CN102678413B - 用于内燃机的喷射器 - Google Patents

Abstract

连通孔(36)的孔轴(O4)设置在与连接器孔(34)的孔轴(O3)沿主体(2)的轴向朝向主体(2)的轴向远端部分平移的平移位置重合的位置。这样，对于被弯曲90度且穿过连接器孔(34)、连通孔(36)和轴向流道(35)延伸的高压流道(16)，在该弯曲部的内侧区域处的突出部分(49)的突出量减小，该内侧区域位于该弯曲部的内侧。

Description

用于内燃机的喷射器

技术领域

本发明涉及一种内燃机的喷射器。

背景技术

已有的喷射器以超过100MPa非常高的喷射压力喷射燃料，通过入口连接器接收燃料(例如见日本未审专利公开No.2006-316741A)。

特别地，参考图3和4，已有的喷射器100包括主体102，喷嘴103和入口连接器101。主体102从燃料供给源接收燃料。喷嘴103与主体102的轴向远端部牢固连接，且在从主体102接收到燃料时喷射燃料。入口连接器101与主体102的横向侧牢固连接，且构成燃料接收部分以为主体102供给燃料。入口连接器101牢固地螺入内燃机的气缸盖(未示出)，且入口连接器101通过由入口连接器101螺入气缸盖所产生的轴向力与主体102接合，因此入口连接器101与主体102牢固连接。

这里，主体102包括连接器孔105和轴向流道106。连接器孔105容纳入口连接器101的远端部。轴向流道106平行于主体102的轴向延伸，且将从入口连接器101接收的燃料引导到喷嘴103。入口连接器101的远端部形成接触圆108来密封燃料，该密封通过入口连接器101的远端部顶靠形成连接器孔105的锥形孔表面107所形成的圆形接触来实现。

在喷射器100的主体102内部，与连接器孔105平行的形成连通孔110，且连接器孔105和轴向流道106通过连通孔110在径向彼此连通，而不是通过将轴向流道106连接到连接器孔105来直接将连接器孔105和轴向流道106彼此连通。

特殊地，如果连接器孔105和轴向流道106彼此直接连通，连接器孔105和轴向流道106之间的交叉部的表面积可能变小，可能引起形成流动阻力，且会形成具有小壁厚的尖锐的突出部分，可能使抗压强度降低。因此，在喷射器100的主体102中，连接器孔105和轴向流道106通过与连接器孔105同轴的连通孔110在径向彼此连通。

然而，由于最近几年随着喷射压力的增大，要求增大主体102内部连接器孔105、轴向流道106和连通孔110的连接和交叉结构中的抗压强度。特定地，由于入口连接器101的螺纹连接所产生的轴向力所引起的应力和由于所接收的燃料的压力所引起的应力倾向于被集中在连接器孔105和连通孔110之间的交叉处、连通孔110和轴向流道106之间的交叉处和围绕这些交叉处的邻近区域。因此，要求改善抗压强度。

这里，鉴于容纳其它设备例如电磁阀115的空间112的位置和其它燃料流道的位置，轴向流道106被设置在与主体102的轴线间隔并与主体102的径向外侧相邻的位置。因此，连接器孔105与连通孔110之间的交叉处和连通孔110与轴向流道106之间的交叉处被集中在与主体102的径向外侧相邻的狭窄的范围内。

另外，连接器孔105和连通孔110的轴线O6与轴向流道106的轴线O5垂直。连接器孔105形成为具有大直径的锥形孔。因此，延伸穿过连接器孔105、连通孔110和轴向流道106并被弯曲90度的燃料流道，在位于弯曲部内侧上的该弯曲部内侧区域处形成尖锐的突出部113。

因此，即使在突出部113内，应力集中在流道相邻层114，其沿轴向流道106位于突出部113的径向内侧部，且是狭窄的。因此，为了增大喷射压力，要求降低流道相邻层114处的应力集中。

发明内容

本公开致力于解决上述缺点，并且本公开的目标是减小主体内连接器孔、轴向流道和连通孔的连接和交叉结构处的应力集中，并且因此增大通过入口连接器接收燃料的喷射器的连接和交叉结构的抗压强度。

