用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射裝置制造方法
【專利摘要】一種燃料噴射閥（21）設(shè)置有多個噴射孔（25），當氣缸（2）的中心軸線（CL）延伸的方向為上下方向時，所述多個噴射孔在左右方向上間隔開地配置，使得所述多個噴射孔（25）呈放射狀地定向。所述多個噴射孔（25）構(gòu)造成使得，當在限定所述噴射孔各自的噴射方向的多條噴射軸線（Axf）之中兩條相鄰的噴射軸線之間形成的角度為夾角時，由與氣缸（2）的中心軸線最接近的兩條噴射軸線形成的夾角（θ1）是所有的夾角（θ1，θ2，θ3）之中最小的。
【專利說明】用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射裝置，該燃料噴射裝置包括將燃料噴射到氣缸內(nèi)的燃料噴射閥。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請公報N0.2005-54733 (JP2005-54733A)記載了一種包括具有多孔噴嘴的燃料噴射閥的燃料噴射裝置。根據(jù)JP2005-54733A的燃料噴射裝置在活塞的動量低的條件下利用如下特性:當噴霧間距離短且燃料壓力高時，多孔噴嘴在噴射方向上的下游的空間內(nèi)的燃料密度變高并且燃料噴霧群整體的穿透能力提高。
[0003]一般而言，噴霧特性取決于每個噴嘴特定的規(guī)格，例如噴射孔形狀、噴霧擴散角度和噴射方向。一些特性根據(jù)燃料壓力而改變。然而，難以使噴霧形狀隨燃料壓力改變。也即，難以通過改變?nèi)剂蠅毫Χx擇性地形成不同的噴霧形狀，例如中空噴霧形狀和實心噴霧形狀。在中空噴霧形狀中，在中央部的燃料密度比在中央部的外側(cè)的燃料密度低。在實心噴霧形狀中，燃料密度在中央部和中央部的外側(cè)之間不存在明顯差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種能夠使噴霧形狀隨燃料壓力改變的用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴
射裝置。
[0005]本發(fā)明的一方面涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射裝置。所述燃料噴射裝置包括:燃料噴射閥，所述燃料噴射閥將燃料噴射到所述內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸內(nèi)，所述內(nèi)燃發(fā)動機在所述氣缸內(nèi)設(shè)置有火花塞；和燃料壓力控制單元，所述燃料壓力控制單元控制供給到所述燃料噴射閥的燃料的壓力。在所述燃料噴射裝置中，所述燃料噴射閥設(shè)置有多個噴射孔，當所述氣缸的中心軸線延伸的方向為上下方向(豎向)時，所述多個噴射孔在左右方向(橫向)上間隔開地配置，使得所述多個噴射孔呈放射狀地定向，并且所述多個噴射孔構(gòu)造成使得，當在限定所述噴射孔各自的噴射方向的多條噴射軸線之中兩條相鄰的噴射軸線之間形成的角度為夾角時，由與所述氣缸的中心軸線最接近的兩條噴射軸線形成的夾角是所有的所述夾角之中最小的。
[0006]較小夾角提供了比在較大夾角的情況下的噴霧間距離短的噴霧間距離。利用根據(jù)本發(fā)明的該方面的燃料噴射裝置，從各個噴射孔噴射的多股燃料噴霧在氣缸內(nèi)配置成使得在中央部的噴霧間距離比在中央部的外側(cè)的噴霧間距離短。當供給到燃料噴射閥的燃料的壓力低時，即使在中央部的噴霧間距離短，兩股相鄰的燃料噴霧也不會會合。因此，當所述多股燃料噴霧共同被視為一股燃料噴霧時，該一股燃料噴霧具有中空噴霧形狀，其中在中央部的燃料密度比在中央部的外側(cè)的燃料密度低。另一方面，當燃料壓力高時，在中央部的噴霧間距離變得更短，藉此所述兩股燃料噴霧會合。因此，所述一股燃料噴霧具有實心噴霧形狀，其中燃料密度在中央部和中央部的外側(cè)之間不存在明顯差異。這樣，能通過適當?shù)乜刂乒┙o到燃料噴射閥的燃料的壓力來改變噴霧形狀。[0007]所述燃料噴射閥可構(gòu)造成使得，當從各個噴射孔噴射的多股燃料噴霧共同被視為一股燃料噴霧時，使所述一股燃料噴霧的噴霧長度的變化率改變的特定燃料壓力值處在燃料壓力的變化范圍內(nèi)。