CN103122808A - 汽化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽化器，其使用DLC膜，能够有效地抑制由于油量调节针和针阀调节喷嘴的滑动引起的磨耗，同时DLC膜难以脱落。汽化器中，设置有按照几乎T字状交叉连通于吸气通道的汽缸，该汽缸内活塞阀可以沿着汽缸的轴方向移动。该汽化器具备针阀调节喷嘴和油量调节针，其中，所述针阀调节喷嘴从吸气通道延出；所述油量调节针从活塞阀延出且插入于针阀调节喷嘴内，通过在针阀调节喷嘴的轴方向移动来调整燃料的喷射量。铝合金制的油量调节针的外表面上设置有阳极氧化皮膜，阳极氧化皮膜上设置有DLC膜。

Description

汽化器

[技术领域]

本发明涉及一种汽化器(化油器)，其具备油量调节针及该油量调节针插入的针阀调节喷嘴，其中，所述油量调节针与活塞阀基本一体移动。

[背景技术]

以往，已知有如下所述的汽化器：其主要被用在两轮车或者三轮及四轮休闲车等，其具备有活塞阀机构，同时还具备起动喷嘴(低速喷嘴)、针阀调节喷嘴及主喷嘴。所述的起动喷嘴、针阀调节喷嘴及主喷嘴的计量部被形成为筒状。起动喷嘴(Pilot Jet)和针阀调节喷嘴中，一个端部连通于汽化器的吸气通道侧，同时另一侧被供给来自浮筒室的燃料。另外，主喷嘴通过放气(air bleed)管连接于针阀调节喷嘴的另一端部侧。

由所述的起动喷嘴、针阀调节喷嘴和主喷嘴计量好的燃料在文丘里效应(venturieffect)作用下于吸气通道侧形成喷雾。起动喷嘴对例如空转时等节流阀的开度较小情况下的燃料的流量进行调整。另外，油量调节针(针径呈锥状变化的针状部件)被插入于作为针阀调节喷嘴的计量部的筒内，同时使其在针阀调节喷嘴的轴方向上沿着自身的轴方向移动以便具备能够调整的燃料喷雾量，并对节流阀的中间开度时的燃料的流量进行调整。另外，主喷嘴决定节流阀的开度从接近全开的状态到全开时的燃料的流量。

另外，油量调节针被安装于能够在针阀调节喷嘴的轴方向上移动的活塞阀的下端，其随着沿着针阀调节喷嘴的轴方向移动的活塞阀一起移动。另外，活塞阀在其基端部固定有膜片(diaphragm)。膜片被设置于对应吸气通道的文丘里部的压力形成为负压的压力室，对应文丘里部的压力而进退，从而调整吸气通道的文丘里部的开口量，同时油量调节针向针阀调节喷嘴内的插入量得到调整。

在吸气通道内由发动机吸入的空气的流量由作为节流阀的蝶阀来进行调整。利用该蝶阀的开闭等所导致的文丘里部的内压的变化使得连接于膜片的活塞阀向吸气通道内的突出量发生变化，由此燃料的喷出量发生变化。即按照下述过程完成，通过操纵者的节流调节操作使得蝶阀的角度发生改变，使得文丘里部的内压发生变化，由此活塞阀发生移动来改变文丘里部的开口量，同时改变针阀调节喷嘴的开口量。

如上所述，针状的油量调节针在筒状的针阀调节喷嘴内移动，但油量调节针是在初期设定时使其向发动机侧偏置来进行安装的，使得其偏离针阀调节喷嘴的中心轴。因此针阀调节喷嘴的内表面和油量调节针的外表面接触，油量调节针相对针阀调节喷嘴滑动，在针阀调节喷嘴的内表面及油量调节针的外表面产生磨耗。

若在针阀调节喷嘴及油量调节针上产生磨耗，则来自针阀调节喷嘴的燃料的喷出量变多，可能不能将混合气的空燃比维持在规定的状态。即，随着油量调节针和针阀调节喷嘴的磨耗，化油器中的燃料的流量会逐渐劣化，由此排气会逐渐劣化。由于油量调节针和针阀调节喷嘴是进行在部分区域(中间开度)的流量调整，因此在部分区域的流量劣化特别大。所述的化油器中的流量的劣化在排气劣化的主要原因中所占的比例很高，若考虑到对排气规定限制的应对或由此导致的利用催化剂等对排气的后处理装置的成本等，则防止化油器中流量的经时劣化是很有必要的。

