TW542874B - Fuel injector nozzles - Google Patents

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542874 五、發明說明（ 本發明係有關用以射出流體之一閥控制喷嘴， 尤其是用以在一内燃機中射出燃料之一闕控制喷 嘴。在本文中，所謂的、、内燃機〃包括具有一間隙 的燃燒循環之引擎，如在兩個或數個衝程循環上操 作的往復或轉動引擎。 自一喷射器喷嘴輸出至一内燃機，如直接進入 引擎之一燃燒室中的燃料特性對於燃料之燃燒的控 制有很大的影響，因此而影響到引擎操作之穩定 性。為達到最佳的引擎操作結果，尤其是火花燃燒 引擎，自喷射器喷孔喷出之燃料基本上須包括小滴 狀（流體燃料），控制的喷霧形狀，而若為直接射 出引擎，燃料須控制地穿入燃燒室中。此外，至少 在低燃料加入率下，最好相當均勻分配的可雲狀燃 料滴在引擎火星塞附近。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 某些習知的喷射器噴嘴，尤其是用於直接輸送 至一引擎的燃燒室中的噴嘴均為在外邊打開之小 閥，且基本上以圓筒形或分又錐形噴霧形式輸送燃 料。在這些喷射器喷嘴中，燃料喷霧之形狀由數種 因素決定。這些因素包括出口以及構成喷嘴之閥的 構形，尤其是毗接閥座之閥及口的表面，當喷嘴關 閉時在該處口及閥密封地銜接。一旦噴嘴之構形被 選出以備置一良好性能的嘴射器噴嘴，以致於良好 的燃燒過程，重要的是維持該構形，以免損害引擎 之功能’尤其是在低的燃料加入率下。此對於向内 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 542874 A7 B7 五、 發明說明（ 消 打開針閂式的喷射器喷嘴之某些設計亦然。 固態燃燒產品之附著或燃料在其上流動之喷嘴 表面上的其他沈積物會影響到通過開放噴嘴之燃料 流動通路，因此而影響所欲燃料喷霧形狀過程，以 及正確燃料分佈之產生，因此而影響到引擎之燃 燒。主要造成這些表面上的沈積物為因燃料燃燒而 產生的碳粒子或其他粒子之附著，包括在射出循環 間留在這些表面上的不完全燃燒之剩餘燃料。減少 及控制這些沈積物之方法已揭露於申請人的美國專 利第5090625、5593095以及5685492號案中，其内 容均加入本文中作為參考資料。 在習知技藝中，來自喷嘴的一中空噴霧或燃料 水柱起初跟隨主要由燃料出口方向及排出黏度決定 的一通路。已知當燃料喷霧前進至喷射器噴孔之輸 送端之外時，壓力產生在以喷孔之下游的噴霧所圍 繞之區内，該壓力較在燃料喷霧之外的壓力為低， 且促進喷霧向外集中。此現象稱為、、内縮//。 已發現對於自喷射器喷嘴喷出之燃料霧氣的干 擾可顯著地影響燃料喷霧或水柱的形狀，尤其是在 緊縮時或其後。此影響可促進燃料不可預期的偏斜 以及/或擴散，因而不良地影響燃燒之過程。 會造成不良影響的干擾包括在界定噴射器喷孔 出口的表面上之不規則的沈積，如碳及其他與燃燒 有關的沈積物，偏於喷嘴之閥及座部元件之外，以 線 本紙張尺度1§用’國家標準（CNS)A4規格（21G χ 297公爱） 542874 A7 B7 五、 發明說明（ 及/或在支持閥之柄及在閥打開及關上噴射器喷孔 出口時閥柄在其中作軸向移動的孔之間過多的間 隙。閥的側向移動或偏中心以及閥或閥座之表面上 的沈積物均可造成通過喷嘴之週邊的不同部份上不 同的流動率，因此產生不對稱的燃料噴霧。 以上所討論之對於燃料輸送至譬如引擎燃燒室 中的干擾對於以高成層空氣/燃料混合物操作的引 擎特別的重要，因為在低重力操作時控制廢氣的排 出已被認定是十分重要的。 申請人的美國專利第5551638號案揭露一噴射 器喷嘴，其備置懸垂於閥頭的一導桿突出部，且具 有一外環形表面。自喷嘴喷出的燃料水柱基本上是 跟隨依據突出部之外表面的一路徑。導桿突出部最 好在緊鄰閥元件處向内縮，其後可為一收斂的圓 形，且大體上像一倒截頭錐形。導桿突出部備置一 表面，有助於控制燃料水柱之形狀，並在某一程度 上矯正由在喷嘴口之表面或閥元件上的碳化物沈積 物造成對於形狀之干擾。 申請人之美國專利第58331 42號案揭露另一種 喷射器喷嘴，其上備置一導桿突出部。喷 有一内表面的一口，具有一互補外表面的 = 件，以及定位在對應於口之位置的喷嘴本體之一極 端外的一流動控制本體。該流動控制本體具有一控 制表面，錢形並定位成自口噴出的流體所建域 訂 線 b 本紙張尺度剌巾關家鮮（CNS)A4規格（210 X 297公釐丁

