近于内周壁越变成高压。另外,旋转稳定室45内的旋转流速越从旋转稳定室45的内周面接近中心部就变得越快。在这样的压力及旋转流速分布的旋转稳定室45内,如前面所述,直径小的气泡容易集中到接近内周壁的区域。因此,通过使喷孔32相对于中心轴AX偏离,避免粗大气泡集中到旋转中心部附近,可以喷射混入了周围的微细气泡的燃料。另外,通过从偏离的喷孔32喷射燃料,可以停止旋转流,可以进一步谋求气泡的产生、燃料的微细化。
参照图6,优选地,设置喷孔32的位置至少避开De/3的中心区域。进而,优选地,从旋转稳定室45的中心轴AX至少偏离旋转稳定室45的直径De的四分之一以上。这样,通过使偏离量在距离中心轴AX De/4以上,在旋转流速低的稳定的部位配置喷孔32,可以稳定地保证喷孔前后的压力差。借此,能够更可靠地获得包含被微细化了的气泡的燃料的喷射及使旋转流停止的效果,并且,可以防止来自燃烧室内的气体的倒流,抑制喷射燃料量的波动。通过抑制喷射燃料量的波动,可以抑制循环之间的变动。
上面,对于燃料喷射阀30的各个部分的详细尺寸及各个部件的配置进行了说明。如上所述的燃料喷射阀30,利用压电驱动器进行针33的开闭。压电驱动器以矩形的形式进行针33的开闭。燃料喷射阀30中的气泡直径、压坏时间受到燃料流量的影响。因此,决定旋转流侧的燃料的瞬时流量变得重要。通过使用响应性优异的压电驱动器,可以提高针33的开阀速度,抑制刚刚打开阀之后及即将关闭阀之前的气泡直径增大。借此,可以抑制燃料的微粒化的恶化。压电驱动器,即使在短时间喷射、喷射量少的运转条件下,也不会导致瞬时流量的降低,可以生成微细气泡。借此,可以达到稳定的燃料微粒化。
另外,图2(A)、图2(B)所示的喷嘴体31的内周壁31b与第一偏心抑制部35的外周壁的间隙被设定成在针33的整个提升区域是恒定的。借此,与在喷射初期的小的提升状态相比较,可以提高在流量多的喷射中期(高提升状态时)的旋转流速。通过旋转流速提高,可以缩小气泡直径,可以缩短压坏时间。
设置在图2至图4所示的针33上的螺旋槽36a的螺距,从入口侧端部直到出口侧端部是均匀的,但是,也可以如图7所示,随着接近于座部33a而变窄。通过制成这样的螺距,越接近于前端部,越可以将燃料速度矢量向旋转方向变换。借此,即使在燃料的流量少时,也可以提高旋转流速。
根据以上说明的燃料喷射阀30,通过燃料喷雾的微粒化,可以高水平、平衡性良好地实现点火滞后期间的缩短、燃烧速度的增加、对由燃料造成的油的稀释的抑制、对沉积物堆积的抑制、对爆震的发生的抑制。
上述实施例,只不过是实施本发明的一个例子。因而,本发明并不局限于此,在权利要求的范围内所记载的本发明的主旨的范围内。可以进行种种变形、变更。
附图标记说明
1   发动机系统
22  平衡箱
30  燃料喷射阀
31  喷嘴体
31a 座部位置
31b 内周壁
32  喷孔
33  针
33a 座部
33b 内周壁
34  燃料流路
35  第一偏心抑制部
36  旋转流生成部
36a、36b  螺旋槽
37  空气导入路径
38  口部
39  止回阀
40  弹簧
41  第二偏心抑制部
42  槽
100 发动机

Claims (7)

