CN101023263A

CN101023263A - 燃料喷射装置

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Publication number: CN101023263A
Application number: CNA2005800316107A
Authority: CN
Inventors: 石桥光治; 北村猛志; 西村修; 河村清美
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2025-09-22
Also published as: US20080041974A1; CN101023263B; EP1795744A1; JP2006118493A; JP3989495B2; EP1795744A4; WO2006033379A1

Abstract

一种燃料喷射装置(1A)，包括配备有多个喷射孔(12)的喷嘴体(10)、设置在所述喷嘴体内的针阀(20)、燃料(FE)在其中沿所述喷嘴体的内壁面回旋的燃料回旋部(24)以及向燃料施加回旋力并然后将所述燃料导引到所述燃料回旋部的导引部(22)，所述燃料回旋部布置在所述燃料回旋部与喷射孔(12)部分重叠的位置。当针阀处于低提升位置时，所述燃料回旋部与部分喷射孔重叠，使得燃料喷雾形状可形成为具有大喷雾角的扩散喷雾。当针阀处于高提升位置时，燃料喷雾形状可形成为具有小喷雾角的柱状喷雾。

Description

燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机中的燃料喷射装置，并且更具体地涉及一种能够形成扩散喷雾及改变喷雾形状的燃料喷射装置。

背景技术

近来，基于例如柴油发动机或汽油发动机等的内燃机的负荷状态来改变通过喷射孔喷射的燃料的喷雾形状的技术非常活跃。基于内燃机的负荷状态来使燃料喷雾形状最优化改善了燃料燃烧效率和废气排放。

例如，专利文献1公开了一种具有旋流形成构件和圆筒状旋流形成室的燃料喷射装置，所述旋流形成构件和圆筒状旋流形成室位于支座部的上游侧，该支座部位于针阀和喷嘴体之间。所述装置基于内燃机的负荷状态来改变针阀的提升量，由此调节连接到旋流形成室的燃料入口通道中的开度。因此，可以改变经由形成于喷嘴体下端中的喷射孔喷射的喷雾燃料的形状。

专利文献1：日本专利申请公报2000-145584。

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1中公开的装置需要一个设置在针阀和喷嘴体之间的用于形成旋流的特别构件(旋流形成构件)，从而结构复杂。此外，专利文献1中所示的装置具有设置在喷嘴体下端的单个喷射孔。专利文献1没有公开对经由设置在喷嘴体侧部上的多个喷射孔喷射的喷雾燃料的形状进行控制的任何技术。

本发明的目的是提供一种结构简单、配备有多个喷射孔并且可以改变喷雾燃料形状的燃料喷射装置，其中燃料通过所述喷射孔扩散喷雾。

技术方案

通过一种燃料喷射装置实现了上述目的，所述燃料喷射装置的特征在于包括：配备有多个喷射孔的喷嘴体、设置在所述喷嘴体中的针阀、燃料在其中沿所述喷嘴体的内壁面回旋的燃料回旋部、以及向燃料施加回旋力并然后将燃料导引到所述燃料回旋部的导引部，所述燃料回旋部设置在所述燃料回旋部与喷射孔部分重叠的位置。

所述燃料回旋部可包括形成在所述喷嘴体的内壁面和所述针阀的外周面之一上的第一周向槽道。所述导引部可包括形成在所述喷嘴体的内壁面和所述针阀的外周面上的槽道。

在所述周向槽道的上游侧可设置有突起，且导引槽道形成在所述突起中。在所述周向槽道的下游侧可设置有另一个突起。

可设置有阀针移动机构，所述阀针移动机构沿所述针阀的轴向移动所述针阀从而改变所述针阀的提升量，其中：通过所述阀针移动机构，所述针阀能够在具有小提升量的低提升位置和具有大提升量的高提升位置之间移动；以及当所述针阀位于所述低提升位置时，所述第一周向槽道与部分所述喷射孔重叠。

所述燃料回旋部可包括形成在所述针阀的外周面和所述喷嘴体的内壁面之间的环形空间。所述导引部可包括形成在所述喷嘴体的内壁面和所述针阀的外周面之一上的槽道。可设置有阀针移动机构，所述阀针移动机构沿所述针阀的轴向移动所述针阀从而改变所述针阀的提升量，其中：通过所述阀针移动机构，所述针阀能够在具有小提升量的低提升位置和具有大提升量的高提升位置之间移动；以及当所述针阀位于所述低提升位置时，限定有环形空间。

所述针阀在尖端处可具有小尺寸的柱状部，且当所述针阀位于所述低提升位置时所述环形空间可限定于所述柱状部的外周面和所述喷嘴体的内壁面之间。突起可位于所述柱状部的上游侧，且在所述突起中形成有包括在所述导引部内的槽道。

用于整流的第二周向槽道可连接到所述导引部的上游侧。

可设置有与所述燃料回旋部隔开的旋流形成构件，其中所述旋流形成构件具有所述导引部。所述燃料回旋部可为形成在所述喷嘴体的内壁面和所述针阀的外周面之一上的第一周向槽道。可在所述第一周向槽道下游侧设置突起。可进一步包括阀针移动机构，所述阀针移动机构沿所述针阀的轴向移动所述针阀从而改变所述针阀的提升量，其中：通过所述阀针移动机构，所述针阀能够在具有小提升量的低提升位置和具有大提升量的高提升位置之间移动；以及当所述针阀位于所述低提升位置时，所述第一周向槽道与部分所述喷射孔重叠。

