CN102486150A

CN102486150A - 用于车辆的喷射器

Info

Publication number: CN102486150A
Application number: CN2011102366979A
Authority: CN
Inventors: 崔昌烈
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-06-06
Also published as: US20120138712A1; KR20120060635A; KR101198805B1

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的喷射器，其包括在喷嘴孔中形成的加速通道和至少两个扩大通道，使得所述加速通道加快燃料的流动，所述扩大通道通过在燃料中产生气泡而增大燃料和空气的混合率。所述用于车辆的喷射器可以包括：外壳，所述外壳具有圆柱形外形；多个喷嘴孔，所述喷嘴孔位于所述外壳的下端部，且这些喷嘴孔使所述外壳的内部与所述外壳的外部连通；以及针状件，所述针状件配置成在所述外壳中往复运动，且选择性地使所述喷嘴孔打开或关闭，其中每个喷嘴孔具有加速通道和至少两个扩大通道，所述加速通道和至少两个扩大通道的直径分别线性增大、线性减小或保持不变。

Description

用于车辆的喷射器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年12月2日提交的韩国专利申请第10-2010-0122237号的优先权及权益，该申请的全部内容为了所有目的而通过引用结合于本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的喷射器。更特别地，本发明涉及这样一种用于车辆的喷射器，其中在喷嘴孔中形成加速通道和至少两个扩大通道，使得加速通道加快燃料的流动，扩大通道通过在燃料中产生气泡而增大燃料和空气的混合率。

背景技术

一般地，车辆分成柴油车辆和汽油车辆，柴油车辆直接将燃料喷射到燃烧腔室中，汽油车辆将燃料喷射到进气通道中或进气歧管中，且通过进气门向燃烧腔室提供空气-燃料混合物。

在汽油车辆的情况下，喷射燃料与空气在进气通道或进气歧管充分混合，然后，喷射燃料通过进气门而提供到燃烧腔室。因此，燃料的喷溅(spray)特性并不重要。

然而，在柴油车辆的情况下，燃料通过喷射器直接喷射到燃烧腔室中且在其中燃烧。因此，难有充分的时间使燃料与空气混合。因此，燃料喷溅特性在柴油车辆的情况下非常重要，且燃料喷溅特性对燃烧特性有很大影响。

燃料的喷溅特性与喷射器的喷嘴孔的横截面形状有着很大关系。限定喷嘴孔的横截面形状的多个因数之一是K因数。K因数限定如下。

K因数＝(d_in-d_out)/10

这里，d_in代表喷嘴孔的入口直径，d_out代表喷嘴孔的出口直径。

如果K因数较小，则穿透长度被缩短，但是喷溅分布面较大。相反地，如果K因数较大，则穿透长度变长，但是喷溅分布面较小。亦即，如果燃料通过具有较小K因数的喷嘴孔而喷射，则在局部负载区域，空气和燃料充分混合且排放会减少，但是在燃料喷射量较大的高负载区域，穿透长度较短且输出被减小。

相反地，如果燃料通过具有较大K因数的喷嘴孔而喷射，则穿透长度变大，但是喷溅分布面较小。因此，可以增大输出，但是空气和燃料未充分混合。

如上文所述，如果只有一个直径的增大率或减小率的喷嘴孔的K因数受到控制，从而改进燃烧特性，则存在优点和缺点。因此，已经开始研究具有直径的至少两个变化率的喷嘴孔。

本发明背景部分公开的上述信息仅仅用来增加对本发明总体背景的理解，其不应作为该信息构成对本领域技术人员来说已经公知的现有技术的确认和任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面提供一种用于车辆的喷射器，其优点在于，通过使用具有加速通道和至少两个扩大通道的喷嘴孔，该喷射器加快燃料的流动且增大了燃料和空气的混合率。

根据本发明的各个方面的用于车辆的喷射器可以包括：外壳，所述外壳具有圆柱形外形；多个喷嘴孔，所述喷嘴孔位于所述外壳的下端部，且这些喷嘴孔使所述外壳的内部与所述外壳的外部连通；以及针状件，所述针状件适合于在所述外壳中往复运动，且选择性地使所述喷嘴孔打开或关闭，其中每个喷嘴孔具有加速通道和至少两个扩大通道，所述加速通道和至少两个扩大通道的直径分别线性增大、线性减小或保持不变。

