CN104343606A - 燃料喷射器和使用所述燃料喷射器的燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃料喷射器包括：(i)主体(110)，所述主体包括形成喷射端口(111a)的远端部分、直径减小部分(112a)和直径扩大部分(112b)；和(ii)至少附接到直径减小部分(112a)和直径扩大部分(112b)中的直径减小部分(112a)的密封元件(140)。当主体(110)插入与内燃机的燃烧室(11)连通的附接孔(12)时，密封元件(140)在附接孔(12)的内周面(12a)与主体(110)的外周面(112c)之间密封。密封元件(140)包括第一锥形部分(141)，所述第一锥形部分(141)被倒角并且在密封元件(140)的远端部分被放置在相对靠近喷射端口(111a)的位置的情况下被设置在密封元件(140)的远端部分的外周处。

Description

燃料喷射器和使用所述燃料喷射器的燃料喷射装置
技术领域
本发明涉及一种将燃料喷射到内燃机的燃料喷射器。
背景技术
常规地，在JP-2002-364494A中公开的燃料喷射器是众所周知的。根据JP-2002-364494A，在燃料喷射器中，筒状的密封元件被附接到在对应于燃料喷射器的远端部分的喷嘴部分内形成的附接凹槽。附接凹槽包括直径减小部分和锥形表面，所述直径减小部分的直径减小，所述锥形表面从直径减小部分朝向喷嘴部分的基端部分扩大附接凹槽的直径。台阶表面被设置在锥形表面的基端部分与喷嘴部分的外周部分之间。
密封元件通常在初始阶段被附接到直径减小部分的区域。设有密封元件的燃料喷射器杯插入设置在汽缸盖内的附接孔内。密封元件在附接孔的内周面与喷嘴部分的外周面之间密封，并且防止燃烧气体的泄漏。
即使随着时间推移在密封元件内产生蠕变变形，因为密封元件由燃烧气体的压力朝向喷嘴部分的基端部分移动以覆盖锥形表面，密封元件的外周面在充足的表面压力下接触内周面。因此，密封效率被保证很长一段时间。密封效率能够在保证期间被保证直到密封元件的远端部分达到台阶表面。
然而，在设有密封元件的燃料喷射器被插入附接孔内的情况下，当即使密封元件与附接孔的入口部分接合密封元件仍然被插入到附接孔内时，密封元件可能被损坏，或者密封元件被移动以在初始阶段覆盖台阶表面的一部分。
当密封元件被损坏时，密封效率不能够被保证。当密封元件被移动以覆盖锥形表面的一部分时，因为密封元件根据燃烧气体的压力朝向喷嘴部分的远端部分移动，密封元件的远端部分到台阶表面的距离变得更短，并且朝向锥形表面移动的密封元件被允许的覆盖量变得更短。因此，保证期间变得更短。
发明内容
本发明的目标是提供一种燃料喷射器，当燃料喷射器被插入到附接孔内时改善插入性能并且限制密封元件的损坏或者限制密封元件产生朝向基端部分的移动。
根据本发明的一个方面，燃料喷射器包括主体和密封元件。主体包括形成喷射端口的远端部分，燃料通过所述喷射端口喷射。主体还包括直径减小部分和直径扩大部分，所述直径扩大部分从直径减小部分朝向直径扩大部分的与喷射端口相反的基端部分扩大直径扩大部分的直径。密封元件是基本上筒状的并且被至少附接到直径减小部分的外周面。当主体被插入到与内燃机的燃烧室连通的附接孔时，密封元件在附接孔的内周面与主体的外周面之间密封。密封元件包括第一锥形部分，所述第一锥形部分被倒角并且在密封元件的远端部分被放置在相对靠近喷射端口的位置的情况下被设置在密封元件的远端部分的外周处。
当燃料喷射器被插入到附接孔内时，插入能力能够根据第一锥形部分而提高。因此，附接孔与密封元件之间的不恰当接合被限制，并且密封元件的损坏或者密封元件产生朝向直径扩大部分的移动能够被限制。
附图说明
从下面的参考附图的详细说明，本发明的上述和其他目标、特征和优点将变得明显。在附图中：
图1是示出根据本发明的实施例的附接到附接孔的燃料喷射器的截面图；
图2是示出在初始阶段设置的密封元件的放大视图；
图3是示出在燃料喷射器附接到附接孔之后密封元件的放大视图；和
图4是示出在各种条件下判定结果列表的图表。
具体实施方式
下文中将参考附图描述本发明的实施例。在这些实施例中，对应于前述实施例描述的内容的部分可以被指定相同的附图标记，并且对于该部分的冗余说明可以被省略。当在一个实施例中仅仅描述一种构造的一部分时，另一前述实施例可以适用于该构造的其他部分。即使没有明确说明各部分可以组合，这些部分也可以被组合。即使没有明确说明各实施例能够被组合，只要该组合没有损害，则这些实施例可以部分地组合。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。与这些实施例基本相同的部分或部件被用相同的附图标记表示并且相同的说明可以被省略。当实施例的一部分被具体描述时，关于该实施例的其他部分，前述实施例的说明能够适用于该实施例。而且，要理解的是，本发明不局限于所述实施例和构造。本发明旨在覆盖各种修改和等同布置。此外，尽管各种组合和构造是优选的，其他的包括更多、更少或者仅仅单个元件的组合和构造也在本发明的精神和范围内。
