CN103392065B - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具备：喷嘴体，其顶端部上设置有喷孔；螺旋流道，其对朝向所述喷孔而流过所述喷嘴体内的燃料附加旋涡成分；喷射前旋涡流生成单元，其在所述喷孔的开阀前使燃料在所述螺旋流道中流通。所述喷射前旋涡流生成单元具备：针部件，其以滑动自如的方式被配置于所述喷嘴体内，并且在燃料喷射时朝向所述喷嘴体的基端侧上升从而使所述针部件与所述喷嘴体的内周面之间的第一空隙部扩大；阀部件，其以迟于所述针部件的上升开始的方式而开始朝向所述喷嘴体的基端侧移动从而对所述喷孔进行开阀。由此，能够自喷射初期起喷射包含微小气泡的燃料。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射阀。

背景技术

近年来，关于内燃机为了降低二氧化碳（CO₂）以及降低排放而广泛进行了增压稀薄燃烧、大量废气再循环（EGR）以及预混合自点火燃烧的研究。根据这些研究，为了最大限度地发挥出降低二氧化碳（CO₂）以及降低排放的效果，需要在较为靠近燃烧极限附近处取得稳定的燃烧状态。此外，在石油燃料的枯竭化进程中，即使是生物燃料等多种燃料也被要求具有能够稳定地燃烧的鲁棒性（robustness）。获得这种稳定的燃烧最重要的点在于，需要将混合气的点火偏差降低以及在膨胀行程中将燃料燃尽的迅速的燃烧。

此外，在内燃机的燃料供给中，为了实现瞬态响应性的提高、由汽化潜热而实现的容积效率的提高、以及低温下的催化剂活化用的大幅度的滞后燃烧，而采用了向燃烧室内直接喷射燃料的缸内喷射方式。但是，通过采用缸内喷射方式，将引起机油稀释及喷雾恶化，并由此助长燃烧变动，其中，所述机油稀释是由喷雾燃料以液滴状态而与燃烧室壁发生碰撞从而引起的，所述喷雾恶化是由因液状燃料而生成于喷射阀的喷孔周围的淀积所导致的。

在实施由于采用了这种缸内喷射方式而产生的机油稀释或喷雾恶化的对策并且降低点火偏差以实现稳定的燃烧时，重要的是，对喷雾进行粒子化以使燃烧室内的燃料迅速汽化。

关于从燃料喷射阀被喷射的喷雾的粒子化，已知有如下方法，即，由薄膜化的液膜的剪切力来进行粒子化的方法、通过液流的剥离而产生的空化来进行粒子化的方法、通过超声波的机械振动而对附着在表面上的燃料进行粒子化的方法等。

在专利文献1中，记载了一种喷射混合了气泡的燃料并在喷射后的燃料中利用气泡溃散的能量来对燃料进行粒子化的燃料喷射阀，其中，所述气泡是利用气泡产生流道和气泡保持流道之间的压力差而产生的。

如此，对燃料喷射阀提出了各种方案。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-177174号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在所述专利文献1中所公开的燃料喷射阀采用了如下结构，即，座部被配置于与气泡保持流道相比靠下游侧的位置处。因此，在喷射初期将会喷射被暂时保持在气泡保持流道中的燃料。在闭阀状态时，被保持在气泡保持流道中的燃料的气泡混合率较低，喷射初期的粒子化比较困难，从而存在燃料在液状的状态下与气缸壁发生碰撞的可能性。液状的燃料与气缸壁发生碰撞的情况会成为机油稀释的原因。

因此，本说明书中所公开的燃料喷射阀的课题为，通过从喷孔的燃料喷射初期的时间点起喷射包含有气泡的燃料，并在喷射后使该气泡溃散，从而实现燃料的粒子化。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本说明书公开的燃料喷射阀具备：喷嘴体，其顶端部上设置有喷孔；螺旋流道，其对朝向所述喷孔而流过所述喷嘴体内的燃料附加旋涡成分；喷射前旋涡流生成单元，其在所述喷孔的开阀前使燃料在所述螺旋流道中流通。

通过在喷射开始前生成旋涡流，从而从喷孔刚开阀之后，就产生由旋涡流而形成的气柱，从而生成微小的气泡，进而能够实现燃料的粒子化。另外，燃料的气泡主要在通过旋涡流而生成的气柱从而生成的，也就是说，燃料的气泡在形成于旋涡流内的柱状的空气积存与燃料的边界处被生成。

所述喷射前旋涡流生成单元可以包括燃料抽吸单元，所述燃料抽吸单元被设置于所述螺旋流道的下游侧，并且在所述喷孔的开阀前向所述螺旋流道的下游侧抽吸所述螺旋流道内的燃料。

通过利用燃料抽吸单元来抽吸燃料，从而能够在喷孔的开阀前将燃料从螺旋流道向喷孔侧引导。穿过了螺旋流道的燃料被附加了旋涡成分。由此，能够从喷孔的刚开阀之后起产生气柱，从而实现燃料的粒子化。

所述喷射前旋涡流生成单元可以包括抽吸室，所述抽吸室在所述螺旋流道的下游侧与该螺旋流道连通，并且在所述喷孔的开阀前扩大容积。抽吸室能够通过扩大其容积而产生负压，从而对在闭阀状态时留在螺旋流道内的燃料附加旋涡成分，并且向喷孔侧抽吸该燃料。其结果为，能够从喷射刚开始之后起产生气柱，从而实现燃料的粒子化。

所述喷射前旋涡流生成单元可以具备：针部件，其以滑动自如的方式被配置于所述喷嘴体内，并且在燃料喷射时朝向所述喷嘴体的基端侧上升从而使所述针部件与所述喷嘴体的内周面之间的第一空隙部扩大；阀部件，其以迟于所述针部件的上升开始的方式而开始朝向所述喷嘴体的基端侧移动从而对所述喷孔进行开阀。

当针部件在阀部件关闭了喷孔的状态下上升时，第一空隙部的容积将增大，从而会产生负压。由此，能够从螺旋流道抽吸燃料。在被抽吸的燃料中附加有旋涡成分。第一空隙部能够作为抽吸室而发挥功能。阀部件以迟于针部件的上升开始的方式开始上升。由此，能够在第一空隙部的容积增大之后对喷孔进行开阀。