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 542874 五、發明說明（4) 燃料喷霧會跟隨著被至少該控制表面之一部份所決 定的一通路。該流動控制本體在某些配置中是部份 中空的。 此種流動控制本體或導桿突出部藉由一實心表 面穩定流體或燃料喷霧，以促進噴嘴之一些喷霧向 下的引導。如此造成的結果可減少射出期間内燃料 或流體之側向偏斜。藉由流動控制本體的控制表面 引導流體或燃料噴霧基本上可促進流體噴霧進入引 擎燃燒室之方向上的均勻，抵銷造成燃料或流體喷 霧之不規則或轉向的其他影響。燃料或流體喷霧之 引導亦有助於矯正包括個別生產的噴射器喷嘴之間 別，以及其造成的干擾。 然而，即使使用上述方式可獲得實質的改良， 某些程度的碳沈積物可能會繼續存在於噴射器喷嘴 上，尤其是在喷嘴出口表面旁或毗鄰處，以及導桿 表面之一内縮部上。在噴嘴出口表面及内縮部上的 此種碳沈積物可能會中斷射出之霧狀水柱，在輸送 至燃燒室中時改變燃料喷嘴之特性。會造成的特別 問題為對於燃燒穩定性，煙的程度，燃料燃燒及引 擎廢氣排出之不良效果。這些均可導致不良的車輛 駕駛性能，以及/或無法符合環保法令對於排放氣 體/燃料經濟效益之要求。 因此，本發明的目的是備置一喷射器噴嘴，其 可改良地控制流體或燃料水柱之形狀及方向，因 ^--------------------^ —^wi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 542874 A7

而改良喷射器噴嘴以及/或引擎性能之功能及效 益，以及車輛之可駕駛性。 為了上述目標，本發明備置一噴射器噴嘴，流 體經由它而輸送，而該喷嘴包括具有一内表面的一 口，以及具有-互補外表面的一閥元件，該閥元件 可相對於口移動，以分別在輸送霧狀流體的表面之 間備置一通路，或密封的接觸，以阻止流體之輸送， 而該噴射器喷嘴具有一流體流動控制本體，定位在 口的極端之外，該流動控制本體具有配置在閥元件 移動方向上口的下游處的一控制表面，該控制表面 構形並定位成促進自口喷出之流體所建立的流體喷 霧部份地隨著由該控制表面的形狀所決定之一路徑 則進’其中该流動控制本體包括一隔絕區，配置成 可限制熱自控制表面傳遞至喷嘴。 最好，流動控制本體配置在連接噴嘴的一連接 部上。便利地，該連接部連接並自喷嘴的閥元件的 一端面向下延伸，而隔絕區配置成可限制熱自控制 表面傳遞至閥元件。 最好，隔絕區配置成使得最靠近閥元件之端面 的流動控制本體之一部份與其以隔絕層隔開。 最好，隔絕區配置成使得它在該連接表面的一 表面以及該流動控制本體之相對表面間延伸。便利 地，該流動控制本體之相對表面定位成毗鄰流動控 制本體的控制表面。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 542874 A7 B7

