CN109209716A - 燃料喷射装置 - Google Patents
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Abstract
一种燃料喷射装置,在利用喷射器喷射燃料的构成中,实现简单化、低成本化、喷射燃料的微粒化。在包括朝向内燃发动机的进气阀的进气通路12、对进气通路内喷射燃料的喷射器30、在喷射器的附近供给辅助空气的辅助空气通路40a的燃料喷射装置中,进气通路12包括通路面积缩小的文丘里管部13,喷射器的燃料喷出口32a及辅助空气通路的空气喷出口15a配置在文丘里管部13。据此,可以一方面达成构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括对内燃发动机的进气通路喷射燃料的喷射器的燃料喷射装置。
背景技术
作为现有的燃料喷射装置,已经知道包括通向发动机的进气阀的进气通路、以朝向进气阀的伞部喷射燃料的方式而配置的燃料喷射阀、以对燃料喷射阀的外周导入辅助空气(assist air)的方式而配置的辅助空气通路、及配置在辅助空气通路的中途的空气泵等的燃料喷射装置(例如,参照专利文献1)。
在所述燃料喷射装置中,设置有对辅助空气进行加压而供给的空气泵。因此,必须确保设置空气泵的空间,而且,还需要空气泵的驱动元件,从而导致布局上的限制、伴随着零件的增加而产生的高成本化及消耗功率的增加等。
并且,作为其它燃料喷射装置,已经知道包括通向发动机的进气阀的进气通路、以朝向进气阀的伞部喷射燃料的方式而配置的燃料喷射阀、配置在进气通路的中途的节流阀(throttle valve)、在比节流阀更靠上游侧的位置以从进气通路分支而对燃料喷射阀的转接器(adapter)导入辅助空气的方式而配置的旁通通路等的燃料喷射装置(例如,参照专利文献1)。
在所述燃料喷射装置中,没有采用如上所述的空气泵,所以在节流阀的开度大的运转区域内,旁通通路的入口与出口的差压减小,辅助空气的流量减小。因此,有可能使喷射燃料无法适当地微粒化。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利实开平02-67070号公报
[专利文献2]日本专利特开平03-264764号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明鉴于所述现有技术的问题,旨在提供一种能够一方面实现构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化的燃料喷射装置。
[解决问题的技术手段]
本发明的燃料喷射装置形成为如下构成:包括朝向内燃发动机的进气阀的进气通路、对进气通路内喷射燃料的喷射器、以及将辅助空气供给至喷射器的附近的辅助空气通路,进气通路包括通路面积缩小的文丘里管(Venturi)部,喷射器的燃料喷出口及辅助空气通路的空气喷出口配置在文丘里管部上。
在所述构成的燃料喷射装置中,也可以采用如下构成:空气喷出口配置在比燃料喷出口更靠下游侧的位置。
在所述构成的燃料喷射装置中,也可以采用如下构成:空气喷出口是以相对于来自燃料喷出口的燃料的喷出方向,沿大致正交的方向喷出空气的方式而设定方向。
在所述构成的燃料喷射装置中,也可以采用如下构成:空气喷出口是以沿来自燃料喷出口的燃料的喷出方向喷出空气的方式而设定方向。
在所述构成的燃料喷射装置中,也可以采用如下构成:在比文丘里管部更靠上游侧的位置上,包含使进气通路开闭的节流阀,辅助空气通路的空气撷取口在比节流阀更靠上游侧的位置上朝向进气通路形成开口。
在所述构成的燃料喷射装置中,也可以采用如下构成:包括使进气通路开闭的节流阀,辅助空气通路的空气撷取口在比文丘里管部更靠上游侧并且比节流阀更靠下游侧的位置上朝向进气通路形成开口。
在所述构成的燃料喷射装置中,也可以采用如下构成:包括进气通路构件,所述进气通路构件是在内燃发动机的汽缸头(cylinder head)上拆装自如地划定进气通路的一部分及文丘里管部,喷射器安装在进气通路构件上。
