專利名稱：噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴射燃料的噴射器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的普通噴射器具有閥件和閥體，閥體支撐著閥件，以使得閥件可 在閥體中沿軸向方向移動。閥體的內(nèi)壁面與閥件的外壁面之間圍成了燃料 通道。閥體被制成具有位于內(nèi)壁面上的閥座區(qū)段以及位于閥座區(qū)段下游的 凹陷部分。在凹陷部分上制有噴射孔。閥件具有承座區(qū)段。承座區(qū)段座壓 在閥座區(qū)段上，以此來停止噴射孔噴射燃料的操作。承座區(qū)段離開閥座區(qū)
段就允許噴射孔對燃料執(zhí)行噴射(例如在專利文件l: JP-A-2000-314359) 中就公開了這樣的內(nèi)容)。在這種類型的噴射器中，閥件上承座區(qū)段的端面 被布置成面對著閥體的凹陷部分，由此在凹陷辦法與承座區(qū)段的端面之間 形成了燃料腔(該燃料腔也被稱為囊腔區(qū)段)。
專利文件1中所描述的裝置是一種這樣的噴射器其具有縫隙形的單 個(gè)噴射孔，也就是說，該噴射孔為平面扇形。噴射器形成了燃料噴霧，燃 料噴霧被從噴射孔中噴出，其以液態(tài)薄膜的形式在扇形結(jié)構(gòu)的橫向方向上 擴(kuò)展開。這種技術(shù)使用了很高的貫透力(即將燃料的噴射速度提高)來形 成平面扇形的、液態(tài)薄膜形式的燃料噴霧，由此來增大液態(tài)薄膜與周圍空 氣之間的接觸面積。最終地，利用液態(tài)薄膜與周圍空氣之間的摩擦作用實(shí) 現(xiàn)燃料的霧化。
專利文件2 (JP-A-H11-70347)中所公開的裝置是另一種類型的噴射 器在該噴射器閥體的頂端一側(cè)一即凹陷部分上制有多個(gè)噴射孔。這一技 術(shù)通過將燃料從多個(gè)噴射孔中噴出而提高了燃料噴霧形狀的成型自由度。 例如，該技術(shù)能形成如上所述的平面扇形燃料噴霧，或者也可形成圓錐形 的燃料噴霧。
對于專利文件1和2中的現(xiàn)有技術(shù)而言，當(dāng)將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī) 氣缸的燃燒室中(下文將簡稱為氣缸內(nèi)部)時(shí)，希望在將燃料噴霧擴(kuò)散到氣缸中的同時(shí)實(shí)現(xiàn)燃料的霧化。如果希望達(dá)到很高的霧化程度，則就必須 要進(jìn)一步地增大從噴射孔執(zhí)行噴射的噴射速度一即增大噴射的貫透力。在 此情況下，需要關(guān)注的問題是噴射入的燃料(即燃料噴霧)會粘附到氣 缸內(nèi)部的壁面一例如缸壁表面上。本發(fā)明人考慮到由于噴霧的前端保持 著內(nèi)能而不會散分開，因而，對于專利文件1和2所公開的技術(shù)而言，噴 霧前端的速度不易于下降。
在從冷車狀態(tài)進(jìn)行起動的過程中，如果噴射入的燃料粘附到缸壁表面 上，則燃料就會變?yōu)橹T如HC等的未完全燃燒氣體，并能造成排煙的增加， 或者，粘附到缸壁表面上的燃料會將在活塞與缸壁表面之間形成潤滑的機(jī) 油稀釋。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種噴射器，其既能允許使用低的貫透力，也能 實(shí)現(xiàn)高度的霧化。
由于進(jìn)行了早期的研究，本發(fā)明人獲得了如下的認(rèn)識。也就是說，通 過形成大的速度梯度一或更具體而言通過在噴射孔的出口部分處使得燃料 的流速出現(xiàn)大的速度梯度，可促進(jìn)所噴射燃料的散分，最終就能在無需增 大燃料噴射貫透力的前提下促進(jìn)燃料的霧化。在下文中，噴射孔出口部分 處燃料流速的梯度被簡稱為速度梯度，而燃料孔出口部分處燃料的平均流 速被稱為噴射速度。
如果形成了上述的速度梯度，則最終就會在流經(jīng)噴射孔內(nèi)部的燃料中 造成擾動。因而，需要關(guān)注的問題是與采用現(xiàn)有技術(shù)的情況相比，噴射 速度下降了。換言之，本發(fā)明人考慮的問題是必須要有效地增大速度梯 度，且必須要防止噴射速度隨著速度梯度的形成而出現(xiàn)下降。
本發(fā)明采用了如下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)上述目的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面(第一項(xiàng)發(fā)明)，噴射器具有閥體和閥件。閥體 具有內(nèi)周表面，該內(nèi)周表面圍成了燃料通道，而且，在燃料進(jìn)行流動的下 游方向上，該內(nèi)周表面的直徑是減小的。閥體還具有制在內(nèi)周表面上的閥 座區(qū)段、設(shè)置在閥座區(qū)段下游的凹陷部分、以及制在凹陷部分上的噴射孔， 其中，所述的下游是相對于燃料的流動方向而言的。閥件被設(shè)置在閥體中， 以使得閥件可在軸向方向上往復(fù)移動，閥件具有外周表面，其與閥體的內(nèi)周表面一起形成了燃料的通道。閥件具有制在外周表面上的承座區(qū)段，以 使得承座區(qū)段可座壓到閥座區(qū)段上，且該承座區(qū)段可與閥座區(qū)段分離開， 閥件還具有頂端區(qū)段，其相對于燃料的流動方向位于承座區(qū)段的下游，并 面對著凹陷部分。當(dāng)承座區(qū)段與閥座區(qū)段分離開時(shí)，噴射器對燃料進(jìn)行噴 射，燃料經(jīng)噴射孔流入到由凹陷部分與頂端區(qū)段所圍成的燃料腔中。
閥體的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成這樣存在有一條虛擬的延伸線，其從內(nèi)周表面 上形成了閥座區(qū)段的內(nèi)周面部分處延伸出，延伸的方向是內(nèi)周面部分的直 徑縮小方向，在該方向上，內(nèi)周面部分的直徑是縮小的，該延伸線位于噴 射孔的入口部分處，且在包含著噴射孔中心軸線的虛擬平面內(nèi)與噴射孔的 噴射孔內(nèi)周面相交。
閥件的頂端區(qū)段具有斜面，其從承座區(qū)段的下游端以環(huán)形的形狀向內(nèi) 側(cè)擴(kuò)展。斜面向徑向內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展超過了噴射孔中心軸線與頂端區(qū)段相交處 的位置。
在上述的構(gòu)造中，當(dāng)燃料被從噴射孔噴射出時(shí)，由于承座區(qū)段與閥座 區(qū)段分離開，燃料將流出向燃料腔中。流出向燃料腔的燃料的主體流方向 主要是由形成了閥座區(qū)段的內(nèi)周面部分的直徑縮小方向決定的。
按照上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，閥體上閥座區(qū)段的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成這樣使得沿 內(nèi)周面部分的直徑縮小方向延伸的虛擬延伸線位于噴射孔的入口部分處， 并與噴射孔內(nèi)周面相交。因而，燃料的主體流方向可被控制到這樣的流動 方向上一其直線性地流入到噴射孔的入口部分中。換言之，即使在燃料的 主體流流過了閥座區(qū)段之后，燃料流的流向轉(zhuǎn)向損耗也受到了抑制，由此 能在防止燃料流動能降低的同時(shí)使燃料流入到噴射孔中。
此外，閥件的頂端區(qū)段具有從承座區(qū)段下游端以環(huán)形形式向內(nèi)側(cè)擴(kuò)展 的斜面，以使得該斜面向徑向內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展超過了噴射孔中心軸線與頂端區(qū) 段相交處的位置。因而，即使燃料的主體流流過了承座區(qū)段，也能在防止 燃料流動能降低的同時(shí)使燃料流入到噴射孔中。
由閥座區(qū)段與頂端區(qū)段的這種構(gòu)造所限定的燃料主體流能防止燃料流 動能的降低，并促使燃料流入到噴射孔中。
另外，當(dāng)燃料的主體流流入到噴射孔的入口部分時(shí)，其與噴射孔內(nèi)周 面相碰撞。因而，在燃料沿著噴射孔內(nèi)周面從入口部分一側(cè)移動向出口部 分一側(cè)時(shí)，可在燃料中造成擾動，其中，燃料的主體流與噴射孔內(nèi)周面發(fā)生碰撞。結(jié)果就是，可在噴射孔的出口部分處形成很大的速度梯度。
對于根據(jù)本發(fā)明上述方面所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)而言，利用兩方面因素的組合 而促進(jìn)了霧化，這兩方面因素是在噴射孔的出口部分處形成了速度梯度； 且噴射速度不同于現(xiàn)有技術(shù)中的情況，在現(xiàn)有技術(shù)中，是利用高的貫透力一 即通過增大噴射速度來促進(jìn)霧化。因而，本發(fā)明在同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低的貫透力 和高的霧化度。另外，由于采用了防止噴射速度由于形成了速度梯度而被 降低的措施，使得燃料在防止流動能降低的同時(shí)流入到噴射孔中。因此， 可在防止噴射速度出現(xiàn)過度下降的前提下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低的貫透力和高的 霧化度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，頂端區(qū)段向徑向內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展超過了噴射孔入 口部分的位置。
利用上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，燃料的主體流即使從承座區(qū)段流過，燃料流的 轉(zhuǎn)向損耗也可被抑制為最小，直到燃料流向位于噴射孔入口部分徑向內(nèi)側(cè) 的位置處為止。因此，燃料可在保持著流動能的流動能無減小狀態(tài)下流入 到噴射孔中。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，頂端區(qū)段的斜面被制成截頂錐形。 利用上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可防止相互面對著的凹陷部分與頂端區(qū)段之間
的軸向間隙過度地減小。也就是說，當(dāng)承座區(qū)段座壓在閥座區(qū)段上時(shí)，可
確保頂端區(qū)段與凹陷部分之間具有合適的軸向間隙。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，承座區(qū)段具有承座表面，其被布置成面對著
閥座區(qū)段的內(nèi)周面部分。斜面被設(shè)置在承座區(qū)段上，且在遠(yuǎn)離內(nèi)周面部分
的方向上傾斜。承座表面與斜面之間所形成的夾角e滿足如下的不等式
18。幼，。
利用上述的結(jié)構(gòu)，使得承座區(qū)段上承座表面與斜面之間的夾角e滿足不 等式18^e^27°,其中，承座表面被布置成面對著閥座區(qū)段的內(nèi)周面部分， 斜面是在遠(yuǎn)離內(nèi)周面部分的方向上傾斜。因而，位于承座表面上的燃料通 道部分、以及位于燃料通道中的斜面可被制成有利于燃料流入到噴射孔中 的通道形狀。換言之，在上述的燃料通道部分中，可確保達(dá)到等于或大于 預(yù)定數(shù)值的流量系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面(第二項(xiàng)發(fā)明)，噴射器具有閥體和閥件。閥體 具有內(nèi)周表面，該內(nèi)周表面圍成了燃料通道，而且，在燃料進(jìn)行流動的下游方向上，該內(nèi)周表面的直徑是減小的。閥體還具有制在內(nèi)周表面上的閥 座區(qū)段、相對于燃料的流動方向設(shè)置在閥座區(qū)段下游的凹陷部分、以及制 在凹陷部分上的多個(gè)噴射孔。閥件被設(shè)置在閥體中，以使得閥件可在軸向 方向上往復(fù)移動，閥件具有外周表面，其與閥體的內(nèi)周表面一起形成了燃 料的通道。閥件具有制在外周表面上的承座區(qū)段，以使得承座區(qū)段可座壓 到閥座區(qū)段上，且該承座區(qū)段可與閥座區(qū)段分離開，閥件還具有頂端區(qū)段， 其相對于燃料的流動方向位于承座區(qū)段的下游，并面對著凹陷部分。凹陷 部分與頂端區(qū)段形成了基本上為圓筒形的燃料腔。當(dāng)承座區(qū)段與閥座區(qū)段 分離開吋，噴射器對燃料進(jìn)行噴射，燃料經(jīng)噴射孔流入到燃料腔中。
座壓在閥座區(qū)段上的承座區(qū)段的承座直徑Ds、軸向距離A、以及軸向 距離B滿足下列不等式0.048^A/Ds幼.18，以及B/Ds幼.18，其中，軸向 距離A是指噴射孔入口部分與面對著燃料腔中入口部分的頂端區(qū)段之間的 軸向距離，距離B是指凹陷部分上內(nèi)側(cè)區(qū)域與面對著內(nèi)側(cè)區(qū)域的頂端區(qū)段 之間的軸向距離，其中的內(nèi)側(cè)區(qū)域在燃料腔中位于噴射孔入口部分的徑向 內(nèi)側(cè)。
