CN103261664B

CN103261664B - 燃料喷射阀

Info

Publication number: CN103261664B
Application number: CN201080070762.9A
Authority: CN
Inventors: 小林辰夫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: EP2657508A1; EP2657508A4; WO2012086003A1; JPWO2012086003A1; JP5682631B2; CN103261664A; US20130270368A1

Abstract

燃料喷射阀（1）具有：在前端设置有喷孔（11）的喷嘴主体（10）；滑动自如地配置在喷嘴主体（10）内，与喷嘴主体（10）之间形成燃料导入路径（21），并且落座于喷嘴主体（10）内的阀座部（12）的阀针（20）；储存从燃料导入路径（21）导入的燃料的压力室（13）；在比阀座部（12）更靠基端侧且比压力室13更靠前端侧的位置形成的中继室（50）；将压力室（13）和中继室（50）连接并向燃料施加绕阀针（20）的轴（A）旋转的流动的螺旋状的第一燃料通路（60）；以及将中继室（50）与在阀针（20）提升时形成在阀座部（12）和阀针（20）之间的阀座间隙（15）连接的螺旋状的第二燃料通路（70）。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及燃料喷射阀。

背景技术

近年来，对于内燃机，为了减少CO₂及减少排放，正在积极进行增压稀燃烧、大量EGR及预混合自点火燃烧的研究。根据这些研究，为了最大限度地得到CO₂减少及减少排放的效果，需要在更靠近燃烧极限附近得到稳定的燃烧状态。另外，在石油燃料逐渐枯竭化的过程中，例如生物燃料等多种燃料要求能够稳定地进行燃烧的稳健性。为得到如上所述的稳定燃烧，最重要的点在于降低混合气体的点火偏差以及需要进行在膨胀行程中使燃料燃尽的迅速燃烧。

另外，在内燃机的燃料供给中，为了提高过度响应性、由气化热提高体积效率、以及实现低温时的催化剂活化用的大幅滞后燃烧，而采用向燃烧室内直接喷射燃料的缸内喷射方式。然而，通过采用缸内喷射方式，因喷雾燃料以保持液滴不变的状态碰到燃烧室壁而产生的油稀释、由液状燃料在喷射阀的喷孔周围生成的沉积而引起的喷雾恶化，助长了燃烧变动。

作为因如上所述的缸内喷射方式的采用而产生的油稀释和喷雾恶化的对策，并且为降低点火偏差以实现稳定的燃烧，使喷雾微粒化以使燃烧室内的燃料迅速气化是很重要的。

从燃料喷射阀喷射的喷雾的微粒化已知存在多种方法，例如使用薄膜化的液膜的剪切力的方法、使用由流动的剥离产生的空泡的方法、利用超声波的机械振动使附着在表面的燃料微粒化的方法等。在专利文献1公开的使喷雾微粒化的燃料喷射阀中，由形成有设置于阀针的螺旋槽的旋转流生成部，向喷射的燃料施加强劲的旋转流并降低旋转流的中心部的压力，并且，向旋转流的中心部供给空气。通过向燃料的旋转流供给空气，生成微细气泡，包含微细气泡的气泡燃料被喷射。而且，喷射后利用微小气泡破裂的能量使喷雾微粒化。

在专利文献2中提出有如下的喷射阀：通过设置于喷射阀的阀体的螺旋状通路对燃料施加旋转成分，提高喷雾的扩散以使燃料分散来促进与空气的混合。在专利文献3中记载有如下技术：将混合了利用气泡产生流路和气泡保持流路之间的压力差而产生的气泡的燃料喷射，在喷射后的燃料中利用气泡崩溃的能量使燃料微粒化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际申请号PCT/JP2010/056372

专利文献2:日本特开平10-141183号公报

专利文献3:日本特开2006-177174号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，通过向喷射的燃料施加强劲的旋转流并且向旋转流的中心部供给空气，可以形成包含微细气泡的气泡燃料。在该气泡燃料中，气泡破裂，从而实现燃料的喷雾的微粒化。如上所述的旋转流在燃料通过喷嘴主体内的螺旋状的通路期间，利用旋转流生成部使燃料产生强劲的旋转流。但是，在通过用于生成旋转流的流路期间，燃料受到流路阻力而产生压力损失，所以导致流速降低。因此，在燃料压力低的起动时，不能得到能够形成旋转流那样的流速，不能产生微细气泡，因此，不能使喷雾微粒化。

