CN1061736C - 具有新型多孔盘件的喷油器 - Google Patents

Abstract

多级叠放的带孔盘件(26a，26b)相配合形成一腔室(46)，当燃油从阀座(20)流至喷嘴(16)时，该燃油受约束地通过该腔室。一个盘件上的使该腔室与燃油流连通的孔(48)较大并主要起到产生湍流的功能而另一盘件上的使该腔室与燃油流连通的孔(50)较小并主要起到流体计量及瞄准功能。因此产生湍流与计量功能是彼此分开的。在某些实施例中至少一个或多个带孔盘件夹在上述两盘件之间，从而将腔室分成一个或多个更小的腔室并且在这些腔室之间仍提供流体连通，这些附加的盘件对产生湍流或更好地计量及瞄准功能中的一个或两者存在作用。在某些实施例中，所有的孔是相等的，所以每个都对产生湍流，计量及瞄准存在作用。

Description

具有新型多孔盘件的喷油器

发明领域

本发明涉及将燃油喷入内燃机中的喷油器，尤其涉及通过实现燃油的更好雾化来改善喷射的油雾的特性的新型多孔盘件。

发明背景和发明概要

为了使内燃机燃烧室内的燃烧改善以便符合一些客观标准，尤其是涉及尾气排放的那些标准，通常认为使液体燃油雾化到尽可能细微之程度是可取的。为了达到这一目的，人们提出了各种各样的措施，例如包括：加热器辅助装置及空气助喷辅助装置。自然，这些辅助装置都要求增设额外的零部件，不仅仅在喷油器上而且常常引向喷油器。其必然之结果是增加了成本及复杂性。因此利用只在喷油器本身内的纯机械装置来完成改善燃油雾化看起来是一个优化的解决方案，本发明就是涉及一种这样的方案，然而应该理解为采用本发明之原理的喷油器可与一些辅助装置，如上述的那些一起使用。

习惯地，喷油器都是设计得使液体燃油按层流形态流过其计量部件。尽管这使得流出喷油器的燃油边界清楚，但它也导致产生大的油滴及不良的雾化。一些先有技术为了改善雾化已经在计量部件的上游采用了湍流，使燃油具有角动量，从而导致燃油在计量部件处更好地破碎。

日本专利JP-A-6011057提出了一种具有两个孔件的喷油器阀，其中在上游件中设有一组模制于或机加工于该件中的涡流通道。下游件具有一个碗形腔，该碗形腔有一中心孔以便将燃油从该喷油器内喷出。该孔件是机加工而成的但不是薄元件。

日本专利JP-A-59005872公开了一种具有两个孔件的喷油器阀，其中所述件的几何形状是由非薄金属毛坯经机加工而成的。上游件具有一个形成于其中的涡流腔并且下游件具有一个带有中心孔的碗形腔。

先有的用于改善燃油雾化的纯机械装置在许多专利中都有所公开，其中包括US4628576，4647013，4756508，4808260，4826131，4907748，4934653及5286002。此处一般性地指定的美国专利US4934653公开了两个平面带孔盘件叠在一起的方案。这些带孔盘件是不锈钢制成的并由机械式金属加工方法加工制造。许多其它专利的装置包括硅结构，并且它们通常都是由硅显微机加工技术加工制造的。读者将注意到硅显微机加工的装置与阀机构本身是一体的，然而如US4934653中那样在一喷油器中，带孔盘件不是一体制成的，而是位于该阀座之下游，正好在燃油从喷油器中喷出的喷嘴前。硅显微机加工结构需要极复杂的并且昂贵的加工技术及设备。此外，该硅显微机加工结构的尺寸及公差是起某种决定性作用的，人们已认识到，虽然某些硅显微机加工结构能使燃油的雾化程度满足某些更严格的标准，但具有这样的缺点，即在某些发动机工况下，由于增加了喷油器的气穴体积从而增加了未计量之燃油。这些未计量的燃油如不适当地被校正排除掉则会产生废气排放问题。按照以上所述，这似乎是一个显著的优点：即如果一喷油器采用金属带孔盘、如不锈钢盘就能实现理想的燃油雾化，则不会增加气穴体积并且不需要使用加工前述硅显微机加工结构所需的那些显微机加工技术，而是由诸如US4934653中用于加工带孔盘那样的金属加工技术进行加工。此优点在本发明中得到体现。

因此，本发明的一个容易了解的方面可以说是涉及将燃油喷入内燃机中的喷油器，其包括：一输入口，一输出口，一从该输入口至输出口的通道，一个位于该输入口和输出口中间用于开启和关闭该通道的阀元件，设置于该阀件和该输出口之间的通道中的带孔盘装置，该带孔盘装置之特征在于：包括两个由金属材料制成的薄的带孔盘件，至少一个盘件之中心区域的形状使得两盘件相互配合构成一围住的腔室，并且，所述的一个盘件具有一组伸展入该腔室中的通孔，从而使所述腔室与所述燃油通道流体连通，另外的所述带孔盘具有一组伸展入该腔室的通孔，从而使所述腔室与所述喷嘴流体连通，在一个所述带孔盘件上的每个所述通孔之流通面积大于在另外的所述带孔盘件上的每个所述通孔的流通面积，所以流过所述阀座的燃油在从所述喷嘴中喷出前流过所述腔室。