對于上述的結(jié)構(gòu)，當(dāng)燃料被從噴射孔噴射出時(shí)，由于承座區(qū)段與閥座 區(qū)段分離開，燃料將流出向燃料腔。流出向燃料腔的燃料的主體流方向主 要是由內(nèi)周表面上閥座區(qū)段的直徑縮小方向決定的，其中，在相對于燃料 流動方向的閥體下游側(cè)方向上，閥座區(qū)段的直徑是縮小的。通過在燃料的 主體流流入到噴射孔入口部分中時(shí)使得主體流與噴射孔的內(nèi)周面相碰撞， 可將主體流的流動方向轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂鴩娚淇變?nèi)周面的噴射孔軸向方向，其中， 主體流沖擊撞壓到噴射孔內(nèi)周面上。
當(dāng)包含該主體流的燃料流入到燃料腔中時(shí)，需要關(guān)注的是，主體流的 流動方向改變?yōu)檫@樣的方向在該方向上，到達(dá)噴射孔入口部分的流體動 力學(xué)距離最短，該距離取決于燃料腔的尺寸，其例如是閥件頂端區(qū)段與制 有噴射孔的凹陷部分之間的對置距離。如果主體流的流動方向改變了，則 需要關(guān)注的問題是在噴射孔的出口部分處，速度的梯度不會有效地增大。
由于對具有上述構(gòu)造的噴射器進(jìn)行了早期的研究，所以，本發(fā)明人獲
得了下列的知識。也就是說，利用滿足了不等式0.048^A/D"0.18的結(jié)構(gòu)， 能有效地增大速度梯度，其中，A/Ds是涉及噴射孔入口部分與上述燃料腔 頂端區(qū)段之間軸向距離A的尺寸的指數(shù)值。因而，噴射速度可被減小到這樣的程度能防止噴射入的燃料粘附到缸壁表面上，也即是，降低了燃料 噴射的貫透力。與此同時(shí)，利用有效增大的速度梯度，可進(jìn)一步地促進(jìn)燃 料的霧化。
如果違反了 0. 048SA/Ds幼.18的關(guān)系而使A/Ds>0. 18，則主體流朝向 噴射孔入口部分的流動方向就將改變。在此情況下，噴射孔內(nèi)周面與主體 流之間的干涉度將發(fā)生改變，最終使得噴射孔入口部分處的速度梯度顯著 地變小。也就是說，未能有效地增大速度梯度。
本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析集中在燃料的顆粒直徑(下文將簡稱 為顆粒直徑)上，實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析表明如果A/Ds〉0. 18或A/Ds〈0.048， 則顆粒直徑就會顯著變大，也就是說，促進(jìn)燃料霧化的功能受到了影響。 換言之，使得噴射速度降低的限值是A/Ds二0.048，使得速度梯度減小的限 值是A/Ds-0. 18。
另外，燃料腔被設(shè)計(jì)成這樣:使得指數(shù)值B/Ds滿足不等式:B/Ds幼.18， 該指數(shù)值和位于噴射孔入口部分徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)區(qū)域與頂端區(qū)段之間的軸 向距離B相關(guān)。因而，能有效且擇優(yōu)地增大速度的梯度。例如，通過將數(shù) 值A(chǔ)/Ds固定在預(yù)定的量值上、且通過將數(shù)值B/Ds減小，則不論噴射速度 有多大，都能優(yōu)選而有效地增大速度梯度。
由于根據(jù)本發(fā)明上述方面的結(jié)構(gòu)滿足不等式0.048SA/Ds幼.18，且 B/Ds幼.18，所以能有效地實(shí)現(xiàn)速度梯度的增大。因而，可促進(jìn)燃料的霧化， 且不會像現(xiàn)有技術(shù)那樣增大貫透力。因此，噴射器能實(shí)現(xiàn)兩方面的優(yōu)點(diǎn) 既能達(dá)到低的貫透力，也能實(shí)現(xiàn)高的霧化度。
在噴射過程的初始階段，以這種方式增大了速度梯度的噴入燃料能促 進(jìn)燃料液團(tuán)的散分，由此消耗掉了噴霧的內(nèi)能。結(jié)果就是，可顯著地降低 靠近缸壁表面的噴霧前端的噴射速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，閥件的頂端區(qū)段被制成斜面形狀或球面形狀， 其從承座區(qū)段的下端以環(huán)形的形狀向內(nèi)側(cè)擴(kuò)展，并滿足不等式B〈A。因而， 當(dāng)包含主體流的燃料流流入到燃料腔中時(shí)，頂端區(qū)段可使得除主體流之外 的其它液流沿著從承座區(qū)段下端以環(huán)形形狀向內(nèi)側(cè)擴(kuò)展的斜面或球面流 動。此外，由于由頂端區(qū)段的斜面或球面所形成的燃料腔被制成滿足不等 式B〈A，所有可將主體流之外的其它液流修正向主體流一側(cè)。因而，主體 流之外的其它液流能融合到主體流中，從而增強(qiáng)了主體流的流量。因此，可有效而優(yōu)選地增大了速度梯度。
本發(fā)明并不限于頂端區(qū)段所形成的燃料腔滿足不等式B〈A的結(jié)構(gòu)。例 如，作為備選方案，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可在凹陷部分的內(nèi)側(cè)區(qū)域上 制有階梯形部分，其在朝向頂端區(qū)段的軸向上延伸，且燃料腔可被制成滿 足不等式B〈A。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，作為有效增大速度梯度的一種方法，噴射孔 的入口部分被沿著單一環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行布置，且各個(gè)噴射孔入口部分之間的 間距滿足不等式1.5《Ds/DpS3。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，各個(gè)噴射孔的入 口部分被布置在同一個(gè)虛擬的圓上，該圓的圓心與閥體的中心軸線重合， 且虛擬圓的直徑Dp滿足不等式1. 5幼s/DpS3。
本發(fā)明的發(fā)明人由于對具有上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的噴射器進(jìn)行了早期的研 究，所以獲得了下列的認(rèn)識。
也就是說，在某些情況下，朝向噴射孔入口部分的主體流流動方向隨 著承座區(qū)段與燃料腔中噴射孔之間距離(Ds-Dp)的大小而改變、或者隨著 承座區(qū)段承座直徑Ds與上述虛擬圓直徑Dp或間距Dp比值(Ds/Dp)的大 小而改變。存在著這樣的顧慮其流動方向以這樣形式進(jìn)行改變的主體流 未被噴撞到入口部分一側(cè)的噴射孔內(nèi)周面上，而是被噴撞到出口部分一側(cè) 的噴射孔內(nèi)周面上。也就是說，存在著這樣的可能性未能在出口部分處
實(shí)現(xiàn)速度梯度的有效增大，而是僅在燃料流中造成一定程度的擾動，使得
出口部分不同位置點(diǎn)處的燃料速度存在速度差。出現(xiàn)了如下的可能性從 出口部分噴射出的燃料噴霧會對噴霧的噴射角造成干擾，并造成噴射角的 變動。
本發(fā)明人獲得了如下的認(rèn)識如果燃料腔被設(shè)計(jì)成使得涉及承座區(qū)段 與噴射孔之間距離(Ds-Dp)的指數(shù)值Ds/Dp滿足不等式1.5^)s/DpS3，就 能有效地增大噴射孔出口部分處的速度梯度，同時(shí)還防止了從出口部分噴 射出的燃料噴霧的噴射角發(fā)生變動。
噴射角表明了從出口部分噴射出的噴射燃料(即燃料噴霧)主體流的 噴射方向相對于閥體中心軸線的偏斜度。
如果違反設(shè)定的數(shù)值范圍1. 5《Ds/DpS3、而是使Ds/Dp<l. 5，則承座區(qū) 段與噴射孔入口部分之間的徑向距離將非常短。在此情況下，存在著這樣 的問題朝向該噴射孔入口部分的主體流并非撞擊到入口部分一側(cè)的噴射孔內(nèi)周面上，而是撞擊到出口部分一側(cè)的噴射孔內(nèi)周面上。如果主體流撞 擊到位于出口部分一側(cè)的噴射孔內(nèi)周面上，則速度梯度會顯著變小，最終 導(dǎo)致無法有效地增大速度梯度。結(jié)果就是，會造成噴霧的噴射角發(fā)生顯著 的改變。
對于Ds/Dp〉3的情況，由于發(fā)明人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析，獲得了如 下的認(rèn)識。也就是說，如果Ds/Dp〉3，則等同于形成了燃料腔的凹陷部分內(nèi) 側(cè)區(qū)域的壓力區(qū)域中的壓力[P1]會變得遠(yuǎn)高于其它部分處的壓力。如果在 內(nèi)側(cè)區(qū)域出現(xiàn)了這樣的壓力區(qū)域，則流向入口部分的主體流就將與壓力區(qū) 域相干涉。最終的情況是出現(xiàn)了如下的可能性在從出口部分噴射出的燃 料噴霧中造成了擾動，并使得噴射角出現(xiàn)顯著的改變。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，凹陷部分上制出噴射孔的部分的厚度t與噴 射孔直徑d之間滿足不等式1.25《t/d《3。
在根據(jù)本發(fā)明上述方面的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)流入到燃料腔中的主體流流到噴 射孔的入口部分中時(shí)，希望主體流能撞擊到噴射孔入口部分一側(cè)的噴射孔 內(nèi)周面上，并能在朝向出口部分的方向上有效地增大速度梯度。但是，在 主體流撞擊到噴射孔內(nèi)周面上之后，除主體流之外的其它液流也將被噴射
孔內(nèi)周面所修正。因而，存在這樣的可能性已有效增大的速度梯度的幅
值會隨著噴射孔內(nèi)周軸向長度的大小一即噴射孔的長度而明顯地減小。
在這一點(diǎn)上，本發(fā)明的發(fā)明人由于對具有上述構(gòu)造的噴射器進(jìn)行了早 期的研究而獲得了如下的認(rèn)識。也就是說，如果涉及噴射孔長度的指數(shù)值
t/d滿足不等式1.25^t/dS3，則已有效增大的速度梯度的幅值不會明顯
地下降。利用有效增大的速度梯度能進(jìn)一步促進(jìn)燃料的霧化。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，噴射孔的軸向是傾斜的，以使得噴射孔出口 部分所處位置較噴射孔入口部分的位置離閥體的中心軸線更遠(yuǎn)。
對于上述的結(jié)構(gòu)，當(dāng)流入到燃料腔中的主體流流入到噴射孔的入口部 分中時(shí)，可有效地將主體流沖撞到位于噴射孔入口部分一側(cè)的噴射孔內(nèi)周 面中的噴射孔內(nèi)周面部分上，該內(nèi)周面部分位于靠近閥體中心軸線的那一 側(cè)。因而，在位于靠近閥體中心軸線一側(cè)的噴射孔內(nèi)周面部分與位于遠(yuǎn)離 閥體中心軸線一側(cè)的內(nèi)周面部分之間，速度梯度有效地增大，從而可在出 口部分處獲得增大的速度梯度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，噴射孔的入口部分具有拐角，在該拐角處，噴射孔的噴射孔內(nèi)周面與凹陷部分中所形成的內(nèi)周面上的內(nèi)周凹陷表面部 分相交，噴射孔的入口部分還具有位于拐角處的拐角部分，其位于靠近閥 座區(qū)段的一側(cè)，該拐角部分具有曲面，其將內(nèi)周凹陷表面部分與噴射孔內(nèi) 周面平滑地連接起來。
對于上述的構(gòu)造，主體流所流入的噴射孔入口部分的結(jié)構(gòu)可設(shè)置得這 樣使得拐角上位于主體流流入一側(cè)的環(huán)周邊緣部分可被制成光滑的球面 形狀。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，燃料腔的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成這樣使得座壓在閥 座區(qū)段上的承座區(qū)段的承座直徑Ds、噴射孔入口部分與面對著入口部分的 頂端區(qū)段之間的軸向距離A、以及凹陷部分上內(nèi)側(cè)區(qū)域與面對著內(nèi)側(cè)區(qū)域的
頂端區(qū)段之間的軸向距離B滿足不等式0. 048^A/Ds幼.18 ，以及 B/D"0.18，其中，內(nèi)側(cè)區(qū)域位于噴射孔入口部分的徑向內(nèi)側(cè)。
因而，燃料腔的結(jié)構(gòu)被制得滿足不等式0. 048SA/D"0. 18 、且 B/Ds幼.18。因此，當(dāng)承座區(qū)段與閥座區(qū)段分離開時(shí)，在燃料流入到燃料腔 中的情況下，可有效地增大速度梯度，以促進(jìn)燃料的霧化，且不像現(xiàn)有技 術(shù)那樣增大貫透力。因而，更為適當(dāng)?shù)赝瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)了兩方面的優(yōu)點(diǎn)低的貫 透力以及高的霧化度。
在噴射過程的初始階段，速度梯度得以增大的噴入燃料(即噴霧)能 促進(jìn)燃料液團(tuán)的散分，由此消耗掉了噴霧的內(nèi)能。結(jié)果就是，可顯著地降 低靠近缸壁表面的噴霧前端的噴射速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，燃料腔滿足不等式B〈A。
根據(jù)上述的方面，除了前序的結(jié)構(gòu)設(shè)置之外，閥件上頂端區(qū)段的斜面 被設(shè)置成滿足不等式B〈A,其中，在前序的結(jié)構(gòu)設(shè)置中，閥件頂端區(qū)段的 斜面至少在噴射孔中心軸線與頂端區(qū)段相交位置處的內(nèi)側(cè)進(jìn)行擴(kuò)展。因而， 餘主體流之外的其它液流可融合到主體流中，從而增強(qiáng)了主體流。因而， 與位于入口部分一側(cè)的噴射孔內(nèi)周面相撞擊的主體流的液流可被增強(qiáng)，從 而能有效而優(yōu)選地增大速度梯度。
