專利名稱：流體噴射噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將例如燃油的流體噴射到內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)的流體噴射噴嘴。
背景技術(shù)：
圖6描述了燃油噴射噴嘴的一個(gè)示例，其安裝在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的共軌用噴油器中(參見JP-2004-27955-A)。
燃油噴射噴嘴由噴嘴主體100和噴針110組成。
噴嘴主體100具有容納噴針110的導(dǎo)向孔120。錐形的閥座表面130形成于導(dǎo)向孔120的下端部分上。此外，囊狀腔室140在閥座表面130的下游側(cè)是中空的。噴射孔150在囊狀腔室140的內(nèi)周表面上開口。
噴針110在其前端部分上設(shè)置有第一錐形表面160和第二錐形表面170，其錐角彼此不同，且在分界線(脊線)上具有閥座線180，其中第一錐形表面160和第二錐形表面170在該分界線處彼此相交。閥座線180在噴針110的閥關(guān)閉時(shí)間內(nèi)座靠在閥座表面130上，以中斷噴射孔150和燃油通道190之間的連通。
圖7示出了使用燃油噴射噴嘴的噴油器的示例。
噴油器設(shè)置有和噴針110一體移動(dòng)的控制活塞200、形成在控制活塞200上方的控制腔室210、打開和關(guān)閉出口(其與控制腔室210的低壓側(cè)相連通)的電磁閥220等。
在上述噴油器中，作用在噴針110的下表面上的液壓力作為閥開啟力F1(液壓強(qiáng)×噴針110的壓力承受面積)向上推動(dòng)噴針110到閥開啟側(cè)，且作用在控制活塞200的上端表面上的控制腔室210中液壓力(液壓強(qiáng)×控制活塞200的壓力承受面積)和推動(dòng)噴針110的彈簧力作為閥關(guān)閉力F2將噴針110推動(dòng)到閥關(guān)閉側(cè)。當(dāng)控制腔室210的出口由電磁閥220打開時(shí)，控制腔室210中的燃油向外流出到低壓側(cè)，以減少作用在噴針110上的閥關(guān)閉力。這樣，當(dāng)閥開啟力F1超過閥關(guān)閉力F2時(shí)，噴針110提升，從而燃油從噴射孔150中噴出。
當(dāng)前，從提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率的角度看，理想地是增加共軌用噴油器中的燃油噴射壓力。然而，當(dāng)燃油噴射壓力增加時(shí)，過量的力會(huì)作用在燃油噴射噴嘴的閥座部分(即閥座線180座靠在閥座表面130上的一部分)上，從而在使用中閥座部分會(huì)磨損，且就在噴射開始之后作用在噴嘴100的下表面上的液壓力會(huì)增加。結(jié)果使得，噴針110的提升速度會(huì)增加，使得產(chǎn)生如圖8所示的問題，即磨損之后的噴射率(由實(shí)線表示)從最初的噴射率(由虛線表示)處改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述問題而做出，其目的是提供一種燃油噴射噴嘴，其通過增加推動(dòng)噴針到其提升側(cè)的液壓力來(lái)限制由于閥座部分的磨損而帶來(lái)的噴射率變化。
流體噴射噴嘴包括噴嘴主體和噴針。噴嘴主體具有在其中沿軸向延伸的導(dǎo)向孔、形成于導(dǎo)向孔的前端部分上呈錐形的閥座表面、位于閥座表面下游側(cè)的囊狀腔室、以及朝向囊狀腔室開口的噴射孔。噴針可滑動(dòng)地插入到導(dǎo)向孔中，用于可打開和關(guān)閉噴射孔。