(实施例)
参考图1到图3，将描述根据一个实施例的燃料喷射器100。燃料喷射器100被安装到点火型内燃机。根据所述实施例，内燃机对应于汽油发动机。燃料喷射器100将燃料直接喷射到设置在内燃机的汽缸盖10内的燃烧室11。汽缸盖10形成与燃烧室11和汽缸盖10的外部连通的附接孔12。燃料喷射器100包括插入到附接孔12内的主体110。
附接孔12的内表面对应于内周面12a。孔锥形部分12b被倒角并且被围绕主体110所插入的附接孔12的端部部分设置。根据这个实施例，例如，对应于孔倒角角度θ的将孔锥形部分12b倒角的角度是5度。附接孔12的内直径被称为内直径D1。
燃料喷射器100包括主体110、阀元件120、驱动部分130以及密封元件140。
主体110是设置在燃料喷射器100的远端部分的细长部分，并且其中包括燃料通道。主体110还包括设置在主体110的远端部分处的喷射端口部分111和设置在主体110的基端部分处的基部112。
喷射端口部分111包括设置在喷射端口部分111的远端部分处的喷射端口111a、设置在喷射端口部分111内侧的阀座表面111b。燃料经由喷射端口111a喷射。阀元件120的远端部分落座于阀座表面111b上。喷射端口部分111的外直径被称为外直径D11。外直径D11被设置为稍微小于附接孔12的内直径D1。
基部112包括直径减小部分112a和直径扩大部分112b，其中所述直径减小部分被设置在基部112的远端部分并且与喷射端口部分111相邻，所述直径扩大部分112b被设置在直径减小部分112a与基部112的基端部分之间的位置。直径减小部分112a具有在直径减小部分112a的轴向的第一预定尺寸。直径减小部分112a的外直径D13相对于基部112的外直径D12减小。基部112的外直径D12被设置为基本上等于喷射端口部分111的外直径D11。直径减小部分112a的第一预定尺寸被设置为等于密封元件140的轴向尺寸，所述密封元件140的轴向尺寸对应于在密封元件140的轴向的密封元件140的尺寸。直径减小部分112a的外周对应于减小外周面112c。根据这个实施例，减小外周面112c还对应于主体110的外周面。
直径扩大部分112b具有在直径扩大部分112b的轴向的第二预定尺寸。直径扩大部分112b从直径减小部分112a朝向直径扩大部分112b的与喷射端口111a相反的基端部分平滑地扩大直径扩大部分112b的直径。直径扩大部分112b的扩大最多的部分具有稍微小于基部112的外直径D12的外直径D14。因此，上述外直径之间的关系是：(i)外直径D12基本上等于外直径D11，(ii)外直径D12大于外直径D14，以及(iii)外直径D14大于外直径D13。直径扩大部分112b的第二预定尺寸被设置为能够建立密封元件140的覆盖量(CA)和直径扩大部分112b的间隙量(GA)的值。直径扩大部分112b的外周对应于扩大外周面112d。
阀元件120是设置在主体110的燃料通道内的针形阀。阀元件120包括设置在阀元件120的远端部分并且落座在阀座表面111b上的密封表面121。未示出的可移动芯被固定到阀元件120的基端部分。
驱动阀元件120的驱动部分130被设置在一区域内，所述区域被放置在燃料喷射器100的在主体110的基端部分外侧的基端部分。驱动部分130包括电磁线圈131、定子芯132以及未示出的弹簧。弹簧偏压阀元件以经由可移动芯关闭阀元件120。
当电磁线圈131通电时，定子芯132产生磁吸引力。磁吸引力抵消弹簧的偏压力并且使得阀元件120的可移动芯朝向定子芯132移动。因此，阀元件120和可移动芯都被升起，也就是，阀元件120和可移动芯都在阀打开操作中操作。在这个情况下，燃料从喷射端口111a喷射。
当电磁线圈131断电时，磁吸引力消失。阀元件120和可移动芯根据弹簧的偏压力都在阀关闭操作中操作。在这个情况下，来自喷射端口111a的燃料喷射停止。