本發(fā)明并不限于上述的結(jié)構(gòu)，在上述的結(jié)構(gòu)中，至少頂端區(qū)段的斜面 被制成滿足不等式B〈A。作為備選措施，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可在凹
陷部分的內(nèi)側(cè)區(qū)域處制出階梯形部分，其沿軸向延伸向頂端區(qū)段，且燃料
腔滿足不等式B〈A除了上述的結(jié)構(gòu)設(shè)置之外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，作為有效增大速 度梯度的一種方法，在凹陷部分處制有多個(gè)噴射孔，并將各個(gè)噴射孔的入
口部分沿著單一環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行布置，且各個(gè)噴射孔入口部分之間的間距Dp 滿足不等式1.5SDs/DpS3。作為備選措施，根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在凹 陷部分中制有多個(gè)噴射孔，且使得各個(gè)噴射孔的入口部分被布置在同一個(gè) 虛擬的圓上，該圓的圓心與閥體的中心軸線重合，且虛擬圓的直徑Dp滿足 不等式1.5《Ds/Dp《3。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，涉及噴射孔長度大小的指數(shù)值t/d滿足不等 式1.25St/d〈，由此可防止已有效增大的速度梯度的幅值不會明顯地下 降。因而，利用有效增大的速度梯度能進(jìn)一步促進(jìn)燃料的霧化。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，噴射孔的中心軸線是傾斜的，以使得噴射孔 的出口部分比噴射孔的入口部分更遠(yuǎn)離閥體的中心軸線。
按照上述的方面，除了前序的結(jié)構(gòu)設(shè)置之外，噴射孔內(nèi)周面形成了靠 近閥體中心軸線的噴射孔內(nèi)周面部分，其中，在前序的結(jié)構(gòu)設(shè)置中，閥體 的結(jié)構(gòu)被設(shè)置成這樣使得入口部分位于虛擬的延伸線上，該延伸線在閥 座區(qū)段內(nèi)周面部分的縮徑方向上延伸，且該虛擬延伸線與噴射孔內(nèi)周面相 交。因而，在出口部分處能有效地增大速度的梯度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，噴射孔的入口部分具有拐角，在該拐角處， 噴射孔的噴射孔內(nèi)周面與凹陷部分中所形成的內(nèi)周面上的內(nèi)周凹陷表面部 分相交，噴射孔的入口部分還具有位于拐角處的拐角部分，其位于靠近閥 座區(qū)段的一側(cè)，該拐角部分具有曲面，其將內(nèi)周凹陷表面部分與噴射孔內(nèi) 周面平滑地連接起來。
按照上述的方面，當(dāng)承座區(qū)段與閥座區(qū)段分離開、且燃料流入到噴射 孔的入口部分中時(shí)，即使除主體流之外的其它液流至少流經(jīng)靠近閥座區(qū)段 一側(cè)的拐角部分，也能阻止流動能的降低。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，凹陷部分上制有噴射孔的部分被制成具有平 面和球面，平面作為噴射孔入口部分一側(cè)的端面，球面作為噴射孔出口部 分一側(cè)的另一端面。
燃料噴霧的噴射角是由安裝該噴射器的發(fā)動機(jī)的所需性能或其它因素 決定的。因而，需要考慮的問題是制在凹陷部分處的噴射孔被設(shè)置在不 同的噴射角上。由于噴射孔的長度隨定向噴射角的改變而變化，所以，各個(gè)具有不同噴射角的噴射孔的霧化度將是不同的。
與此相反，對于上述的結(jié)構(gòu)，噴射孔入口部分一側(cè)被制成平面，而噴 射孔出口部分一側(cè)被制成球面。因而，可防止噴射孔的長度隨著噴射孔角 度的不同而改變。因此，可防止具有不同噴射角的各個(gè)噴射孔的霧化度出 現(xiàn)不同。
通過理解下文的詳細(xì)描述、附帶的權(quán)利要求書、以及附圖，可領(lǐng)會到 本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式的特征和優(yōu)點(diǎn)、以及工作方法和相關(guān)部件的功能，詳 細(xì)描述、權(quán)利要求書、以及附圖都是本申請的組成部分。在附圖中
圖1中的剖面圖表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的噴射器；
圖2中的剖面圖表示了在根據(jù)第一實(shí)施方式的噴射器上、噴射孔和燃 料腔附近的結(jié)構(gòu)；
圖3是沿著圖2中的箭頭III對燃料腔所作的俯視圖4是沿圖2中的箭頭IV方向所作的圖表，表示了燃料流在圖2所示 噴射孔的出口部分處的速度梯度；
圖5A是時(shí)序圖表，表示了從根據(jù)第一實(shí)施方式噴射器的噴射孔出口部 分噴出的燃料噴霧的長度隨時(shí)間變化的特性;
圖5B是時(shí)序圖表，表示了從根據(jù)第一實(shí)施方式噴射器的噴射孔出口部 分噴出的燃料噴霧的噴射速度隨時(shí)間變化的特性；
圖6A中的剖面圖表示了安裝有根據(jù)第一實(shí)施方式的噴射器的發(fā)動機(jī) 的燃燒室；
圖6B是沿圖6A中的箭頭VIB對燃燒室所作的視圖7A中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值A(chǔ)/Ds、速 度梯度、以及噴射速度之間的關(guān)系；
圖7B中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值A(chǔ)/Ds與顆 粒直徑之間的關(guān)系；
圖7C中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，速度梯度與噴射 速度之間的關(guān)系；
圖8A中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值B/Ds、速 度梯度、以及噴射速度之間的關(guān)系；圖8B中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值B/Ds與顆 粒直徑之間的關(guān)系；
圖9A中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值Ds/Dp與速 度梯度之間的關(guān)系；
圖犯中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值Ds/Dp與顆 粒直徑之間的關(guān)系；
圖9C中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，噴霧噴射角的變 動與數(shù)值Ds/Dp之間的關(guān)系；
圖10A中的剖面圖表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)、當(dāng)Ds/Dp = l. 5時(shí) 燃料流動速度的分布狀況；
圖10B是沿圖10A中的箭頭XB所作的剖面圖，表示了該方向上的流速 分布；
圖11A中的剖面圖表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)、當(dāng)Ds/Dp二3時(shí)燃 料流動速度的另一種分布狀況；
圖11B是沿圖11A中的箭頭XIB所作的剖面圖，表示了該方向上的流
速分布5
圖12A中的剖面圖解釋了根據(jù)第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，當(dāng)Ds/Dp=3時(shí)數(shù) 值Ds/Dp與燃料腔中燃料壓力之間的關(guān)系；
圖12B中的剖面圖解釋了根據(jù)第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，當(dāng)Ds/Dp = l. 5時(shí) 數(shù)值Ds/Dp與燃料腔中燃料壓力之間的關(guān)系；
圖12C中的圖表表示了在根據(jù)第一實(shí)施方式的燃料腔中燃料壓力的等 級程度；
圖13A中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值t/d與速 度梯度之間的關(guān)系；
圖13B中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值t/d與顆 粒直徑之間的關(guān)系；
圖13C中的特性圖表表示了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，噴霧收縮率與 數(shù)值t/d之間的關(guān)系；
圖14A到14E中的特性圖表解釋了按照第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，承座表 面與閥件頂端區(qū)段上斜面之間夾角、流量系數(shù)、速度梯度、以及噴射速度 之間的關(guān)系；圖15中的剖面圖表示了在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的噴射器上、噴射 孔和燃料腔附近的結(jié)構(gòu)；
圖16中的特性圖表解釋了按照第二實(shí)施方式的設(shè)計(jì)，數(shù)值Lt/d、噴 射角、以及顆粒直徑變化程度之間的關(guān)系；
圖17A到17L的剖面圖表示了在根據(jù)本發(fā)明其它一些實(shí)施方式的噴射 器上、噴射孔和燃料腔附近的結(jié)構(gòu)；
圖18中的剖面圖介紹了根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施方式、噴射器與發(fā)動機(jī) 燃燒室之間的關(guān)系；以及
圖19中的剖面圖表示了根據(jù)本發(fā)明又一種實(shí)施方式、噴射孔和燃料腔 附近的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖對本發(fā)明的一些實(shí)施方式進(jìn)行描述。 (第一實(shí)施方式)
按照第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)特征包括與第一項(xiàng)發(fā)明相關(guān)的結(jié)構(gòu)、以及與 第二項(xiàng)發(fā)明相關(guān)的結(jié)構(gòu)。圖1到圖3、圖6A和圖6B表示了根據(jù)該實(shí)施方式 的噴射器10。圖2和圖3表示了該噴射器10的特征部分。圖6A和圖6B 示意性地表示了安裝有根據(jù)該實(shí)施方式的噴射器10的燃料噴射裝置的整體 構(gòu)造。
如圖6A所示，噴射器10被固定到缸蓋61上。根據(jù)該實(shí)施方式的燃料 噴射裝置是用于直噴式汽油機(jī)(下文稱為發(fā)動機(jī))的裝置，其將燃料直接 噴射到由缸蓋61的壁面、缸體62的內(nèi)壁面(下文稱為缸壁表面)、以及活 塞66頂面67所圍成的燃燒室64中。燃料被燃料供應(yīng)泵(圖中未示出)加 壓到等于燃料噴射壓力的壓力上，該燃料被供送給噴射器10。燃料的壓力 被設(shè)定為1Mpa到40MPa范圍內(nèi)的預(yù)定壓力值。噴射器10將燃料以上述范 圍內(nèi)的燃料噴射壓力值噴射到燃燒室64中。
例如如圖6A所示，噴射器10被安裝在進(jìn)氣閥68與排氣閥69之間。 也就是說，噴射器10在缸蓋61上是采用中心安裝方式的。點(diǎn)火裝置(圖 中未示出)被安裝到缸蓋61的特定位置上，在該位置上，從噴射器10噴 出的燃料不會直接粘附到點(diǎn)火裝置上，且點(diǎn)火裝置能將混合了燃料的可燃 空氣引燃。從噴射器10噴出的燃料噴霧是錐形的噴霧。為了防止噴霧直接粘附到 缸壁表面65以及活塞66的頂面67上，從噴射器10 (在圖6B所示的實(shí)例 中是從噴射器10的中心軸線Jl量起)到噴霧前端的長度(下文稱為噴霧 長度)被設(shè)定為預(yù)定的噴霧長度Ll，以便于在噴霧的前端與缸壁表面65 以及頂面67之間留出一定的間隙。
上文對主要由噴射器10構(gòu)成的燃料噴射裝置的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹。 下面對噴射器10的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。 (噴射器10的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu))
如圖1所示，噴射器10的殼體11被制成圓筒形。殼體11具有第一磁 性區(qū)段12、非磁性區(qū)段13、以及第二磁性區(qū)段14。非磁性區(qū)段13阻止了 第一磁性區(qū)段12與第二磁性區(qū)段14之間發(fā)生磁性短路。第一磁性區(qū)段12、 非磁性區(qū)段13、以及第二磁性區(qū)段14被相互連接成一體，例如利用激光焊 接等方法進(jìn)行焊接。