噴針的前端部分設(shè)置有第一錐形表面、第二錐形表面和凹口。第一錐形表面、第二錐形表面在其兩者之間形成閥座線；其中，當(dāng)噴針關(guān)閉噴射孔時(shí)，該閥座線與閥座表面接觸。第一錐形表面和閥座表面之間的間隙隨著朝向噴射孔而逐漸變窄。第二錐形表面和閥座表面之間的間隙隨著朝向噴射孔而逐漸變寬。凹口沿軸向從第一錐形表面的上游端延伸至與第二錐形表面相反的一側(cè)，以面朝閥座表面。


通過以下優(yōu)選實(shí)施例以及結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征將變得清楚，其中圖1是放大剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的流體噴射噴嘴的前端部分；圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的流體噴射噴嘴的總體剖視圖；圖3是噴油器的整體剖視圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的流體噴射噴嘴；圖4是放大剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的流體噴射噴嘴的前端部分；圖5是放大剖視圖，顯示了根據(jù)第二實(shí)施例的流體噴射噴嘴的前端部分；圖6是傳統(tǒng)流體噴射噴嘴的前端部分的放大剖視圖；圖7是噴油器的整體剖視圖，其安裝有傳統(tǒng)的流體噴射噴嘴；以及圖8是波形圖，其顯示了在傳統(tǒng)流體噴射噴嘴中噴射率的變化與閥座部分的磨損之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
圖1是放大剖視圖，顯示了流體噴射噴嘴1的前端部分。圖2是流體噴射噴嘴1的總體剖視圖。
根據(jù)第一實(shí)施例的燃油噴射噴嘴(以下稱為噴嘴1)例如被用于連接到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用的共軌用噴油器2上。
首先，基于圖3來(lái)描述噴油器2的結(jié)構(gòu)。
噴油器2包括根據(jù)本發(fā)明的噴嘴1、噴嘴支架3、控制活塞4、電磁閥5等。
噴嘴1由噴嘴主體6和插入到噴嘴主體6中的噴針7組成。噴針7承受著彈簧8(其容納在噴嘴支架3中)的載荷，從而被推動(dòng)到閥關(guān)閉側(cè)(在圖3中向下方向)。
噴嘴支架3設(shè)置有管接頭3a，且通過連接到管接頭3a上的燃油管(未示)從共軌中供應(yīng)高壓燃油。桿式過濾器9容納在管接頭3a中，以去除燃油中包含的外來(lái)物質(zhì)。
在噴嘴支架3中設(shè)置有圓筒形孔10，其容置著控制活塞4；燃油通道11，其將從共軌供應(yīng)的高壓燃油引導(dǎo)至噴嘴1；燃油通道13，其將高壓燃油引導(dǎo)至控制活塞4上方的控制腔室12；排出通道14，其排出過量的燃油；等等。
控制活塞4可滑動(dòng)地插入到噴嘴支架3的圓筒形孔10中，以使得控制腔室12中的燃油壓力作用在控制活塞4的上端表面上，從而沿圖紙中向下的方向推動(dòng)控制活塞4。壓力銷15一體地設(shè)置在控制活塞4的控制腔室相反側(cè)。壓力銷15的下端表面接觸噴針7的上端表面。
控制腔室12通過設(shè)置在孔板16中的入口孔而與燃油通道13相連通，且與設(shè)置在孔板16中的出口孔相連通?？装?6位于噴嘴支架3的上端部分上，從而位于噴嘴支架3和電磁閥5之間。
電磁閥5由開啟和關(guān)閉出口孔的閥元件17、保持閥元件17的電樞18、將電樞18推動(dòng)到閥元件17關(guān)閉出口孔所在一側(cè)(在圖中向下方向)的彈簧19、通過電磁力驅(qū)動(dòng)電樞18的螺線管20，等等。