根据本公开，提供一种内燃机喷射器。该喷射器包括主体、喷嘴和入口连接器。所述主体从燃料供给源接收燃料。所述喷嘴与该主体的轴向远端部牢固连接，且在从主体接收燃料时喷射燃料。入口连接器与该主体的横向侧牢固连接，且构成燃料接收部分以为主体供给燃料。所述主体包括连接器孔、轴向流道和连通孔。所述连接器孔容纳入口连接器的远端部。所述轴向流道平行于主体的轴向延伸，且将从入口连接器接收的燃料引导到所述喷嘴。所述连通孔沿主体的径向方向在连接器孔和轴向流道之间连通。入口连接器的远端部形成接触圆来密封燃料，该接触圆通过入口连接器的远端部靠着形成连接器孔的锥形孔表面所形成的圆形接触形成。连通孔的孔轴设置在与连接器孔的孔轴沿主体的轴向朝向主体的轴向远端部分平移的平移位置重合的位置。

附图说明

此处描述的附图仅用于图示的目的，并非意欲以任何方式限制本公开的保护范围。

图1示出本公开的一个实施例的喷射器的结构图；

图2A示出该实施例的喷射器的主要特征的剖视图；

图2B示出该实施例的喷射器的主要特征的图；

图3示出现有喷射器图；和

图4示出现有喷射器的主要特征的图。

具体实施方式

参考图1将描述根据本公开的实施例的喷射器1的结构。

喷射器1适于以超过100MPa非常高的喷射压力来喷射燃料。例如，喷射器1被安装在柴油机(未示出)上，其为一内燃机，且直接向柴油机的燃烧室(未示出)喷射燃料。

喷射器1包括主体2、喷嘴3、入口连接器4和电磁阀5。所述主体2从燃料供给源接收燃料。所述喷嘴3在从主体2接收燃料时喷射燃料。入口连接器4形成燃料接收部分来给主体2提供燃料。电磁阀5作为打开喷嘴3的致动器。在电磁阀5容纳在主体2中的同时，喷嘴3通过末端密封垫6与主体2的轴向远端部牢固连接，从而形成喷射器1。

在下述讨论中，除非有其它特定的说明，术语“轴向”指喷射器1的轴向。主体2和喷嘴3彼此同轴。另外，喷射器1的轴线、主体2的轴线O1和喷嘴3的轴线彼此重合。

喷嘴3包括喷嘴针9、喷嘴体10、螺旋弹簧11和管状部件13。喷嘴针9可轴向移动以打开或关闭喷射孔8。喷嘴体10轴向可滑动地容纳和支撑喷嘴针9。为关闭喷射孔8，螺旋弹簧11在闭合方向上推动喷嘴针9(下文中，称作阀闭合方向)。管状部件13形成背压腔12，以将燃料压力在阀闭合方向上施加给喷嘴针9。喷嘴体10包括圆筒14，其形成为圆柱管形，且在圆筒14的轴向后端开口。喷嘴针9可滑动地容纳和支撑在圆筒14内。

由于主体2和喷嘴3通过末端密封垫6牢固连接在一起，圆筒14与形成在主体2和末端密封垫6中的高压流道16连通，以从高压流道16提供高压燃料给圆筒14。

高压流道16是指从燃料供给源接收的高压燃料流过的流道，高压燃料不会穿过任一各种间隙，且不会使高压燃料的压力实质降低。

喷嘴针9的中间部分形成可滑动的轴部分18，该轴部分18可滑动地支撑在喷嘴体10内。喷嘴腔19形成在可滑动的轴部分18的远端侧上，以沿打开方向(下文中称作阀打开方向)将燃料压力施加到喷嘴针9，用于打开喷射孔8。弹簧腔20形成在可滑动的轴部分18的后端侧上以容纳螺旋弹簧11。从高压流道16供应的高压燃料流入弹簧腔20。可滑动的轴部分18的外围表面部分被斜切以使喷嘴腔19和弹簧腔20之间连通，且将高压燃料引导入喷嘴腔19。

座表面22形成在圆筒14的远端部分，顶靠在环形可以形成座的部分21上，形成在喷嘴针9的远端部分的圆形可就座部分21可就座于座表面22上。喷射孔8在位于座表面22沿轴向的远端侧(图1中的下侧)的位置朝圆筒14打开。因此，当可就座部分21被升起离开或者座靠在座表面22上时，喷射孔8和喷嘴腔19之间的连接被打开或关闭以开始或停止通过喷射孔8的燃料喷射。