在殼體11的軸向端上設(shè)置了入口構(gòu)件15。該入口構(gòu)件15被固定到殼 體11的環(huán)周內(nèi)側(cè)上一例如利用壓入配合的方式來進(jìn)行固定。入口構(gòu)件15 具有燃料入口 16。燃料(在該實(shí)施方式中是汽油燃料)被上述的燃料供應(yīng) 泵供送到燃料入口 16中。供送到燃料入口 16的燃料經(jīng)燃料過濾器17流入 到殼體ll的環(huán)周內(nèi)側(cè)中，過濾器濾去外來雜質(zhì)。
在殼體11的另一端設(shè)置了噴嘴保持器20。噴嘴保持器20被制成圓筒 形，并在噴嘴保持器20中設(shè)置了作為閥體的噴嘴體21。噴嘴體21被制成 具有底部的圓筒形結(jié)構(gòu)，且利用壓入配合或焊接等工藝固定到噴嘴保持器 20上。具有底部的圓筒形噴嘴體21的內(nèi)周面21b形成了錐形的內(nèi)壁面22， 如圖2所示，該內(nèi)壁面的直徑在朝向其頂端的方向上是縮小的。在內(nèi)壁面 22上制出了閥座區(qū)段23。在閥座區(qū)段23的下端處制出了凹陷部分27。
在靠近噴嘴體21端部的位置處、在與殼體11相反的一側(cè)上一即在凹 陷部分27上制出了多個(gè)(在該實(shí)施方式中是四個(gè))噴射孔25。噴射孔25 貫通了噴嘴體21，并開口在內(nèi)壁面22和外壁面24上。供送給燃料入口 16 的燃料被從噴射孔25噴射到發(fā)動機(jī)氣缸的燃燒室64中(即噴射到氣缸內(nèi) 部中)。
圖3是沿圖2中的箭頭III對噴嘴體21的單體所作的俯視圖。例如如 圖3所示，多個(gè)噴射孔25的入口部分25b被布置在同一個(gè)虛擬圓K (下文也稱之為節(jié)圓)。也就是說，多個(gè)噴射孔的入口部分25b沿著位于虛擬圓K 上的單一環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行布置。虛擬圓K的圓心與噴射器10的中心軸線重合。 虛擬圓K的圓心與殼體ll、噴嘴保持器20、以及噴嘴體21的中心軸線Jl 基本上重合。下文中，中心軸線Jl也被簡稱為噴嘴體21的中心軸線J1。
在虛擬圓K上，相鄰噴射孔25的入口部分25b之間的間距被設(shè)定為基 本上相等的距離。
如圖2所示，噴嘴體21的軸向頂端區(qū)段一即凹陷部分27具有被制成 平板形狀的底部，其在與中心軸線Jl垂直的方向上擴(kuò)展。噴射孔25被制 在底部的板狀部分21a上，該部分具有統(tǒng)一的厚度t。與噴射孔25中心軸 線J2垂直的截面一即噴射孔25的橫截面被制成圓形。噴射孔25的貫通方 向一即中心軸線J2的方向是傾斜的，從而使得噴射孔25出口部分25a比 噴射孔25的入口部分25b相對于中心軸線Jl更位于徑向外側(cè)。如圖2所 示，凹陷部分27的底部與閥座區(qū)段23通過曲面平滑地連接起來。
在噴嘴體21的內(nèi)周面21b上，在錐形的內(nèi)壁面22與噴射孔25的入口 部分25b之間形成了向噴射孔25凹陷的凹陷部分27。因而，凹陷部分27 的燃料腔70將總是與多個(gè)噴射孔25的入口部分25b連通，由此有利于將 凹陷部分27中的燃料分配給多個(gè)噴射孔25。
殼體ll、噴嘴保持器20、以及噴嘴體21構(gòu)成了閥體，其內(nèi)部形成了 接納腔。作為閥件的針閥30被容納在該接納腔中。在徑向上，針閥30被 容納在殼體ll、噴嘴保持器20、以及噴嘴體21的內(nèi)部，從而，針閥30可 在軸向上往復(fù)運(yùn)動。
針閥30被設(shè)置成與噴嘴體21基本上同軸。如圖1和圖2所示，針閥 30具有軸桿區(qū)段31、頭部區(qū)段32、承座區(qū)段33、以及頂端區(qū)段34。頭部 區(qū)段32位于燃料入口 16 —側(cè)的軸桿區(qū)段31軸向端處。承座區(qū)段33位于 噴射孔25—側(cè)的軸桿區(qū)段31端部處。如圖2所示，承座區(qū)段33可座壓在 噴嘴體21的閥座區(qū)段23上，并能與閥座區(qū)段23分離開。
頂端區(qū)段34的端面35、 36為截頂錐形，其從承座區(qū)段33的下端、以 環(huán)形的構(gòu)造形式向內(nèi)側(cè)延伸。端面35、 36包括第一端面35 (下文稱為斜面) 和第二端面36 (下文稱為對置端面)。斜面35被制成錐形，其是沿著一定 的角度制出的，該角度不同于承座區(qū)段33的縮徑角。承座區(qū)段33的縮徑 角是指這樣的角度承座區(qū)段33的直徑以這樣的角度向頂端方向縮細(xì)。對置端面36與凹陷部分27的底部基本上平行。
在針閥30的外周面30a與噴嘴體21的內(nèi)周面21b之間形成了燃料通 道26，燃料流經(jīng)該通道。該燃料通道26被設(shè)置成能與噴射孔25連通。燃 料通道26的結(jié)構(gòu)被設(shè)置成這樣當(dāng)承座區(qū)段33座壓在閥座區(qū)段23上時(shí)， 阻止了燃料向噴射孔25的流動，而當(dāng)承座區(qū)段33與閥座區(qū)段23分離開時(shí)， 允許燃料流向噴射孔25。
如圖1所示，噴射器10具有用于驅(qū)動針閥30的驅(qū)動區(qū)段40。該驅(qū)動 區(qū)段40具有線圈巻軸41、線圈42、固定芯43、殼板44、以及可動芯50。 線圈巻軸41被設(shè)置成圍繞著殼體11的外周面。線圈巻軸41是由樹脂材料 制成的圓筒形結(jié)構(gòu)，線圈42被巻繞到該巻軸41的外周面上。所巻繞線圈 42的兩端與連接器45的接線端46實(shí)現(xiàn)電路連接。固定芯43被設(shè)置在圍繞 著殼體ll的線圈42的徑向內(nèi)側(cè)。固定芯43是由諸如鐵等的磁性材料制成 的圓筒形結(jié)構(gòu)，例如用壓裝配合等方式將其固定到殼體11的內(nèi)周面一側(cè)。 殼板44是由磁性材料制成的，其遮蓋著線圈42的外周側(cè)。
可動芯50被布置成與固定磁性43同軸地面對著，使得可動芯50能在 殼體11的徑向內(nèi)部沿軸向往復(fù)移動?？蓜有?0是用鐵等磁性材料制成的 圓筒形結(jié)構(gòu)?？蓜有?0具有位于與固定芯43相反一側(cè)的筒體區(qū)段51。針 閥30的頭部區(qū)段32被壓裝配合到筒體區(qū)段51中。因而，例如利用焊接等 方式將針閥30與可動芯50相互連接成一個(gè)整體，以使得針閥30與可動芯 50能一起運(yùn)動。
在位于固定芯43 —側(cè)的可動芯50的端部上設(shè)置了用彈性材料制成的、 作為偏置構(gòu)件的彈簧18。彈簧18施加著作用在軸向上的作用力(偏置力)。 彈簧18被布置成這樣使得彈簧18的兩端被保持在可動芯50與調(diào)節(jié)管19 之間。彈簧18對可動芯50和針閥30進(jìn)行頂推的方向用于使得針閥30座 壓在閥座區(qū)段23上。調(diào)節(jié)管19的結(jié)構(gòu)被設(shè)置成利用壓裝配合等方式固定 在固定芯43上。通過對壓裝到固定芯43中的調(diào)節(jié)管19的壓裝配合量進(jìn)行 調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)彈簧18的偏置力(即載荷)。
當(dāng)線圈42未得電時(shí)，可動芯50及與其集成到一起的針閥30被頂推向 閥座區(qū)段23—側(cè)，承座區(qū)段33座壓在閥座區(qū)段23上。因而，阻止從噴射 孔25噴射出燃料。如果線圈42得電，可動芯50受到固定芯43的吸引， 針閥30與閥座區(qū)段23分離開。因而，將燃料從噴射孔25中噴射出去。下文中，將針閥30與閥座區(qū)段23分離開的狀態(tài)稱為針閥30的抬起狀 態(tài)。針閥30的抬起量由可動芯50和固定芯43磁極表面之間的氣隙來決定。
上文介紹了根據(jù)本實(shí)施方式的噴射器10的基本結(jié)構(gòu)。下面將對根據(jù)本 實(shí)施方式的噴射器10的特征結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋。特征結(jié)構(gòu)包括與第一發(fā)明相關(guān) 的結(jié)構(gòu)以及與第二發(fā)明相關(guān)的結(jié)構(gòu)。下面首先對與第二發(fā)明相關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn) 行描述。
(與第二發(fā)明相關(guān)的噴射器10的特征結(jié)構(gòu)) 本發(fā)明的發(fā)明人基于作為早期研究成果的如下認(rèn)識，設(shè)計(jì)出了既能實(shí) 現(xiàn)低貫透力、又能實(shí)現(xiàn)高霧化度的特征結(jié)構(gòu)。低的貫透力阻止了噴射器10 的燃料噴霧粘附到氣缸內(nèi)部64的壁面65和67上。
(解決技術(shù)問題的原理)
圖5A以時(shí)序的方式表示了從噴射器10噴出的燃料噴霧的噴霧長度L (也被稱為貫通量)隨時(shí)間演化而逐漸變化的情況。圖5B以時(shí)序的方式表 示了噴霧前端處噴射速度V的變化情況。圖5A中的噴霧長度Ll是在噴射 結(jié)束時(shí)刻(圖5A中的時(shí)間T1〉時(shí)的噴霧長度。噴霧長度L1被設(shè)定為距離 氣缸內(nèi)部64的壁面65和67具有一定間隙(參見圖6A)。在圖5A和圖5B 中，由實(shí)線代表的時(shí)序特征曲線(下文稱為本發(fā)明的噴射燃料特征曲線) 對本發(fā)明的該實(shí)施方式作了示例性的表示。由虛線代表的時(shí)序特征曲線(下 文稱為現(xiàn)有技術(shù)的噴射燃料特征曲線)示例性地介紹了應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的對 比實(shí)例。
發(fā)明人對現(xiàn)有技術(shù)的特征曲線作了如下的分析。也就是說，如果應(yīng)用 該現(xiàn)有技術(shù)，則從噴射孔25噴出的噴霧的前端速度不會急劇地降低，僅是 在總體上隨著噴霧長度的增大而逐漸地降低。在噴射器10的噴射周期內(nèi)， 在噴射結(jié)束時(shí)刻(即在圖5A所示時(shí)刻T1)已增長到噴霧長度Ll的噴霧的 前端所具有的、用于在氣缸內(nèi)部穿行的力量(下文稱為貫透力)與噴射初 始階段時(shí)的貫透力基本上是相等的，其中，在噴射初始階段，燃料被從噴 射孔25的出口部分25a中噴射出。因此，內(nèi)能被蓄積在所噴出燃料的前端 部分中。盡管在噴霧的增長過程中從噴射孔25噴出的燃料的外側(cè)部分通過 與周圍空氣剪切作用而被霧化，但所噴出燃料的內(nèi)部部分卻保持著內(nèi)能， 直到在外側(cè)的燃料部分被霧化之后燃料的內(nèi)部部分通過與周圍空氣的剪切 作用實(shí)現(xiàn)霧化為止。如果致力于利用采取現(xiàn)有技術(shù)的這種燃料噴射裝置(下文稱為裝置)
來實(shí)現(xiàn)高的霧化度，則由于噴出燃料的飛行距離(即噴霧長度L1)隨著霧 化的進(jìn)行而縮短，所以必須要提高貫透力。結(jié)果就是，由于貫透力高，噴 霧長度L1前端處的噴射速度被增大了。因而，例如如果噴霧與氣缸內(nèi)部64 中產(chǎn)生的氣流等物質(zhì)發(fā)生了干涉，則存在這樣的可能性位于噴霧長度L1 前端的、保持著高貫透力的燃料將與氣缸內(nèi)部64的壁面65和67碰撞，并 粘附到這些壁面上。
下面將對根據(jù)本發(fā)明的噴出燃料特性設(shè)定進(jìn)行介紹，發(fā)明人認(rèn)為這樣 的特性設(shè)定是合適的。如果燃料流動速度V在噴射孔25的出口部分25a處 形成了很大的梯度(下文稱為速度梯度VG),則有利于噴出燃料液團(tuán)(下文 稱為燃料液團(tuán))中高速燃料部分與低速燃料部分之間的分離，從而可促進(jìn) 燃料液團(tuán)的散分。在速度梯度VG已被有效增大的噴出燃料中，對于燃料液 團(tuán)中已被散分開的各個(gè)液團(tuán)部分，通過與周圍空氣進(jìn)行剪切而實(shí)現(xiàn)霧化的 作用受到了促進(jìn)。因而，無需像現(xiàn)有技術(shù)中那樣增大貫透力，就可促進(jìn)燃 料的霧化。
此外，如圖5B所示，即便與采用現(xiàn)有技術(shù)的裝置相比，在噴射初始階 段的噴射速度V (圖5B中所示的噴射速度V1)被提高了，但由于燃料液團(tuán) 發(fā)生了散分分裂，仍然能促進(jìn)內(nèi)能明顯地下降，其中，該內(nèi)能在噴射過程 中施加著貫透力。結(jié)果就是，在噴射結(jié)束時(shí)刻，噴霧長度L1前端的速度V 被顯著地降低了。
下面將參照圖4對上述速度梯度VG的定義進(jìn)行介紹。圖4中的圖表表 示出了速度梯度VG的定義、以及圖2中的Y軸和Z軸，其中，圖2中的Y 軸和Z軸分別與圖4中的Y軸和Z軸相對應(yīng)。在X-Y平面內(nèi)，噴射孔25出 口部分.25a中任意位置點(diǎn)(在圖4中用圓形標(biāo)記"a"代表)處的速度梯度 VG可由下面的表達(dá)式(a)進(jìn)行表達(dá)。在表達(dá)式(a)中，s代表流動速度 的標(biāo)量。<formula>formula see original document page 23</formula>在噴射孔25出口部分25a整個(gè)X-Y平面上的速度梯度VG (即在噴射 孔25整個(gè)出口部分25a上的速度梯度平均值)是由如下的表達(dá)式(b)進(jìn)行表達(dá)的。在表達(dá)式(b)中，S代表出口部分25a的面積。
<formula>formula see original document page 24</formula>