所述导引部可包括槽道，所述槽道在燃料入口侧的槽道宽度大于在燃料出口侧的槽道宽度。所述导引部可包括槽道，所述槽道沿燃料回旋方向从上游侧朝向下游侧逐渐变深。

所述第一周向槽道可具有沿所述针阀轴线的横截面，所述横截面的深度从所述针阀的尖端到所述针阀的根端逐渐增加。所述第一周向槽道可具有沿所述针阀轴线的横截面，所述横截面的深度从所述针阀的根端到所述针阀的尖端逐渐增加。

有益效果

依据本发明，所述回旋燃料的燃料回旋部设置成与部分喷射孔重叠，使得喷出燃料的喷雾可形成为具有大喷雾角的扩散喷雾。当燃料回旋部远离喷射孔时，燃料喷雾形状可形成为具有小喷雾角的柱状喷雾。从而，可以仅仅通过调节燃料回旋部与喷射孔之间的位置关系来改变燃料喷雾形状。

附图说明

图1为依据实施方式1的燃料喷射装置1A的喷射孔的周边部分的放大视图；

图2示意性地示出当燃料喷射装置1A的针阀的提升量改变时所观察到的喷雾形状的改变；

图3(A)示意性地示出在低提升时周向槽道与喷射孔入口部之间的位置关系；图3(B)示意性地示出在高提升时周向槽道与喷射孔入口部之间的位置关系；

图4为所示出的燃料喷射装置1A的横截面视图，以利于可视地确认阀针移动机构；

图5为依据实施方式2的燃料喷射装置1B的喷射孔的周边部分的放大视图；

图6为依据实施方式3的燃料喷射装置1C的喷射孔的周边部分的放大视图；

图7为依据实施方式4的燃料喷射装置1D的喷射孔的周边部分的放大视图；

图8为依据实施方式5的燃料喷射装置1E的喷射孔的周边部分的放大视图；

图9为依据实施方式5的燃料喷射装置1E的喷射孔的周边部分的放大视图；

图10为依据实施方式6的燃料喷射装置1F的喷射孔的周边部分的放大视图；

图11为依据实施方式7的燃料喷射装置1G的喷射孔的周边部分的放大视图；

图12(A)和12(B)是用于解释不同实施方式的燃料喷射装置之间的差异的简图；

图13为依据实施方式8的燃料喷射装置1H的喷射孔的周边部分的放大视图；

图14(A)和14(B)是示出依据实施方式9的燃料喷射装置1I的喷射孔的周边部分的简图；

图15(A)和15(B)的是示出依据实施方式10的燃料喷射装置1J的喷射孔的周边部分的简图；

图16(A)和16(B)的是示出依据实施方式11的燃料喷射装置1K的喷射孔的周边部分的简图；

图17为依据实施方式12的燃料喷射装置1L的喷射孔的周边部分的放大视图；

图18(A)和18(B)是设置在针阀中的导引槽道的变例的简图；

图19(A)和19(B)是设置在具有突起的针阀中的导引槽道的变例的简图；

图20(A)和20(B)是位于针阀中的导引槽道的横截面的变例的简图；以及

图21(A)、21(B)和21(C)是针阀中的周向槽道的横截面的变例的简图。

具体实施方式

现在将通过参照附图来描述本发明的多个实施方式。

实施方式1

图1为依据此实施方式的燃料喷射装置1A的喷射孔的周边部分的放大视图。燃料喷射装置1A包括内部限定有大致圆筒形空间的喷嘴体10和设置在喷嘴体10内并沿轴向AX能往复运动地设置的针阀20。

位于喷嘴侧的喷嘴体10的尖端(图1中的下侧)形成为大致锥形。从而，喷嘴体10的内壁面11的上侧为圆筒形，而下端为锥形。锥形内壁面11的上侧部为支座面11ST，针阀20位于该支座面11ST上。相比于支座面11ST而言，喷射孔12形成于更靠近尖端的位置处。多个喷射孔(例如6到12个孔)12径向地布置。喷射孔12沿着喷嘴体10的径向取向，并且以给定的间距沿周向布置。

针阀20的尖端形成为与喷嘴体10的内壁面11相对应的锥形。位于喷嘴体10支座面11ST上的支座部21形成在锥形的尖端部中。当针阀20下降且支座部21接触支座面11ST时限定了关闭状态。如下文将要说明的，燃料喷射装置1A配备有沿轴向AX移动针阀并改变针阀移动程度(提升量)的阀针移动机构。下文的描述假设低提升位置限定为针阀20由阀针移动机构向上移动相对较小的提升量的位置，而高提升位置限定为针阀20向上移动相对较大的提升量的位置。