所述阀部件可以为球形。通过使阀部件为球形，从而阀部件的调芯将变得容易，由此能够提高燃料的密封性。

所述喷射前旋涡流生成单元可以具备：针部件，其以滑动自如的方式被配置于所述喷嘴体内，并于燃料喷射前在与所述喷嘴体内壁之间形成第一空隙部，并且所述针部件在燃料喷射时向所述喷嘴体的基端侧上升；阀部件，其被安装在形成于所述针部件的顶端部处的凹部的内侧，并在其与所述针部件之间形成第二空隙部，且以迟于所述针部件的上升开始的方式而开始朝向所述喷嘴体的基端侧移动从而对所述喷孔进行开阀，并且所述阀部件具备连通所述第一空隙部与所述第二空隙部的第一连通孔；弹性部件，其被配置在所述第二空隙部中，并对所述阀部件朝向对所述喷孔进行闭阀的方向而施力。

当针部件上升时，第二空隙部的容积将增大，从而会在第二空隙部内产生负压。如果在第二空隙部内产生了负压，则螺旋流道内的燃料将穿过第一空隙部而被引至第二空隙部侧，从而能够在燃料的喷射前生成被附加有旋涡成分的燃料流。

优选为，所述第一连通孔在沿着穿过所述螺旋流道的燃料的流通方向的方向上延伸。由于开始向第二空隙部侧抽吸的燃料将会顺畅地流动，因此能够高效地对燃料流附加旋涡成分。

所述针部件可以具备：结合阶梯部，其在形成于顶端部处的所述凹部中与所述阀部件所具备的结合凸边结合，并且在其与所述结合凸边之间形成第三空隙部；第二连通孔，其使所述第三空隙部与所述针部件的外部连通。

阀部件以迟于针部件的上升开始的时刻的方式开始上升。即，在针部件的上升开始之后的短暂的期间内，将继续实施对喷孔的闭塞。为了造成两者的这种上升时刻的差异，可以使阀部件具备结合凸边，并使针部件具备结合阶梯部。虽然当结合凸边与上升的针部件所具备的结合阶梯部卡合时，阀部件会开始上升，但在这之前，在结合凸边与结合阶梯部之间会存在有第三空隙部。如果在该第三空隙部中存在有燃料，则可以设想到结合阶梯部与结合凸边之间的接近将变得困难。因此，可以具备第二连通孔，所述第二连通孔能够将第三空隙部内的燃料排放至针部件的外部。

优选为，所述第二连通孔在沿着穿过所述螺旋流道的燃料的流通方向的方向上延伸。这是为了使从第三空隙部被排放的燃料流不妨碍到穿过螺旋流道的燃料流。

在所述阀部件中可以形成有将所述第二空隙部与所述第三空隙部连通的第三连通孔。这是为了在结合凸边与结合阶梯部接近时，将第三空隙部内的燃料向第二空隙部侧进行排放从而使结合凸边与结合阶梯部的结合变得容易。第三连通孔可以代替第二连通孔、或者与第二连通孔同时具备。

所述喷射前旋涡流生成单元可以具备燃料排放孔，所述燃料排放孔被设置在所述喷嘴体上，并通过针部件而被开闭，并且在所述喷孔被开阀以前将燃料向所述喷嘴体的外部进行排放。通过在喷射包含微小气泡、生成混合气的燃料的喷孔被开阀以前将燃料排放至喷嘴体的外部，从而将螺旋流道内的燃料向喷孔侧引导，由此，对燃料附加了旋涡成分。

优选为，所述燃料排放孔在沿着穿过所述螺旋流道的燃料的流通方向的方向上延伸。这是为了不妨碍穿过螺旋流道的燃料流。

发明效果

根据本说明书中所公开的燃料喷射阀，能够从喷孔的燃料喷射初期的时间点起喷射包含了气泡的燃料，并通过在喷射后使该气泡溃散从而实现燃料的粒子化。

附图说明

图1为表示搭载了燃料喷射阀的发动机系统的一个结构例的图。

图2为表示实施例1的燃料喷射阀的概要结构的说明图。

图3为放大表示设定于闭阀状态的实施例1的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图4为放大表示在维持喷孔的闭阀状态的同时，针部件上升从而扩大了第一空隙部（抽吸室）的实施例1的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图5为放大表示设定于开阀状态的实施例1的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图6为对通过实施例1的燃料喷射阀而喷射的燃料的粒径的分布比例与比较例的燃料喷射阀喷射的燃料的粒径的分布比例进行比较表示的曲线图。

图7（A）为从下方侧观察比较例的燃料喷射阀的喷孔时的形状的说明图，图7（B）为从侧方观察比较例的燃料喷射阀的喷孔时的形状的说明图。

图8（A）为拍摄通过比较例的燃料喷射阀而喷射的燃料的微小气泡的状况而得到的照片，图8（B）为拍摄通过实施例1的燃料喷射阀而喷射的燃料的微小气泡的状况而得到的照片。

图9为放大表示设定于闭阀状态的实施例2的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图10为放大表示在维持喷孔的闭阀状态的同时，针部件上升从而扩大了第一空隙部（抽吸室）的实施例2的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图11为放大表示设定于开阀状态的实施例2的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图12为放大表示在维持喷孔的闭阀状态的同时，针部件上升从而扩大了第一空隙部（抽吸室）的实施例3的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图13为放大表示设定于闭阀状态的实施例4的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图14为放大表示在维持闭阀状态的同时，针部件上升从而扩大了第二空隙部（抽吸室）的容积的实施例4的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图15为放大表示设定于开阀状态的实施例4的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图16（A-1）为实施例4的阀部件的剖视图，图16（A-2）为实施例4的阀部件的仰视图。图16（B）为实施例5的阀部件的仰视图。

图17为放大表示闭阀状态的实施例6的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图18为放大表示在维持闭阀状态的同时，针部件上升的实施例6的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图19（A-1）为实施例6的针部件的剖视图，图19（A-2）为实施例6的针部件的仰视图。图19（B）为实施例7的阀部件的仰视图。