下文中，簡化的表述"速度梯度VG"是指表達(dá)式(b)定義的速度梯 度VG。簡化表述"噴射速度V"是指在出口部分25a處、具有上述速度梯 度VG的燃料流的平均速度。
(燃料通道26的特征結(jié)構(gòu))
燃料通道26是在閥體ll、 20、 21的內(nèi)周面與針閥30的外周面之間形 成的，燃料流經(jīng)該燃料通道26。在下文參照圖2和圖3進(jìn)行的描述中，簡 化表述"燃料通道26"是指在噴嘴體21內(nèi)周面21b與針閥30外周面30a 之間形成的通道。
如圖2所示，在燃料通道26中，在噴嘴體21內(nèi)周面21b與針閥30外 周面30a之間形成的、在噴射器10軸向上延伸的燃料通道部分被稱為第一 燃料通道26a。在"錐形內(nèi)壁面22與凹陷部分27"之間、以及"承座區(qū)段 33與針閥30頂端區(qū)段34"之間形成的燃料通道部分被稱為第二燃料通道 26b。
第一燃料通道26a被制成在軸向方向上延伸的環(huán)形構(gòu)造。第二燃料通 道26b被制成這樣的通道其從第一燃料通道26a的下游端以環(huán)形的形狀 進(jìn)行擴(kuò)展，且與多個(gè)噴射孔25連通。
第二燃料通道26b具有由位于閥座區(qū)段23和承座區(qū)段33下游的凹陷 部分27和頂端區(qū)段34所形成的燃料腔70，其中，閥座區(qū)段和承座區(qū)段能 阻斷和允許燃料流經(jīng)燃料通道26的流動。當(dāng)承座區(qū)段33與閥座區(qū)段23分 離開時(shí)，向外流向燃料腔70的燃料流的主流方向(例如圖10A和11A中的 箭頭方向Y10)主要是由內(nèi)壁面22上閥座區(qū)段23的縮徑方向決定的，在相 對于燃料流動方向的下游方向上，閥座區(qū)段23的直徑是縮小的。閥座區(qū)段 23的縮徑方向即是閥座區(qū)段23的直徑縮小所順沿的趨勢方向。
因而，為了能通過對流入到燃料腔70中的燃料流的主流方向進(jìn)行控制 來有效地增大噴射孔25出口部分25a處的速度梯度VG，并將出口部分25 處的噴射速度V增大到可允許的范圍內(nèi)，將根據(jù)本實(shí)施方式的噴嘴體21和針閥30的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得滿足如下的條件(1) (4)。
在針閥30抬起期間，噴射孔25入口部分25b與其所面對著的頂端區(qū) 段34的斜面35之間的軸向距離在下文中被稱為"噴射孔入口正上方的間 隙A"。噴嘴30承座區(qū)段33的承座直徑被標(biāo)為Ds。噴射孔入口正上方間隙 A與承座直徑Ds之間的比值A(chǔ)/Ds滿足不等式0. 048《A/Ds幼.18(條件(1))。 該比值代表了與燃料腔70中噴射孔入口正上方間隙A的大小相關(guān)的指數(shù)值 (或類似的圖表數(shù)值)。
位于噴射孔入口部分25b徑向內(nèi)側(cè)的平板狀部分21b的內(nèi)側(cè)區(qū)域與其 所面對的頂端區(qū)段34上相對端面36之間的軸向距離在下文中被稱為"噴 射孔內(nèi)側(cè)區(qū)域正上方的間隙B"。噴射孔內(nèi)側(cè)區(qū)域正上方間隙B與承座直徑 Ds之間的比值B/Ds滿足不等式BDs幼.18 (條件(2))。該比值B/Ds代 表了燃料腔70中與噴射孔內(nèi)側(cè)區(qū)域正上方間隙B的大小相關(guān)的指數(shù)值。
承座直徑Ds與噴射孔入口部分25b所在的虛擬圓K直徑Dp的比值 Ds/Dp滿足不等式1. 5SDs /DpS3 (條件(3))。比值Ds/Dp指代了與承座區(qū) 段33與噴射孔25之間徑向距離(Ds-Dp)大小相關(guān)的指數(shù)值。
作為凹陷部分27底部的板狀部分21a的厚度t與噴射孔25直徑d之 間的比值t/d滿足不等式1.25^t/"3(條件(4))。該比值t/d所代表的 指數(shù)值涉及噴射孔25在其中心軸線J2方向上的內(nèi)周長度的大小一即噴射 孔長度的大小。
對于與條件(1)和(2)相對應(yīng)的間隙A和B，優(yōu)選地是滿足不等式 B〈A。優(yōu)選地是，噴射孔25中心軸線J2的方向應(yīng)當(dāng)是傾斜的，以使得噴射 孔25出口部分25a比入口部分25b遠(yuǎn)離噴嘴體21的中心軸線Jl。
噴射孔25的入口部分25b上制有拐角，在該拐角處，噴射孔25的噴 射孔內(nèi)周面25c與凹陷部分27的內(nèi)周凹陷表面部分(即凹陷部分27底部 的上端面)相交，其中，該內(nèi)周凹陷表面部分位于內(nèi)周面21b中。優(yōu)選地 是，在拐角處位于靠近閥座區(qū)段23—側(cè)的拐角部分具有曲面，該曲面將內(nèi) 周凹陷表面部分與噴射孔25的噴射孔內(nèi)周面25c平滑地連接起來。利用這 樣的構(gòu)造，可將燃料主體流流入的入口部分25b的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成這樣使得 拐角上位于主體流流入一側(cè)的環(huán)周邊緣部分例如被制成了順滑的銷形拐 角。
(對與燃料腔70相關(guān)的指數(shù)值一噴射孔入口正上方間隙A的比值A(chǔ)/Ds進(jìn)行設(shè)定的原因和效果)
根據(jù)噴射孔入口正上方間隙A的大小，需要考慮的是主體流的流動 方向改變?yōu)檫@樣的方向在該方向上，到達(dá)噴射孔25入口部分25b的流體
動力學(xué)距離最短。如果主體流的流動方向改變了，則需要關(guān)注的問題是
主體流撞擊噴射孔25的噴射孔內(nèi)周面25c的沖撞度會改變。在這樣的情況 下，盡管在與噴射孔25中心軸線J2垂直的截面內(nèi)不同位置點(diǎn)處的燃料速 度之間會形成速度差，但問題是噴射孔25出口部分25a處的速度梯度并 未有效地增加。
本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析揭示了這樣的事實(shí)當(dāng)條件(1) (0.048SA/Ds幼.18)得以滿足時(shí)，能達(dá)到如下的效果。圖7A到圖7C表示 了在改變作為參數(shù)的指數(shù)值A(chǔ)/Ds時(shí)對速度梯度VG、噴射速度V、以及單個(gè) 噴射器10的顆粒直徑PD進(jìn)行測量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析的條 件包括如下條件燃料噴射壓力-10Mpa。圖7A到圖7C中的實(shí)線表示了通 過數(shù)值分析得到的數(shù)據(jù)。
圖7A表示了數(shù)值A(chǔ)/Ds、速度梯度VG、以及噴射速度V之間的關(guān)系。 隨著數(shù)值A(chǔ)/Ds的減小，速度梯度VG增大。也就是說，速度梯度VG隨著數(shù) 值A(chǔ)/Ds的增大而減小。當(dāng)數(shù)值A(chǔ)/Ds被增大到超過0. 18時(shí)，速度梯度VG 變得非常小。在此情況下，由于燃料的分散，流向噴射孔25入口部分25b 的主體流的流動方向例如會改變?yōu)榕c噴嘴體21中心軸線Jl基本上垂直的 方向。因而，主體流撞擊噴射孔25內(nèi)周面的沖撞程度就會改變。結(jié)果就是， 噴射孔25出口部分25a處的速度梯度VG會顯著變小。也就是說，未能有 效地增大速度梯度VG。
圖7C利用等顆粒直徑的曲線表示了速度梯度VG、噴射速度V之間的 關(guān)系，該圖線關(guān)注于噴霧的顆粒直徑PD。對于圖7B和圖7C中的顆粒直徑 PD，采用了從噴霧中實(shí)際顆粒直徑分布情況獲得的沙得(Sauter)平均直 徑(SMD)。如圖7C所示，兩參數(shù)一噴射速度V和速度梯度VG都有助于促 進(jìn)燃料的霧化，但速度梯度VG和噴射速度V的某些可能幅值具有相互排斥 的相互關(guān)系。
圖7B表示了由發(fā)明人執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值分析的結(jié)果，該圖形關(guān)注于 該顆粒直徑PD值?？梢园l(fā)現(xiàn)當(dāng)數(shù)值A(chǔ)/Ds小于0.048或大于0.18時(shí)，顆 粒直徑PD會顯著增大，也就是說，損害了促進(jìn)霧化的功能。換言之，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在讓噴射速度V減小的同時(shí)可有效增大速度梯度VG的限度是A/Ds =0. 048，而允許在增大噴射速度V范圍的同時(shí)降低速度梯度VG的限度是 A/Ds = 0.18，其中，噴射速度V與速度梯度VG具有相互排斥的關(guān)系。
因而，利用該實(shí)施方式中滿足條件0.048《A/D"0. 18的特性結(jié)構(gòu)，可 有效地增大速度梯度VG。結(jié)果就是，可在不像現(xiàn)有技術(shù)那樣增大貫透力的 前提下，促進(jìn)燃料的霧化。此外，在噴射過程的初始階段，利用初始的速 度梯度，促進(jìn)了噴出燃料(即噴霧)中燃料液團(tuán)的散分。由于促進(jìn)了燃料 液團(tuán)的散分，所以能將噴霧前端的噴射速度從噴射初始階段的初始速度顯 著地降低下來(即噴射結(jié)束時(shí)截面上的噴射速度被顯著降低)，其中，噴霧 的前端位于靠近缸壁表面65或氣缸內(nèi)部64活塞上端面67的一側(cè)。
換言之，噴射速度V可被降低到這樣的程度防止了噴出的燃料粘附 到氣缸的壁面65、 67上(也就是說降低了貫透力)，同時(shí)，利用有效增大 的速度梯度，進(jìn)一步地促進(jìn)了燃料的霧化。
(對與噴射孔內(nèi)側(cè)區(qū)域正上方間隙B相關(guān)的指數(shù)值B/Ds進(jìn)行設(shè)定的原
因和效果)
當(dāng)包含上述主體流的燃料流流入到燃料腔70中時(shí)，存在著這樣的可能 性除主體流之外的其它液流會沿著頂端區(qū)段34的外周面30a/以及凹陷 部分27的內(nèi)周面21b分散開，并從主體流上分離出來，其中的頂端區(qū)段外 周面與凹陷部分內(nèi)周面圍成了燃料腔70。
考慮到這樣的情況，除了條件(1)之外，還采用了滿足不等式 B/Ds幼.18的特性結(jié)構(gòu)。通過滿足上述的結(jié)構(gòu)特征一即條件(1)和(2)， 能有效而優(yōu)選地增大速度梯度VG。
圖8A和圖8B表示了在改變作為參數(shù)的數(shù)值B/Ds的條件下對速度梯度 VG、噴射速度V、以及單個(gè)噴射器10的顆粒直徑PD的測量結(jié)果。執(zhí)行數(shù)值 分析和測試的條件包括燃料噴射壓力-10Mpa，數(shù)值A(chǔ)/Ds二0. 18。圖8A 中的實(shí)線表示了通過數(shù)值分析得到的數(shù)據(jù)。
圖8A表示了數(shù)值B/Ds、速度梯度VG、以及噴射速度V之間的關(guān)系。 隨著數(shù)值B/Ds的增大，速度梯度VG減小。當(dāng)數(shù)值B/Ds增大到超過0. 18 時(shí)，速度梯度VG明顯地變小。由于數(shù)值A(chǔ)/Ds被固定為0. 18，所以，如圖 7A所示，不論數(shù)值B/Ds如何改變，與數(shù)值A(chǔ)/Ds (=0.18)對應(yīng)的噴射速 度V是恒定值。在圖7A所示的A/Ds-O. 18的情況下，通過將數(shù)值B/Ds降低一也就是說，通過將數(shù)值B相對于數(shù)值A(chǔ)進(jìn)行減小，可進(jìn)一步地增大速 度梯度VG。
如圖8所示，由于可按照這種方式有效而優(yōu)選地增大速度梯度VG，所 以能更為有效地促進(jìn)燃料的霧化。
(對數(shù)值Ds/Dp的范圍進(jìn)行設(shè)定的原因和效果)
除了利用條件(1)和(2)來有效增大速度梯度VG的方法之外，發(fā)明 人還發(fā)現(xiàn)了如下的方法。也就是說，利用基于一種與比值Ds/Dp相關(guān)的特 征結(jié)構(gòu)的方法，也能有效地增大速度梯度VG，其中，Ds是承座區(qū)段33的 承座直徑，Dp是虛擬圓(即節(jié)圓)的直徑。
圖9A到圖9C表示了在改變作為參數(shù)的數(shù)值Ds/Dp的條件下對速度梯 度VG、噴射速度V、以及單個(gè)噴射器10的顆粒直徑PD的測量結(jié)果。由于 上文已經(jīng)解釋了速度梯度VG與噴射速度V之間的相互排斥關(guān)系，所以附圖 中略去了對噴射速度V的描述。圖9B和圖9C關(guān)注于由于速度梯度VG而高 度霧化的噴霧。圖9B表示了數(shù)值Ds/Dp與顆粒直徑PD之間的關(guān)系。圖9C 表示了涉及噴霧形狀的噴射角as (或噴霧角)變化情況cj與數(shù)值Ds/Dp之間 的關(guān)系。噴射角as表達(dá)的是從噴射孔25實(shí)際噴射出的噴出燃料(噴霧) 的噴射主流方向J3與噴嘴體21中心軸線Jl的偏斜角，該角度在圖2中由 雙點(diǎn)劃線表示。圖9C中的垂直軸線表示了噴射角as的變動程度cr，該垂直 軸線是標(biāo)準(zhǔn)偏差cj，其表達(dá)了噴射角as相對于圖2所示噴射孔25傾斜度ah 的變動程度，其中的傾斜度也就是中心軸線J2的傾斜度。
指向噴射孔入口部分25b的主體流流動方向隨著數(shù)值Ds/Dp的幅度而 改變。本發(fā)明人考慮了這樣的問題流向改變的主體流不會撞擊到位于入 口部分25b —側(cè)的噴射孔內(nèi)周面部分上，也不會沖擊該噴射孔內(nèi)周面部分， 而是與噴射孔25內(nèi)周面25c上位于出口部分25a—側(cè)的噴射孔內(nèi)周面部分 相撞擊，并對其進(jìn)行沖擊。也就是說，存在這樣的可能性出口部分25a 處的速度梯度VG未被有效地增大，卻僅是對燃料流造成了 一定程度的擾動， 使得出口部分25a上不同位置點(diǎn)處的燃料流速之間存在了速度差。在此情 況下，燃料噴霧會造成噴霧的噴射角as出現(xiàn)混亂，造成噴射角ocs的變動。
