CN102619658B - 燃料喷射阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料喷射阀,其具备:具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐变大的方式形成的内周壁的回旋室;向回旋室导入燃料的回旋用通路;向回旋室开口的燃料喷射孔,其中,以与回旋室的下游端侧连接的回旋用通路的侧壁或其延长线和回旋室的内周壁的下游侧部分或其延长线不相交的方式形成回旋室和回旋用通路。
Description
技术领域
本发明涉及在内燃机中使用的燃料喷射阀,涉及喷射回旋燃料而能提高微粒化性能的燃料喷射阀。
背景技术
作为利用回旋流来促进从多个燃料喷射孔喷射的燃料的微粒化的现有技术,已知有日本特开2003-336562号公报所记载的燃料喷射阀。
在该燃料喷射阀中,在阀座构件和喷射板之间形成横向通路和涡流室,其中,该阀座构件是与阀芯协作的阀座的下游端向前端面开口而成的阀座构件,该喷射板与该阀座构件的前端面接合,该横向通路与所述阀座的下游端连通,该涡流室通过将该横向通路的下游端沿切线方向开口而成,在所述喷射板上穿设使在该涡流室中赋予了涡流的燃料喷射的燃料喷射孔,并将所述燃料喷射孔配置成从所述涡流室的中心向所述横向通路的上游端侧偏移规定距离。
另外,在该燃料喷射阀中,使所述涡流室的内周面的曲率半径从沿着涡流室的内周面的方向的上游侧朝向下游侧减少。即,使曲率从沿着涡流室的内周面的方向的上游侧朝向下游侧增加。另外,使涡流室的内周面沿着在涡流室具有基圆的渐开曲线而形成。
通过这样的结构,能够有效地促进来自各个燃料喷射孔的燃料的微粒化。
为了从燃料喷射孔喷射出在周向上涡流强度对称(均匀)的回旋燃料,而需要在燃料喷射孔的出口部使回旋流对称(在周向上均匀),因而需要对涡流室(回旋室)形状和包括横向通路(回旋用通路)在内的流路形状想办法。
在日本特开2003-336562号公报所记载的现有技术中,构成横向通路的一方的侧壁(在燃料的回旋方向上与涡流室内周壁的上游侧端部连接的侧壁)以成为切线的方式与涡流室的内周壁连接,另一方的侧壁(在燃料的回旋方向上与涡流室内周壁的下游侧端部连接的侧壁)以与涡流室的内周壁相交的方式设置。因此,另一方的侧壁与涡流室内周壁相交的两壁的连接部如刀刃那样成为前端尖的锐利的形状。
在此种连接部中,仅由于在横向通路的侧壁或涡流室内周壁产生的微小的位置错动,就容易产生两壁的连接部的位置错动。并且,该连接部的位置错动成为主要原因而产生向燃料喷射孔侧的急剧的偏流,从而回旋流的对称性(均匀性)可能会受损。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作出,其目的在于提供一种提高了回旋流的周向上的均匀性的燃料喷射阀。
为了实现上述目的,本发明的燃料喷射阀具备:具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐变大的方式形成的内周壁的回旋室;向所述回旋室导入燃料的回旋用通路;向所述回旋室开口的燃料喷射孔,其中,以与所述回旋室的下游端侧连接的所述回旋用通路的侧壁或其延长线和所述回旋室的内周壁的下游侧部分或其延长线不相交的方式形成所述回旋室和所述回旋用通路。
此时,在分别假定将所述回旋室的中心和所述回旋室的内周壁的上游侧的起点连结的直线状的第一线段、所述第一线段与所述内周壁的向下游侧延长的延长线相交的第一点Y0、通过所述第一点Y0且与所述第一线段垂直的直线状的第二线段、所述第二线段32在比所述第一点Y0靠上游侧与所述内周壁或其延长线相交的第二点P0、将所述第二点P0和所述回旋室的中心连结的直线状的第三线段、所述回旋用通路的所述侧壁与所述第三线段相交的第三点、与所述第二线段平行且在所述第一点和所述第二点之间与所述内周壁或其延长线相切的直线状的第四线段、所述第四线段与所述第三线段相交的第四点时,可以是所述第三点在所述第三线段上位于比所述第四点远离所述回旋室的中心的一侧。