图20（A）为放大表示闭阀状态的实施例8的燃料喷射阀的顶端部分的说明图，图20（B）为实施例8的阀部件的剖视图，图20（C）为实施例8的阀部件的仰视图。

图21为放大表示在维持闭阀状态的同时，针部件上升的实施例8的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图22为放大表示呈闭阀状态的实施例9的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图23为放大表示在维持喷孔的闭阀状态的同时，针部件上升从而燃料从燃料排放孔被排放的状态下的实施例9的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图24为放大表示设定于开阀状态的实施例9的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

图25（A-1）为实施例9的喷嘴体的剖视图，图25（A-2）为实施例9的喷嘴体的仰视图。图25（B）为实施例10的喷嘴体的仰视图。

具体实施方式

以下，结合附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。但是，在附图中存在如下情况，即，各个部的尺寸、比率等未以与实际的部件完全一致的方式进行图示的情况。此外，根据附图也存在省略了细微部分的情况。

实施例1

参照附图对本发明的实施例1进行说明。图1为表示搭载了本发明的燃料喷射阀30的发动机系统1的一个结构例的图。另外，在图1中仅图示了发动机1000的一部分的结构。

图1所示的发动机系统1具备动力源、即发动机1000，并且具备对发动机1000的运转动作进行综合控制的发动机ECU（ElectronicControlUnit：电子控制单元）10。发动机系统1具备向发动机1000的燃烧室11内喷射燃料的燃料喷射阀30。发动机ECU10具备控制部的功能。发动机ECU10为具备如下各个部分的计算机，即，实施运算处理的CPU（CentralProcessingUnit：中央处理器）、存储程序等的ROM（ReadOnlyMemory：只读存储器）、存储数据等的RAM（RandomAccessMemory：随机存取存储器）或NVRAM（NonVolatileRAM:非易失随机存取存储器）。

发动机1000为被搭载在车辆上的发动机，且具备构成燃烧室11的活塞12。活塞12以滑动自如的方式被嵌合在发动机1000的气缸中。而且，活塞12经由连杆而与输出轴部件、即曲轴连结。

从进气口13向燃烧室11内流入的吸入空气通过活塞12的上升运动而在燃烧室11内被压缩。发动机ECU10基于来自曲轴转角传感器的活塞12的位置、以及来自进气凸轮角传感器的凸轮轴旋转相位的信息，来决定燃料喷射正时并向燃料喷射阀30送出信号。燃料喷射阀30根据发动机ECU10的信号而以被指示的喷射正时喷射燃料。从燃料喷射阀30被喷射出的燃料发生雾化并与被压缩了的吸入空气混合。而且，与吸入空气混合了的燃料通过利用火花塞18而被点火从而燃烧，进而在燃烧室11内发生膨胀而使活塞12下降。该下降运动经由连杆而被变更为曲轴的轴旋转，由此发动机1000获得动力。

在燃烧室11中，分别设置有与燃烧室11连通的进气口13。在进气口13上连接有进气通道14，所述进气通道14通过进气口13而将吸入空气向燃烧室11引导。而且，在各个气缸的燃烧室11中，分别连接有与燃烧室11连通的排气口15。在排气口15上连接有排气通道16，所述排气通道16将在燃烧室内产生的废气向发动机1000的外部引导。在进气通道14上配置有浪涌调整槽22。

在进气通道14上设置有空气流量计、节气门17以及节气门位置传感器。空气流量计以及节气门位置传感器分别对穿过进气通道14的吸入空气量、节气门17的开度进行检测，并将检测结果发送至发动机ECU10。发动机ECU10根据发送来的检测结果，而对向进气口13以及燃烧室11导入的吸入空气量进行确认，并通过对节气门17的开度进行调整而对吸入空气量进行调节。

在排气通道16上设置有涡轮增压器19。涡轮增压器19利用在排气通道16中流通的废气的运动能量而使汽轮机旋转，从而将穿过空气滤清器的吸入空气压缩并送到内部冷却器。被压缩的吸入空气在内部冷却器中被冷却之后，暂且被贮留在浪涌调整槽22中，之后，将被导入到进气通道14。在此情况下，发动机1000并不限于具备涡轮增压器19的附带增压器的发动机，也可以为自然进气（NaturalAspiration）发动机。

活塞12在其顶面上具有空腔。在空腔中，通过从燃料喷射阀30的方向起向火花塞18的方向连续的平缓的曲面而形成所述空腔的壁面，从而将从燃料喷射阀30被喷射的燃料沿着壁面形状而引向火花塞18附近。在此情况下，活塞12为，在其顶面的中央部分处形成有圆环状空腔的凹腔型燃烧室等，并且根据发动机1000的规格而能够在任意位置、以任意形状而形成空腔。

燃料喷射阀30被安装在进气口13下部的燃烧室11上。燃料喷射阀30根据发动机ECU10的指示，而将从燃料泵穿过燃料流道并被高压供给的燃料从喷孔32向燃烧室11内直接喷射，所述喷孔32被设置在喷嘴体31顶端部上。被喷射的燃料在燃烧室11内雾化并与吸入空气混合，并且沿着空腔的形状而被导向火花塞18附近。燃料喷射阀30的泄露燃料将从安全阀穿过安全配管而被输送回燃料罐。

该燃料喷射阀30并不限定于设置在进气口13下部处，而是可以设置在燃烧室11的任意位置处。例如，也可以配置为，从燃烧室11的中央上侧进行喷射。

另外，发动机1000可以为如下任意一种发动机，即，以汽油为燃料的汽油发动机、以轻油为燃料的柴油发动机、使用以任意比例混合了汽油与乙醇的燃料的可变燃料发动机（flexible-fuelengine）。另外，也可以为，使用其他的可通过燃料喷射阀喷射等的这样的燃料的发动机。发动机系统1也可以为，组合了发动机1000与多个电动机的混合动力系统。