考慮到這樣的情形，采用滿足不等式1. 5SDs/Dp《3的特性結(jié)構(gòu)。因而， 可有效地增大噴射孔25出口部分25a的速度梯度VG，同時(shí)防止了從噴射孔 25出口部分25a噴出的燃料噴霧的噴射角ots出現(xiàn)變動。如圖9A中有關(guān)數(shù)值Ds/Dp與速度梯度VG之間關(guān)系的圖線所示，隨著 數(shù)值Ds/Dp的減小，速度梯度VG也減小。當(dāng)數(shù)值Ds/Dp被設(shè)定為小于1. 5 時(shí)，速度梯度VG明顯降低，從而未能有效地增大速度梯度VG。利用圖10A 和圖10B中的實(shí)例(Ds/Dp = 1.5)以及圖IIA和圖11B中的實(shí)例(Ds/Dp =3) —有關(guān)燃料流速分布的數(shù)值分析結(jié)果，己揭示了這樣的原因。
圖IOA和圖11A都表示了在包含噴射孔25中心軸線J2的截面內(nèi)、燃 料腔70以及噴射孔25中的流速分布狀況。圖10B和圖11B都表示了在與 出口部分25a中心軸線J2垂直的截面內(nèi)、流速的分布狀況，也就是說表示 了在出口部分25a處形成速度梯度VG的情況。
當(dāng)針閥30抬起時(shí)，流出到燃料腔70中的主體流的方向Y10主要是由 內(nèi)壁面22的縮徑方向決定的，而與數(shù)值Ds/Dp無關(guān)。內(nèi)壁面22的縮徑方 向是指這樣的方向內(nèi)壁面22的直徑在該方向上是縮小的。
根據(jù)數(shù)值Ds/Dp幅值的大小，主體流方向Y10上的燃料流會改變方向 為朝向入口部分25b的主體流流向Y20(或Y30)。而后，在出口部分25a中 的燃料流中，靠近中心軸線Jl的燃料流Y21 (或Y31)的流速一般會與遠(yuǎn) 離中心軸線Jl的燃料流Y22 (或Y32)的流速之間產(chǎn)生速差，由此升高了 速度梯度。
但是，在圖10A所示的、Ds/Dp = 1.5的情況中，位于承座區(qū)段33下 游的內(nèi)壁面22末端(即圖中的內(nèi)壁面22右端)與噴射孔25入口部分25b 之間的徑向距離相對較短。因而，指向入口部分25b的主體流方向Y20上 的燃料流不會撞擊、沖擊到位于入口部分25b —側(cè)的噴射孔內(nèi)周面25c上， 而是與位于出口部分25a—側(cè)的噴射孔內(nèi)周面25c相沖撞。結(jié)果就是，盡 管如圖10B所示那樣、出口部分25a不同位置點(diǎn)處的燃料流速分布出現(xiàn)了 速度差，但在形成有效地增大的速度梯度VG之前，燃料已被從出口部分25a 中噴射出來了。
在圖11A所示的、Ds/Dp二3的情況中，內(nèi)壁面22末端與噴射孔25入 口部分25b之間的徑向距離相對較長。因而，指向噴射孔入口部分25b的 主體流方向Y30上的燃料流將沖撞著位于入口部分25b —側(cè)的噴射孔內(nèi)周 面25c上，同時(shí)，沿主體流方向Y30流向噴射孔入口部分25b的燃料流幾 乎不會從主體流方向Y10改變方向。因而，如圖11A和圖11B所示，在Ds/Dp =3的情況下一即在數(shù)值Ds/Dp被設(shè)定為大值的情況下，在燃料流到達(dá)出口部分25a處時(shí)，出口部分25a處的速度梯度VG被充分地增大了 。也就是說， 可在出口部分25a處形成有效增大的速度梯度VG。
在將數(shù)值Ds/Dp設(shè)定為大于3的情況下，利用另外的數(shù)值分析結(jié)果， 獲得了如下的認(rèn)識。圖12A和12B都表示了燃料腔70以及噴射孔25中壓 力分布的數(shù)值分析結(jié)果。根據(jù)該結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)如圖12A所示，在Ds/Dp =3的情況下，位于板狀部分21a正上方的內(nèi)側(cè)區(qū)域的燃料壓力變?yōu)楦哂谌?料腔70中其它部分處壓力的壓力值Pl。
在靠近入口部分25b的、位于板狀部分21a正上方的內(nèi)側(cè)區(qū)域出現(xiàn)高 壓P1的事實(shí)表明入口部分25b中的壓力受到壓力Pl的影響。結(jié)果就是， 由于存在著兩壓力相互干擾的作用，圖9C所示噴霧噴射角ots的變動a會急 劇地增大，并轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著的變化。
如圖12B所示，當(dāng)數(shù)值Ds/Dp被設(shè)定為小于1. 5時(shí)，在板狀部分21a 正上方的內(nèi)側(cè)區(qū)域?qū)⒉粫霈F(xiàn)高壓P1。但是，如果數(shù)值Ds/Dp被設(shè)定為小 于1. 5，則由于燃料流出現(xiàn)了上述的擾動，圖9C所示噴霧噴射角as的變動 cr會急劇地增大，并轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著的變化。
(對指數(shù)值t/d進(jìn)行設(shè)定的原因和效果)
如果朝向噴射孔入口部分25b的主體流沖撞向位于入口部分25b —側(cè) 的噴射孔內(nèi)周面上，就會在朝向出口部分25a的方向上使速度梯度增大。 但是，在主體流沖撞到噴射孔內(nèi)周面25c上之后，除主體流之外的其它液 流也將受到噴射孔內(nèi)周面25c的調(diào)整。因而，發(fā)明人考慮到存在這樣的可 能性根據(jù)噴射孔25長度大小的變化，已有效增大的速度梯度VG的幅度 會顯著地降低。
考慮到這樣的情況，采用了使得與噴射孔長度大小相關(guān)的指數(shù)值t/d 滿足不等式1. 253/(^3的特性結(jié)構(gòu)。因而，可避免已有效增大的速度梯度 VG出現(xiàn)顯著減小。因而，利用速度梯度VG可進(jìn)一步地促進(jìn)燃料的霧化。
圖13A到圖13C表示了在改變作為參數(shù)的數(shù)值t/d時(shí)對速度梯度VG、 顆粒直徑PD、以及噴射角as變動量進(jìn)行測量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖13B和圖13C 關(guān)注于由于該速度梯度VG而高度霧化的噴霧。圖13B表示了數(shù)值t/d與顆 粒直徑PD之間的關(guān)系。圖13C表示了數(shù)值t/d與涉及噴霧形狀的噴霧收縮 率as/ah之間的關(guān)系。
如圖13A中數(shù)值t/d與速度梯度VG之間的關(guān)系所示，存在著這樣的趨勢隨著數(shù)值t/d的增大，速度梯度VG逐漸增大。但是，如果數(shù)值t/d超
過了預(yù)定的數(shù)值范圍，速度梯度VG就會下降。更詳細(xì)來講，速度梯度VG 隨著數(shù)值t/d的增大而增大一直到數(shù)值t/d約等于1時(shí)為止。然后，如果 數(shù)值t/d超過了約1. 5，則速度梯度VG就會隨著數(shù)值t/d的增大而減小。 更進(jìn)一步地詳細(xì)來講，在數(shù)值t/d等于1.5到3.5的范圍內(nèi)，速度梯度VG 相對于數(shù)值t/d的改變而降低的程度相對較大一直到數(shù)值t/d達(dá)到約2. 5 時(shí)為止。如果數(shù)值t/d超過了2.5，速度梯度VG相對于數(shù)值t/d的改變而 降低的程度就會顯著地下降而變小。
出于如下的原因，發(fā)明人將數(shù)值t/d的上限值設(shè)定為3、將下限值設(shè) 定為1.25。也就是說，該設(shè)定是基于如下的知識而進(jìn)行的當(dāng)數(shù)值t/d小 于1. 25或大于3時(shí)，顆粒直徑PD會顯著增大，即促進(jìn)燃料霧化的功能受 到了損害，圖13B所示的、關(guān)注顆粒直徑PD的結(jié)果表達(dá)了上述的認(rèn)識。換 言之，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了能有效增大速度梯度VG的限值是t/d二1.25,并發(fā)現(xiàn)了 使速度梯度VG隨數(shù)值t/d增大而減小的限值是t/d=3。
從可靠防止從噴射器10噴出的燃料噴霧中的燃料粘附到氣缸內(nèi)部64 壁面65和67的角度考慮，本發(fā)明人想到了數(shù)值t/d對于控制噴射方向的 功能一即控制噴霧收縮率ocs/och的功能是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)功能。也就是說， 如果數(shù)值t/d超過1.25，噴霧收縮率as/ah就接近于約100%,且如圖13C 所示，可利用噴射孔25的傾斜度ah來決定噴射方向，其中，圖13C表示 了有關(guān)噴射方向可控性的結(jié)果。換言之，如圖13C所示，如果數(shù)值t/d小 于1.25，就能有效地增大速度梯度VG,但由噴霧收縮率as/ah這個(gè)指數(shù)表 達(dá)的噴射方向可控性則會下降。因此，將t/d=1.25用作有效增大速度梯 度VG的限值。
上文介紹了與第二發(fā)明相關(guān)的特性結(jié)構(gòu)。下面將參照圖2和圖14A到 14E對與第一發(fā)明相關(guān)的特性結(jié)構(gòu)。
(涉及第一發(fā)明的噴射器10的特性結(jié)構(gòu))
錐形的內(nèi)壁面22對應(yīng)于形成閥座區(qū)段的內(nèi)周面部分。因而，內(nèi)壁面 22的縮徑方向?qū)?yīng)于閥座區(qū)段23的縮徑方向，這些內(nèi)容已在上文對第二發(fā) 明的描述中介紹了。
作出第一發(fā)明所基于的問題解決原理已在上文對第二發(fā)明所作的描述 中介紹了。具體而言，第一發(fā)明的目的是阻止流動能在燃料流入到噴射孔25的入口部分25b中之前就出現(xiàn)降低，以便于阻止噴射速度V的降低， 而噴射速度的減低卻伴隨著速度梯度V的出現(xiàn)。
第一發(fā)明是考慮了下列的情況而作出的。也就是說，在專利文件2 (JP-A-H11-70347)或JP-A-H3-264767所描述的現(xiàn)有技術(shù)的噴射器中，燃
料腔基本上被制成圓筒形，以利于流入到燃料腔中的燃料向各個(gè)噴射孔的 分布。但是，在這樣的現(xiàn)有技術(shù)中，被布置成面對著噴射孔入口部分的頂 端區(qū)段被制成這樣使得相反的端面位于入口部分的正上方。因而，存在 這樣的問題當(dāng)承座區(qū)段與閥座區(qū)段離開時(shí)，燃料的主體流流入到燃料腔 中，但主體流并不筆直地流入到噴射孔的入口部分中，從而造成了轉(zhuǎn)向損 耗。
如果在燃料流流入到入口部分25b中之前就在包含主體流的燃料流中 造成了這樣的轉(zhuǎn)向損耗，流動能就會減少，使得燃料流入到入口部分25b 中的流速下降。結(jié)果就是，從噴射孔25噴出的燃料的噴射速度將下降。這 就意味著降低噴射速度的另一個(gè)因素疊加到了由于形成速度梯度而降低 噴射速度的因素上。因而，考慮到這樣的情形，第一發(fā)明的目的是既能實(shí) 現(xiàn)低的貫透力，也能達(dá)到高的霧化度，同時(shí)防止了噴射速度的過度降低。
因而，如下文那樣來設(shè)置涉及第一發(fā)明的特性結(jié)構(gòu)。也就是說，如圖 2所示，在作為上述閥件的針闊30頂端區(qū)段34上形成了斜面35，以使得 斜面35以環(huán)形的形狀擴(kuò)展，并從形成了承座區(qū)段33的承座表面33a的下 端向徑向內(nèi)側(cè)擴(kuò)展。承座區(qū)段33的承座表面33a被制成面對著內(nèi)壁面22。 作為承座表面33a交叉角的承座角P (如圖2所示)被設(shè)定在80度到130 度的范圍內(nèi)。
承座區(qū)段33所座壓的、并可分離開的內(nèi)壁面22的交叉角被設(shè)定為基 本上等于或略小于承座角P。噴射孔25的傾斜角ah被設(shè)定在一IO度到40 度的范圍內(nèi)。噴射孔25傾斜角的優(yōu)選范圍是0 40度。
噴嘴體21的結(jié)構(gòu)被設(shè)置成使得內(nèi)壁面22與噴射孔25具有如下的位置 關(guān)系。也就是說，在包含噴射孔25中心軸線J2的虛擬平面(圖2中的紙 面)上，噴射孔25入口部分25b位于虛擬的延伸線ms上，該延伸線沿著 內(nèi)壁面.22的縮徑方向延伸。虛擬延伸線ms與位于入口部分25b —側(cè)的噴 射孔內(nèi)周面25c相交。也就是說，虛擬延伸線ms的交點(diǎn)mc位于噴射孔的 內(nèi)周面25c上。因而，主體流方向上的燃料流可被控制為筆直地流入到入口部分25b中。因而，當(dāng)針閥30與內(nèi)壁面22分離開時(shí)，燃料流的轉(zhuǎn)向損 耗得到了抑制一即使在燃料的主體流流經(jīng)內(nèi)壁面22之后也如此。因而，可 在防止燃料流動能降低的同時(shí)使燃料流入到入口部分25b中。
針閥30的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成使得頂端區(qū)段34的斜面與噴射孔25具有下文 所述的位置關(guān)系。也就是說，斜面35向內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展超過噴射孔25中心軸 線J2與頂端區(qū)段34相交的位置。更詳細(xì)來講，斜面35的末端位于噴射孔 25中心軸線J2與頂端區(qū)段24相交位置的徑向內(nèi)側(cè)。因而，當(dāng)承座表面33a 與內(nèi)壁面22分開來時(shí)，即使燃料的主體流流過承座表面33a，燃料的主體 流也受到調(diào)整而沿著斜面35，從而抑制了燃料流動的轉(zhuǎn)向損失。