于是，本发明的目的在于提供燃料喷射阀，从刚起动后起向燃料施加旋转的流动，并形成包含微细气泡的喷雾以使燃料微粒化。

用于解决课题的方案

解决该课题的本发明的燃料喷射阀具有：喷嘴主体，所述喷嘴主体在前端设置有喷孔；阀针，所述阀针滑动自如地配置在所述喷嘴主体内，在该阀针与所述喷嘴主体之间形成燃料导入路径，并且，所述阀针落座于所述喷嘴主体内的阀座部；压力室，所述压力室储存从所述燃料导入路径导入的燃料；中继室，所述中继室形成在比所述阀座部更靠基端侧且比所述压力室更靠前端侧的位置；第一燃料通路，所述第一燃料通路为螺旋状，将所述压力室和所述中继室连接，并且向燃料施加绕所述阀针旋转的流动；以及第二燃料通路，所述第二燃料通路为螺旋状，将所述中继室与在所述阀针提升时形成在所述阀座部和所述阀针之间的阀座间隙连接，所述第二燃料通路的所述中继室侧的开口部，在与所述喷嘴主体的内周面正交的方向上的宽度形成得大，在与所述喷嘴主体的内周面相切的方向上的宽度形成得小，所述第二燃料通路的所述阀座部侧的开口部，在与所述喷嘴主体的内周面正交的方向上的宽度形成得小，在与所述喷嘴主体的内周面相切的方向上的宽度形成得大。

由于在螺旋状的第一燃料通路和第二燃料通路之间设置有中继室，因此，可以缩短对燃料施加旋转的流动的螺旋状的通路的长度。由此，通过通路时的燃料的压力损失降低，因此，可以抑制向喷孔供给的旋转流的流速降低。由此，可以从燃料压力低的起动时起产生强劲的旋转流并喷射包含微细气泡的燃料。另外，由于燃料的压力损失降低，因此，可以降低压送燃料的泵的驱动损失，从而降低用于使燃料成为高压的成本。尤其是，由于在第二燃料通路的中继室侧的开口部，在与喷嘴主体的内周面相切的方向上的宽度形成得小，因此，可以增加第二燃料通路的条数。由此，旋转流的喷出条数增加，因此，喷孔内的旋转流变得均质，混合气体变得均质。另外，通过减小第二燃料通路的阀座部侧的开口部处的与所述喷嘴主体的内周面正交的方向上的宽度，可以减小流路阻力。通过如上所述减小流路阻力，可以抑制因压力损失而使得流速降低。因此，可以从刚进行燃料压力低的喷射起在喷孔产生旋转流。由此，可以从喷射的初期起形成包含微细气泡的喷雾。

发明的效果

本发明的燃料喷射阀可以从燃料压力低的起动时起产生强劲的旋转流并喷射包含微细气泡的燃料。

附图说明

图1是呈剖面表示燃料喷射阀的概略结构的说明图。

图2是放大表示图1的燃料喷射阀的前端部分的说明图。

图3是表示旋转流生成部件的外观的说明图。

图4是表示从图3中的箭头B方向看旋转流生成部件的说明图。

图5是放大表示第一燃料通路的说明图。

图6是放大表示第二燃料通路的说明图。

图7是呈剖面表示比较例的燃料喷射阀的前端的说明图。

图8是表示与比较例的燃料喷射阀的喷射燃料量和喷射时间之间的关系相关的实测值和理论值的说明图。

图9是表示比较例的燃料喷射阀的喷雾的形态的说明图。

图10是放大表示形成于实施例2的旋转流生成部件的螺旋槽的说明图。

图11是从前端侧看实施例2的旋转流生成部件的说明图。

图12是表示实施例3的旋转流生成部件的外观的说明图。

图13是表示图12的H-H截面的说明图。

图14是表示从箭头J方向看图12的旋转流生成部件的状态的说明图。

图15是呈剖面表示实施例3的燃料喷射阀的前端部的说明图。

图16是将图15的阀座间隙进一步放大的说明图。

图17是表示其他实施例的旋转流生成部件的锥部的螺旋槽的截面形状的说明图。

具体实施方式

以下，与附图一同详细说明用于实施本发明的方式。

实施例1

详细说明本发明的实施例1的燃料喷射阀1的内部结构。图1是呈剖面表示燃料喷射阀1的概略结构的说明图。图2是放大表示图1的燃料喷射阀1的前端部分的说明图。燃料喷射阀1具有喷嘴主体10、阀针20及旋转流生成部件30。在以下的说明中，前端侧表示阀针20关闭时的移动方向、即图中的下侧。基端侧表示阀针20打开时的移动方向、即图中的上侧。