接下来，对本发明的一个实施例、即燃料喷射阀30的内部结构进行详细说明。图2为表示实施例1的燃料喷射阀30的概要结构的说明图。图3为放大表示设定于闭阀状态的实施例1的燃料喷射阀30的顶端部分的说明图。图4为放大表示在维持喷孔32的闭阀状态的同时，针部件33上升从而形成了第一空隙部（抽吸室）37的实施例1的燃料喷射阀30的顶端部分的说明图。图5为放大表示设定于开阀状态的实施例1的燃料喷射阀30的顶端部分的说明图。图6为对实施例1的燃料喷射阀30的粒径的分布比例与比较例的燃料喷射阀120的粒径的分布比例进行比较而表示的曲线图。图7（A）为表示从下方侧观察比较例的燃料喷射阀120的喷孔121时的形状的说明图，图7（B）为表示从侧方观察比较例的燃料喷射阀120的喷孔121时的形状的说明图。图8（A）为拍摄通过比较例的燃料喷射阀120而喷射的燃料的微小气泡的状况而得到的照片，图8（B）为拍摄通过实施例1的燃料喷射阀30而喷射的燃料的微小气泡的状况而得到的照片。

实施例1的燃料喷射阀30具备喷嘴体31。在喷嘴体31的顶端部上设置有锥形形状的座面31a，并且设置有喷孔32。喷孔32为，在喷嘴体31的顶端处于沿着喷嘴体31的轴的方向上所形成的单喷孔。在喷嘴体31的内部以在轴向上滑动自如的方式配置有针部件33。在喷嘴体31的内部，于喷嘴体31的内周壁与针部件33之间形成有燃料导入通道35。针部件33的滑动动作通过驱动机构而被控制。驱动机构为具备如下的适于针部件33进行动作的零部件的现有已知结构，所述零部件为，压电元件、使用了电磁铁等的作动器或向针部件33施加适当压力的弹性部件等。另外，在本说明书中，燃料喷射阀30的基端侧以及顶端侧采用图2所示的设定结构来进行说明。

在针部件33的顶端部上，以扩大直径的方式而设置有与喷嘴体31的内周面滑动接触的导向部34。该导向部34的顶端部具备与座面31a的锥形形状相对应的锥形形状的座部34a。此外，在导向部34的外周面上设置有螺旋槽34b。螺旋槽34b与喷嘴体31的内周面一起形成燃料的螺旋流道36。螺旋流道36能够对朝向喷孔32而流过喷嘴体31内的燃料、也就是从燃料导入通道35朝向喷孔32流动的燃料附加旋涡成分。螺旋流道只要是能够对从燃料导入通道35朝向喷孔32流动的燃料附加旋涡成分的结构即可，可以采用其他方式。例如，也可以在喷嘴体31的壁内贯穿设置螺旋流道。

在导向部34的顶端部与喷嘴体31的内周面之间，能够形成第一空隙部37。该第一空隙部37被形成在导向部34与喷嘴体31的内周面之间，并且在燃料喷射时通过朝向喷嘴体31的基端侧上升从而被扩大。即，通过针部件33向基端侧上升而将第一空隙部37扩大。第一空隙部37相当于抽吸室。

燃料喷射阀30具备阀部件38，所述阀部件38以迟于针部件33的上升开始的方式而开始朝向喷嘴体31的基端侧移动从而对喷孔32进行开阀。阀部件38被安装在针部件33上，具体而言，被安装在设置于导向部34的顶端部的安装凹部34c中。安装凹部34c具备结合阶梯部34c1。阀部件38具备结合凸边38a。结合凸边38a能够与结合阶梯部34c1结合。在安装凹部34c内，安装有对阀部件38朝向喷孔32侧施力的弹性部件39。

燃料喷射阀30具备喷射前旋涡流生成单元，所述喷射前旋涡流生成单元在由阀部件38实施喷孔32的开阀前使燃料在螺旋流道36中流通。喷射前旋涡流生成单元可考虑多种方式，并且可以包括燃料抽吸单元，所述燃料抽吸单元被设置于螺旋流道35的下游侧，并在喷孔32的开阀前将螺旋流道35内的燃料抽吸至螺旋流道36的下游侧。燃料喷射阀30中的喷射前旋涡流生成单元包括针部件33和阀部件38，所述针部件33将相当于抽吸室的第一空隙部37扩大。

当从图3所示的喷孔32的闭阀状态起，如图4所示在维持喷孔32的闭阀状态的同时使针部件33上升时，导向部34的座部34a将从座面31a离座，从而第一空隙部（抽吸室）37将扩大。于是，第一空隙部37开始扩大，从而产生负压。由此，螺旋流道36内的燃料将被抽吸至螺旋流道36的下游侧。由于被抽吸的燃料会穿过螺旋流道36，因此会被附加螺旋成分。此时，阀部件38通过弹性部件39而被施力，从而对喷孔32进行了闭阀。并且，当结合凸边38a与结合阶梯部34c1结合时，如图5所示阀部件38将开始朝向喷嘴体31的基端侧移动，从而使喷孔32成为开阀状态。虽然当喷孔32被开阀时，燃料会从喷孔32被喷射，但此时被喷射的燃料流具有旋涡成分，从而很容易生成气柱。因此，能够立即在燃料与气柱的边界处生成微小气泡。所生成的微小气泡在被喷射后将被压坏，从而成为微小的燃料颗粒。

图6为对通过实施例1的燃料喷射阀30而喷射的燃料的粒径的分布比例与通过比较例的燃料喷射阀120而喷射的燃料的粒径的分布比例进行比较而表示的曲线图。在图6中，实线表示实施例1的燃料喷射阀30，单点划线表示比较例的燃料喷射阀120。如图7（A）以及图7（B）所示，比较例的燃料喷射阀120具备，从侧面观察时朝向顶端部扩展成扇形的狭缝状的喷孔121。通过比较例的燃料喷射阀120而喷射的燃料的粒径误差较大。即，从粒径较大的颗粒到较小的颗粒均有分布。与此相对，通过实施例1的燃料喷射阀30而喷射的燃料的粒径则集中分布在粒径较小的范围内，并且大致收敛在固定的范围内。