针阀20具有完整的周向槽道(第一周向槽道)24，相比于支座部21而言，该槽道位于更靠近尖端的位置处，并起到燃料回旋部的作用。周向槽道24通过环形地切去针阀20尖端锥形的外周面而形成。多个相对于轴向AX倾斜的导引槽道22连接到周向槽道24的上部。所述多个导引槽道22向燃料施加回旋力并将燃料导入到燃料回旋部。所述多个导引槽道22通过条状地切去针阀20的外周面而形成，并且其下端连接到周向槽道24的上端。

周向槽道24设置成在低提升位置处重叠喷射孔12的上侧部(部分喷射孔)。也就是说，当沿轴向AX沿高度方向观察时，周向槽道24设置成在低提升位置处重叠喷射孔12的上侧部。优选地，周向槽道24设置成在喷射孔12的上侧重叠1/2到1/3的喷射孔12。

当针阀20的支座部21位于喷嘴体10的支座面11ST上时，通向喷射孔12的燃料FE通道关闭。当针阀20从上述位置移动到具有小提升量的低提升位置时，在喷嘴体10的内壁面11和针阀20之间形成有一微小的间隙。从而，一些燃料FE通过倾斜的导引槽道22流入周向槽道24。倾斜的导引槽道22向燃料FE施加回旋力(图1中用于向左回旋的力)，燃料然后进入周向槽道24。由此，导引槽道22沿统一的流动方向移动燃料FE，燃料FE进入周向槽道24。从而，在周向槽道24中形成燃料FE的旋流。

图2示意性地示出当燃料喷射装置1A的针阀20的提升量改变时所观察到的喷雾形状的改变。左半侧示出低提升时的状态，而右半侧示出高提升时的状态。图3(A)示意性地示出在低提升时周向槽道24与喷射孔12的入口12NP之间的位置关系；图3(B)示意性地示出在高提升时周向槽道24与喷射孔12的入口12NP之间的位置关系。

如图2左半侧和图3(A)所示，在低提升时，周向槽道24与喷射入口12NP的上部重叠，且当回旋的燃料FE进入喷射孔12时导致偏流。从而，从喷射孔12的出口12TP排出的燃料处于具有微粒及大喷雾角的扩散喷雾状态。由此，燃料喷射装置1A可以在低提升位置处形成扩散喷雾的喷雾形状。

相反地，在图2右半侧和图3(B)所示的高提升位置中，周向槽道24与导引槽道22移动到不影响喷射孔12的上侧位置。此时，针阀20和喷嘴体10内壁面11之间的间隙变宽，从而更大量的燃料FE可以不受限制地进入喷射孔12的入口12NP。已经进入喷射孔12的燃料FE笔直地、几乎没有偏流地流向出口12TP。从而，从喷射孔12的出口12TP排出的燃料为具有相对较小的喷雾角的柱状喷雾。

上所述，燃料喷射装置1A可以在低提升位置处实现扩散喷雾，并仅仅通过改变针阀20的提升量来改变喷雾形状。接下来，描述设置在燃料喷射装置1A中的阀针移动机构。图4为所示出的燃料喷射装置1A的横截面视图，以易于可视地确认阀针移动机构。

燃料喷射装置1A具有形成于上端并连接到未示出的燃料管的燃料供给口13。如上所述，燃料喷射装置1A包括喷嘴体10及布置于其中的针阀20。喷嘴体10由中空圆筒形的主体10a以及一体地连接到主体10a端部的喷嘴部10b组成。喷嘴体10的内部具有从主体10a连续地延伸到喷嘴部10b的空间14。从燃料管进入燃料供给口13的燃料FE在空间14内下移并最终通过多个布置在下端处的喷射孔12喷射。

针阀20布置在空间14内。第一磁路M1和第二磁路M2布置在喷嘴体10的主体10a的空间中。第一磁路M1具有由中空圆筒形的第一磁芯M1a和内置于该第一磁芯M1a中的第一线圈M1c构成的第一电磁体(M1a、M1c)。第一磁路M1配备有环形的磁体(衔铁)M1b。针阀20以相对移动的方式位于衔铁M1b的开口中。衔铁M1b通过第一弹簧S1连接到固定于针阀20的止挡构件15，并与针阀20弹性地耦联。

与第一磁路M1相同构造的第二磁路M2设置在第一磁路M1的上侧。第二磁路M2具有由中空圆筒形的第二磁芯M2a和内置于该第二磁芯M2a中的第二线圈M2c构成的第二电磁体(M2a、M2c)。第二磁路M2配备有环形的磁体(衔铁)M2b。针阀20固定在衔铁M2b的开口中。衔铁M2b通过第二弹簧S2与喷射主体10a的上部弹性地耦联。

燃料喷射装置1A配备有用于与其外部形成电连接的连接器16。燃料喷射装置1A通过连接器16连接到其上安装有该燃料喷射装置1A的柴油发动机的ECU(电子控制单元)17。燃料喷射装置1A在ECU17的控制下基于柴油发动机的负载状态受到驱动。当仅有第一磁路M1由ECU17驱动时，实现上述的低提升状态。当第一磁路M1和第二磁路M2都由ECU17驱动时，实现上述的高提升状态。

具有上述构造的燃料喷射装置1A能够仅通过在针阀20的给定位置处形成周向槽道24和导引槽道22并将针阀20移动到低提升位置及高提升位置来控制燃料喷雾形状。实施方式1的燃料喷射装置1A可低成本地制造，因为槽道仅在给定位置处形成于针阀20上。