便利地，控制表面可包括外突出表面的一元 件，該表面共同界定控制表面。外突出部表面可配 置在不同位置，^互以不同方向定位。 便利地，流動控制本體與噴嘴藉由一内縮部分 開’使得流動控制本體之控制表面與在閥元件移動 方向上的喷嘴口分開。便利地，流動控制本體與闕 元件之端面以内縮部連接。 最好，隔絕區可簡單地以一隔絕間隙部份或空 氣間隙構成。亦即，隔絕間隙可保留成空的，可以 空氣或在一既定時間出現在譬如一燃燒室中的氣體 填充。可選擇地，隔絕間隙可部份或全部以另一熱 隔絕或低熱傳導材料填充。間隙之寬度可依據一所 欲達成通過流動控制本體及閥元件之溫度輪廓計算 出，以理想化，即最大化，在流動控制本體上熱之 維持，尤其是在其控制表面上熱的維持。可選擇地， 它可以實驗決定。尤其是，隔絕區或間隙配置成使 得控制表面或流動控制本體的外突出部表面可在操 作時維持在碳形成範圍之上的溫度，以促進有效的 沈積控制。 便利地，流動控制本體配置在連接部上，使得 隔絕區定位在閥元件之端面及流動控制本體之一最 高部之間。便利地，隔絕區配置成定位在緊鄰閥元 件之内縮部份之一上部内。 流動控制本體可備置部份或全部貫穿而延伸的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -Ί t---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 542874 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 孔以允5午連接於連接部，而該連接不可為相對 於在沿著其長度之任何點上流動控制本體之直徑具 有相當窄之直徑的_活門部。連接部或活門部可以 與流動控制本體相同或不同的材料M，且可與其 體成型。其間的連接部可以按壓或壓配合流動控 制本體於連接或活門部，然後再溶接，焊和，或其 他固定或架設技術補充。最好，在流動控制本體内 的孔可與閥元件之軸及噴嘴之口共轴。孔可備置不 同直徑的兩個部份。朝閥之端面向内軸向地配置之 一上部份之直徑可大於自上部向外軸向配置之一下 部份。孔之上部份可為斜面，或錐形，以維持在閥 元件之鳊面以及連接或活門部之間的轉折區上之一 隔絕間隙。上部份可具有為相對連接或活門部之一 表面的流動控制本體之表面的一表面，以界定其間 的隔絕間隙部。 便利地’流動控制本體可固定地連接連接部， 以藉由上述或其他技術形成一多部份，且最好為兩 部伤，流動控制總成。此連接便利地構形成可留下 最Λ近閥元件之端面的在流動控制本體之表面極端 面本身之間延伸的一隔絕間隙。隔絕區亦可包括一 隔絕間隙部’其最好沿著在連接或活門部及界定譬 如流動控制本體之孔的上部份的一部份之壁的相對 表面之間的閥元件之移動軸的方向延伸。如此可另 減少流動控制本體之控制表面以及連接或活門部及 -------r·---裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 542874 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（ 閥元件之間的熱傳遞區。 依據本發明之另一特徵，備置一燃料喷射器噴 嘴，其具有一口，而至少燃料通過它而輸送至一引 擎，該喷孔另包括一流動控制本體，其配置成在該 口之外，使得使用時該噴孔包括毗鄰該口的一相當 冷的區，其由於定位在該喷嘴内部的燃料而上升， 以及在該流動控制本體上的一相當熱的區，他由於 暴露於相當高的燃燒是溫度而上升，而該冷區及熱 區導致在其間的一熱梯度區，且其中至少該流動控 制本體的一部份包括一熱隔絕區，該隔絕區定位在 至少該冷區之一部份及該熱區之一部份的中間，使 得該熱梯度區被控制以維持在流動控制本體内。 便利地，該流動控制本體包括一外控制表面， 且該熱區主要定位在外控制表面旁或緊鄰它。便利 地’該梯度區被控制，以容納在流動控制本體的外 控制表面之内部。 最好，該熱區之一部份配置成十分靠近該冷 S ’但以隔絕區與其隔開。類似地，該熱區之一部 份最好配置成十分靠近該梯度區，但以隔絕區與其 分開。便利地，毗鄰該冷區之該熱區自該冷區獨立 於熱梯度區之外地延伸開。 最好，該流動控制本體界定該喷嘴的一極端， 且該熱區在該控制本體内部的該流體之該外控制表 面延伸。最好該冷區以自喷嘴的該極端向外的方向 11 _本紙張尺度適3中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公釐 τ’ 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 542874 A7 B7 五、發明說明（ 自田比接该孔處延伸。 "最好，該流動控制本體及該熱梯度區包括具有 相田冋熱傳導特性之材料，而該隔絕區便利地具有 相當低之熱傳導特性。 、 最好，該相當低熱傳導特性為〇·2瓦特/開爾文 度如基本上空軋所具備的傳導性，但〇 〇5瓦特/ 開爾文度，譬如存在於碳中稍高的熱傳導性亦適 用。最好，該相當高的熱傳導性可包括基本上可以 不鱗鋼達成的—值，且最好為每2G瓦特/開爾文度 或更高。 訂 最好在操作時該相當熱區之溫度高於燃燒沈積 物形成之溫度。相對地，該相當冷區之溫度最好低 於燃燒沈積物形成之溫度。 線 與流動控制本體之連接可備置成使得連接或活 門部僅部份地通過孔延伸，而留下一部份成為一中 空孔穴，另減少熱流動至閥元件以及/或減少衝擊 效果。此一中空孔穴可選擇地填充一低熱傳導性材 料。 流動控制本體可構形並定位成可促進燃料喷霧 向内收縮，以跟隨由控制表面之形狀所決定的一路 徑。控制表面可為一外表面，但一内控制表面可能 較適合其他應用。 流動控制本體貫穿其長度可大體上為圓形橫截 面，逐漸地自其遠離閥元件之端面之端至一中間沿 12 本紙張尺度適用中g國家標準（CNS)A4規格（21() χ 297公髮 542874 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（士 直徑平面增加直徑之長度，然後自該中間沿直徑平 面朝流動控制本體之另一端逐漸減少直徑之長度。 流動控制本體最好可包括徑向向内朝閥元件之：面 配置的-上錐形擴大部份，以及自錐形擴大部份向 外以軸向配置的一下錐形收斂部份。貫穿其長度具 有固定橫截面的-大體上圓筒形會和部份在某些配 置中間隔錐形收斂及錐形擴大部份。錐形擴大部份 可包括以縱向沿著閥元件之移動軸延伸的一大體上 圓筒形套筒部。孔可通過此部份以使其連接於連接 或活門部。 然而，流動控制本體可在橫截面及縱向上選擇 地具有不同的幾何形狀，包括對稱的橫截面，或固 定幾何形狀之橫截面但不同的橫截面區。此外，流 動控制本體備置内或外凹槽，其可協助塑形所欲的 噴霧形狀。此凹槽亦可備置流動控制本體的一增加 之表面，有助於獲得流動控制本體之控制表面之較 鬲熱度的加熱。流動控制本體可在其一表面上備置 支持部，肋部，或其他構造體，以在空氣間隙之週 邊上’譬如在流動控制本體之最高表面上備置堅 固 性 流動控制本體之軸可與閥元件之軸及其移動> 方向相和，但流動控制本體之軸可傾斜或自前述軸 穴出。此種傾斜或突出允許燃料水柱以不與閥元件 及口之軸共軸之一所欲方向偏斜。對稱或不對稱的 之 Μ氏張尺—用規格(21〇: 13 297公釐） 542874 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（& 流動控制本體相對於該軸之配置亦是可能的。 流動控制本體以及/或活門部之連接部可備置 以低熱傳導材料填充的中空部或孔穴，如此，由於 熱可通過進入閥元件以及/或喷嘴（即相當冷之 區）的燃料冷卻部之一減少傳導的流動路徑而另強 化熱之維持。 於是’藉由使用上述之多部份流體控制總成， 高溫可有效地維持在流動控制本體之控制表面上， 使得熱可藉由自可達到最高溫的流動控制本體的熱 底部之傳導至流動控制本體之其餘外部而傳遞。因 此’由於在流動控制本體之表面，喷孔以及/或閥 元件上沈積的碳而產生之問題變得不那麼嚴重。此 外’在一流動控制本體連接於一移動閥元件之實施 例中’任何可藉由備置中空部或孔穴而達成重量上 的減少均會造成一較能回應之閥機構。此外，運用 在流動控制本體之構形上的中空構造可延伸至閥元 件本身，因而在閥元件之打開及關上動作時可減少 衝擊的動力。 本發明可有效地應用於内燃機之燃料喷射器喷 嘴，尤其是菌狀或樞軸式用以輸送燃料至引擎之燃 燒室中的燃料噴射器喷嘴。此種燃料可便利地在燃 燒支持氣體，如空氣中輸送，如申請人的美國專利 第RE36768號案所述，而該專利之内容加入本文中 作為參考資料。此種以空氣協助或雙流體注入射出 本紙張尺錢财關家鮮（CNS)A4 m： (210 > ^---Μ 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 14 542874