因此，为了防止针阀调节喷嘴(主燃料喷嘴)和油量调节针的磨耗，提出了在针阀调节喷嘴的内表面和油量调节针的外表面上形成作为衬底的硅膜或铬膜，并在其上面形成类金刚石碳(diamond-like carbon，DLC)膜(例如参照专利文献1)。DLC膜是指具有类似金刚石的性质的碳膜，是一种具有高硬度的物质，其被期待应用于防止针阀调节喷嘴和油量调节针互相滑动部分的磨耗。

另外，DLC膜不仅只是如上述那样是很硬的，而且其润滑性好且摩擦低，因此对对象部件的损害性低，而且其耐腐蚀性优异。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特许第4176444号公报

[发明内容]

[发明所要解决的课题]

在此，在针阀调节喷嘴和油量调节针这样的滑动部件上形成DLC膜的情况时，直接被膜于基材的DLC膜容易脱落，难以得到DLC膜所具有的润滑性、低摩擦、低损害性、耐腐蚀性等特性。专利文献1中，例如在由黄铜(真鍮)等构成的针阀调节喷嘴的内表面及由铝系材料构成的油量调节针的外表面的至少一面上通过以硅膜或铬膜作为衬底来形成DLC膜，从而确保了DLC膜的密着性。

但是，由于反复滑动，针阀调节喷嘴和油量调节针的内部应力可能会增大，在基材和衬底以及衬底和DLC膜的膜边界可能会产生应力集中，由此可能会导致DLC膜脱落。即，若隔着与形成基材的金属不同的异种金属膜形成DLC膜，则容易在膜的边界产生应力集中。由此，长期使用时难以持续维持DLC膜的密着性，对于长期的滑动耐久无法期待其充分的磨耗抑制作用。

本发明是鉴于上述情况而完成的，因此本发明的目的在于提供一种具备油量调节针的汽化器，其中，所述油量调节针使用DLC膜，能够有效地抑制由于油量调节针和针阀调节喷嘴的滑动引起的磨耗，同时DLC膜难以脱落。

[解决课题的方法]

为了达成上述目的，方案1所述的汽化器是具备有汽化器主体、汽缸、活塞阀、针阀调节喷嘴和油量调节针的汽化器，其中，所述汽化器主体设置有吸气通道；所述汽缸设置于所述汽化器主体，同时以交叉的方式连通于所述吸气通道；所述活塞阀在所述汽缸内滑动；所述针阀调节喷嘴从所述吸气通道延伸出；所述油量调节针从所述活塞阀延伸出，插入到所述针阀调节喷嘴内，通过在该针阀调节喷嘴的轴方向移动来调整燃料的喷射量，所述汽化器的特征在于，在铝合金制的所述油量调节针的外表面设置有阳极氧化皮膜，并且通过等离子体离子注入在所述阳极氧化皮膜上设置有类金刚石碳膜。

在方案1所述的发明中，在铝合金制的油量调节针的外表面设置有阳极氧化皮膜(防蚀铝(almite)皮膜)，在该阳极氧化皮膜上形成DLC膜，即，在基材和DLC膜之间没有夹着异种金属膜或硅膜，而在其间只是夹着使作为基材的铝合金氧化而成的膜，因此能够抑制DLC膜的脱落，并且利用难以脱落的DLC膜能够抑制油量调节针的磨耗。另外，利用DLC的润滑性也能抑制具有DLC膜的油量调节针滑动时对针阀调节喷嘴的磨耗。需要说明的是，阳极氧化皮膜优选为例如使用低温电解浴或添加了各种有机酸的特殊的电解浴处理后的铝合金的硬质阳极氧化皮膜(硬质防蚀铝被膜)。

另外，DLC膜通过等离子体离子注入法形成在阳极氧化被膜上。阳极氧化被膜是多孔质的膜，若通过等离子体离子注入法形成DLC膜，则通过等离子体离子注入能在阳极氧化被膜和DLC膜之间形成阳极氧化被膜和DLC膜的混合膜。因此，能够使阳极氧化被膜和DLC膜变得难以脱落。

而且，在该铝合金的阳极氧化被膜上隔着上述的混合膜形成DLC膜，因此DLC膜和其衬底之间没有边界层，由针阀调节喷嘴和油量调节针的反复滑动而产生的内部应力不会集中，即使长期使用也能够抑制DLC膜的破损。

另外，由于阳极氧化被膜耐电压较高，因此即使利用高电压注入等离子体离子阳极氧化被膜也不会损伤，能够使用适当的等离子体离子注入法。特别地，铝合金一般熔点低，利用等离子体离子注入法以外的PVD或CVD等方法存在在阳极氧化被膜上难以形成DLC膜的情况，若利用等离子体离子注入法，则能够毫无问题地在铝合金的阳极氧化被膜上形成DLC膜。