喷嘴主体10是空心圆筒状部件。在喷嘴主体10的前端设置有喷孔11。喷孔11在沿着轴A的方向上形成。在喷嘴主体10上设置有供阀针20落座的阀座部12。喷嘴主体10形成为在前端侧收纳旋转流生成部件30。另外，喷嘴主体10的内径从阀座部12朝向喷孔11呈锥形地连续缩小。

阀针20滑动自如地配置在喷嘴主体10内。阀针20在其与喷嘴主体10之间形成燃料导入路径21，并且落座于喷嘴主体10内的阀座部12。阀针20的滑动方向与轴A的方向一致，轴A与阀针20的中心轴一致。

旋转流生成部件30是空心圆筒状的部件。旋转流生成部件30被装在喷嘴主体10的内部并被压入固定。图3是表示旋转流生成部件30的外观的说明图。图4是表示从图3中的箭头B方向看旋转流生成部件30的说明图。旋转流生成部件30具有直径不变的圆筒部31和朝向前端使直径缩小的锥部32。锥部32配置在比圆筒部31更靠前端侧的位置。在旋转流生成部件30的外周面33形成有缺口部34。缺口部34形成在与圆筒部31和锥部32之间的边界相当的位置。缺口部34绕轴A形成在整周。在圆筒部31的外周面33上按照以轴A为中心描绘螺旋的方式设置有螺旋槽35。另外，在锥部32的外周面33上按照以轴A为中心描绘螺旋的方式设置有螺旋槽36。螺旋槽35可以形成有多条，但在本实施例中仅形成一条。螺旋槽36形成得比螺旋槽35多即可。优选为，螺旋槽36为三条以上即可。在本实施例中，螺旋槽36形成有四条。

如图1所示，由旋转流生成部件30的基端侧37和喷嘴主体10的内周面14划分出压力室13。燃料导入路径21与该压力室13连接。压力室13储存从燃料导入路径21导入的燃料。

并且，燃料喷射阀1具有：中继室50、第一燃料通路60及第二燃料通路70。如图2所示，中继室50由缺口部34和喷嘴主体10的内周面14划分出。压力室13位于比旋转流生成部件30更靠基端侧的位置，阀座部12位于比锥部32更靠前端侧的位置，因此，中继室50形成在比阀座部12更靠基端侧且比压力室13更靠前端侧的位置。

第一燃料通路60由螺旋槽35和喷嘴主体10的内周面14划分而形成。第一燃料通路60是将压力室13和中继室50连接的螺旋状的通路。因此，对燃料施加绕阀针20旋转的流动。另外，第一燃料通路60形成为截面形状呈三角形。尤其是，以截面为三角形的底边位于远离轴A的位置的方式形成。在本实施例中，在旋转流生成部件30的圆筒部31仅形成有一条螺旋槽35，因此，第一燃料通路60为一条。由于该第一燃料通路60仅为一条，因此，为了供给喷射所需的燃料，流路截面积形成得较大。该第一燃料通路60也可以形成多条。

第二燃料通路70由螺旋槽36和喷嘴主体10的内周面14划分而形成。第二燃料通路70是将中继室50和在阀针20提升时形成在阀座部12和阀针20之间的阀座间隙15连接的螺旋状的通路。因此，第二燃料通路70也对燃料施加绕阀针20旋转的流动。第二燃料通路70的截面形状为四边形。该第二燃料通路70可以形成多条。尤其是，第二燃料通路70的条数形成得比第一燃料通路60的条数多。在本实施例中，由于在旋转流生成部件30的锥部32设置有四条螺旋槽36，因此，形成有四条第二燃料通路70。

像这样，通过在配置在喷嘴主体10内部的旋转流生成部件30上设置螺旋槽35、36，可以容易地形成第一燃料通路60及第二燃料通路70。因此，可以提高生产率、降低成本。另外，阀针20能够滑动地贯通旋转流生成部件30的内周面38。因此，旋转流生成部件30的内周面38作为引导阀针20的阀针导向部起作用。