[发明的效果]
根据形成所述构成的燃料喷射装置,可以一方面达成构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化。
附图说明
图1是表示本发明的燃料喷射装置的一个实施方式的示意图。
图2是在图1所示的燃料喷射装置中,将进气通路的一部分加以放大的放大剖面图。
图3是表示在图1所示的燃料喷射装置中,变更了辅助空气通路的空气撷取口的实施方式的示意图。
图4是表示本发明的燃料喷射装置的另一实施方式的示意图。
图5是在图4所示的燃料喷射装置中,将进气通路的一部分加以放大的放大剖面图。
图6是表示在图4所示的燃料喷射装置中,变更了辅助空气通路的空气撷取口的实施方式的示意图。
图7是表示在图6所示的燃料喷射装置中,变更了辅助空气通路的配置的实施方式的示意图。
[符号的说明]
1:汽缸体
2:活塞
3:汽缸头
3a:进气口
3b:排气口
4:进气阀
5:排气阀
6:驱动系统
7:头盖
10:进气通路构件
10a:第一进气通路构件
10b:第二进气通路构件
10c:第三进气通路构件
11:凸缘部
12:进气通路
13:文丘里管部
14:安装部
14a:嵌合部
14b:连通路径(连通孔)
15、115:下游侧连接部
15a、17c、115a:空气喷出口
16、116:上游侧连接部
16a、17a、116a:空气撷取口
17、40a:辅助空气通路
17b:直线通路
20:节流阀
30:喷射器
31:本体
32:前端部
32a:燃料喷出口(燃料喷射口)
33:连接器
40:辅助空气通路构件(进气通路构件)
41:一端部
42:另一端部
50:空气滤清器
60:控制单元(电子控制单元(electronic control unit,ECU))
E:内燃发动机
L:轴线
L1:轴线(燃料的喷出方向)
S:进气系统
θ:角度
具体实施方式
以下,一边参照附图,一边对本发明的燃料喷射装置的一个实施方式进行说明。
所述实施方式的燃料喷射装置如图1及图2所示,属于内燃发动机E的进气系统S。
在这里,内燃发动机E包括汽缸体1、在汽缸体1的镗孔(bore)内进行往返运动的活塞(piston)2、划定构成进气通路的一部分的进气口3a及排气口3b的汽缸头3、使进气口3a开闭的进气阀4、使排气口3b开闭的排气阀5、对进气阀4及排气阀5进行开闭驱动的驱动系统6、覆盖汽缸头3的上方的头盖(head cover)7、及与汽缸头3连接的进气系统S。
进气系统S包括进气通路构件10、节流阀20、喷射器30、辅助空气通路构件40、空气滤清器50、以及管理喷射器30的驱动控制的控制单元60。
在这里,利用进气通路构件10、节流阀20、喷射器30及辅助空气通路构件40来构成燃料喷射装置。
进气通路构件10是利用螺钉等将第一进气通路构件10a、第二进气通路构件10b、第三进气通路构件10c加以相互连结而形成。
第一进气通路构件10a包括下游侧端部即凸缘部11、进气通路12、文丘里管部13、喷射器30的安装部14、以及连接辅助空气通路构件40的下游侧连接部15,凸缘部11与内燃发动机E的汽缸头3接合。
第二进气通路构件10b包括进气通路12、以及转动自如地支撑节流阀20的轴的轴承部(未图示),其下游侧端部与第一进气通路构件10a的上游侧端部接合。
第三进气通路构件10c包括进气通路12、以及连接辅助空气通路构件40的上游侧连接部16,其下游侧端部与第二进气通路构件10b的上游侧端部接合。
即,进气通路构件10包括凸缘部11、进气通路12、构成进气通路12的一部分的文丘里管部13、安装喷射器30的安装部14、连接辅助空气通路构件40的下游侧连接部15及上游侧连接部16、以及转动自如地支撑节流阀20的轴的轴承部(未图示)。
在这里,进气通路构件10由第一进气通路构件10a、第二进气通路构件10b及第三进气通路构件10c形成,所以能够容易地形成文丘里管部13,而且能够容易地组装节流阀20。
再者,作为进气通路构件,也可以使用形成为一体的单一的构件,而并非如上所述使用一分为三的构件。