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 系統大體上在引擎操作之全程，使賴縮空氣或氣 體源，以輸送-預先測出之燃料量至引擎。此類燃 料喷射器喷嘴可應用於依據申請人之已獲專利的燃 燒方法而操作的四衝程循環内燃機。然而，此種燃 料喷射器喷嘴可應用於兩衝程内燃機或其他機器。 其他非引擎之應用亦存在。 本發明之燃料喷射器噴嘴大體上減少自流動控 制本體經由它而流至閥元件及喷嘴的燃料冷卻部之 熱流動路徑之橫截面，因此而通過喷射器噴嘴擴散 至引擎氣缸或氣缸頭。若熱維持力不足而容易產生 碳沈積物之處的流動控制本體之臨界表面的與冷卻 器閥元件及喷鳴藉由隔絕區或間隙而達成的物理隔 絕可促進流動控制本體上熱之維持。如此可維持本 體在足夠高的溫度下，以燃燒掉在其表面上沈積或 發展的任何碳或其他粒子。如此使可重覆燃料喷霧 形狀以及在操作時達成之分配較為可靠。 以此方式，使用流動控制本體以在流體或燃料 自喷射器喷嘴喷出時，有助於增強產生的流體或燃 料喷霧之通路及構形之控制，因而顯著地改良燃燒 方法之管理，因此更佳地控制廢氣排出及引擎燃燒 效率。此在需要易燃之燃料煙雲以維持令人滿意之 引擎操作的直接射出成層填充引擎特別地有利。 本發明將配合圖式及燃料喷射器噴嘴之一較佳 實施例之說明而更加清楚，其中： 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

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五、發明說明（ 第1圖為依據本發明的一實施例之噴射器噴嘴 的立體圖； 第2圖為第1圖中所示的喷射器噴嘴之截面圖； 苐3圖顯示在連接一流動控制本體至其一閥元 件之則第Ί及2圖中所示的噴射器噴嘴之立體圖； 第4圖為第3圖的噴射器喷嘴之截面圖； 第5圖為用於依據本發明之流動控制本體的一 實施例之一流動控制本體的立體圖； 第6圖為第5圖之流動控制本體的橫截面圖； 第7圖為用於依據本發明之一實施例的一噴射 器噴嘴的一閥元件/流動控制本體的一溫度輪廓 圖； 第8圖為包括依據習知技藝的一流動控制本體 之一閥元件的.一比較溫度輪廓圖； 第9圖為第2圖之另一可選擇的噴射器喷嘴； 第1 〇圖一考-加入依據習知技藝的一流動控制本體 之一閥元件的立體圖。 如第1至7圖中所示的燃料噴射·器，閥，閥元件 以及流動控制本體可加入一大耗圍的用於輸送燃料 至一機器的燃料室中的一大範圍之燃料喷射系統 中。其中可加入上述元件之基本形式的喷射器揭露 於申·请人的美國專利第RE3 6 768以及5593095號案 中，其内容加入本文中做為參考資料。 現在參看第1至4圖，燃料嘴射器噴嘴之本體1〇 ------! ---·-----I --- (^.元問^背面之泌急事項再填寫本頁) · 丨線 16 542874 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（士 能達到最高的溫度。此選擇可以計算或實驗完成。 亦出現在第5圖中的流動控制本體3〇可構形成 一分開元件，且最好包括一上或内錐形擴大部36(相 對於閥元件13之一軸），以及以大體上具有固定直 徑的一圓筒形會合部32分開的一下或外錐形收斂部 37。會合部32可選擇地僅包括在其上擴大部份36轉 換成收斂部3 7的一直徑平面。該部36及3 7均為截頭 錐形，且與會合部32界定一外表面33，成為流動控 制本體30的一控制表面。上部36可另包括一大體上 圓筒形備置一内壁41 a的延伸部或套筒部41 ,而該 内壁41 a在安裝流動控制本體30於其上時與活門38 之一表面38a相對且與其隔開。上部36及套筒部41 共同界定配置在閥頭1 3下游的一大體上内縮部。此 内縮部在某些應用下甚為突出。 兩截頭錐形部36及37之間的會合部32之直徑可 選出，使得自打開之口 17中喷出的燃料喷霧會跟隨 依據流動控制本體30之外表面33，尤其是以部32及 37而界定的控制表面之部分而定的一路徑。促進喷 出燃料喷霧之内邊界層連接於流動控制本體3〇之外 表面33，使得燃料喷霧跟隨與表面33互補的一路徑 主要係以實驗決定。 外表面3 3之構形可選出以特別地以一不與噴射 器喷嘴共軸之所欲方向引導燃料。以關於此，在某 些應用上，使燃料水柱，譬如，朝向一火花燃燒裝 18 各紙張尺度適3中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） T 裝--------訂---------線 i^w---T (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 542874 A7