接着，更详细地说明第一燃料通路60和第二燃料通路70。图5是放大表示第一燃料通路60的说明图。图6是放大表示第二燃料通路70的说明图。在图5、图6中，燃料从纸面里侧朝向跟前流动。对图5和图6进行比较，第二燃料通路70与第一燃料通路60相比，在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向上的宽度小。在此，在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向上的宽度表示图5的箭头C的方向及图6的箭头D的方向。这些箭头C及箭头D都与喷嘴主体10的内周面14正交。另外，正交也包括与制造误差相当的范围，并非仅指完全正交。并且，第二燃料通路70与第一燃料通路60相比，在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向上的宽度小这种情况按照本实施例的形状进行说明时，如下所示。即，形成第二燃料通路70的螺旋槽36比形成第一燃料通路60的螺旋槽35更浅地形成（d₁＞d₂）。螺旋槽36的槽深度d₂形成为与阀针20最大提升时的阀座间隙15相同。

并且，燃料喷射阀1具有驱动机构40。驱动机构40控制阀针20的滑动动作。驱动机构40是具有适合于阀针20进行动作的构件的以往已知的机构，例如使用了压电元件、电磁铁等的促动器、向阀针20施加适当的压力的弹性部件等。驱动机构40将阀针20向基端侧提升，从而使阀针20从阀座部12离开。由此，燃料向阀座间隙15供给，通向喷孔11的燃料的通路开通。由于通向喷孔11的燃料的通路开通，因此，从压力室13向喷孔11连通的第一燃料通路60、中继室50、第二燃料通路70内的燃料被释放并向喷孔11流入。

接着，说明燃料喷射阀1中的燃料的流动和燃料的喷射。储存在压力室13内的燃料向第一燃料通路60流入。由于第一燃料通路60绕轴A描绘螺旋，因此，流过第一燃料通路60的燃料被施加绕轴A旋转的流动。由此，产生燃料的旋转流。由该第一燃料通路60向燃料施加的旋转成分，来确定燃料的旋转速度。

流过了第一燃料通路60的燃料向中继室50流入。中继室50使通过第一燃料通路60而产生的燃料的旋转流稳定。由于中继室50绕轴A形成在整周，因此，燃料绕轴A扩散到整周，旋转流绕轴A在整周变得一样。

在中继室50内稳定了的旋转流向第二燃料通路70流入。由于第二燃料通路70也形成为螺旋状，因此，对流过第二燃料通路70的燃料进一步施加旋转的流动。通过了第二燃料通路70的燃料的旋转流向阀座间隙15供给。由于喷嘴主体10的内部从阀座部12朝向喷孔11呈锥形地连续缩小，因此，燃料流过的流路收缩而使得燃料加速。由此，燃料的旋转流加速，在喷孔11内形成强劲的旋转流，在旋转流旋转的中心即轴A附近产生负压。若产生负压，则喷嘴主体外部的空气被吸入喷嘴主体内，在喷孔11内产生气柱。从上述产生的气柱的界面生成气泡，生成的气泡混入在气柱周围流动的燃料中，成为气泡混入流。该气泡混入流与在气泡混入流的外周侧流动的燃料流一同被喷射。

此时被喷射的燃料流及气泡混入流，向通过旋转流的离心力从中心扩散的锥形的喷雾液膜转变。喷雾液膜越远离喷孔11，直径越大，因此，喷雾液膜被拉伸而变薄，不久后就不能继续作为液膜维持而分裂。此后，分裂后的喷雾根据微细气泡的自加压效应使得直径变小直到崩溃，从而成为超微细化喷雾。

接着，对由本实施例的燃料喷射阀1的结构得到的效果进行说明。在本实施例的燃料喷射阀1中，由于中继室50设置在第一燃料通路60和第二燃料通路70之间，因此，可以缩短螺旋状的通路的长度。由此，通过通路时的燃料的压力损失降低，因此，可以抑制向喷孔供给的旋转流的流速降低。即，可以从燃料压力低的起动时起产生强劲的旋转流并喷射包含微细气泡的燃料。另外，由于燃料的压力损失降低，因此，可以降低压送燃料的泵的驱动损失，从而降低用于使燃料成为高压的成本。另外，由于第一燃料通路60仅有一条，因此，旋转流并非绕轴A在整周一样。由于中继室50绕轴A形成在整周，因此，燃料绕轴A扩散到整周，旋转流绕轴A在整周变得一样。