喷嘴针9的后端部分(图1中的上端部分)形成第二可滑动轴部分24，其轴向可滑动地被管状部件13所支撑。

螺旋弹簧11可轴向伸展，且被容纳在弹簧腔20中，使得螺旋弹簧11被保持在管状部件13和设置在可滑动的轴部分18的后端的垫片25之间。这样，螺旋弹簧11向该轴向远端侧(沿阀闭合方向)推动喷嘴针9，且向轴向后端侧推动管状部件13，以推动管状部件13顶靠末端密封垫6。

因此，第二可滑动轴部分24使得管状部件13的内周区域的远端侧闭合，且末端密封垫6使得管状部件13的内周区域的后端侧闭合。当高压燃料流入或流出闭合的内周区域时，其以上述方式被闭合，该被闭合的内周区域用作背压腔12。

即，末端密封垫6具有输入流道27和输出流道28。设置输入流道27以向背压腔12提供高压燃料。设置输出流道28以从背压腔12排出燃料。在输入流道27上形成限流29。在输出流道28上也形成限流30。喷嘴3和末端密封垫6与主体2牢固连接，以使输入流道27和输出流道28都与背压腔12连接。

另外，形成输入流道27使输入流道27从在末端密封垫6中的高压流道16分支。形成输出流道28使电磁阀5能够打开或关闭输出流道28和主体2的低压流道(未示出)之间的连接。

这里，低压流道是引导低压燃料的燃料流道，其中燃料压力低于高压流道16中的燃料压力。高压燃料穿过各种间隙因而降压成为低压燃料，然后其被引导通过低压流道。

因此，当燃料通过输入流道27和输出流道28相对于背压腔12的输入流和/或输出流的状态可以响应于电磁阀5的操作而发生改变时，背压腔12的燃料压力(背压)被增加或降低，以便沿阀闭合方向或者阀打开方向驱动喷嘴针9。

通过打开电磁阀5使输出流道28和低压流道之间连通，设置限流29，30来可靠地降低背压。另外，限流30设置在输出流道28的下游端，且开口到末端密封垫6的后端表面。位于末端密封垫6的后端表面上的限流30的开口形成输出口32，通过该输出口背压腔12中的燃料被输出。

另外，电磁阀5具有已知的结构，且作用如下。特别地，当电磁阀5的电磁线圈(未示出)通电时，输出口32相对于低压流道被打开。相反，当电磁阀5的电磁线圈断电时，输出口32相对于低压流道被关闭。

利用上面的结构，当电磁阀5的电磁线圈一开始通电，输出口32相对于低压流道被打开时，背压降低，因此沿阀打开方向轴向作用于喷嘴针9上的合力增大。因此，沿阀打开方向驱动喷嘴针9，以打开喷射孔8和喷嘴腔19之间的连接，从而启动燃料喷射。

除此之外，当电磁阀通电停止以相对于低压流道闭合输出口32时，背压增加，因此沿阀闭合方向轴向作用于喷嘴针9上的合力增大。因此，沿阀闭合方向驱动喷嘴针9，以关闭喷射孔8和喷嘴腔19之间的连接，从而停止燃料喷射。

现在，将参考图1-2B描述本实施例中喷射器1的性能特征。

例如，入口连接器4通过螺纹连接固定在内燃机的汽缸盖(未示出)上，且通过螺纹连接所产生的轴向力使其牢固地连接到也就是牢固的触靠主体2的横向侧。

在这个例子中，主体2包括连接器孔34、轴向流道35和连通孔36。连接器孔34容纳入口连接器4的远端部分。轴向流道35平行于主体2的轴向延伸，并将从入口连接器4接收的燃料引导给喷嘴3。连通孔36在连接器孔34和轴向流道35之间径向连通。

连接器孔34包括三个孔部分34a，34b，34c，其呈圆锥形的逐渐变细，以从连接器孔34的径向外侧(图2A中的左侧)向径向内侧(图2A中的右侧)具有逐渐减小的直径，且彼此同轴。连接器孔34的孔轴O3垂直于主体2的轴线O1。在该例子中，孔部分34b的锥形的倾斜角比孔部分34a，34c的锥形的倾斜角小。通过入口连接器4的远端部分圆形接触锥形的孔表面38，入口连接器4的远端部分形成接触圆39来密封高压燃料，锥形的孔表面38形成孔部分34b。