上述的燃料喷射装置1A可应用于不同的场合中。例如，燃料喷射装置1A可用于实现如下这种应用：其中发动机在发动机负荷相对较低的第一操作范围中预混合压缩自点火燃烧地操作以及在发动机负荷相对较高的第二操作范围中正常燃烧(扩散燃烧)地操作。在此应用中，在第一操作范围中针阀设在低提升位置上，使得燃料可高扩散及低贯入力地喷射。在第二操作范围中针阀设在高提升位置上，使得燃料可低扩散及高贯入力地喷射。

燃料喷射装置1A还可用于另一场合中，其中在燃烧初期发动机预混合压缩自点火燃烧地操作，而在燃烧后期发动机正常燃烧地操作。在此应用中，在燃烧初期，针阀设于低提升位置上，使得燃料可高扩散及低贯入力地喷射。在燃烧后期，针阀设于高提升位置上，使得燃料可低扩散及高贯入力地喷射。通过燃料喷射装置1A以上述的不同方式喷出燃料，可以改善燃料燃烧效率和废气排放。

优选地，在低提升时，周向槽道24重叠喷射孔12上部的1/2到1/3。在此情形中，周向槽道24可与喷射孔12的上部完全地或部分地重叠。

实施方式2

图5为依据实施方式2的燃料喷射装置1B的喷射孔的周边部分的放大视图。与实施方式1的燃料喷射装置1A相同的部件标以相同的标号并省略对其的描述。在下文所描述的实施方式中，相同的部件赋予相同的标号，并省略对其的赘述。实施方式2的燃料喷射装置1B与实施方式1的不同之处在于：周向槽道18和导引槽道19形成在喷嘴体10的内壁上。周向槽道18设置成在低于支座面11ST的位置处部分地重叠喷射孔12的上部。优选地，周向槽道18重叠喷射孔上部的1/2到1/3。在图5中，针阀20由双点划线示出。图5示出位于画面后方的周向槽道18和一些导引槽道19。周向槽道和导引槽道不形成在具有平滑外表面的针阀20上。

实施方式2的燃料喷射装置1B也具有与燃料喷射装置1A类似的优点。也就是说，可以如下方式容易地改变燃料喷雾形状：周向槽道18和导引槽道19形成在喷嘴体10的给定位置处，而针阀20仅仅是移动到低提升位置及高提升位置。

在实施方式1的示例结构中，周向槽道和导引槽道形成在针阀上，而在实施方式2的示例结构中，周向槽道和导引槽道形成在喷嘴体10的内壁上。然而，周向槽道和导引槽道的形成方式不限于上述的结构。周向槽道可形成在针阀20上，而导引槽道可形成在喷嘴体10的内壁上。相反地，导引槽道可形成在针阀20上，而周向槽道可形成在喷嘴体10的内壁上。也就是说，周向槽道和导引槽道不形成在同一表面上，而是独立地形成在针阀20及喷嘴体10的内壁上。

实施方式3

图6为依据实施方式3的燃料喷射装置1C的喷射孔的周边部分的放大视图。实施方式3的燃料喷射装置1C具有作为上述周向槽道24的第一周向槽道、以及位于支座部21和导引槽道22之间的第二周向槽道25。如同前文已经描述的，第一周向槽道24形成为在低提升时实现燃料的扩散喷雾。相反地，第二周向槽道25形成为有效地将燃料FE导引到导引槽道22。第一周向槽道24和第二周向槽道25通过导引槽道22连接。

从燃料喷射装置1C上游侧不均匀地流下的燃料FE通过第二周向槽道25流入导引槽道22。第二周向槽道25中的燃料FE暂时地贮留在其内并具有恢复压力(液相是均质的)。多个导引槽道22连接到第二周向槽道25的下侧。从而，在第二周向槽道25中整流的燃料FE均匀地流入多个导引槽道22。因为燃料均匀地流入多个导引槽道22，所以燃料FE可从导引槽道22平滑地导入第一周向槽道24。具有整流功能的周向槽道25的使用允许以略低的加工精度形成导引槽道22。从而可以采用例如轧制等塑性成型工艺并提高生产率。

实施方式3的燃料喷射装置1C提供了与燃料喷射装置1A类似的效果。也就是说，可以仅仅通过将针阀20移动到低提升位置及高提升位置来改变燃料喷雾形状。特别地，燃料喷射装置1C构造为使得燃料FE在第二周向槽道25中整流并导入到导引槽道22内。从而，可以较低精度形成导引槽道22。

实施方式4

图7为依据实施方式4的燃料喷射装置1D的喷射孔的周边部分的放大视图。实施方式4的燃料喷射装置1D对应于实施方式2的燃料喷射装置1B和实施方式3的燃料喷射装置1C的组合。更具体地，第一周向槽道18、导引槽道19和第二周向槽道26形成于喷嘴体10的内壁上。在图7中，针阀20以双点划线示出。图7示出位于画面后方的第一周向槽道18、一些导引槽道19和第二周向槽道26。周向槽道和导引槽道不形成在具有平滑外表面的针阀20上。实施方式4的燃料喷射装置1D具有与实施方式3的燃料喷射装置1C类似的效果。

