CN104033303A - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的为提供回转流在周方向上的均匀度得到提高的燃料喷射阀。本发明的燃料喷射阀包括：具有以随着从上游侧向下游侧去曲率逐渐增大的方式形成的内周壁的回转室（22a）；在阀轴方向上具有流入区域（20b）且将燃料导入到回转室（22a）的回转用通路（21a）；和在回转室（22a）开设的燃料喷射孔（23a），其中，在孔板的中央部被连结的回转用通路（21a）的高度随着向连结部（25）去而变低。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及内燃机中使用的燃料喷射阀，涉及喷射回转燃料而能够提高颗粒化性能的燃料喷射阀。

背景技术

作为利用回转流来促进从多个燃料喷射孔喷射的燃料的颗粒化的现有技术，已知有专利文献1中记载的燃料喷射阀。

在该燃料喷射阀中，与阀芯协作的阀座的下游端在前端面上开口的阀座部件和接合到该阀座部件的前端面的喷嘴板之间，形成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在切线方向上开口的涡流室，在所述喷嘴板上穿孔设置有将在该涡流室中被赋予涡流的燃料喷射的燃料喷射孔，将上述燃料喷射孔从上述涡流室的中心向上述横向通路的上游端侧偏移规定距离而配置。

通过这种结构，能够有效地促进来自各燃料喷射孔的燃料的颗粒化。

专利文献2中记载的燃料喷射阀为如下形式：设有具有固定的阀座的阀座体；与该阀座协作且能够沿着阀门长边轴线在轴向上运动的阀闭合体；和配置在阀座下游的带孔圆板，该带孔圆板具有至少一个流入区域和至少一个流出开口，从横截面观察，具有至少一个流入区域的上侧功能平面配置了与具有至少一个流出开口的下侧功能平面不同的开口形状，其中，阀座体的下端面直接部分地覆盖带孔圆板的至少一个流入区域，至少两个流出开口被阀座体覆盖。

通过这种结构，在用以改善燃料雾化的流动中实现了S状偏流，形成了具有高雾化质量的喷雾形状。

专利文献1：日本特开2003-336562号

专利文献2：日本特表2000-508739号

发明内容

为了从燃料喷射孔喷射在周方向上涡流强度大致对称（周方向上均匀度高）的回转燃料，需要对涡流室（回转室）形状和包括横向通路（回转用通路）的流路形状加以改进，以使得在燃料喷射孔的出口部的回转流大致对称（周方向上均匀度高）。特别地，由于燃料流路的总容积影响喷射特性的精度（容积越大则精度变差），需要尽量减少流路容积，提高回转室的周方向上的流动均匀度。

在专利文献1和专利文献2中记载的现有技术中，从阀轴方向流入的燃料分别经过在垂直方向上延伸的横向通路到达回转室。这种流路结构中，由于燃料在横向通路的入口部发生急剧的流向变化，在流路截面内导致偏流。如果这样的偏流在未充分整流的情况下到达回转室，则有产生向燃料喷射孔侧的急剧流动、破坏回转流的大致对称（周方向上的高均匀度）的可能性。

本发明鉴于上述情况而完成，以提供回转流在周方向上的均匀度得到提高的燃料喷射阀为目的。

本发明的燃料喷射阀包括：能够滑动地设置的阀芯；喷嘴体，其形成有阀座面，并且在燃料流的下游侧具有开口部，其中，闭阀时上述阀芯落座于上述阀座面；回转用通路，其与上述喷嘴体的上述开口部连通且设置在燃料流的下游侧；回转室，其形成在比上述回转用通路更靠燃料流的下游侧的位置，具有圆筒状的内侧面，在内部使燃料回转来施加回转力；和燃料喷射孔，其在上述回转室的底部形成为圆筒状，向外部喷射燃料，上述回转用通路在设于上述喷嘴体的一端侧的孔板的中央附近被连结，上述回转用通路的高度随着向上述连结部去而变低。