另外,所述回旋室的截面可以形成为渐开曲线或螺旋曲线。
另外,可以在所述回旋用通路的所述侧壁的下游侧端部与所述回旋室的所述内周壁的下游侧端部之间形成有厚度形成部。
另外,所述厚度形成部的截面可以由圆形部形成。
另外,所述圆形部可以在所述内周壁的下游侧端部和所述侧壁的下游侧端部处,以与所述内周壁和所述侧壁分别相切的方式形成。
另外,为了实现上述目的,本发明的燃料喷射阀具备:具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐变大的方式形成的内周壁的回旋室;向所述回旋室导入燃料的回旋用通路;向所述回旋室开口的燃料喷射孔,其中,在与所述回旋室的下游端侧连接的所述回旋用通路的侧壁的下游侧端部和所述回旋室的所述内周壁的下游侧端部之间形成有厚度形成部。
所述厚度形成部的截面可以由圆形部形成。
另外,所述圆形部在所述内周壁的下游侧端部和所述侧壁的下游侧端部处,以与所述内周壁和所述侧壁分别相切的方式形成。
根据本发明,能够提高回旋室与回旋用通路的连接部、即由回旋用通路流入的燃料与绕回旋室的燃料的合流部的位置精度,顺畅地形成合流部处的流动,能够生成周向上的高均匀性的稳定的回旋流。
本发明的其他的目的、特征及优点根据与附图相关的以下的本发明的实施例的记载能清楚地理解。
附图说明
图1是本发明的燃料喷射阀的整体结构的通过沿着阀轴心的剖面表示的纵向剖视图。
图2是表示本发明的燃料喷射阀中的喷嘴体的附近的纵向剖视图。
图3是本发明的燃料喷射阀中的位于喷嘴体的下端部的孔板的俯视图。
图4是表示本发明的燃料喷射阀中的回旋室、回旋用通路、燃料喷射孔的关系的俯视图。
图5是沿着图4的V-V线的剖视图,是表示回旋室、回旋用通路、燃料喷射孔的关系的图。
图6是表示厚度形成部的厚度与喷雾的对称性的误差的关系的图。
图7是表示回旋室与回旋用通路的连接部如刀刃那样为前端尖的锐利的刀口状的例子的俯视图。
图8A是用于详细地说明本发明的燃料喷射阀中的厚度形成部的结构的俯视图。
图8B是图8A的A部放大图。
图9是表示将回旋用通路形成为锥状时的回旋室、回旋用通路、燃料喷射孔的关系的俯视图。
图10A是表示图7所示的结构中的流动的图。
图10B是表示图8A所示的结构中的流动的图。
具体实施方式
以下,参照图1~图7,说明本发明的一实施例。
参照图1~图3,燃料喷射阀1具备:包围电磁线圈9的磁性体的磁轭6;位于电磁线圈9的中心且一端与磁轭6接触的铁心7;进行规定量提升的阀芯3;与该阀芯3相接的阀座面10;允许在阀芯3与阀座面10的间隙流通的燃料的通过的燃料喷射室2;以及在燃料喷射室2的下游具有多个燃料喷射孔23a、23b、23c的孔板20。
在铁心7的中心具备将阀芯3向阀座面10按压的弹簧8。
在未向线圈9通电的状态下,阀芯3与阀座面10密接。在该状态下,燃料通路被关闭,因此,燃料积存在燃料喷射阀1内部,而不从设有多个的各个燃料喷射孔23a、23b、23c进行燃料喷射。
当向线圈9通电时,在电磁力的作用下,阀芯3移动至与对面的铁心7的下端面接触为止。
在该开阀状态下,由于在阀芯3与阀座面10之间能够形成间隙,因此燃料通路被打开而从多个燃料喷射孔23a、23b、23c喷射燃料。
在燃料喷射阀1设置了具有燃料入口5a的燃料通路5,该燃料通路5是包含贯通铁心7的中央部的贯通孔部分,并使未图示的燃料泵所加压后的燃料通过燃料喷射阀1的内部而将其向燃料喷射孔23a、23b、23c引导的通路。