在实施方式3的示例结构中，第一周向槽道、导引槽道和第二周向槽道形成在针阀20上，而在实施方式4的示例结构中，第一周向槽道、导引槽道和第二周向槽道形成在喷嘴体10的内壁上。然而，第一周向槽道、导引槽道和第二周向槽道的形成方式并不限于上文所述。例如，第一周向槽道、导引槽道和第二周向槽道不需要形成在同一表面上，而是可以独立地形成在针阀20及喷嘴体10的内壁上。

实施方式5

图8和9为依据实施方式5的燃料喷射装置1E的喷射孔的周边部分的放大视图。在上述的实施方式1到4中，用于在喷射孔中形成偏流的周向槽道(第一周向槽道)形成在针阀20的外表面或喷嘴体10的内壁上。实施方式5不使用周向槽道回旋燃料FE。在图8示出的燃料喷射装置1E中，针阀20位于低提升位置，而在图9示出的燃料喷射装置1E中针阀20位于高提升位置。

燃料喷射装置1E设计为：与周向槽道功能类似的环形空间SP只能在针阀20位于图8所示的低提升位置时形成。如标记圆CR所示，形成于针阀20的尖端和喷嘴体10之间的空间(间隙)SP以与周向槽道(第一周向槽道)类似的方式回旋燃料FE。

实施方式5的针阀20在其尖端具有柱状部30。柱状部30的底面积略小于针阀主体下端面20FP的底面积，从而允许由导引槽道22导引的燃料FE向下流动。也就是说，与柱状部30相连的下端面20FP的周向部具有阶梯部31。阶梯部31设置为重叠喷射孔12的入口12NP的上部。附加到柱状部30的端部的构件32是用于限制死容积的容积调节构件。

入口12NP的上部的形状可以容易地容置阶梯部31。也就是说，入口12NP的上游侧部分倾斜而与支座面11ST连续。

参见图8中的标记圆CR，环形空间SP形成在柱状部30的阶梯部31的外表面与包括有入口12NP的周边部分的喷嘴体10的内壁面11之间。燃料FE流入空间SP并且回旋力通过位于上方的导引槽道22施加到燃料FE。入口12NP的下部设置成与柱状部30的侧面相面对。从而，燃料FE不易于进入入口12NP的下部。在针阀20处于低提升位置时所形成的环形空间SP将燃料FE导入喷射孔12，并以与实施方式1到4相同的方式产生偏流。在图8所示的低提升时，从喷射孔12的出口12TP排出的燃料处于具有微粒及大喷雾角的扩散喷雾状态。

在图9所示的高提升时，针阀20与内壁面11之间的间隙变得较宽，且更多的燃料FE不受限制地流入喷射孔12的入口12NP。在此情形中，喷射孔12中的燃料FE笔直地、几乎没有偏流地流向出口12TP。从而，从喷射孔12的出口12TP排出的燃料为具有较小喷雾角的柱状喷雾。

如上所述，实施方式5的燃料喷射装置1E提供了与实施方式1到4中的燃料喷射装置类似的效果。特别地，不需要在针阀20和喷嘴体10上形成周向槽道，从而可以减少制造步骤以及提高生产率。燃料喷射装置1E的导引槽道可形成在喷嘴体10的内壁面11上。

实施方式6

图10为依据实施方式6的燃料喷射装置1F的喷射孔的周边部分的放大视图。燃料喷射装置1F通过将用于整流的周向槽道(第二周向槽道)25附加到实施方式5的燃料喷射装置1E的针阀20而构造。与图6所示的实施方式3的燃料喷射装置1C类似，周向槽道25布置在导引槽道22的上游侧。由于燃料喷射装置1F配备有用于整流的周向槽道25，因此与实施方式5的燃料喷射装置1E相比，可有效地将燃料FE导引到导引槽道。

实施方式7

图11为依据实施方式7的燃料喷射装置1G的喷射孔的周边部分的放大视图。在上述的实施方式1到6中，用于向燃料FE施加回旋力的导引槽道形成在针阀20或喷嘴体10的内壁面上。相反地，燃料喷射装置1G采用环形的旋流形成构件40(下文中称为回旋形成构件40)，该回旋形成构件可以是独立的组件。回旋形成构件40的外周面上具有多个导引槽道41。回旋形成构件40可通过压配合结合到喷嘴体10的内壁面或者通过焊接或压配合结合到针阀20的外周面。图11示出低提升时的针阀20。与上述实施方式类似，周向槽道24形成在低于支座部21的位置处，并与喷射孔12的上部部分重叠。