通过本发明，提高了回转流在周方向上的均匀度，促进了燃料的颗粒化。

附图说明

图1是通过沿阀轴心的截面表示本发明实施例之一的燃料喷射阀的整体结构的纵截面图。

图2是表示本发明实施例之一的燃料喷射阀的喷嘴体附近的纵截面图。

图3是本发明实施例之一的燃料喷射阀中位于喷嘴体的下端部的孔板的俯视图。

图4是用于表示本发明实施例之一的燃料喷射阀中在孔板中心部形成的连结部、回转用通路和回转室的放大俯视图。

图5是图4的B方向的截面图。

图6是本发明实施例之一的燃料喷射阀中位于喷嘴体下端部的第二实施例的孔板的俯视图。

图7是用于说明现有的孔板的回转用通路和回转室内的流动的局部放大俯视图。

图8是图7的B方向的截面图。

图9是图7的C方向的截面图。

图10是图7的E方向的截面图。

图11是图7的E方向的截面图。

符号说明

1……燃料喷射阀

2……喷嘴体

3……阀座面

4……燃料喷射室

5……燃料导入孔

10……磁轭

11……线圈

20……孔板

21a、21b、21c、21d……回转用通路

22a、22b、22c、22d……回转室

23a、23b、23c、23d……燃料喷射孔

24a、24b、24c、24d……厚度形成部

25、26……连结部。

具体实施方式

对本发明的实施例利用图1至图9进行说明。

【实施例1】

对本发明的第一实施例，以下利用图1至图5进行说明。图1是通过沿阀轴心的截面表示本发明实施例之一的燃料喷射阀1的整体结构的纵截面图。

在图1中，燃料喷射阀1的结构为，在不锈钢制的薄管13中收纳喷嘴体2、阀芯6，并利用配置在外侧的电磁线圈11使该阀芯6做往复运动（开闭运动）。下面对结构细节进行说明。

其包括：包围电磁线圈11的磁体的磁轭10；位于电磁线圈11的中心且一端与磁轭10磁性接触的芯部7；可升降规定量的阀芯6；与该阀芯6接触的阀座面3；允许经阀芯6与阀座面3的间隙流动的燃料通过的燃料喷射室4；和位于燃料喷射室4的下游且具有多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d（参考图2至图3）的孔板20。

此外，芯部7的中心部具有作为将阀芯6按压在阀座面3上的弹性部件的弹簧8。该弹簧8的弹力通过弹簧调节器9在向阀座面3的方向去的推进量来调整。

在线圈11未通电的状态下，阀芯6与阀座面3紧密接触。在该状态下由于燃料通路被关闭，燃料留在燃料喷射阀1内部，设置的多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d不进行燃料喷射。

另一方面，当线圈11通电时，阀芯6因电磁力而发生移动，直至接触到与其相对的芯部7的下端面。

在该开阀状态下，由于阀芯6与阀座面3之间产生间隙，燃料通路被打开，从多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d喷射燃料。

并且，燃料喷射阀1中设有在入口部具有过滤器14的燃料通路12，该燃料通路12包括贯通芯部7的中央部的贯通孔部分，是将经未图示的燃料泵加压后的燃料通过燃料喷射阀1的内部导向各燃料喷射孔23a、23b、23c、23d的通路。此外，燃料喷射阀1的外侧部分被树脂模塑体15覆盖而实现电绝缘。

如上所述，燃料喷射阀1的动作为，伴随线圈11的通电（喷射脉冲）将阀芯6的位置切换为开阀状态和闭阀状态来控制燃料的供给量。关于燃料供给量的控制，特别地，采用闭阀状态下不会发生燃料泄漏的阀芯设计。

在这种燃料喷射阀中，阀芯6使用圆度高、实施了镜面加工的球体（JIS标准品的球轴承用钢球），有益于提高密封性。

另一方面，与球体紧密接触的阀座面3的阀座角为研磨性良好、圆度精度高的最佳角度80°到100°，能够将与上述球体的密封性维持得极高。并且，具有阀座面3的喷嘴体2通过淬火而提高了硬度，并且通过消磁处理而消除了不需要的磁性。通过这样的阀芯6的结构，能够实现不会泄露燃料的喷射量控制。由此实现性价比高的阀芯结构。