这时，接触圆39的圆心与连接器孔34的孔轴O3重合。另外，当燃料由形成接触圆39所密封时，形成穿过连接器孔34、连通孔36和轴向流道35延伸的燃料流道。该燃料流道形成主体2的高压流道16。孔部分34c具有连接器孔34的径向内端40，且孔部分34a具有连接器孔34的径向外侧开口41。

轴向流道35形成为圆柱形管状，且与轴向平行延伸。轴向流道35的流道轴线O2垂直于连接器孔34的孔轴O3。另外，考虑到容纳其它设备例如电磁阀5的空间43的位置和其它燃料通道例如低压流道的位置，轴向流道35形成在与主体2的轴线O1径向间隔且与主体2的径向外侧径向相邻的位置。轴向流道35的轴向后端(图2B中上端)位于与连接器孔34的径向内端40相邻的位置。

连通孔36包括连接器孔34的径向内端40和轴向流道35的轴向后端44，且形成为短圆柱形流道，其在径向方向上短且在连接器孔34和轴向流道35之间连通。因此，连接器孔34与连通孔36之间的交叉处46和轴向流道35与连通孔36之间的交叉处47集中在与径向外侧相邻的狭窄范围内。

连通孔36的孔轴O4设置在与连接器孔34的孔轴O3沿主体2的轴向朝向主体2的轴向远端部分平移的平移位置重合的位置。因此，连通孔36的孔轴O4平行于连接器孔34的孔轴O3，且垂直于轴向流道35的流道轴O2。另外，连通孔36的轴向远端部分的孔壁与连接器孔34的孔表面38交叉。也就是，孔表面38的位于轴向远端侧且与径向内侧邻近的部分被连通孔36切割。

因此，穿过连接器孔34、连通孔36和轴向流道35延伸的高压流道16形成弯曲90度的流道。另外，由于孔表面38的存在而向轴向后端侧(图2A中的上侧)尖锐突出的突出部分49形成在位于所述弯曲部的内侧(图2A中的下部左侧)的所述弯曲部的内侧区域处。

另外，突出部分49的层部分50从径向内端(轴向流道35的流道壁)到径向外侧具有恒定的宽度，由于连接器孔34和连通孔36之间的交叉部分而使层部分50具有向着轴向后端减小的突出量(下文中，层部分50将被称作突出量减小层50)。由入口连接器4的螺纹连接所施加的轴向力所产生的应力和所接收的燃料的压力所产生的应力主要分散在突出量减小层50和相邻的边界层51处。相邻的边界层51与突出量减小层50的径向外侧连接且在径向具有恒定的宽度。

在该例子中，连通孔36的孔半径R36比接触圆39的半径R39减去轴向距离L所获得的值小，轴向距离L为连接器孔34的孔轴O3和连通孔36的孔轴O4之间的测量距离。

另外，设置连通孔36的孔半径R36以使得轴向流道35和连通孔36之间的交叉部分47不会在轴向流道35和连通孔36处形成限流。更为特别地，设置孔半径R36以使得交叉部分47处的有效流道横截面积比轴向流道35的流道横截面积大。

另外，轴向距离L比半径R39的一半小。

现在描述本实施例的优点。

本实施例的喷射器1包括入口连接器4，其牢固地连接在主体2的横向侧，且形成燃料接收部分以向主体2提供燃料。主体2包括连接器孔34、轴向流道35和连通孔36。连接器孔34容纳入口连接器4的远端部分。轴向流道35平行于主体2的轴向延伸，并将从入口连接器4接收的燃料引导给喷嘴3。连通孔36在连接器孔34和轴向流道35之间沿主体2的径向方向连通。

通过入口连接器4的远端部分圆形接触锥形的孔表面38，入口连接器4的远端部分形成接触圆39来密封燃料，锥形的孔表面38形成连接器孔34。连通孔36的孔轴O4设置在与连接器孔34的孔轴O3沿主体2的轴向朝向主体2的轴向远端部分平移的平移位置重合的位置。