在燃料喷射装置1G中，流经回旋形成构件40的导引槽道41的燃料FE向下流动，并沿喷嘴体10的内壁面11回旋，并进入周向槽道24。然后，燃料FE在周向槽道24中回旋。以后的操作与实施方式1到4相同。回旋的燃料FE流入喷射孔12，从而可以导致偏流，并在喷射孔12中形成燃料FE的旋流。从而，从喷射孔12的出口12TP排出的燃料处于具有微粒及大喷雾角的扩散喷雾状态。由此，燃料喷射装置1G能够在低提升位置处形成扩散喷雾的喷雾形状。仅通过将针阀20从低提升位置移动到高提升位置，燃料喷射装置1G能够将燃料喷雾形状改变成具有较小喷雾角的柱状喷雾。实施方式7的燃料喷射装置1G采用独立的回旋形成构件40，从而可以简化制造过程和减少成本。可选地，周向槽道可布置成部分地重叠喷嘴体10的喷射孔12的上部。

在上述的实施方式1到6中，倾斜的导引槽道22或19设置在针阀20的外周面或喷嘴体10的内壁面11上。使得燃料通过导引槽道22等流入周向槽道24等并在其中回旋。为了在周向槽道中产生较强的旋流，较多的燃料可强有力地进入导引槽道。在上述的实施方式中，存在一些经过位于针阀20的外周面和喷嘴体10的内壁面之间的空间而不进入导引槽道的燃料。如果这些经过该空间的燃料导入到导引槽道，则可在周向槽道中产生更强的旋流。以下的描述针对能够将更多的燃料导入导引槽道的燃料喷射装置。

为了易于理解，现在将参照图12(A)和12(B)描述上述实施方式和本实施方式之间的差别。图12(A)示出上述实施方式的燃料喷射装置，图12(B)示出本实施方式的燃料喷射装置。如图12(A)所示，相比于支座部11ST而言更靠近尖端的针阀20的角度(θn)大于形成在喷嘴体10上的锥形支座面的锥角(θb)，以在针阀20就座时密封住燃料FE。即限定了角度关系θn＞θb。从而，在图12(A)所示的燃料喷射装置中，针阀20的外周面和喷嘴体10的内壁面之间存在间隙。因为多个导引槽道22间隔地布置，因此存在通过导引槽道22之间的间隙的燃料P-FE。燃料P-FE对于在周向槽道24中形成旋流不起作用。

图12(B)所示的燃料喷射装置配备有位于周向槽道24上游侧的突起27以及位于下游侧的突起28。突起27和28以环状构形从具有锥形尖端的针阀的周向表面突出。优选地使得突起27和28的高度(突起27和28从针阀20的外周面起的厚度)最大化，只要在针阀20的支座部21就座于喷嘴体10的支座面11ST上时突起27和28不会带来不便。换句话说，突起27和28设置成仅仅占据针阀20的外周面和喷嘴体10的内壁面之间的空间。

导引槽道22形成为仅仅是下游侧部分或者整个导引槽道22接合上游侧突起27。有利地，突起27面对周向槽道24的上端。如图所示，突起27可略微地缩短，使得导引槽道22的下游侧部分可形成在突起27中。可选地，突起可加长。

布置在周向槽道24上游侧的突起27导致当针阀20处于低提升位置时向下流动的燃料受阻。受阻燃料FE集中在导引槽道22上，所述导引槽道为突起27上的切去部。从而，与图12(A)所示的结构相比，在图12(B)所示的结构中，经过导引槽道22的燃料FE量及其流率增加。从而，可在位于导引槽道22下游侧的周向槽道24中形成更强的旋流。这增加了从周向槽道24进入喷射孔12的入口12NP上部的燃料的量，并导致在喷射孔12中强烈偏流。偏流导致喷射孔中的旋流，使得从喷射孔12的出口12TP排出的燃料处于具有微粒及大喷雾角的扩散喷雾状态。

设置在周向槽道24下游侧的突起28阻止进入周向槽道24的燃料向下流出槽道24。虽然考虑到上述原因优选地采用突起28，但是突起28可以省略。可以如下方式省略突起28：针阀20的比周向槽道24更靠近尖端的部分(下部)增大，以减少间隙和阻止燃料向下流出周向槽道24。

当针阀20位于高提升位置时，图12(B)所示的燃料喷射装置与上述的实施方式相同地操作。也就是说，针阀20与喷嘴体10的内壁面11之间的间隙加宽，且大量的燃料FE几乎不受限制地流入喷射孔12的入口12NP。进入喷射孔12的燃料FE笔直地、几乎没有偏流地流向出口12TP。从而，从喷射孔12的出口12TP排出的燃料为具有较小喷雾角的柱状喷雾。与如图12(A)和12(B)所示的周向槽道和导引槽道设置在针阀20上的示例结构类似的功能和效果可以从周向槽道和导引槽道设置在喷嘴体10的内壁面11上的变体获得。现在将作为一个实施方式来描述该变体的具体构造。

实施方式8

图13为依据实施方式8的燃料喷射装置1H的喷射孔的周边部分的放大视图。通过改动实施方式1的燃料喷射装置1A使得突起27和28添加到周向槽道24的上部和下部来构造燃料喷射装置1H。与燃料喷射装置1A相比，燃料喷射装置1H可以高流率地将大量燃料经由导引槽道22供应到周向槽道24。从而，可以在周向槽道24中形成更强的旋流。如同先前所描述的，突起27以环形构造布置以面对周向槽道24的上端。导引槽道22可以变化以部分地形成于突起27中。可选地，整个导引槽道22可形成于突起27中。