凸缘部11形成为利用螺栓或拧入至双头螺栓(stud bolt)的螺母(nut)等来连接于汽缸头3。
进气通路12形成为形成规定的通路面积A1的筒状的通路,例如圆筒状或椭圆筒状的通路。
文丘里管部13在靠近凸缘部11的区域的进气通路12的中途,形成为形成通路面积A2的筒状的通路,所述通路面积A2是经缩小至小于通路面积A1的面积。
在这里,文丘里管部13的通路面积A2相对于进气通路12的通路面积A1的比例(A2/A1)是考虑到在高速运转侧所要求的吸入空气的流量及用于微粒化的文丘里管效应来适当选定。
并且,文丘里管部13形成为通路面积以如下方式连续地发生变化:从通路面积A1逐渐缩小而变为通路面积A2,进而逐渐放大而变为通路面积A1。
由此,尽管设置有构成进气通路的一部分的文丘里管部13,却也可以抑制作为通路阻力的缩小损失及放大损失。
安装部14包括嵌合部14a、以及与进气通路12的文丘里管部13连通的连通路径14b。
嵌合部14a形成为以轴线L1为中心的圆筒状,并形成为嵌合喷射器30的本体31而加以固定。
连通路径14b与嵌合部14a的下游侧连续,形成为直径小于嵌合部14a的以轴线L1为中心的圆筒状,插入喷射器30的前端部32,并且朝向文丘里管部13形成开口。
在这里,嵌合部14a及连通路径14b的轴线L1是以相对于进气通路12的轴线L成规定的锐角的角度θ而朝向下游侧的方式设定方向。
下游侧连接部15是连接辅助空气通路构件40的下游侧的一端部41的构件,包括喷出通过辅助空气通路构件40而导入的空气的空气喷出口15a。
空气喷出口15a是在朝向文丘里管部13的区域内,并且形成为朝向连通路径14b形成开口。
而且,空气喷出口15a配置在比喷射器30的燃料喷出口32a更靠下游侧的位置,并且以相对于燃料的喷射方向(轴线L1)沿大致正交的方向喷出空气的方式而设定方向。
上游侧连接部16是连接辅助空气通路构件40的上游侧的另一端部42的构件,包括用于从进气通路12将空气导入至辅助空气通路构件40的空气撷取口16a。
空气撷取口16a是在比文丘里管部13更靠上游侧并且比节流阀20更靠上游侧的位置上,以朝向进气通路12形成开口的方式而形成。
节流阀20是相对于进气通路构件10(第二进气通路构件10b)转动自如地受到支撑。
并且,节流阀20在比文丘里管部13更靠上游侧的位置上,使进气通路12开闭。
喷射器30内置基于从控制单元60输出的控制信号而运行的电磁驱动式的柱塞(plunger),而且包括:本体31,划定外部轮廓;前端部32,直径小于本体31而形成;燃料喷出口32a,形成于前端部32;以及连接器33,与控制单元60电连接。
并且,喷射器30通过将本体31嵌合于进气通路构件10(第一进气通路构件10a)的嵌合部14a,将前端部32插入至连通孔14b,而固定在进气通路构件10上。
在这里,燃料喷出口32a是以经由连通路径14b,朝向文丘里管部13形成开口的方式而配置。
并且,从喷射器30的燃料喷射口32a喷射的喷雾的中心是在轴线L1上设定方向。
在这里,喷射器30安装在划定文丘里管部13的进气通路构件10(第一进气通路构件10a)上,所以能够与汽缸头3另外地进行操作。因此,能够以高精度进行喷射器30(燃料喷出口32a)相对于文丘里管部13的定位及设定方向。
辅助空气通路构件40是配置在进气通路构件10的外侧,划定使辅助空气通过的辅助空气通路40a的构件,一端部41与进气通路构件10的下游侧连接部15连接,另一端部42与进气通路构件10的上游侧连接部16连接。
并且,在进气通路12内流动的进气的一部分作为辅助空气从空气撷取口16a进入,在辅助空气通路40a内流动,并从位于文丘里管部13的区域内的空气喷出口15a喷出。
所述辅助空气的流动是由文丘里管部13的文丘里管效应引起的,因此,与不设置文丘里管部13的情况相比,即使在节流阀20为全开的状态下,也可以确保作为辅助空气的所需的流量。
空气滤清器50与第三进气通路构件10c的上游侧端部连接。即,空气滤清器50配置在进气通路构件10的上游侧。