如上所述,燃料喷射阀1伴随着向线圈9的通电(喷射脉冲),而将阀芯3的位置切换为开阀状态和闭阀状态,由此来控制燃料的供给量。以在闭阀状态下没有燃料泄漏的方式实施阀芯设计。
在此种燃料喷射阀中,阀芯3使用正圆度高且实施了镜面加工的球(JIS规格件的球轴承用钢球),对提高密封性有益。
另一方面,球密接的阀座面10的阀座角的最适合角度为80°~100°,该角度是研磨性良好且能够高精度地形成正圆度的角度,能够极高地维持阀座面与上述的球的密封性。
需要说明的是,具有阀座面10的喷嘴体4通过淬火而使硬度提高,并且,通过脱磁处理而除去无用的磁。
通过这样的阀芯3的结构,能够进行没有燃料泄漏的喷射量控制。并且,能够提供性能价格比优良的阀芯结构。
如图2所示,孔板20的上表面20a与喷嘴体4的下表面4a接触,对该接触部分的外周进行激光焊接而将孔板20固定于喷嘴体4。
需要说明的是,在本说明书及权利要求书中,上下方向以图1为基准,燃料喷射阀1的阀轴心1c方向上的燃料入口5a侧为上侧,燃料喷射孔23a、23b、23c侧为下侧。
在喷嘴体4的下端部设有比阀座面10的座部10a的直径φS小径的燃料导入孔11。阀座面10呈圆锥形状,在其下游端中央部形成有所述燃料导入孔11。以阀座面10的中心线和燃料导入孔11的中心线与阀轴心1c一致的方式形成阀座面10和燃料导入孔11。通过燃料导入孔11,而在喷嘴体4的下端面4a形成与孔板20的中央孔(中央穴)24连通的开口。
中央孔24是设置在孔板20的上表面20a上的凹状部,回旋用通路21a、21b、21c从中央孔24呈放射状延伸,回旋用通路21a、21b、21c的上游端在中央孔24的内周面形成开口而与中央孔24连通。
回旋用通路21a的下游端与回旋室22a连接,回旋用通路21b的下游端与回旋室22b连接,回旋用通路21c的下游端与回旋室22c连接。回旋用通路21a、21b、21c是分别向回旋室22a、22b、22c供给燃料的燃料通路,在该意思上,也可以将回旋用通路21a、21b、21c称为回旋燃料供给通路。
回旋室22a、22b、22c的壁面以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐增大的方式(曲率半径逐渐减小的方式)形成。此时,曲率既可以连续增大,也可以在规定的范围内曲率恒定且从上游侧朝向下游侧阶段性地逐渐增大。作为曲率从上游侧朝向下游侧连续地增大的曲线的代表例,有渐开曲线(形状)或螺旋曲线(形状)。在本实施例中,对螺旋曲线进行说明,但采用渐开曲线作为曲率从上游侧朝向下游侧逐渐增大的曲线也可以同样地进行说明。
燃料喷射孔23a、23b、23c分别在回旋室22a、22b、22c的中心开口。
喷嘴体4和孔板20这两者的定位简单且容易实施,能提高组合时的尺寸精度。
孔板20通过量产性有利的冲压成形(塑性加工)制作。需要说明的是,除该方法以外,也考虑了放电加工、电铸法、蚀刻加工等比较不易受到应力的加工精度高的方法。
接下来,参照图3~图7,详细地说明孔板20的结构。
参照图3,在孔板20上形成有与燃料导入孔11连通的中央孔24,中央孔24连接有3个回旋用通路21a、21b、21c,这3个回旋用通路21a、21b、21c在中央孔24的周向等间隔(120度的间隔)地配置,且朝向径向外周侧呈放射状地延伸。回旋用通路21a、21b、21c分别连接有回旋室22a、22b、22c。