实施方式9

图14(A)和14(B)为依据实施方式9的燃料喷射装置1I的喷射孔的周边部分的放大视图。通过改动实施方式3的燃料喷射装置1C使得突起27和28添加到周向槽道24的上部和下部来构造燃料喷射装置1I。图14(A)示出在第一周向槽道24和第二周向槽道25之间部分地形成有突起27的布置。图14(B)示出在第一周向槽道24和第二周向槽道25之间全部地形成突起27的另一个布置。与燃料喷射装置1C相比，燃料喷射装置1I可以在周向槽道24中形成强旋流。

实施方式10

图15(A)和15(B)为依据实施方式10的燃料喷射装置1J的喷射孔的周边部分的放大视图。通过改动实施方式5中在针阀20尖端处具有柱状部30的燃料喷射装置1E来构造燃料喷射装置1J。针阀20具有位于连接有柱状部30的下端面20FP的周向上的阶梯部31。本实施方式的燃料喷射装置1J具有添加到阶梯部31的突起27。图15(A)示出燃料喷射装置1J在针阀20处于低提升位置时的状态。图15(B)示出燃料喷射装置1J在针阀20处于高提升位置时的另一个状态。与燃料喷射装置1E相比，当针阀20处于低提升位置时，由于形成在柱状部30外周和喷嘴体10之间的环形空间，燃料喷射装置1J可以形成更强的旋流。整个导引槽道22可形成在突起27中，或者仅有部分导引槽道22可形成于其中。

实施方式11

图16(A)和16(B)为依据实施方式11的燃料喷射装置1K的喷射孔的周边部分的放大视图。通过改动实施方式6的燃料喷射装置1F来构造燃料喷射装置1K。带有柱状部30的针阀20具有用于在导引槽道22上端处进行整流的周向槽道(第二周向槽道)25。燃料喷射装置1K在形成有导引槽道22的区域中具有突起27。图16(A)示出在具有导引槽道22的部分区域中形成有突起27的布置，图16(B)示出在具有导引槽道22的整个区域中都形成有突起27的另一个布置。与燃料喷射装置1F相比，当针阀20处于低提升位置时，由于形成在柱状部30外周和喷嘴体10之间的环形空间，燃料喷射装置1K可以形成强旋流。

实施方式12

图17为依据实施方式12的燃料喷射装置1L的喷射孔的周边部分的放大视图。通过改动实施方式7的燃料喷射装置1G使得突起28添加到周向槽道24的下方来构造燃料喷射装置1L。与燃料喷射装置1G相比，燃料喷射装置1L可以抑制进入周向槽道24的燃料向下流动，因此可以在周向槽道24中形成强旋流。

上述实施方式的燃料喷射装置可以通过改变针阀20的提升量来改变燃料喷雾形状。当针阀20的轴向位置固定在低提升位置上时，燃料喷射装置永久地形成扩散喷雾。永久扩散喷雾类型的燃料喷射装置可应用于直喷型的汽油发动机。

(变例1)

现在将说明可应用于上述实施方式的变例。图18(A)和18(B)示出设置在针阀20上的导引槽道22的变例。图18(A)示出标准的条状导引槽道22ST。相反地，图18(B)示出大致呈梯形的导引槽道22PR，其中燃料FE入口侧(上游侧)的槽道宽度大于燃料FE出口侧(连接到周向槽道24的一侧)的槽道宽度。导引槽道22PR的渐细形状更易于收集燃料FE并有效地将燃料FE导入周向槽道24。进一步地，渐细形状增加了燃料FE流出的流率。

在图18(A)和18(B)中，导引槽道22ST和22PR的深度可以变动，使得燃料FE入口侧的深度大于燃料FE出口侧的深度。此变动增加了燃料FE流出的流率。虽然图18(A)和18(B)涉及设置在针阀20上的导引槽道22，但是其中所示出的变例也可用于设置在喷嘴体10上的导引槽道19。如图19(A)和19(B)所示，当突起27和28添加到周向槽道24的上部及下部时，对于图19(A)和19(B)的两种情况都可以增加燃料FE流出的流率。图19(A)所示的情形采用标准的条状的导引槽道22ST，图19(B)所示的情形采用梯形的导引槽道22PR。

(变例2)

图20(A)和20(B)示出设置在针阀20上的导引槽道22的横截面的变例。图20(A)示出标准弧形的导引槽道22STD。相反地，图20(B)示出深度沿燃料回旋方向SD从上游侧到下游侧逐渐增加的导引槽道22PRD。导引槽道22PRD的上述形状更易于收集燃料FE及有效地将燃料FE导入周向槽道24。进一步地，该形状增加了燃料FE流出的流率。导引槽道22不限于图13中所示的弧形横截面，而是可以具有V形或C形的横截面。虽然图20(A)和20(B)涉及设置在针阀20上的导引槽道22，但是其中所示出的变例也可用于设置在喷嘴体10上的导引槽道19。

(变例3)

图21(A)、21(B)和21(C)示出设置在针阀20上的周向槽道24的横截面的变例。图21(A)示出标准弧形的周向槽道24ST。图21(B)示出沿针阀轴向AX的横截面的深度从针阀的尖端朝针阀的根端逐渐增加的周向槽道24PRa。图12(C)示出沿针阀轴向AX的横截面的深度从针阀的根端朝针阀的尖端逐渐增加的周向槽道24PRb。