542874 五、 A7 B7 發明說明（士 動控制本體表面3Oa以及在活門部38和閥頭1 4之間 的轉折區43上之閥頭14之間。 活門部38與直徑大體上與活門部38相同的孔39 之外部39b作壓配合或按壓式銜接，但亦可，譬如， 再加上溶接或焊接流動控制本體3 〇於外部3 9 b之外 端。一熔接部83如第2圖所示。 配置流動控制本體30及活門部38成兩片總成可 備置某些優點。尤其是，此一配置可使用一喷射器 噴嘴設計配合不同設計或構形的流動控制本體3〇。 此外，在某些應用中，流動控制本體3〇可配置成可 移開地連接於活門部38。 與隔絕間隙140—起，流動控制本體3〇包括留 在其套筒部41之内壁41a，孔39之内部39a之壁以及 活門部38之相對表面38a之間的一隔絕部141。此係 因孔39的内部39a直徑較活門部38直徑為大。隔絕 間隔部14Ί具有大約〇.2mm之理想寬度，但他亦可 被計算出以理想化流動控制本體3〇之最高溫度，使 八了在任何機械或冶金限制下縱向地（相對於閥元 件*14之移動軸）在套筒部41之内壁41a，孔39的内 ^ 39a壁和活門部38之間延伸。於是，隔絕間隙彳4〇 及Ί 41界疋具有大體上L字形"橫截面之流動控制 本體30内的一隔絕區。間隙部141可在流動控制本 體3〇之外錐形收斂部37上具有一結束端。此隔絕間 隙部141亦可以空氣或其他在一既定時間出現在一 ---------裝--------訂---------線 ---T (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製

本紙張尺度+目目家標準（CNS)A4規格⑵〇 297公釐） 542874 A7 B7 五、發明說明（4 引擎燃燒室中的氣體填充。可選擇地，隔絕間隙部 1 41亦可以其他低熱傳導性材料填充。無論如何， 空氣間隙1 41之縱向長度可被選出，以使良好的熱 流動至控制本體30的控制表面3 3，而同時限制熱傳 遞至活門部38中，並至閥元件13及喷嘴本體10中。 在某些配置中，隔絕部1 40及1 41可簡單地配置在流 動控制本體30内。 須知流動控制本體30與活門38之連接備置隔絕 間隙部1 40及1 41可限制熱自流體控制總成3〇，38以 雙向流至閥元件1 3。首先，活門部38與流動控制本 體30相比貫穿長度之橫截面較小。亦須知的是橫截 面區可藉由使活門部38部份中空或以隔絕材料之一 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 芯體形成而更減少。第二，隔絕間隙]4〇及隔絕間 隙部1 41仍可藉由備置較小橫截面區使熱傳遞或流 動在流動控制本體30及活門部38之間的連接部上而 更進一步限制熱自流動控制部3〇，38流動至閥元件 13。因此，此構造藉由自溫度大體上為最高的流動 控制本體30底部上的傳導促進熱的傳遞至外表面 3 3，因而阻止在該平面上的碳沈積，而同時減少傳 導至閥元件13之熱至最少。亦即，藉由實際地隔開 流動控制本體30之某些重要表面與喷射器本體彳〇， 熱或南溫可維持在流動控制本體3〇之極端上，尤其 是在其控制表面上，同時，可限制該熱傳遞至燃料 冷卻閥體元件13或喷嘴本體1〇。

本紙張尺錢财關家·Τ^Γϋ·(210χ 297公着） 542874

I 訂 請 先 閱 讀 背 Sj 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 裝 542874 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ---—-__ 五、發明說明（4 引擎操作狀況下獲得。可看出第7圖中所獲得之最 鬲溫度為555°C，而在第8圖中於流動控制本體之底 上獲得的最高溫度為463〇C。第7圖之流動控制本體 30的熱維持特性可造成較少碳沈積，較佳喷霧控 制。與加入流動控制本體Ί 30之燃料喷射器喷嘴比 較，在加入流動控制本體3 〇的燃料喷射器之喷嘴中 可表現較佳引擎功能。亦即，第7圖顯示在流動控 制本體30上隔絕區之配置可使高溫維持在外表面33 上’而此溫度不會產生於與流動控制本體3〇之極端 隔絕的閥元件1 3或喷嘴本體1 〇中。此外，在某些配 置中就沈積形成物而言可為重要區的此鄰閥頭彳4之 内縮區上或此接於該區的外表面3 3可維持一高得很 多（即445°C與177°C之比較）的溫度，而不會顯著 地增加傳遞至閥元件13之熱的程度。 有關於此，第1 0圖顯示一習知閥元件以及流動 控制本體230，其中在控制本體230内無任何隔絕 區’且其備置碳沈積物可能在操作時形成之處的一 實例。因此，此沈積物240較不會形成於毗鄰閥元 件213處，以及控制本體230之某些表面上，在該處 流動控制本體加入隔絕區及本發明之熱傳遞限制特 徵。 如第7圖所示，在喷射器本體10内的一相當冷 之區藉由隔絕部1 40，1 41以及一熱梯度區7〇而與在 流動控制本體3 0上的一相比熱區分隔。梯度區7〇控 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) \丨裝--------訂---------線· 23