另外，该喷油器的特征还在于：其中一个所述带孔盘件的所述中心区域是平的，而另外的带孔盘件的所述中心区域是不平的。

另外，该喷油器的特征还在于：两所述带孔盘件的所述中心区域都不是平的。

另外，该喷油器的特征还在于：所述带孔盘件的所述中心区域分另包括突伸出去彼此离开的拱形部。

另外，该喷油器的特征还在于：所述带孔盘件的所述中心区域包括各自的拱形部，其中一个拱形部嵌套于另一个拱形部内。

另外，该喷油器的特征还在于：一第三带孔盘件夹于所述两个带孔盘件之间，从而将所述腔室分成两部分，并且该第三盘件包括至少一个通孔以便使所述腔室的两部分相互流体连通。

另外，该喷油器的特征还在于：在其中一个所述带孔盘件上的所述一组孔完成产生湍流的功能而在另外的所述带孔盘件上的所述一组孔同时完成流动计量及瞄准功能。

另外，该喷油器的特征还在于：所述第三盘件为平的，而所述盘件的所述中心区域包括拱形部。

另外，该喷油器的特征还在于：所述两盘件的所述中心区域都是凿子尖部形的。

另外，该喷油器的特征还在于：所述一个盘件的所述中心区域是截头圆锥形的拱形而所述另外盘件的所述中心区域为锥形凹腔。

另外，该喷油器的特征还在于：所述另外的带孔盘件在所述锥形凹腔中具有四个相隔90度的孔。

上述的及其它方面的特征及优点可从本发明的优选实施例的下列详细说明中看出，本发明之附图在此处是为了表示所设想的实施本发明的最佳方式。

附图的简要说明

图1是喷油器之喷嘴附近的局部纵剖视图，表示带孔盘装置的第一实施例；

图2是表示第二实施例的视图；

图3是表示第三实施例的视图；

图4是表示第四实施例的视图；

图5是表示第五实施例的视图；

图6是表示第六实施例的视图；

图7是表示第七实施例的视图；

图8是表示第八实施例的视图；

图9是表示第九实施例的视图；

图10是表示第十实施例的视图；

图11是表示第十一实施例的视图；

图12是表示第十二实施例的视图；

图13是类似于图1的表示第十三实施例的视图；

图14是沿图13中箭头14方向的端视图。

优选实施例的描述

一喷油器10包括一喷油器体12，该体12含有一个从燃油输入口(未示出)伸展至燃油从其中喷出的输出口或喷嘴16的燃油通道14。一环形阀座件18设置于该体12内的通道14内，并包括一个在燃油流至中心圆孔22的方向上逐渐变小的截头圆锥形的阀座20。该体12邻近喷嘴16的端部之结构使得便于装载图中所示的与阀座18成一组件关系的针阀导向件24，带孔盘装置26及环形支承件28。因此件24、18，26及28可认为构成一阀元件，如图所示，该阀元件牢固地固定于体12的内肩32和当该阀元件插入该体12中后形成的卡口34之间。该阀件之功能是开启和关闭通道14。该阀元件包括在阀座件18的周边与体12的周壁表面之间建立流体密封的装置，例如图中所示的O形环密封装置36或图中未示出的金属对金属的密封装置，从而防止流动通道14中的燃油因这些件之间存在的间隙而泄漏出去。一针阀38具有一个图中示出座落于阀座20上关闭孔22的圆形头部。针阀导向件24包括一个用于引导该针阀38轴向往复运动的中心圆通孔40及几个使燃油流过该针阀导向件的通孔42。针阀38由常规的电动致动机构(未示出)控制作轴向往复运动，该致动机构典型的包括一电磁线圈、一衔铁及一偏压弹簧。当电磁线圈励磁时，吸引衔铁逐渐压缩该偏压弹簧，并使针阀在该过程中从阀座上离开，因此使通道14开启让燃油流过。当该电磁线圈不励磁时，弹簧迫使针阀落座于阀座上，因此关闭燃油流动的通道。

带孔盘装置26包括一个第一带孔盘26a和一个第二带孔盘26b。每个盘都是由适当的金属材料，如不锈钢采用在制造先有技术带孔盘时采用的金属加工技术加工而制成。较好的是这些技术不是硅加工中所用的显微机加工而是例如机械式压制，冲压及精压加工技术。也可用激光机加工技术加工诸如不锈钢之类的金属。盘26b整个都是平的，而盘26a不是平的，只在与盘26b的中心外部区域相互接触的外部区域是平的。盘26a的中心区域包括一拱形部件44，所以两盘配合形成一个在该两盘之间的围住的腔室46。拱形部件44包括几个通孔48，而盘26b的中心区域也包括几个通孔50。这些通孔48，50使该腔室46与通道14保持流体连通，所以当燃油从阀座流至喷嘴16时，它受约束地通过该腔室46。