槽道越深，其中的燃料FE的流率就越大。图21(B)和21(C)的右侧示出周向槽道中的流率分布CB。在图21(B)所示的根端侧较深的槽道结构中，槽道上部的流率大于下部的流率。在该分布中，当燃料进入喷射孔12时，在与喷射孔12重叠的大范围中出现偏流。相反地，在图21(C)所示的尖端侧较深的槽道结构中，槽道下部的流率大于上部的流率。在该分布中，当燃料进入喷射孔12时，在与喷射孔12重叠的小范围中出现偏流，且可以在小提升范围内实现扩散喷雾。

如上所述，可以通过改变周向槽道的横截面来控制燃料喷雾形状。周向槽道并不限于图21(A)到21(C)中所示的弧形横截面，而是可以具有V形或C形的横截面。虽然图21(A)到21(C)涉及设置在针阀20上的周向槽道24，但是本变例也可用于设置在喷嘴体10上的导引槽道19。

在实施方式8和其后的其它实施方式中，突起添加到针阀20上。当在喷嘴体10的内壁面11上设置导引槽道19时，可以在喷嘴体10上设置类似的突起。

已经对本发明的优选实施方式进行了描述。本发明并不限于这些特定的实施方式，而是可以在所要求保护的发明的范围内作出变化和修改。

Claims

1.一种燃料喷射装置，其特征在于，包括配备有多个喷射孔的喷嘴体、设置在所述喷嘴体内的针阀、燃料在其中沿所述喷嘴体的内壁面回旋的燃料回旋部以及向燃料施加回旋力并然后将所述燃料导引到所述燃料回旋部的导引部，

所述燃料回旋部设置在所述燃料回旋部与喷射孔部分重叠的位置。

2.如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述燃料回旋部包括形成在所述喷嘴体的内壁面和所述针阀的外周面之一上的第一周向槽道。

3.如权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述导引部包括形成在所述喷嘴体的内壁面和所述针阀的外周面之一上的槽道。

4.如权利要求2所述的燃料喷射装置，其特征在于，在所述周向槽道的上游侧设置有突起，且导引槽道形成在所述突起中。

5.如权利要求4所述的燃料喷射装置，其特征在于，在所述周向槽道的下游侧设置有另一个突起。

6.如权利要求2所述的燃料喷射装置，其特征在于，进一步包括阀针移动机构，所述阀针移动机构沿所述针阀的轴向移动所述针阀从而改变所述针阀的提升量，其中：

通过所述阀针移动机构，所述针阀能够在具有小提升量的低提升位置和具有大提升量的高提升位置之间移动；以及

当所述针阀位于所述低提升位置时，所述第一周向槽道与部分所述喷射孔重叠。

7.如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述燃料回旋部包括形成在所述针阀的外周面和所述喷嘴体的内壁面之间的环形空间。

8.如权利要求7所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述导引部包括形成在所述喷嘴体的内壁面和所述针阀的外周面之一上的槽道。

9.如权利要求7所述的燃料喷射装置，其特征在于，进一步包括阀针移动机构，所述阀针移动机构沿所述针阀的轴向移动所述针阀从而改变所述针阀的提升量，其中：

当所述针阀位于所述低提升位置时，限定有环形空间。

10.如权利要求7所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述针阀在尖端处具有小尺寸的柱状部，且当所述针阀位于所述低提升位置时所述环形空间限定于所述柱状部的外周面和所述喷嘴体的内壁面之间。

11.如权利要求10所述的燃料喷射装置，其特征在于，在所述柱状部的上游侧设置有突起，且在所述突起中形成有包括在所述导引部内的槽道。

12.如权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于，用于整流的第二周向槽道连接到所述导引部的上游侧。

13.如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，进一步包括与所述燃料回旋部隔开的旋流形成构件，其中所述旋流形成构件具有所述导引部。

14.如权利要求13所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述燃料回旋部为形成在所述喷嘴体的内壁面和所述针阀的外周面之一上的第一周向槽道。

15.如权利要求14所述的燃料喷射装置，其特征在于，进一步包括位于所述第一周向槽道下游侧的突起。

16.如权利要求14或15所述的燃料喷射装置，其特征在于，进一步包括阀针移动机构，所述阀针移动机构沿所述针阀的轴向移动所述针阀从而改变所述针阀的提升量，其中：

17.如权利要求1至16中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述导引部包括槽道，所述槽道在燃料入口侧的槽道宽度大于在燃料出口侧的槽道宽度。

18.如权利要求1至16中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述导引部包括槽道，所述槽道沿燃料回旋方向从上游侧朝向下游侧逐渐变深。

19.如权利要求2或14所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述第一周向槽道具有沿所述针阀轴线的横截面，所述横截面的深度从所述针阀的尖端到所述针阀的根端逐渐增加。

20.如权利要求2或14所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述第一周向槽道具有沿所述针阀轴线的横截面，所述横截面的深度从所述针阀的根端到所述针阀的尖端逐渐增加。