控制单元60是基于内燃发动机E及搭载有内燃发动机E的车辆的相关各种信息来管理各种控制的构件,喷射器30也属于控制对象之一。
其次,对形成所述构成的进气系统S的动作进行说明。
在内燃发动机E的进气行程中,将外部的空气经由空气滤清器50吸入至进气通路12内。
经吸入的空气(进气)在作为进气通路12的一部分的文丘里管部13内流动。并且,同时,对喷射器30进行适当驱动控制,使经加压的燃料从燃料喷射口32a在文丘里管部13的区域内喷射至进气通路12内。
由此,空气与燃料相混合的喷雾状的混合气从进气口3a流入至燃烧室内。
在所述进气行程中,通过辅助空气通路40a而导入的辅助空气在文丘里管部13中从空气喷出口15a喷出。
因此,即使在节流阀20为全开的运转状态下,也会通过文丘里管部13中的文丘里管效应,来确保充分的辅助空气,促进喷射燃料的微粒化。
特别是,从空气喷出口15a喷出的辅助空气是相对于燃料的喷射方向(轴线L1)从大致正交的方向喷出,因此能够进一步促进喷射燃料的微粒化。
在这里,空气喷出口15a形成为在比燃料喷出口32a更靠下游侧的连通路径14b中形成开口并直接露出于文丘里管部13,所以空气喷出口15a的区域的进气压力与空气撷取口16a的区域的进气压力的压力差得以充分确保,从而可获得所需的文丘里管效应。
再者,在所述构成的燃料喷射装置中,将辅助空气在比节流阀20更靠上游侧的位置上撷取至辅助空气通路40a中,因此通过适当测定进气通路12内的压力,可以适当地进行燃料喷射量或空燃比的控制。
根据形成所述构成的燃料喷射装置,不需要如现有的空气泵,就可以获得充分流量的辅助空气,所以能够一方面达成构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化。
图3是表示变更了上述实施方式中的空气撷取口16a的位置的实施方式的图,对形成与上述实施方式相同的功能的构成标注相同的符号并且省略说明。
在所述实施方式中,如图3所示,上游侧连接部116在比节流阀20更靠下游侧的位置上,设置在进气通路构件10(第一进气通路构件10a)中。
上游侧连接部116是连接辅助空气通路构件40的另一端部42的构件,包括用于将辅助空气撷取至辅助空气通路40a的空气撷取口116a。
空气撷取口116a是在比文丘里管部13更靠上游侧并且比节流阀20更靠下游侧的位置上,以朝向进气通路12形成开口的方式而形成。
根据所述实施方式,不需要如现有的空气泵,就可以获得充分流量的辅助空气,所以能够一方面达成构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化。
并且,空气撷取口116a配置在比节流阀20更靠下游侧的位置上,所以不设置压力传感器等,只利用节流阀20的开度信息,就可以算出在进气通路12内流动的空气量,从而可以适当地进行燃料喷射量或空燃比的控制。
图4及图5是变更了图1所示的实施方式中的空气喷出口15a的方向的实施方式的图,对形成与图1及图2所示的实施方式相同的功能的构成标注相同的符号并且省略说明。
在所述实施方式中,如图4及图5所示,下游侧连接部115在喷射器30的安装部14的附近上游侧,设置在进气通路构件10(第一进气通路构件10a)中。
下游侧连接部115是连接辅助空气通路构件40的下游侧的一端部41的构件,包括喷出通过辅助空气通路构件40而导入的空气的空气喷出口115a。
空气喷出口115a是以如下方式而形成:相对于与燃料喷出口32a的下游侧连通的连通路径14b从倾斜方向邻接,并朝向文丘里管部13的区域形成开口。
即,空气喷出口115a是在从相对于喷射方向(轴线L1)稍微倾斜的状态到接近于大致平行的角度范围内,即,在空气喷出方向与轴线L1所形成的夹角小于角度θ的适当角度位置上设定方向。
由此,从空气喷出口115a喷出的辅助空气是以沿燃料的喷射方向(轴线L1)喷出的方式而设定方向。
根据所述实施方式,不需要如现有的空气泵,就可以获得充分流量的辅助空气,所以能够一方面达成构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化。