542874 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ________B7_ 五、發明說明（j 制於流動控制本體30内，尤其是定位在外表面33之 内部。事實上，熱區較出現在外表面33上及毗鄰該 外表面處。由於隔絕部140及141分別出現在熱區以 及冷區和梯度區70之間，靠近冷區（在隔絕部140 旁）的熱區可自大體上獨立於熱梯度區70之外的冷 區向外延伸。梯度區70包括在外表面33之内部，以 及在流動控制本體的外表面33旁並與其毗鄰的熱區 之位置有利於流動控制本體3 〇在高於碳形成溫度範 圍之上操作流動控制本體3〇之重要表面，以備置有 效的噴射器沈積控制，如上述，此就沈積的出現易 於停止射出喷霧水柱的流動控制本體3〇之内縮區特 別地有利。 本發明可應用於燃料以水柱形式喷出之各種構 造的菌狀燃料喷射器喷嘴，包括燃料單獨射出或燃 料在一燃燒支持或加強氣體，如空氣，中射出的喷 射器。另一種噴射器喷嘴如第9圖所示。須知，閥 70件2*14之閥柄215為實心的，而非此實施例中的真 空。本發明可應用之特定喷嘴構造揭露於美國專利 第 RE36768，5090625，5593095 以及 5685492 號案 中，其揭露均加入本文中做為參考資料。此外，此 處揭露的喷射器喷嘴除燃料之外，可用來射出其他 流體’而同樣具備類似的控制燃料或流體喷霧之功 效。此外，本發明之喷射器噴嘴亦可用於樞軸式閥。 本發明之燃料噴射时嘴可與用以減少或控制 國國家標準（CNS)A4 公釐 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝--------訂---------線· 542874 A7 五、發明說明（ 碳粒子或其他沈積物之方法。如申請人之澳洲暫時 申請案第PQ7081及PQ7082號中所揭露者一起使 用。 本發明不應為上述揭露所限制，而其他改變可 在本發明之範圍下為熟習此技藝人士所完成。須瞭 解的是本發明可應用於直接供應燃料於燃燒室或引 擎空氣供應系統中的喷射器喷嘴，且可應用於二及 四衝程循環引擎，尤其是那些設計成在引擎操作重 力範圍的某些點上以一成層燃料分配操作的系統。 實際上，本發明依據申請人已取得專利的燃燒方法 操作射出四衝程引擎可得到最好的效果。此外，喷 射器喷嘴除了用於輸送燃料至内燃機之外尚有其他 應用。 V ,Ί I Μ--------t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 542874 A7 K1 23 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 元件標號對照表 aaaa 0234456780002367889991 1— 1— 11 1— 1— ^ 1— ii 2 To 3 ΓΟ 3 3 3 ΓΟ Γ0 4 喷嘴本體 41a 内壁 孔 42 斜面端 闊元件 43 轉折區 閥頭 70 梯度區 端面 83 熔接部 閥柄 130 控制本體 孔 135 内縮部 V 140 隔絕間隙 導桿部 141 隔絕間隙部 坐部線 213 閥元件 控制本體 214 閥元件 表面 215 閥柄 會合部 230 控制本體 控制表面 240 沈積物 擴大部 收斂部 活門部 表面 孔 内部 外部 套筒部 26 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·-裝 訂----- si. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 542874 修Μ 1. 面 申請專利範圍 第90108326號專射請案_請專纖正本92年3月7日 一種喷射裔贺嘴，流體係通過該喷嘴輪送，該喷 .嘴包括具有一内表面的一口，以及具有一互補外 表面的一閥元件，該閥元件可相對於口移動，以 分別在表面之間備置一通路，以喷霧形式輸送流 體，或在其間作密封的接觸，以阻止流體的輸送， 而該噴射器喷嘴具有定位在該口之極端之外的一 流體流動控制本體，該流動控制本體具有配置在 閥元件之移動方向上的下游之一控制表面，該控 制表面係被構形且定位成可促進自口喷出之流體 所建立的流體喷霧，以至少部份地跟隨由該控制 表面之形狀所決定的一路徑，其中該流動控制本 體包括一隔絕區，至少一第一部分的該隔絕區係 位在介於該閥元件之一端面與最靠近該閥元件的 端面之該控制表面的一部份之間，且至少一第二 部分的該隔絕區係約略縱向地延長並沿著閥構件 的運動方向延伸，該隔絕區可限制在該控制表面 與該閥元件之間的熱流。 2·如申請專利範圍第1項之噴射器喷嘴，其中鄰近該 控制表面以及該閥元件的端面的至少一部份流動 控制本體之端面，係被實質維持在碳沈積形成溫 度之上的溫度。 3.如申請專利範圍第丨項之噴射器噴嘴，其中該隔絕 區在操作使用時，在該閥元件與該流動控制表 27 本紙張尺度適财_家標準（CNS) Μ規格（21()><297公

   542874 A8 B8 C3

   中請專利範圍 之間提供一熱梯度區域，該熱梯度區域係容納在 該流動控制表面之内的，藉此該閥元件係被實質 維持在碳沈積形成溫度之下的溫度下，而該流動 控制表面係被實質維持在碳沈積形成溫度之上的 溫度下。 4·如申請專利範圍第1項之噴射器喷嘴，其中鄰近該 控制表面以及該閥元件的端面的至少一部份流動 控制本體之端面，係被實質維持在碳沈積形成溫 度之上的溫度下，且其中該隔絕區在操作使用 時，在該閥元件與該流動控制表面之間提供一熱 梯度區域，熱梯度區域係容納在該流動控制表面 之内的熱梯度區域，藉此該閥元件係被實質維持 在碳沈積形成溫度之下的溫度下，而該流動控制 表面係被實質維持在碳沈積形成溫度之上的溫度 下。 5·如申請專利範圍第1項之噴射器噴嘴，其中流動控 制本體配置在連接喷嘴的一連接部，該連接部連 接喷嘴之閥元件之一端面並自該處向外延伸。 6·如申請專利範圍第5項之喷射器噴嘴，其中隔絕區 配置成在連接部的一表面以及流動控制本體的相 對表面之間。 7·如申請專利範圍第6項之喷射器噴嘴，其中流動控 制本體的相對表面此鄰流動控制本體的控制表面 之一部份而定位。 28 —-~— . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公楚「~--- ‘I裝 訂 線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 8·如申請專利範圍第1項之喷射器喷嘴，其中控制表 面可包括數個共同界定控制表面的外突出部表 面0 9·如前述申請專利範圍第6項之喷射器噴嘴，其中該 w動控制本體的相對表面係位在鄰近一部份的該 々U·動控制本體的控制表面的位置，且該控制表面 包含數個共同界定控制表面的外突出部表面。 10·如申請專利範·圍第丨項之噴射器喷嘴，其中流動控 制本體的隔絕區配置成具有大體上、、L字形夕的 橫截面。 11·如前述申請專利範圍第丨項之喷射器喷嘴，其中該 隔絕區係配置以在連接部的一表面以及流動控制 本體的相對表面冬間延伸，且該隔絕區配置成具 有大體上L字形"的橫截面。 12·如申請專利範圍第7項之喷射器喷嘴，其中流動控 制本體與喷嘴的其餘部份藉由一内縮部隔開，使 得當打開時，該流動控制本體的控制表面與在閥 元件之移動方向上的喷嘴口隔開。 13.如申請專利範圍第12項之喷射器喷嘴，其中流動 控制本體以内縮部連接於閥元件之端面。 14·如前述申請專利範圍第〗項之喷射器喷嘴，其中該 流動控制本體與喷嘴的其餘部份藉由一内縮部隔 開，使得當打開時，該流動控制本體的控制表面 係在閥元件之移動方向上與喷嘴口隔開，且該流