此外，即使通过照片来对两者的微小气泡的状况进行比较，其差异也很明显。即，如图8（A）所示，通过比较例的燃料喷射阀120而喷射的燃料粒径粗大而且不均匀。与此相对，如图8（B）所示，通过实施例1的燃料喷射阀30而喷射的燃料粒径细小，而且均匀地分布。

可以认为，这是由于实施例1的燃料喷射阀30能够从刚喷射之后起就喷射包含有微小气泡的燃料。

在燃料喷射阀30的闭阀时，锥形形状的座部34a落座于锥形形状的座面31a上。而且，通过在利用阀部件38而对喷孔进行闭阀的同时使针部件33上升，从而扩大了第一空隙部37进而产生了负压。而且，在第一空隙部37中，对从螺旋流道36流入的燃料附加旋涡成分。而且，如果喷孔32成为开阀状态，则在刚成为开阀状态之后起就将喷射被附加有旋涡成分的燃料。假设在螺旋流道36的下游侧形成有燃料积存，则在闭阀状态时对被贮留在该燃料积存中的燃料附加旋涡成分比较困难。与此相对，通过在闭阀时使座部34a与锥形形状的座面31a相互紧贴，以便预先使第一空隙部37的容积接近于零，从而能够从喷射刚开始之后起就喷射被附加了旋涡成分的燃料。即，通过在第一空隙部37中产生的负压而使从螺旋流道36被抽吸的燃料进行助跑并旋转，并从喷孔32被喷射。

而且，作为实施例1的燃料喷射阀30的优点，由于是通过在第一空隙部37中产生的负压来抽吸燃料的，因此能够降低由螺旋流道36造成的压力损失。其结果为，能够使燃料压力减小，进而能够实现燃料泵的驱动损失的降低或低成本化。

此外，由于喷嘴体31在其顶端部上具备锥形形状的座面31a，因此能够对穿过螺旋流道36的燃料的流速进行增速。即，通过锥形形状而使旋涡流的旋转半径慢慢缩窄。旋涡流通过流入至被缩径了的狭窄的区域，从而增加了旋转速度。增加了旋转速度的旋涡流将在中心处产生负压，从而在喷孔32内形成气柱。如果生成了气柱，则在气柱与燃料的边界处将会易于产生微小气泡，从而能够有效地实现燃料的微小化。由于通过燃料喷射阀30而喷射的燃料的喷雾被粒子化，因此能够实现燃烧室11内的迅速的火焰传播，从而实施稳定的燃烧。如果通过实现燃料喷雾的微小化而促进了燃料的汽化，则能够实现PM（ParticulateMatter：颗粒物质）及HC（碳氢化合物）的降低。此外，也改善了热效率。而且，由于气泡从燃料喷射阀30被喷射出之后会被破坏，因此能够抑制燃料喷射阀30内的EGR（exhaustgasrecirculation：废气再循环）烧蚀。

此外，座面31a以及座部34a的锥形形状在降低燃料穿过该部位时的流量阻力方面也是有利的。而且，通过使锥形形状的座面31a与座部34a紧贴，从而也减小了阀部件38中的压力差。其结果为，也能够改善油密性。而且，由于弹性部件39能够作为闭阀时的缓冲材料而发挥功能，从而抑制落座振动，因此能够提高油密性从而抑制喷雾的后流挂。

如此，根据实施例1的燃料喷射阀30，能够通过从喷孔32的燃料喷射初期的时间点起喷射含有微小的气泡的燃料，并在喷射后使该气泡溃散，从而实现燃料的粒子化。

实施例2

接下来，参照图9至图11对实施例2进行说明。图9为放大表示设定于闭阀状态的实施例2的燃料喷射阀50的顶端部分的说明图。图10为放大表示在维持喷孔32的闭阀状态的同时，针部件33上升从而扩大了第一空隙部37的实施例2的燃料喷射阀50的顶端部分的说明图。图11为放大表示设定于开阀状态的实施例2的燃料喷射阀50的顶端部分的说明图。

实施例2的燃料喷射阀50与实施例1的燃料喷射阀30的不同点如下文所述。即，实施例2的燃料喷射阀50具备阀部件51，以代替燃料喷射阀30所具备的阀部件38。此外，燃料喷射阀50具备弹性部件52以代替弹性部件39。关于其他结构要素，由于与实施例1相同，因此在附图中标记相同的参照符号并省略其详细说明。但是，在各个结构要素中存在伴有若干形状变更的情况。

阀部件51为球形。此外，弹性部件52为，具有与阀部件51的形状相对应的形状的、线圈状的弹簧部件。在图9或图10所示的状态中，阀部件51对喷孔32进行了闭阀。由于球形的阀部件51容易调芯，因此燃料的密封性较高，从而能够抑制油密不良。如图11所示，即使在暂时变为开阀状态后再次变为闭阀状态的情况下，阀部件的调芯也会被自动地实施，从而保持油密。由于保持了油密，因此抑制了燃料流挂。

一般情况下，在燃料喷射阀中，在轴向上延伸并进行移动的部件是通过使滑动面在轴向上延伸从而抑制该部件的倾斜的。例如，在对喷孔进行闭阀的阀部件也呈在轴向上较长的形状的情况下，为了抑制其倾斜并确保密封性，而要确保其在轴向上具有某一程度的长度。因此，存在燃料喷射阀的大小变大的趋势。与此相对，通过采用球形的阀部件51，从而能够将燃料喷射阀50的大小抑制为较小。

根据实施例2的燃料喷射阀，从而与实施例1的燃料喷射阀30同样地，能够通过从喷孔32的燃料喷射初期的时间点起喷射包含有微小的气泡的燃料，并在喷射后使该气泡溃散，从而实现燃料的粒子化。

实施例3

接下来，参照图12对实施例3的燃料喷射阀60进行说明。图12为放大表示在维持喷孔32的闭阀状态的同时，针部件33上升从而扩大了第一空隙部（抽吸室）37的实施例3的燃料喷射阀的顶端部分的说明图。

