CN103362712B - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种防止将板状的孔板向喷嘴体装入时成为问题的微小变形的影响，从而减少从回旋用通路的燃料泄漏，提高回旋流的强度且喷射特性优良的燃料喷射阀。燃料喷射阀具备：阀芯，其能够开闭，从而进行燃料的喷射和停止；喷嘴体，其具有与该阀芯密接而能够进行燃料的喷射的停止的阀座面；孔板，其具有配置在所述阀座面的下游并喷射回旋燃料的多个燃料喷射孔，其中，所述喷嘴体的端面部在下方侧具有呈凸状的倾斜面，以回旋用通路的对合面相对于回旋室的对合面而位于孔板侧的方式形成阶梯状的倾斜面，以在所述喷嘴体的外周部设置的凹状槽外周壁部为引导件而将具有所述回旋用通路和所述回旋室的所述孔板插入固定。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种在内燃机中使用的燃料喷射阀，尤其涉及一种具有多个燃料喷射孔并从各个燃料喷射孔喷射回旋燃料而能够提高微粒化性能的燃料喷射阀。

背景技术

作为利用回旋流动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，已知有专利文献1所记载的燃料喷射阀。

在该燃料喷射阀中，在与阀芯协同动作的阀座的下游端向前端面开口的阀座构件和与该阀座构件的前端面接合的喷射板之间，形成有与所述阀座的下游端连通的横向通路和该横向通路的下游端沿切线方向开口的涡流室，在所述喷射板上穿设有燃料喷射孔，该燃料喷射孔喷射由该涡流室赋予了涡流后的燃料，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。而且，在涡流室沿着具有基圆的渐开线曲线而形成涡流室的内周面。

另外，在该燃料喷射阀中，通路板的厚壁部与喷射板的重叠面形成为相对于阀座的轴线而呈V字状倾斜的两个斜面，燃料喷射孔分为彼此向相反方向倾斜配置的二组。

通过这种结构，能够有效地促进来自各个燃料喷射孔的燃料的微粒化。而且，能够改变燃料的喷射方向。

另一方面，作为利用回旋力促进微粒化并分散为多个孔来使燃料与空气的混合良好的现有技术，已知有专利文献2所记载的燃料喷射阀。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2004-278464号公报

【专利文献2】日本特开平7-35001号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

已知有当喷射赋予了回旋力的燃料时，喷雾成为中空圆锥状的情况。而且，还已知有这种喷雾从液膜状态经过液线分裂而液滴化，从而成为微粒化喷雾的情况。

在搭载于发动机时，从安装性的观点出发，燃料喷射阀要求细长化，为了使该喷射部成为小径尺寸的喷嘴部，而在性能面或加工组装等中，需要谋求用于发挥喷射性能的各种办法。

对于专利文献1所记载的现有技术而言，在通路板的结构中，具有横向通路和与该通路连通的涡流室的部位为厚壁部，该厚壁部的外周部为薄壁部。并且，具有燃料喷射孔的薄板状的喷射板与该薄壁部重叠而进行外周固定。在其焊接时(已知有激光焊接)，能够高效率地使用向外周部投入的能量而进行固定。而且，作为提高喷射特性的自由度的方法，通过将该厚壁部与喷射板的重叠面形成为V字状来改变喷射方向。

在这种结构中，虽然外周部的焊接固定按照所希望的目标来实施，但难以防止薄板状的喷射板的变形(弯曲)。

其结果是，在横向通路或涡流室的上部产生微小的间隙。

尤其是横向通路在回旋燃料的生成中为重要的部位，由于产生间隙而发生燃料泄漏，从而回旋力下降。而且，由于间隙的不均，而向各个燃料喷射孔供给的燃料的回旋强度产生不均。进而，喷射孔出口部的回旋流的对称性可能受损。

其结果是，微粒化性能受损或喷雾形状发生变化。而且，在喷射方向控制中，可靠性受损。

在专利文献2所记载的现有技术中，虽然公开了用于使微粒化的燃料扩散的结构，但关于要求高精度的加工的回旋用通路、回旋室的加工方法、组装方法等并未公开。

发明内容

本发明鉴于这种情况而提出，其目的在于提供一种燃料喷射阀，其消除了将具有喷射回旋燃料的燃料喷射孔的板状的构件向喷嘴体装入时产生的微小变形等问题，并消除了将燃料喷射孔接近配置时成为问题的喷雾干涉，从而微粒化性能和形状控制性优良。