并且，虽然燃料喷射阀1的第一燃料通路60仅为一条，但为了确保喷射所需的燃料流量，第一燃料通路60的流路截面积大。由于第一燃料通路60的流路截面积大，因此，与形成多条通路的情况相比，流体接触的壁面减少。因此，流路阻力小，可以降低通过第一燃料通路60的燃料的压力损失。由此，在燃料泵中对燃料施加的压力降低，可以实现降低燃料泵的驱动损失及降低成本。并且，由于可以降低燃料的压力，因此，即便在起动时那样的低燃料压力的状态下也可以产生旋转流。因此，可以从起动时起形成混入了微细气泡的喷雾并使喷雾微粒化。另外，由于第一燃料通路60的截面形状即三角形的重心位于自轴A离开的位置，因此，可以进一步增大燃料的旋转直径，并进一步增加旋转速度。

接着，与比较例的燃料喷射阀进行比较的同时说明第二燃料通路70的效果。首先，对比较例的燃料喷射阀100进行说明。图7是呈剖面表示比较例的燃料喷射阀100的前端的说明图。在比较例的燃料喷射阀100中形成有螺旋状的燃料通路101。燃料通路101由设置于阀针102的螺旋槽103和喷嘴主体104的内周壁105形成。燃料喷射阀100中的阀针102的最大提升量E为0.06～0.1mm左右。在阀针的提升量为0.1mm的情况下，因阀针102的提升，在阀针102的前端侧的锥面106和喷嘴主体104之间形成的阀座间隙107的间隔F为0.071mm。另一方面，由于设置于阀针102的螺旋槽103的深度G为0.4mm左右，因此，燃料从流路深的燃料通路101向流路浅的阀座间隙107流入时，形成大的阻力，如图8所示，导致喷射的燃料量比理论值大大减小。并且，由于燃料喷射阀100形成有两条螺旋状的燃料通路101，因此，如图9所示，从喷孔108喷出的旋转流s成为两条线条，喷雾成为斑点。因此，在燃料已微粒化时也产生燃料的粒子p存在的区域和不存在的区域，导致不均匀。

接着，对燃料喷射阀1的第二燃料通路70的效果进行说明。第二燃料通路70与第一燃料通路60相比，在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向上的宽度小。由此，从第二燃料通路70向阀座间隙15流入的燃料的流路阻力减小。尤其是，由于形成第二燃料通路70的螺旋槽36的深度与阀针20最大提升时的阀座间隙15相同，因此，可以使对流入阀座间隙15的燃料施加的阻力最小。由此，可以高效地产生高速的旋转流和气柱并喷射包含微细气泡的喷雾。另外，可以使喷射的燃料量接近理论值。并且，在本实施例的燃料喷射阀1中，使向阀座间隙15供给燃料的第二燃料通路70的条数比第一燃料通路60的条数多，从而增加旋转流的喷出条数。旋转流的喷出条数越增加，喷孔11内的旋转流越均质，被喷射的包含气泡的喷雾越发均匀地分散，因此，可以使混合气体均质。由于具有四条第二燃料通路70，因此，可以形成四条旋转流。因此，喷出的喷雾与比较例的两条的情况相比，变得均质，可以使燃料的微粒子均匀地分布。另外，第二燃料通路70的条数越多，可以使燃料的微粒子越发均匀地分布。这样的喷出条数优选至少为三条以上。另外，通过使第二燃料通路70的截面形状为四边形，可以使螺旋槽36的深度更浅。由此，即便在阀针20打开的初期和末期这样的提升量小的时候，旋转流也不存在阻力地向阀座间隙15流入。因此，在燃料的喷射开始和喷射结束时也可以形成包含微细气泡的喷雾。即，可以抑制粗大液滴的产生。

实施例2

接着，说明本发明的实施例2。实施例2的燃料喷射阀2的结构与实施例1的燃料喷射阀1的结构大致相同。但是，燃料喷射阀2在形成于旋转流生成部件230的锥部232的螺旋槽236的结构不同这方面与燃料喷射阀1不同。另外，由于其他结构与燃料喷射阀1相同，因此，对与燃料喷射阀1相同的结构要素，标注相同的附图标记并省略详细的说明。