实施例3的燃料喷射阀60与实施例2的燃料喷射阀50的不同点如下文所述。在燃料喷射阀60中具备弹性部件61，以代替燃料喷射阀50所具备的弹性部件52。由于燃料喷射阀60的其他结构要素与燃料喷射阀50相同，因此对于共通的结构要素在附图中标记相同的参照符号，并省略其详细说明。

弹性部件52为线圈状的弹簧部件，与此相对，弹性部件61为筒状的部件。筒状的部件易于与球形的阀部件58相对应。通过将阀部件58为设定为小直径，从而能够减小燃烧压力的作用面积。由此，还能够减小喷射阀的安装载荷，而且，即使是例如电磁阀式的阀驱动机构，也能够实现响应性较高的喷射。此外，由于减小了燃烧压力的作用面积，因此能够抑制朝向座部的火焰的侵入，从而降低淀积的生成以及附着。

实施例4

接下来，参照图13至图15对实施例4的燃料喷射阀70进行说明。图13为放大表示设定于闭阀状态的实施例4的燃料喷射阀70的顶端部分的说明图。图14为放大表示在维持闭阀状态的同时，针部件73上升从而扩大了第二空隙部（抽吸室）的容积的实施例4的燃料喷射阀70的顶端部分的说明图。图15为放大表示设定于开阀状态的实施例4的燃料喷射阀70的顶端部分的说明图。

实施例4的燃料喷射阀70具备喷嘴体71。在喷嘴体71的顶端部上设置有锥形形状的座面71a以及座面71b，并且设置有喷孔72。喷孔72为，在喷嘴体71的顶端处于沿着喷嘴体71的轴的方向上所形成的单喷孔。在喷嘴体71的内部，以在轴向上滑动自如的方式而配置有针部件73。针部件73被包含在喷射前旋涡流生成单元中。针部件73在燃料喷射阀70的燃料喷射时朝向喷嘴体71的基端侧上升。在喷嘴体71的内部，于喷嘴体71的内周壁与针部件73之间形成有燃料导入通道75。针部件73的滑动动作通过驱动机构而被控制。驱动机构为具备如下的适于针部件73进行动作的零部件的现有已知结构，所述零部件为，压电元件、使用了电磁铁等的作动器或向针部件73施加适当压力的弹性部件等。针部件73的顶端部落座于座面71a上。而且，通过使后文叙述的阀部件78的顶端部落座于座面71a上从而形成第一空隙部77。当针部件73开始上升时，第一空隙部77将与螺旋流道76连通。

在喷嘴体71的顶端部上，具备被压入到其内周面上的导向部件74。导向部件74为筒状的部件，并且在其内周侧针部件73在轴向上进行滑动。在导向部件74的外周面上设置有螺旋槽74a。螺旋槽74a与喷嘴体71的内周面一起形成了螺旋流道76。在螺旋流道76中，从燃料导入通道75导入有燃料，并对燃料流附加了旋涡成分。

燃料喷射阀70具备阀部件78，所述阀部件78被安装在形成于针部件73的顶端部处的凹部731的内侧。阀部件78被包含在喷射前旋涡流生成单元中。阀部件78通过落座于座面71a上从而对喷孔73进行闭阀。阀部件78与喷嘴体71和针部件73一起形成了第一空隙部77。阀部件78具备结合凸边78a。结合凸边78a能够与被设置于凹部731的顶端部的结合阶梯部73a卡合。阀部件78通过使结合凸边78a与结合阶梯部73a结合，从而朝向基端侧上升。即，以迟于针部件73的上升开始的方式而开始朝向喷嘴体71的基端侧移动从而对喷孔72进行开阀。在阀部件73中，于与结合凸边78a相比靠上游侧，与针部件73之间形成了第二空隙部79。在第二空隙部79内，装备有对阀部件78朝向对喷孔72进行闭阀的方向而施力的弹性部件80。弹性部件80被包含在喷射前旋涡流生成单元中。在阀部件78的结合凸边78a与结合阶梯部73a之间能够形成第三空隙部81。即，结合凸边78a在如图13所示的闭阀时，将凹部731的内部划分为第二空隙部79和第三空隙部81。阀部件78具备将第一空隙部77与第二空隙部79连通的第一连通孔78b。

当针部件73从图13所示的闭阀状态起如图14所示开始上升时，第二空隙部的容积将扩大。当第二空隙部79的容积扩大时，第二空隙部79内将产生负压。如果在第二空隙部79内产生了负压，则将经由第二空隙部79与第一连通孔78b而对螺旋流道76内的燃料进行抽吸。即，第二空隙部79作为抽吸室而发挥功能。

由于被抽吸的燃料会穿过螺旋流道76，因此将被附加螺旋成分。此时，阀部件78通过弹性部件80而被施力，从而对喷孔72进行了闭阀。并且，当结合凸边78a与结合阶梯部73a卡合时，如图15所示阀部件78将开始朝向喷嘴体71的基端侧移动，从而使喷孔72成为开阀状态。虽然当喷孔72被开阀时，燃料会从喷孔72被喷射，但此时被喷射的燃料流具有旋涡成分，从而易于生成气柱。因此，能够立即在燃料与气柱的边界处生成微小气泡。所生成的微小气泡在喷射后将被压坏，从而成为微小的燃料颗粒。

如此，根据实施例4的燃料喷射阀70，能够通过从喷孔72的燃料喷射初期的时间点起喷射含有微小的气泡的燃料，并在喷射后使该气泡溃散，从而实现燃料的粒子化。

实施例5

接下来，参照图16（A-1）、图16（A-2）、图16（B）对实施例5进行说明。实施例5为，将实施例4中的阀部件78变更为阀部件88的示例。图16（A-1）为实施例4的阀部件78的剖视图，图16（A-2）为实施例4的阀部件78的仰视图。图16（B）为实施例5的阀部件的仰视图。

实施例4中的被设置于阀部件78上的第一连通孔78b如图16（A-2）中明确所示，在仰视观察时呈放射状延伸。与此相对，被设置于阀部件88上的第一连通孔88b则在沿着穿过螺旋流道76的燃料的流通方向的方向上延伸。如在实施例4中所说明的那样，当在第二空隙部79内产生负压时，穿过螺旋流道76的燃料将被抽吸。穿过螺旋流道76的燃料流将具备旋涡成分。第一连通孔88b以尽可能不阻碍该旋涡成分的方式而被设置。