【用于解决课题的手段】

为了实现上述目的，燃料喷射阀具备：阀芯，其能够开闭，从而进行燃料的喷射和停止；喷嘴体，其具有与该阀芯密接而能够进行燃料的喷射的停止的阀座面；孔板，其具有配置在所述阀座面的下游并喷射回旋燃料的多个燃料喷射孔，其中，所述喷嘴体的端面部在下方侧具有呈凸状的倾斜面，该倾斜面以该倾斜面中的与回旋用通路对应的面相对于与回旋室对应的面位于稍靠下方的方式形成阶梯状的倾斜面，以在所述喷嘴体的外周部设置的凹状槽外周壁部为引导件而将具有所述回旋用通路和所述回旋室的所述孔板插入固定。

此时，可以构成为，在所述喷嘴体上形成的呈凸状的下方的倾斜面中，与所述孔板的该回旋用通路对应的倾斜面相对于与所述孔板的该回旋室对应的倾斜面而位于上方。

另外，还可以构成为，在所述孔板上形成的呈凸状的上方的倾斜面中，与所述喷嘴体的该回旋用通路对应的倾斜面相对于与所述喷嘴体的该回旋室对应的倾斜面而位于下方。

此外，还可以构成为，所述回旋室的截面由渐开线曲线或螺旋曲线形成。

【发明效果】

根据本发明，所述孔板的该回旋用通路的倾斜面和与之对应的喷嘴体的倾斜面无间隙地密接固定，因此能够阻止通过该回旋用通路的燃料泄漏。因此，能够有效地将燃料向回旋室供给，从而燃料在各燃料喷射孔中被赋予充分的回旋力。

另外，由于喷嘴体和将该喷嘴体覆盖的孔板呈凸状，因此从加工成与该倾斜面正交的燃料喷射孔喷射的喷雾互不干涉(液膜状态下的干涉)，从而使喷雾有效地微粒化并向规定的方向喷射。

附图说明

图1是表示本发明的燃料喷射阀的整体结构的纵向剖视图。

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是用于说明本发明的燃料喷射阀中的喷嘴体单体的形状的剖视图。

图4是表示本发明的燃料喷射阀中的涡流板的剖视图。

图5是用于说明本发明的燃料喷射阀中的回旋室、回旋用通路及燃料喷射孔的关系的俯视图(图4的A方向向视图)。

图6是表示本发明的喷嘴体与涡流板的嵌合状态部分的放大剖视图。

图7是表示本发明的喷嘴体与涡流板的压入状态的放大剖视图。

图8是用于说明本发明的燃料喷射阀中的喷嘴体的另一实施方式的纵向剖视图。

【符号说明】

1 燃料喷射阀

2 喷嘴体

2a、20a 回旋用通路的对合面

2b、20b 回旋室的对合面

3 阀座面

4 燃料喷射室

5 燃料导入孔

6 阀芯

20 孔板

21a、21b、21c 回旋用通路

22a、22b、22c 回旋室

23a、23b、23c 燃料喷射孔

25 中央孔

26、29 按压面

具体实施方式

使用图1至图8，说明本发明的实施例。

以下，使用图1至图7，说明本发明的第一实施例。

【实施例1】

图1是表示本发明的燃料喷射阀1的整体结构的纵向剖视图。

在图1中，燃料喷射阀1是在不锈钢制的薄壁管13中收容喷嘴体2、阀芯6，并利用配置在外侧的电磁线圈11使该阀芯6进行往复动作(开闭动作)的结构。以下，说明结构的详细情况。

燃料喷射阀1具备：将电磁线圈11包围的磁性体的磁轭10；位于电磁线圈11的中心，且一端与磁轭10进行磁性接触的铁芯7；升降规定量的阀芯6；与该阀芯6相接的阀座面3；允许通过阀芯6与阀座面3的间隙而流动的燃料的通过的燃料喷射室4；以及在燃料喷射室4的下游具有多个燃料喷射孔23a、23b、23c(参照图2、图4至图5)的孔板20。

另外，在铁芯7的中心部具备将阀芯6向阀座面3按压的作为弹性构件的弹簧8。该弹簧8的弹力通过弹簧调节器9向阀座面3方向压入的压入量来调整。

在未对线圈11通电的状态下，阀芯6与阀座面3密接。在该状态下，燃料通路关闭，因此燃料积存在燃料喷射阀1内部，不进行从设有多个的各燃料喷射孔23a、23b、23c的燃料喷射。