1.一种燃料喷射阀,其特征在于,包括:
喷嘴体,所述喷嘴体在前端部设置有喷孔;
针,所述针可自由滑动地配置在所述喷嘴体内,在所述针与所述喷嘴体之间形成燃料导入路径,并且,所述针具有座部,所述座部就位于所述喷嘴体内的就位位置,而且,所述针在前端侧具有第一偏心抑制部;
旋转流生成部,所述旋转流生成部形成在所述针的所述座部的上游侧,并形成有螺旋槽,所述螺旋槽对被从所述燃料导入路径导入的燃料赋予旋转成分;
空气导入路径,所述空气导入路径形成在所述针的内部;
旋转稳定室,所述旋转稳定室形成在所述喷嘴体的前端部,通过所述旋转流生成部的燃料和通过所述空气导入路径的空气被导入所述旋转稳定室,
所述旋转稳定室的直径De满足下式:
De≦Q×cosθ×Rs2×Rd/(2200×π×Sg)
De:旋转稳定室的直径
Q:最大燃料流量
θ:螺旋槽角度、即在螺旋槽终端部相对于水平方向的角度
Rs:螺旋槽面积比、即螺旋槽面积Sg/(间隙CL+螺旋槽面积Sg)
Rd:旋转直径比、即燃料导入路径的直径Di/旋转稳定室的直径De
Sg:螺旋槽面积
间隙CL是形成在所述第一偏心抑制部的外周壁面与所述喷嘴体的内周壁面之间的面积,间隙CL和螺旋槽面积Sg的总和成为从燃料导入路径向旋转稳定室流入的燃料能够通过的流路面积。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,所述螺旋槽的螺距随着接近于所述座部而变窄。
3.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其特征在于,所述空气导入路径的口部面对所述旋转稳定室的中央部。
4.如权利要求3所述的燃料喷射阀,其特征在于,所述空气导入路径与所述旋转稳定室的中心轴同轴,所述口部的口径在所述旋转稳定室的直径的三分之一以内。
5.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其特征在于,使所述喷孔偏离所述旋转稳定室的中心轴地配置。
6.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其特征在于,使所述喷孔从所述旋转稳定室的中心轴偏离所述旋转稳定室的直径的四分之一以上。
7.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其特征在于,所述空气导入路径包括止回阀,当所述旋转稳定室内成为负压状态时,所述止回阀开启。
CN201080014713.3A 2010-04-08 2010-04-08 燃料喷射阀 Expired - Fee Related CN102365450B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/056372 WO2011125201A1 (ja) 2010-04-08 2010-04-08 燃料噴射弁

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102365450A CN102365450A (zh) 2012-02-29
CN102365450B true CN102365450B (zh) 2014-04-02

Family

ID=44762187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080014713.3A Expired - Fee Related CN102365450B (zh) 2010-04-08 2010-04-08 燃料喷射阀

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8708256B2 (zh)
EP (1) EP2557308B1 (zh)
JP (1) JP5115659B2 (zh)
CN (1) CN102365450B (zh)
WO (1) WO2011125201A1 (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012001802A1 (ja) 2010-07-01 2012-01-05 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射弁及び内燃機関
US9261049B2 (en) * 2012-09-25 2016-02-16 Enginetics, Llc Two step metering solenoid for multi-physics fuel atomizer
JP5617892B2 (ja) * 2012-10-12 2014-11-05 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射弁
JP5983535B2 (ja) * 2013-05-22 2016-08-31 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射弁
US9869190B2 (en) 2014-05-30 2018-01-16 General Electric Company Variable-pitch rotor with remote counterweights
US10072510B2 (en) 2014-11-21 2018-09-11 General Electric Company Variable pitch fan for gas turbine engine and method of assembling the same
JP6254122B2 (ja) * 2015-06-24 2017-12-27 株式会社デンソー 燃料噴射ノズル
US10100653B2 (en) 2015-10-08 2018-10-16 General Electric Company Variable pitch fan blade retention system
CN105665165B (zh) * 2016-03-31 2018-05-04 冯关江 一种卫浴用冷热混水喷射器
CN105834014A (zh) * 2016-06-07 2016-08-10 杭州中策清泉实业有限公司 炭黑生产用原料油喷嘴
GB2560513A (en) 2017-03-13 2018-09-19 Ap Moeller Maersk As Fuel injection system
JP7206601B2 (ja) * 2018-03-08 2023-01-18 株式会社デンソー 燃料噴射弁および燃料噴射システム
CN110801954A (zh) * 2018-08-05 2020-02-18 大连理工大学 一种带部分扭转式8字形喷孔的喷嘴
CN110801949A (zh) * 2018-08-05 2020-02-18 大连理工大学 一种带部分扭转式圆角矩形喷孔的喷嘴
CN110801948A (zh) * 2018-08-05 2020-02-18 大连理工大学 一种带扭转式8字形喷孔的喷嘴
US11674435B2 (en) 2021-06-29 2023-06-13 General Electric Company Levered counterweight feathering system
US11795964B2 (en) 2021-07-16 2023-10-24 General Electric Company Levered counterweight feathering system
CN113847618B (zh) * 2021-09-26 2024-03-08 内蒙古靓固科技有限责任公司 一种燃煤锅炉螺旋风陶瓷喷嘴及其制备方法
DE102021132041A1 (de) * 2021-12-06 2023-06-07 POLYTEC - SCIENCE GmbH Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, Turbinentriebwerke und andere Zerstäubungssysteme
CN114658580B (zh) * 2022-03-15 2023-05-26 上海工程技术大学 头部导向带旋流槽的夹气喷射喷嘴