参照图4及图5,1个回旋用通路21a沿着回旋室22a的切线方向开口,燃料喷射孔23a在回旋室22a的中央部开口。需要说明的是,在本实施例中,回旋室22a的内周壁在与阀轴心线1c垂直的平面(截面)上以描绘螺旋曲线的方式形成,即,以呈螺旋形状并使螺旋曲线的涡形中心与燃料喷射孔23a的中心一致的方式构成。在回旋室22a为渐开曲线的情况下,以渐开曲线的基圆的中心与燃料喷射孔23a的中心一致的方式构成。可是,也可以将燃料喷射孔23a的中心从螺旋曲线的涡形中心或渐开曲线的基圆的中心错开配置。
回旋室的螺旋形状以其螺旋曲线的半径R满足式(1)及式(2)所示的关系的方式形成。
R=D/2×(1-a×θ) …式(1)
a=W*/(D/2)/(2π) …式(2)
在此,D为基圆的直径,W*为回旋用通路的宽度,在本发明中,该W*是包含厚度φK(图4至图5所示)的数值。
回旋室22a的内周壁面以Ssa为始端(上游端),以Sea为终端(下游端)。回旋用通路21a的一方的侧壁21as从起点Ssa沿着切线方向与始端(起点)Ssa连接。在终端(终点)Sea设有圆形部26a,该圆形部以在终点Sea处与螺旋曲线相切的方式形成。圆形部26a形成在回旋用通路21a及回旋室22a的整个高度方向(沿着回旋的中心轴的方向),因此构成在周向上以规定的角度范围形成的局部的圆柱形状部。回旋用通路21a的另一方的侧壁21ae以与圆形部26a所构成的圆柱面相切的方式形成。
由圆形部26a构成的圆柱面构成将回旋用通路21a的侧壁21ae的下游端和回旋室22a的内周壁的终端Sea连接的连接面(中间面)。而且,通过设置此种连接面26a,而能够在回旋室22a与回旋用通路21a的连接部设置厚度形成部25a,从而能够隔开具有规定的厚度的壁面来将回旋室22a和回旋用通路21a连结。即,在回旋室22a与回旋用通路21a的连接部未形成刀刃那样的前端尖的锐利的形状。
关于回旋用通路21a的侧壁21ae与回旋室22a的连接部,在后面进行详细说明。
燃料喷射孔23a、23b、23c的开口方向(燃料的流出方向、中心轴线方向)在本实施例中与燃料喷射阀1的阀轴心线1c平行且朝向下方,但也可以相对于阀轴心线1c向所希望的方向倾斜来使喷雾扩散(使各个喷雾远离来抑制干涉)。
如图5所示,回旋用通路21a的与流动方向垂直的截面形状为矩形(长方形),设计成有利于冲压成形的尺寸。尤其是通过使回旋用通路21a的高度HS小于宽度W,而对加工性有利。
进行如下设计:由于该矩形部成为节流部(最小截面积),因此向回旋用通路21a流入的燃料在从阀座面10的座部10a经过燃料喷射室2、燃料导入孔11、孔板20的中央孔24而到达该回旋用通路21a为止的压力损失可以忽视。
尤其是燃料导入孔11及孔板20的中央孔24以不会产生急剧的弯曲压力损失的方式设计成所希望尺寸的燃料通路。
因此,燃料的压力能量被该回旋用通路21a部分有效地转换成回旋速度能量。
被该矩形部加速后的流动维持充分的回旋强度即所谓回旋速度能量,并同时被向下游的燃料喷射孔23a引导。
燃料的回旋强度(涡流数S)由式(3)表示。
在此,d为燃料喷射孔的直径,LS为回旋用通路W的中心线与回旋室DS的中心间距离,n为回旋用通路的个数,在本实施方式中为1个。
另外,ds是将回旋用通路换算为水力直径而得到的,由式(4)表示,W为回旋用通路的宽度,HS为回旋用通路的高度。
以极力减小燃料流动产生的摩擦损失和室内壁处的摩擦损失的影响的方式来确定回旋室22a的直径DS。
其大小为水力直径ds的4倍至6倍左右可以说为最佳值,在本实施例中也适用该方法。
如上所述,在本实施例中,厚度形成部25a形成在回旋室22a的内周壁下游端与回旋用通路21a的连接部,具有规定的厚度φK。
回旋用通路21b、回旋室22b、燃料喷射孔23b的关系、回旋用通路21c、回旋室22c、燃料喷射孔23c的关系与上述的回旋用通路21a、回旋室22a、燃料喷射孔23a的关系相同,因此省略说明。