由此，能够期待流道阻力被降低，进而也能够期待燃料流速的提高。如果提高了燃料流速，则容易产生气柱，从而有利于微小气泡的生成。另外，阀部件88与阀部件78同样也具备结合凸边88a。

实施例6

接下来，参照图17以及图18对实施例6的燃料喷射阀90进行说明。图17为放大表示闭阀状态的实施例6的燃料喷射阀90的顶端部分的说明图。图18为放大表示在维持闭阀状态的同时针部件73上升的实施例6的燃料喷射阀90的顶端部分的说明图。

实施例6的燃料喷射阀90与实施例4的燃料喷射阀70的不同点如下文所述。针部件73具备结合阶梯部73a，所述结合阶梯部73a在被形成于顶端部的凹部731中与阀部件所具备的结合凸边78a结合，并且在与结合凸边78a之间形成第三空隙部81。而且，针部件73还具备使第三空隙部81与针部件73的外部连通的第二连通孔73b。

由于其他结构与实施例6共通，因此对于相同的结构要素在附图中标记相同的参照符号，并省略其详细说明。

阀部件78以迟于针部件73的上升开始的时刻的方式而开始上升。即，在针部件73的上升开始之后的短暂期间内，继续实施对喷孔72的闭塞。为了造成两者的这种上升时刻的差异，可以使阀部件78具备结合凸边78a，并使针部件具备结合阶梯部。虽然当结合凸边78a与上升的针部件73所具备的结合阶梯部73a卡合时，阀部件78a会开始上升，但在此之前，在结合凸边78a与结合阶梯部73a之间存在有第三空隙部81。如果在该第三空隙部81中存在有燃料，则可以设想到结合阶梯部73a与结合凸边78a之间的接近会比较困难。因此，具备第二连通孔73b，所述第二连通孔73b能够将第三空隙部81内的燃料排放到针部件73的外部。

此外还认为，存在于第三空隙部81内的燃料会给由阀部件78实施的喷孔72的闭塞带来影响。也就是说，认为存在于第三空隙部81内的燃料具有将阀部件78朝向基端侧推回的作用。为了消除这种作用，希望能够将燃料从第三空隙部81中排出，而第二连通孔73b能够从第三空隙部81中将燃料排出。

实施例7

接下来，参照图19（A-1）、图19（A-2）、图19（B）对实施例7进行说明。实施例7为，将实施例6中的针部件73变更为针部件83的示例。图19（A-1）为实施例6的针部件73的剖视图，图19（A-2）为实施例6的针部件73的仰视图。图19（B）为实施例7的阀部件83的仰视图。

实施例6中的被设置于针部件73上的第二连通孔73b如图19（A-2）中明确所示，在仰视观察时呈放射状延伸。与此相对，被设置于针部件83上的第二连通孔83b则在沿着穿过螺旋流道76的燃料的流通方向的方向上延伸。穿过螺旋流道76的燃料流具备旋涡成分。第二连通孔83b以尽可能不阻碍该旋涡成分的方式而被设置。

由此，容易从第三空隙部81中抽出燃料，从而提高了由阀部件78实现的喷孔72的闭阀保持性。

实施例8

接下来，参照图20（A）、图20（B）、图20（C）以及图21对实施例8的燃料喷射阀110进行说明。图20（A）为放大表示闭阀状态下的实施例8的燃料喷射阀110的顶端部分的说明图，图20（B）为实施例8的阀部件的剖视图，图20（C）为实施例8的阀部件的仰视图。图21为放大表示在维持闭阀状态的同时针部件73上升的实施例8的燃料喷射阀110的顶端部分的说明图。

实施例8的燃料喷射阀110与实施例4的燃料喷射阀的不同点如下文所述。在阀部件78中形成有将第二空隙部79与第三空隙部81连通的第三连通孔78c。该第三连通孔78c可以代替实施例6中的第二连通孔73b、实施例7中的第二连通孔83b，或者与它们共同具备。

如图21所示，第三连通孔78c能够将第三空隙部81内的燃料排向第二空隙部79。通过从第三空隙部81排放燃料，从而使结合凸边78a与结合阶梯部73a易于接近，进而也提高了喷孔72的闭阀性。

实施例9

接下来，参照图22至图24对实施例9的燃料喷射阀130进行说明。图22为放大表示设定于闭阀状态的实施例9的燃料喷射阀130的顶端部分的说明图。图23为放大表示在维持喷孔132的闭阀状态的同时，针部件73上升从而燃料从燃料排放孔131c1被排放的状态下的实施例9的燃料喷射阀130的顶端部分的说明图。图24为放大表示设定于开阀状态的实施例9的燃料喷射阀130的顶端部分的说明图。

实施例9的燃料喷射阀130与实施例4的燃料喷射阀的不同点如下文所述。首先，实施例9的燃料喷射阀130具备喷嘴体131，以代替实施例4的喷嘴体71。燃料喷射阀130具备阀部件138，所述阀部件138代替了阀部件78。

喷嘴体131具备座面131a、座面131b。在座面131a上落座有针部件73的顶端部。在座面131b上落座有阀部件138。喷嘴体131在其顶端部上设置有锪部131c，并且具备将该锪部131c与内部连通的燃料排放孔131c1。该燃料排放孔131c1被包含在喷射前旋涡流生成单元中。燃料排放孔131c1与螺旋流道76之间的连通在如图22所示针部件73落座于座面131a上的状态下被切断。而且，如图23所示，当在阀部件138维持喷孔132的闭塞的同时针部件73开始上升时，螺旋流道76与燃料排放孔131c1将连通。由此，螺旋流道76内的燃料将开始流动，并被排向喷嘴体131的外部。由此，生成了燃料流，而且螺旋流道76内的燃料会被连续地抽吸。