并且,辅助空气是形成为沿燃料的喷射方向喷出,所以不会超出必要地打乱喷射燃料,而能够一方面朝向进气通路12的下游侧设定方向,一方面促进喷射燃料的微粒化。
图6是变更了图4所示的实施方式中的空气撷取口16a的位置的实施方式的图,对形成与图4所示的实施方式相同的功能的构成标注相同的符号并且省略说明。
在所述实施方式中,如图6所示,上游侧连接部116在比节流阀20更靠下游侧的位置上,设置在进气通路构件10(第一进气通路构件10a)中。
上游侧连接部116是连接辅助空气通路构件40的另一端部42的构件,包括用于将辅助空气撷取至辅助空气通路40a的空气撷取口116a。
空气撷取口116a是在比文丘里管部13更靠上游侧并且比节流阀20更靠下游侧的位置上,以朝向进气通路12形成开口的方式而形成。
根据所述实施方式,不需要如现有的空气泵,就可以获得充分流量的辅助空气,所以能够一方面达成构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化。
并且,辅助空气是形成为沿燃料的喷射方向喷出,所以不会超出必要地打乱喷射燃料,而能够一方面朝向进气通路12的下游侧设定方向,一方面促进喷射燃料的微粒化。
此外,空气撷取口116a配置在比节流阀20更靠下游侧的位置上,所以不设置压力传感器等,只利用节流阀20的开度信息,就可以算出在进气通路12内流动的空气量,从而可以适当地进行燃料喷射量或空燃比的控制。
图7是表示在图6所示的实施方式中,废除辅助空气通路构件40,将辅助空气通路17一体地设置在进气通路构件10上的实施方式的图,对形成与图6所示的实施方式相同的功能的构成标注相同的符号并省略说明。
在所述实施方式中,如图7所示,在进气通路构件10(第一进气通路构件10a)中,一体地形成有辅助空气通路17。
辅助空气通路17由空气撷取口17a、直线通路17b、空气喷出口17c形成。
空气撷取口17a在连接第二进气通路构件10b的第一进气通路构件10a的上游侧端部的端面上形成为槽状而与进气通路12连通。
直线通路17b是从空气撷取口17a与进气通路12(轴线L)平行地延伸而形成。
空气喷出口17c从直线通路17b延伸至文丘里管部13,并形成为相对于与燃料喷出口32a的下游侧连通的连通路径14b从倾斜方向邻接,并朝向文丘里管部13的区域形成开口。
即,空气喷出口17c在从相对于喷射方向(轴线L1)稍微倾斜的状态到接近于大致平行的角度范围内,即,在空气喷出方向与轴线L1所形成的夹角小于角度θ的适当角度位置上设定方向。
由此,从空气喷出口17c喷出的辅助空气是以沿燃料的喷射方向(轴线L1)喷出的方式而设定方向。
在所述实施方式中,辅助空气通路17与进气通路构件10形成为一体,所以不需要专用的进气通路构件40,从而与之相应地,可以实现零件的削减及低成本化。
并且,由于空气撷取口17a在第一进气通路构件10a的上游侧端部的端面上形成为槽状,并且直线通路17b朝向端面形成开口,所以通过对第一进气通路构件10a从上游侧及下游侧的两端部实施机械加工等,可以容易地形成辅助空气通路17。
并且,根据所述实施方式,与图6所示的实施方式同样地,不需要如现有的空气泵,就可以获得充分流量的辅助空气,所以能够一方面达成构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化。
并且,辅助空气是以沿燃料的喷射方向喷出的方式而形成,所以不会超出必要地打乱喷射燃料,而能够一方面朝向进气通路12的下游侧设定方向,一方面促进喷射燃料的微粒化。
此外,空气撷取口17a配置在比节流阀20更靠下游侧的位置上,所以不设置压力传感器等,只利用节流阀20的开度信息,就可以算出在进气通路12内流动的空气量,从而可以适当地进行燃料喷射量或空燃比的控制。
在所述实施方式中,作为划定进气通路12及文丘里管部13的进气通路构件,揭示了由第一进气通路构件10a、第二进气通路构件10b及第三进气通路构件10c构成的进气通路构件10,但是并不限定于此,还可以采用形成为一体的进气通路构件。