需要说明的是,在本实施例中,将回旋用通路21、回旋室22及燃料喷射孔23组合成的燃料通路设置了3组,但也可以通过进一步增加,来提高喷雾的形状和喷射量的变化的自由度。而且,将回旋用通路21、回旋室22及燃料喷射孔23组合成的燃料通路也可以为2组,还可以为1组。
将回旋用通路21a、回旋室22a及燃料喷射孔23a组合成的燃料通路、将回旋用通路21b、回旋室22b及燃料喷射孔23b组合成的燃料通路与将回旋用通路21c、回旋室22c及燃料喷射孔23c组合成的燃料通路为相同结构,因此在以下的说明中,不对各燃料通路加以区别,而仅作为回旋用通路21、回旋室22、燃料喷射孔23来说明。
参照图6~图9,说明该厚度形成部25a的作用及其功能。图6是表示厚度形成部25的厚度与喷雾的对称性的误差的关系的图。图7是表示回旋室22a与回旋用通路21a的连接部P0如刀刃那样为前端尖的锐利的刀口状(厚度小于0.01毫米)的例子的俯视图。图8是用于详细地说明厚度形成部25的结构的俯视图。图9是说明图7的结构与图8的结构的流动的区别的图。
在图7中,示出了回旋用通路21的侧壁21e与回旋室22的内周壁相交的例子。由于侧壁21e与回旋室22的内周壁相交,而在连接部P0形成如刀刃那样的前端尖的锐利的刀口形状部。此种刀口形状部在当前的加工技术中,可以使厚度小于0.01毫米。
连接部P0是回旋室22的内周壁与从位置Y0垂直地延长的线的交点,该位置Y0是回旋室22的内周壁所描绘的螺旋曲线与Y轴相接的位置,从延长的线的P0开始,左侧的部分形成回旋用通路21的壁面21e。
点P1表示回旋用通路21的宽度在制作上较大地形成时的连接部的位置,是侧壁设置在39的位置的情况。这种情况下,绕回旋室22的燃料与来自回旋用通路21的燃料的碰撞角增大,向燃料喷射孔23供给非对称的回旋流。
另外,由于从回旋用通路21向燃料喷射孔23的通过性良好,因此由回旋用通路21流入的燃料也容易向燃料喷射孔23侧急剧地流动,从而供给非对称的回旋流。
由于在图4所示的回旋室22a与回旋用通路21a的连接部设置了具有规定的厚度φK的厚度形成部25,因此如图6所示,能够使喷雾的对称性收敛为设计目标值。
该厚度形成部25是图8所示的以点P0为起点的壁面,并形成作为壁面26,该壁面26成为在点P0与回旋室22的螺旋曲线外切的任意的直径圆。
参照图8,详细地说明厚度形成部25的结构。
回旋用通路21的侧壁(沿着高度方向的壁面)21e的延长线与回旋室22的内周壁描绘的螺旋曲线22s的延长线在从螺旋曲线22s的起点Ss开始的180度以上旋转(回旋)的角度范围内不相交。由此,能够在侧壁21e与回旋室22的内周壁描绘的螺旋曲线22s之间形成实质的厚度。
回旋用通路21的侧壁21s以通过点Ss与基圆30相切的方式形成。基圆30是其中心O30与螺旋的中心O22S一致,且其半径R与螺旋曲线22s的起点Ss和螺旋的中心O22S之间的距离相等的圆。基圆30的中心O30及螺旋的中心O22S构成回旋室的中心。而且,点Ss成为回旋室22的内周壁的螺旋曲线22s的起点。因此,侧壁21s成为与回旋室22的内周壁描绘的螺旋曲线22s的上游侧的端部连接的侧壁。
在从该起点Ss旋转(回旋)了360度的角度位置处,假定将基圆30的中心O30(螺旋的中心O22S)与起点Ss连结的第一线段(直线)31。假定该第一线段31与螺旋曲线22s的延长线相交的第一点Y0。假定通过第一点Y0且与第一线段31垂直的第二线段(直线)32。假定第二线段32在比第一点Y0靠上游侧与螺旋曲线22s(或其延长线)相交的第二点P0。假定将第二点P0与螺旋的中心O22S(基圆30的中心O30)连结的第三线段(直线)33。假定侧壁21e与第三线段33相交的第三点34。假定与第二线段32平行且在第一点Y0与第二点P0之间与螺旋曲线22s的延长线相切的第四线段(直线)35。假定第四线段35与第三线段33相交的第四点36。