图10是放大表示形成于本实施例的旋转流生成部件230的螺旋槽236的说明图。图11是从前端侧看旋转流生成部件230的说明图。如图10所示，螺旋槽236在形成中继室50的缺口部34侧的深度形成得深，越接近前端侧即越接近阀座间隙15形成得越浅（d₃＞d₄＞d₅）。另外，中继室50侧即缺口部34侧的通路宽度形成得窄，越接近前端侧，通路宽度形成得越宽（w₁＜w₂）。第二燃料通路70由旋转流生成部件230的螺旋槽236和喷嘴主体10的内周面14划分而形成。因此，第二燃料通路70的中继室50侧的开口部，在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向上的宽度形成得大，在与离开的方向正交的方向上的宽度形成得小。而且，第二燃料通路70的阀座部12侧的开口部，在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向上的宽度形成得小，在与离开的方向正交的方向上的宽度形成得大。另外，从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向指的是螺旋槽236的深度方向、即图10中的箭头X所示的方向。而且，与离开的方向正交的方向指的是图10中的箭头Y所示的方向。另外，此处的正交也包括与制造误差相当的范围，并非仅指完全正交。螺旋槽236的前端侧的深度与阀针20最大提升时的阀座间隙15相同。即，第二燃料通路70的阀座部12侧的开口部在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向（箭头X方向）上的宽度与阀针20最大提升时的阀座间隙15相同。

在中继室50侧的开口部，减小与从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向正交的方向（箭头Y方向）上的宽度，从而可以增加第二燃料通路的条数。由此，旋转流的喷出条数增加，因此，喷孔内的旋转流变得均质，混合气体变得均质。并且，通过增加第二燃料通路70的条数，可以更多地引入燃料。另外，使第二燃料通路70的阀座部12侧的开口部处的从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向（箭头X方向）上的宽度与阀座间隙15的间隔相同，从而可以减小流路阻力。通过如上所述减小流路阻力，可以抑制因压力损失而使得流速降低。因此，可以从刚进行燃料压力低的喷射起在喷孔产生旋转流。由此，可以从喷射的初期起形成包含微细气泡的喷雾。如本实施例那样，通过使第二燃料通路70的截面形状为四边形，可以容易地变更第二燃料通路70的通路深度及通路宽度。

实施例3

接着，说明本发明的实施例3。实施例3的燃料喷射阀3的结构与实施例1的燃料喷射阀1的结构大致相同。但是，燃料喷射阀3在阀针320及旋转流生成部件330的结构不同这方面与燃料喷射阀1不同。另外，由于其他结构与燃料喷射阀1相同，因此，对与燃料喷射阀1相同的结构要素，标注相同的附图标记并省略详细的说明。

图12是表示燃料喷射阀3的旋转流生成部件330的外观的说明图。图13是表示图12的H-H截面的说明图。图14是表示从箭头J方向看图12的旋转流生成部件330的状态的说明图。图15是呈剖面表示燃料喷射阀3的前端部的说明图。图16是进一步放大图15的阀座间隙15的说明图。在此，图15、图16表示阀针320最大提升时的状态。

如图13、图14所示，旋转流生成部件330是空心圆筒状的部件。旋转流生成部件330具有与实施例1的旋转流生成部件30所具有的圆筒部、锥部、缺口部相同的圆筒部31、锥部32、缺口部34。另外，在圆筒部31具有与旋转流生成部件30所具有的螺旋槽相同的螺旋槽35。在锥部32的外周面上，按照以轴A为中心描绘螺旋的方式设置有螺旋槽336。螺旋槽336形成有四条。螺旋槽336与形成于实施例2的旋转流生成部件230的锥部32的螺旋槽236同样地，缺口部34侧的深度形成得深，越接近前端侧，形成得越浅。另外，缺口部34侧的通路宽度形成得窄，越接近前端侧，通路宽度形成得越宽。如图15所示，该旋转流生成部件330被装在喷嘴主体10的内部并被压入固定。

如图15所示，阀针320滑动自如地配置在喷嘴主体10内。阀针320能够滑动地贯通旋转流生成部件330的内周面338。因此，旋转流生成部件330的内周面338作为引导阀针320的阀针导向部起作用。阀针320落座于喷嘴主体10内的阀座部12。阀针320的滑动方向与轴A的方向一致，轴A与阀针320的中心轴一致。阀针320具有：大径部321、小径部322、前端部323及锥部324。大径部321与旋转流生成部件330的内周面338形成滑动面。小径部322相比大径部321位于前端。前端部323相比小径部322位于前端并落座于阀座部12。前端部323的落座于阀座部12的部分的形状形成为球形。锥部324位于大径部321和小径部322之间。