當(dāng)螺線管20斷路時(shí)，電樞18被彈簧19推動(dòng)且閥元件17被推動(dòng)到孔板16的上端表面上，以使得電磁閥5關(guān)閉出口孔。當(dāng)螺線管20通電時(shí)，電樞18克服彈簧19的推力而沿圖中向上方向被吸引，以使得閥元件17抬升離開孔板16的上端表面，以打開出口孔。
以下，詳細(xì)描述第一實(shí)施例的噴嘴1。
如圖2所述，在噴嘴主體6中形成有導(dǎo)向孔21，其容置著噴針7；燃油通道22，其將燃油引導(dǎo)至導(dǎo)向孔21；噴射孔23，其在噴針7的抬升時(shí)間內(nèi)噴射燃油；等等。
導(dǎo)向孔21從噴嘴主體6的上端表面朝向噴嘴主體6的前端部分開孔。錐形閥座表面24形成在導(dǎo)向孔21的前端部分上。此外，囊狀腔室25形成在閥座表面24的下游側(cè)。蓄油室26形成在導(dǎo)向孔21的路線上。
燃油通道22的上游端在噴嘴主體6的上端表面上開口，以連接到燃油通道11(其在噴嘴支架3的下端表面上開口，參考圖3)上。燃油通道22的下游端連接到蓄油室26上。
如圖1所述，噴射孔23被設(shè)置成貫穿噴嘴主體6的前端壁部分(其形成囊狀腔室25的周圍部分)。噴射孔23的入口(上游側(cè)開口部分)在囊狀腔室25的內(nèi)周上開口，且出口(下游側(cè)開口部分)在前端壁部分的外周表面上開口。
噴針7設(shè)置有滑動(dòng)部分7a，其在圖面中比蓄油室26要靠上的部分中可滑動(dòng)地插入到導(dǎo)向孔21中；壓力承受部分7b，其在蓄油室26中承受油壓；軸部分7c，其在圖面中比蓄油室26要靠下的部分中插入到導(dǎo)向孔21中，以形成間隙；等等。
軸部分7c的外徑略微小于滑動(dòng)部分7a的外徑，以確保在導(dǎo)向孔21的內(nèi)周表面和軸部分7c的外周表面之間形成環(huán)形間隙(該間隙被稱為燃油通道27)。如圖1所述，軸部分7c的前端部分設(shè)置有閥座線28，其在噴針7的閥關(guān)閉時(shí)間內(nèi)座靠在閥座表面24上；位于閥座線28上游側(cè)的第一錐形表面29；以及位于閥座線28下游側(cè)的第二錐形表面30。
在閥座線28的上游側(cè)，第一錐形表面29在其和閥座表面24之間形成孔隙，且錐角略微小于閥座表面24的閥座角(擴(kuò)展角，spreadangle)，以使得該孔隙隨著向下而逐漸變窄。具體地，閥座表面24與第一錐形表面29之間的角度差α1設(shè)定成0°＜α1≤1°。
在閥座線28的下游側(cè)，第二錐形表面30在其和閥座表面24之間形成孔隙，且錐角略微大于閥座表面24的閥座角，以使得該孔隙隨著向下而逐漸加寬。具體而言，閥座表面24和第二錐形表面30之間的角度差α2位于如下范圍0°＜α2≤1°。
軸部分7c的前端部分設(shè)置有凹口31，其位于起點(diǎn)(origin)A(其位于第一錐形表面29的上游端)處開始的一定范圍內(nèi)，以面朝閥座表面24。如圖1所述，例如通過以臺(tái)階的方式去除軸部分7c的周邊，來(lái)使圓柱形部分7d的外徑小于第一錐形表面29的上游側(cè)(圖面中上側(cè))處的軸部分7c的外徑，從而形成凹口31。
閥座線28的外徑D1和第一錐形表面29的上游端(起點(diǎn)A)處的外徑D2滿足以下關(guān)系(1)D1≤D2≤D1+0.2mm......(1)囊狀腔室25的入口的內(nèi)徑D3和第二錐形表面30的下游端外徑D4滿足以下關(guān)系(2)D3≤D4≤D3+0.1mm......(2)以下，描述噴油器2的操作。
當(dāng)電磁閥5的螺線管20通電時(shí)，電樞18被電磁所吸引，以使得閥元件17打開出口孔。這樣，控制腔室12中的燃油流經(jīng)出口孔，且從排出通道14排出到下游側(cè)(例如油箱)。相應(yīng)地，在控制腔室12中的油壓減少。當(dāng)將噴針7向上推動(dòng)到閥開啟側(cè)的液壓力超過推動(dòng)噴針7到閥關(guān)閉側(cè)的力(作用在控制活塞4的上端表面上的控制腔室12中燃油壓力+彈簧8的推力)時(shí)，噴針7向上提升。結(jié)果使得，燃油通過閥座線28和閥座表面24之間的間隙從燃油通道27流到囊狀腔室25內(nèi)，且從噴射孔23噴射到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體內(nèi)。