至少两个扩大通道可以包括：第一扩大通道，所述第一扩大通道具有逐渐增大的直径；以及第二扩大通道，所述第二扩大通道具有不变的直径。

所述加速通道、所述第一扩大通道和所述第二扩大通道可以从所述喷射器的内部到所述喷射器的外部按照所述加速通道、所述第一扩大通道和所述第二扩大通道的次序布置。

所述第一扩大通道的直径的增大率(increasing rate)可以大于所述加速通道的直径的减小率(decreasing rate)。

所述喷嘴孔的K因数可以在-5到10之间。

所述加速通道和所述第一扩大通道之间的边界或所述第一扩大通道和所述第二扩大通道之间的边界可以形成为曲线。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点可以从结合在本申请文件中的附图以及下面的具体实施方式中变得显而易见，并在其中进行更加详细的阐述，其中附图以及具体实施方式一起用于解释本发明的一些原理。

附图说明

图1是根据本发明的示例性的用于车辆的喷射器的局部剖视图。

图2是在根据本发明的示例性的用于车辆的喷射器中的喷嘴孔的放大剖视图。

图3A和图3B示出了在通过传统喷嘴孔而喷射燃料的情况下以及在通过根据本发明的示例性的喷嘴孔而喷射燃料的情况下的动能。

图4示出了在通过根据本发明的示例性的喷嘴孔而喷射燃料的情况下以及在通过传统喷嘴孔而喷射燃料的情况下的排放。

具体实施方式

以下将详细参考本发明的不同实施方案，本发明的实例在附图中示出并在下面进行描述。虽然本发明将结合示例性实施方案进行描述，但应了解该描述不是旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反地，本发明旨在不仅仅覆盖示例性实施方案，还覆盖可以包括在权利要求书所限定的本发明的精神和范围里的各种替代、改进、等效结构以及其它实施方案。

如图1所示，根据本发明的各个实施方案的喷射器具有针状件30，该针状件30布置在外壳10中。针状件30适合于在外壳10中往复运动。为了使针状件30往复运动，在外壳10的上部设置有电磁体。因此，如果向该电磁体提供电流，则针状件30向上运动，如果不向该电磁体提供电流，则针状件30向下运动，从而与针状件座20接触。

此外，在外壳10中形成有燃料通道。该燃料通道总是与在喷射器外部形成的燃料供给通道连接，从而接收燃料。

此外，多个喷嘴孔40在外壳10的下部形成，这些喷嘴孔40从外壳10的内部穿透到外部。多个喷嘴孔40选择性地与燃料通道连接。亦即，如果未向电磁体提供电流，且针状件30与在外壳10的下部形成的针状件座20接触，则燃料通道与喷嘴孔40彼此并不连通。相反地，如果向电磁体提供电流，且针状件30与针状件座20分开，则燃料通道与喷嘴孔40彼此连通。这时，燃料通过喷嘴孔40而喷射到燃烧腔室中。

如图2所示，根据本发明的各个实施方案的喷嘴孔40由三个通道(即，加速通道42、第一扩大通道44和第二扩大通道46)形成。

加速通道42布置成最接近外壳10的内部，第二扩大通道46布置成最接近外壳10的外部，第一扩大通道44布置在加速通道42和第二扩大通道46之间。

加速通道42的直径逐渐变小，从而加快穿过加速通道42的燃料的速度。亦即，加速通道42的入口直径是D，加速通道42的出口直径是h，D大于h。此外，加速通道42的直径按照燃料的流动而线性减小。加速通道42的直径的减小率K1表示如下。

K1＝(D-h)/l1

这里，l1代表加速通道42的长度。

通过将加速通道42的入口直径D设定的较大，可以减小喷嘴孔40的入口处的燃料的流阻。因此，可以加快燃料的流动。

第一扩大通道44与加速通道42连通，第一扩大通道44的直径陡然增大。因此，穿过第一扩大通道44的燃料的体积陡然扩大，部分燃料可能会雾化。这种雾化提升了燃料和空气的混合。此外，第一扩大通道44的直径的增大率大于加速通道的直径的减小率，从而促进气泡(bubbles)的产生。