通过使落座于阀座部12的部分的形状为球形，可以使阀针320提升时的阀座部12和阀针320之间的间隔成为最小的区域为一点。另外，由于实际是立体的构造，因此，点的集合描绘出圆。因此，可以使成为流路阻力的主要原因的收缩部分最小。由此，可以抑制流路阻力。而且，旋转流可以得到能够生成微细气泡的所希望的旋转速度。另外，在球形的前端部323落座时，阀针320自动调心，因此，可以容易地进行阀针320的关闭。由此，可以抑制在燃料的喷射开始和喷射结束时容易产生的粗大液滴的产生。

并且，与燃料喷射阀1同样地，通过旋转流生成部件330和喷嘴主体10，形成有中继室50、第一燃料通路60。另外，第二燃料通路370由螺旋槽336和喷嘴主体10的内周面14划分而形成。该第二燃料通路370对燃料施加绕轴A旋转的流动。第二燃料通路370的条数形成为比第一燃料通路60的条数多。在本实施例中，由于在旋转流生成部件330上设置有四条螺旋槽336，因此，形成有四条第二燃料通路70。与燃料喷射阀2同样地，第二燃料通路370的中继室50侧的开口部，在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向上的宽度形成得大，在与离开的方向正交的方向上的宽度形成得小。而且，第二燃料通路370的阀座部12侧的开口部，在从旋转的燃料流的旋转中心离开的方向上的宽度形成得小，在与离开的方向正交的方向上的宽度形成得大。另外，此处的正交与实施例2同样地，也包括与制造误差相当的范围，并非仅指完全正交。

另外，如图16所示，穿过第二燃料通路370的中心的线K（图16中的虚线）构成为，在阀针320最大提升时的阀座部12和阀针320之间的间隔成为最小的部位L，通过将阀座部12和阀针320之间的距离d_x等分的位置M（d_y=d_z）。

在第二燃料通路370内流动的燃料在穿过第二燃料通路370的中心的线K上最快、流量最多。另一方面，在第二燃料通路370的出口和喷孔11之间，在阀座部12和阀针320的前端部323之间的间隔成为最小的部位L处流路变得最窄。对该间隔进行等分的位置M是流路的中心。因此，在穿过第二燃料通路370的中心的线K通过位置M时，可以使由燃料的流路阻力产生的损失最小。因此，如上所述，由于构成为穿过第二燃料通路370的中心的线K通过位置M，所以，可以确保向喷孔11供给的燃料的流量，从而可以供给流速快的旋转流。由此，可以减小产生的气泡直径以使燃料成为更微细的粒子。

并且，在第二燃料通路370和阀座部12之间形成有分散室325。分散室325绕轴A形成在整周。由于第二燃料通路370为四条，因此，流入分散室325的燃料的旋转流为四条。由于分散室325绕轴A形成在整周，因此，使从第二燃料通路370供给的燃料的旋转流分散。像这样在分散室325内旋转流绕轴A变得均质，因此，可以使被喷射的喷雾进一步均质。

并且，在阀针320和旋转流生成部件330之间形成有吸引室326。吸引室326是由阀针320的小径部322和锥部324的外周部分与旋转流生成部件330的内周面338划分而形成的圆环状的空间。该吸引室326在阀针320提升时容积扩大，对第二燃料通路370内的燃料进行吸引。

若阀针320提升，则第二燃料通路370的燃料欲向阀座间隙15和吸引室326双方流动。在此，对吸引室326扩大的容积V₂和阀座间隙15的容积V₁的变化量进行研究。在阀座直径d_a、阀针320的大径部321的直径d_b、阀针320的小径部322的直径d_c分别为d_a=φ1、d_b=φ3、d_c=φ1.5的情况下，将提升量设为L₁，则成为：

[数学式1]

V_{2} = \frac{π}{4} (d_{b}^{2} - d_{c}^{2}) L_{1}

[数学式2]

V_{1} = \frac{π}{4} d_{a}^{2} L_{1}

[数学式3]

\frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{(d_{b}^{2} - d_{c}^{2})}{d_{a}^{2}} = 6.75 .