所述燃料壓力控制單元可將供給到所述燃料噴射閥的燃料的壓力控制成根據(jù)所述內(nèi)燃發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)使燃料狀態(tài)在燃料壓力高于或等于所述特定燃料壓力值的狀態(tài)和燃料壓力低于所述特定燃料壓力值的狀態(tài)之間切換。當所述多股燃料噴霧會合時，與燃料噴霧尚未會合時相比，燃料噴霧的穿透能力變高且因此噴霧長度變長。亦即，噴霧長度的變化率在燃料噴霧會合前后不同，從而使在中央部的兩股燃料噴霧開始會合的燃料壓力對應(yīng)于所述特定燃料壓力值。因而，通過使燃料狀態(tài)在燃料壓力低于所述特定燃料壓力值的狀態(tài)和燃料壓力高于或等于所述特定燃料壓力值的狀態(tài)之間切換，能選擇性地形成中空噴霧形狀和實心噴霧形狀。一般而言，存在中空噴霧形狀合適的內(nèi)燃發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)和實心噴霧形狀合適的內(nèi)燃發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，通過如上所述根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)改變?nèi)剂蠅毫?，能選擇適合于內(nèi)燃發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的噴霧形狀。
[0008]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射裝置中，從各個噴射孔噴射的多股燃料噴霧在氣缸內(nèi)配置成使得在中央部的噴霧間距離比在中央部的外側(cè)的噴霧間距離短。因此，能通過適當?shù)乜刂迫剂蠅毫砀淖儑婌F形狀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標記表示相似的要素，并且其中:
[0010]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的燃料噴射裝置所應(yīng)用的內(nèi)燃發(fā)動機的主要部分的剖視圖；
[0011]圖2是示出從箭頭II的方向看的圖1的內(nèi)燃發(fā)動機的示意圖；
[0012]圖3是示出在燃料噴射閥中形成的多個噴射孔的圖示；
[0013]圖4是沿圖3中的線IV-1V截取的剖視圖；
[0014]圖5A是示出當燃料壓力低于特定燃料壓力值時的燃料噴霧的示意圖；
[0015]圖5B是示出當燃料壓力高于或等于特定燃料壓力值時的燃料噴霧的示意圖；
[0016]圖6是示出燃料壓力和噴霧長度之間的關(guān)系的曲線圖；以及
[0017]圖7是示出根據(jù)另一實施例的在燃料噴射閥中形成的多個噴射孔的圖示。
【具體實施方式】
[0018]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的燃料噴射裝置所應(yīng)用的內(nèi)燃發(fā)動機的主要部分的剖視圖。內(nèi)燃發(fā)動機I是能夠裝設(shè)在車輛(未示出)中作為牽引動力源的火花點火式四沖程內(nèi)燃發(fā)動機。內(nèi)燃發(fā)動機I包括多個氣缸2 (圖中僅不出其中一個氣缸2)。氣缸2形成在氣缸體3中。各氣缸2的上端部由氣缸蓋4封閉。活塞5在各氣缸2中設(shè)置成能在其中往復(fù)運動。
[0019]進氣通路9和排氣通路10連接到各氣缸2。進氣通路9包括形成在氣缸蓋4中的進氣口 11，排氣通路10包括形成在氣缸蓋4中的排氣口 12。進氣口 11通過進氣門13打開/關(guān)閉，排氣口 12通過排氣門14打開/關(guān)閉。盡管在圖中未示出，但排氣通路10設(shè)置有三元催化劑。流過排氣通路10的排氣——其為已燃氣體——通過該三元催化劑凈化。[0020]氣缸蓋4設(shè)置有火花塞20，該火花塞在氣缸2的頂面的中央部配置成使得火花塞20的末端面向氣缸2的內(nèi)部。氣缸蓋4還設(shè)置有沿進氣口 11延伸并將燃料噴射到氣缸2內(nèi)的燃料噴射閥21。亦即，如圖2所示，燃料噴射閥21配置成從氣缸2的進氣側(cè)指向氣缸2的排氣側(cè)。燃料噴射閥21是電磁驅(qū)動式燃料噴射閥，且其末端設(shè)置有多個噴射孔。