如果第一扩大通道44的入口直径是h，第一扩大通道44的出口直径是d，则第一扩大通道44的直径的增大率表示如下。

K2＝(d-h)/l2

这里，l2代表第一扩大通道44的长度。

此外，第一扩大通道44的直径按照燃料的流动而线性增大。

第二扩大通道46与第一扩大通道44连通，第二扩大通道46的直径保持不变。第二扩大通道46还提升了燃料的雾化。因此，雾化的燃料和空气混合，从而可以进一步提高燃料和空气的混合率。

如上文所述，根据本发明的各个实施方案的喷嘴孔40加快燃料的流动且提高燃料和空气的混合率。出于这一目的，应当最佳地设定喷嘴孔40的K因数。根据本发明的各个实施方案的喷嘴孔40的K因数可以设定在-5到10之间。根据本发明的各个实施方案的喷嘴孔40的K因数表示如下。

K因数＝(D-d)/10

同时，为了不阻碍燃料的流动，加速通道42和第一扩大通道44之间的边界或第一扩大通道44和第二扩大通道46之间的边界可以由曲线形成。

图3A示出了通过传统喷嘴孔而喷射燃料的情况，图3B示出了通过根据本发明的各个实施方案的喷嘴孔40而喷射燃料的情况。

与图3A相比，图3B中的喷射燃料的动能较大。喷射燃料的较大的动能意味着燃料的流量较大且在燃料中产生更多的湍流。亦即，如果燃料通过根据本发明的各个实施方案的喷嘴孔40而喷射，则燃料的流量较大，从而增大了输出，且燃料与空气充分混合，从而减少了排放。

在图4中，上方曲线表示燃料通过传统喷嘴孔而喷射时所产生的微粒和氮氧化物，下方曲线表示燃料通过根据本发明的各个实施方案的喷嘴孔40而喷射时所产生的微粒和氮氧化物。

与通过传统喷嘴孔而喷射燃料的情况相比，在通过根据本发明的各个实施方案的喷嘴孔40而喷射燃料的情况下，氮氧化物的量最多减小了20％，微粒最多减少了35％到40％。

如上文所述，根据本发明的各个实施方案，因为燃料的流动在加速区域加快，且在扩大区域产生气泡从而增大了燃料和空气的混合率，所以可以增大输出，且可以改进排放。

为了方便解释和准确定义所附权利要求，术语上或下、内部或外部等等依据该特征在图中显示的位置来描述示例性实施方案的该特征。

前述本发明的具体示例性实施方案的目的是阐明和描述。这些实施方案并非旨在穷尽本发明，也不是旨在将本发明限制于所揭示的具体形式，显然，按照上述教导可以进行许多改进和变化。这些示例性实施方案的选择和描述是为了解释本发明的一些原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员制造和使用本发明的各种示例性实施方案及其各种替代和改进。本发明的保护范围旨在由权利要求及其等同内容限定。

Claims

1.一种用于车辆的喷射器，包括：

外壳，所述外壳具有圆柱形外形；

多个喷嘴孔，所述喷嘴孔位于所述外壳的下端，且这些喷嘴孔使所述外壳的内部与外部连通；以及

针状件，所述针状件能够在所述外壳中往复运动，以选择性地使所述喷嘴孔打开及关闭，

其中每个喷嘴孔具有加速通道和至少两个扩大通道，使得所述加速通道和至少两个扩大通道的直径分别线性增大、线性减小或保持不变。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的喷射器，其中至少两个扩大通道包括：

第一扩大通道，所述第一扩大通道具有逐渐增大的直径；以及

第二扩大通道，所述第二扩大通道具有不变的直径。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的喷射器，其中所述加速通道、所述第一扩大通道和所述第二扩大通道从所述喷射器的内部到所述喷射器的外部依次布置，首先是所述加速通道，接着是所述第一扩大通道和所述第二扩大通道。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的喷射器，其中所述第一扩大通道的直径的增大率大于所述加速通道的直径的减小率。

5.根据权利要求2所述的用于车辆的喷射器，其中所述喷嘴孔的K因数在-5到10之间。

6.根据权利要求3所述的用于车辆的喷射器，其中所述加速通道和所述第一扩大通道之间的边界或所述第一扩大通道和所述第二扩大通道之间的边界形成为曲线。