另一方面，当对线圈11通电时，在电磁力的作用下，阀芯6移动至与面对的铁芯7的下端面接触为止。

在该开阀状态下，在阀芯6与阀座面3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。

需要说明的是，在燃料喷射阀1中设有燃料通路12，该燃料通路12在入口部具有过滤器14，该燃料通路12包括将铁芯7的中央部贯通的贯通孔部分，是使由未图示的燃料泵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。而且，燃料喷射阀1的外侧部分由树脂模制件15覆盖而被电绝缘。

燃料喷射阀1的动作如上所述，伴随着向线圈11的通电(喷射脉动)，而将阀芯6的位置切换成开阀状态和闭阀状态，由此来控制燃料的供给量。

在燃料供给量的控制中，尤其是实施在闭阀状态下没有燃料泄漏的阀芯设计。

在这种燃料喷射阀中，使用对阀芯6实施正圆度高的镜面加工的球(JIS规格件的球轴承用钢球)而有益于密封性的提高。

另一方面，球所密接的阀座面3的阀座角设定为研磨性良好且能够高精度地形成正圆度的最佳的角度80°至100°，并选择能够将与上述的球的密封性维持得极高的尺寸条件。

需要说明的是，具有阀座面3的喷嘴体2通过淬火来提高硬度，并且，通过脱磁处理而将无用的磁性除去。

通过这种阀芯6的结构，能够进行没有燃料泄漏的喷射量控制。

图2是表示本发明的燃料喷射阀1中的喷嘴体2的附近的纵向剖视图。如图2所示，孔板20的上表面与喷嘴体2的下表面接触，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2。

需要说明的是，在本说明书及权利要求书的范围内，上下方向以图1为基准，在燃料喷射阀1的阀轴心方向上，燃料通路12侧为上侧，燃料喷射孔23a、23b、23c侧为下侧。

在喷嘴体2的下端部设有比阀座面3的座部3a的直径φS小径的燃料导入孔5。阀座面3呈圆锥形状，在其下游端中央部形成燃料导入孔5。以阀座面3的中心线和燃料导入孔5的中心线与阀轴心一致的方式形成阀座面3和燃料导入孔5。通过燃料导入孔5而在喷嘴体2的下端面形成与孔板20的中央孔(中央孔)25连通的开口。

先使用图5，简要说明在孔板20上形成的多个燃料通路的结构。

中央孔25是设置在孔板20的中央部上的凹形状槽部，回旋用通路21a、21b、21c呈放射状地延伸，其上游端向中央孔25的内周面开口。

回旋用通路21a、21b、21c的下游端以与回旋室22a、22b、22c连通的方式与该回旋室22a、22b、22c连接。回旋用通路21a、21b、21c是向回旋室22a、22b、22c分别供给燃料的燃料通路，在该意义上也可以将回旋用通路21a、21b、21c称为回旋燃料供给通路21a、21b、21c。

回旋室22a、22b、22c的壁面以从上游侧朝向下游侧而曲率逐渐增大的方式(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同时从上游侧朝向下游侧而阶段性逐渐增大。作为从上游侧朝向下游侧而曲率连续增大的曲线的代表例，有渐开线曲线(形状)或螺旋曲线(形状)。在本实施例中，回旋室22a、22b、22c根据螺旋曲线而形成，在该螺旋中心(涡流中心)分别开设有燃料喷射孔23a、23b、23c。

此外，在回旋室22a、22b、22c使用渐开线曲线时，可以使渐开线曲线的基圆的中心与燃料喷射孔23a的中心一致。

另外，回旋用通路21a、21b、21c的侧壁的下游端和回旋室22a、22b、22c的内周壁的终端构成具有规定的厚度的连接面(圆角部)。该厚度部的大小允许0.01毫米至0.1毫米左右的范围，优选可以优先采用0.02毫米至0.06毫米左右。

通过形成该厚度，能够缓和在回旋室22a、22b、22c中回旋的燃料和从回旋用通路21a、21b、21c流入的燃料的碰撞，从而形成沿着各个回旋室22a、22b、22c的螺旋壁面的顺畅的流动。

回旋用通路21a、21b、21c的垂直于流动方向的截面形状为矩形(长方形)，且回旋用通路21a、21b、21c的高度比宽度小，由此设计成有利于冲压成形的尺寸。

由于该矩形部成为截面缩小部(最小截面积)，因此向回旋用通路21a、21b、21c流入的燃料被设计成能够忽视从阀座面3的座部3a经由燃料喷射室4、燃料导入孔5、孔板20的中央孔25而到达该回旋用通路21a、21b、21c为止的压力损失。