为了在侧壁21e与回旋室22的内周壁描绘的螺旋曲线22s之间形成实质的厚度,只要使第三点34在第三线段33上位于比第四点36远离螺旋曲线的中心O22S(基圆30的中心O30)的一侧即可。此时,回旋用通路21的侧壁21e的延长线(也可能是侧壁21e其本身的情况)在从螺旋曲线22s的起点Ss旋转(回旋)了180度以上的角度范围内,与回旋室22的内周壁描绘的螺旋曲线22s的延长线(也可能是螺旋曲线22s,即内周壁面其本身的情况)不相交。即,与回旋室22的下游端侧连接的回旋用通路21的侧壁21e的延长线与回旋室22的下游端侧的延长线不相交。
本实施例是侧壁21e与侧壁21s平行的情况。如图9所示,相对于侧壁41s,以随着从上游侧朝向下游侧而间隔变窄的方式(前端变细的方式)构成侧壁41e,将回旋用通路41形成为锥状的情况下,侧壁41e与第三线段33相交的第三点34也可以如上所述配置。然而,这种情况下,由于侧壁41e相对于侧壁21e倾斜设置,因此即使第三点34在第三线段33上位于比第四点36靠螺旋曲线的中心O22S(基圆30的中心O30)侧,也能够使侧壁21e的延长线在从螺旋曲线22s的起点Ss旋转(回旋)了180度以上的角度范围内与螺旋曲线22s的延长线不相交。这种情况下,侧壁21e的延长线在从螺旋曲线22s的起点Ss旋转(回旋)了180度以上的角度范围内与螺旋曲线22s的延长线不相交的情况非常重要。
另外,也可以利用曲线来构成侧壁21e,这种情况下,与图9的回旋用通路41的情况同样地,侧壁21e的延长线在从螺旋曲线22s的起点Ss旋转(回旋)了180度以上的角度范围内与螺旋曲线22s的延长线不相交的情况非常重要。
第二点P0成为回旋室22的内周壁描绘的螺旋曲线22s的终端(终点)Se。在该Se设有圆形部26,该圆形部26以通过该终点Se与螺旋曲线22s相切的方式形成。由于圆形部26形成在回旋用通路21及回旋室22的整个高度方向(沿着回旋的中心轴的方向)上,因此在周向上构成由规定的角度范围构成的局部的圆柱形状部。回旋用通路21的侧壁21e以与圆形部26所构成的圆柱面相切的方式形成,该切点37成为回旋用通路21的侧壁21e的下游端(终点)。由圆形部26构成的圆柱面构成将回旋用通路21的侧壁21e的下游端和回旋室22的内周壁的终端Se连接的连接面(中间面)。
另外,回旋室22的内周壁描绘的螺旋曲线22s的终端(终点)Se与回旋用通路21的侧壁21e的下游端(终点)37分离,形成厚度φK。在本实施例的情况下,从螺旋曲线22s的终端(终点)Se向侧壁21e的延长线垂下的垂线的长度为厚度φK。需要说明的是,回旋室22的内周壁描绘的螺旋曲线22s的终端(终点)Se、侧壁21e的下游端(终点)37可以根据弯折或曲率的变化来决定。
另外,在上述说明中,像“侧壁21e的延长线”及“螺旋曲线22s的延长线”那样形成为“延长线”是因为,在本实施例中,螺旋曲线22s的终端Se在螺旋曲线22s及其延长线上,位于比点Y0靠上游侧。例如,在使螺旋曲线22s的终端Se与点Y0一致时,不是“侧壁21e的延长线”及“螺旋曲线22s的延长线”,而应该是“侧壁21e”及“螺旋曲线22s”。
上述假定和结构是关于螺旋曲线的记载,但若将螺旋曲线改变为渐开曲线,则也能够适用于渐开曲线。
另外,厚度形成部25的截面也可以不是部分圆,而可以如图8中的线38所示那样形成为直线形状。这种情况下,厚度形成部25成为平面。该平面也可以形成为与Y轴平行且与XY平面垂直的面。