之后，螺線管20停止通電，從而停止了電磁吸引力。這樣，電樞18被彈簧19向回推動(dòng)，從而閥元件17關(guān)閉了出口孔，以中斷控制腔室12和排出通道14之間的連通。因此，在控制腔室12中的燃油壓力增加。當(dāng)推動(dòng)噴針7到閥關(guān)閉側(cè)的力超過向上推動(dòng)噴針7到閥開啟側(cè)的液壓力時(shí)，噴針7被向回推動(dòng)。結(jié)果使得，噴針7的閥座線28座靠在閥座表面24上，以使得中斷燃油通道27和囊狀腔室25的連通，從而停止噴射。
在第一實(shí)施例中描述的噴嘴1在噴針7的前端部分上設(shè)置有凹口31，以使得有可能將孔隙的起點(diǎn)相對(duì)于閥座表面24設(shè)置成更靠近閥座線28。也就是說，就在噴針7開始提升之后，孔隙從第一錐形表面29的上游端(即凹口31的起點(diǎn)A)到閥座線28的范圍內(nèi)形成在噴針7和閥座表面24之間。這樣，第一錐形表面29具有這樣的壓力分布，即壓力從上游端朝向閥座線28逐漸減少。
在凹口31和閥座表面24之間沒有形成孔隙，以使得在凹口31的上端表面31a(形成在軸部分7c和圓筒形部分7b之間的臺(tái)階表面)上的壓力分布恒定，且高壓(供應(yīng)到噴嘴1上的高壓燃油的壓力)作用在整個(gè)上端表面31a上。
因此，與不具有凹口31的噴針相比，作用在噴針7下表面上的液壓力(即向上推動(dòng)噴針7的液壓力)增加，以使得有可能限制由于閥座線28或閥座表面24的磨損而噴射率的變化。
此外，閥座表面24和第一錐形表面29之間的角度差α1被設(shè)定為1°或更小，以使得有可能當(dāng)閥座線28座靠在閥座表面24上時(shí)減少表面壓力，以限制閥座線28的磨損和閥座表面24的磨損。
以相類似的方式，閥座表面24和第二錐形表面30之間的角度差α2被設(shè)定為1°或更小，以使得有可能當(dāng)閥座線28座靠在閥座表面24上時(shí)減少表面壓力，從而限制閥座線28的磨損和閥座表面24的磨損。此外，通過將α2設(shè)定為1°或更小，作用在噴針7的下表面上的力(即向上推動(dòng)噴針7的液壓力)不太易于釋放，以限制液壓力的減少。
此外，第一錐形表面29設(shè)置在閥座線28的上游側(cè)，且第一錐形表面29的上游端的外徑D2和閥座線28的外徑D1根據(jù)上述公式(1)進(jìn)行設(shè)定，以使得有可能限制閥座線28和閥座表面24的磨損且增加作用在凹口31上的液壓力。
此外，囊狀腔室25的入口的內(nèi)徑D3和第二錐形表面30的下游端外徑D4根據(jù)上述公式(2)進(jìn)行設(shè)定，以使得作用在噴針7的下表面上的壓力(即向上推動(dòng)噴針7的液壓力)就在噴針7開始提升之后變得易于釋放，以限制向上推動(dòng)噴針7的液壓力的減少。
(第二實(shí)施例)圖4是放大剖視圖，顯示了噴嘴1的前端部分。
如圖4所示，根據(jù)第二實(shí)施例的噴嘴1在噴針7的前端(即在第二錐形表面30的下游側(cè))設(shè)置有突伸部分32。當(dāng)閥座線28座靠在閥座表面24上時(shí)，突伸部分32插入到囊狀腔室25中，以在之間形成孔隙。
此外，即使在噴針7的較短提升時(shí)間(其小于預(yù)定量)內(nèi)，突伸部分32不會(huì)移出囊狀腔室25，以使得重疊長(zhǎng)度L(即突伸部分32和囊狀腔室25沿軸向彼此重疊以形成孔隙的長(zhǎng)度)被設(shè)定成等于或大于噴針7的較小提升量，以維持之間的孔隙。