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6170762B1 (en) * 1999-05-07 2001-01-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Cylinder injection type fuel injection valve
US6209806B1 (en) * 1999-01-11 2001-04-03 Siemens Automotive Corporation Pulsed air assist fuel injector

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1252254A (en) * 1918-01-01 fisherx
US1657395A (en) * 1926-10-01 1928-01-24 Held Georges Spraying device for heavy oil engines
US2974881A (en) * 1955-09-30 1961-03-14 Bendix Corp Fuel injection nozzle
DE2543805C2 (de) * 1975-10-01 1986-05-07 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil
JPS61129461A (ja) * 1984-11-29 1986-06-17 Toyota Motor Corp 気体および液体の噴射装置
JPS61145356A (ja) * 1984-12-19 1986-07-03 Toyota Motor Corp 燃料噴射弁
JPS61164069A (ja) * 1985-01-16 1986-07-24 Toyota Motor Corp 燃料噴射弁
US5148788A (en) 1991-06-19 1992-09-22 Hitachi America, Ltd. Air-assist fuel injection system
US5409169A (en) 1991-06-19 1995-04-25 Hitachi America, Ltd. Air-assist fuel injection system
JPH0711804Y2 (ja) 1991-12-28 1995-03-22 株式会社サン・フロンティア・テクノロジー 自吸混合式散布器
JP2777568B2 (ja) * 1992-01-30 1998-07-16 日野自動車工業株式会社 燃料噴射ノズル
JPH06317231A (ja) 1993-05-07 1994-11-15 Hitachi Ltd 電磁式燃料噴射弁及び燃料噴射装置
JP3224721B2 (ja) 1995-09-18 2001-11-05 三菱重工業株式会社 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼装置
JPH10141183A (ja) 1996-11-15 1998-05-26 Isuzu Motors Ltd 燃料噴射ノズル
JPH10176631A (ja) * 1996-12-18 1998-06-30 Nippon Soken Inc 燃料噴射弁
JPH11200994A (ja) 1997-10-17 1999-07-27 Zexel:Kk 可変噴孔型燃料噴射ノズル
JP2000009002A (ja) 1998-06-22 2000-01-11 Tsukasa Sokken:Kk 極微粒子噴霧弁装置
JP2000154768A (ja) 1998-11-19 2000-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エンジンの燃料噴射装置
JP4002439B2 (ja) * 1999-11-15 2007-10-31 株式会社オ−ラテック マイクロバブル発生ノズル及びその応用装置
JP2001182641A (ja) 1999-12-24 2001-07-06 Denso Corp 燃料噴射ノズルおよびその製造方法
JP3879909B2 (ja) 2001-03-29 2007-02-14 株式会社デンソー 燃料噴射装置
JP2003120472A (ja) 2001-10-11 2003-04-23 Denso Corp 燃料噴射ノズル
JP2003148302A (ja) 2001-11-13 2003-05-21 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料噴射弁及び燃料噴射装置
KR100567742B1 (ko) * 2003-02-19 2006-04-04 곽쌍신 연료 분사장치
JP4127237B2 (ja) 2004-04-28 2008-07-30 株式会社デンソー 燃料噴射ノズル
JP4725707B2 (ja) 2004-09-27 2011-07-13 株式会社 ナノプラネット研究所 旋回式微細気泡発生装置及び同気泡発生方法
JP4079144B2 (ja) 2004-12-20 2008-04-23 株式会社豊田中央研究所 燃料噴射弁
JP4677959B2 (ja) 2006-07-21 2011-04-27 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射装置
JP4618238B2 (ja) 2006-12-01 2011-01-26 株式会社デンソー 燃料噴射ノズル
JP4980765B2 (ja) 2007-03-26 2012-07-18 株式会社仲田コーティング 微細気泡発生装置及びそれを用いた洗浄装置、シャワリング装置、生簀
JP2009011932A (ja) * 2007-07-04 2009-01-22 Mitsumasa Koyama ノズルの構造
JP2010112196A (ja) 2008-11-04 2010-05-20 Keihin Corp 燃料噴射弁のノズル