需要说明的是,上述的壁面的厚度包含加工时所需的圆角R或倒角(0.005毫米左右)而形成。
图6是表示与厚度形成部25的厚度φK相对的喷雾的对称性的图,示意了为了满足目标值而规定的厚度范围有效的情况。
厚度φK的大小容许0.01毫米至0.1毫米左右的范围,优选的是,优先采用0.02毫米至0.06毫米左右。
通过该厚度φK,能缓和绕回旋室22的燃料与由回旋用通路21流入的燃料的碰撞,从而在回旋室21中形成沿着螺旋壁面的顺畅的流动。
需要说明的是,在图6所示的曲线图中,由于未考虑回旋室22与回旋用通路21的连接部的位置错动,因此成为即使在厚度形成部25的厚度φK为0的情况下也收敛于设计目标值的结果。从图6的曲线图可知,为了收敛于设计目标值而厚度φK存在上限值。而且,在图6的曲线图中,成为即使在厚度φK为0的情况下也收敛于设计目标值的结果,但这是因为未考虑回旋室22与回旋用通路21的连接部的位置错动,正如在“发明内容”中说明那样,在未设置厚度φK时(为0时),容易产生回旋室22与回旋用通路21的连接部的位置错动。因此,若在未设置厚度φK时考虑连接部的位置错动,则可能无法收敛于设计目标值。
图10A及图10B表示对燃料流动进行了解析的结果。箭头矢量表现流动。图10A是回旋用通路21的侧壁21e与回旋室22的内周壁相交的情况,是在两壁的连接部形成如刀刃那样的前端尖的锐利的刀口形状部的情况。图10B是在两壁的连接部设有厚度形成部25的情况。
观察图10A所示的流动时,从回旋用通路21流入的燃料与绕回旋室22的流动合流,如箭头51所示,成为被压向回旋室22的壁面侧的流动形态。这种情况下,从燃料喷射孔23流出的燃料喷雾(液膜)成为非对称。
观察图10B所示的流动时,在连接部的厚度部位φK的尾流处能缓和绕回旋室21的流动与来自回旋用通路22的流动的碰撞,如箭头52所示,成为沿着回旋室22的曲率的流动。这种情况下,在燃料喷射孔23内形成大致对称的流动,从燃料喷射孔23喷射的燃料喷雾成为对称。
在上述实施例中,兼具以下的结构及作用效果。
燃料喷射孔23的直径充分大。若增大直径,则能够充分地增大在内部形成的空洞。所谓不会损失此处的回旋速度能量而能够对喷射燃料的薄膜化起作用。
另外,燃料喷射孔23的喷射孔直径相对于板厚(这种情况下与回旋室的高度相同)之比小,因此回旋速度能量的损失也极小。由此,燃料的微粒化特性极其优异。
而且,由于燃料喷射孔23的喷射孔直径相对于燃料喷射孔23的板厚之比小,因此冲压加工性提高。
在这样的结构中,降低成本效果自不必说,由于加工性的提高而抑制了尺寸不均,因此喷雾形状、喷射量的可靠性(robustness)格外提升。
如以上说明那样,本发明的实施方式的燃料喷射阀通过在回旋室22与回旋用通路21、41的连接部设置规定的厚度形成部25,来确保喷射燃料的对称性而形成均匀的薄膜,由此促进微粒化。
该厚度形成部25沿着螺旋壁面22s的曲率方向对绕回旋室22的燃料的回旋流进行调整,因此与从回旋用通路21、41流入的燃料合流,被加速而流入到回旋室22内。此时,避免绕回旋室22的燃料流动与从回旋用通路21流入的燃料流动的大碰撞,绕回旋室22的燃料对由回旋用通路21流入的燃料进行加速引导并使其成为沿着回旋室22的曲率面的流动。
由此,在燃料喷射孔23的出口处,能够形成因充分的回旋强度而薄膜化的对称(在以回旋的中心轴为中心的周向上均匀)的液膜而促进微粒化。
如此均匀地薄膜化后的燃料喷雾与周围空气的能量交换活跃地进行,因此促进分裂而成为微粒化良好的喷雾。
另外,通过使冲压加工变得容易的各种设计因素,而能够形成性能价格比优良的廉价的燃料喷射阀。