在噴針7的較小提升時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生于閥座線28和閥座表面24之間的最小開口面積S0和所有的噴射孔23的整個(gè)開口面積S1滿足以下關(guān)系(3)S0≤S1......(3)此外，當(dāng)突伸部分32插入到囊狀腔室25中時(shí)形成于突伸部分32和囊狀腔室25之間的間隙面積S2滿足以下關(guān)系(4)
S2≤S1......(4)通過上述結(jié)構(gòu)，至少直到噴針7提升較小時(shí)為止，孔隙維持在突伸部分32和囊狀腔室25之間，以使得在噴針7提升較小的期間有可能限制向上推動(dòng)噴針7的液壓力的減少。此外，如同第一實(shí)施例一樣，通過在噴針7的前端部分處設(shè)置凹口31，向上推動(dòng)噴針7的液壓力增加，從而得到這樣一個(gè)效果以限制由于閥座線28或閥座表面24的磨損而導(dǎo)致噴射率變化。
第二實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)(即在該結(jié)構(gòu)中，突伸部分32設(shè)置在噴針7的前端部分處，以通過將突伸部分32插入到囊狀腔室25中形成孔隙)可應(yīng)用于如圖5所示的噴嘴，其在噴針7的前端部分處不具有凹口31。
本發(fā)明的說明僅僅是示例性地，因而不偏離本發(fā)明主旨的各種變化都落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。上述變化不視為偏離本發(fā)明的主旨和精神。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射噴嘴(1)，包括噴嘴主體(6)，其具有在其中沿軸向延伸的導(dǎo)向孔(21)、形成于導(dǎo)向孔(21)的前端部分上呈錐形的閥座表面(24)、位于閥座表面(24)下游側(cè)的囊狀腔室(25)、以及朝向囊狀腔室(25)開口的噴射孔(23)；和可滑動(dòng)地插入到導(dǎo)向孔(21)中的噴針(7)，其可打開和關(guān)閉噴射孔(23)，其特征在于，噴針(7)的前端部分設(shè)置有第一錐形表面(29)和第二錐形表面(30)，在其兩者之間形成閥座線(28)；當(dāng)噴針(7)關(guān)閉噴射孔(23)時(shí)，該閥座線(28)與閥座表面(24)接觸；第一錐形表面(29)和閥座表面(24)之間的間隙隨著朝向噴射孔(23)而逐漸變窄，且第二錐形表面(30)和閥座表面(24)之間的間隙隨著朝向噴射孔(23)而逐漸變寬；以及凹口(31)，其沿軸向從第一錐形表面(29)的上游端延伸至與第二錐形表面(30)相反的一側(cè)，以面朝閥座表面(24)。
2.如權(quán)利要求1所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于相對(duì)于軸向，閥座表面(24)的傾角與第一錐形表面(29)的傾角之間的差α1設(shè)定在以下范圍內(nèi)0°＜α1≤1°。
3.如權(quán)利要求1所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于相對(duì)于軸向，閥座表面(24)的傾角與第二錐形表面(30)的傾角之間的差α2設(shè)定在以下范圍內(nèi)0°＜α2≤1°。
4.如權(quán)利要求1-3中任一所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于閥座線(28)的外徑D1和第一錐形表面(29)的上游端的外徑D2滿足以下關(guān)系D1≤D2≤D1+0.2mm。