利用上述關(guān)于噴嘴體21和針閥30的結(jié)構(gòu)，并利用承座區(qū)段33和閥座 區(qū)段23—即承座表面33a、斜面35、以及內(nèi)壁面22，可確保將燃料的主流 方向控制在筆直流入到噴射孔25入口部分25b的方向上。因而，可在防止 流動能降低的條件下使燃料的主體流流入到入口部分25b中。
另外，當(dāng)主體流流入到入口部分25b中時(shí)，燃料的主體流與噴射孔內(nèi) 周面25c相沖撞。因而，在主體流沿著與其相沖撞的噴射孔內(nèi)周面25c從 入口部分25b—側(cè)移動到出口部分25a—側(cè)時(shí)，可在燃料中造成擾動。結(jié) 果就是，可在出口部分25a處造成很大的速度梯度VG。
由發(fā)明人完成的測試和數(shù)值分析已揭示了如下的事實(shí)如果承座表面 33a與斜面35之間的角度e滿足不等式1829^27°，則有利于燃料向噴射孔 25入口部分25b的入流。換言之，位于承座表面33a和斜面35處的、且圖 2所示的燃料通道26之外的燃料通道部分被設(shè)置為利于燃料流入到入口部 分25b中的通道形狀。
如圖2所示，角度e是這樣的角度在與內(nèi)壁面22相分離的方向上， 斜面35以該角度從承座表面33a處發(fā)生傾斜。
圖14A到圖14E表示了在改變作為參數(shù)的角度值e時(shí)對單個(gè)噴射器10 的速度梯度VG、噴射速度V、以及流量系數(shù)進(jìn)行測量所得的測試結(jié)果。執(zhí) 行測試和數(shù)值分析的條件包括如下條件燃料噴射壓力^10Mpa。圖14A到 圖14E所示的實(shí)線表示了通過數(shù)值分析所得到的數(shù)據(jù)。
如圖14A中流量系數(shù)與角度e之間的關(guān)系所示，存在著這樣的趨勢隨
著角度e的增大，流量系數(shù)逐漸增大。其中的原因在于由于角度e的增大，
位于圖14B所示的、處于上述承座表面33a和斜面35處燃料通道部分的橫截面積的縮小率被抑制為小的數(shù)值。但是，如圖14C中涉及分離角的指數(shù)
所示，如果角度e超過預(yù)定的數(shù)值范圍，則包含主體流的燃料流中靠近斜面
35的燃料流部分與斜面35分離開的程度將過度地增大。因而，在此情況下，
隨著角度e的增大，流量系數(shù)降低。
本發(fā)明人將上述角度e的上限設(shè)定為數(shù)值27、將下限設(shè)定為18，這是
因?yàn)槿鐖Di4A中關(guān)于流量系數(shù)的特征圖線所示，通過將角度e設(shè)定在范圍
18Se^27。中，可確保流量系數(shù)等于或大于預(yù)定值(在該實(shí)施方式中為0.6)，
這就表明通道的形狀相對地有利于燃料的流動。
圖14D表示了角度e與速度梯度VG之間的關(guān)系。存在著這樣的趨勢-
速度梯度vg隨著角度e的增大而減小。發(fā)明人認(rèn)為此現(xiàn)象的原因是由于
位于承座表面33a和斜面35處的燃料通道面積隨著角度e的增大而增大， 盡管能更為容易地獲得預(yù)定的流量系數(shù)，但由于產(chǎn)生了過大的分離，所以， 主體流撞擊噴射孔內(nèi)周面25c的程度發(fā)生了改變?；趯τ趫D14A到14E 中所示結(jié)果的認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)使得噴射速度V下降的限值是e-18度，使速度梯 度VG下降的限值是e^27度。
根據(jù)上述的實(shí)施方式，通過將出口部分25a處形成速度梯度的作用與 噴射速度不同于現(xiàn)有技術(shù)的效果組合起來，能促進(jìn)燃料的霧化，而現(xiàn)有技 術(shù)中則是利用高的貫透力一即通過增大噴射速度來促進(jìn)霧化的。因而，能 達(dá)到兩方面的優(yōu)點(diǎn)低的貫透力和高的霧化度。另外，作為防止噴射速度 隨著速度梯度的形成而降低的措施，使燃料流入到噴射孔25的入口部分 25b中，同時(shí)防止了流動能的降低。因而，在防止了噴射速度過分降低的同 時(shí)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了低貫透力和高霧化度的效果。
在本實(shí)施方式中，頂端區(qū)段34中斜面35的末端優(yōu)選地是位于入口部 分25b所處位置的徑向內(nèi)側(cè)。因而，可防止燃料流出現(xiàn)轉(zhuǎn)向損耗一直到燃 料的主體流到達(dá)入口部分25b的位置處為止，即使在燃料的主體流流過承 座區(qū)段33后也如此。 (第二實(shí)施方式)
圖15表示了本發(fā)明的第二實(shí)施方式。第二實(shí)施方式是第一實(shí)施方式的 改型。圖15表示了噴射器的一部分，具體而言，其表示了噴射孔以及相對 于燃料流動方向位于噴射孔上游的燃料腔附近的結(jié)構(gòu)。
針閥30的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成使得頂端區(qū)段34的斜面35與噴射孔25具下文所述的位置關(guān)系。也就是說，斜面35的末端向徑向內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展超過了 入口部分25b的位置。位于承座表面33a和斜面35處的、按照這種方式制 成的燃料通道部分具有防止燃料流出現(xiàn)轉(zhuǎn)向損耗的功能，至少直到燃料主 體流到達(dá)噴射孔25b所在位置的徑向內(nèi)側(cè)時(shí)為止，燃料通道部分一直具有 這樣的功能，即使在燃料主體流流過承座區(qū)段33之后也如此。因而，可在 保持流動能、不使其減少的前提下使燃料流入到噴射孔25的入口部分25b 中。
燃料噴霧的噴射角as是由安裝該噴射器10的發(fā)動機(jī)所需的性能等因 素決定的。因而，可以考慮將制在凹陷部分27中的各個(gè)噴射孔25設(shè)置為 不同的噴射角as。由于噴射孔長度隨著預(yù)期噴射角as的改變而改變，所以， 在具有不同噴射角as的各個(gè)噴射孔25之間，霧化程度將是變化的。
在這一點(diǎn)上，在該實(shí)施方式中，其上制有噴射孔25的板狀部分21a的 構(gòu)造被如下文所述那樣設(shè)置在噴嘴體21的凹陷部分27中。也就是說，位 于入口部分25b —側(cè)的板狀部分21a的表面被制成平面，而位于出口部分 25a —側(cè)的板狀部分21a的表面則被制成球面。
位于出口部分25a —側(cè)的表面被制成這樣，使得在各個(gè)噴射孔25出口 部分25a之間形成的球面被相互連續(xù)地連接起來，且被制成外凸的球面形 狀，它們在總體上相對于燃料的流動方向向下游(即圖15中的向下方向) 突伸。
在上述的結(jié)構(gòu)中，板狀部分21a上位于入口部分25b —側(cè)的表面被制 成平面，且位于出口部分25a—側(cè)的表面被制成球面。因而，可防止由于 各個(gè)噴射孔25的噴射角as不同而造成各個(gè)噴射孔長度的不同。因此，可 防止各個(gè)具有不同噴射角as的噴射孔25在霧化度方面出現(xiàn)不同。
圖16中左側(cè)的圖線表示了指數(shù)值Lt/d與噴射角as之間的關(guān)系。圖16 中右側(cè)的圖線表示了指數(shù)值Lt/d與顆粒直徑PD變動程度(改變度)之間 的關(guān)系。指數(shù)值Lt/d涉及到噴射孔的長度Lt，其是噴射孔長度Lt與噴射 孔25直徑d之間的比值。圖16中右側(cè)圖線所表達(dá)的顆粒直徑PD變動量表 示的是顆粒直徑PD的變化程度，該圖線是以Lt/d=l. 5時(shí)的顆粒直徑PD 為基礎(chǔ)的。
噴射角as—即與噴射角as基本上相等的噴射孔25傾斜度och被設(shè)定在 范圍一10^e《45。。在該設(shè)定范圍內(nèi)，如果板狀部分21a的兩側(cè)都為平面，大致是在范圍1. 5到2. 1之間。結(jié)果就是，如圖16所示， 顆粒直徑PD產(chǎn)生了約0 5. 7%的變動。
與此相反，在該實(shí)施方式中，數(shù)值Lt/d可被限制在約為1. 5到1. 6的 范圍內(nèi)。結(jié)果就是，顆粒直徑PD的變動可被有效地限制在約為0 1. 2%的 范圍內(nèi)。
(其它實(shí)施方式)
本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施方式，只要不悖離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)思想，本 發(fā)明也可被應(yīng)用到其它各種實(shí)施方式中。
(1) 在上述的實(shí)施方式中，涉及第二發(fā)明的燃料腔70被制成這樣的 形狀其利用順滑的曲面將閥座區(qū)段23與凹陷部分27底部的內(nèi)周側(cè)連接 起來。作為備選方案，燃料腔70可被制成圖17A到圖17L所示改型例中公 開的各種形狀。也就是說，如圖17A所示，可采用圓筒形的凹陷，該凹陷 是由垂直于底部的內(nèi)周面、而非上述的曲面形成的。作為備選方案，如圖 17E中另一種改型例所示，凹陷部分的底部可被制成與上述的曲面具有相同 的形狀。作為備選措施，如圖171中的另一種改型例所示，凹陷部分可被 制成圓錐形，且底部和閥座區(qū)段'23可由錐形的內(nèi)周面來形成。
與上述的第一實(shí)施方式相同，圖17A到圖17D所示改型例中凹陷部分 27的底部是由板狀部分21a構(gòu)成的。圖17E到圖17H所示改型例中，帶有 該底部的凹陷部分127被制成半球形。圖171到圖17L所示改型例中帶有 該底部的凹陷部分227被制成錐形表面。底部對應(yīng)于上述實(shí)施方式中的板 狀部分21a。
(2) 在上述的各個(gè)實(shí)施方式中，針閥30的頂端區(qū)段34被制成基本上 為圓錐形。如圖17B中的改型例所示，作為備選措施，頂端區(qū)段134可被 制成基本上為球面形狀。作為備選措施，如同圖17F中的改型例所示，頂 端區(qū)段134可被制成基本上為球面的形狀，以使得頂端區(qū)段134面對著具 有上述半球面形狀的凹陷部分127。作為備選措施，如圖17J中的改型例所 示，頂端區(qū)段134可被制成基本上為球面形狀，以使得頂端區(qū)段134面對 著具有上述錐形形狀的凹陷部分。
(3) 在上述的實(shí)施方式中，頂端區(qū)段被制成圓錐形，以滿足不等式 B〈A，其中，數(shù)值A(chǔ)/Ds與B/Ds是限定了燃料腔70形狀的指數(shù)值。本發(fā)明 并不受限于此。也就是說，在圖17C所示的改型例中，頂端區(qū)段234被制成平直的筒形，且在位于凹陷部分27 —側(cè)的板狀部分21a上制有階梯部分 29，以使得階梯部分29延伸向?qū)χ玫亩嗣?36，其中，板狀部分21a面對 著頂端區(qū)段234的對置端面236。在圖17G所示的改型例中，延伸向頂端區(qū) 段134的階梯部分29被制在如圖17F所示半球面形狀的凹陷部分127上。 在圖17K所示的改型例中，延伸向頂端區(qū)段234的階梯部分29被制在如圖 17J所示的圓錐形凹陷部分227上。頂端區(qū)段可被制成球面形狀或錐形。作 為備選措施，頂端區(qū)段可被制成如圖17K所示的、制成平直筒形的頂端區(qū) 段234。
上述的階梯形部分29被制成圓筒形，且被設(shè)置在凹陷部分27、 127或 227中，以便于面對著頂端區(qū)段。
(4) 階梯形部分29并不限于圓筒形。例如，如圖17D、 17H、以及17L 中的改型例所示，階梯部分29可被制成圓錐形，且錐形階梯部分29的頂 部被布置成面對著頂端區(qū)段。
(5) 在上述的實(shí)施方式中，采用了將噴射器10安裝在氣缸內(nèi)部64中 心處的安裝方式，且從噴射器10噴出的噴霧形狀被形成為錐形。但本發(fā)明 并不受限于此。作為備選措施，例如如圖18中改型例的燃料噴射裝置那樣， 可將噴射器10在氣缸內(nèi)部64偏斜地安裝，且從噴射器10噴出的燃料可被 形成為平面扇形。在此情況下，噴射器10被固定到氣缸內(nèi)部64位于缸蓋 61上進(jìn)氣閥68 —側(cè)的拐角上。噴射器10被布置相對于朝向排氣閥一側(cè)的 垂直狀態(tài)偏斜預(yù)定的角度。
(6) 在上述的實(shí)施方式中，沿著虛擬圓K的同一環(huán)形結(jié)構(gòu)布置了四個(gè) 噴射孔25。本發(fā)明并不限于此，例如，作為備選措施，噴射孔25的數(shù)目可 以是兩個(gè)、六個(gè)、八個(gè)或任意數(shù)目個(gè)。如果噴射孔25的數(shù)目是兩個(gè)，貝喊 射孔25之間的間距可被定義為Dp，而不是將虛擬圓K (節(jié)圓)的直徑定義 為Dp。
(7) 在從噴射器噴出的噴霧形狀被形成為平面扇形的情況下，平面扇 形噴霧的數(shù)目不限于一個(gè)。作為備選措施，可由噴射器10所執(zhí)行的噴射來 形成多個(gè)平面扇形的噴霧。