如圖1所示，設(shè)置用于各個氣缸2的燃料噴射閥21連接到共同的輸送管22。通過油泵(未示出)加壓的燃料被引導(dǎo)到輸送管22。輸送管22設(shè)置有調(diào)節(jié)供給到燃料噴射閥21的燃料的壓力的燃料壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)23。燃料噴射閥21和燃料壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)23由發(fā)動機控制單元(ECU)24控制。E⑶24是用于適當?shù)乜刂苾?nèi)燃發(fā)動機I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的計算機。E⑶24從各種傳感器(未示出)接收指示內(nèi)燃發(fā)動機I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的信息，例如轉(zhuǎn)速。利用此類信息，ECU24執(zhí)行預(yù)先準備的各種控制程序，以執(zhí)行燃料噴射控制(包括噴射正時控制和噴射時間(噴射量)控制)以及點火正時控制等。由ECU24執(zhí)行的與本發(fā)明的實施例有關(guān)的控制將在后文描述。
[0021]如圖3和4所示，燃料噴射閥21設(shè)置有總共四個噴射孔25。當氣缸2的中心軸線CL延伸的方向為上下方向時，這些噴射孔25在左右方向上間隔開地配置，使得噴射孔25呈放射狀地定向。注意，圖3中的左右方向?qū)?yīng)于圖1中與繪制圖1的紙面垂直的方向。在本實施例中，噴射孔25在俯視圖中沿直線LI以有等間隔配置。噴射孔25的噴射方向總體被設(shè)定為呈放射狀。由于所述四個噴射孔25是如上所述地構(gòu)造的，故來自噴射孔25的燃料噴霧f在氣缸2中如圖2所示地配置。限定噴射孔25各自的噴射方向的直線稱為噴射軸線Axf，且各自由兩條相鄰的噴射軸線Axf形成的角度稱為夾角Θ 1、Θ 2和Θ 3。在這種情況下，由位置最接近氣缸2的中心軸線的兩條噴射軸線Axf形成的夾角Θ I小于每個其它夾角Θ2和Θ3。在本實施例中，夾角Θ2和Θ 3彼此相等。然而，夾角Θ2和Θ3可彼此不同，只要夾角Θ2和Θ 3均大于在中央部的夾角Θ1即可。
[0022]如從圖2可見，與較大夾角的情況相比，較小夾角提供了兩股相鄰的燃料噴霧之間較短的距離(下文稱為“噴霧間距離”)。因此，從四個噴射孔25噴射的四股燃料噴霧f在氣缸2內(nèi)配置成使得在中央部的噴霧間距離比在中央部的外側(cè)的噴霧間距離短。利用四股燃料噴霧f的這種配置，當供給到燃料噴射閥21的燃料的壓力低時，即使在中央部的噴霧間距離短，兩股相鄰的燃料噴霧也不會會合。因此，如圖5A所示，當四股燃料噴霧f共同被視為一股燃料噴霧F時，燃料噴霧F具有中空噴霧形狀，其中在中央部的燃料密度低于在中央部的外側(cè)的燃料密度。另一方面，當供給到燃料噴射閥21的燃料的壓力高時，在中央部的噴霧間距離變得更短，藉此使兩股燃料噴霧f會合。因此，如圖5B所示，燃料噴霧F具有實心噴霧形狀，其中燃料密度在中央部和中央部的外側(cè)之間不存在明顯差異。當多股燃料噴霧f會合時，燃料噴霧的穿透能力變得高于會合之前。因而，如圖5B所示，會合之后的燃料噴霧F的噴霧長度I比圖5A所示的會合之前長。
[0023]圖6示出燃料壓力和噴霧長度之間的關(guān)系。在圖6中，實線表示本實施例，虛線表示在左右方向上燃料密度均勻的比較示例。如從圖6顯而易見的，當供給到燃料噴射閥21的燃料的壓力變化時，使噴霧長度的變化率改變的特定燃料壓力值Pc處在燃料壓力的變化范圍內(nèi)。可設(shè)想，該特定燃料壓力值Pc對應(yīng)于使在燃料噴霧F的中央部的兩股燃料噴霧f開始會合的燃料壓力。因而，通過使燃料狀態(tài)在燃料壓力低于特定燃料壓力值Pc的狀態(tài)和燃料壓力高于或等于特定燃料壓力值Pc的狀態(tài)之間切換，能使噴霧形狀在圖5A所示的中空噴霧形狀和圖5B所示的實心噴霧形狀之間改變。一般而言,存在中空噴霧形狀合適的內(nèi)燃發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)和實心噴霧形狀合適的內(nèi)燃發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)。因而，通過如上所述根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)改變?nèi)剂蠅毫?，能選擇適合于內(nèi)燃發(fā)動機I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的噴霧形狀。