尤其是燃料导入孔5及孔板20的中央孔25以成为所希望大小的燃料通路的方式设计，来避免产生急剧的弯曲压力损失。

因此，燃料的压力能量在该回旋用通路21a、21b、21c部分有效地变换成回旋速度能量。

另外，由该矩形部加速后的燃料流维持充分的回旋强度、所谓的回旋速度能量的同时被向下游的燃料喷射孔23a、23b、23c引导。

此外，回旋室22a、22b、22c的尺寸以极力减小燃料流产生的摩擦损失或室内壁处的摩擦损失的影响的方式决定其直径。其尺寸的最佳值为水力直径的4倍至6倍左右，在本实施例中也适用该方法。

另外，在本实施例中，将回旋用通路21和回旋室22及燃料喷射孔23组合而成的燃料通路三等分地设置，但也可以进一步增加来提高喷雾的形状或喷射量的变化的自由度。

接下来，使用图3至图4，详细地说明回旋用通路21a、21b、21c和回旋室22a、22b、22c的加工方法及组装方法。

图3是表示喷嘴体2的形状的剖视图。另外，图4是孔板20的剖视图。

在喷嘴体2上形成有位于中心部的燃料导入孔5、从该燃料导入孔5朝向上游侧倾斜的回旋用通路的对合面2a、回旋室的对合面2b、与该回旋室的对合面2b连续的凹部状的内侧壁面2c及底部壁面2d、外侧壁面2e。

回旋用通路的对合面2a是与插入固定了孔板20时形成的回旋用通路21a、21b、21c对应的面。

另外，回旋室的对合面2b是与插入固定了孔板20时形成的回旋室22a、22b、22c对应的面。

回旋用通路的对合面2a未与回旋室的对合面2b作为同一面而形成，回旋室的对合面2b侧位于稍靠上侧。因此，在两者之间形成有略微的阶梯(几十微米左右)。

该阶梯的位置由从图4的箭头A方向投影的在燃料通路的说明中使用的图5所示的假想圆26a表示。该假想圆26a以成为比回旋室22a、22b、22c中的阀轴心侧的壁面稍靠内侧(阀轴心侧)的方式定位。

由此，回旋用通路21a、21b、21c能够由回旋用通路的对合面2a覆盖至回旋用通路21a、21b、21c终端，从而能够减少从回旋用通路21a、21b、21c的燃料泄漏。

孔板20朝向下侧而呈凸形状，其中央部下方外表面形成比位于中心部的中央孔25的直径小的按压面26。

按压面26是将孔板20向喷嘴体2组装后，与阀芯6的行程调整时使用的按压部。

另外，在倾斜面的外周部形成有按压面29。

按压面29是在将孔板20向喷嘴体2组装时使用的按压部。

另一方面，在上方内侧形成有与中央孔25连通且沿着径向延伸的回旋用通路21a、21b、21c、及与各个回旋用通路21a、21b、21c连接的回旋室22a、22b、22c。

回旋用通路的对合面20a与回旋室的对合面20b可以为同一面，但优选形成有略微的阶梯。这种情况下，可以将回旋室的对合面20b以向回旋用通路的对合面2a的下侧方向略微错开的方式设计。

由此，回旋用通路的对合面20a与回旋用通路的对合面2a的面抵接而能够减少从回旋用通路21a、21b、21c的燃料泄漏。

孔板20的外形部形成为与在喷嘴体2上形成的凹部的外侧壁面2e部嵌合的尺寸，被该外侧壁面2e部引导而进行插入固定。在将孔板20向喷嘴体2压入固定时，将外周侧的平面部作为按压面使用。

当压入固定孔板20时，孔板20的回旋用通路的对合面20a与喷嘴体2的回旋用通路的对合面2a密接，该对合面以相当于没有间隙的方式提高密接度而形成。

另一方面，在孔板20的回旋室的对合面20b与喷嘴体2的回旋室的对合面2b的对合面上形成略微的间隙。

通过这种结构，在回旋用通路21a、21b、21c中流动的燃料朝向回旋室22a、22b、22c而至少不会从回旋用通路21a、21b、21c泄漏地全部供给。因此，燃料在保持压力的状态下向各个回旋室22a、22b、22c流入，因此回旋力变强。

需要说明的是，在回旋室22a、22b、22c的回旋室的对合面2b的下表面形成了略微的间隙δ3(参照图6)，但该部位处没有燃料的回旋流动，而燃料成为滞留于上部间隙的状态，不会妨碍回旋室22a、22b、22c的流动。