(8) 在上述的實(shí)施方式中，噴射孔25中心軸線J2的方向是傾斜的， 以使得噴射孔25的出口部分25a比入口部分25b更遠(yuǎn)離噴嘴體21的中心 軸線J1。對于這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)針閥30抬起、且燃料的主體流流入到噴射孔25的入口部分25b中時(shí)，主體流可有效地沖擊到靠近噴嘴體21中心軸線 Jl 一側(cè)的內(nèi)周面部分上，該內(nèi)周面部分位于噴射孔25入口部分25b —側(cè)的 內(nèi)周面上。因而，在出口部分25a處，可在靠近中心軸線Jl一側(cè)的內(nèi)周面 部分與遠(yuǎn)離中心軸線Jl 一側(cè)的內(nèi)周面部分之間有效地形成增大的速度梯 度。
(9) 在上文對實(shí)施方式所作的描述中，條件(1)到(4)的特征結(jié)構(gòu) 被闡述為根據(jù)這些實(shí)施方式的噴射器10的重要結(jié)構(gòu)，但是，不必同時(shí)來滿 足條件(1)到(4)。也就是說，可采用使噴射器至少滿足條件(1)和(2) 的方案。
(10) 在上述的實(shí)施方式中，噴射孔25的橫截面形狀被制成完整的圓 形。作為備選措施，橫截面形狀也可被制成橢圓形或槽縫形。
(11) 在上述的實(shí)施方式中，采用了以噴嘴體21作為閥體來形成凹陷 部分27和噴射孔25的構(gòu)造。作為備選措施，可設(shè)置板件來作為形成噴射 孔的構(gòu)件，其作為與噴嘴體獨(dú)立的本體，且可在該板件上制出噴射孔。在 此情況下，板件例如被制成與對應(yīng)于凹陷部分底部的板狀部分21a具有相 同的厚度t。
(12) 在上述的實(shí)施方式中，在與第一發(fā)明相關(guān)的結(jié)構(gòu)中，噴射孔25 的傾斜度數(shù)值ah被設(shè)定在范圍一10Sah S45。中。在此情況下，通過將數(shù) 值ah設(shè)定在一10?！禷h S45°、而非OXah S45。中，提高了設(shè)置噴霧形狀的 自由度，并能防止燃料粘附到除壁面65、 67之外的火花塞上。
也就是說，如圖19所示，在朝向火花塞噴射燃料的主體流噴射方向 J3上的噴射孔25傾斜度數(shù)值ah可被設(shè)定為與制在凹陷部分27上的其它噴 射孔25的傾斜度cxh存在非常大的不同。
盡管上文結(jié)合目前認(rèn)為最為可行和優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描 述，但可以理解本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施方式，與此相反，本發(fā)明 應(yīng)當(dāng)涵蓋處于后附權(quán)利要求書核心思想和范圍內(nèi)的各種改型和等效設(shè)置。
權(quán)利要求
1、一種噴射器，包括閥體，其具有內(nèi)周表面，該內(nèi)周表面圍成了燃料通道，而且，在燃料流動的下游方向上，該內(nèi)周表面的直徑是縮小的，閥體還具有制在內(nèi)周表面上的閥座區(qū)段、設(shè)置在閥座區(qū)段下游的凹陷部分、以及制在凹陷部分上的噴射孔，其中，所述的下游是相對于燃料的流動方向而言的；閥件，其被設(shè)置在閥體中，以使得閥件可在軸向方向上往復(fù)移動，閥件具有外周表面，其與閥體的內(nèi)周表面一起形成了燃料通道，閥件具有制在外周表面上的承座區(qū)段，以使得承座區(qū)段可座壓到閥座區(qū)段上，且該承座區(qū)段可與閥座區(qū)段分離開，閥件還具有頂端區(qū)段，其相對于燃料的流動方向位于承座區(qū)段的下游，并面對著凹陷部分；其中當(dāng)承座區(qū)段與閥座區(qū)段分離開時(shí)，噴射器將燃料經(jīng)噴射孔進(jìn)行噴射，所述燃料流入到由凹陷部分與頂端區(qū)段所圍成的燃料腔中，閥體的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成這樣存在有一條虛擬的延伸線，其從內(nèi)周表面上形成了閥座區(qū)段的內(nèi)周面部分處延伸出，延伸的方向是內(nèi)周面部分的直徑縮小方向，在該方向上，內(nèi)周面部分的直徑是縮小的，該延伸線位于噴射孔的入口部分處，且在包含著噴射孔中心軸線的虛擬平面上與噴射孔的噴射孔內(nèi)周面相交；以及閥件的頂端區(qū)段具有斜面，其從承座區(qū)段的下游端以環(huán)形的形狀向內(nèi)側(cè)擴(kuò)展，所述斜面向徑向內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展超過了噴射孔中心軸線與頂端區(qū)段相交處的位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于頂端區(qū)段的所述斜面向徑向內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展超過了噴射孔入口部分的位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于 頂端區(qū)段的斜面被制成截頂錐形。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于承座區(qū)段具有承座表面，其被布置成面對著閥座區(qū)段的內(nèi)周面部分； 所述斜面被設(shè)置在承座區(qū)段上，且在遠(yuǎn)離內(nèi)周面部分的方向上傾斜；以及承座表面與所述斜面之間所形成的夾角e滿足不等式i8°《e^7°。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于燃料腔的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成這樣座壓在閥座區(qū)段上的承座區(qū)段的承座直 徑Ds、軸向距離A、以及軸向距離B滿足不等式0.048^A/Ds幼.18，以及 B/Ds^).18，其中，軸向距離A是指噴射孔入口部分與面對著入口部分的頂 端區(qū)段之間的軸向距離，距離B是指凹陷部分上內(nèi)側(cè)區(qū)域與面對著內(nèi)側(cè)區(qū) 域的頂端區(qū)段之間的軸向距離，其中的內(nèi)側(cè)區(qū)域位于噴射孔入口部分的徑 向內(nèi)側(cè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴射器，其特征在于-燃料腔滿足不等式B〈A。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴射器，其特征在于 在凹陷部分的內(nèi)側(cè)區(qū)域上制有階梯形部分，其在朝向頂端區(qū)段的軸向上延伸；以及燃料腔滿足不等式B〈A。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于在凹陷部分處制有多個(gè)噴射孔，并將各個(gè)噴射孔的入口部分沿著單一環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行布置；以及座壓在閥座區(qū)段上的承座區(qū)段的承座直徑Ds與噴射孔入口部分之間 的間距Dp滿足不等式1. 52Ds/Dp23 。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于在凹陷部分中制有多個(gè)噴射孔，且將各個(gè)噴射孔的入口部分布置在同一個(gè)虛擬的圓上，該圓的圓心與閥體的中心軸線重合；以及座壓在閥座區(qū)段上的承座區(qū)段的承座直徑Ds與虛擬圓直徑Dp滿足不 等式1.5^Ds/DpS3。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于凹陷部分上制出噴射孔的部分的厚度t與噴射孔直徑d之間滿足不等 式1.252/"3。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于噴射孔的中心軸線是傾斜的，以使得噴射孔出口部分所處位置較噴射 孔入口部分的位置離閥體的中心軸線更遠(yuǎn)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于噴射孔的入口部分具有拐角，在該拐角處，噴射孔的噴射孔內(nèi)周面與凹陷部分中所形成的內(nèi)周面上的內(nèi)周凹陷表面部分相交；以及位于拐角處的拐角部分處于靠近閥座區(qū)段的一側(cè)，該拐角部分具有曲 面，其將內(nèi)周凹陷表面部分與噴射孔內(nèi)周面平滑地連接起來。
13、 一種噴射器，包括閥體，其具有內(nèi)周表面，該內(nèi)周表面圍成了燃料通道，而且，在燃料 流動的下游方向上，該內(nèi)周表面的直徑是縮小的，閥體還具有制在內(nèi)周表 面上的閥座區(qū)段、設(shè)置在閥座區(qū)段下游的凹陷部分、以及制在凹陷部分上的多個(gè)噴射孔，其中，所述的下游是相對于燃料的流動方向而言的；閥件，其被設(shè)置在閥體中，以使得閥件可在軸向方向上往復(fù)移動，閥 件具有外周表面，其與閥體的內(nèi)周表面一起形成了燃料通道，閥件具有制 在外周表面上的承座區(qū)段，以使得承座區(qū)段可座壓到閥座區(qū)段上，且該承 座區(qū)段可與閥座區(qū)段分離開，閥件還具有頂端區(qū)段，其相對于燃料的流動 方向位于承座區(qū)段的下游，并面對著凹陷部分；其中凹陷部分與頂端區(qū)段形成了基本上為圓筒形的燃料腔； 當(dāng)承座區(qū)段與閥座區(qū)段分離開時(shí)，噴射器將流入到燃料腔中的燃料經(jīng) 噴射孔進(jìn)行噴射；座壓在閥座區(qū)段上的承座區(qū)段的承座直徑Ds、噴射孔入口部分與面對 著入口部分的頂端區(qū)段之間的軸向距離A、以及燃料腔中凹陷部分上內(nèi)側(cè)區(qū) 域與面對著內(nèi)側(cè)區(qū)域的頂端區(qū)段之間的軸向距離B滿足不等式-0.048SA/Ds幼.18，以及B/DsS0.18，其中，內(nèi)側(cè)區(qū)域位于噴射孔入口部分 的徑向內(nèi)側(cè)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其特征在于-閥件的頂端區(qū)段被制成斜面形狀或球面形狀，其從承座區(qū)段的下端以環(huán)形的形狀向內(nèi)側(cè)擴(kuò)展；以及 燃料腔滿足不等式B〈A。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其特征在于 在凹陷部分的內(nèi)側(cè)區(qū)域上制有階梯形部分，其在朝向頂端區(qū)段的軸向上延伸；以及燃料腔滿足不等式B〈A。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其特征在于 噴射孔的入口部分被沿著單一環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行布置；以及 各個(gè)噴射孔入口部分之間的間距Dp滿足不等式1. 5《Ds/DpS3。
17、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其特征在于各個(gè)噴射孔的入口部分被布置在同一個(gè)虛擬的圓上，該圓的圓心與閥 體的中心軸線重合；以及虛擬圓的直徑Dp滿足不等式1.5SDS/Dp《3。
18、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其特征在于凹陷部分上制出噴射孔的部分的厚度t與噴射孔直徑d之間滿足不等式1.25^t/d《3。
19、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其特征在于-噴射孔的軸向是傾斜的，以使得噴射孔出口部分所處位置較噴射孔入口部分的位置離閥體的中心軸線更遠(yuǎn)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其特征在于 噴射孔的入口部分具有拐角，在該拐角處，噴射孔的噴射孔內(nèi)周面與凹陷部分中所形成內(nèi)周面上的內(nèi)周凹陷表面部分相交；以及位于拐角處的拐角部分處于靠近閥座區(qū)段的一側(cè)，該拐角部分具有曲 面，其將內(nèi)周凹陷表面部分與噴射孔內(nèi)周面平滑地連接起來。
21、 根據(jù)權(quán)利要求1到20之一所述的噴射器，其特征在于 凹陷部分上制有噴射孔的部分被制成具有平面和球面，平面作為噴射孔入口部分一側(cè)的端面，球面作為噴射孔出口部分一側(cè)的另一端面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴射器。由噴射器閥體凹陷部分與閥件頂端區(qū)段所形成的燃料腔被設(shè)計(jì)成這樣使得閥件座壓在制于閥體內(nèi)周表面上的閥座區(qū)段上的承座區(qū)段的承座直徑Ds、軸向距離A、以及軸向距離B滿足下列不等式0.048≤A/Ds≤0.18，以及B/Ds≤0.18，其中，軸向距離A是指制在凹陷部分中的噴射孔入口部分與面對著燃料腔中入口部分的閥件頂端區(qū)段之間的軸向距離，距離B是指凹陷部分中內(nèi)側(cè)區(qū)域與面對著內(nèi)側(cè)區(qū)域的頂端區(qū)段之間的軸向距離，其中的內(nèi)側(cè)區(qū)域在燃料腔中位于噴射孔入口部分的徑向內(nèi)側(cè)。
文檔編號F02M61/00GK101545438SQ200910130160
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者加藤典嗣, 柴田仁, 西脅豐治 申請人:株式會社電裝