[0024]接下來，將描述由E⑶24執(zhí)行的燃料壓力控制的一個示例。當內(nèi)燃發(fā)動機I處于應(yīng)當在火花塞20附近形成分層的空氣/燃料混合物以提高可點燃性的狀態(tài)時，ECU24操作燃料壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)23來控制燃料壓力低于特定燃料壓力值Pc，由此使燃料噴霧F的噴霧形狀變成中空噴霧形狀(見圖5A)。在這種情況下，在火花塞20附近形成燃料濃度局部高的分層的空氣/燃料混合物。此外，由于中空噴霧形狀抑制了燃料與火花塞20的碰撞，故避免了火花塞20的點火不良。當內(nèi)燃發(fā)動機I處于其輸出應(yīng)當增大的狀態(tài)時，ECU24操作燃料壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)23來控制燃料壓力高于或等于特定燃料壓力值Pc，由此使燃料噴霧F的噴霧形狀變成實心噴霧形狀(見圖5B)。在這種情況下，燃料噴霧F的穿透能力高，因此噴流效果提高了內(nèi)燃發(fā)動機I的燃燒效率，這有助于改善內(nèi)燃發(fā)動機I的輸出。本實施例中ECU24和燃料壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)23的組合用作根據(jù)本發(fā)明的燃料壓力控制單元。
[0025]本發(fā)明并不限于以上實施例，而是能以本發(fā)明的范圍內(nèi)的各種形式來實施。在以上實施例中，四個噴射孔在俯視圖中呈直線排列；然而，噴射孔的數(shù)量不受限制。此外，噴射孔無需呈直線排列，只要當在俯視圖中從上方看氣缸時在氣缸內(nèi)延伸的噴射軸線形成夾角為使得在中央部的夾角小于其它夾角即可。例如，本發(fā)明能以四個噴射孔如圖7所示在俯視圖中不呈直線排列的形式來實施。此外，多個噴射孔的尺寸和形狀可相同或不同。
【權(quán)利要求】
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射裝置，其特征在于包括: 燃料噴射閥，所述燃料噴射閥將燃料噴射到所述內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸內(nèi)，所述內(nèi)燃發(fā)動機在所述氣缸內(nèi)設(shè)置有火花塞；和 燃料壓力控制單元，所述燃料壓力控制單元控制供給到所述燃料噴射閥的燃料的壓力，其中 所述燃料噴射閥設(shè)置有多個噴射孔，當所述氣缸的中心軸線延伸的方向為上下方向時，所述多個噴射孔在左右方向上間隔開地配置，使得所述多個噴射孔呈放射狀地定向，并且 所述多個噴射孔構(gòu)造成使得，當在限定所述噴射孔各自的噴射方向的多條噴射軸線之中兩條相鄰的噴射軸線之間形成的角度為夾角時，由與所述氣缸的中心軸線最接近的兩條噴射軸線形成的所述夾角是所有的所述夾角之中最小的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射裝置，其中 所述燃料噴射閥構(gòu)造成使得，當從各個噴射孔噴射的多股燃料噴霧共同被視為一股燃料噴霧時，使所述一股燃料噴霧的噴霧長度的變化率改變的特定燃料壓力值處在燃料壓力的變化范圍內(nèi)，并且 所述燃料壓力控制單元將供給到所述燃料噴射閥的燃料的壓力控制成根據(jù)所述內(nèi)燃發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)使燃料狀態(tài)在燃料壓力高于或等于所述特定燃料壓力值的狀態(tài)和燃料壓力低于所述特定燃料壓力值的狀態(tài)之間切換。
【文檔編號】F02M61/18GK103534477SQ201280022247
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月12日
【發(fā)明者】槍野素成 申請人:豐田自動車株式會社