图2是表示本发明实施例之一的燃料喷射阀1的喷嘴体2附近的纵截面图。如图2所示，孔板20的上表面20a与喷嘴体2的下表面2a接触，对该接触部分的外周进行激光焊接来固定喷嘴体2。此外，孔板20的截面表示图3的A方向的截面。

另外，在本实施例中，上下方向以图1为基准，在燃料喷射阀1的阀轴心方向上，以燃料通路12一侧为上侧，以燃料喷射孔23a、23b、23c、23d一侧为下侧。

在喷嘴体2的下端部设有直径比阀座面3的密封部3a的直径φS小的燃料导入孔5。阀座面3呈圆锥形状，在其下游端中央部形成有燃料导入孔5。

阀座面3和燃料导入孔5以阀座面3的中心线、燃料导入孔5的中心线与阀轴心Y一致的方式形成。通过燃料导入孔5，在喷嘴体2的下端面2a与孔板20的上表面20a的接触面上形成有与燃料通路连通的流入开口20b，分别与位于下游的燃料通路相对应。

接着对孔板20的结构利用图3进行说明。图3是本发明的燃料喷射阀1中位于喷嘴体2的下端部的孔板20的俯视图。

形成四条回转用通路21a、21b、21c、21d，这些回转用通路从孔板20的中心离开而沿周方向等间隔（90度间隔）地配置，向径向外周侧放射状地延伸。这些回转用通路21a、21b、21c、21d构成设于孔板20的上表面20a侧的凹形燃料通路。

回转用通路21a的下游端与回转室22a连通，回转用通路21b的下游端与回转室22b连通，回转用通路21c的下游端与回转室22c连通，回转用通路21d的下游端与回转室22d连通。

回转用通路21a、21b、21c、21d为分别向回转室22a、22b、22c、22d供给燃料的燃料通路，从这一角度来看，回转用通路21a、21b、21c、21d也可称为回转燃料供给通路21a、21b、21c、21d。

回转室22a、22b、22c、22d的壁面形成为，随着从上游侧向下游侧去曲率逐渐增大（曲率半径逐渐减小）。此时，可以使曲率连续地增大，也可以使曲率在规定范围内保持一定并同时从上游侧向下游侧阶梯状地逐渐增大。

作为随着从上游侧向下游侧去曲率连续增大的曲线的代表性例子，有渐开线（形状）、螺旋曲线（形状）或者基于离心送风机的设计方法的曲线。在本实施例中对螺旋曲线进行说明，但只要随着从上游侧向下游侧去曲率逐渐增大，采用上述曲线也能够同样地说明。

接着，利用图3对本发明实施例之一的连结部25和回转室22a的形成方法以及与燃料喷射孔23a的关系进行说明。

一条回转用通路21a在回转室22a的切线方向上形成连通开口，在回转室22a的涡旋中心部开设燃料喷射孔23a。

如上所述，本实施例中回转室22a的内周壁以在与阀轴心线垂直的平面（截面）上描绘出螺旋曲线的方式形成，在形成由该螺旋曲线构成的回转室22a的基础上，以下对特征结构简单地进行说明。

设计使得回转室22a的内壁面的延长线（切线）与回转用通路21a的一个侧壁面21as的延长线不在回转室22a侧相交。

并且在该回转室22a的内壁面的终端与回转用通路21a的侧壁面21as之间设置有厚度形成部24a。该厚度形成部24a为具有加工上所需的厚度的部位。

螺旋曲线的起点（本实施例中也可说是终点）与燃料喷射孔23a的中心一致。在此，沿着螺旋壁面流动的涡旋中心与燃料喷射孔23a的中心一致。

进一步利用图4进行说明，回转室22a的内周壁根据等差螺旋的式（1）、（2）设计。绘制等差螺旋时的基圆X的中心o、形成回转室22a时的中心o与燃料喷射孔23a的中心o一致。