这样，对于被弯曲90度且延伸穿过连接器孔34、连通孔36和轴向流道35的高压流道16，在该弯曲部的内侧区域处突出部分49的突出量减小，该内侧区域位于该弯曲部的内侧。因此，连接器孔34、轴向流道35和连通孔36的连接和交叉结构处的抗压强度能够被增大。

特别地，连通孔36的孔轴O4设置在与连接器孔34的孔轴O3沿主体2的轴向朝向主体2的轴向远端部分平移的平移位置重合的位置。这样，突出部分49的径向内端的顶部由于设置连通孔36而被切掉。因此，由于减小了突出部分49的突出量，能够减小突出部分49处的应力集中。

因此，对于通过入口连接器4接收燃料的喷射器1，可以减轻主体2中连接器孔34、轴向流道35和连通孔36的连接和交叉结构处的应力集中，而且因此可以增加连接和交叉结构处的抗压强度。

另外，连通孔36的孔半径R36比接触圆39的半径R39减去轴向距离L所获得的值小，轴向距离L为连接器孔34的孔轴O3和连通孔36的孔轴O4之间的测量距离。

这样，可以避免连通孔36与接触圆39的交叉。当设置孔半径R36的上限时，也可以限制连通孔36的流道壁表面积的无限增大，因而可以限制接收燃料压力的压力接收表面积。

另外，设置连通孔36的孔半径R36以使得轴向流道35和连通孔36之间的交叉部分47不会在轴向流道35和连通孔36处形成限流。

这样，可以可靠地提供燃料的流量，该流量依据轴向流道35来设置。

另外，轴向距离L比接触圆39的半径R39的一半小，轴向距离L为连接器孔34的孔轴O3和连通孔36的孔轴O4之间的测量距离。

因此，设置连通孔36能够使得连通孔36不与接触圆39交叉，并且交叉部分47不会形成限流。

喷射器1的结构不受上述实施例限制，且可以修改为各种形式。

例如，在上述实施例的喷射器1中，背压施加给喷嘴针9。可选择地，例如，可以在主体2内轴向可滑动地支撑控制活塞(command piston)，以使控制活塞接触喷嘴针9的后端。另外，背压腔12可以形成在控制活塞的后端侧上，且背压可以通过控制活塞施加给喷嘴针9。

本领域技术人员很容易想到其它优点和修改。因此更为广泛的来说，本发明不局限于已经示出和描述的特定细节、典型设备和阐释性示例。

Claims (3)

1.一种用于内燃机的喷射器（1）,包括：

主体（2），其从燃料供给源接收燃料；

喷嘴（3），其与该主体（2）的轴向远端部牢固连接，且在从主体（2）接收燃料时喷射燃料；

入口连接器（4），其与该主体（2）的横向侧牢固连接，且形成燃料接收部分以将燃料供给到主体（2），其中：

所述主体（2）包括：

容纳入口连接器（4）的远端部分的连接器孔（34）；

轴向流道（35），其平行于所述主体（2）的轴向延伸，且将从入口连接器（4）接收的燃料引导到所述喷嘴（3）；

连通孔（36），其沿主体（2）的径向方向在连接器孔（34）和轴向流道（35）之间连通；

通过入口连接器（4）的远端部分与形成连接器孔（34）的锥形孔表面（38）圆形接触，入口连接器（4）的远端部分形成接触圆（39）来密封燃料；而且

连通孔（36）的孔轴（O4）设置的位置与连接器孔（34）的孔轴（O3）沿主体（2）的轴向朝向主体（2）的轴向远端部分平移的平移位置重合，其中连通孔(36)的孔半径(R36)比接触圆(39)的半径(R39)减去轴向距离(L)所获得的值小，该轴向距离(L)为连接器孔(34)的孔轴(O3)和连通孔(36)的孔轴(O4)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的喷射器（1），其中连通孔（36）的孔半径（R36）被设置成使得轴向流道（35）和连通孔（36）之间的交叉部分（47）不会在轴向流道（35）和连通孔（36）处形成限流。

3.根据权利要求1或2所述的喷射器（1），其中连接器孔（34）的孔轴（O3）和连通孔（36）的孔轴（O4）之间的轴向距离（L）小于接触圆（39）的半径（R39）的一半。