   本紙張錢適财關緖準（⑽M規格⑽χ29»幻 M2874

   令請專利範圍 A B c D 動控制本體㈣縮部連接”元件之端面。 1申叫專利㉘圍第i項之噴射器喷嘴，其中隔絕區 為一隔絕間隙部。 16.如申請翻範圍第15項之切H喷嘴，其中隔絕 ]隙。P。|^地或全部地以熱隔絕或低熱傳導性材 料填充。 17·如申請專利範圍第W之噴射器喷嘴，其中該隔絕 1係設置成在該流動控制本體的鄰近該閥元件之 、面處提供一套筒部分。 18=申請專利範圍第4項之嘴射器喷嘴，其中該連接 部為-活門部，而流動控制本體包括用以容納至 少活門部的部份之一孔。 9·如申咐專利範圍第18項之噴射器喷嘴，其中該隔 、、巴：的至少一部份定位在活門部以及流動控制本 體之孔之間。 20.如前述申請專利範圍第1項之噴射器喷嘴，其另包 括在流動控制本體上的一個或數個孔穴，用以減 少熱流動至閥元件。 21·如申請專利範圍第2〇項之喷射器喷嘴，其中孔穴 至少部份地填充一低熱傳導性材料。 22·如申請專利範圍第5項之喷射器喷嘴，其中流動控 制本體大體上在貫穿其長度上具有圓形的橫截 面’其直徑自遠離閥體元件之端面之端上至一中 間直徑平面或部份逐漸增大，且其直徑自該中間

   本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂· :線丨 542874 申晴專利範圍 直挺平面或部份朝向其相對端逐漸減小。 23.如申請專利範圍第5項之喷射器喷嘴，其中該流動 控制本體大體上在貫穿其長度上具有圓形的橫截 面’其直徑自遠離閥體元件之端面之端上至一中 間直徑平面或部份逐漸增大，且其直徑自該中間 直徑平面或部份朝向其相對端逐漸減小，且該流 動控制本體的隔絕區係配置成具有大體上、、L字 形的橫截面。 24·如申請專利範圍第22項之噴射器喷嘴，流動控制 本體的中間直徑部另為一大體上中間的圓筒會合 部。 25·如申請專利範圍第22項之喷射器噴嘴，其另包括 以沿著閥元件之移動軸之縱向延伸的一大體上圓 濟形套筒部。 26.如申請專利範圍第丨項之喷射器噴嘴，其中該閥元 件係為菌狀閥元件。 27·如申請專利範圍第1項之喷射器噴嘴，其中閥元件 為樞轴式閥元件。 28. 如申請專利範圍第丨項之噴射器噴嘴，其中喷嘴為 用於四衝程内燃機的燃料噴射器喷嘴。 29. 如申請專職圍第旧之喷射器噴嘴，其中喷嘴為 用於二衝程内燃機的燃料噴射器噴嘴。 、 30. 如申請專利範圍第旧之噴射$喷嘴，其中喷嘴為 配置成用於以空氣協助之燃料射出系統之燃料喷 ____—_ 31 本紙張尺度適用中_家標準（CNS) A4規格（21GX297公釐）

   -----------------------___ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -、τI 542874 AS 38 C8 --〜__D8 _ ‘六、申請專利範圍 射器喷嘴.。 3 1 ·如f請專利範圍第1項之喷射器噴嘴，其中噴嘴為 一燃料噴射器喷嘴，其用於直接噴出之成填充引 擎。 32·—種燃料噴射器喷嘴，其具有一口，燃料至少可 通過該口而輸送至一·引擎，而該喷嘴另包括配置 在該口之外的一流動控制本體，在使用時，該噴 嘴包括由於定位在該喷嘴之内部的燃料造成其上 升的毗接該口之一相對冷區，以及由於暴露在相 當尚燃燒室溫度中而上升的該流動控制本體上的 一相對熱區’該冷區及該熱區之間有一熱梯度 區’其中該流動控制本體的至少一部份包括一熱 隔絕’該隔絕區定位在該冷區的至少一部份以 及該熱區的至少一部份的中間，使得該熱梯度區 被控制，以包含在流動控制本體的外部表面之内。 33.如申請專利範圍第32項之燃料喷射器噴嘴，其中 該流動控制本體包括一外控制表面，而該熱區主 要係定位在緊毗鄰外控制表面處或旁邊。 34·如申請專利範圍第32項之燃料喷射器喷嘴·，其中 該梯度區被控制，以包含在流動控制本體的外控 制表面之内部。 35·如申請專利範圍.第32項之燃料喷射器喷嘴，其中 該流動控制本體包括一外控制表面，而該熱區主 要係定位在或緊毗鄰外控制表面處，且該梯度區 〜------ -32 巾國國家標準 7cNS) A4规格（210X297公釐) ' "" ..............-.......、裝..................訂...............線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 542874 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 被控制，以包含在流動控制本體的外控制表面之 内部。 36. 如申請專利範圍第32項之燃料噴射器噴嘴，其中 該熱區的一部份配置成靠近該冷區，但以隔絕區 與其分開。 37. 如申請專利範圍第32.項之燃料噴射器噴嘴，其中 該熱區的一部份配置成靠近該梯度區，但以隔絕 區與其分開。 38·如申請專利範圍第32項之燃料噴射器喷嘴，其中 該熱區的一部份配置成靠近該冷區，但以該隔絕 區與其分開，且該熱區的又一部份係配置成靠近 該梯度區，但以隔絕區與其分開。· 39.如申請專利範圍第36項之燃料喷射器噴嘴，其中 毗鄰該冷區之該部份自大體上獨立於熱梯度區之 外的該冷區延伸開。 40·如申請專利範圍第32項之燃料喷射器噴嘴，其中 該流動控制本體界定該喷嘴的一極端，而該熱區 自在該流動控制本體之内部的該流動控制本體的 該外表面延伸。 41.如申請專利範圍第32項之燃料喷射器喷嘴，其中 該流動控制本體包括一外控制表面，而該熱區主 要係定位在緊毗鄰外控制表面處或旁邊，且該流 動控制本體界定該喷嘴的一極端，而該熱區自在 該流動控制本體之内部的該流動控制本體的該外 33 中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) " 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •4> •訂— 542874 A8