如图2所示，密封元件140对应于在燃料喷射器100插入附接孔12之前附接到直径减小部分112a的密封部分。当主体110插入附接孔12内以使得燃料喷射器100被装配时，密封元件140密封内周面12a与主体110的外周面110之间的空间。在这个情况下，主体110的外周面对应于减小外周面112c。换言之，密封元件140被附接到减小外周面112c。燃烧室11内的燃烧气体通过所述密封元件140被防止经由所述空间泄漏。因为密封元件140在被装配时是可变形的并且有必要具有耐热性，密封元件140由氟树脂或弹性体制成。例如，密封元件140可以由聚四氟乙烯(注册商标)制成。
密封元件140基本上是筒状的。密封元件140的外直径D41被设置为稍微大于附接孔12的内直径D1。密封元件140的轴向尺寸被设置为基本上等于直径减小部分112a的第一预定尺寸。密封元件140在初始阶段附接到直径减小部分112a。
密封元件140包括被倒角并且设置在密封元件140的远端部分的外周处的第一锥形部分141。密封元件140的远端部分被放置在相对靠近喷射端口111a的位置。将第一锥形部分141倒角的角度被称为第一倒角角度θ1，并且将第一锥形部分141倒角的宽度被称为第一倒角宽度W1。第一锥形部分141的第一倒角角度θ1被设置为等于孔锥形部分12b的孔倒角角度θ。
密封元件140还包括被倒角并且设置在密封元件140的基端部分的外周的第二锥形部分142。密封元件140的基端部分被放置在比密封元件140的远端部分相对更加远离喷射端口111a的位置。第二锥形部分142被形成以具有与第一锥形部分141相同的形状。对应于第二倒角角度θ2的将第二锥形部分142倒角的角度和对应于第二倒角宽度W2的将第二锥形部分142倒角的宽度被设置为分别等于第一倒角角度θ1和第一倒角宽度W1。
当主体110插入附接孔12内以使得燃料喷射器100附接到汽缸盖10时，第一锥形部分141接触孔锥形部分12b并且插入附接孔12内。如图3所示，密封元件140根据内周面12a与密封元件140的外周面之间的摩擦力相对于主体110移动。也就是，密封元件140的基端部分的一部分朝向主体110移动以覆盖直径扩大部分112b的一部分。
当燃料喷射器100用在车辆内时，密封元件140随时间推移根据燃烧室11内燃烧气体的压力进一步朝向主体110的基端部分移动，从而增加密封元件140的覆盖量。因为内周面12a与扩大外周面112d之间的空间沿朝向主体110的基端部分的方向减小，施加到密封元件140的恢复力根据覆盖量的增加而增加，从而密封效率能够长期保持。而且，密封元件140的覆盖量对应于密封元件140在直径扩大部分112b的轴向覆盖直径扩大部分112b的尺寸。
密封元件140在初始阶段附接到直径减小部分112a。如上所说明的，密封元件140很可能朝向直径扩大部分112b移动以横跨直径减小部分112a和直径扩大部分112b。
间隙量通过从直径扩大部分112b的轴向尺寸减去覆盖量而得到。直径扩大部分112b的轴向尺寸对应于直径扩大部分112b在直径扩大部分112b的轴向上的尺寸。间隙量表明密封元件140朝向直径扩大部分112b移动的能力。
对车辆执行台架试验，以确定在根据本实施例的燃料喷射器100中相对于附接孔12的插入能力、密封元件140的损坏以及密封效率。试验条件和试验点如下所示。图4是示出台架试验的试验结果的图表。
<试验条件和试验点>
1、密封元件的试样
1)传统产品(不设有锥形部分，并且轴向尺寸等于3.15mm)
2)单锥形产品(设有第一锥形部分141，第一倒角角度θ1等于5度并且第一倒角宽度等于0.8mm)
3)双锥形产品(设有第一锥形部分141和第二锥形部分142，第一倒角角度θ1和第二倒角角度θ2等于5度，并且第一倒角宽度W1和第二倒角宽度W2等于0.8mm)
2、插入能力的评估
1)密封元件的径向尺寸：设置为最大(内直径和厚度设置为设计阶段的最大值)
2)附接孔的表面粗糙度：十点平均粗糙度(Rz)为6.3(车辆的最大水平)
3)插入的方法：在密封元件接触孔锥形部分12b之后，密封元件通过阿姆斯勒试验机压入孔锥形部分12b
3、低温下的密封效率评估
1)密封元件的径向尺寸：设置为最小(内直径和厚度设置为设计阶段的最小值)
2)预压缩操作：在60摄氏度、4MPa下执行100次压缩载荷
3)然后，在负40摄氏度、3MPa下，检测来自密封部分的泄漏量
<试验结果>
1、插入能力的评估
如图4所示，在不设有锥形部分的传统产品中，密封元件相对于附接孔12的不恰当接合产生密封元件140的损坏。
然而，单锥形产品和双锥形产品都设有第一锥形部分141以使得插入载荷急剧降低。因此，不会产生密封元件的损坏并且获得良好的结果。
2、低温下的密封效率评估
如图4所示，单锥形产品的泄漏量和双锥形产品的泄漏量都是0cc/min。因此，关于密封效率获得良好的结果。