因此，在阀针320提升了的情况下，成为如下的计算：向阀座间隙15流入的燃料的6.75倍的燃料向吸引室326流入。因此，因具有吸引室326，使得在第二燃料通路370流动的燃料的流量增多，可以从阀针20刚打开后起产生流速快的旋转流。因此，可以从开始喷射起形成包含微细气泡的喷雾。并且，在阀针320返回原位置时，吸引室326的燃料成为缓冲，防止阀针320急剧关闭。因此，可以防止阀针320的跳动。由此，阀针320落座于阀座部12并静止，因此，可以抑制燃料的泄漏，防止喷射后的燃料滴下。

上述实施例只不过是用于实施本发明的例子，本发明并不限于上述实施例，对上述实施例进行各种变形而得到的结构也包含在本发明的范围内，而且，根据上述记载，理所当然在本发明的范围内可以包括其他的各种实施例。

例如，在上述实施例1～实施例3中，如图17所示，可以使形成第二燃料通路470的旋转流生成部件430的锥部32的螺旋槽436的截面形状为梯形。通过使槽为梯形，可以通过冲模来形成螺旋槽，因此，可以通过铸造进行生产。由此，可以提高生产率、降低成本。

附图标记说明

1、2、3 燃料喷射阀

10 喷嘴主体

11 喷孔

12 阀座部

13 压力室

15 阀座间隙

20、320 阀针

21 燃料导入路径

30、230、330、430 旋转流生成部件

35 螺旋槽（圆筒部）

36、236、336、436 螺旋槽（锥部）

40 驱动机构

50 中继室

60 第一燃料通路

70、370、470 第二燃料通路

325 分散室

326 吸引室

Claims

1.一种燃料喷射阀，其特征在于，具有：

喷嘴主体，所述喷嘴主体在前端设置有喷孔；

阀针，所述阀针滑动自如地配置在所述喷嘴主体内，在该阀针与所述喷嘴主体之间形成燃料导入路径，并且，所述阀针落座于所述喷嘴主体内的阀座部；

压力室，所述压力室储存从所述燃料导入路径导入的燃料；

中继室，所述中继室形成在比所述阀座部更靠基端侧且比所述压力室更靠前端侧的位置；

第一燃料通路，所述第一燃料通路为螺旋状，将所述压力室和所述中继室连接，并且向燃料施加绕所述阀针旋转的流动；以及

第二燃料通路，所述第二燃料通路为螺旋状，将所述中继室与在所述阀针提升时形成在所述阀座部和所述阀针之间的阀座间隙连接，

所述第二燃料通路的所述中继室侧的开口部，在与所述喷嘴主体的内周面正交的方向上的宽度形成得大，在与所述喷嘴主体的内周面相切的方向上的宽度形成得小，

所述第二燃料通路的所述阀座部侧的开口部，在与所述喷嘴主体的内周面正交的方向上的宽度形成得小，在与所述喷嘴主体的内周面相切的方向上的宽度形成得大。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述第二燃料通路的条数比所述第一燃料通路的条数多。

3.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述第二燃料通路与所述第一燃料通路相比，在与所述喷嘴主体的内周面正交的方向上的宽度小。

4.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

穿过所述第二燃料通路的中心的线，在所述阀针最大提升时的所述阀座部和所述阀针之间的间隔成为最小的部位，通过将所述阀座部和所述阀针之间的距离等分的位置。

5.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述阀针中的落座于所述阀座部的部分的形状为球形。

6.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述燃料喷射阀具有分散室，该分散室形成在所述第二燃料通路和所述阀座部之间，使从所述第二燃料通路供给的燃料分散。

7.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述燃料喷射阀具有在所述阀针提升时吸引所述第二燃料通路内的燃料的吸引室。

8.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述第一燃料通路的截面形状是三角形。

9.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述第二燃料通路的截面形状是四边形。

10.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述燃料喷射阀在所述喷嘴主体的内侧的、所述燃料导入路径和所述阀座部之间具有旋转流生成部件，

所述阀针能够滑动地贯通所述旋转流生成部件，

所述第一燃料通路及所述第二燃料通路由设置在所述旋转流生成部件的外周面上的螺旋槽和所述喷嘴主体的内周面形成。

11.如权利要求10所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述旋转流生成部件中的形成所述第二燃料通路的螺旋槽的截面形状为梯形。

12.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述第二燃料通路越接近所述阀座间隙，在与所述喷嘴主体的内周面正交的方向上的宽度越减小，所述第二燃料通路越接近所述阀座间隙，在与所述喷嘴主体的内周面相切的方向上的宽度越增大。