   表面延伸。 42.如申請專利範圍第4〇項之燃料喷射器喷嘴，其中 該冷區自毗鄰該口處以自喷嘴之該極端離開的方 向延伸開。 43·如申請專利範圍第32項之燃料喷射器喷嘴，其中 該流動控制本體及該·熱梯度區具有相當高的熱傳 導性，而該隔絕區具有相當低的熱傳導性。 44. 如申請專利範圍第43項之燃料喷射器喷嘴，其中 «亥低熱傳導性為0.02瓦特/開爾文度，而該高傳 導性為20瓦特/開爾文度。 45. 如申請專利範圍第32項之燃料喷射器喷嘴，其中 该相當熱區在高於可形成燃燒沈積物之溫度下操 作。 46· —種通過它而輸送流體的喷射器喷嘴，該喷嘴包括 具有一内表面的一口，以及具有一互補外表面的一 閥元件，該閥元件可相對於該口移動，以分別在表 面之間備置一通路，以喷霧形式輸送流體，或在其 間作密封的接觸，以阻止流體的輸送，而該喷射器 喷嘴具有定位在該口之極端之外的一流體流動控制 本體’該流動控制本體具有一配置在流體輸送方向 上的下游之控制表面，該控制表面係被構形且定位 成可促進自口噴出之流體所建立的流體喷霧，以部 份地跟隨由該控制表面之形狀所決定的一路徑，其 中該流動控制本體包括一隔絕區，其係配置成可限 34 ____ _____ 本紙張尺歧财關家#MU Ul〇X_^) 542874

   _睛專利範 制熱自該控制表面傳遞至該噴嘴，且其中該流動控 制本體的隔絕區係配置成具有大體上、、L字形"的 橫截面。 47. —種通過它而輸送流體的.噴射器噴嘴，該喷嘴包括 具有一内表面的-口，以及具有—互補外表面的一 閥元件，該閥元件可相對於口移動，以分別在表面 之間備置一通路，以喷霧形式輸送流體，或在其間 作密封的接觸.，以阻止流體的輸送，而該噴射器喷 嘴具有一定位在該口之極端之外的流體流動控制本 體，該流動控制本體具有配置在流體輸送方向上的 下游之一控制表面，該控制表面係被構形且定位成 可促進自口喷出之流體所建立的流體喷霧，以部份 地跟隨由該控制表面之形狀所決定的一路徑，其中 該流動控制本體包括一形成在該流動控制表面與一 隔絕區之間的套筒元件，且其中至少一部份的該流 動控制表面係在該閥元件之一端面與最靠近該閥元 件的端面的該流動控制表面之一部份間延伸。 48. 如申請專利範圍第47項之喷射器喷嘴，其中該流動 控制本體配置在連接喷嘴的一連接部，該連接部連 接至喷嘴之閥元件之一端面並自該處向外延伸。 49. 如申請專利範圍第48項之喷射器喷嘴，其中該隔絕 區係位在該連接部與該套筒之間。 50. 如申請專利範圍第39項之喷射器喷嘴，其中該套筒 係朝著該喷嘴之開口的軸心縱向延伸。 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐）

   542874 A8 38 C8 —----D8 ___ 申請專利麵 ~~— 51.如申請專利範圍第5〇項之噴射器喷嘴，其中該套筒 係大略成圓筒狀。 ?2·種通過匕而輪;送流體的喷射器噴嘴，該喷嘴包括 具有一内表面的一口，以及具有一互補外表面的一 閥元件，該閥元件可相對於口移動，以分別在表面 之間備置一通路，以喷霧形式輸送流體，或在其間 作密封的接觸，以阻止流體的輸送，而該喷射器喷 嘴具有一定位在該口之極端之外的流體流動控制本 體，該流動控制本體具有配置在閥元件之移動方向 上的下游之一控制表面，該控制表面係被構形且定 位成可促進自口喷出之流體所建立的流體喷霧，以 至少部份地跟隨由該控制表面之形狀所決定的一路 ^二’其中δ玄流動控制本體包括一隔絕區，至少一第 一部分的該隔絕區係位在介於該閥元件之一端面與 最靠近該閥元件的端面之該控制表面的一部份之 間’且該隔絕區係配置成可限制在該控制表面與該 閥元件之間的熱流，因此在操作使用時，鄰近該控 制表面以及該閥元件的端面的至少一部份流動控制 本體之端面’係被實質維持在碳沈積形成溫度之上 的溫度下。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)