由上述方法能够抑制经时劣化，其中，所述经时劣化是由于针阀调节喷嘴和油量调节针的长期使用时的磨耗而引起的汽化器的燃料的流量增加的经时劣化。而且由此能够抑制排气的劣化。通过能够抑制排气的劣化从而能够实现用于排气对策所设置的催化剂等后处理装置的成本降低。

另外，油量调节针和针阀调节喷嘴在针阀调节喷嘴的孔口(orifice)部分，特别是在吸气通道侧的开口部分相接触，对于该部分油量调节针与之相接触，同时在接触的状态下油量调节针沿着轴方向进退。

因此，相对于针阀调节喷嘴在狭窄范围与油量调节针相接触，移动的油量调节针在较广范围与针阀调节喷嘴相接触。

因此，针阀调节喷嘴侧接触范围狭窄，摩擦力集中于狭窄范围内，相对于油量调节针其更易磨耗。但是，细筒状的针阀调节喷嘴内表面难以进行包括DLC加工的各种加工。对此在油量调节针的外表面设置DLC膜的情况使得加工容易且易形成均匀的DLC膜，并且摩擦力分散于较广范围，能够长期地维持DLC膜。

另外，通过将摩擦系数小的超润滑性DLC膜设置于油量调节针侧，能够降低对针阀调节喷嘴的摩擦力，能够抑制针阀调节喷嘴的磨耗。由此，可以形成在油量调节针上设置DLC膜而在针阀调节喷嘴上不设置DLC膜这样的构成，从而能够抑制用于DLC膜形成的成本。

需要说明的是，即使在针阀调节喷嘴侧，作为DLC膜形成以外的方法，优选对表面进行固化处理，例如，也可以在黄铜制的针阀调节喷嘴的至少内表面上实施无电解镀镍，同时利用热处理使镀覆固化。

方案2所述的汽化器的特征在于，如方案1或方案2所述的发明，其中，所述油量调节针为作为铝合金的杜拉铝(duralumin)制油量调节针。

方案2所述的发明中，油量调节针为杜拉铝(也可以为超杜拉铝或超超杜拉铝)，因此其是具有高强度的铝合金。另外，虽然具有高强度，但其加工性好且轻量，所以通过使用在铝合金中强度高的杜拉铝，并且在其表面形成硬的DLC膜，能使加工容易且轻量的针阀调节喷嘴的耐磨耗性高，从而能够实现耐用年限的增加。

[发明的效果]

根据本发明，在油量调节针的外表面上形成阳极氧化被膜，在阳极氧化被膜上形成DLC膜，由此抑制DLC膜的脱落，利用DLC膜的硬度、高润滑性及对对象部件的低损害性，能够长期地抑制相对针阀调节喷嘴滑动的油量调节针的磨耗以及针阀调节喷嘴的磨耗。由此，通过能够抑制汽化器中燃料的流量的逐渐劣化，从而能够抑制排气的逐渐劣化。

[附图说明]

图1是表示本发明的实施方式的汽化器的截面图。

图2是表示所述汽化器的油量调节针的侧面图。

图3是表示作为实施例的试验结果的图表。

[具体实施方式]

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示，所述汽化器1具备具有吸气通道2的汽化器本体3。汽化器本体3的吸气通道2的中央部为燃料喷出的文丘里部4。在吸气通道2的上侧设置有T字状交叉于吸气通道的汽缸5，汽缸5设置有沿汽缸5的轴方向上下活动的活塞阀6。另外，在活塞阀6的基端部安装有膜片7。

膜片7与覆盖汽化器本体3的上侧的盖8一起形成压力室9。压力室9与文丘里部4连通，当利用发动机的吸气抽吸吸气通道2的空气从而使文丘里部4形成负压时，膜片7凹陷变形，使活塞阀6向上方移动。

另外，从盖8到有底圆筒状的活塞阀6的底部之间设置有作为复位弹簧的螺旋弹簧11，对活塞阀6赋予向下方的力，将在膜片7作用下上升的活塞阀押下去。另外，在汽化器本体3的膜片7的下侧形成有制动部12，该制动部12抵接在活塞阀6的上端部锷状与膜片7的连接部6a，限制活塞阀6的向下方的移动。