（式1）

R＝D/2×（1－a×θ）

（式2）

a＝Wk/（D/2）/（2π）

在此，R为形成回转室22a时的中心o到回转室的内周壁的距离，D为绘制等差螺旋时的基圆X的直径，Wk为回转室22a的终点E与回转室22a的起点S的距离。

回转用通路21a表示为了允许燃料通过的通路宽度W和高度H，虽然未图示，对于燃料喷射孔23a的直径和作为回转室22a的大小的基准的基圆直径，从事先实验性地求得的各数据中选择接近规格要求的值。即，根据燃料喷射阀所要求的流量和喷雾角来进行选择。

以下对本实施例的连结部25的结构及其作用进行说明。

首先利用图7至图9对无连结部25的状态下的通路内流动，基于发明者进行的解析结果示意性地说明其特征部分。在该说明中使连结部25的必要性得以明确。

图7是用于说明孔板20的回转用通路21a和回转室22a内的燃料流的局部放大图。图8是图7的B方向的截面图，是为了说明回转用通路21a在长边方向上的流动的特征部分的图。图9是图7的C方向的截面图，是为了说明回转用通路21a和回转室22a在高度方向上的流动的特征部分的图。

回转用通路21a的宽方向的燃料流中，在回转室22a的入口侧燃料易于流向燃料喷射孔23a，与21at侧相比，在回转用通路21a的侧壁21as侧形成速度较大的燃料流31b。另一方面，相对地在另一侧壁21at侧形成速度较小的燃料流31c。

这些燃料流31b、31c是由于阀轴方向的燃料流31a从流入开口20b流入后与回转用通路21a的底面21ab发生碰撞从而向垂直方向弯曲而产生的。此外，流入开口20b为在燃料导入孔5的开口部与孔板20之间形成的大致半圆状的空隙。

如图8所示，与回转用通路21a的底面21ab碰撞的燃料流31a在沿长边方向前进时成为速度降低后的燃料流31e，朝向回转室22a的高度方向的燃料流较弱，无法获得充分的回转效果。并且，燃料流31e诱发流向回转用通路21a的下侧的燃料流31f，结果是形成死水区31i。

此外，回转室22a的入口部的燃料流如图9所示，燃料流31g沿着回转用通路21a的底面21ab流入回转室22a的厚度部位24a侧。因此，与燃料喷射孔23a侧的燃料流31d（参考图7）强烈地发生干涉。由于该干涉的影响，在燃料喷射孔23a的入口部形成速度较大的偏流31h，妨碍了流动的对称性（均匀的回转流动）。因此，如图10所示，来自燃料喷射孔23a的喷雾Z变得不对称。

本发明实施例之一的连结部25抑制这种急剧的流动的同时，对回转室22a的入口部的流动在其高度方向上进行整流。

再次利用图3至图5对连结部25的详细结构进行说明。

连结部25设置在回转用通路21a的横向整个区域上。并且，连结部25连结从孔板20的中心向周方向等间隔（本实施例中为90度间隔）地延伸的回转用通路21a、21b、21c、21d。阀轴心部上，该连结部25的高度（图5的（H-h））被形成得较低，为回转用通路21a的高度的1/6以下。此外，连结部25延伸到径向的规定位置，本实施例中延伸到形成流路开口20b的位置，可使其高度沿着回转用通路21a的下游侧（回转室22a的入口侧）的方向增加。

如图4和图5所示，从喷嘴体2的燃料导入孔5所开设的流入开口20b部开始，回转用通路21a的高度阶梯状地变化。

通过这种结构，从流入开口20a流入的燃料30a与从连结部25流入的燃料30b汇流，因此从回转用通路21a的底面21ab流向回转室22a的上表面方向，对燃料流30f进行整流，形成流向回转用通路21a的下游的燃料流30c、30d。回转室22a的入口部的速度较大的燃料流30c由于死水区较小，靠通路中央流动，避免了与环绕回转室22a的燃料流30e的干涉，因此在回转室22a内被施与充分的回转。