图6是表示喷嘴体2与孔板20的嵌合状态部分的放大剖视图。

孔板20的内周侧的壁面20c形成为比喷嘴体2的凹部状的内侧壁面2c的直径大的直径。由此，在插入固定时，在两者之间形成间隙δ1。

另外，在孔板20的上侧的外周端面20d与喷嘴体2的凹部状的底面2d之间也形成略微的间隙δ2。

这些间隙具有δ2＞δ1的关系，从而设计成能够吸收压入固定孔板20时产生的多余的变形。

使用图7进行说明，当向喷嘴体2压入孔板20时，首先回旋用通路的对合面20a与回旋用通路的对合面2a抵接，当进一步按压时，由于δ2的间隙大于δ1，因此凸面20d不会与底部壁面2d抵接，能够在提高回旋用通路的对合面20a与回旋用通路的对合面2a的密接性的同时按压29。

此时，20c虽然稍变形，但通过δ1的间隙能够吸收变形量。

需要说明的是，虽然喷嘴体2的回旋用通路的对合面2a与回旋室的对合面2b之间通过阶梯形成，但也可以通过微小圆角等连续地相连。

【实施例2】

以下，参照图8，说明本实施例的燃料喷射阀的第二实施例。图8是表示喷嘴体附近的纵向剖视图。

与第一实施例的燃料喷射阀的不同点在于，设有多个在下端部设置的燃料导入孔这一点，由此，来自燃料喷射室的燃料的流通路径成为多个部位。

如图所示，该燃料导入孔35a的上游侧与燃料喷射室4连通。而且，燃料导入孔35a与在孔板30上形成的回旋用通路31a连通。

通过这种结构，能够防止燃料通路的急剧的弯曲，因此流动损失极小，燃料从燃料导入孔35a经由回旋用通路31a而到达下游的回旋室。因此，燃料被有效地赋予回旋力且在燃料喷射孔的出口部喷射均匀的燃料薄膜。其结果是，燃料的微粒化特性极其优良，并且能够得到与第一实施例同样的作用效果。

在上述实施例中，也同时具有以下这样的作用效果。

能够充分减小由燃料喷射室4和燃料导入孔35a决定的燃料通路的体积。因此，从燃料喷射室4及燃料导入孔35a到达回旋室的流动没有多余的路径，所以不会发生涡流等紊乱，从而喷射量的可靠性和喷雾的形状控制格外提高。

如以上说明那样，本发明的实施方式的燃料喷射阀中，形成回旋燃料的孔板的该回旋用通路的倾斜面和与之对应的喷嘴体的倾斜面无间隙地密接而固定，因此能够阻止通过该回旋用通路的燃料的向通路外的泄漏。因此，燃料有效地向回旋室供给，从而在各燃料喷射孔中被赋予均等且充分的回旋力。

另外，由于喷嘴体和覆盖该喷嘴体的孔板呈凸状，因此从加工成与该倾斜面正交的燃料喷射孔喷射的喷雾互不干涉地喷射，能够避免使燃料喷射孔接近配置时成为问题的液膜状态下的干涉，从而能够提供一种微粒化性能和形状控制性优良的燃料喷射阀。

Claims (3)

1.一种燃料喷射阀，其具备：

阀芯，其能够开闭，从而进行燃料的喷射和停止；

喷嘴体，其具有与该阀芯密接而能够进行燃料的喷射的停止的阀座面；以及

孔板，其具有回旋用通路、回旋室及喷射回旋燃料的多个燃料喷射孔，该回旋用通路相对于所述阀座面的燃料流而配置在下游且供燃料通过，该回旋室配置在该回旋用通路的下游，

所述燃料喷射阀的特征在于，

所述喷嘴体的端面部在下方侧具有呈凸状的倾斜面，所述倾斜面形成为阶梯状，以在所述喷嘴体的外周部设置的凹状槽外周壁部为引导件而将具有所述回旋用通路和所述回旋室的所述孔板插入固定，

在所述喷嘴体上形成的呈凸状的所述孔板侧的倾斜面中，具有与所述回旋用通路对置的第一倾斜面和与所述回旋室对置的第二倾斜面，所述第一倾斜面比所述第二倾斜面更靠所述孔板侧配置，

在所述第二倾斜面与所述孔板之间形成有略微的间隙。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

在所述孔板上形成的呈凸状的所述喷嘴体侧的倾斜面中，具有与所述喷嘴体的所述回旋用通路对置的第三倾斜面和与所述喷嘴体的所述回旋室对置的第四倾斜面，所述第三倾斜面比所述第四倾斜面更靠所述喷嘴体侧配置。

3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述回旋室的截面由渐开线曲线或螺旋曲线形成。