上述记载针对实施例,但本发明并不局限于此,能够在本发明的精神和权利要求书的范围内进行各种变更及修正的情况对于本领域技术人员不言自明。
Claims (8)
1.一种燃料喷射阀,其在内燃机中使用,具备:具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐变大的方式形成的内周壁的多个回旋室;向所述多个回旋室分别导入燃料的多个回旋用通路;向所述多个回旋室分别开口的多个燃料喷射孔,由一个回旋室、一个回旋用通路和一个燃料喷射孔构成一组燃料通路,多组燃料通路为相同结构,且各组燃料通路中的回旋室、回旋用通路和燃料喷射孔之间的关系相同,所述燃料喷射阀的特征在于,
以与所述回旋室的下游端侧连接的所述回旋用通路的侧壁或其延长线和所述回旋室的内周壁的下游侧部分或其延长线不相交的方式形成所述回旋室和所述回旋用通路,
在所述回旋用通路的所述侧壁的下游侧端部与所述回旋室的所述内周壁的下游侧端部之间形成有厚度形成部。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,
在分别假定将所述回旋室的中心和所述回旋室的内周壁的上游侧的起点连结的直线状的第一线段、所述第一线段与所述内周壁的向下游侧延长的延长线相交的第一点(Y0)、通过所述第一点(Y0)且与所述第一线段垂直的直线状的第二线段、所述第二线段(32)在比所述第一点(Y0)靠上游侧与所述内周壁或其延长线相交的第二点(P0)、将所述第二点(P0)和所述回旋室的中心连结的直线状的第三线段、所述回旋用通路的所述侧壁与所述第三线段相交的第三点、与所述第二线段平行且在所述第一点和所述第二点之间与所述内周壁或其延长线相切的直线状的第四线段、所述第四线段与所述第三线段相交的第四点时,所述第三点在所述第三线段上位于比所述第四点远离所述回旋室的中心的一侧。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述回旋室的截面形成为渐开曲线或螺旋曲线。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述厚度形成部的截面由圆形部形成。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述圆形部在所述内周壁的下游侧端部和所述侧壁的下游侧端部处,以与所述内周壁和所述侧壁分别相切的方式形成。
6.一种燃料喷射阀,其在内燃机中使用,具备:具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐变大的方式形成的内周壁的多个回旋室;向所述多个回旋室分别导入燃料的多个回旋用通路;向所述多个回旋室分别开口的多个燃料喷射孔,由一个回旋室、一个回旋用通路和一个燃料喷射孔构成一组燃料通路,多组燃料通路为相同结构,且各组燃料通路中的回旋室、回旋用通路和燃料喷射孔之间的关系相同,所述燃料喷射阀的特征在于,
在与所述回旋室的下游端侧连接的所述回旋用通路的侧壁的下游侧端部和所述回旋室的所述内周壁的下游侧端部之间形成有厚度形成部。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述厚度形成部的与阀轴心呈直角的方向的截面由圆形部形成。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述圆形部在所述内周壁的下游侧端部和所述侧壁的下游侧端部处,以与所述内周壁和所述侧壁分别相切的方式形成。
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