孔48预定完成的主要功能与孔50的主要功能不同。通过使每个在前孔的流通面积大于每个在后孔的流通面积，该在前孔之主要功能将是产生湍流，而在后孔的主要功能是流动计量及瞄准。因此，每个盘件一般可说是完成一个不同于另外盘件的功能。

图2所示实施例表示因盘件26a中心区域不同的拱形形状44而产生的不同形状的腔室46。

图3所示实施例表示一完全平的盘件26a，而盘件26b的中心区域具有一半球形拱形部52。

图4和5表示包括一个夹于该盘件26a和26b之间的第三带孔盘件26c的带孔盘装置。在图4和5两者中，盘件26c整个都是平的，但在将腔室46分成两部分的区域包括孔54。此外，两盘26a，26b的中心区域包括拱形部44、52。

图6表示类似图2的实施例翻转后之实施例。

图7表示下盘中的较小拱形部嵌套于上盘中较大的拱形部内的实施例。

图8是类似图7的实施例翻转后的实施例。

图9类似图7，但该拱形部是凿子尖形的而不是圆拱形的。

图10是类似图9的实施例翻转后的实施例。

图11表示上盘中较小的凿子尖形的拱形部嵌套于下盘中较大的圆拱形中的实施例。

图12类似图7，但上盘的拱形部是凿子尖形的而不是圆形的。

图13至14的实施例包括上盘的一个大致为截头圆锥形的拱形部及下盘的一个圆锥形凹腔拱形部。在该锥形凹腔中具有四个相隔90度的孔。

如前所述，每个孔48的流通面积大于每个孔50的流通面积。在任何不同的实施例中也可使每个孔50的流通面积大于每个孔48的流通面积，从而流动计量功能将主要由孔48实现，而孔50主要完成产生湍流及瞄准功能。或者替换地，一个盘的孔的流通面积可等于其它盘的孔的流通面积。在本发明之广义范围内还可设想各种其它的孔形。

Claims (11)

1．一种将燃油喷入内燃机中的喷油器(10)，该喷油器具有一输入口，一输出口，一从该输入口至输出口的通道(14)，一个位于该输入口和输出口中间用于开启和关闭该通道的阀元件(18，24，26，28)，设置于该阀件和该输出口之间的通道中的带孔盘装置(26)，该带孔盘装置之特征在于：包括两个由金属材料制成的薄的带孔盘件(26a，26b)，至少一个盘件之中心区域的形状使得两盘件相互配合构成一围住的腔室，

所述的一个盘件(26a)具有一组伸展入该腔室(46)中的通孔(48)，从而使所述腔室与所述燃油通道流体连通，并且另外的所述带孔盘(26b)具有一组伸展入该腔室(46)的通孔(50)，从而使所述腔室与所述喷嘴(16)流体连通，在一个所述带孔盘件上的每个所述通孔(48)之流通面积大于在另外的所述带孔盘件上的每个所述通孔(50)的流通面积，所以流过所述阀座的燃油在从所述喷嘴(16)中喷出前流过所述腔室(46)。

2．如权利要求1所述喷油器，其特征在于：其中一个所述带孔盘件(26b)的所述中心区域是平的，而另外的带孔盘件(26b)的所述中心区域是不平的。

3．如权利要求1所述喷油器，其特征在于：两所述带孔盘件的所述中心区域都不是平的。

4．如权利要求3所述喷油器，其特征在于：所述带孔盘件的所述中心区域分别包括突伸出去彼此离开的拱形部(44，52)。

5．如权利要求3所述喷油器，其特征在于：所述带孔盘件的所述中心区域包括各自的拱形部，其中一个拱形部嵌套于另一个拱形部内。

6．如权利要求1所述喷油器，其特征在于：一第三带孔盘件(26c)夹于所述两个带孔盘件(26a，26b)之间，从而将所述腔室分成两部分，并且该第三盘件包括至少一个通孔(54)以便使所述腔室的两部分相互流体连通。

7．如权利要求1所述喷油器，其特征在于：在其中一个所述带孔盘件(26a)上的所述一组孔完成产生湍流的功能而在另外的所述带孔盘件(26b)上的所述一组孔同时完成流动计量及瞄准功能。

8．如权利要求6所述喷油器，其特征在于：所述第三盘件(26c)为平的，而所述盘件(26，26b)的所述中心区域包括拱形部(44，52)。

9．如权利要求3所述喷油器，其特征在于：所述两盘件的所述中心区域都是凿子尖部形的。

10．如权利要求3所述喷油器，其特征在于：所述一个盘件的所述中心区域是截头圆锥形的拱形而所述另外盘件的所述中心区域为锥形凹腔。

11．如权利要求10所述喷油器，其特征在于：所述另外的带孔盘件在所述锥形凹腔中具有四个相隔90度的孔。

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