5.如權(quán)利要求1-3中任一所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于囊狀腔室(25)的入口的內(nèi)徑D3和第二錐形表面(30)的下游端的外徑D4滿足以下關(guān)系D3≤D4≤D3+0.1mm。
6.一種流體噴射噴嘴(1)，包括噴嘴主體(6)，其具有在其中沿軸向延伸的導(dǎo)向孔(21)、形成于導(dǎo)向孔(21)的前端部分上呈錐形的閥座表面(24)、位于閥座表面(24)下游側(cè)的囊狀腔室(25)、以及朝向囊狀腔室(25)開口的噴射孔(23)；和可滑動(dòng)地插入到導(dǎo)向孔(21)中的噴針(7)，其可打開和關(guān)閉噴射孔(23)，其特征在于，噴針(7)的前端部分設(shè)置有第一錐形表面(29)和第二錐形表面(30)，在其兩者之間形成閥座線(28)；當(dāng)噴針(7)關(guān)閉噴射孔(23)時(shí)，該閥座線(28)與閥座表面(24)接觸；第一錐形表面(29)和閥座表面(24)之間的間隙隨著朝向噴射孔(23)而逐漸變窄，且第二錐形表面(30)和閥座表面(24)之間的間隙隨著朝向噴射孔(23)而逐漸變寬；以及突伸部分(32)，其位于第二錐形表面(30)的下游側(cè)以插入到囊狀腔室(25)中，從而在座靠線(28)接觸閥座表面(24)時(shí)在突伸部分(32)與囊狀腔室(25)之間形成孔隙。
7.如權(quán)利要求6所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于當(dāng)噴針(7)的抬升量位于預(yù)定高度范圍內(nèi)時(shí)，所述突伸部分(32)沿軸向的長(zhǎng)度可維持所述孔隙。
8.如權(quán)利要求6或7所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于當(dāng)突伸部分(32)插入到囊狀腔室(25)時(shí)，噴射孔(23)的開口面積S1和突伸部分(32)與囊狀腔室(25)之間的間隙的橫截面積S2滿足以下關(guān)系S2≤S1。
9.如權(quán)利要求1所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于所述噴針(7)設(shè)置有突伸部分(32)，其位于第二錐形表面(30)的下游側(cè)以插入到囊狀腔室(25)中，從而在座靠線(28)接觸閥座表面(24)時(shí)在突伸部分(32)與囊狀腔室(25)之間形成孔隙。
10.如權(quán)利要求9所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于當(dāng)噴針(7)的抬升量位于預(yù)定高度范圍內(nèi)時(shí)，所述突伸部分(32)沿軸向的長(zhǎng)度可維持所述孔隙。
11.如權(quán)利要求9所述的流體噴射噴嘴(1)，其特征在于當(dāng)突伸部分(32)插入到囊狀腔室(25)時(shí)，噴射孔(23)的開口面積S1和突伸部分(32)與囊狀腔室(25)之間的間隙的橫截面積S2滿足以下關(guān)系S2≤S1。
全文摘要
在流體噴射噴嘴中，噴針的前端部分設(shè)置有第一錐形表面、第二錐形表面和凹口。在第一錐形表面和第二錐形表面之間形成的閥座線與閥座表面接觸。第一錐形表面和閥座表面之間的間隙隨著朝下而逐漸變窄，且第二錐形表面和閥座表面之間的間隙隨著朝下而逐漸變寬。凹口從第一錐形表面的上游端延伸至與第二錐形表面相反的一側(cè)，以面朝閥座表面。
文檔編號(hào)F02M47/02GK1854500SQ20061007514
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者佐光孝治, 足立尚史, 正垣好朗 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