此外，如图5所示，燃料流30f流向回转室22a的入口侧时，因诱发燃料流30g、30h而对燃料流在高度方向上进行整流，因此消除了现有技术的大范围的死水区。因此，在回转室22a的高度方向上流速被平均化，通过流入回转室22a内而被施以充分的回转。因此，在燃料喷射孔23a的出口部能够提高回转流的对称性。由此如图11所示，提高了来自燃料喷射孔23a的喷雾Z的对称性。

【实施例2】

对本发明的第二实施例利用图6进行说明。图6与图3同样地为本发明的孔板的俯视图。与第一实施例的孔板20不同的点是连结部26在回转用通路21a的横向上部分地形成。该连结部26的横向长度W为回转用通路21a的宽度的1/3左右。并且，该连结部26在高度方向上的长度为横向长度的2倍左右。通过这种结构，经过没有该连结部26的部分的燃料与经过该连结部26的燃料汇流，与第一实施例同样地诱发从回转用通路21a的底面21ab向回转室22a的上表面方向的燃料流，该燃料流在回转室22a的高度方向上被整流。因此，在回转室22a内被施与充分的回转。

此外，连结部26的尺寸参数在各种加工中使其加工步骤变得容易。并且，本实施例的特征在于使该连结部26的容积微小这一点，能够以更高精度实现喷射特性。

此外，虽然未图示，喷嘴体2和孔板20以可简单且容易地使用夹具等进行两者的定位的方式构成，提高了组装时的尺寸精度。即使在产生少许位置偏差的情况下也能够通过连结部的效果减少对喷射精度的坏影响。

并且，孔板20通过有利于量产的冲压成形（塑性加工）制造。此外，在该方法之外，可考虑放电加工、电铸法或蚀刻加工等施加应力相对较小的加工精度高的方法。

在这种结构中，不仅有降低成本的效果，由于可通过可加工性的提高来抑制尺寸误差，因此可大幅度地提高喷雾形状和喷射量的稳定性。

如上所述，本发明的实施方式的燃料喷射阀由于以高度向着阀轴心部降低的方式构成回转用通路，因此从流入开口流入的燃料与从连结部流入的燃料汇流，由此从回转用通路的底面流向回转室的上表面方向，对流进行整流。特别地，由于避免了与环绕的燃料的干涉，在回转室的入口部中在高度方向上维持了足够的速度（均匀化）并供给到回转室，因此被由螺旋曲线构成的回转室的内壁面所引导，被施与充分的回转。并且，配置在该回转流的涡流中心的燃料喷射孔的入口部形成了均匀的回转流，促进了燃料的薄膜化。

上述均匀地薄膜化后的燃料喷雾由于可活泼地进行与周围空气的能量交换，在喷射后促进了分裂，形成颗粒化良好的喷雾。

Claims (2)

1.一种燃料喷射阀，其特征在于，包括：

能够滑动地设置的阀芯；

喷嘴体，其形成有阀座面，并且在燃料流的下游侧具有开口部，其中，闭阀时所述阀芯落座于所述阀座面；

回转用通路，其与所述喷嘴体的所述开口部连通且设置在燃料流的下游侧；

回转室，其形成在比所述回转用通路更靠燃料流的下游侧的位置，具有圆筒状的内侧面，在内部使燃料回转来施加回转力；和

燃料喷射孔，其在所述回转室的底部形成为圆筒状，向外部喷射燃料，

所述回转用通路在设于所述喷嘴体的一端侧的孔板的中央附近被连结，所述回转用通路的高度随着向所述连结部去而变低。

2.一种燃料喷射阀，其特征在于，包括：

能够滑动地设置的阀芯；

喷嘴体，其形成有阀座面，并且在燃料流的下游侧具有开口部，其中，闭阀时所述阀芯落座于所述阀座面；

回转用通路，其与所述喷嘴体的所述开口部连通且设置在燃料流的下游侧；

回转室，其形成在比所述回转用通路更靠燃料流的下游侧的位置，具有圆筒状的内侧面，在内部使燃料回转来施加回转力；和

燃料喷射孔，其在所述回转室的底部形成为圆筒状，向外部喷射燃料，

所述回转用通路在设于所述喷嘴体的一端侧的孔板的中央附近被连结，所述回转用通路的容积随着向所述连结部去而减少。