由于被抽吸的燃料会穿过螺旋流道76，因此将被附加螺旋成分。此时，阀部件78通过弹性部件80而被施力，从而对喷孔172进行了闭阀。并且，当结合凸边138a与结合阶梯部73a卡合时，如图24所示阀部件138将开始朝向喷嘴体71的基端侧移动，从而使喷孔132成为开阀状态。虽然当喷孔132被开阀时，燃料会从喷孔132被喷射，但此时被喷射的燃料流具有旋涡成分，从而易于生成气柱。因此，能够立即在燃料与气柱的边界处生成微小气泡。所生成的微小气泡在喷射后将被压坏，从而成为微小的燃料颗粒。

由于其他的结构要素与实施例4共通，因此对于相同的结构要素在附图中标记相同的参照符号，并省略其详细说明。

另外，虽然阀部件138也能够与阀部件78同样地具备第一连通孔，但实施例9的阀部件138并不具备第一连通孔。

实施例10

接下来，参照图25（A-1）、图25（A-2）以及图25（B）对实施例10进行说明。图25（A-1）为实施例9的喷嘴体131的剖视图，图25（A-2）为实施例9的喷嘴体131的仰视图。图25（B）为实施例10的喷嘴体141的仰视图。

实施例9中的被设置于喷嘴体131上的燃料排放孔131c1以及锪部131c如图25（A-2）中明确所示，在仰视观察时呈放射状延伸。与此相对，被设置于喷嘴体141上的燃料排放孔141c1以及锪部141c则在沿着穿过螺旋流道76的燃料的流通方向的方向上延伸。穿过了螺旋流道76的燃料流具备旋涡成分。燃料排放孔141c1以尽量不妨碍该旋涡成分的方式而被设置。

由此，能够降低流道阻力。通过流道阻力的降低从而能够提高燃料的流速。如果燃料的流速上升，则易于产生气柱，从而促进了燃料的粒子化。

上述实施例仅为用于实施本发明的一个示例。因此，本发明并不限定于这些实施例，在权利要求中所记载的本发明的要旨的范围内，能够进行各种变形、变更。

符号说明

30、50、60、70、90、110、130燃料喷射阀

31、71、131喷嘴体

31a、71a、71b，131a、131b座面

32、72、132喷孔

33、73针部件

34导向部

34b螺旋槽

731凹部

73a结合阶梯部

73b、83b第二连通孔

73c第三连通孔

34c1结合阶梯部

35、75燃料导入通道

36、76螺旋流道

37第一空隙部（抽吸室）

77第一空隙部

38、51、78、88、138阀部件

38a、78a、138a结合凸边

78b、88b第一连通孔

79第二空隙部

39、52、61、80弹性部件

81第三空隙部

74导向部件

74a螺旋槽

131c锪部

131c1燃料排放孔

Claims (11)

1.一种燃料喷射阀，具备：

喷嘴体，其顶端部上设置有喷孔；

螺旋流道，其对朝向所述喷孔而流过所述喷嘴体内的燃料附加旋涡成分；

喷射前旋涡流生成单元，其在所述喷孔的开阀前使燃料在所述螺旋流道中流通，

所述喷射前旋涡流生成单元包括抽吸室，所述抽吸室在所述螺旋流道的下游侧与该螺旋流道连通，并且在所述喷孔的开阀前扩大容积。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其中，

所述喷射前旋涡流生成单元具备：

针部件，其以滑动自如的方式被配置于所述喷嘴体内，并且在燃料喷射时朝向所述喷嘴体的基端侧上升从而使在所述针部件与所述喷嘴体的内周面之间形成所述抽吸室的第一空隙部扩大；

阀部件，其以迟于所述针部件的上升开始的方式而开始朝向所述喷嘴体的基端侧移动从而对所述喷孔进行开阀。

3.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其中，

所述针部件所具备的座面在闭阀时落座于所述喷嘴体所具备的座部上以使所述第一空隙部的容积接近于零。

4.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其中，

所述阀部件为球形。

5.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其中，

所述喷射前旋涡流生成单元具备：

针部件，其以滑动自如的方式被配置于所述喷嘴体内，并于燃料喷射前在与所述喷嘴体内壁之间形成第一空隙部，并且所述针部件在燃料喷射时向所述喷嘴体的基端侧上升；

阀部件，其被安装在形成于所述针部件的顶端部处的凹部的内侧，并在其与所述针部件之间形成第二空隙部，且以迟于所述针部件的上升开始的方式而开始朝向所述喷嘴体的基端侧移动从而对所述喷孔进行开阀，并且所述阀部件具备连通所述第一空隙部与所述第二空隙部的第一连通孔，其中，所述第二空隙部形成所述抽吸室；

弹性部件，其被配置在所述第二空隙部中，并对所述阀部件朝向对所述喷孔进行闭阀的方向而施力。

6.如权利要求5所述的燃料喷射阀，其中，

所述第一连通孔在沿着穿过所述螺旋流道的燃料的流通方向的方向上延伸。

7.如权利要求5或6所述的燃料喷射阀，其中，

所述针部件具备：

结合阶梯部，其在形成于顶端部处的所述凹部中与所述阀部件所具备的结合凸边结合，并且在其与所述结合凸边之间形成第三空隙部，

第二连通孔，其使所述第三空隙部与所述针部件的外部连通。

8.如权利要求7所述的燃料喷射阀，其中，

所述第二连通孔在沿着穿过所述螺旋流道的燃料的流通方向的方向上延伸。

9.如权利要求7所述的燃料喷射阀，其中，

在所述阀部件中形成有将所述第二空隙部与所述第三空隙部连通的第三连通孔。

10.一种燃料喷射阀，具备：

喷嘴体，其顶端部上设置有喷孔；

螺旋流道，其对朝向所述喷孔而流过所述喷嘴体内的燃料附加旋涡成分；

喷射前旋涡流生成单元，其在所述喷孔的开阀前使燃料在所述螺旋流道中流通，

所述喷射前旋涡流生成单元具备燃料排放孔，所述燃料排放孔被设置在所述喷嘴体上，并通过针部件而被开闭，并且在所述喷孔被开阀以前将燃料向所述喷嘴体的外部进行排放。

11.如权利要求10所述的燃料喷射阀，其中，

所述燃料排放孔在沿着穿过所述螺旋流道的燃料的流通方向的方向上延伸。