在所述实施方式中,揭示了在与汽缸头3另外形成的进气通路构件10中设置有文丘里管部13的构成,但是并不限定于此,还可以采用在形成于汽缸头中的进气通路的一部分上设置有文丘里管部的构成。
在所述实施方式中,揭示了相对于喷射器30的燃料的喷射方向(轴线L1)将辅助空气的喷出方向设定为大致正交的方向的构成、或者以相对于燃料的喷射方向(轴线L1)沿着小的倾斜角度的方式而设定方向的构成,但是并不限定于此,还可以采用其它的配置构成。
在所述实施方式中,揭示了从喷射器30的燃料喷出口32a喷出的燃料的喷出方向(喷雾的中心)与进气通路构件10(第一进气通路构件10a)的嵌合部14a及连通路径14b的轴线L1位于同轴上的方式,但是并不限定于此。
例如,在将从燃料喷出口32a喷出的燃料的喷出方向(喷雾的中心)设定为离开轴线L1上的方向的方式中,作为一例,在以燃料的喷出方向(喷雾的中心)与进气通路12的轴线L所形成的角度(夹角)大于角度θ的方式而设定方向的方式中,也可以采用本发明。
如以上所述,本发明的燃料喷射装置不需要如现有的空气泵,就可以获得通过文丘里管效应而实现的充分流量的辅助空气,能够一方面达成构造的简单化、低成本化等,一方面促进喷射燃料的微粒化,所以当然可以用作搭载于车辆上的内燃发动机的燃料喷射装置,而且还适合用作其它的通用发动机的燃料喷射装置。
Claims (9)
1.一种燃料喷射装置,其特征在于包括:
进气通路,朝向内燃发动机的进气阀;
喷射器,对所述进气通路内喷射燃料;以及
辅助空气通路,将辅助空气供给至所述喷射器的附近;并且
所述进气通路包括通路面积缩小的文丘里管部,
所述喷射器的燃料喷出口及所述辅助空气通路的空气喷出口配置在所述文丘里管部。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射装置,其特征在于:
所述空气喷出口配置在比所述燃料喷出口更靠下游侧的位置。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射装置,其特征在于:
所述空气喷出口是以相对于来自所述燃料喷出口的燃料的喷出方向,沿大致正交的方向喷出空气的方式而设定方向。
4.根据权利要求2所述的燃料喷射装置,其特征在于:
所述空气喷出口是以沿来自所述燃料喷出口的燃料的喷出方向喷出空气的方式而设定方向。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射装置,其特征在于:
在比所述文丘里管部更靠上游侧的位置上,包含使所述进气通路开闭的节流阀,
所述辅助空气通路的空气撷取口在比所述节流阀更靠上游侧的位置上,朝向所述进气通路形成开口。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射装置,其特征在于包括:
节流阀,使所述进气通路开闭;并且
所述辅助空气通路的空气撷取口在比所述文丘里管部更靠上游侧并且比所述节流阀更靠下游侧的位置上,朝向所述进气通路形成开口。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射装置,其特征在于包括:
进气通路构件,在所述内燃发动机的汽缸头上拆装自如地划定所述进气通路的一部分及所述文丘里管部;并且
所述喷射器安装在所述进气通路构件上。
8.根据权利要求5所述的燃料喷射装置,其特征在于包括:
进气通路构件,在所述内燃发动机的汽缸头上拆装自如地划定所述进气通路的一部分及所述文丘里管部;并且
所述喷射器安装在所述进气通路构件上。
9.根据权利要求6所述的燃料喷射装置,其特征在于包括:
进气通路构件,在所述内燃发动机的汽缸头上拆装自如地划定所述进气通路的一部分及所述文丘里管部;并且
所述喷射器安装在所述进气通路构件上。
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