在活塞阀6的底部(下端部)安装有贯通底部的油量调节针13。另外，油量调节针13的轴方向是沿着活塞阀6的上下移动方向。在油量调节针13的基端部设置有锷部14，锷部14抵接于活塞阀6的底部上面，从而对油量调节针13进行定位。

另外，利用所述锷部14的一部分是作为螺旋弹簧的油量调节针倾斜弹簧10给予油量调节针13向油量调节针13的突出方向(下方，活塞阀的前进方向)的力。锷部14接触的活塞阀6的底部上面的座面21是倾斜的，利用油量调节针倾斜弹簧10对油量调节针13施加力，从而所安装的油量调节针13呈向发动机侧稍微倾斜状态。因此，所安装的油量调节针13处于与针阀调节喷嘴15接触的状态。

油量调节针13是沿着向尖端变细且具有锥状的外周面的针状部件，并且尖端部形成为圆锥状。该油量调节针13被插入于后述的针阀调节喷嘴15，同时使其在针阀调节喷嘴15的轴方向上沿着轴方向的状态下，伴随活塞阀6的移动在针阀调节喷嘴15的轴方向上移动时，使作为针阀调节喷嘴15的上端部分的开口的孔口部16的开口量变化，从而使燃料的流量变化。

在针阀调节喷嘴15的基端部(下端部)安装有主喷嘴17。主喷嘴17是在后述的节流阀18从接近全开的状态到全开的状态的情况下决定燃料的流量的部件。

另外，主喷嘴17被浸渍于浮筒室19内的燃料中。

针阀调节喷嘴15的周围设置有与针阀调节喷嘴15一体的放气管22，在放气管22上连接有将空气供给于放气管22的空气通道23。通过放气管使空气混合于通过针阀调节喷嘴15的燃料内。

浮筒室19收纳有相对于燃料漂浮的浮筒，同时设置有随浮筒运动的浮筒阀20。浮筒阀20是控制开闭使燃料流入浮筒室19内的燃料流入口，若浮筒室19的燃料减少则浮筒下降从而浮筒阀20开放，燃料流入浮筒室19。由此浮筒上升使得浮筒阀20再次关闭。

另外，在从空气净化器向发动机的吸气系统中，在汽化器1的吸气通道2的活塞阀下流侧设置有作为节流阀18的蝶阀，利用蝶阀来控制吸气通道的通气量。

所述汽化器1中的油量调节针13是杜拉铝制油量调节针，对其表面进行以下处理。

即，根据众所周知的硬质阳极氧化被膜形成条件，通过在硬质阳极氧化用的电解液中的阳极氧化，在杜拉铝制的油量调节针13的表面上形成硬质阳极氧化被膜(硬质防蚀铝被膜)。对于在表面(外表面)形成有硬质阳极氧化被膜的杜拉铝制的油量调节针13，利用众所周知的等离子体离子注入法形成DLC膜。

对于DLC膜的厚度，例如可以以1～2μm作为目标来形成，形成误差在允许范围内的厚度。需要说明的是，DLC膜的厚度并不仅限于此，要考虑关于耐磨耗性能、成本和厚度的技术限度等来决定。

对于油量调节针13滑动的黄铜制针阀调节喷嘴15，对其表面(基本是指内表面，也可含有外面侧)施加无电解镀镍后进行热处理。

需要说明的是，在该实施方式中是在油量调节针13侧形成DLC膜，也可在针阀调节喷嘴15的长孔的内表面(内周面)侧形成DLC膜。

另外，针阀调节喷嘴15侧为油量调节针13接触于吸气通路2侧的开口附近的孔口部16的上部(吸气通道2的开口侧)的状态，其他部分接触于油量调节针13的频率较低。因此，主要是油量调节针13接触的孔口部16的上部受摩擦的影响，孔口部16的上部为非常易磨耗的状态。

对此，对应于在所述针阀调节喷嘴15的孔口部16上油量调节针13的移动范围整体，沿着该油量调节针13的轴方向长度部分接触于针阀调节喷嘴15的孔口部16的上部，由此接触部位较长使得作用的力被分散，从而使得油量调节针13比针阀调节喷嘴15更难以发生磨耗。更进一步，油量调节针13由于是在其锷部14被压附于活塞阀6的底部的油量调节针倾斜弹簧10上的状态安装的，因此可以绕轴旋转，油量调节针13旋转的情况下，进一步与针阀调节喷嘴15的接触部位分散从而磨耗得以被抑制。

另外，对于由作为铝合金的杜拉铝形成的油量调节针，硬质阳极氧化被膜的形成是可能的，对油量调节针形成硬质阳极氧化被膜后从其上面能够进行等离子体离子注入。此时，硬质阳极氧化被膜的耐电压性能高，能够毫无问题地进行等离子体离子注入。