如上所说明的，根据本实施例，在密封元件140的远端部分放置在相对靠近喷射端口111a的位置的情况下，第一锥形部分141设置在密封元件140的远端部分的外周处。因此，当燃料喷射器100插入附接孔12时，插入载荷由第一锥形部分141减小，并且插入能力能够提高。然后，附接孔12与密封元件140之间的不恰当接合被限制，并且密封元件140的损坏或者密封元件140产生朝向直径扩大部分112b的移动能够被限制。
第一锥形部分141的第一倒角角度θ1被设置为等于孔锥形部分12b的孔倒角角度θ。因此，孔锥形部分12b的整个周边能够与第一锥形部分141的整个周边接触。然后，主体110的轴向中心的倾斜被限制，并且主体110能够被插入附接孔12内。而且，密封元件140的损坏或者密封元件140产生朝向直径扩大部分112b的移动能够被限制。
在密封元件140的基端部分放置在比密封元件140的远端部分相对更加远离喷射端口111a的情况下，具有与第一锥形部分141相同形状的第二锥形部分142设置在密封元件140的基端部分的外周处。因此，密封元件140能够被附接到直径减小部分112a而不用考虑用于附接密封元件140的方向性，从而附接操作变得简单。
(其他实施例)
根据上述实施例，密封元件140包括第一锥形部分141和第二锥形部分142。然而，密封元件140可以仅包括第一锥形部分141。在这个情况下，即使出现用于将密封元件140附接到直径减小部分112a的方向性，相对于附接孔12的插入能力也能够获得与上述实施例相同的效果。
根据上述实施例，第一锥形部分141的第一倒角角度θ1被设置为等于孔锥形部分12b的孔倒角角度θ。然而，在第一锥形部分141与孔锥形部分12b彼此恰当接触的情况下，第一倒角角度θ1可以被设置为不同于孔倒角角度θ的值。
根据上述实施例，如图1所示，燃料喷射器100被设置在汽缸盖10内。然而，燃料喷射器可以被设置在汽缸体内。根据上述实施例，燃料喷射器100被安装到点火型内燃机(诸如汽油发动机)。然而，燃料喷射器可以被安装到压缩自点火型内燃机(诸如柴油发动机)。根据上述实施例，燃料喷射器将燃料直接喷射到燃烧室11。然而，燃料喷射器可以将燃料喷射到进气管。
尽管已经参考实施例描述本发明，要理解的是，本发明不局限于所述实施例和构造。本发明旨在覆盖各种修改和等同布置。此外，尽管优选各种组合和构造，其他的包括更多、更少或者仅仅单个元件的组合或构造也在本发明的精神和范围内。

Claims (3)

1.一种燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：
主体(110)，所述主体(110)包括形成喷射端口(111a)的远端部分，燃料通过所述喷射端口(111a)喷射，所述主体还包括直径减小部分(112a)和直径扩大部分(112b)，所述直径扩大部分(112b)从所述直径减小部分(112a)朝向所述直径扩大部分(112b)的与所述喷射端口(111a)相反的基端部分扩大所述直径扩大部分(112b)的直径；和
密封元件(140)，所述密封元件(140)是基本上筒状的并且至少附接到所述直径减小部分(112a)的外周面，其中
当主体(110)插入到与内燃机的燃烧室(11)连通的附接孔(12)内时，密封元件(140)在附接孔(12)的内周面(12a)与主体(110)的外周面(112c)之间密封，和
密封元件(140)包括第一锥形部分(141)，所述第一锥形部分(141)被倒角，并且在所述密封元件(140)的远端部分被放置在相对靠近所述喷射端口(111a)的位置的情况下，所述第一锥形部分(141)被设置在所述密封元件(140)的远端部分的外周处。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中
所述密封元件(140)还包括第二锥形部分(142)，所述第二锥形部分(142)具有与所述第一锥形部分(141)相同的形状，并且在所述密封元件(140)的基端部分被放置在比所述密封元件(140)的远端部分相对更加远离所述喷射端口(111a)的位置的情况下，所述第二锥形部分(142)被设置在密封元件(140)的基端部分的外周处。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，所述燃料喷射器还包括：
孔锥形部分(12b)，所述孔锥形部分(12b)被倒角并且围绕所述主体(110)所插入的所述附接孔(12)的端部部分设置，其中
所述第一锥形部分(141)的倒角角度被设置为等于所述孔锥形部分(12b)的倒角角度。
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