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6209806B1 (en) * 1999-01-11 2001-04-03 Siemens Automotive Corporation Pulsed air assist fuel injector
US6170762B1 (en) * 1999-05-07 2001-01-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Cylinder injection type fuel injection valve

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开平10-141183A 1998.05.26
JP特开平10-176631A 1998.06.30

Also Published As

Publication number Publication date
US8708256B2 (en) 2014-04-29
EP2557308B1 (en) 2014-10-29
EP2557308A1 (en) 2013-02-13
CN102365450A (zh) 2012-02-29
EP2557308A4 (en) 2013-09-25
JP5115659B2 (ja) 2013-01-09
US20120056018A1 (en) 2012-03-08
WO2011125201A1 (ja) 2011-10-13
JPWO2011125201A1 (ja) 2013-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102365450B (zh) 燃料喷射阀
US6510836B2 (en) Swirl injector for internal combustion engine
CN102725512B (zh) 燃料喷射阀及内燃机
RU2700813C2 (ru) Способ и система для топливной форсунки
US9328693B2 (en) Piston, engine and operating method for reduced production of particulate matter
US5906183A (en) Method of forming an fuel/air mixture in a direct injection internal combustion engine
JPS6042351B2 (ja) 還流式渦巻噴射弁
US9695723B2 (en) Combustion system including a piston crown and fuel injector
CN103261663B (zh) 燃料喷射阀
US9175656B2 (en) Fuel injection valve
US20070175440A1 (en) Method and apparatus for a spark-ignited direct injection engine
CN108700012A (zh) 燃料喷射装置
US20120138712A1 (en) Injector for vehicle
US20130327851A1 (en) Fuel injection valve
Davis et al. Development of the combustion system for General Motors’ 3.6 L DOHC 4V V6 engine with direct injection
JP2013204455A (ja) 燃料噴射弁
JP2011247172A (ja) 燃料噴射装置
Sutar et al. Study of in-cylinder tumble effect on spark ignition direct injection (SI-DI) engine performance using gasoline, CNG & E85 fuels and simulation technique
JP7439399B2 (ja) 燃料噴射弁
Jang et al. Particle number in small SI engine using Gasoline and LPG as fuel for Non-road Vehicle
JP2012137053A (ja) 燃料噴射弁
US10830173B2 (en) Engine and systems for an engine
Ishii et al. Application of air-fuel mixture injection to lean-burn engines for small motorcycles
JP2021124029A (ja) Egrガス分配装置
Ghodke et al. Combustion Optimisation of 2.5 litre IDI Engine To meet Euro-II Norms

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140402