另外，硬质阳极氧化被膜由于其多孔质，在通过等离子体离子注入形成DLC膜时等离子体离子能够容易地进入硬质阳极氧化被膜，在油量调节针13的表层上的硬质阳极氧化被膜和DLC膜之间有阳极氧化被膜和DLC膜的混合的部分生成。

即，从硬质阳极氧化被膜到形成DLC膜的部分中，DLC膜的比例逐渐变高，从硬质阳极氧化被膜到DLC膜的部分中没有膜的边界层，因此能够防止由于反复滑动产生的内部应力在边界层的集中而引起DLC膜损伤。

另外，互相相对滑动的针阀调节喷嘴15和油量调节针13中，例如，作为表面固化处理，针阀调节喷嘴15上设置有对无电解镀镍进行热处理从而使其固化的镀覆层，油量调节针13中表面上设置有硬质阳极氧化膜的构成中，仅对油量调节针13进一步设置DLC膜，从而能够抑制油量调节针13和针阀调节喷嘴15两者的磨耗。由此，与在油量调节针13和针阀调节喷嘴15两者上形成DLC膜相比，能够降低成本。即，抑制成本增加的同时，能够实现磨耗量的抑制。

[实施例]

如上所述在杜拉铝制的油量调节针13的表面上形成硬质阳极氧化被膜后利用等离子体离子注入法成膜为DLC膜，对针阀调节喷嘴15进行实机运行耐久试验，在黄铜制的针阀调节喷嘴15的表面上实施无电解镀镍，同时利用热处理使镀镍层固化的针阀调节喷嘴15。

油量调节针13形成如下结构：利用所述的针弹簧10将锷部14压附于活塞阀6的底部。此时锷部14抵接的座面21倾斜，由此形成所述的油量调节针13的外表面滑动于针阀调节喷嘴15的内表面上的状态。

另外，实机运行耐久试验时，作为比较例，对作为现有品的黄铜针阀调节喷嘴实施无电解镀镍和热处理，对杜拉铝的油量调节针上成膜成硬质阳极氧化被膜的情况也进行同样的耐久试验。

所述试验中，测定了磨耗严重部分的磨耗量(最大磨耗的部分的深度)。其结果示于图3的表中。

对于本发明的油量调节针13，其磨耗量为0.1μm，针阀调节喷嘴15的磨耗量为1.2μm。

对于针阀调节喷嘴15、油量调节针13上均没有设置有DLC膜的现有品(现有例)，油量调节针的磨耗量为1.5μm，针阀调节喷嘴的磨耗量为8.0μm。结果为：与本发明(实施例)相比，其磨耗量相当大。

由上述结果可知，如上所述，在油量调节针13侧通过硬质阳极氧化被膜利用等离子体离子法设置有DLC膜，在针阀调节喷嘴15侧通过对无电解镀镍进行热处理使其设置有固化的镀覆层，由此能够充分抑制针阀调节喷嘴15和油量调节针13的磨耗。

需要说明的是，所述汽化器中，以蝶阀作为节流阀，活塞阀基于文丘里部的负压进行动作，但对于不设置蝶阀，以活塞阀作为节流阀通过油门线等可以直接操作的汽化器，也能够应用本发明。

即，如果是具备有基于活塞阀动作的油量调节针和插入有油量调节针的针阀调节喷嘴的汽化器就能够适用本发明。

[符号的说明]

1汽化器

2吸气通道

3汽化器本体

5汽缸

6活塞阀

13油量调节针

15针阀调节喷嘴

Claims (2)

1.一种汽化器，其具备有汽化器主体、汽缸、活塞阀、针阀调节喷嘴和油量调节针，其中，所述汽化器主体设置有吸气通道；所述汽缸设置于所述汽化器主体，同时以交叉的方式连通于所述吸气通道；所述活塞阀在所述汽缸内滑动；所述针阀调节喷嘴从所述吸气通道延伸出；所述油量调节针从所述活塞阀延伸出插入到所述针阀调节喷嘴内，通过沿着该针阀调节喷嘴的轴方向移动来调整燃料的喷射量，该汽化器的特征在于，在铝合金制的所述油量调节针的外表面设置有阳极氧化皮膜，并且通过等离子体离子注入在所述阳极氧化皮膜上设置有类金刚石碳膜。

2.如权利要求1所述的汽化器，其特征在于，所述油量调节针为作为铝合金的杜拉铝制油量调节针。

Images